專利名稱：主動矩陣陣列器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括矩陣元件陣列的主動矩陣陣列器件，以及用于這種主動矩陣陣列器件的驅(qū)動或?qū)ぶ贩椒ā１景l(fā)明具體地，但不是專門地涉及其中矩陣元件包括顯示像素的主動矩陣陣列器件，尤其是主動矩陣液晶顯示器件和主動矩陣電致發(fā)光顯示器件。
背景技術(shù)：
包括矩陣元件陣列的主動矩陣陣列器件，以及用于這種主動矩陣陣列器件的驅(qū)動或?qū)ぶ贩椒ㄊ潜娝苤?。一種類型的實例是主動矩陣顯示器件，例如主動矩陣液晶顯示器件，其中每一個矩陣元件包括像素和開關(guān)晶體管。另一種類型的實例是例如在二維光感測或成像器件中所使用的主動矩陣感測陣列。
隨著對主動矩陣陣列器件的性能要求的提高，更復(fù)雜的電路(除了，比如說，簡單的開關(guān)和鎖存電路)已經(jīng)并入每一個矩陣元件內(nèi)，例如每一個像素電路。這些電路中的一些需要常規(guī)的電源電壓供給它們，例如兩個獨(dú)立的直流電壓，通常稱為VSS和VDD。這種電路的實例是如在WO 03/007286中公開的刷新電路，這些刷新電路包括CMOS反相器，并操作用于周期性地使像素顯示電極上的電壓電平反相以及存儲該電壓電平。
常規(guī)地，這些元件內(nèi)部電路的電源電壓除了用提供用于主動矩陣陣列的主操作的行和列導(dǎo)體來提供之外，還使用專用的水平和/或垂直導(dǎo)體來提供。這需要另外的制造工藝。并且，這導(dǎo)致降低每一個陣列元件的常規(guī)部分的處理區(qū)域的可用性。這還會導(dǎo)致降低的性能，例如在顯示器件中，像素的孔徑可通過提供用來施加電源電壓的專用水平和/或垂直導(dǎo)體而減小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明者已經(jīng)意識到，通過使用相同的列導(dǎo)體將電源電壓提供到矩陣陣列元件內(nèi)的電路將是有利的，所述列導(dǎo)體用于將數(shù)據(jù)提供到陣列元件(在陣列器件的情況下，其中該陣列元件的主功能需要接收數(shù)據(jù)，例如在顯示陣列情況下的圖像數(shù)據(jù))，或者從矩陣陣列元件提取或輸出數(shù)據(jù)(在陣列器件的情況下，其中該陣列元件的主功能需要提取或輸出數(shù)據(jù)，例如在感測陣列情況下的感測數(shù)據(jù))。
在第一方面中，本發(fā)明提供源矩陣陣列，包括排列成行和列的矩陣元件陣列，每一個矩陣元件包括電路；多個列導(dǎo)體，每一個被設(shè)置用于在第一時間周期內(nèi)將數(shù)據(jù)信號輸入到相應(yīng)列的矩陣元件或從其中輸出數(shù)據(jù)信號；以及用于在散布或相間于第一時間周期之間的第二時間周期內(nèi)經(jīng)由列導(dǎo)體將電路的電源電壓提供給矩陣元件的裝置。
優(yōu)選地，每一個矩陣元件包括用于根據(jù)列導(dǎo)體是否被提供電源電壓或者列導(dǎo)體是否被提供數(shù)據(jù)信號而不同地操作的差分裝置。
優(yōu)選地，該陣列進(jìn)一步包括用于接收矩陣元件的控制信號的裝置，該控制信號例如在列導(dǎo)體被提供電源電壓時以及在列導(dǎo)體被提供數(shù)據(jù)信號時將指示矩陣元件；并且其中每一個矩陣元件中的差分裝置包括用于響應(yīng)于控制信號而不同地操作的裝置。
在矩陣元件是像素的情況下，該陣列可以是顯示陣列。除了相應(yīng)的電路之一以外，每一個像素還可包括像素電極和像素選擇開關(guān)裝置，例如耦合到像素電極的晶體管。
電路可以是用于刷新像素電極的刷新電路。
像素可以被這樣修改，即控制信號在列導(dǎo)體輸送電源電壓時用來指示像素，并且將像素從像素電極從列電極接收圖像數(shù)據(jù)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換到像素電極從刷新電路接收反相的刷新圖像數(shù)據(jù)的狀態(tài)。
在以上改變的任何一個中，電路可以包括需要VSS電源電壓和VDD電源電壓的CMOS反相器或其它的CMOS、NMOS或PMOS電路。
在一個優(yōu)選實施例中，用于接收控制信號的裝置耦合到“第一”TFT的柵極，該“第一”TFT被設(shè)置以允許僅在控制信號如此設(shè)置以使“第一”TFT導(dǎo)通時圖像數(shù)據(jù)提供到像素電極。優(yōu)選地，用于接收控制信號的裝置耦合到“第二”TFT的柵極，該“第二”TFT被設(shè)置以允許僅在控制信號如此設(shè)置以使“第二”TFT導(dǎo)通并使“第一”TFT關(guān)斷時刷新數(shù)據(jù)從刷新電路提供到像素電極。還優(yōu)選地，用于接收控制信號的裝置耦合到“第三”TFT的柵極，該“第三”TFT被設(shè)置以允許僅在控制信號如此設(shè)置以使“第二”和“第三”TFT導(dǎo)通并使“第一”TFT關(guān)斷時電源電壓提供到刷新電路。
在以上改變的任何一個中，第一電源電壓電平經(jīng)由第一列導(dǎo)體提供到第一列矩陣元件的電路，該第一列導(dǎo)體被設(shè)置以便還將數(shù)據(jù)信號輸入到第一列矩陣元件或從其中輸出數(shù)據(jù)信號，并且第二電源電壓電平經(jīng)由第二列導(dǎo)體提供到第一列矩陣元件的電路，該第二列導(dǎo)體被設(shè)置以便還將數(shù)據(jù)信號輸入到第二列矩陣元件或從其中輸出數(shù)據(jù)信號。
在另一方面中，本發(fā)明提供操作包括排列成行和列的矩陣元件陣列的主動矩陣陣列器件的方法，其中每一個矩陣元件包括需要將要提供到電路的電源電壓的電路，該方法包括在第一時間周期內(nèi)，經(jīng)由列導(dǎo)體將數(shù)據(jù)信號輸入到矩陣元件或從其中輸出數(shù)據(jù)信號；以及在散布或相間于第一時間周期之間的第二時間周期內(nèi)，經(jīng)由列導(dǎo)體將電源電壓提供給電路。
由本發(fā)明所提供的方法的優(yōu)選形式包括通過使用任何或所有上述特征來實現(xiàn)和/或執(zhí)行的該方法的改變，如根據(jù)本發(fā)明的第一方面提供的主動矩陣陣列的改變和優(yōu)選形式。
在另一方面中，本發(fā)明提供源矩陣陣列，例如主動矩陣液晶顯示陣列，包括矩陣元件陣列，例如像素，該矩陣元件包括相應(yīng)的電路，例如包括CMOS反相器的刷新電路；以及被設(shè)置用于在第一時間周期內(nèi)將數(shù)據(jù)信號輸入到相應(yīng)列的矩陣元件(或者被設(shè)置用于在第一時間周期內(nèi)從相應(yīng)列的矩陣元件輸出數(shù)據(jù)信號)的列導(dǎo)體。電路的電源電壓(V1、V2)在散布于第一時間周期之間的第二時間周期內(nèi)經(jīng)由相同的列導(dǎo)體來提供。矩陣元件被這樣修改，即根據(jù)列導(dǎo)體是否被提供電源電壓(V1、V2)或數(shù)據(jù)信號而不同地操作。數(shù)據(jù)信號列導(dǎo)體用于施加電源電壓(V1、V2)以及施加或輸出數(shù)據(jù)信號。


現(xiàn)在將參考附圖，借助實例來描述本發(fā)明的實施例，其中圖1是主動矩陣液晶顯示器件的示意圖，其中實現(xiàn)了本發(fā)明的第一實施例；圖2是圖1的顯示器件的液晶面板的示意圖；圖3是圖2的液晶面板的像素的電路圖；
圖4是對于3×3像素陣列示出圖3的電路圖細(xì)節(jié)的電路圖；圖5定性地示出在圖2的液晶面板操作中施加的多種波形和信號；圖6是示出像素陣列的3×3部分的電路圖；以及圖7是包括兩個隔離TFT的像素的電路圖。
具體實施例方式
圖1是主動矩陣液晶顯示器件的示意圖，其中實現(xiàn)了本發(fā)明的第一實施例。適于顯示視頻畫面的顯示器件包括具有像素的行和列陣列的主動矩陣尋址液晶顯示面板25，其包括M行(1～M)及每一行中N個水平排列的像素10(1～N)。為了簡便，僅示出幾個像素。
每一個像素10與采用薄膜晶體管、即TFT 12形式的相應(yīng)的開關(guān)器件相關(guān)聯(lián)。與同一行中與像素相關(guān)聯(lián)的所有TFT 12的柵極端連接到公共行導(dǎo)體14，在操作中，其被提供以選擇(選通)信號。同樣地，與同一列中的所有像素相關(guān)聯(lián)的源極端連接(通過相應(yīng)的另外的晶體管，其將在下面解釋，并且其未在圖1中示出)到公共列導(dǎo)體16，其被施加以數(shù)據(jù)(視頻)信號。TFT的漏極端每一個連接到相應(yīng)的透明像素電極18，其形成像素的一部分并限定該像素。導(dǎo)體14和16、TFT 12以及電極18承載在一個透明板上，而第二個間隔的透明板承載有為所有像素所共用的電極，通常稱為公共電極。液晶設(shè)置在這些板之間。
采用常規(guī)方式來操作顯示面板。來自設(shè)置在一側(cè)上的光源的光進(jìn)入面板，并根據(jù)像素10的傳輸特性被調(diào)制。通過用選擇(選通)信號連續(xù)掃描行導(dǎo)體14以便使每一行TFT依次導(dǎo)通，并且與選擇信號同步地且適當(dāng)?shù)匾来螌τ诿啃袌D像顯示元件，將數(shù)據(jù)(視頻)信號施加到列導(dǎo)體以便建立完整的顯示幀(畫面)，從而每次驅(qū)動一行地驅(qū)動該器件。使用一次一行的尋址，選中行的所有TFT 12在通過對應(yīng)于視頻信號線時間的選擇信號的持續(xù)時間確定的周期被導(dǎo)通，在其間視頻信息信號從列導(dǎo)體16傳遞到像素電極18。同樣，其將在下面更詳細(xì)地解釋，刷新信號傳遞到像素電極18。
選擇信號一終止，該行的TFT 12就在剩余的幀周期內(nèi)關(guān)斷，由此使像素與導(dǎo)體16隔離，并且保證施加的電荷存儲在像素上，直到下一次它們在下一幀周期內(nèi)被尋址為止。(鑒于TFT 12的上述功能，并且為了便于區(qū)分它們和稍后在下面將要描述的其它TFT，這些TFT12在下文稱為像素選擇TFT 12。)行導(dǎo)體14通過行驅(qū)動電路30被連續(xù)供給選擇信號，行驅(qū)動電路30包括由來自時序和控制單元40的規(guī)則時序脈沖控制的數(shù)字移位寄存器。在選擇信號之間的間隔內(nèi)，行導(dǎo)體14通過行驅(qū)動電路30被提供以基本恒定的參考電位。視頻信息信號從列驅(qū)動電路35提供到列導(dǎo)體16，該列驅(qū)動電路此處以基本形式示出，包括一個或多個移位寄存器/采樣和保持電路。列驅(qū)動電路35經(jīng)由總線31被提供以來自時序和控制單元40內(nèi)的視頻處理電路的視頻信號。列驅(qū)動電路35還經(jīng)由總線31被提供以來自時序和控制單元40內(nèi)的時序電路的時序脈沖。該視頻信號和時序脈沖與行掃描同步提供，以便在尋址面板25時提供適于該行的串聯(lián)到并聯(lián)的轉(zhuǎn)換。
除了在下面另外敘述的與刷新像素有關(guān)的之外，液晶顯示器件的其它細(xì)節(jié)，更具體的說是在像素內(nèi)提供電源電壓給刷新電路(未在圖1中示出)，可以是根據(jù)任何常規(guī)主動矩陣液晶顯示器件的。在該具體實施例中，這種其它細(xì)節(jié)與US 5,130,829中所公開的液晶顯示器件相同，并且操作與其相同，在此包含其內(nèi)容作為參考。
圖2是液晶面板25的另外的示意圖，概括示出涉及在像素10內(nèi)提供電源電壓到刷新電路的方面，但為了清楚起見，省略了圖1所示的行驅(qū)動電路30和行導(dǎo)體14。圖1已示出的項用相同的參考數(shù)字表示。
列驅(qū)動電路35包括對于每一個列導(dǎo)體16(此處交替地標(biāo)為16a和16b)的相應(yīng)輸入/輸出17，用于將常規(guī)圖像數(shù)據(jù)信號施加到相應(yīng)的列導(dǎo)體16，并從其中接收常規(guī)信號。列驅(qū)動電路35還包括對于每一個列導(dǎo)體16的相應(yīng)圖像數(shù)據(jù)開關(guān)28。每一個輸入/輸出17通過其對應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)開關(guān)28連接到其對應(yīng)的列導(dǎo)體16。列驅(qū)動電路35還包括連接到每一個圖像數(shù)據(jù)開關(guān)28的圖像數(shù)據(jù)開關(guān)控制線24，用于控制圖像數(shù)據(jù)開關(guān)28的操作。
列驅(qū)動電路35還包括第一電源電壓輸出19，用于將第一電源電壓V1提供到第一交替組列導(dǎo)體16，即標(biāo)為16a的那些，以及第二電源電壓輸出20，用于將第二電源電壓V2提供到剩余的第二交替組列導(dǎo)體16，即標(biāo)為16b的那些。列驅(qū)動電路35還包括對于每一個列導(dǎo)體16的相應(yīng)的電源開關(guān)29。第一電源電壓輸出19通過相應(yīng)的電源開關(guān)29連接到第一交替組的每一個列導(dǎo)體16a；同樣地，第二電源電壓輸出20通過相應(yīng)的電源開關(guān)29連接到第二交替組的每一個列導(dǎo)體16b。列驅(qū)動電路35還包括連接到每一個電源開關(guān)29的電源開關(guān)控制線22，其用于控制電源開關(guān)29的操作。(在其它實施例中，該段中描述的多個項中的任何一個，其設(shè)置在列驅(qū)動電路35內(nèi)，可通過與列驅(qū)動電路35分開的電路來提供)。
除了常規(guī)的行選擇電路之外，行驅(qū)動電路30還包括連接到每一個像素10的像素控制線32，其用于將像素控制信號提供給每一個像素10(在其它實施例中，像素控制線可通過與行驅(qū)動電路30分開的電路來提供)。
在圖2中，每一個像素10以框圖形式表示。像素10的操作將在下面參考圖3和4來更詳細(xì)地解釋。然而，為了該概述的目的，每一個像素10可被認(rèn)為是設(shè)有連接到列導(dǎo)體16的三個分開的輸入，即第一電源電壓輸入42、第二電源電壓輸入44、以及圖像數(shù)據(jù)輸入46。第一電源電壓輸入42和圖像數(shù)據(jù)輸入46連接到第一交替組列導(dǎo)體16的相應(yīng)列導(dǎo)體16a。第二電源電壓輸入44連接到第二交替組列導(dǎo)體16的相應(yīng)列導(dǎo)體16b。并且，每一個像素10可被認(rèn)為是設(shè)有連接到像素控制線32的分開的輸入，即像素控制輸入48。
在操作中，提供到圖像數(shù)據(jù)開關(guān)控制線24和電源開關(guān)控制線22的信號用于控制在給定的時間是將圖像數(shù)據(jù)還是電源電壓施加到列導(dǎo)體16。
當(dāng)正在施加圖像數(shù)據(jù)時，即當(dāng)圖像數(shù)據(jù)開關(guān)28被激勵到關(guān)閉位置時，給定的列導(dǎo)體16將圖像數(shù)據(jù)提供到其像素列中的每一個像素10，即當(dāng)圖像數(shù)據(jù)施加到第N個列導(dǎo)體16時，圖像數(shù)據(jù)提供到第N列像素16中的每一個像素16。
當(dāng)正在施加電源電壓時，即當(dāng)電源開關(guān)29被激勵到關(guān)閉位置，給定的列導(dǎo)體16將第一電源電壓V1或第二電源電壓V2中的一個提供到其像素列中的每一個像素10，以及前一列像素16中的每一個像素(除了冗余發(fā)生的結(jié)束列之外)。換句話說，當(dāng)正在施加電源電壓時，每一個像素10在其第一輸入42處接收來自第一組列導(dǎo)體的列導(dǎo)體16a的第一電源電壓V1，以及在其分開的第二輸入44處接收來自第二組列導(dǎo)體的列導(dǎo)體16b的第二電源電壓V2。
并且，在操作中，通過像素控制線32提供的像素控制信號由像素10接收，并且用于確定像素將以圖像數(shù)據(jù)接收模式還是以電源電壓接收模式操作，這將在下面更詳細(xì)地解釋。
圖3是像素10的電路圖。如參考圖1和2所述(并且在適當(dāng)?shù)牡胤绞褂妙愃频膮⒖紨?shù)字)，像素包括像素電極18和像素選擇TFT12。像素選擇TFT 12的柵極連接到行導(dǎo)體14。像素選擇TFT 12的漏極連接到像素電極18。像素選擇TFT 12的源極(間接地)連接到列導(dǎo)體16a。借助另外的細(xì)節(jié)，第一存儲電容器60在像素選擇TFT 12的漏極和存儲電容器線68之間示出。
在操作中，像素選擇TFT 12如同在常規(guī)顯示器中一樣操作，由此當(dāng)行導(dǎo)體14被提供以行選擇信號時像素選擇TFT 12的柵極導(dǎo)通，因此允許由列導(dǎo)體16a提供的圖像數(shù)據(jù)信號通過像素選擇TFT 12的源極和漏極饋送到像素電極18。
像素10進(jìn)一步包括p型TFT 52和n型TFT 53(通常，這里沒有特別描述為n或p型的TFT為n型)。p型TFT 52的源極連接到列導(dǎo)體16a。p型TFT 52的漏極連接到TFT 53的漏極。TFT 53的源極連接到稍后在下面將要描述的刷新電路。p型TFT 52和TFT 53的柵極都連接到像素控制線32。
在操作中，p型TFT 52和TFT 53一起工作以有效地控制提供到像素電極的信息源。首先，當(dāng)像素控制線被驅(qū)動到低時，這使p型TFT 52導(dǎo)通并使TFT 53關(guān)斷，因此通過從列16a導(dǎo)體到p型TFT 52的源極提供的圖像數(shù)據(jù)通過p型TFT 52的漏極饋送到像素選擇TFT12，并因此到達(dá)像素電極18，如上所述。(注意，因此從p型TFT 52的源極到列導(dǎo)體16a的連接形成，或者有效對應(yīng)于先前參考圖2所描述的圖像數(shù)據(jù)輸入46。)其次，然而，當(dāng)像素控制線被驅(qū)動到高時，這使TFT 53導(dǎo)通并使p型TFT 52關(guān)斷，因此像素選擇TFT 12及由此像素電極18現(xiàn)在從刷新電路饋送。
像素10進(jìn)一步包括兩個另外的n型TFT，即TFT 54和TFT 55、p型TFT 56、以及第二存儲電容器62，其一起提供上述刷新電路。該刷新電路以相應(yīng)于在WO 03/007286中所描述的多種刷新電路的方式操作，在此引入其內(nèi)容作為參考。
與刷新電路相關(guān)，液晶顯示面板25進(jìn)一步包括連接到行驅(qū)動電路的線，即采樣線64。一條采樣線64沿每一行像素12設(shè)置，如圖3所示。TFT 54的柵極連接到采樣線64。TFT 54的第一源極/漏極端連接到像素電極18。TFT 54的第二源極/漏極端連接到第二存儲電容器62的一側(cè)，并且連接到TFT 55和p型TFT 56的柵極。TFT 55的第一源極/漏極端、p型TFT 56的第一源極/漏極端、以及第二存儲電容器的另一側(cè)互相連接。TFT 55和p型TFT 56的這些相應(yīng)的第一源極/漏極端每一個都充當(dāng)漏極。
TFT 55的第二源極/漏極端和p型TFT 56的第二源極/漏極端每一個都充當(dāng)源極。為了清楚起見，稍后在下面將描述這些相應(yīng)的源極的連接。目前，應(yīng)充分注意，這些連接通過列導(dǎo)體16a和16b參與了提供電源電壓V1和V2給刷新電路。
更具體地，TFT 55和p型TFT 56組合形成CMOS反相器70。并且，用“TFT 55的柵極/TFT 56的柵極/第二存儲電容器的第一側(cè)”表示的電路點(diǎn)之間的連接是該CMOS反相器電路70的輸入。另外，用“TFT 55的漏極/p型TFT 56的漏極/第二存儲電容器的另一側(cè)”表示的電路點(diǎn)之間的連接是該CMOS反相器電路70的輸出。因而，電源電壓V1和V2是CMOS反相器電路70的電源電壓，并且到TFT 55的源極和p型TFT 56的源極的相應(yīng)連接是該CMOS反相器電路70的兩個電源電壓輸入，即，此處施加到列導(dǎo)體16a的V1是VSS，以及施加到列導(dǎo)體16b的V2是VDD。
采樣線64和刷新電路(包括CMOS反相器電路70)用以采用WO03/007286中詳細(xì)描述的方式將反相刷新信號提供給像素電極?？偟恼f來，這起如下所述的作用。
假定使用公共電極驅(qū)動方案，其中液晶所需的驅(qū)動電壓的一部分施加到顯示器的公共電極上(即設(shè)置在相對于圖1的描述中所提到的第二間隔板上的電極)。依賴于施加到液晶像素的驅(qū)動電壓的極性，公共電極被驅(qū)動到兩個電壓電平之一。采用該驅(qū)動方案，通過把像素充電到兩個數(shù)據(jù)電壓電平之一，該像素可設(shè)置到亮狀態(tài)或暗狀態(tài)。最初，這些電壓將通過列導(dǎo)體從列驅(qū)動電路提供，但其后，像素可被周期性地刷新，并且施加到液晶像素的電壓在不傳輸來自列驅(qū)動電路的數(shù)據(jù)的情況下被反相。這通過如下所述的在像素內(nèi)使用刷新電路來實現(xiàn)。當(dāng)像素被最后尋址或刷新時，公共電極上的電壓首先返回該值。接著采樣線64達(dá)到高電壓電平，其使TFT 54導(dǎo)通，并將像素電壓傳輸?shù)接蒚FT 55和TFT 56形成的CMOS反相器70的輸入。CMOS反相器的兩個電源電壓被選擇為等于兩個數(shù)據(jù)電壓電平。在反相器輸入處的電壓將接近于反相器的兩個電源電壓之一。在反相器輸出處的電壓將變成輸入電壓的反相。如果輸入電壓接近于VDD，那么輸出電壓將為VSS，而如果輸入電壓接近于VSS，那么輸出電壓將為VDD。第二存儲電容器變成充電到等于反相器的輸入和輸出電壓之差的電壓。采樣線接著達(dá)到低電壓，并且TFT 54關(guān)斷。像素數(shù)據(jù)現(xiàn)在臨時存儲在第二存儲電容器62上，并且在CMOS反相器輸出處的電壓表示反相的像素數(shù)據(jù)，其必須被傳輸回到像素電極。為了使施加到液晶的驅(qū)動電壓反相，顯示器的公共電極現(xiàn)在轉(zhuǎn)換到第二驅(qū)動電壓電平，并且像素電極接著經(jīng)由晶體管TFT 53和TFT 12連接到CMOS反相器的輸出。當(dāng)像素已經(jīng)充電到反相器輸出處的電壓電平時，它通過關(guān)斷TFT 12與反相器再次隔離。
像素10進(jìn)一步包括另外的TFT 57。并且，另外的導(dǎo)線66，此處稱為像素互連線66，沿每一行像素設(shè)置。像素互連線66將TFT 55和p型TFT 56的相應(yīng)源極連接到鄰近像素的TFT′s 55和p型TFT′s 56的源極，這將在下面參考圖4來更詳細(xì)地描述。
在像素互連線66處，TFT 57的源極連接到TFT 55的源極。TFT57的漏極連接到列導(dǎo)體16a。TFT 57的柵極連接到像素控制線32。(注意，如上所述，p型TFT 52和TFT 53的柵極也連接到像素控制線，并且因此，包括p型TFT 52的柵極、TFT 53的柵極和TFT 57的柵極的公共連接形成了，或有效地對應(yīng)于先前參考圖2所描述的像素控制輸入48。類似地，TFT 57的漏極和列導(dǎo)體16a之間的連接形成了，或有效地對應(yīng)于先前參考圖2所描述的第一電源電壓輸入42。))當(dāng)列導(dǎo)體16a用于將圖像數(shù)據(jù)輸入提供到像素10時，TFT 57用以隔離與TFT 55的源極的上述連接(即CMOS反相器電路70的兩個電源電壓輸入之一)，但是當(dāng)列導(dǎo)體16a用于提供電源電壓V1時，用以將電源電壓傳導(dǎo)到與TFT 55的源極的上述連接(即CMOS反相器電路70的兩個電源電壓輸入之一)。這通過使用施加到像素控制線32的控制信號來切換TFT 57的柵極而實現(xiàn)(這將在下面更詳細(xì)地解釋)。
為了解釋當(dāng)列導(dǎo)體16b用于將圖像數(shù)據(jù)輸入提供到像素10時，與TFT 56的漏極的上述連接(即CMOS反相器電路70的兩個電源電壓輸入中的另一個)如何被隔離，現(xiàn)在將參考圖4。圖4是對于最初在圖1和2中概括示出的3×3像素陣列，示出圖3的電路圖細(xì)節(jié)的電路圖。在方便的地方一些項已經(jīng)用與先前圖中相同的參考數(shù)字來標(biāo)識，然而由于大量細(xì)節(jié)的緣故，為了清楚起見，參考圖3所解釋的部件的大多數(shù)沒有照這樣用參考數(shù)字來標(biāo)識，盡管它們可被清楚地理解為它們是以相同的方式繪制的。
對應(yīng)的TFT 57沿一行像素設(shè)置在每一個像素中。為了方便起見，在圖4中，頂行中的三個像素分別標(biāo)為像素10a、10b和10c。此外，像素10a的TFT 57標(biāo)為TFT 57a，像素10b的TFT 57標(biāo)為TFT 57b，以及像素10c的TFT 57標(biāo)為TFT 57c。并且，像素10a的TFT 55標(biāo)為TFT 55a，像素10a的p型TFT 56標(biāo)為p型TFT 56a，像素10b的TFT 55標(biāo)為TFT 55b，像素10b的p型TFT 56標(biāo)為p型TFT 56b，像素10c的TFT 55標(biāo)為TFT 55c，像素10c的p型TFT 56標(biāo)為p型TFT 56c。
在相鄰的像素中，TFT 55和p型TFT 56被調(diào)換，即在像素10a中，TFT 55a位于p型TFT 56a的左邊，如在圖3和4的電路圖形式中所示，而在像素10b中，TFT 55a在電路圖形式中位于p型TFT 56b的右邊。這將提供電源電壓V1和V2(分別由導(dǎo)體列16a和16b提供)與通過在相應(yīng)像素中的TFT 55和56形成的反相器電路的正確連接。因此，可以看出，像素互連線66首先與相鄰像素的p型TFT的源極互相連接(例如p型TFT 56a和56b的源極)，其次與相鄰像素的n型TFT的源極互相連接(例如TFT 55b和55c的源極)。
從圖4可以看出，像素10b的TFT 57b的源極借助于其與像素互連線66的連接而連接到像素10a的TFT 56a的源極。像素10b的TFT57b的漏極連接到下一個列導(dǎo)體16b。像素10b的TFT 57b的柵極連接到像素控制線32。因此，在操作中，當(dāng)列導(dǎo)體16b用于將圖像數(shù)據(jù)輸入提供到像素10b時，像素10b的TFT 57b用以隔離與像素10a的TFT 56a的源極的連接(即CMOS反相器電路70的兩個電源電壓輸入中的另一個)，但是當(dāng)列導(dǎo)體16b用于提供電源電壓V2時，用以將電源電壓傳導(dǎo)到與TFT 56a的源極的連接(即CMOS反相器電路70的兩個電源電壓輸入中的另一個)。這通過用施加到像素控制線32的控制信號切換像素10b的TFT 57b的柵極來實現(xiàn)。
換句話說，TFT 57的使用在兩個像素之間被復(fù)制或共享，因此對于給定像素(例如圖3所示的像素10)中的電源電壓之一的隔離作用由該給定像素的隔離TFT 57來執(zhí)行，而對于給定像素10中的電源電壓中的另一個的隔離作用由與該給定像素相鄰的像素的隔離TFT57來執(zhí)行。這樣復(fù)制或共享使用給定的TFT 57以使電源與兩個相鄰像素的相應(yīng)部分隔離，這意味著與對于CMOS反相器使用單獨(dú)的電源線的等效像素電路相比，每一像素僅需要一個額外的TFT。并且，這意味著每一個TFT 57可位于相應(yīng)的列導(dǎo)體16a或16b的下方，由此降低或避免了像素孔徑的損失效應(yīng)。
為了完整起見，注意像素10b的TFT 57b的漏極和列導(dǎo)體16b之間的連接形成了，或有效地對應(yīng)于先前參考圖2所描述的第二電源電壓輸入44。
再次參考圖4，另一細(xì)節(jié)是，對于行中的端部像素，比如說像素10c，除了像素10c的隔離TFT 57c之外還提供額外的TFT 57d，當(dāng)然因為在像素10c的右邊缺少另外的像素意味著否則將沒有另外的隔離TFT可使用。
現(xiàn)在將參考圖5來更詳細(xì)地描述上述液晶顯示面板25的操作。圖5定性地示出在面板25的操作中施加的多種波形和信號。
圖5示出以下波形或信號施加到電源開關(guān)控制線22的功率開關(guān)信號122；施加到數(shù)據(jù)開關(guān)控制線14的數(shù)據(jù)開關(guān)124信號；施加到像素控制線32的控制信號132；以及是電源電壓V1/V2(即，就第一組交替列導(dǎo)體16a而言為V1，以及就另一組交替列導(dǎo)體16b而言為V2)還是數(shù)據(jù)信號因此施加到列導(dǎo)體16的表示116(對于數(shù)字線的時序信號用現(xiàn)有技術(shù)中常用的方式示出)。
面板25的操作分成兩組交替的(或者否則是散布的)時間周期的重復(fù)循環(huán)，包括當(dāng)電源電壓V1/V2施加到列導(dǎo)體16時的第一時間周期130(下文稱為功率時間周期130)，以及當(dāng)數(shù)據(jù)信號施加到列導(dǎo)體16時的第二時間周期140(下文稱為數(shù)據(jù)時間周期140)。
功率開關(guān)信號122在功率時間周期130期間為高，并且在數(shù)據(jù)時間周期140期間為低。與此相反，數(shù)據(jù)開關(guān)信號124在功率時間周期130期間為低，并且在數(shù)據(jù)時間周期140期間為高。
類似于功率開關(guān)信號122，控制信號132在功率時間周期130期間為高，并且在數(shù)據(jù)時間周期140期間為低。
現(xiàn)在將再次參考圖3所示的像素10來描述像素10響應(yīng)于這些信號的操作。
在功率時間周期130內(nèi)，像素10的操作如下所述。電源電壓V1提供到列導(dǎo)體16a。電源電壓V2提供到列導(dǎo)體16b。像素控制信號132為高，因此TFT 57和TFT 53的柵極導(dǎo)通，而p型TFT 52的柵極關(guān)斷。由于p型TFT 52的柵極關(guān)斷，因此電源電壓V1與到像素電極18的晶體管路線隔離，降低或避免了其上的錯誤影響。
由于TFT 57的柵極導(dǎo)通，因此電源電壓V1施加到TFT 55的源極，即按照要求將電源電壓V1(VSS)提供到CMOS反相器電路70的第一電源點(diǎn)。由于像素控制信號132為高，因此下一個像素(即，就圖4而言的像素10b)的TFT 57的柵極也導(dǎo)通。由于下一個像素10b的TFT 57的柵極導(dǎo)通，因此電源電壓V2施加到當(dāng)前像素(即，就圖4而言的像素10a)的TFT 56的源極，即按照要求將電源電壓V2(VDD)提供到CMOS反相器電路70的第二電源點(diǎn)。
發(fā)生在功率時間周期130期間的另一過程是，由于TFT 53通過像素控制線32上的控制信號132為高而導(dǎo)通，因此刷新電路的輸出，即圖像數(shù)據(jù)信號的反相形式，從TFT 55和p型TFT 56的漏極(即CMOS反相器電路70的輸出)經(jīng)由TFT 53施加到像素電極18。在大多數(shù)應(yīng)用中，對于控制線32處于高電平的全部時間，刷新電路的輸出并不連接到像素電極。相反地，TFT 12短期導(dǎo)通以便為像素電極充電，其后它再次關(guān)斷，而控制線32仍為高。
該實施例的像素電路設(shè)計的一個優(yōu)點(diǎn)在于，施加到公共像素控制線32的公共控制信號132用以同時為以下實現(xiàn)提供時序控制作用，即i)用于提供電源電壓而不是圖像數(shù)據(jù)電壓的列導(dǎo)體16的使用，以及i i)實現(xiàn)從刷新電路的輸出，概括地說如WO 03/007286中所描述的那樣起作用。換句話說，控制信號132/像素控制線32可用來達(dá)到雙重目的，即在列導(dǎo)體傳送電源電壓時指示像素電路，并有助于將像素從像素電極從列電極接收圖像數(shù)據(jù)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換到像素電極從CMOS反相器電路70的輸出接收反相刷新圖像數(shù)據(jù)的狀態(tài)。與由單獨(dú)電源線供電的相應(yīng)的現(xiàn)有技術(shù)刷新電路相比，例如WO 03/007286中所描述的，注意這種控制信號將仍被刷新電路所需要，因此在該實施例中使用控制線/信號來指示在不需要附加線/信號的情況下有利地實現(xiàn)了電源應(yīng)用。
在數(shù)據(jù)時間周期140中，像素10的操作如下所述。圖像數(shù)據(jù)117提供到列導(dǎo)體16a。像素控制信號132為低，因此TFT 57和TFT 53的柵極關(guān)斷，而p型TFT 52的柵極導(dǎo)通。由于TFT 57的柵極關(guān)斷，CMOS反相器電路70的電源連接與列導(dǎo)體16隔離，因此在數(shù)據(jù)被提供到列導(dǎo)體16上時，CMOS反相器電路70的存在并不影響面板的操作。由于TFT 53的柵極關(guān)斷，因此CMOS反相器電路70的任何輸出與像素電極18隔離。由于p型TFT 52的柵極導(dǎo)通，因此圖像數(shù)據(jù)信號117被傳導(dǎo)到像素選擇TFT 12的源極。由此，當(dāng)像素選擇TFT 12的柵極通過施加到行導(dǎo)體14的選擇信號而導(dǎo)通時，圖像數(shù)據(jù)信號117通過像素選擇TFT 12被傳導(dǎo)到像素電極18。
在上述實施例中，給定的列導(dǎo)體被分配兩個電源電壓之一，即V1或V2，或者換句話說，第一組交替列導(dǎo)體的每一個列導(dǎo)體16a被分配V1，而第二組交替列導(dǎo)體的每一個列導(dǎo)體16b被分配V2。然而，當(dāng)本發(fā)明應(yīng)用于液晶顯示器時，希望可以周期性地交替施加到特定列導(dǎo)體的電源電壓。例如，在連續(xù)周期內(nèi)，當(dāng)電源電壓施加到給定的列導(dǎo)體16(即16a或16b)時，希望該電壓可以在V1和V2之間交變。這樣的優(yōu)點(diǎn)在于，在功率時間周期130期間的平均列電壓于是將類似于在數(shù)據(jù)時間周期140期間的平均列電壓。這不太可能導(dǎo)致由于列導(dǎo)體16周圍的電場產(chǎn)生的可能的串?dāng)_影響而在顯示的圖象中產(chǎn)生贗象。這在第二實施例中實現(xiàn)，其與上述第一實施例相同，除了在下面參考圖6所描述的差別之外。
圖6是示出第二實施例的像素的像素陣列的3×3部分的電路圖。在方便的地方一些項已經(jīng)用與先前圖中相同的參考數(shù)字來標(biāo)識，然而由于大量細(xì)節(jié)的緣故，為了清楚起見，參考圖3和4所解釋的部件的大多數(shù)沒有照這樣用參考數(shù)字來標(biāo)識，盡管它們可被清楚地理解為它們是以相同的方式繪制的。
第二實施例的陣列已經(jīng)改變(與第一實施例相比)，其在于與CMOS反相器電路70的電源連接替代為，一個沿著像素列向下移動，并且此時一個沿著像素行移動，而在第一實施例中，與CMOS反相器電路70的電源連接替代為，一個沿著像素行移動，但不是像一個沿著像素列向下移動。
這現(xiàn)在將參考圖6被更詳細(xì)地解釋。在圖6中，頂行中的三個像素再次分別標(biāo)為像素10a、10b和10c。此外，中間行中的三個像素分別標(biāo)為像素10d、10e和10f。像素10a的TFT 55再次標(biāo)為TFT 55a，像素10a的p型TFT 56再次標(biāo)為p型TFT 56a，像素10b的TFT 55再次標(biāo)為TFT 55b，以及像素10b的p型TFT 56再次標(biāo)為TFT 56b。此外，像素10d的TFT 55標(biāo)為TFT 55d，像素10d的p型TFT 56標(biāo)為p型TFT 56d，像素10e的TFT 55標(biāo)為TFT 55e，像素10e的p型TFT 56標(biāo)為p型TFT 56e。
如同在第一實施例中一樣，在相鄰像素中，TFT 55和p型TFT 56被調(diào)換，即在像素10a中，TFT 55a位于p型TFT 56a的左邊，如在圖3、4和6的電路圖形式中所示，而在像素10b中，TFT 55b在電路圖形式中位于p型TFT 56b的右邊。類似地，在像素10d中，TFT 55d位于p型TFT 56d的右邊，如在圖3、4和6的電路圖形式中所示，而在像素10e中，TFT 55e在電路圖形式中位于p型TFT 56e的左邊(即在兩行中，與CMOS反相器電路70的電源連接替代為一個沿著像素行移動)。
然而，在該第二實施例中，TFT 55相對于p型TFT 56這樣設(shè)置，使得在相鄰像素中沿列的方向，TFT 55和p型TFT 56被調(diào)換，即與CMOS反相器電路70的電源連接除了替代為一個沿著像素行移動之外，還替代為一個沿著像素列向下移動。例如，考慮圖6中的第一列像素，在像素10a中，TFT 55a位于p型TFT 56a的左邊，如在圖3、4和6的電路圖形式中所示，而在像素10d中，TFT 55d位于p型TFT56d的右邊，如在圖3、4和6的電路圖形式中所示。同樣地，例如，考慮圖6中的第二列像素，在像素10b中，TFT 55b在電路圖形式中位于p型TFT 56b的右邊，而在像素10e中，TFT 55e在電路圖形式中位于p型TFT 56e的左邊。
采用該第二實施例的設(shè)置，用于特定像素行的控制信號在列電極上的電源電壓適合于像素的該特定行時(即V1而不是V2，或者反之亦然)僅達(dá)到高電平。
在上述實施例中，利用像素互連線66，TFT 57的使用在兩個像素之間被復(fù)制或共享。然而，在其它實施例中，消除了像素互連線，而替代為第二隔離TFT設(shè)置在每一個像素中。圖7示出這種實施例的像素10，其中與先前的圖類似的項用相同的參考數(shù)字表示。像素10包括上述隔離TFT 57加上另外的隔離TFT 58。
在上述實施例中，TFT 57、p型TFT 52和TFT 53的柵極都連接到像素控制線，并且由于p型TFT 52是p型的，以及其它兩個TFT是n型的，當(dāng)控制信號為高時，n型TFT 53、57導(dǎo)通，并且當(dāng)控制信號為低時，p型TFT導(dǎo)通。在其它實施例中，TFT類型可以是相反的，即TFT 52制作為n型，以及TFT 53、57制作為p型，其后使用相反的感測控制信號，即當(dāng)TFT 53、57導(dǎo)通時，控制信號設(shè)置為低，并且當(dāng)TFT 52導(dǎo)通時，控制信號設(shè)置為高。
在上述實施例中，使用了特定的刷新電路，包括特定的CMOS反相器電路70。然而，在其它實施例中，可替代地使用其它刷新電路，包括WO 03/007286中所描述的任何一個，或根據(jù)與那些類似的方法工作的其它電路，或?qū)嶋H上任何適當(dāng)?shù)乃⑿码娐?。實際上，在其它實施例中，除了刷新電路或者除了任何這種刷新電路之外還可替代地包括像素中電路，并且導(dǎo)電列用于以時分多路復(fù)用的方式為這種電路提供電源電壓并且為像素提供圖像數(shù)據(jù)。這種其它電路可以是CMOS、NMOS、PMOS或任何其它適當(dāng)?shù)募夹g(shù)。
在每一個上述實施例中，主動矩陣陣列器件是包括像素陣列的顯示器件，更具體的說是液晶顯示器件。然而，任何其它適當(dāng)?shù)娘@示類型可以在其它實施例中實現(xiàn)，例如，主動矩陣電致發(fā)光顯示器件。
此外，除了顯示器之外，其它實施例還包括主動矩陣陣列器件，例如主動矩陣傳感器、或組合的顯示器/傳感器。在傳感器陣列的情況下，列導(dǎo)體以時分多路復(fù)用的形式用于從傳感器元件輸出感測數(shù)據(jù)，并且為與傳感器元件相關(guān)的電路提供電源電壓。
權(quán)利要求
1.一種主動矩陣陣列，包括排列成行和列的矩陣元件(10)的陣列，每一個矩陣元件(10)包括電路；多個列導(dǎo)體(16)，每一個設(shè)置用于在第一時間周期(140)內(nèi)將數(shù)據(jù)信號輸入到相應(yīng)列的矩陣元件(10)，或從其中輸出數(shù)據(jù)信號；以及用于在散布于第一時間周期(140)之間的第一時間周期(130)內(nèi)，將電路的電源電壓(V1、V2)通過列導(dǎo)體(16)提供到矩陣元件(10)的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的主動矩陣陣列，其中用于將電路的電源電壓(V1、V2)通過列導(dǎo)體(16)提供到矩陣元件(10)的裝置包括，在每一個矩陣元件(10)中，用于根據(jù)列導(dǎo)體(16)是否被提供以電源電壓(V1、V2)或者列導(dǎo)體(16)是否被提供以數(shù)據(jù)信號而不同地操作的差分裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的主動矩陣陣列，其中該陣列進(jìn)一步包括用于接收對矩陣元件(10)的控制信號的裝置(32)，該控制信號是這樣的，即在列導(dǎo)體(16)被提供以電源電壓(V1、V2)時、并且在列導(dǎo)體(16)被提供數(shù)據(jù)信號時指示矩陣元件(10)；并且其中每一個矩陣元件(10)中的差分裝置包括用于響應(yīng)于控制信號而不同地操作的裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中的任何一個的主動矩陣陣列，其中矩陣元件(10)是顯示器件的像素；并且除了相應(yīng)的電路外，每一個像素還包括像素電極(18)和耦合到該像素電極(18)的像素選擇開關(guān)裝置(12)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的主動矩陣陣列，其中電路是用于刷新像素電極(18)的刷新電路。
6.根據(jù)當(dāng)從屬于權(quán)利要求3時的權(quán)利要求5的主動矩陣陣列，其中像素適合于使得控制信號用于在列導(dǎo)體(16)傳送電源電壓(V1、V2)時用來指示像素，并且將像素從像素電極(18)從列導(dǎo)體(16)接收圖像數(shù)據(jù)的狀態(tài)切換到像素電極(18)從刷新電路接收反相的刷新圖像數(shù)據(jù)的狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6中的任何一個的主動矩陣陣列，其中電路包括CMOS反相器(70)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3～7中的任何一個的主動矩陣陣列，其中用于接收控制信號的裝置(32)耦合到第一控制薄膜晶體管即TFT(52)的柵極，其被設(shè)置為僅在控制信號設(shè)置為以使第一控制TFT(52)導(dǎo)通時，允許圖像數(shù)據(jù)提供到像素電極(18)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的主動矩陣陣列，其中用于接收控制信號的裝置(32)耦合到第二控制TFT(53)的柵極，其被設(shè)置為僅在控制信號設(shè)置以使第二控制TFT(53)導(dǎo)通并使第一控制TFT(52)關(guān)斷時，允許刷新數(shù)據(jù)從刷新電路提供到像素電極(18)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的主動矩陣陣列，其中用于接收控制信號的裝置(32)耦合到第三控制TFT(57)的柵極，其被設(shè)置為僅在控制信號設(shè)置以使第二和第三控制TFT(53、57)導(dǎo)通并使第一控制TFT(52)關(guān)斷時，允許電源電壓(V1、V2)提供到刷新電路。
11.根據(jù)權(quán)利要求1～10中的任何一個的主動矩陣陣列，其中第一電源電壓電平(V1)通過第一列導(dǎo)體(16a)提供到矩陣元件(10)的第一列的電路，所述第一列導(dǎo)體被設(shè)置以便也將數(shù)據(jù)信號輸入到矩陣元件(10)的第一列，或從其中輸出數(shù)據(jù)信號，以及第二電源電壓電平(V2)通過第二列導(dǎo)體(16b)提供到矩陣元件(10)的第一列的電路，所述第二列導(dǎo)體被設(shè)置以便也將數(shù)據(jù)信號輸入到矩陣元件(10)的第二列，或從其中輸出數(shù)據(jù)信號。
12.一種操作包括排列成行和列的矩陣元件(10)的陣列的主動矩陣陣列器件的方法，其中每一個矩陣元件(10)包括需要將提供到該電路的電源電壓(V1、V2)的電路，該方法包括在第一時間周期(140)內(nèi)，通過列導(dǎo)體(16)將數(shù)據(jù)信號輸入到矩陣元件(10)，或從其中輸出數(shù)據(jù)信號；以及在散布于第一時間周期(140)的第一時間周期(130)內(nèi)，將電源電壓(V1、V2)通過列導(dǎo)體(16)提供到電路。
全文摘要
主動矩陣陣列(25)，例如主動矩陣液晶顯示器陣列，包括矩陣元件(10)陣列，例如像素(10)，每一個包括電路，例如包括CMOS反相器(70)的刷新電路；以及列導(dǎo)體(16)，其被設(shè)置用于在第一時間周期(140)內(nèi)將數(shù)據(jù)信號(117)輸入到相應(yīng)列的矩陣元件(10)或從其中輸出數(shù)據(jù)信號。在散布于第一周期(140)之間的第二時間周期(130)內(nèi)，電路的電源電壓(V1、V2)通過相同的列導(dǎo)體(10)被提供。矩陣元件(10)根據(jù)列導(dǎo)體(16)是否被提供電源電壓(V1、V2)或數(shù)據(jù)信號(117)而不同地操作。因此數(shù)據(jù)信號列導(dǎo)體(16)用于施加電源電壓(V1、V2)以及數(shù)據(jù)信號(117)。
文檔編號G02F1/1362GK1823367SQ200480020417
公開日2006年8月23日 申請日期2004年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月15日
發(fā)明者M·J·伊德瓦德斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司