[发明专利]数字型16管硅基液晶显示芯片像素电路及其驱动方法

说明书

本发明提出了一种数字型16管硅基液晶显示芯片像素电路及其驱动方法，涉及微电子科学技术的硅基显示系统集成电路应用领域，包括主要由16个MOS晶体管构成的第1锁存器、第2锁存器、电平反转门、电平转换门，并形成电学串联结构。这些MOS管只工作在开关状态，符合数字电路规范，因此大幅度降低了MOS器件制造工艺难度，同时也避免了使用电容器而带来的漏电问题；其驱动方法可以将每位数字数据作用时间均分为正电场和负电场，既实现了对液晶材料的交流驱动，又使得像素电路的电源电压供给值不低于液晶材料工作电压即可。

技术领域

本发明属于微电子科学技术的硅基显示系统集成电路应用领域，特别是涉及一种属于数字型硅基液晶显示芯片像素电路领域。

背景技术

单晶硅平面器件制造技术分别与液晶(LCD，Liquid Crystal Display)技术、有机发光二极管(OLED，Organic Light-Emitting Diode)技术等主动式或者被动式显示技术相融合，产生出各类硅基显示器，比如与液晶显示技术结合产生的硅基-液晶-玻璃的“三明治”结构式器件技术，该技术制造出一种新型的反射式LCD显示器件，它首先在单晶硅片上运用金属氧化物半导体(MOS，Metal Oxide Semiconductor)工艺制作包含有源寻址矩阵芯片的硅基板，然后镀上表面光洁的金属层既充当驱动电极又当作反射镜面，最后将硅基板与含有透明电极的玻璃基板贴合，并在中间灌入液晶材料形成反射式液晶屏，通过调制硅基板上有源寻址矩阵中每个像素电极的输出电平，从而控制液晶材料对反射光幅度强弱(灰度)实现图像显示。(Chris Chinnock.“Microdisplays and ManufacturingInfrastructure Mature at SID2000”《Information Display》，2000年9，P18)。

通常，芯片有源寻址矩阵的像素单元电路由1个N型沟道金属氧化物半导体(NMOS，N-channel Metal Oxide Semiconductor)晶体管和1个电容器串联构成(R.Ishii,S.Katayama,H.Oka,S.yamazaki,S.lino“U.Efron,I.David,V.Sinelnikov,B.Apter“ACMOS/LCOS Image Transceiver Chip for Smart Goggle Applications”《IEEETRANSACTIONS ON CIRCUITS AND SYSTEMS FOR VIDEO TECHNOLOGY》,14卷，第2期，2004年2月，P269)，其中NMOS管的栅极连接行扫描器寻址信号输出端。但是，单个NMOS管在传输高电平时不仅存在阈值电压损失，而且传输过程的瞬态特性也不理想(陈贵灿等编著，《CMOS集成电路设计》，西安交通大学出版社，1999.9，P110)。

发明内容

常规硅基液晶显示芯片像素电路为了满足所驱动的液晶材料工作在交流状态，需要将电源电压的二分之一设置为固定的公共电平，即该公共电平值不小于液晶材料的最大线性工作电压值，结果使得电源电压供给值不低于是液晶材料工作电压的二倍，这种高压模式带来高功耗、高压MOS器件工艺难度大等问题。本发明提出的一种由16个MOS晶体管(简称：16T)构成的硅基有源寻址矩阵像素单元电路，这些MOS管只工作在开关状态，符合数字电路规范，因此大幅度降低了MOS器件制造工艺难度，同时也避免了使用电容器而带来的漏电问题；而且，本发明提出的像素电路驱动方法可以将每位数字数据作用时间均分为正电场和负电场，既实现了对液晶材料的交流驱动，又使得像素电路的电源电压供给值不低于液晶材料工作电压即可。

本发明的技术方案是：