像素的電荷存儲電路以及顯示器的製作方法

2023-06-01 09:14:56

專利名稱：像素的電荷存儲電路以及顯示器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種低洩漏電荷存儲電路，適於用在例如有源矩陣顯示器、DRAM等中。 本發明還涉及一種合併了一個或多個本發明的電荷存儲電路的顯示器。
背景技術：


圖1示出了典型的有源矩陣顯示器。這種顯示器由布置成M行N列的圖像元素 (像素)的矩陣2構成。每個像素行(列)連接至相應的行(列)電極，列電極連接至數據驅動器4的N個輸出，行電極連接至掃描驅動器6的M個輸出。圖2中示出了液晶顯示器(LCD)的典型像素的電路。像素包括經由公共節點12(下文中還稱作「電荷存儲節點」 或「存儲節點」)與存儲電容器16並聯的顯示元件14。存儲電容器16的另一端子連接至公共電極18，公共電極可以起到電容器偏置線的作用。顯示元件可以包括與電荷存儲節點 12電連接的像素電極(在這種情況下，像素電極可以構成電荷存儲節點12)，顯示元件14 的另一端子連接至反平板(counter plate)電極20。電荷存儲節點20還連接至電晶體10 的漏極。電晶體10的源極連接至電晶體8的漏極。電晶體8的源極連接至公共源極線9， 所述公共源極線9由來自數據驅動器4的輸出之一來驅動。兩個串聯的電晶體8、10的柵極一起連接至柵極線11，柵極線11由行中所有像素共用，並且連接至掃描驅動器6的相應輸出。在使用中，以周期重複序列的形式，與掃描驅動器6提供給柵極線11的掃描脈衝同步地數據驅動器4將像素顯示數據行提供給源極電極9。因此，每次刷新一個像素行，直到所有行都被刷新，以完成顯示數據幀的刷新。然後針對下一數據幀重複該過程。當每個像素的柵極線11接收來自掃描驅動器6的掃描脈衝時，源極電極9上的電壓使存儲電容器16和顯示元件的像素電極充電。當去除掃描脈衝時，電晶體8、10將像素電極和存儲電容器與源極電極9隔離，使得關聯的顯示元件14的光學特性在下一幀期間被刷新之前始終與顯示元件14上的存儲電壓相對應。(顯示元件14上的電壓不一定等於存儲電容器16上的電壓，這是因為顯示元件14的反平板電極20和存儲電容器16的第二極板18可以處於互不相同的電位。)以下方法也是公知的使用與有源矩陣顯示器中的像素電極電容性耦合，來向數據信號電壓施加偏移，以最小化產生從完全關閉(fully off)到完全透射(fully transmissive)的全範圍像素亮度所需的信號電壓範圍，以及提供一種省電的方式，在每一幀的每個像素區域中使液晶層上的電壓的極性交替改變。在EP0336570A1(1989年10月11 日)和美國專利5^6847(1994年3月22日，Matsushita)中，以及在Tsunashima等人的 SID Digest'07,pp 1014-1017中，描述了電容性耦合的驅動，其中，在每個像素的柵極線11 從掃描驅動器6接收掃描脈衝的時間段期間，從源極電極9經由電晶體8、10向像素電極提供信號數據電壓，以將像素電極和存儲電容器16充電到數據信號的電壓，然後，在去除掃描脈衝之後，通過將施加給存儲電容器16的第二極板18的第二電壓電容性耦合至像素電極，對像素電極上的數據電壓強加偏移。
隔離電晶體8、10不是優選的。如圖3所示隔離電晶體8、10呈現有限洩漏漏極電流，其中圖3示出了 NMOS電晶體的典型傳輸特性。電晶體中的洩漏電流與漏極至源極電位 (Vds)和柵極至源極電位(Vgs)有關。根據方程1，洩漏電流導致所編程的像素電極電壓隨時間T而劣化，其中Vpix是像素電極電壓，Ileak是洩漏電流，Cs是存儲電容，Clc是顯示元件電容。
權利要求
1.一種用於像素的電荷存儲電路，所述電荷存儲電路包括電荷存儲節點；第一電晶體和第二電晶體，用於選擇性地將電荷存儲節點與用於提供數據電壓的第一電壓輸入隔離，第一電晶體和第二電晶體串聯；以及電壓跟隨器電路，用於在電路中的另一節點處複製電荷存儲節點處的電壓，從而減小第二電晶體上的漏極-源極電壓；其中，第一電晶體是電壓跟隨器電路的一部分。
2.根據權利要求1所述的電荷存儲電路，其中，第一電晶體和第二電晶體串聯在第一電壓輸入與電荷存儲節點之間，第二電晶體連接在第一電晶體與電荷存儲節點之間。
3.根據權利要求1或2所述的電荷存儲電路，還包括第三電晶體，連接在(i)第二電壓輸入與(ii)第一節點之間，第一節點在第一電晶體與第二電晶體之間，第三電晶體的柵極連接至電荷存儲節點，電壓跟隨器電路包括第一電晶體和第三電晶體，並且在使用中在第一節點處複製電荷存儲節點處的電壓。
4.根據權利要求3所述的電荷存儲電路，其中，第一電晶體的源極連接至第一電壓輸入，第三電晶體的漏極連接至第二電壓輸入，第三電晶體的源極連接至第一節點。
5.根據權利要求3所述的電荷存儲電路，其中，第一電晶體和第三電晶體實質上相互匹配。
6.根據權利要求5所述的電荷存儲電路，所述電荷存儲電路被布置為在電壓保持模式下，施加到第一電晶體的柵極-源極偏置電壓等於或實質上等於施加到第三電晶體的柵極-源極偏置電壓。
7.根據權利要求1、2、4、5或6所述的電荷存儲電路，適於在電壓保持模式下向第一電晶體施加柵極-源極偏置電壓，所述柵極-源極偏置電壓在操作的亞閾值區中對第一電晶體施加偏置。
8.根據權利要求1、2、4、5或6所述的電荷存儲電路，適於在電壓保持模式下向第一電晶體施加柵極-源極偏置電壓，所述柵極-源極偏置電壓為零或實質上為零。
9.根據權利要求3所述的電荷存儲電路，其中，第二電壓輸入在使用中提供比第一電壓輸入在使用中所提供的最高數據電壓大的電壓。
10.根據權利要求1、2、4、5、6或9所述的電荷存儲電路，其中，第二電晶體是雙柵極電晶體。
11.根據權利要求3所述的電荷存儲電路，其中，第一電晶體和第三電晶體分別包括兩個串聯的電晶體。
12.根據權利要求1、2、4、5、6或9所述的電荷存儲電路，還包括第四電晶體，串聯在第一電壓輸入與第一電晶體之間；以及第五電晶體，連接在(i)第三電壓輸入與(ii)第二節點之間，第二節點在第一電晶體與第四電晶體之間；所述電荷存儲電路可操作使得在電壓保持模式下，第五電晶體導通，從而第二節點連接至第三電壓輸入。
13.根據權利要求12所述的電荷存儲電路，其中，所述電荷存儲電路可操作使得在電壓保持模式下，第四電晶體截止。
14.根據權利要求12所述的電荷存儲電路，其中，所述電荷存儲電路可操作使得在電壓寫入模式下，第四電晶體導通，第五電晶體截止。
15.根據權利要求12所述的電荷存儲電路，其中，第四電晶體與第五電晶體的導電性類型相反，第四電晶體的柵極連接至第五電晶體的柵極。
16.根據權利要求12所述的電荷存儲電路，其中，第四電晶體的柵極連接至第一電晶體的柵極。
17.根據權利要求1、2、4、5、6、9、13、14、15或16所述的電荷存儲電路，包括第一柵極線，連接至第一電晶體的柵極；以及第二柵極線，連接至第二電晶體的柵極。
18.根據權利要求1、2、4、5、6、9、13、14、15或16所述的電荷存儲電路，其中，第二電晶體的柵極連接至第一電晶體的柵極。
19.根據權利要求1、2、4、5、6、9、13、14、15或16所述的電荷存儲電路，包括與電荷存儲節點相連的存儲電容器。
20.根據權利要求1、2、4、5、6、9、13、14、15或16所述的電荷存儲電路，包括與電荷存儲節點相連的顯示元件。
21.根據權利要求20所述的電荷存儲電路，其中，顯示元件是液晶顯示元件。
22.根據權利要求1、2、4、5、6、9、13、14、15或16所述的電荷存儲電路，其中，每個電晶體是 MOSFET。
23.—種顯示器，包括如權利要求1、2、4、5、6、9、13、14、15和16中任一項所限定的電荷存儲電路。
24.根據權利要求23所述的顯示器，其中，所述顯示器是有源矩陣液晶顯示器AMIXD。
25.根據權利要求M所述的AMIXD，具有像素矩陣，每個像素具有如權利要求1、2、4、5、 6、9、13、14、15和16中任一項所限定的電荷存儲電路。
26.根據權利要求25所述的AMLCD，被布置為具有用於向像素行寫入電壓的電壓寫入模式。
27.根據權利要求25所述的AMLCD，其中，每個電荷存儲電路是如權利要求12所限定的電荷存儲電路，並且被布置為對於每個像素行具有電壓寫入模式和電壓保持模式，電壓寫入模式用於向該行進行寫入。
全文摘要
本發明涉及一種用於像素的電荷存儲電路和一種顯示器。用於像素的電荷存儲電路包括電荷存儲節點。提供串聯的第一電晶體和第二電晶體(8，10)，以選擇性地將電荷存儲節點與用於提供數據電壓的第一電壓輸入(9，SL)隔離。該電路具有電壓跟隨器電路，所述電壓跟隨器電路用於在電路中的另一節點處複製電荷存儲節點(12)處的電壓，從而減小第二電晶體(10)上的漏極-源極電壓。第一電晶體形成電壓跟隨器電路的一部分。通過「重用」隔離電晶體之一作為電壓跟隨器的一部分，減小了電壓跟隨器所必需的附加組件個數以及電壓跟隨器所佔的面積。
文檔編號G11C19/28GK102354532SQ201110148898
公開日2012年2月15日 申請日期2011年6月3日 優先權日2010年6月7日
發明者派屈克·澤貝迪, 班傑明·詹姆斯·哈德文, 蘇奈·沙赫, 麥可·詹姆斯·布朗洛 申請人:夏普株式會社