[发明专利]近晶态液晶多稳态电子纸显示器的像素电路

说明书

技术领域

本发明涉及电子纸显示器(Electronic Paper Displayer-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。

背景技术

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(Smectic Liquid Crystal) 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(ZL 200710304410.5)。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。

发明内容