近晶态液晶多稳态电子纸显示器的像素电路制造技术

本发明专利技术公开了一种近晶态液晶电子纸显示器的有源像素电路，其中对对M?x?N点阵的液晶，使用i表示行、使用j表示列，第ij像素的电路包括：晶体管Tij、缓存电容Cij固态升压变压器PTij和像素CPij；输入信号包括：栅控制电压VGi、源端驱动电压VSj和中间电压Vmidij；其中，第i行全部晶体管Tij的栅极和栅控制电压VGi相连，第j列全部晶体管Tij的源极和源端驱动电压VSj相连，缓存电容Cij的一端和晶体管Tij的漏端以及固态升压变压器PTij的初级一个输入端子相连，缓存电容Cij的另一端和一个中间电压Vmidij信号以及固态升压变压器PTij的初级另一个输入端子相连，固态升压变压器PTij的次级高压输出端和近晶态液晶电子纸显示器像素CPij的两个极板相连。该电路提高了显示器的刷新速度。

【技术实现步骤摘要】
近晶态液晶多稳态电子纸显示器的像素电路
本专利技术涉及电子纸显示器(ElectronicPaperDisplayer-EPD)的像素电路，具体涉及一种近晶态液晶多稳态电子纸显示器的像素电路。
技术介绍
目前，各种形式的反射型电子纸显示器发展非常迅速。和透射型的传统液晶显示器(LCD)等相比，电子纸显示器具有很好的环境光适应能力，适宜阅读；透射型的显示器背光光源需要透过显示屏各结构层，透过率一般在20％以下，光源利用效率低，电子纸显示器使用环境光源或者反射式照明光源，光源的利用率高；电子纸显示器的图像无需加电维持，显示材料具有多稳态的性能；因此电子纸显示器功耗低，绿色环保，和传统的液晶等显示器相比具有很大的优势。当前的电子纸显示器技术涉及领域很广，包括E-ink的电子墨水技术、Sipix的微硅杯技术，日本BridgeStone的快速电子粉流技术，等等。特别是源于英国剑桥大学在我国获得发展的、基于近晶态液晶(SmecticLiquidCrystal)的电子纸显示器技术(ZL200710175959.9)。和其他电子纸显示器技术相比：它不需要复杂的专用生产技术，比传统的双扭曲型液晶(DSTN)显示器技术还简单；通过合理控制施加在导电电极层的电压大小、频率或者作用时间，使液晶分子和染料分子呈现不同的排列形态，即可实现宏观上介质透明和有色遮光状态之间的切换，并且具有保持当前状态的“多稳态”特性，因此，具有很强的优势。图1A示出了近晶态多稳态液晶较低频率下的近晶态液晶分子磨砂状态的排列，图1B示出了近晶态多稳态液晶较高频率下的近晶态液晶透明状态的排列。根据图1A和图1B，近晶态液晶材料作为一种调光介质，是一定比例的近晶态液晶31和其他添加物32的混合物。合理控制导电电极层4的信号频率、幅度和时间，可以使近晶态液晶分子变为部分扭曲，从而产生不同程度的散光，在透明和遮光之间产生不同的中间状态，显示图案。根据当前技术的发展，可以使用30-200V、1000Hz以上的交流信号驱动，可以在不到1秒的时间内，使像素材料从不透明的状态恢复到全透明的状态；使用30-200V、50-200Hz的交流信号，作用时间不到1秒，使像素材料从全透明的状态进入不透明的状态。而且根据具体的材料特性，当驱动交流信号的幅度大于作用的阈值电压之后，电压越高，需要的脉冲数越少，作用的时间越短。根据近晶态液晶电子纸显示器材料和技术的特点，可以使用无源矩阵的方式构成点阵显示器(ZL200710304410.5)。图2示出了近晶态多稳态液晶无源点阵。如图2，在玻璃基板上加工好透明的导电电极，条状电极141和条状电极151垂直交叉，条状电极的垂直交叉点7形成显示器的像素点，并形成显示器的MXN点阵。图3示出了近晶态液晶无源3x3点阵R波/D波驱动示例，根据图3，通过在条状电极层14和条状电极层15施加相应的驱动信号R波和D波，可以实现显示器的扫描驱动。图4示出了近晶态液晶无源点阵驱动的R波/D波合成示例。为了不使非驱动行和驱动行非工作像素(指该像素的当前状态和前一状态相同，不需要在不同的状态之间换)产生误动作，就要对驱动的R波和D波做出精心的安排。根据图4，首先，R波作为扫描波，仅工作行有相应的驱动R波脉冲，其他非工作行的驱动信号为零；其次，对于所有的D波，其幅度要足够低，这样对于所有的非扫描行，在D波输出期间，非扫描行不会产生误动作；最后，对于扫描行的工作像素，要求R波和D波的相位反相，从而在像素两侧的电极上得到大于材料阈值电压的信号，驱动像素工作，而对于扫描行的非工作像素，R波和D波的相位相同，这样像素电极的实际电压幅度低于材料的阈值电压，像素没有变化；通过逐行扫描，可以得到MxN点阵的图像。无源矩阵显示器具有一定的优点，但是也有很多缺点，因此，需要设计出一种基于有源矩阵的、低压电源驱动的、近晶态液晶电子纸显示器，在发挥近晶态液晶电子纸显示器优点的同时，克服现有实现方案的缺点。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，公开了MxN点阵的液晶，使用i表示行、使用j表示列，第ij像素的电路包括：晶体管Tij、缓存电容Cij、固态升压变压器PTij和像素CPij；输入信号包括：栅控制电压VGi、源端驱动电压VSj和中间电压Vmidij；其中，i行晶体管Tij的栅极和栅控制电压VGi相连，j列晶体管Tij的源极和源端驱动电压VSj相连，缓存电容Cij的一端和晶体管Tij的漏端以及固态升压变压器PTij的初级一个输入端子相连，缓存电容Cij的另一端和一个中间电压Vmidij信号以及固态升压变压器PTij的初级另一个输入端子相连，固态升压变压器PTij的次级高压输出端和近晶态液晶电子纸显示器像素CPij的两个极板相连，其中，M为液晶的行数，N为液晶的列数，i为小于等于M的正整数，j为小于等于N的正整数。该电路提高了显示器的刷新速度。附图说明通过对附图中本专利技术实施例方式的更详细描述，本专利技术的上述、以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，相同的参考标号通常代表本专利技术示例实施例方式中的相同部件。图1A示出了近晶态多稳态液晶较低频率下的近晶态液晶分子磨砂状态的排列，图1B示出了近晶态多稳态液晶较高频率下的近晶态液晶透明状态的排列。图2示出了近晶态多稳态液晶无源点阵。图3示出了近晶态液晶无源3x3点阵R波/D波驱动示例。图4示出了近晶态液晶无源点阵驱动的R波/D波合成示例。图5A给出了根据本专利技术的一种实施方式的近晶态液晶电子纸显示器有源像素的电路原理图，图5B是近晶态液晶电子纸显示器有源像素的器件结构图。图6示出了近晶态液晶电子纸显示器的固态升压变压器的特性确定方法。图7示出了近晶态液晶电子纸显示器的有源像素点阵控制和驱动电压。图8示出了近晶态液晶电子纸显示器的有源像素点阵屏幕刷新的工作方式。具体实施方式将参照附图更加详细地描述本专利技术的优选实施方式，在附图中显示了本专利技术的优选实施例。然而，本专利技术可以以各种形式实现而不应该理解为被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本专利技术更加透彻和完整，并且，完全将本专利技术的范围传达给本领域的技术人员。无源矩阵显示器具有实施简单的优点，但是缺点也很明显：首先，足行扫描方式的整屏刷新时间和扫描的行数成正比，显示器的行越多，整个显示器刷新速度越慢。这也是无源行扫描显示器的一般缺点。因此在无源近晶态多稳态液晶屏的驱动方面，又提出了“近晶态夜景显示屏用列脉冲双边驱动方法，申请号：201010139674.1”，其本质是将大的显示器分为多个小时区域独立驱动来降低整个屏的刷新时间。其次，对于使用近晶态液晶的电子纸显示器来说，如果像素的驱动电压在30V以上，无源显示屏就需要使用30V幅度的D波和60V幅度的R波(在ZL200710304410.5中使用了+/-100V的R波和+/-50V的D波驱动阈值电压大于50V的像素)。在显示器的接口中使用高压信号是一个很不安全的因素：信号线之间的间距很小，只有几十到几百个微米，容易短接对器件造成损伤；电压脉冲的幅度大于人体的安全电压(36V)，对使用的人员来讲也很不安全。此外，使用两个独立的信号源合成单个像素的交流驱动信号，交变驱动信号是分别使用两个独立信号源的一个正高压和一个副高压相减得到的，交本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种近晶态液晶电子纸显示器的有源像素电路，其中对MxN点阵的液晶，使用i表示行、使用j表示列，第ij像素的电路包括：晶体管Tij、缓存电容Cij、固态升压变压器PTij和像素CPij；输入信号包括：栅控制电压VGi、源端驱动电压VSj和中间电压Vmidij；其中，第i行全部晶体管Tij的栅极和栅控制电压VGi相连，第j列全部晶体管Tij的源极和源端驱动电压VSj相连，缓存电容Cij的一端和晶体管Tij的漏端以及固态升压变压器PTij的初级一个输入端子相连，缓存电容Cij的另一端和一个中间电压Vmidij信号以及固态升压变压器PTij的初级另一个输入端子相连，固态升压变压器PTij的次级高压输出端和近晶态液晶电子纸显示器像素CPij的两个极板相连，其中，M为液晶的行数，N为液晶的列数，i为小于等于M的正整数，j为小于等于N的正整数。

【技术特征摘要】
1.一种近晶态液晶电子纸显示器的有源像素电路，其中对MxN点阵的液晶，使用i表示行、使用j表示列，第ij像素的电路包括：晶体管Tij、缓存电容Cij、固态升压变压器PTij和像素CPij；输入信号包括：栅控制电压VGi、源端驱动电压VSj和中间电压Vmidij；其中，第i行全部晶体管的栅极和栅控制电压VGi相连，第j列全部晶体管的源极和源端驱动电压VSj相连，缓存电容Cij的一端和晶体管Tij的漏端以及固态升压变压器PTij的初级一个输入端子相连，缓存电容Cij的另一端和一个中间电压Vmidij信号以及固态升压变压器PTij的初级另一个输入端子相连，固态升压变压器PTij的次级高压输出端和近晶态液晶电子纸显示器像素CPij的两个极板相连，其中，M为液晶的行数，N为液晶的列数，i为小于等于M的正整数，j为小于等于N的正整数。2.根据权利要求要求1所述的电路，其中缓存电容Cij的大小等于像素CPij容值乘上固态升压变压器PTij的升压比再除以固态升压变压器PTij的效率。3.根据权利要求1或2所述的电路，其中第ij像素的中间电压信号Vmidij等于源端驱动电压VSj的最高电压VSmax和最低电压VSmin之和的一半(VSmax+VSmin)/2。4.根据权利要求1或2所述的电路，其中固态升压变压器PTij在两个频率下工作，选择位于所述两个频率之间的一个频率设计出固态升压变压器PTij。5.根据权利要求4所述的电路，其中对于设计出的固态升压变压器PTij，测量该固态升压变压器PTij在两个工作频率下的升压比，响应于在两个工作频率下的升压比差别小于5％，选择相同的最大源驱动信号VSmax和最小源驱动信VSmin；响应于在两个工作频率下的升压比差别大于5％，将源端驱动电压分为VSmax_lf、VSmax_hf、VSmin_lf、和VSmin_hf，分别对应较高频率hf信号和较低频率lf下的驱动电压，并且(VSmax_lf-VSmin_lf)/2＝(VSmax_hf-VSmin_hf)/2。6.根据权利要求5所述的电路，其中驱动液晶像素工作时，第i行的栅控制电压VGi信号大于(VSmax+Vth)，晶体管Tij的漏(Drain)...

【专利技术属性】
技术研发人员：于秀兰，张海英，彭春华，
申请(专利权)人：于秀兰，张海英，彭春华，
类型：发明
国别省市：