有源矩陣顯示裝置的製作方法
2023-07-23 11:01:46
專利名稱：有源矩陣顯示裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及有源矩陣顯示裝置，具體涉及具有行和列像素陣列的有源矩陣顯示裝置，每個像素包括設置在支撐板上的像素電極和相關的開關元件；第一和第二組與像素相連並且分別沿行和列方向延伸的地址導線，通過它尋址像素；以及設置在支撐板上的一組連接導線，各連接導線沿一組中各相鄰地址導線之間的方向延伸、並與另一組地址導線中相應的一條導線相連，並且尋址信號通過它輸送給另一組地址導線。
背景技術：
歐洲專利申請No.01200466.9(PHNL 010074)中描述了適用於例如便攜設備如行動電話，攝像機，電子個人備忘記事本等的這類有源矩陣液晶顯示裝置(AMLCD)的一個例子。在此裝置中，每條連接導線從陣列一側延伸到相對一側，並在其長度方向在導線上延伸的某一位置處與相關的地址導線相連。
設置與一組地址導線相連的連接導線，能在支撐板的公共邊，或者支撐板的相對、平行的邊，而非如傳統AMLCD等中在兩個相互垂直的邊提供用於驅動像素的尋址信號，尋址信號包括施加給行地址導線的選擇(掃描)信號和施加給列地址導線的顯示數據信號。一般在傳統AMLCD中，為了能與地址導線組電接觸，攜帶選擇信號的一組行地址導線和攜帶數據信號的一組列地址導線，各自在矩形支撐板上除限定該裝置顯示區域的像素電極區域以外的區域上延伸至其上設置有它們的支撐板的各邊緣區域，並包括支撐板的兩個相鄰邊緣部分。例如，行和列驅動電路IC可以直接安裝在支撐板的這些周圍邊界區域上，其輸出端與延伸出的地址導線相連，或者行和列驅動電路IC可以安裝在金屬箔上，其輸出端通過金屬箔上的印製線(track)與地址導線相連。通過上述方式使用連接導線組能將IC轉而設置在僅沿支承物一側的公共外圍邊界區域或者設置在沿支承物相對、平行兩側的相應外圍邊界區域，或者能在這些部位實現金屬箔連接。
如上述申請中所描述，使用該特徵能例如使給定尺寸支撐板的有效顯示區域在一個尺度上增大，這在該顯示裝置用於小的可攜式產品中時是有益的。在R.Greene等人題為「Manufacturing of Large Wide-ViewAngle Seamless Tiled AMLCDs for Business and ConsumerApplications」，IDMC 2000，p.191-194的文章中描述了類似種類連接機制。這種情形的優點在於，通過允許僅從一邊驅動地址導線而便於各顯示板的平鋪(tiling)。
不過已經發現，連接導線的存在會對這類顯示裝置的操作性質造成不利影響。特別是，發現該顯示裝置具有像素不均勻和圖像餘象的問題。
發明內容
本發明的一個目的在於提供一種起始段落中所述類型的改進的顯示裝置。
本發明的另一目的在於提供一種至少在某種程度上緩解上述問題的顯示裝置。
根據本發明，提供一種起始段落中所述類型的有源矩陣顯示裝置，其中每條連接導線從陣列一側延伸到其與另一組相關地址導線相連的連接點，其中設置與每條連接導線相應的輔助導線，該輔助導線從連接點附近延伸到陣列的相對一側，並與參考信號源相連。
設置與連接導線有關的輔助導線，導致可顯著減小上面所述的不希望的顯示贗象問題，從而具有像素輸出的非均勻性減小和圖像餘象影響減小的改進的顯示質量。本發明源於認識到連接導線的存在引起的某種寄生電容效果是這些問題的原因。寄生電容的本質意味著處於連接點位置並與在這些點同連接導線相連的地址導線連接的像素，表現出與陣列中其他位置的像素不同的效果。當分別施加數據信號和選擇信號的一組地址導線包括列地址導線，另一組包括行地址導線時，連接導線的存在意味著連接點位置處像素的回掃效果將不同，結果是，對於給定的外加數據信號電壓，其顯示輸出將與其他像素的顯示輸出不同。此外，這些像素會受到在LC材料中產生老化效果的均方根(rms)直流電壓和圖像餘象問題的影響。
輔助導線實際上用作「偽」連接導線，從而對於與一條連接導線和其相關的輔助導線有關的像素而言，就各位置處存在的寄生電容而言，連接點上的像素與連接點後面的像素均具有相似環境。
因此，通過施加給輔助導線的適當參考信號，例如與行驅動波形(包括選擇和非選擇電壓電平)的非選擇電平相應的參考信號，這裡連接導線將該波形傳輸給行地址導線，確保所有像素受到基本上相似的回掃作用。
陣列中像素的行數可以與列數不同，並且像素列(或行)的數量可以超過所需的連接導線數量。在這種情形中，可以為不與連接導線相關的每列(或行)像素設置一輔助導線，該導線從陣列一側延伸到另一側，從而相關的像素類似地與具有相關連接導線的像素具有相似的電容環境，從而保證陣列上像素均勻。
最好以相同方式設置輔助導線和連接導線，例如通過將所沉積的導電材料層製成圖案成為沿長度方向在由其各連接點確定的適當位置處具有一個斷點，以限定分別構成連接導線和輔助導線的兩個部分，而形成連接導線與其各自相關的輔助導線。可以想到在不同處理階段例如從不同沉積層形成連接導線和輔助導線，使兩條導線相對像素電極等的定位不相同。不過，除了使製造過程複雜以外，該方法可能會引起相關電容性質的極大差異。
連接和輔助導線可以在像素電極下面延伸，並且通過介電層與其分隔。或者，可以將這些導線設置成在像素電極附近橫向延伸，例如在一組地址導線附近。這將減小這些導線與像素電極之間的電容，這是一個重要的因素。在像素電極包括透明導電材料如ITO等的透射型顯示裝置的情形中這也是很有利的，否則當設置於像素電極下面時導線同樣需要為透明材料。不過，靠近像素電極橫向設置這些導線可能會導致像素孔徑減小。
雖然本發明特別適用於有源矩陣液晶顯示裝置，不過也可以用於使用其他電光材料作為像素的不同種類的有源矩陣顯示裝置，如電泳，電致變色和電致發光(所謂的聚合物和有機型)顯示裝置。
現在將參照附圖通過例子描述根據本發明的有源矩陣顯示裝置，特別是液晶顯示裝置的實施例。
圖1示意地表示出傳統AMLCD結構中相鄰像素組的典型排列；圖2示意地表示出另一種AMLCD結構中像素典型組合的排列；圖3示意地表示圖2中所示AMLCD類型中驅動電路的一種可能配置；圖4示意地表示本發明AMLCD的一個實施例中像素典型組合的排列；圖5和6分別表示圖2和4的裝置中像素組的等效電路；圖7為圖4裝置中像素的示意平面圖，表示元件的布置；以及圖8表示元件的另一種布置。
具體實施例方式
應該理解，附圖僅是示意性的，並非依照比例繪製。在附圖中使用相同附圖標記表示相同或相似元件。
參照圖1，表示具有單獨可尋址像素10的矩陣陣列11的傳統類型有源矩陣液晶顯示裝置的一部分，每個像素10均包括分立的像素電極12和相關的薄膜電晶體型開關裝置TFT14，開關裝置TFT14可以為非晶矽(a-Si)或多晶矽類型。例如在US-5130829中描述了這類裝置的一般結構和操作，引用其作為參考並且此處包含其這些方面的內容。簡而言之，像素電極12構成行和列，並且第一和第二組相互垂直的地址導線，即行選擇地址導線16與列數據地址導線18在像素電極12之間延伸，每個電極設置在各對地址導線的交點附近。像素電極，地址導線組和TFT均設置在支撐板20如玻璃板上。第二支撐板例如依然為玻璃板(未示出)設置在支撐板20上面並平行於支撐板20，並設置有公共電極。兩個支撐板彼此間隔開，並將液晶材料設置在支撐板之間，通過圍繞陣列邊緣延伸的密封條而將液晶材料包含在支撐板之間。每個像素電極以及公共電極與其間的液晶材料的重疊部分一起限定各顯示元素。
為了驅動像素，行驅動電路26和列驅動電路28分別與行地址導線組16和列地址導線組18的一端相連。在依次打開每行TFT14之後，行驅動電路26將選擇(掃描)信號提供給每個行地址導線16，在行選擇的同時，列驅動電路28將例如通過取樣輸入視頻信號獲得的數據(視頻)信號提供給每列地址導線18。驅動電路26和28一般為IC型，可以如圖1中所示安裝在陣列兩個相鄰側與支撐板相應邊緣之間的支撐板20區域上，或者當使用COF(金屬箔上晶片)或TCP(載帶封裝)技術時，安裝在金屬箔或帶上，使金屬箔或帶在沿支撐板兩相鄰邊周圍區域與地址導線組互相連接。對於多晶矽AMLCD而言，可以實際上在支撐板20的邊緣區域上使用相同過程製造驅動電路，同時作為包括TFT和地址導線等的有源矩陣電路，從而完全集成在支撐板上。
正如所理解的，需要貢獻支撐板沿兩相鄰邊的外圍部分來安裝IC，或者用於提供與帶或金屬箔的互連，這是有一定限制的，因為支撐板20高度和寬度的總體尺寸必須遠大於所包含的陣列。已經提出了在這方面較優的另一種結構。圖2表示使用所述另一種結構原理的像素陣列的一部分。該陣列類似地具有像素電極12和相關的與行地址導線組16和列地址導線組18相連的TFT14。不過在這種結構中，行地址導線16在像素陣列的相對邊緣附近立即終止，並且設置一組平行於列地址導線18延伸的輔助列導線形式的連接導線30，每條導線30從陣列一側沿相應列的像素電極12延伸到相對側，並在連接點32處與相應的一個行地址導線16相連。該連接點的位置相當於導線30與其相關的地址導線16之間的交點，並且對於每一條導線而言連接點的位置不同。輔助連接導線30將行選擇信號能從陣列一側施加給行地址導線16，該陣列側與施加數據信號的列地址導線18一側相對應或相對，例如如圖3中顯示裝置的示意平面圖中所示，此情形下行驅動電路IC26和列驅動電路IC28設置在像素陣列11相對側上支撐板20的相應邊緣部分處，並且列地址導線18和導線30的末端分別與列驅動電路IC和行驅動電路IC相連。結果，無需將支撐板20沿行地址導線16組附近一側的周圍邊緣區域用於行驅動電路IC或相互連接。這意味著對於給定顯示尺寸可以減小支撐板的面積，導致可從例如一個經過一次處理的初始較大面積的玻璃片獲得更大數量的用於顯示裝置的有源板。並且，在許多應用中在相對側具有最小剩餘面積的顯示裝置的對稱性是有利的，對於行動電話等中所使用的小面積顯示裝置而言尤為有利。
歐洲專利申請No 0 1200 466.9中描述了這類顯示裝置的例子和使用這種結構得到的其他優點，將其引作參考並且此處包含其內容。
在R.G.Greene等人題為「Manufacturing of Large Wide-ViewAngle Seamless Tiled AMLCDs for Business and ConsumerApplications」，IDMC2000，p.191-194的文章中，描述了一種LC板，其中從陣列的同一側接觸行和列地址導線，並且為了能將各顯示板平鋪在一起以更加方便地製造大面積顯示器，使用輔助連接導線。在這種顯示板中，輔助連接導線在列地址導線附近、並且在相鄰像素電極列之間延伸。
在圖2中所示的結構中，導線30在像素電極列下面並且近似中心處延伸。在顯示裝置為使用反射金屬電極12的反射顯示器的情形中，可由金屬如鋁形成導線，並且為了方便起見，由與列地址導線18相同的沉積金屬層形成導線。在電極12包括透明導電材料如ITO的透射顯示器的情形中，最好同樣由透明導電材料形成導線30。
在這類顯示裝置的操作過程中，可能會發生不希望的顯示贗像，特別是像素不均勻。現在認為在較大程度上這種贗像是由輔助導線30的存在引入的電容效應引起的。
現在將參照圖4說明根據本發明顯示裝置的一個實施例，其中至少顯著減小了這種贗像，圖4表示與圖2相似的裝置的有源矩陣板的一部分，不過具有一定改變。顯然，此處使與連接導線30等效的導線在其各自的連接點32的區域處電中斷，以便在所有情況下都形成在連接點處或連接點附近終止的第一部分30』以及第二部分30」。連接點32上的每一部分30』在其靠近陣列一側的端部與行驅動電路26相連，並且該部分與上述連接導線30在輸送選擇信號波形至其相關行地址導線16時起相同的作用。
與部分30』電分離的其餘部分30」，從第一部分30』的端部和連接點32附近延伸至陣列的相對一側，通過所有這些部分30」公用的導線38與參考信號源40相連。
部分30」最好與部分30』同時形成，並且通過與前面所述導線30相同的方式，一般以單線形式從陣列一側在各列像素電極12下面延伸至相對側，不過通過對用於形成導線的沉積導電層適當製成圖案，在每條導線中緊靠其連接點處引入一個斷點，從而定義相關的一對電中斷部分30』和30」。不過，如果需要也可以在不同步驟中獨立形成部分30』組和部分30」組。換句話說，每對相關的部分30』和30」可以與前面所述的導線30等效，不過沿其長度方向形成一個斷點，或者形成分離的部件。在每種情形中，部分30』構成與導線30相應的連接導線，並且部分30」構成輔助導線，每一個輔助導線與各連接導線30』和像素電極12的列有關。
實際上，以這種方式中斷導線30以便確定連接導線30』和輔助導線30」，導致有害的顯示贗像明顯減弱，現在將參照圖5和6解釋其原因，圖5和6示意性地表示分別使用圖2和4結構的像素陣列典型部件的等效電路，該像素陣列包括一組9個相鄰的像素10，標號為1到9。
參照圖5，連接導線30的存在在每個像素10處引入寄生電容，最顯著的是，寄生電容是像素電極12與下面導線30部分之間的電容C1。在導線30與行地址導線16之間在其交點處形成另一個不太重要的寄生電容(未示出)。一般在任何情況下在像素電極12與其相關的行地址導線16之間都存在寄生電容，這歸因於此處稱作Co的TFT柵/源電容。LC顯示元件本身的電容表示為Cp，由LC電容和相關的存儲電容器的電容Cs組成，通常設置存儲器電容並且與LC元件並聯，設置在相對支撐板上的公共電極的附圖標記為36。
與連接點32相應的像素位置處，即圖5中與行地址導線16相連的在該列中產生連接點的像素1，5和9的電容C1的作用很重要，因為該電容與通常的寄生電容Co並聯。在所有其他像素中，它與存儲電容Cs並聯。當施加給行地址導線的波形從選擇電壓電平Von(在該電壓時導通TFT以選擇像素)下降到更低的保持電平Voff(在該電壓時TFT保持截止)時下降的行轉換(falling row transition)產生的回掃誤差電壓通過Co耦合到像素電容Cp上，不過對於像素1，5和9而言，這種回掃誤差電壓通過Co和C1耦合，因為在相關的連接導線30上也產生行地址導線16的轉換。對於這些像素，由下式給出回掃電壓VkbVkb＝[Von-Voff]×(C1+Co)/(Co+Cp) (1)對於所有其他像素，由下式給出回掃電壓Vkb＝[Von-Voff]×Co/(Co+Cp+C1)(2)因此，像素1，5和9以及連接點位置處其他像素的回掃與所有其他像素不同。對於使用a-Si型TFT的顯示裝置的典型驅動電壓電平和電容值，對於小顯示裝置而言該差別可以為例如大約1.5V。除了由於連接點位置處像素的操作對於給定數據信號值產生與其他像素不同的亮度大小而引起不均勻性的這種回掃差別以外，回掃電壓還可以表現為所有像素上的均方根直流電壓，也可以引起老化和圖像餘象問題。
如圖4中的結構所示在各連接點32處連接導線30』的終止，表明原來受行地址導線16附加電容影響的像素現在不再受同樣的影響，因為不再存在電容C1。不過用這種方法簡單地終止導線是不能令人滿意的，因為列中除連接點以外的像素的電容環境與連接點上的像素不同，從而可能會發生圖像質量下降。輔助導線30」通過使一列中的像素共享相似電容環境而避免發生這種可能。在操作過程中，這些輔助導線30」通過公共導線38而保持在電源40提供的參考電壓電平，取決於所採用的特定類型的驅動機制，該參考電壓電平可以例如相當於地電平或施加給行地址導線的選擇信號波形的保持電平，或者如果所採用的驅動機制使用公共電極調製，則相當於施加給設置在相對支撐板上的公共電極36的相同的AC電壓。
參照圖6，圖6表示圖4的裝置中幾個像素的有效等效電路，將其與圖5的電路比較，可以看出連接點32位置處(此處與前面一樣標記為1，5和9)的像素10與其他像素具有相同的到與其相關的行地址導線16的電容耦合，並且寄生電容C1不再與像素電極12和行地址導線16之間的寄生電容Co並聯。因此，導線16和耦合在這些特定像素的電極12上的導線30」的轉換與所有其他像素基本相同，並且所有像素受到的回掃電壓基本相同。由下式給出此情形下的回掃電壓大小Vkb＝[Von-Voff]×Co/(Co+Cp+C1)(3)因為所有像素受到類似的回掃，在所有像素上其效果基本相同，並且前面發現的像素1，5和9的不均勻性不再存在。
在某些顯示裝置中，像素陣列中的列數可能大於行數，從而並非所有像素列都具有相關的連接導線30』。在這種情形中，可以僅為沒有相關連接導線的像素列設置沿整列長度方向從陣列一側延伸到另一側的輔助導線30」。這將保證這些列中的像素與具有連接導線的列中的像素經受相似的電容環境。
圖7中用平面圖示意地表示出連接點32位置處一個完整像素的結構。本示例結構中電極12設置成通過提供插入的介電層(未示出)而與緊鄰的行和列地址導線16和18稍稍重疊。連接導線30』和其相關的輔助導線30」包括行地址導線16和一列中的像素電極12下面延伸的靠近電極12的中線設置的分別對準的條形導電材料。由相同導電材料沉積層，用與產生行和列地址導線相似的方式，通過對該層進行適當的光刻製作圖案，形成成對導線30』和30」以及與其他像素列有關的相應導線。此處，以在陣列相對側之間延伸的單條導電材料的方式形成各導線30』及其相應的輔助導線30」，其中如50所示，在將構成導線30』與30」的部分彼此電分離的連接點32處並緊鄰行地址導線16處確定一個短中斷。在連接點處，在沉積和製作該層的圖案形成行地址導線之前，在分隔行地址導線16與下部導線30』的介電層中形成通道，從而在形成通道時，通過通道與導線30』電連接。
在電極12包括透明導電材料如ITO的透射型顯示裝置中，導線30』和30」最好由相同材料形成。在電極由不透明的反射金屬構成的反射型顯示裝置中，導線30』和30」可以由不透明金屬如鋁形成，並且為了簡單起見，可以由與列地址導線18相同的沉積金屬層構成。
雖然在上例中，將導線30』和30」表示成在該列像素電極12下面延伸，不過並非必須為這種情形。導線可以設置在像素電極12的列的一側，並且沿列地址導線18安排，如圖8中像素的平面示意圖中所示。這種結構的優點在於可以相當大地減小上述寄生電容C1。不過，其缺點在於在透射顯示裝置的情形中，也減小了有效像素孔徑尺寸，從而減小了孔徑。
雖然上述例子中使用常規的矩形像素陣列，不過可以想到陣列可以為不同形狀，例如半圓形。沿陣列同一側或相對側設置行和列驅動電路或連接區域的能力，使所用陣列形狀的選擇和實現具有更大自由度。
雖然針對特定AMLCD描述了本發明，不過可以想到其同樣適用於其他類型的有源矩陣顯示裝置如AMLED顯示裝置。
通過閱讀本說明書，本領域技術人員顯然可以想到其它變型。這種變型可以包括有源矩陣顯示裝置領域中已經公知的其他特徵和部件，從而可以取代此處所述的特徵，或者使用此處所述特徵以外的特徵。
權利要求
1.一種具有行和列像素陣列的有源矩陣顯示裝置，每個像素包括設置在支撐板上的像素電極和相關的開關元件；與像素相連並分別沿行和列方向延伸的第一和第二組地址導線，通過其對像素進行尋址；以及設置在支撐板上的一組連接導線，每條導線沿一組地址導線中各相鄰對地址導線之間的方向延伸，並與另一組地址導線中相應的一條相連，通過其將尋址信號輸送給另一組地址導線，其中每條連接導線從陣列一側延伸到其與另一組相關地址導線相連的連接點，並且設置與每條連接導線相應的輔助導線，該輔助導線從連接點附近延伸到陣列的相對一側，並且與參考信號源相連。
2.根據權利要求1所述的裝置，其中連接導線和輔助導線在像素電極下面延伸，並且通過介電層分隔開。
3.根據權利要求1所述的裝置，其中連接導線和輔助導線在像素電極附近橫向延伸。
4.根據權利要求3所述的裝置，其中連接導線和其相關的輔助導線沿一組中相應的地址導線延伸。
5.根據權利要求1到4中任何一個所述的裝置，其中每條連接導線和與其相關的輔助導線設置成在陣列相對側延伸的沿其長度方向靠近連接點處具有一個中斷的單根導線。
6.根據前面任何一個權利要求所述的裝置，其中驅動電路與連接導線組相連，用於將包括選擇和非選擇電壓電平的尋址信號波形提供給像素的切換元件。
7.根據權利要求6所述的裝置，其中用於輔助導線的參考信號相當於非選擇電壓電平。
8.根據權利要求1到7中任何一個所述的裝置，其中像素包括液晶像素。
全文摘要
一種有源矩陣顯示裝置，包括像素陣列，例如液晶像素；分別沿行方向和列方向延伸並且與像素相連的第一和第二組地址導線(16，18)；以及沿與一組地址導線(18)相同方向延伸的連接導線(30』)，連接導線(30』)中的每一條與另一組導線(16)中相應的一條相連，通過其將地址信號輸送給另一組。為了避免不希望的顯示贗像，每條連接導線(30』)從陣列一側延伸，並且在與其相關的地址導線(16)的連接點(32)附近終止，並且提供從連接點(32)附近延伸到陣列相對一側的相應的輔助導線(30」)，輔助導線與連接導線(30』)電分離，並與參考信號源(40)相連。
文檔編號G02F1/1362GK1541345SQ02815703
公開日2004年10月27日 申請日期2002年8月12日 優先權日2001年8月11日
發明者J·R·赫克託, J R 赫克託, J·R·胡格赫斯, 胡格赫斯, M·J·埃德瓦德斯, 埃德瓦德斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司