液晶微型显示器及其控制方法技术

本发明专利技术涉及液晶矩阵微型显示器，特别是涉及配置在单片硅衬底上的那种微型显示器，其中所述单片硅衬底中被集成有用于控制液晶单元盒的矩阵阵列的电子电路。对于行和列的交叉处的每个点而言，所述矩阵包括用于控制位于此交叉处的基本液晶单元盒的基本电子电路。此电路包括至少一个储存电容器（Ｃａ，Ｃｂ），用于在图像帧的持续时间内存储该列施加的模拟电压，所述储存电容器的第一端子被连接到晶体管（Ｔａ，Ｔｂ）的栅极，并且在两个电压馈送端子之间串联有基本电流源（ＳＣ１）和开关晶体管（Ｔａ，Ｔｂ），所述开关晶体管的漏极被连接到液晶单元盒（ＬＣ）。对至少一行的所有单元盒所共用的周期性电压斜坡被施加到此行单元盒的储存电容器的第二端子。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及液晶矩阵微型显示器，特别是涉及配置在单片硅衬底上的那些微型显示器，其中在所述单片硅衬底中集成有用于控制液晶单元盒矩阵阵列的电子电路。
技术介绍
此处所针对的液晶显示器是那些能够显示中间灰度级而不是仅仅显示黑/白二进制信息的液晶显示器。当人们谈到灰度级时，其指的是反射或者透射中的亮度级别，并且即使如彩色显示器中那样考虑到光是彩色的，此处也将使用“灰度级”这种表达方式。为了在具有无源像素(图像点)的机构中以一灰度级来显示信息，可以把对应于黑色的级别和对应于白色的级别之间的中间级的模拟电压施加到每一基本单元盒，每一基本单元盒由两个电极之间的液晶组成。对应于该基本单元盒(透射中或者反射中)的图像点的亮度事实上取决于施加到该单元盒的电压的电平。对于矩阵的每行来说，最初简短地向所述行的每一像素施加对于此像素所期望的灰度级的DC电压。在该像素级别，此电压被存储放置于本地储存电容器中，然后，使该电容器与用以对其充电的电路相隔离，并且进入下一行，以便对所述下一行的储存电容器施加此新行像素所期望的其它DC电压。在一行的每一像素的储存电容器中放置存储了此像素所期望的DC电压之后，所述储存电容器被连接至该液晶单元盒，该液晶单元盒因此接收对应于所期望的灰度级的电压(至一电容分压比)，并且它保持此电压而不放电。由此，此电压在一图像帧持续时间内在液晶单元盒端子两端一直被维持。令人遗憾的是，用于以若干灰度级产生图像的此种解决方案不精确，这是由于此方案取决于储存电容器和液晶单元盒本征电容的数值之间的比值；由于一方面电容器非常小(由于集成电路覆盖面积和功耗的原因)并且另一方面，储存电容器的值取决于其端子两端的电压(这种电容器在实践中是基于MOS晶体管栅极而被具体实现的)，所以这些值是不精确的。液晶矩阵的另一种机构(具有有源像素、具有脉冲宽度调制的机构)在于向所有像素、也就是说向所有液晶单元盒施加相同的电压(例如，5伏的总电源电压Vdd)，但是只在帧时间的一小部分时间内施加电压，所述一小部分时间取决于所期望的灰度级。这种像素将在整个帧持续时间内、在其液晶单元盒上接收电压Vdd，并且对于被称为“正常白色(normally white)”的一种矩阵而言，将是“黑色”像素，也就是说，无论处于反射模式还是处于透射模式，在没有向所述单元盒施加电压的情况下，提供最大量级的光。这种像素的其它像素将在帧持续时间的零或微小的部分内在其单元盒上接收电压Vdd，并且将是“白色”。这种像素的其它像素最后将在帧持续时间的一给定部分内在其单元盒上接收电压Vdd；如果帧频最少是25赫兹，那么眼睛集成施加电压Vdd的持续时间和不施加此电压的持续时间，并且看到与施加电压Vdd的持续时间与该帧的总持续时间施加的比值成比例的等效灰度级。不仅施加到单元盒的电压值是固定的(Vdd)，由此不依赖于单元盒或者储存电容器的电容值中的散布，而且此电压将尽可能的高，由于反应时间和图像对比度的原因，这将是非常有益的。然而，应该理解的是，在每一帧施加电压Vdd到所有单元盒，但这只是持续帧持续时间的一小部分，将引起难以解决的问题，其中对于每个像素而言，依据被分配给该像素的灰度级，该一小部分的持续时间是不同的。在这些问题当中，尤其存在用于管理这些持续时间的电子电路的电流消耗的问题。具体来讲，存在在该像素级被定位的电路的电流消耗问题，这是因为在每一像素级，施加持续Vdd的时间将必须被计算，并且在该像素级，在帧持续时间的可变比例的情况下，对单元盒的控制将必须被执行。把每个像素的电流消耗乘以像素的数目，其中像素的数目可以达到数十万甚至数百万。还存在在每一像素级提供的电子电路的覆盖面积问题，这是因为对于具有数百行和列的矩阵而言，此电路需要被重复几十万次。基本显示单元盒的典型尺寸是10微米×10微米，而与所述单元盒相关联的电子电路必须被放置在此面积内。特别需要限制用于控制每一单元盒的晶体管的数目，并且本专利技术的目的在于提供一种用于最小化与每一像素本地相关联的晶体管数目的方法和电路。
技术实现思路
为此目的，本专利技术提出了一种用于控制液晶显示器矩阵的方法，所述方法主要包括向与一基本液晶单元盒相关联的储存电容器施加对应于所期望的灰度级的模拟DC电压，把电容器的一端子连接至一晶体管的栅极，然后把晶体管的源极连接至地，并且把其漏极连接至电源两端的电压电源Vdd，并且在一帧的持续时间内向储存电容器的另一端子施加单调变化的DC电压斜坡。把单元盒与晶体管的漏极连接，并且其亮度“黑色”或者“白色”的状态取决于此漏极上呈现的高或低电平。原则上，该单调斜坡基本上是线性的，然后，它未必是理想的线性；如果人们希望通过影响到斜坡的截面来校正系统的某些非线性，那么尤其可以想到它不是理想的线性。通过利用具有一非线性截面的斜坡进行的这种校正例如可以用来改善某些亮度范围中的视觉感受。依照本专利技术的方法依照以下方式进行通过一电容器把施加到该电容器的电压斜坡转移至晶体管的栅极；随着存储在电容器中的电压更大，栅极也因此接收一个开始于更高电平的电压斜坡，这是由于该斜坡的电压被添加到预先存储在电容器中的电压(对应于期望灰度级的电压)。在该栅极的该电压斜坡在该帧持续时间上展开；在开始，该晶体管关断，在其栅极上的电压相对于其被接地(或更通常位于一固定电位)的源极是不足的，经由电源供电的晶体管的漏极处于等于Vdd的电位级，当晶体管未接通时，所述电源无法传传导流，因此所述单元盒处于第一状态(例如“黑色”)。当栅极上的电压达到晶体管的阈值电压VT时，该晶体管开始传导并且使该晶体管漏极的电位返回至零；此刻取决于最初存储在电容器中并且与所期望的灰度级相关的电压电平。把液晶单元盒与此漏极相连，并且突然地改变状态(例如它采用“白色”状态)并且在该帧的其余时间内保持此状态。因此，由眼睛集成的该单元盒的平均亮度取决于最初存储在电容器中的电压电平。该电压斜坡最好在零电压电平和基本上等于晶体管阈值电压VT值的电压电平之间变化，所述阈值电压通常是栅极-源极电压值，超过它，则晶体管导通，低于它，则晶体管断开。表示灰度级并且施加到储存电容器的模拟DC电压在0伏(参考0伏是帧持续时间内的晶体管的源电压)和所述阈值电压值VT之间变化。在随每一帧而变的持续时间内，液晶单元盒接收电源电压Vdd或者0伏电压。本专利技术因此提出了一种液晶矩阵显示器，包括图像点或者像素的有源矩阵以及外围电路，所述矩阵包括寻址行和用于馈入模拟电压的列的交叉阵列，其中所述模拟电压表示将显示在每一行的点上的灰度级，以及对于一行和一列的交叉处的每个点，用于控制位于此交叉处的基本液晶单元盒的基本电子电路，所述基本电路包括至少一个储存电容器，用于在一图像帧的持续时间内存储按列施加的模拟电压，所述储存电容器的第一端子被连接到该晶体管的栅极，串联在两个电压源端子之间的一基本电源和一开关晶体管，所述开关晶体管的漏极被连接到该液晶单元盒，所述外围电路包括用于接收为至少一行的所有单元盒所共用的一周期性电压斜坡的装置，所述斜坡被施加到此行单元盒的储存电容器的第二端子。如果该晶体管的栅极-源极阈值电压是VT，那么超过该电压，该晶体管开始传导，所述斜坡最好具有一振幅VT在一图像帧的持续时间上，它从0变化至VT，或者从VT变化至本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制液晶显示器矩阵的像素的方法，其包括向与基本液晶单元盒（ＬＣ）相关联的储存电容器（Ｃａ，Ｃｂ）施加对应于期望灰度级的模拟ＤＣ电压（Ｖｉ）；把所述电容器的第一端子连接至晶体管的栅极（Ｔａ，Ｔｂ），然后把所述晶体管的源极连接至地，并且把所述晶体管的漏极连接至所述单元盒的电极并且还连接至电流源（ＳＣ１）两端的电压电源Ｖｄｄ；及向所述储存电容器的第二端子施加在图像帧的持续时间内单调变化的ＤＣ电压斜坡。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗朗索瓦阿耶尔，菲利普罗默沃，
申请(专利权)人：E二V半导体公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]