大型、堅固耐用、單片和單片類的amlcd廣視角顯示器的製造技術

2023-04-24 09:13:01 2

專利名稱：大型、堅固耐用、單片和單片類的am lcd廣視角顯示器的製造技術
技術領域：
本發明涉及到大型平面電子顯示器的設計和製造，尤其涉及有源矩陣液晶顯示(AMLCD)型平板顯示器的製造，其是由一個單個單片或單片類的組件組裝的，這樣就使得結構的完整性得到加強，也校正了由於光學或電子光學像差以及結構不均勻性引起的亮度和色調上的變化，顯示器還裝有光學裝置和布光裝置，增大了視角，使得視覺的清晰度和對比度有所改善，採用了獨特設計的薄膜布線，避免或補償了像素響應以及亮度和色度裡的非均勻性。
背景技術：
使用已經確立的顯示技術可以製造出大型的顯示器件，這些技術有陰極射線管(CRT)和後視型投影器件。不過，這種顯示器件的重量和尺寸會隨著這些顯示器件對角線長度的增加而明顯增加。此外，這種顯示器製造比較困難製造成本也大大增加，。
製造大型直視顯示器件的另一種方法就是使用平板顯示器，這樣就能大大降低顯示器的厚度和重量。有源矩陣液晶顯示器(AMLCD)是這些技術中最成熟的一個。AMLCD的結構是由兩層薄玻璃板中間夾著一個液晶(LC)層組成的，兩層玻璃的典型的厚度為0.5毫米，0.7毫米，或1.1毫米。當AMLCD的對角線長度超過約20英寸，夾層型顯示器的結構完整性不足；因此對屏幕較大的顯示器來說，應增加機械組件的強度。同時，由製造和操作引起的非均勻性大幅度增加，使成品率降低。
現今的AMLCD顯示器件在消費應用中仍有若干缺點。具體地說，其視角要比CRT小很多。除此之外，亮度能量效率也由於使用增大視角的屏幕，光準直裝置和偏振器而降低。如果在消費應用中，這種類型的直視AMLCD顯示器要能與CRT型顯示器競爭，就一定要把這些弊端克服掉。
平鋪式的AMLCD顯示器是由若干較小的，獨立加工成的部件，或者說顯示片裝配成的，如同上面提到的相關專利和專利應用中透露的那樣，目前在顯示技術上所取得的進展，已經能克服上述弊端，或者說能對大型平鋪式AMLCD顯示器裡存在的問題進行補償。這些進展裡面的許多技術也可在大型單片顯示器裡應用。這些技術進展可以改進單片或單片類的顯示器的特性，或者說可對由於組件製造缺陷或裝配中產生的人為影響作出補償。不過在把新技術應用到單片顯示器的製造裡時，必須考慮到單片和平鋪式顯示器之間在結構上的差別。
與平鋪式顯示器不同，單片顯示器在相鄰顯示片之間的隙縫沒有結構上的不連貫性，一個事實就是單片顯示器裡並不見得一定需要裝光準直器，而使用光準直器在平鋪式顯示器裡是用來隱藏隙縫的關鍵技術之一。這樣一來，可用的孔徑比增加，而屏幕規格就改變了，需要屏蔽的地方就減少了。因此，與大屏幕、平鋪式AMLCD顯示器相比，大型單片或單片類的平板顯示器的光路和布光設計有著很大的不同。
本發明使用許多為大屏幕、平鋪式平板顯示器(FPD)研發的技術，在製造或操作彩色和灰度標型的大型單片或單片類的AMLCD顯示器方面，提出一些獨創的設計和方法。儘管在本說明書敘述了大部分與AMLCD有關的技術和方法，不過其中有很多技術可以在另一些透明的光閥型FPD顯示器裡應用。這種顯示器的特點是光來自一個均勻的背光源，光通過顯示器組件傳向處在前面位置上的觀察者。光閥控制通過亞像素孔徑傳送出來的基色光的數量大小。觀察者與顯示器之間的觀察距離已經確定好了，在從亞像素孔徑傳送出來的光到達觀察者之前，這些光經混合後形成全部所期望的亮度和色彩組合(色彩空間)。從平鋪式過渡到大型，單片平板顯示器的技術和方法，以及這裡敘述的其它方法，使得後者在視角、圖像敏銳度、對比度，以及色彩均勻度上的性能得到很大改善。同時，在設計上的一些獨創性的改進可用來提及產量和彌補因顯示器製造和裝配過程中產生的缺陷，並且可以把易碎的大型單片顯示器的玻璃覆蓋面和背襯面之間的夾層變成堅固耐用的薄層。
使用最佳厚度在25到250微米或更厚的且柔順性最佳的粘性薄膜，就可製得堅固耐用的顯示器玻璃薄層。例如，可以把單片顯示器面板的玻璃覆蓋面和背襯面之間的夾層製作成薄層，而不會在雙折射AMLCD玻璃上形成應力，或不會引起LC晶胞間隙變形。題目為「平鋪式平面顯示器的製造及封裝」，申請號為09/490,776的美國待批申請，以及申請號為09/368,921和09/369,465的美國專利申請書中列出了能達到預期效果的薄層結構。在申請號為09/368,921的美國待批專利申請裡也公開了對角線長度為38.6英寸可攜式800×600 SVGA型顯示器的薄層結構。在申請號為09/322,047的美國待批申請和專利號為6,097,455的美國專利裡也對處理大型顯示器薄層的方法進行了討論。
用與AMLCD玻璃夾(LC層)裡的圖像產生面相對稱的方法來設計這種薄層，其切變或彎曲連接最弱。這種連接是用窄窄的一條密封接粘膠，典型厚度約為5微米，把薄膜電晶體(TFT)的襯底與顯示器周圍的彩色過濾器(CF)的襯底粘在一起形成連接。該封接粘膠的寬度可以窄到1毫米，或者更窄，而且是唯一的機械性的連接，而不是LC液體層的表面張力，在搬動、組裝以及現場應用中靠封接粘膠條把這些襯底粘在一起時會產生應力。
具有最佳厚度和最佳可塑性，且外面塗有封粘膠的材料，不論以乾燥薄膜的形式，用乾燥薄膜的薄層組合形式，或液體薄膜形式，都可用來把堅固的玻璃覆蓋面和背襯面粘接到AMLCD夾層的兩邊，以增加抗彎強度。這種最佳的設計大大地提高了抗彎曲的能力，從而降低了在窄窄的封粘膠上非故意產生的應力造成的影響。在覆蓋面和背襯面與AMLCD夾層之間粘接薄膜的最佳厚度，取決於在背襯面上是否要使用屏蔽來設置光準直器角度。這些角度關係在上述專利申請裡面有詳細的敘述。
由於在單片顯示器裡不需要像平鋪式顯示器那樣，使用背襯面上的這種孔徑屏蔽來引導從隙縫裡發出的光線，所以單片顯示器薄層對粘接的厚度要求並不嚴格。在單片顯示器的覆蓋面和背襯面上仍然希望安有孔徑屏蔽，並用來優化視覺敏銳度和所顯示圖像的對比幅度。如果另外有更好的光準直裝置的話，就可以把這些屏蔽取下換上更好的。
要把在覆蓋面和背襯面與AMLCD夾層之間整個粘接界面的彎月面處的空氣排淨，這樣，在裝配過程中這些薄層結構裡就不會產生氣泡型缺陷。在申請號為09/322,047的美國尚待批准的申請和專利號為6,097,455的美國專利裡，已對把可塑粘接薄膜附著到單片顯示器上製成無氣泡缺陷薄層的技術作了敘述。
覆蓋面或背襯面可用標準玻璃製成，比如像柯林1737，這是一種在AMLCD工業裡常用的玻璃材料。目前玻璃板的厚度已定出了標準，即0.5，0.7和1.1毫米。此厚度中任何一種玻璃均可用作顯示器組件薄層的覆蓋面和背襯面。如同專利號為6,097455的美國專利中敘述的那樣，在粘接擠壓方法中厚度較薄的玻璃可用於較小的半徑。這樣就會使產生氣泡缺陷的機率降低些。在玻璃覆蓋面和背襯面之間的薄層成為折射率為常數的堅固耐用的組件，與常規顯示器的玻璃襯底相比，其之熱膨脹特性也非常符合要求。雖然通過提高橫截面抗彎能力，使堅固性得到改進，但是保持用環氧樹脂膠把TFT與CF襯底結合成的LC圖像面裡的天然軸線也是很重要的。只要在製作時使覆蓋面和背襯面與AMLCD夾層之間的粘接薄膜的厚度相等就可以實現這一點。由於這個原因，在設計薄層時，薄層要與LC面大致對稱。因此，玻璃覆蓋面與平面兩者的厚度應大致為1.1毫米或更大一些。
如同申請號為60/177,448的美國專利申請中敘述的那樣，由於隙縫和鋪發光片操作需要空間，所以與像素總面積相比(此比率定義為孔徑比)，單片AMLCD顯示器中亞像素裡的透明區域(60％-80％)要比平鋪式顯示器的(30％-50％)大很多。
單片AMLCD顯示器裡的視角通常不像所期望的那樣寬。圖像敏銳度與通常是漫射的背後照明有著密切的關係。Joel Pollock在1999年2月期的Information Display Magazine上發表題為「SharpMicroelectronis』Approach to New-Generation AMLCDs」的文章中，對已公布但仍在研發的一個改進視角的方法進行了討論。像這篇參考文章中討論的那樣，即便使用平面裡的開關也有缺點，比如響應時間太長，這種技術之所以得到某些人的讚許，是因為沒有其它經過充分研發的方法，能滿足TV消費應用中對大視角的需求。這種新技術目前還沒有用於生產產品。因此，沒有一個AMLCD產品既具有良好的視頻響應，又有滿足TV消費應用的大視角。在本專利申請中所提出的發明對平鋪式顯示器作了適當的改進，克服了這個限制。
通過一臺外觀無隙縫，具有SVGA解析度的平鋪式AMLCD樣機的演示，證明其具有極佳的視頻響應和良好的視角。在申請號為09/490,776和09/368,921的美國尚待批准的專利申請裡已經對基礎設計做了敘述。把許多技術結合在一起才得到了期望的視角分布，這些技術包括使用具有截止銳角的，以及在覆蓋面上方有一屏幕的高度準直光線。此屏幕把高度準直的光線向外漫射開，形成所需要的視角分布。因此，在160-170°的視角範圍內可以獲得極佳的亮度和色調混合。
平鋪式顯示器所使用這種方法的缺點就是在光的準直過程中大部分光會損耗掉。在支撐後板上的屏蔽，以及在光盒裡的準直機構會引起光的最大損耗。屏幕吸收的或者反射的光與其之材料組分和其界面處的折射率有關。儘管有這些效應，光集中和再循環技術的改進，可以預言亮度為300cd/m2，耗電300W的40英寸標準的高清晰度TV(分別為SDTV，HDTV)產品指日可待。因此，這些同樣的技術也可用在單片AMLCD顯示器裡。由於單片顯示的孔徑比大，而且對光準直的要求不那麼嚴格，所以單片顯示器的亮度-能量效率會進一步提高。最後，從與平鋪式顯示器有關的，申請號為09/396,142的美國尚待批准的申請裡所提出的用軟體和電子學為基礎的校正方法中可以看出，在亮度和色彩匹配方面與平鋪式顯示器相比，單片顯示器所產生的光損耗較小。
由於成本和製造成品率的關係，用現有液晶顯示(LCD)技術為可攜式計算機(筆記本機)和臺式監視器製做單片平板顯示器，尺寸受到限制。這種限制，部分是由於人們不斷地追求較高的解析度，而不是對設計進行優化，和生產出價格不貴，對角線長度在20-50英寸的大型消費型TV顯示器。平鋪式顯示器對組裝允許誤差的要求是很嚴格的，隨著顯示器的尺寸變小對誤差的要求也隨之更為嚴格了。解析度可以被人們接受的平鋪式顯示器實際可行的尺寸範圍目前大約是30英寸或再大些。這樣一來，在消費TV產品中使用直視型單片AMLCD顯示器時，人們感興趣的尺寸範圍是從小於20英寸到大約30英寸。大規模生產尺寸超過30英寸的單片顯示器成本太高。生產大尺寸單片顯示器，將面對與投影顯示器，直視等離子顯示器，和平鋪式AMLCD FPD顯示器直接競爭。
在本專利申請中，選用尺寸為24到40英寸，解析度從SDTV(480線)到HDTV(720式1080線)的數字式平面TV，作為最佳發明設計方案的演示機種。
這種顯示器需要的照明準直技術，與申請號為09/024,481的尚待批准的申請裡所敘述的相同。不過，光準直的銳角放大了許多。相比之下，在平鋪式顯示器裡只允許1％的光從準直銳角上洩出。因此，本文將敘述一個獨特光準直器設計，經過優化後的此設計能使單片顯示器的亮度-能量效率提高很多。
當前大多數液晶顯示器模塊都是數字控制的。一條光傳輸與驅動電壓之間的關係曲線(T-V曲線)，通過像素上的離散電壓，AMLCD裡的LC晶胞，決定每一個亞像素光閥的光度。使光線通過放置在亞像素孔徑頂部的彩色過濾層就產生了色彩。一般都選用紅，綠和蘭三個原色單獨的色彩過濾器。把原光線給以恰當加權並混合，在彩色空間裡產生所有的亮度和色調的組合。除非另有註明，本文把每個亞像素的T-V曲線看成是一條有效的關係曲線，其包括響應從電子驅動信號到最後產生的光度的整個顯示系統。
在大型，平鋪式液晶顯示器裡，AMLCD發光板安放位置相對於外部參考層(例如在覆蓋面上的屏蔽)的大小差異，由於孔徑不相等，會引起亮度和色調的變化。孔徑的位移可能只有一個亞像素麵積的百分之幾。因此，儘管人們盡最大努力，例如在覆蓋面和背襯面上安放外部屏蔽，從幾何學的角度想把發光片邊緣真實的邊界隱藏起來，不過由於彩色發生位移，一臺大型，平鋪式平板顯示器仍有一個能引起反射的交替變化的外觀。
接近發光片邊界的像素，由於它們的T-V曲線與那些位於內部區域的像素的不同，仍然能呈現出一種不同的外觀。一種能引起這種不同的機理是朝著發光片邊緣的LC晶胞間隙產生了變化。另一種機理認為這常常是由於在接近發光片邊界的亞像素裡的液晶材料對此種變化的響應造成的。採用彩色校正算法，或者採用對控制某些亞像素T-V曲線的電子驅動電壓進行校正的方法，可以對這些效應進行校正。在申請號為09/396,142，08/649,240和09/173,408的尚待批准的申請和專利號為6,020,868和5,668,569的美國專利裡已對這些彩色校正算法和技術做了敘述。
使用驅動矩陣尋址像素陣列的電子線路，能夠在單片顯示器裡產生類似平鋪式顯示器裡的真實隙縫的「人工」邊界。在某些筆記本計算機的顯示器裡可以看到這種普通的光學人工製品，因為顯示器裡面裝有「雙掃描」電子設備，以兩種不同的設置對顯示器的像素進行了掃描的緣故。為了保證能夠得到適度的視頻響應，大型單片顯示器可能必須以四種不同的設置(四元組掃描)進行掃描。這樣一來，像素陣列就被分成四個象限。使用漸進掃描獨立驅動每個象限裡的行和列。這樣一種四元組掃描方案就有可能在掃描區域邊緣出現光學人工製品。其它一些多重掃描方案也同樣能在單片顯示器裡產生光學人工製品。
另外一些人工製品源是由於各個驅動器晶片之間的變化引起的，這種變化能引起相鄰像素處驅動電壓變化多達10到20毫伏。確實，當這種電子驅動線路的電壓，計時，或者其它元件相互配合得不準確時，通常就會產生人工電子「隙縫」。在AMLCD裡加在掃描區域邊界上的可觀察到的驅動電壓差別值較小，為5到10毫伏。
本發明中所使用的平板顯示器結構包括有單片和單片類兩種，其中的像素均以矩陣的方式進行了編址，不過要從陳列的兩個邊緣，一個邊緣，或者多於兩個邊緣進行訪問。一般都採用兩個邊緣訪問，而其它一些方法可能在一些特殊的應用裡用起來更為合適。一般來說，這些不同的訪問配置會導致互連線的產生，而這些互連線的長度和跨接的數目與陣列裡像素的位置有關。這些差別改變了像素的電氣特性。例如，最重要的效應就是掉檔(kick down)效應，經位於晶胞和行線之間的局部耦合電容從列線充電之後，這種效應會改變LC晶胞的電壓。在行線和列線之間的跨接電容以及TFT的柵漏電容兩者對此耦合都有貢獻。這種掉檔電壓的大小取決於設計，最大可達2伏，佔了列電壓範圍的很大一部分。如果這種掉檔效應在陣列裡各處都均勻發生的話，那麼有可能用調節像素驅動信號的方法來校正。比方說，如果此掉檔電壓由於陣列訪問而隨著像素的位置變化而變化的話，那麼這些校正就很難奏效了。在這種條件下進行校正工作所需的技術將在下面敘述。
本發明提供了一個像素陣列的布置圖，以及為了減少不希望發生的光學，電子光學，以及環境光色差和任何電子異常產生的視覺可感知的不連續性或邊界，對電氣特性進行修改的像素陣列訪問電路圖。可以把這些人工製品降至一個水平，在此水平下允許使用專利號為09,396,142的美國專利裡敘述的彩色校正裝置。經過校正後，顯示器所呈現出的來自原先對這些變化有光學響應區域的光度和色度變得均勻了，使人們視覺可接受。
本發明的一個目的是提供補償裝置，用來校正大型單片和單片類LC顯示器裡的任何其它光學，電子光學，機械的，或者與異常結構有關的效應。比如說包括有通過尺寸和間隔球或纖維布局分布測出來的，以及在組裝過程中產生的應力測出來的晶胞間隙的變化。在邊界處的光度和色度變化要麼經過了校正，要麼被減低到一個預定的寬度，這樣餘下的變化就被消除了，邊界或者隙縫在視覺上也感知不到了。
無論是發生在單片，單片類，或者在平鋪式顯示器裡，本發明的另一個目的是對由人工邊界(隙縫)引起的光學色差進行校正，這種光學色差是由於對產生和發射像素掃描信號，光閥控制信號，和像素驅動信號的電子電路分配和布置而引起的。
本發明的另一個目的是要用電子學的方法對無論在平鋪式或者單片顯示器裡像素陣列內部所有像素的亮度進行校正，這樣對觀察者的視覺來說，顯示器所呈現出來的亮度和色度都是均勻的。每一個顯示器組件都要經過這樣的一些校正，且每個顯示器所做的校正也是不相同的。

發明內容
根據本發明，提出了許多用來裝配大型、堅固耐用、單片和單片類平板顯示器的技術。原先為建立在視覺上有細微隙縫的平鋪式平板顯示器而研發的很多技術，對這些單片結構顯示器的開發很有益處。由於使用了這些技術，所以在視覺敏銳度，對比度，以及在顯示器形狀因素上都有所改進。此外，整個顯示器表面的色彩和光度平衡也得到了改進。分成小段的行列線便於製造超出薄膜RC限度的大型顯示器。


下面結合附圖的詳細描述將會對本發明有了一個全面的了解，其中圖1是一臺具有堅固結構，光學增強，以及消費者應用的照明裝置的大型單片AMLCD的平板顯示器的部分剖面示意圖；
圖2是準直照明光源的最佳實例剖面示意圖，圖的頂部是相關的單片平面顯示組件；圖3是三個光準直柵格具體幾何形狀的平面圖(a)、(b)和(c)分別表示幾何形狀為正方形，三角形和六角形的柵格；圖4列出了光準直特性，不同光準直器件柵格準直器、光學準直器和漫射器的相對光強度與偏離正常角度值之間的關係曲線；圖5列出了計算出的光發射效率與偏離正常角度值之間的關係曲線，是使用高度與半徑比不同，柵格表面吸收引起的角度效率不同的圓柱形柵格進行光準直而得出的，圖中插圖是柵格單元的幾何形狀和幾何參數值；圖6列出了計算出的角度光發射效率與偏離正常角度值之間的關係曲線，是使用與大型單片顯示器至關重要的不同柵格準直器設計得出的，圖中插圖是柵格單元的幾何形狀和幾何參數值；圖7列出的是另一個與圖1所示的設計相比較的一臺大型單片類AMLCD實例的剖面示意圖；圖8展示的是一臺大型單片類AMLCD平板顯示器組件裡由於各種機制形成的典型色彩位移和色彩分度變化的地形示意圖。
圖9a是能看出行列線的二維像素陣列示意圖；圖9b是二維像素陣列示意圖，圖上示出垂直方向上的引線在下邊緣上的帶式自動鍵合連接(TABs)處終接的列線，以及在水平方向上的行線在鄰近邊緣上的TABs處終接的行線；圖9c是二維像素陣列示意圖，從圖上能看出全都在一單個、底面邊緣處終接的行列線；圖9d是二維像素陣列示意圖，從圖上能看出全都在垂直於圖9c所示邊緣的一個單個平面邊緣處終接的行列線。在專利號為5,867,236的美國專利裡出現過此配置；圖9e是二維像素陣列示意圖，從圖上能看出在頂部和底部平面邊緣處終接的行列線；圖9f是二維像素陣列示意圖，從圖上能看出在左和右平面邊緣處終接的行列線；
圖9g畫出的是一個如圖9c中所示的一個單邊布線排列使用的扇出區域例子；圖9h畫出的是一個在如圖9e中所示的兩個平行邊緣上終接的一個布線排列使用的扇出區域例子；圖9i是在單邊緣布線訪問時，來自行列TABs的行列互連接線圖；圖9j是單個行列驅動線路晶片的一個扇出區域的拓撲圖；圖9k是兩個行和三個列驅動線路晶片的一個扇出區域的拓撲圖；圖10是典型的AMLCD的一個亞像素裡的一個液晶晶胞的等效電路模塊圖；圖11列出了在一個典型的像素間距為1毫米的AMLCD裡，由於晶胞行列線間耦合電容引起TFT關閉之後，液晶晶胞裡掉檔電壓效應的一個模擬的結果；圖12a列出了在電壓掉檔效應後受一個已知激活電平控制的像素的電壓，和與行線一個邊緣相連的驅動器電路的距離之間模擬數據的關係曲線；圖12b列出了在電壓掉檔效應後受一個已知激活電平控制的像素的電壓，和與位於行線中部的行線分接點有關的像素的位置之間模擬數據的關係曲線；圖13是為了對與所有的LC晶胞耦合產生的電容進行補償，而在液晶晶胞電極與薄膜布線之間安放一個場屏蔽電極的線路示意圖；圖14是為了對液晶晶胞看得見的視電容進行補償而沿著列線互連分布或分立電容的線路示意圖；圖15是為了對液晶晶胞看得見的視電容進行補償而沿著行線互連分布或分立電容的線路示意圖；圖16是為了對液晶晶胞看得見的視電容進行補償而沿著列扇出線連接分布或分立電容的線路示意圖；圖17是為了對液晶晶胞看得見的視電容進行補償而沿著行訪問線連接分布或分立電容的線路示意圖；
圖18是為了控制沿所述行線排列的像素的掉檔電壓的變化，對行到液晶晶胞之間耦合電容進行調節的線路示意圖；圖19a是為了縮小像素與驅動器電路或分解點之間的距離，使用單個邊緣訪問的多重行訪問線來為一個已分成小段的行線服務的示意圖；圖19b是為了縮小像素與驅動器電路或分解點之間的距離，使用單個邊緣訪問的多重列訪問線來為一個已分小段的列線服務的示意圖；圖20是在補償晶胞電壓和波形模擬電路裡使用的，兩個具有單個邊緣尋址的AMLCD晶胞的一個系統級電路示意圖；圖21列出了液晶晶胞的歸一化傳輸(與光度成比例)與典型的紅，綠和蘭光的晶胞間隙的關係曲線；圖22列出了典型LC晶胞的歸一化光度與晶胞間隙高度和波長之比的關係曲線；圖23列出了一臺典型AMLCD裡的一個LC晶胞的經過歸一化處理的有效T-V曲線；圖24a-24c列出了一行像素的經歸一化處理的亮度數據，圖24a是一行RGB亞像素的未經過校正的數據，圖24b是一行RGB亞像素的經過校正的數據，圖24c是一行RGB亞像素的經過均勻光度校正的數據；圖25畫出了一個實例的方塊圖，一個由像素校正控制單元控制的用來校正單個像素、一組像素或全部像素的光度和色度校正電路；圖26a是全部四個邊周圍邊緣區域都很寬的一個像素陣列的平面圖；圖26b是一個邊周圍邊緣區域很寬而另外三個邊周圍邊緣區域很窄的一個像素陣列的平面圖；以及圖26c是兩個邊周圍邊緣區域很寬而另外兩個邊周圍邊緣區域很窄的一個像素陣列的平面圖。
為了清晰和簡潔起見，所有附圖裡相同的元件和組件都使用同樣的標識和標號。
具體實施例方式
本發明涉及對角線尺寸從約20到50英寸的大型、單片。單片類或者平鋪式AMLCD平板顯示器的製造和組裝，更具體地說，涉及能對消費電子SDTV或HDTV應用中廣視角產品有促進作用的硬體結構；組裝件設計光學增強；控制，驅動和校正電子設備；以及背後照明系統。本發明還包含有校正令觀察者生厭的亮度和彩色不連貫及其畫面狀態(topographical)改變的校正裝置，這需要進行特殊的光學設計，需要有能力使用獨特的算法和控制電子設備來對顯示器進行校正。
由圖1可看到一臺組裝的、堅固的、由若干薄層組成的大型單片AMLCD顯示器100。覆蓋板102包括有位於一側的屏蔽104a和位於另一側的偏振器106a。屏幕108是粘接到偏振器106a上的。背襯板110包括有位於一側的第二個屏蔽104b和位於另一側的偏振器106b。一個LC顯示模塊112夾在覆蓋板102和背襯板110之間，而且整個表面分別粘接有用柔性的聚合物薄膜114和116。這個組件形成了顯示夾層113。光盒118包括有一個光準直機構120、增強薄膜122以及一個光漫射器124。在申請號為09/407,619、09/406,977、09/407,620和09/024,481的美國待批申請裡對光盒和光準直機構都進行了敘述。
現在參照圖2，圖2是一臺單片平板顯示器組件的橫截面圖，標號為130。組件130還包括有創造性的準直柵格120。組件130使用一個傳統的光盒118，連同準直柵格120和在圖1中已列出的堅固的夾層LCD結構113。
LCD顯示器130用的傳統光源由四個元件組成帶有一盞或多盞螢光燈泡132的光盒118，一個漫射器板124，光學準直器(亮度增強薄膜)122和反射空腔。在本發明中加到光源裡的第五個元件是獨特的準直柵格120，其深度為H，放置在離LCD顯示器112距離為D的地方。柵格120與為了在大型平板顯示器130裡以廣視角產生清晰的圖像而需要的屏幕結合在一起，就能有效地產生經過準直的光。下面將詳細討論H和D(見圖2)尺寸的重要性以及如何選擇它們的數值。
現在參照圖3，可以看到光準直柵格單元可能具有的三種幾何形狀的平面圖。這是本發明的準直柵格的三個可能的實施例。圖3中所示的上、中和下截面分別是正方形柵格單元136、三角形柵格單元140和六角形柵格單元150。柵格單元136、140和150的特徵是分別有一個約3-5毫米的寬度W。柵格單元136、140和150可以用任何比一個像素的尺寸要薄的材料製成。這些材料可以是塑料、紙、鋁或者其它金屬。柵格單元的內表面要能電鍍、染色、上漆或者用別的任何方法進行處理，目的是為了得到一個不但均勻，並且對光源發出的可見光譜裡的所有波長的鏡面反射和漫反射都最低的表面。材料本身能不反射光而不需要進行特殊的處理最好。
圖3裡列出的柵格120的柵格單元136、140和150裡柵格單元牆的厚度必須儘量薄，不過仍要準許儘可能多的光線能通過柵格單元136、140和150。在本最佳實施例中，一種市場上能買到的蜂窩結構鋁柵格可以用適當的漆來進行噴漆或蘸漆處理。
現在參照圖4，這裡示出的是圖2中所示光源的不同光準直元件漫射器124、光準直器122以及柵格準直器120的準直效率比較曲線160。再參照一下圖2，理想的漫射器124應該以均勻的亮度把從燈泡132發出的光色散到各個方向上去。就垂直於漫射器124前或後表面的線134來說，從所有角度測出的光強度都應是個常數。光稱的這種特性以朗伯(Lambertian)表示。從燈泡132發出的光首先通過漫射器124，然後通過光學準直器或增強薄膜122。這些很容易得到的器件通常是由按微幾何學排列的稜鏡組成，且這些器件能把朗伯類似的光分布通過一個典型的漫射器而變成一個更為朝前的分布，分別產生光強度與偏離正常角度的關係曲線162和164。這是通過光的反射和再循環做到的。
當使用的是具有廣視角且視覺清晰度好極富創意的單片類平板顯示器時，在超過預期截止角的角度下的光能量(即，只是用漫射器124和光準直器122時所剩下的能量)可能過於高。按照本發明，加裝上準直柵格120後就能像曲線166所示的那樣在一個預期的角度下把光移去(圖4)。這樣，顯示器顯示出的物體像預期那樣清晰，而且具有廣視角。在對比度，亮度和準直度之間就要有一個折衷，而這個折衷會影響到顯示器的光能量效率。
使用柵格準直器120會產生一個問題，像上面討論的那樣，柵格準直器經處理後其表面的鏡面和漫反射率都非常小。因此，很大一部分光可能會損耗掉，而損耗量與柵格的高度與柵格單元直徑之比H/D有關。這可以從圖5中的圓柱形柵格準直器的數據裡看出來。使用一種經過改良的柵格準直器可以使光大大增加，即對柵格單元的內表面進行這樣的處理在其下部(離光源較近)使用鏡面反射較高的材料(圖中未示出)，而在上部則保留鏡面和漫反射率較低的狀況。圖6列出了各種光準直柵格設計的角度強度係數，這些設計在保持不反射截面的高度不變的情況下柵格單元牆的反射截面各不相同。
使用富有創意的廣視角單片類AMLCD FPD時，可以選用一種最佳的光準直設計，這樣在預期的視角下，能在光強度與良好的視覺圖像敏銳度或清晰度之間找到一個平衡點。利用柵格單元的反射部分，使得本富有創意的設計能向前產生較多的光，不過在平鋪式FPDs裡也能得到預期的具有銳截止角的分布，因為在這種情況下廣角光線都不會在隙縫處。這種準直技術最好在光盒裡裝高效的光再循環機構。
圖7列出了另一種有效的光學疊層結構。其包括顯示器夾層113和背後照明118。在這種情況下，一個任選的第三偏振器160插在屏幕108的觀察者這一邊，用來調節和抵消從外面進入光學疊層的、並從光學疊層裡各個界面反射回來的環境光。要不然這種不希望出現的反射光會重疊在已顯示的圖像上傳到觀察者眼裡，因此會降低圖像調製和反差。
圖7所示的設計裡在背襯板110上不採用屏蔽104b，因為光準直已經優化了，而且在光盒118裡裝有柵格光準直機構。不過，為了使圖像敏銳度達到預期的效果並改進視平面的對比度，在覆蓋板102上還需要有屏蔽104a。除了在102、110板上沒有屏蔽以外，一個附加的實施例與此設計完全一樣。如果在背襯板上採用屏蔽104b，那麼與屏蔽104a有關的像素位置稍微對得不準，使得亞像素和屏蔽孔徑的位置也起了輕微的變化，就會在平鋪式顯示器中造成色彩位移。這樣一種色彩位移要比單片AMLCDs圖像可視平面裡的小些，不過在組件橫截面裡發出的光在角度上發生任何變化仍然會產生幹擾視覺的人工製品。
從圖1和圖7也可看出光盒118的重要性，其提供組裝好了的夾層結構113，此該夾層結構113具有預期的均勻光分布和光準直角，而此兩者均可以對所選定的像素尺寸和光學夾層高度進行優化。在單片設計裡，與平鋪式設計相比其像素之間的黑空間一般要小很多。因此，如果使用屏蔽，那麼選用的屏蔽條尺寸要非常的小。這樣，屏蔽對光能效率的影響才會最小。此外，使用一個為單片顯示器選定的屏幕，其背後照明下的光準直角要設計得能使寬視角下的視覺敏銳度、亮度和對比度都處在最佳狀態之下。
除了那些能降低圖像質量的物理的或電子的隙縫之外，圖8還顯示了一些機制。其中之一是可以改變晶胞間隙的局部應力。由於面板172是粘接在框架上的，所以在顯示器的周邊上可能會產生應力變化。另一個可能的位置就是靠近有應力作用的地方或由一個像螺絲170那樣的緊固件產生變形的地方。如果在一臺AMLCD顯示器裡任一個區域裡的晶胞間隙減小的話，那麼這個區域就會顯示出一種蘭灰色調。反過來，如果晶胞間隙比周圍區域的晶胞大時，那麼這個區域就會變成褐色。由於這個原因，在單片AMLCD板112上包夾上聚合物薄膜，此薄膜的彈性模量很小，範圍最好在1,000psi或更低，為了在包夾過程中易於操作，此薄膜也要有一定厚度和足夠的柔順性，這樣處理後，在顯示器板裡的晶胞間隙就能均勻地把應力降到一個很低的水平。矽樹脂就是這樣一種聚合物薄膜的例子。這種包夾處理和橫截面的設計使得製造出來的AMLCD板彎曲或變形很小，或者說具有略微不平的表面。
隨著顯示板尺寸的增加，平面度和在粘接處產生的應力也隨之增加。因此，對大型單片AMLCD FPDs來說，使用覆蓋板和背襯板來增加夾層113橫截面的堅固性是很有必要的，因為這樣做可以穩定橫截面的機械性能，特別是能穩定晶胞的間隙。在AMLCD夾層113中受抑制區域裡殘餘應力的影響，如果會產生小的殘餘亮度或色調位移的話，可以採用上面提到的美國待批專利申請中提出的方法加以校正。非均勻晶胞間隙會局部地改變由所有可能的三色值設置形成的彩色空間。所有原色及其光度水平的空間均勻灰度響應是要優先考慮的目標。
此外，如果在設計時考慮到在像素陣列裡所有的黑色空間區域與最厚的彩色過濾層相適應的問題，那麼在像素陣列外面的周邊裡就可以使用同樣的材料和厚度，這樣就能精確地控制AMLCD裡的晶胞間隙了。這種單個最厚的彩色過濾層與間隔定位球或纖維的直徑分布的組合就能確定晶胞的間隙和其均勻性。這種設計決定了薄膜電晶體(TFT)和彩色過濾板(CF)底層基本上是互相平行的，這樣就能測定出顯示器的所有像素陣列裡大致相同的晶胞間隙。與此相反，在像素陣列內外沒有採用單個彩色過濾層和晶胞間隙控制的設計，就會使疊層過程壓出來的顯示板不均勻，因而需要對彩色進行更為充分的校正。
圖8還示出因偏振器、覆蓋板玻璃或者會在像素陣列上產生雙折射變化的任何光路薄膜組合所產生應力效應。當一臺正常的白色AMLCD在黑色狀態下運行時，這種組合就可能引起可見光雙折射效應174。重疊在預期的圖像上且散布到FPD的較大區域內的大條紋白色區域就是最終得到的視覺效果。這種大區域效應是由玻璃裡非均勻應力所造成的，人們認為在製造玻璃時的定向冷卻形成了這種應力。這些應力效應在安裝上偏振器後在光學上得到了增強。這些區域亮度上的變化可以用合適的軟體和電子設備來進行校正並平順掉。
圖8裡還示出了另一種現象，那就是在光發射上的間隔定位球群集176的效應。這種類型的缺陷隨著顯示板尺寸的增加以及隨著顯示板玻璃厚度的減小而增加。晶胞的布置也受到影響。大玻璃板的靈活性以及液晶材料能注滿一張大型單片顯示板的能力，使得這些間隔定位件在製造過程中能與現場使用時一樣能夠很好地重新定位，並積聚進集群裡。與組裝件裡較厚的覆蓋板和背襯扳的夾層相比(即1.1毫米厚度)，厚覆蓋板和背襯扳會使靈活性降低約八分之七。像上面敘述的那樣，本發明包括在所有黑色空間區域內只有單個厚度最大的彩色過濾板的晶胞設計，使TFT和CF玻璃板相互平行。間隔定位球只在亞像素的孔徑範圍內能自由移動，這樣，儘管像素間距較大，也會大大地減少間隔定位球或纖維的群集。在彩色過濾板裡的間隔定位球會被剛性的夾層組件113牽制住，這樣就不會移進群集裡。還有其它的人工製品176』。典型的人工製品176』是由落在聚合物粘接薄膜裡的小顆粒，生成一個晶胞間隙局部缺陷引起的。
圖8最後示出的是類似隙縫的邊界178，它們是由整個像素陣列上的亮度和色調的微小變化引起的電子效應造成的。這個機制變化能造成整個大型單片AMLCD顯示板的電子不連續性。最可能發生的機制變化，是由不同的行或列驅動器晶片驅動的兩個像素陣列之間邊界處亮度和色調的位移。因此，在像素陣列裡面可能會出現一個或多個列驅動器邊界(通常是垂直的)或行驅動器邊界(通常是水平的)。亮度和色調的不同，特別是如果它們在一個可識別的靜態圖形裡出現時就有可能是數據電壓差引起的，具有典型T-V曲線的LC像素的這個電壓差值很小，為10-20毫伏。如果所顯示的圖像變化很快，那麼行列線上動態變化效應所引起的像素驅動電壓差值就較高。
在大多數FPDs裡二維像素陣列是用矩陣編址法編過址的。這就需要把平行的列互連線放到通常位於相鄰像素列或像素的頂部而不在它們的激活區內的平行的布線信道裡。另一種作法是把列線組成組，把整個組放進這些布線信道裡去。然後把每一個像素或亞像素與這些列線，通常是最近的一根連起來。
現在參照圖9a，從圖中可以看到一個編過址的二維像素陣列180矩陣。像素190被垂直列信道184隔開，而三個列驅動線182組被放到184裡。像素190還被水平方向上的水平布線信道188隔開，單個行線被放進水平布線信道188裡。像素190表示一個典型的三個亞像素組(圖中未示出)，每一個亞像素與三個列線182組中的一個，以及共同的行線186相連。本領域的普通技術人員都很清楚，另一些亞像素排列與另一些布線策略的組合也可用來滿足其它的操作需求和環境要求。同樣，把平行的行線放進位於相鄰像素的行之間的布線信道裡，每次放一個，或者每次放一組均可。然後把每一個像素或亞像素至少與這樣的一個行線相連。行線和列線186和182的正交組合分別形成像素190的矩陣尋址。
在這種配置裡，行線和列線186和182可以從顯示器的兩個相鄰的邊緣(圖中未示出)，或者所有四個邊緣，越過扇出區域與適當的TAB連接和驅動器電路相連。由於列和行線182和186在像素陣列180的邊緣處的排序可能與驅動器電路(圖中未示出)的相同，所以如圖9b所示，這個路是簡單不重疊的扇出圖形。這是一個傳統的兩側面的排列。外部產生的信號被用在一個或多個列TABs 192處顯示器的列驅動線上。一個列扇出區域194將列驅動線182上與列TABs 192互連(圖9a)。同樣，外部產生的行信號被用在顯示器上一個或多個行TABs 196處。一個行扇外區域198把行驅動線186(圖9a)互連到行TABs 196上。
可以預期，通過陣列內部矩陣尋址就可以對像素進行訪問，不過路徑是從列和行線到襯底邊緣，而不是到兩個相鄰的邊緣，或者甚至到所有四個邊緣，這樣訪問布線圖必須進行大改動。已知有兩個訪問布線配置非常有用只從單個邊緣布線和從兩個相對的邊緣布線。在專利號分別為5,889,568和5,867,236的美國專利裡對至少從一個邊緣布線進行了敘述。
現在參照圖9c和專利號為5,867,236的美國專利，可以看到有一條可能的布線路徑使單側面布線訪問顯示器。這種行、列和訪問互連的配置允許只從矩陣尋址顯示器的底邊緣布線。由於在這種情況下可以從一個垂直於列線182的邊緣進行布線訪問，所以有利於像傳統配置那樣(圖9a)，把列線182通到下邊緣，也可使用行訪問線200從此邊緣到達像素陣列適當的行線186，從而使行線到達同一邊緣。在行線186與行訪問線200之間有電氣連接，圖9c裡用符號「·」標示出其所在的適當位置。在這種情況下，三個列線182與每一個像素190相連，像素190由三個亞像素組成(即，紅、蘭和綠)，每一個亞像素都需要有自己的列線182。
參照圖9d，可以看到從一個垂直於列線182來的相同的訪問布線。除了在帶多重亞像素的顯示器裡列訪問線202比行訪問線200多以外，在拓撲上這個排列與圖9c中的相同。
在兩側面訪問的布線配置裡是通過兩個相對的側面來訪問行和列線的，這就引出了圖9e中的布線配置，從該圖中可以看出訪問邊緣垂直於列線182。同樣，邊緣垂直於行線的兩側面相對的邊緣布線列在圖9f裡。
要注意的是，使用單側面布線時(圖9c，圖9d)，分別為182和186的行和列線和/或相關的訪問線200和202可以被混合在一起。當使用雙側面訪問布線時，這些線通常是進行過排序的。因此，當使用單側面布線時，對再進行排序的訪問和列或行線來講，採用特殊的互連策略是最好不過了。當使用傳統的雙側面布線拓撲時，通常不需要再排序策略。可以在顯示器TFT襯底上的布線媒介裡，或者，在外部布線媒介裡(即，印刷布線板或柔性襯底)進行這種再排序。如果使用多層TABs，那麼也可以在此TABs上進行再排序。
圖9g和9h分別示出圖9c，9e中，在顯示器襯底上進行單側面和雙側面訪問布線例子的實施情況。為了對任何混合行和列線182和186進行再排序，它們必須能穿過把它們分開的適當電介質而相互跨接(圖中未示出)。列線182可以直接引入到與位於列TAB邊緣後面的列驅動器電路裡(圖中未示出)，而行線也可使用經過與列線平行的訪問線和與列扇出線交叉的行扇出線到達相同的邊緣，與行TABs相連。同樣，行線186可以直接引入到與位於行TAB連接後面的行驅動器電路裡，而列線也可以與行線跨接而到達相同邊緣處的列線TABs裡。
圖9g示出了分別分成三個和兩個亞組194、198＇的列線和行線182、186的再排序扇出路。當然，可以採用任何一個亞組。不過，亞組的數目是由為每個TAB連接192、196＇服務的驅動器電路的數目決定的。由於行和列線的再排序，在扇出區域裡會產生附加的行到列線的跨接點。從圖9h可以看得很清楚，雙側面相對邊緣訪問通常就不需要再排序。
上述行和列線對於TFT玻璃襯底邊緣處的電氣連接，比如TAB連接的再排序，允許對扇出線再進行優化處理。因行和/或列驅動器晶片上的平行驅動器電路的數目不同，如圖9j和9k所示，再排序會產生不同的扇出圖形。可看到兩個特殊的拓撲圖。圖9j裡只有兩個驅動器晶片，一個用於行驅動器，另一個用於列驅動器。這會產生一個很寬的扇出圖形，並在行和列扇出線之間出現很多跨接點。這樣，扇出線就會比較長，而電容耦合會相當的大。所以，啟動器晶片的數目要儘量減少。同時，內層短路的風險很高。在圖9k裡可以到兩個行驅動器晶片和三個列驅動器晶片。在這個拓撲裡，扇出圖形很窄，平均來說，扇出線較短，行和列扇出線之間的跨接數目也較少，而與圖9j的拓撲相比，行線到列線之間的電容耦合也較低。因此，再排序拓撲與行和列驅動器晶片的寬度選擇結合起來，可使線的長度、扇出裡行和列線之間的跨接電容，以及行和列扇出線之間內層電氣短路的風險得到優化。
要注意，如果列和行驅動器電路混合在同一個集成電路晶片(即驅動器電路)上，那麼就不需要對列和行線進行再排序。不過，由於行和列的驅動電壓和傳輸時間一般是不同的，所以通常不會出現這種情況。例如，在一臺AMLCD裡行線通常與TFT柵極相連，而列線則連到TFT漏極或源電極上。行線經常使用的轉換電壓可高達40伏，而列線轉換電壓在10伏的數量級。
圖9I示出了單對行和列線所需要的矩陣尋址像素陣列的單側面尋址信號通路。行信號從行驅動器電路發至行TABs 196，從這裡再沿著行扇出線201傳到至少與一個或不與列扇出線182交叉的像素陣列的邊緣，隨後沿著行訪問線200進入行線之間的接點，最後經行線到達該像素。還提供了一條從列驅動器電路到陣列裡該像素的相同路徑。
從陣列的相對邊緣來訪問矩陣尋址的像素(圖9h)，或者從一個單邊緣(圖9g)進行訪問的各種顯示器設計都會以各種特殊幹擾的方式產生出許多電子人工產品。由於互連布局和驅動器晶片到單個像素的距離變化，要比能從兩個相鄰邊緣進行陣列訪問的傳統的矩陣尋址的顯示器大的多，所以像素驅動信號延遲和波形以空間不連續的方式各像素之間有明顯的不同，這樣就可能會產生視覺圖形。行脈衝的變化對像素的影響較小，這是因為行線通常選擇像素，而不是提供把光閥(light valve)設定到一個預期水平，通常精度為8比特或256水平上的數據，列脈衝水平必須在一個已知計時窗口裡控制在最小有效位精度上。例如，最大數據電壓值為5伏下進行8位操作，間隔水平均勻的最小有效位約為20毫伏。
不過，由於在行和列重疊處行和列線之間有電容耦合存在，以及要經過像TFTs那樣的用來選擇和把控制電壓寫進LC彩色閥裡的各種激活部件，所以像素電壓波形會受到每個像素裡面的局部電容，以及在列和行線電路裡分布的全局電容的影響。圖10是一個說明兩個耦合電容的電路示意圖一個是顯示器矩陣裡單個交點處列和行線之間的電容CRXC204，另一個是LC像素與任意相鄰交叉列線之間的電容CSXC205。為簡化起見，圖10裡的CSXC畫成與存儲電容CS207並聯的形式一起連到公用返回線上了。
圖10裡耦合電容204和205通常包括有來自TFT，特別是來自柵極到源極和/或柵極到漏極電容的與電壓有關係的電容貢獻在內。這些電容與TFT的布局有關係，當把LC晶胞和存儲電容改變到保持電壓時，通過TFT的電流驅動電容來測定，也可在晶胞電壓保存時間的過程中通過關斷狀態下的漏洩電流來測定。從(LC晶胞充電過程中單個或變化的)電壓水平來看，TFT的布局設計也受列驅動器電路的影響。第三個決定TFT布局的主要因素是由顯示器幀的驅動方案引起的。所有這樣的驅動方案必須保證在若干幀後流經LC晶胞的DC為零，這是通過把每個晶胞經過若干相鄰幀或線後的驅動電壓極性反相來做到的。這會使得驅動布局像幀反向和線反向那樣。如果每一個像素在定期充電過程中能預先充至正確的極性的話，那麼由於需要把每個像素的極性定期地反向，所以從TFT流出的電流可能會減至最小。因此，像具有兩個極近的相鄰線並能在相同時間裡變化的對摺型(double-on)那樣的設計布局可以用來把TFT驅動電路電流減至最小。這樣，所需要的TFT信道寬度，或者說如果使用多重TFT，那麼所有TFT信道的組合寬度就能減至最小。這樣也會把TFT的柵極到源極和柵極到漏極的重疊電容，以及在同樣的時間裡跨接在像素陣列上的電壓波形變化減至最小。考慮到TFT電容大小取決於與時間有關的柵極到源極和柵極到漏極的電容這一事實，把TFT寬度減至最小就顯得特別重要了。
一個最有意義的電容耦合效應能產生所謂的數據電壓「回程」或「掉檔」效應。這種效應會降低儲存進晶胞並把整個幀時間一直保持到下一個數據電壓寫進來的電壓。此掉檔電壓值是由顯示器的設計決定的。在典型的AMLCD裡此電壓值可大至2伏。圖11給出了幀速度為60Hz，像素間隙為1毫米的一個AMLCD設計裡掉檔電壓效應的一個具體例子。圖中所選用的模擬參數與2000年1月24日申請，申請號為09/490,776的美國尚待批准的申請中詳細敘述的顯示器設計相對應。
如果這些在LC晶胞電壓裡的電容耦合效應在整個像素陣列裡基本上是均勻的話，那麼就可以很容易用調節數據電壓、普通電壓，或參考電壓，這些數字模擬(D/A)轉換中常使用的方法來進行補償，以產生實際的行列電壓波形。或者，如果這些效應隨位置的變化比較慢(低空間頻率)的話，那麼這些效應通常就不會使那些對亮度，彩色反差靈敏度等等功能較敏感的觀察者察覺到，這樣在視覺上也就不會出現令人不愉快的東西了。但是，通常在大型FPDs裡，特別在大型非傳統陣列訪問的FPDs(即，相對的或單側面訪問)裡，即便晶胞內部的局部電容是均勻的，整體分布電容也可有相當大的變化。因此，最終得到的晶胞驅動電壓水平和波形會在整個像素陣列產生亮度和色度上的變化。如果這樣的變化在很多像素間隙裡均勻平穩地發生，那麼這些變化就不會像相鄰像素受到影響，或出現令人不愉快的圖形那樣容易看到了。由於行和列線的布局是規則的，而且由於任何從驅動器晶片到行和列線的訪問線會出現規則的圖形，所以大多數非常規陣列訪問配置度同樣會在顯示器的亮度和色調上產生令觀察者不愉快的視覺圖形。
現在敘述用來校正大型單片、單片型以及平鋪式顯示器裡的這種圖形的技術。把AMLCD裡的掉檔電壓作為一個實例。我們用這樣一個方法來測定一級掉檔電壓把局部耦合電容與總晶胞電容的比值，乘以行和列線之間的電壓擺動值，得出的量就是局部與每一個單獨像素的比值。這個效應列在圖11裡。本例子中掉檔電壓將近2伏。二級掉檔電壓也與上面已提及的該像素的行和列驅動電路的阻抗有關。這個阻抗受列和行線的分布電容的支配。這些電容是因為金屬互連與處在相同或不同水平上的其他金屬互連線相互作用而引起的，所有的電容都位於TFT襯底上，或者是因為與導電而透明的銦-錫-氧化物(ITO)電極相連而產生的相互作用引起的，其中一個ITO電極就位於TFT襯底上，而另一個則位於CF襯底上。一般地說，在一臺從兩個成直角的邊緣訪問的傳統的矩陣尋址AMLCD裡，LC晶胞的掉檔電壓值隨著所述像素離行和列驅動器晶片的距離增加而增加(圖12a)。由圖可見，分接點210』與位於曲線最左側邊緣處的晶胞相對應。最終電壓的變化是平穩的，整個晶胞行上的電壓變化不大於4毫伏。所以觀察者不可能分辨出這個變化。不過，在非傳統的訪問配置裡(即單邊緣訪問)，掉檔電壓值也取決於像素離行或列分接點210』的距離(圖12b)。一般來說，掉檔電壓隨著離其它像素的距離增加而增加，在LC晶胞的分接點處達到最大值(圖12b)。因此，相鄰的像素由於它們各自分接點的位置不同，它們的掉檔電壓值完全不同。當前的AMLCD裡典型的掉檔電壓變化量低於50毫伏。
對常規，兩邊緣矩陣尋址的顯示器來說，在整個像素陣列裡這樣一種變化是漸進的，因而沒有必要看見，而對非常規訪問布線，則要出掉檔電壓值的圖形。這種圖形在今天的AMLCDs裡當正常的驅動電壓沒有變化時也能清晰地看到。電阻的和感應的線效應的影響小的多。因此，通過調節從驅動器晶片到該像素行和列驅動電路裡的電容或者耦合電容是對這種效應進行補償和平衡的最好方法。在每單位面積的典型AMLCDs裡，在同樣的襯底上金屬到金屬或金屬到ITO重疊電容比在相對的襯底上帶有一個導體的金屬到ITO電容大約29倍。這樣前述的電容類型在調節電容時會更為有效的。
上面討論過的見解在對若干臺像素間距為1毫米的大型AMLCD設計上進行的廣泛的電路模擬中得到證實。我們的認識最終得出了下列經過修訂的設計步驟，使用這些步驟在某種程度上可以抑制像素驅動電壓水平和波形變化的產生，使得在顯示器預期的觀看條件再看不到這些變化了(即，低於人的亮度和彩色對比靈敏度)1)要把每一個亞像素孔徑的布局設計得使其與其它最近的導電材料的電容性相互作用基本上相等。通過重新安排亞像素的布局，調節到最近的導體的距離，以及在亞像素和相鄰導電結構之間插入場屏蔽206(如圖13所示)。這樣一個場屏蔽206可以是沒有接地的，或者連到一個共用的返回通路208上，或者連到一個局部的，全局的，或屏蔽地線上(圖中未示出)，或者連到全局電壓電極上(圖中未示出)。
2)要把每一個亞像素孔徑的布局設計得使包括有LC電容和任何用來穩定晶胞電壓的儲存電容，以及晶胞到行線的耦合電容，包括有TFT柵極到漏極和柵極到源極的電容的總的晶胞電容在所有的像素裡都相等。要做到這一點，最好的方法就是使得所有晶胞的布局都相同；3)使所有的分布列線電容相等，包括線實體部件、邊緣場電容、與其它導體的重疊電容，以及調節列線寬度和線間距引起的任何列線到列線的耦合電容，沿著列線實體可能添加的小分立電容212(如圖14所示)等。金屬到金屬的重疊電容能起著最大面積有效混頻器(themost area efficient adder)的作用。線到線的耦合電容會在多重列線越過像素陣列在共同的布線信道裡運行的設計中出現。像在申請號為09/490,776的美國待批申請中所敘述的那樣，這種配置在平鋪式顯示器裡是特別有用的，不過在大型的，對電氣和光學進行過優化的單片顯示器裡也不失為一種最好的選擇。對線寬度/間距的調節可用二維電容模擬的方法，那些，例如在集成電路設計或電子封裝領域的普通技術人員都很了解這種方法；4)使所有的分布行線電容相等，包括線實體部件、邊緣場電容、與其它導體的重疊電容，以及調節行線寬度和線間距引起的任何行線到行線的耦合電容，沿著行線實體可能添加的小分立電容212(如圖15所示)等。金屬到金屬的重疊電容能起著最大面積有效混頻器的作用。線到線的耦合電容，會在多重行線越過像素陣列在共同的布線信道裡運行的設計中出現。像在申請號為09/490,776的美國尚待批准的申請中所敘述的那樣，這種配置在平鋪式顯示器裡是特別有用處的，不過在大型的，對電氣和光學進行過優化的單片顯示器裡也不失為一種最好的選擇。對線寬度/間距的調節可以採用二維電容模擬的方法，那些在集成電路設計或電子封裝領域的普通技術人員都很了解所述的這種方法；5)使分布的行和列扇出線電容相等，這種電容分布在從驅動器晶片到像素陣列的邊緣或像素陣列邊緣上的行和列線(圖16)。這些電容包括線實體部件、邊緣場電容，以及取決於所述訪問線的重疊電容。在兩側面或四側面像素陣列訪問的FPDs裡，如果有跨接的話，這樣的扇出線的布局通常是很簡單的，且幾乎不帶任何跨接，而特別為單側面訪問設計的布局就比較複雜了。線長度和數目，以及線到線跨接的幾何結構變化都很大。因此，總的分布線電容也會起變化。通過調節線的寬度，調節線的間距，沿線長度添加附加重疊電容212等方法可使分布行和列扇出線電容相等。金屬到金屬的重疊電容能起著最大面積有效混頻器的作用；6)使所有的分布行或列訪問線電容都相等，這些線電容在顯示器裡用來把行和列扇出線分別與在像素陣列裡用來進行矩陣尋址的行和列線連在一起。這些電容包括線實體部件、邊緣場電容，以及取決於所述訪問線的重疊電容。例如，對單側面訪問來說，必須通過同一個邊緣來訪問水平的行線和垂直的列線。如果選用列線邊緣進行訪問，那麼，用列扇出線就可以直接到達列線，不過，像在申請號為09/490,776的美國尚待批准的專利申請中所敘述的那樣，需要分開的行訪問線。
像圖17中所示的那樣，行訪問線進入與列線平行的垂直布線信道，或者集合成組(圖中未示出)分別進入信道。每一條行訪問線在像素陣列裡的一個分接點處與一條行線相連。因此，行訪問線的長度可以從零到像素陣列的整個高度之間變化。通過延長行線和列線超過分接點，調節線寬度，調節線間距，設置分接點，以單塊分立或者以連續結構的形式，沿著線長度添加附加重疊電容212等方法，使得全部分布行和列訪問線電容都是相等的。全部分布行和列訪問線電容都是相等的之後，由與行和列線相連的像素產生的該行和列驅動電路阻抗就會匹配得很好。第一級目標是，匹配好在所述行和列驅動電路裡的總電容。使用電路模擬方法，能夠準確地測定加進來改進線電路性能的電容量。金屬到金屬的重疊電容能起著最大面積有效混頻器的作用；7)控制大型單片和平鋪式顯示器中的像素電壓水平和波形均勻性的另一設計技術，是依靠調整像素布局來作為補償手段。如上面所述的那樣，在LC裡掉檔電壓的大小隨著到分接點的距離或者到驅動晶片直接連到行線上的輸出引線距離而減小。從另一方面看，掉檔電壓的大小與LC晶胞和行之間，或者可能和列線之間耦合電容成正比。因此，可以用單增加到分接點的距離或到驅動器晶片輸出引線的距離的耦合電容214來補償隨位置變化的掉檔電壓的降低量(圖18)。同樣，耦合電容可以隨著晶胞的定位而降低，這樣就能降低掉檔電壓的變化量。這樣一種耦合電容調節策略可以與分接點合適的布置，以及合適地安排訪問和扇出線的路線結合起來一起使用。
8)作為一種最終的度量單位，行，列，或行和列線可以在細分成多個行段218(圖9a)，和/或多個列小段220(圖9b)。附加的分別為200，202的行和列訪問線可以為每一個小段服務。這樣一種排列可以減少像素到驅動器電路或到分接點的距離，因此就能有效地減少與互連長度有關係的視覺人工產品和/或非均勻性，代價就是要增加附加的驅動器電路。這樣一種帶有多個行訪問線的一個分成小段的行線實例列在圖19a裡。
同樣，圖19b裡列出了帶有分成小段的列線220的排列圖。很明顯，可以把行線或者把列線單獨分成小段，或者把行線和列線都分成小段。使用分段互連的方法就可以製造大尺寸屏幕的顯示器了。這個步驟使得顯示器能在超過薄膜RC時間常數延遲極限的狀態下運行。在RC的領域裡，是通過這些小段的長度的平方來測定互連延遲的。只要這些RC延遲增加到線時間的某一個有效的數值，幀速率為60Hz，480線，線時間的數量級為30毫秒，這臺顯示器就不能運行了。
這些方法改變了LC保持電壓與位置的關係曲線。如果同樣的電容量加上或減去沿一個選定的行線生成的耦合電容的話，那麼此保持電壓曲線肯定也會往上或往下移動。增加和降低此耦合電容的最容易的方法，就是分別增加和降低上面提及的為亞像素服務的行和列線之間的重疊地區。另一個可選用的方法，就是用柵極到漏極的重疊電容來調節耦合電容，或者往亞像素的黑色區域內加進些重疊電容。不管採用什麼方式，所有的方法都能使亞像素或像素的布局發生相對簡單的變化。
為了選出上述電容相等技術中哪一個能更好地實施，並能對電路元件的參數進行優化，電路模擬是一個更可取的方法。圖20給出了這些模擬方法中的一個典型的電路圖。模擬可以預計出在像素陣列上驅動電壓水平和波形的變化，以及任何電子梯度、步驟、邊界或出現在像素陣列上的圖形。根據這樣一個模式，可用電路模擬器，結合測得的顯示器電氣數據，或者結合從二維電磁場或器件模擬得到的模擬電氣數據，可以對上面每一個用於大型單片或平鋪式FPDs的電容相等技術進行評價並作些微小調整。對那些熟悉現代集成電路和電子封裝設計技術的本領域普通技術人員來說，對所需要的電路，電磁場，器件模擬工具都十分了解。
上面提到的由於基本電子電路的許多細節產生的非均勻性全都是二級效應，而這種二級效應可能，或者說不可能全都降低到一個嚴格的觀察者的視覺感知的三分之一以下。
最好是，使用附加的亮度和色度校正技術和算法，把那些視覺人工產品去除掉，使大型單片或平鋪式顯示器的圖像水平達到質量要求。一個保守的方法就是校正數據存儲器要足夠的大，這樣就能對每一個像素進行校正了。這樣做對852×480像素的SDTV消費應用來說仍然還算是經濟的，但是對像素陣列尺寸為1280×720，1920×1080，或更大格式的HDTV AMLCDs來說可能就太昂貴了。因此，使用很多上面提到的電容相等技術是有利的，使用這樣的技術後，所需要的校正計算量與亮度和彩色校正電子電路元件的數量就不會為得到這些功能而使成本超出所撥的預算。×圖21列出了一個LCD晶胞裡亞像素的亮度與該晶胞間隙的典型關係曲線，圖中的亮度是模擬並經過歸一化處理的，亞像素為紅140，綠142，蘭143，其波長分別大致為612，542和487nm。晶胞間隙是一個基本參數，其部分地決定了光束經過彩色閥的光程差和從晶胞發出的光通量。因此，原級彩色通量之間平衡(彩色平衡)在空間上隨著晶胞間隙的變化而改變。現在參照圖22，圖中列出了一個LCD晶胞裡亞像素的亮度與該晶胞間隙光學長度的典型關係曲線，圖中的亮度是模擬並經過歸一化處理的，亞像素為紅140，綠142，蘭144，其波長分別大致為612，542和487nm。這裡的光學長度的定義為晶胞間隙與光波長之比。在這個經過歸一化處理了的曲線裡所有色彩的表現都一致。
因此，為了使大型單片顯示器的圖像外貌更均勻，最好採用改變驅動信號的方法對像素進行校正，這些像素的有效T-V曲線差別不大，而顯示器像素陣列諸如在微弱光學上、電子光學上、環境光的影響上、電子學上、機械上或者在材料上都存在著差異。由於非線性LCT-V曲線通過對列驅動器電路的設計通常是被線性化過的，所以改動數字數據信號可以用來對LC T-V曲線和列驅動器輸出電壓至輸入數據的特性進行補償。校正可以採用對額定設計中確定的絕對亮度和色度值進行匹配或混合，或者採用對顯示器上，最好在位於像素大陣列內部一個或多個參照地區上的相對亮度和色度值進行匹配和/或混合。這樣，靠近亮度或色度非均勻變化地區邊界的亞像素絕對或相對亮度水平，就處在AMLCD內部像素的參考地區規定的或額定設計的視覺感知的限額之內。因此按照本發明，每個像素的輸入數據均用從校正步驟得來的新數據替換。把此新數據送進市場上可買到的列(數據)驅動晶片裡，晶片以常規方法與液晶顯示器電氣相連。利用把傳遞函數的反函數用在輸入數據或輸入代碼範圍的定義域裡的方法，預先對所有的校正數據進行了計算。顯示器每個像素或像素組的校正數據可能有所不同，這樣要對每個像素在特性上的差別進行計算和判斷。在某些情況下，校正數據或驅動信號數據需要附加的解析度，以把顯示器校正到把人工製品抑制到視覺感知的限額以下的水平。本領域的普通技術人員對這樣的附加部分馬上就能搞清楚。
一張查閱表就是一個可能進行這種校正算法的實施方案。幸運的是這樣一個校正方案可能會產生一種設計方法，如果必要的話，利用目前最先進的電子技術，使用這種設計方法可能很便宜地對大量的像素校正。不過，最好還是來敘述亞像素有效T-V曲線裡的偏差，在某種程度上講要進行存儲和訪問的數據量，以及必須在顯示器運行時對視頻信號進行校正的計算量大大減少了。這裡討論的有關機制的知識集中在能減少校正量的灰度色偏和顯示器的物理設計上。
各種各樣的機制會引起FPDs裡的亮度和色度的變化，對此問題的校正方法在申請號為09/369,142的尚待批准的申請中已有所敘述。上面討論的能在單片顯示器裡引起人工製品的機制，可以用一些大體上完全相同的軟體和電子學方法來進行校正。為方便讀者起見，下面提供這些校正方法的綜述，經適當修改後就可應用在大型單片顯示器中。
大家知道，AMLCD裡的有效的傳輸電壓曲線(T-V)或伽馬曲線，無論是有代表性的額定設計得出的，還是由於上面敘述的原因得出的曲線與其不一致，但都是連續函數曲線。因此，不正常的與額定有效T-V曲線之間的差別不僅是一個連續函數，而且在數據驅動的最小有效位數字規模上來說通常是略微光順的曲線。這樣一種偏移使白色和黑色基本上不變，不過卻對每個亞像素之間的灰度水平有很大影響；所以，即便原級彩色經過混合，也會影響到彩色平衡。這會使得一個像素與彩色空間之間的關係很緊密。
由於白色和黑色範圍裡有效T-V曲線與額定上的曲線的偏差假定為零(由於LC晶胞的基本操作機制，通常這個假定已經被證明了)，一條有效T-V曲線，或者是兩條有效T-V曲線之間的差別可以用把函數的定義域(或輸入代碼範圍)分成有限的小段，然後再用易於進行實時計算的簡單的方法對每一個小段進行描述的方法來描述或近似。由於平滑以及與額定曲線的偏差一般很小，所以存在有用一個線性方法(小段線性近似)對每一小段進行描述的可能性。然後只需存入斜率和偏移量就可以對每一小段進行描述。這樣，每個小段傳輸函數的反函數(校正)也就是大型單片顯示器裡每一個像素或基本上相同的像素組的一個線性函數。
由於單個LCD板的面積是由許多連續材料片組成的，這些材料有玻璃，有機薄膜，與像素間隔(在大型顯示器裡，典型的數量極為1毫米或再小些)相比，晶胞間隙以及其他物理性能的偏差以一種平滑而連續的方式變化。因此，這些偏差也可以用「等值線圖」或相似的工具把顯示器裡成群的像素或像素區域編成組的方法來描述，這些像素都有傳輸函數，與額定的設計相比這些函數的差別是人們無法察覺到的。這樣，在區域裡或在群集裡所有像素的傳輸函數就可以看成是一個代表整個區域或整個群集的傳輸函數複製件。相應的反傳輸函數可能簡單，也可能很複雜；但是，由於所需要的數目要比像素的數目少得多，所以這樣一個校正方法可以使用性能適中且經濟的電子硬體就能做到。
大家也知道，AMLCD的有效T-V曲線，不論是額定設計得出的還是由於上面所講的原因與額定設計的有偏差，但在函數形式上都非常相似。因此，只要對數目不大的參考T-V曲線，比如說，可以像定義商用LCD驅動器集成電路晶片的T-V曲線那樣，使用綜合性查閱表來進行較為詳細的描述就行了。可以用這種數目不大的商用LCD驅動器集成電路晶片有效T-V曲線來描述數量很大的像素，方法是給這些T-V曲線以標號，然後指定一個與這些像素標號匹配的表。在大型單片顯示器上的每個像素的特徵必須測得，並與參考T-V曲線進行比較，從中選出與T-V曲線最匹配的標號。
圖24a列出了在大型單片顯示器彩色非均勻地區的一個邊界處的一行像素裡，RGB亞像素的相對亮度值數據。均勻的灰度組合確定了輸入到原級彩色亞像素裡的信號。由這張圖可以看出，邊界243位於像素行260的左側，比如可以是圖8中的一個等高線170，172，174。相對亮度值都歸一化到常用的八位範圍(0-255)裡。在彩色非均勻地區內部，分別為70，99，62的RGB信號值與樣品灰度範圍的額定驅動信號值相符。對圖24a中的像素沒有進行校正。
要分兩步進行校正先考慮色調，再考慮亮度。最好保持整個顯示器上蘭對綠，紅對綠的相對亮度比值(色調校正)，這樣觀察者看起來就很清晰，沒有汙點。
經過彩色校正的相對亮度值列在圖24b裡，由圖可見，原級之間的相對亮度比值基本上保持在最小有效位的精度上。彩色顯示器裡的電子控制設備對每一個原級色彩，典型的「灰度」控制都在8位或256位水平。要對顯示器上的幀數據的幀緩衝器進行校正。這就排除了大型顯示器中與色調變化或非均勻性有關的邊界問題。不過，這些校正也不能使顯示器從均勻的灰度驅動信號下恢復均勻亮度，因為如圖8顯示的那樣，對亮度的相對貢獻之和在整個顯示器裡一直是變化的。
圖24c示出了經過均勻性亮度水平校正後的所有亞像素的相對亮度值。對每個幀信號送進顯示器數據驅動器(通常是列)裡之前使用一個位地圖(圖中未示出)校正方法對幀信號進行校正。然後按照本發明提供的技術就能改變所有的像素數據。對亞像素數據進行調節，使從顯示器發出的光譜輸出，在顯示器整個像素陣列的色調和亮度均勻性上都達到了預期的要求。
現在參照圖25，這是對400實施24位色彩校正的一般校正步驟方框示意圖。對其它色彩解析度的校正實施步驟也是相似的，本領域普通技術人員一看就明白。輸入的視頻數據402首先暫存在輸入幀緩衝存儲器404內，視頻數據402是從輸入幀緩衝存儲器404裡讀出來的，校正數據來自控制信號408控制下的校正數據存儲器406，一個像素數據處理器412裡使用一個像素校正控制單元410。校正數據存儲器406由非易失性存儲器，或由存儲在輔助非易失性存儲器的數值初始化了的易失性存儲器組成，或者是用從存儲在輔助非易失性存儲器的數值計算出來的數值進行初始化的。這樣就能保證在顯示器關機後校正數據不會丟失。通過一個或多個處理單元412進行電子像素數據處理時，就可以使用這種對像素視頻數據進行適當校正的方法。由於每個像素輸入的視頻數據和經過校正的數據都由一個簡單的n位整數(通常是8位)組成，所以所有像素數據處理的精度僅僅只到8位。像素數據一但經校正過後，便可直接送到顯示器裡。在另一個實施例中，像素校正控制單元410與像素處理單元412是組合在一起的。在另外一個實施例中，校正過的像素數據在送進顯示器之前，是存在一個輸出幀緩衝存儲器裡的。
可以用很多方法來校正亞像素數據。在一個實施例中，把亞像素按照其有效T-V曲線響應分成組，然後把每個組賦到先前存好了的這個組特有的響應函數中去。這些組可以包括有，例如束縛在每個基本上均勻的地區裡的亞像素，以及每個邊界內外邊緣裡的邊緣像素。只要組的數目合理，那麼必須存儲在校正數據存儲器406裡的響應函數數據量就是可以接受的。
由單面或兩面矩陣尋址帶來的一個附加好處就是對顯示器外殼的形狀因子有重大影響。傳統的兩相鄰側面訪問，或四側面訪問矩陣尋址顯示器需要製備一個扇出布線結構和連到顯示器襯底兩側面或四側面的電氣連接。這樣，像素陣列外部周邊或邊框600就要變大，而顯示器外殼的尺寸也要加大，這會使顯示器外觀顯得又大又笨(圖26a)。使用單側面布線時，僅僅沿一個邊緣600的邊框寬度就必須能容納扇出結構和校正，而在其它三個邊框方向上邊框604的寬度只由密封寬度和外殼決定(圖26b)。同樣，也可從圖26c上看到兩個相對側面上的雙側面訪問下的兩個窄邊框側面604。
由於為了滿足特殊的操作條件，環境或設計的需要而進行的一些改動和變化，對那些本領域內普通的技術人員來說都會一看就明白的，所以本發明並不只限定在這幾個選來旨在說明一些問題的例子上，而且所涉及的修改和變動也沒有脫離本發明的實際範圍。
描述完本發明後，受專利證書保護的要求列在下面未經批准的權利要求中。
權利要求
1.一種單片或單片類的AMLCD顯示器，具有改進的機械剛度，和寬視角範圍裡受控的對比度，亮度和色度，它包括a)液晶顯示器元件，它包括配置在按行和列編排成的二維陣列裡的像素，每一個所述像素至少由一個亞像素組成；b)支持裝置，它包括貼固在所述像素二維陣列上並有從該處向外延伸的覆蓋板和背襯板組中的至少一塊板；c)行互連裝置，配置在最接近所述像素行的信道裡，並與所述像素行電氣連接；d)列互連裝置，其配置在最接近所述像素列的信道裡，並與所述像素列電氣連接；e)絕緣裝置，用來把所述行互連裝置與所述列互連裝置絕緣開；以及f)電氣連接裝置，它包括一個扇出區域，並工作地與所述行互連裝置和所述列互連裝置相連接，且沿著所述像素二維陣列的至少一個邊緣配置；每一個所述亞像素在至少一個與所述行和所述列互連裝置中的電氣連接。
2.根根據權利要求1所述的單片，或單片類，AMLCD顯示器，其特徵在於所述像素包括活性區，非活性區，而且所述的非活性區裡放置所述行互連裝置和所述列互連裝置；
3.根根據權利要求2所述的單片，或單片類，AMLCD顯示器，其特徵在於所述行互連裝置和所述列互連裝置由至少一個信道組成，所述信道放置在至少下列組裡的一個裡在所述像素行之間的非活性區，在所述像素列之間的非活性區，與所述陣列的外列相鄰的非活性區，與所述像素陣列的外行相鄰的非活性區。
4.根根據權利要求3所述的單片，或單片類，AMLCD顯示器，其特徵在於所述行互連裝置和所述列互連裝置至少包括一個放置在所述信道裡的電導體。
5.根根據權利要求4所述的單片，或單片類，AMLCD顯示器，其特徵在於所述至少一個電導體包括放置在所述信道裡的多個電導體。
6.根根據權利要求4所述的單片，或單片類，AMLCD顯示器，其特徵在於它還包括g)平行訪問互連裝置，其配置在位於所述二維陣列的所述行或所述列之間的至少一個所述信道裡，並且與至少一個所述行互連裝置或所述列互連裝置有選擇性電氣連接，所述平行訪問互連裝置在所述行互連裝置和所述列互連裝置，以及所述電氣連接裝置之間提供電氣連接。
7.根根據權利要求6所述的單片，或單片類，AMLCD顯示器，其特徵在於所述二維顯示器的至少一個所述邊緣是大致與所述行互連裝置平行的一個單邊緣。
8.根根據權利要求6所述的單片，或單片類，AMLCD顯示器，其特徵在於所述二維陣列的至少一個所述邊緣是大致與所述列互連裝置平行的單邊緣。
9.根根據權利要求6所述的單片，或單片類，AMLCD顯示器，其特徵在於所述二維陣列的至少一個所述邊緣包括兩個相鄰邊緣。
10.根根據權利要求6所述的單片，或單片類，AMLCD顯示器，其特徵在於所述二維陣列的至少一個所述邊緣包括兩個相對且相互平行的邊緣。
11.根根據權利要求6所述的單片，或單片類，AMLCD顯示器，其特徵在於所述電氣連接裝置包括把所述顯示器與外部產生的信號相連的外部電氣連接裝置。
12.根根據權利要求11所述的單片，或單片類，AMLCD顯示器，其特徵在於所述外部電氣連接裝置至少包括一個下述連接TABs各向異性的粘接薄膜連接，焊球連接，線接頭連接。
13.根根據權利要求12所述的單片，或單片類，AMLCD顯示器，其特徵在於連接到所述平行訪問互連裝置的所述電氣連接裝置包括扇出裝置，其扇出線有利於對單個所述行互連裝置，以及對與所述外部電氣連接裝置有關的單個所述列互連裝置重新排列。
14.根根據權利要求1所述的單片，或單片類，AMLCD顯示器，其特徵在於至少一個所述行互連裝置和至少一個所述列互連裝置包括一個分段電導體。
15.一種單片，或單片類的AMLCD顯示器，具有改進的機械剛度，和寬視角範圍裡受控的對比度，亮度和色度，它包括a)液晶顯示器元件，它包括配置在按行和列編排成的二維陣列裡的像素，每一個所述像素至少有一個亞像素，而所述亞像素具有一個活性區和一個非活性區；b)支持裝置，它至少包括貼固在所述像素二維陣列上並從該處向外延伸的覆蓋板和背襯板中的一塊板；c)行互連裝置，其配置在最接近所述像素行所述非活性區裡的信道裡，並與所述像素行電氣連接；d)列互連裝置，其配置在最接近所述像素列所述非活性區裡的信道裡，並與所述像素列電氣連接；e)絕緣裝置，用來把所述行互連裝置與所述列互連裝置絕緣開；以及f)電氣連接裝置，其與所述行互連裝置和所述列互連裝置工作連接，並沿著所述二維陣列的至少一個邊緣配置；這樣，每一個所述亞像素至少與一個所述行互連裝置和所述列互連裝置相連接。
16.根據權利要求15所述的單片，或單片類，AMLCD顯示器，其特徵在於所述二維陣列的至少一個邊緣包括下列結構之一兩個相對的邊緣，兩個相鄰的邊緣，一個單邊緣，以及包含全部上述四種邊緣。
17.根據權利要求15所述的單片，或單片類，AMLCD顯示器，其特徵在於所述行互連裝置和所述列互連裝置至少包括一個配置在所述信道裡的電導體。
18.根據權利要求17所述的單片，或單片類，AMLCD顯示器，其特徵在於至少一個所述電導體包括配置在所述信道裡的多個電導體。
19.根根據權利要求17所述的單片，或單片類，AMLCD顯示器，其特徵在於它還包括g)平行訪問互連裝置，其配置在位於所述像素二維陣列的所述行或所述列之間的至少一個所述信道裡，並且與所述行互連裝置或所述列互連裝置中的至少一個選擇性電氣連接，所述平行訪問互連裝置在所述行互連裝置和所述列互連裝置，以及所述電氣連接裝置之間提供電氣連接。
20.根根據權利要求19所述的單片，或單片類，AMLCD顯示器，其特徵在於所述二維陣列的至少一個所述邊緣是與所述列互連裝置大致平行的單邊緣。
21.根根據權利要求19所述的單片，或單片類，AMLCD顯示器，其特徵在於所述二維陣列的至少一個所述邊緣是與所述行互連裝置大致平行的單邊緣。
22.根根據權利要求19所述的單片，或單片類，AMLCD顯示器，其特徵在於所述電氣連接裝置包括把所述顯示器與外部產生的信號相連的外部電氣連接裝置。
23.根根據權利要求22所述的單片，或單片類，AMLCD顯示器，其特徵在於，所述外部電氣連接裝置還至少包括一個驅動器電路，所述驅動器電路具有驅動信號輸出線的預先確定的物理順序，其中，所述預先確定的物理順序與所述電氣連接裝置的預先確定的順序相一致。
24.根根據權利要求23所述的單片，或單片類，AMLCD顯示器，其特徵在於，所述預先確定的驅動信號輸出線的物理順序與所述電氣連接裝置的預先確定的順序一一對應，這樣，扇出線連接便不相互交叉。
25.根根據權利要求23所述的單片，或單片類，AMLCD顯示器，其特徵在於所述預先確定的驅動信號輸出線的物理順序與所述電氣連接裝置的預先確定的順序一一對應，這樣，至少有兩個所述扇出線連接彼此交叉。
26.根根據權利要求23所述的單片，或單片類，AMLCD顯示器，其特徵在於至少一個所述驅動器電路包括至少一個產生行和列信號的驅動器電路。
27.根根據權利要求22所述的單片，或單片類，AMLCD顯示器，其特徵在於所述外部連接裝置至少包括下列連接之一TABs各項異性粘接薄膜連接，焊球連接，線接頭連接。
28.根根據權利要求19所述的單片，或單片類，AMLCD顯示器，其特徵在於與平行訪問互連裝置相連的所述電氣連接裝置包括扇出裝置，而所述扇出裝置有扇出線，有利於使相對於所述外部電氣連接裝置的所述行互連裝置和所述列互連裝置的重新排序。
29.根根據權利要求15所述的單片，或單片類，AMLCD顯示器，其特徵在於至少一個所述行互連裝置和所述列互連裝置包括一個分段的電導體。
30.一種單片，或單片類的AMLCD顯示器，具有改進的機械剛度，和寬視角範圍裡受控的對比度，亮度和色度，它包括a)液晶顯示器元件，它包括預先確定的像素幾何學形狀的像素，該像素配置在按行和列編排成的二維陣列裡的預先確定的圖形裡，每一個所述像素至少包括一個具有一個活性區和一個非活性區的亞像素；b)支持裝置，它至少包括貼固在所述像素二維陣列上並從該處向外延伸的覆蓋板和背襯板中的一塊板；c)在最接近所述像素行的所述非活性區裡的一個信道裡至少配置一個行電導體，且與信道接電，以便至少向所述像素行提供一個像素行控制電壓和一個像素行數據電壓；d)在最接近所述像素列的所述非活性區裡的一個信道裡至少配置一個列電導體，且與信道接電，以便至少向所述像素列提供一個像素列控制電壓和一個像素列數據電壓；e)絕緣裝置，用來把所述行互連裝置與所述列互連裝置絕緣開；以及f)電氣連接裝置，它至少與一個所述行電導體和一個所述列電導體工作連接，且沿著所述像素二維陣列的至少一個邊緣配置；每一個所述像素至少與所述一個行電導體和所述一個列電導體組合。
31.根根據權利要求30所述的單片，或單片類，AMLCD顯示器，其特徵在於在所述獨特的，局部像素環境裡的變化引起下列電壓中至少一個電壓的波形變化所述像素行控制電壓，所述像素行數據電壓，所述像素列控制電壓，所述像素列數據電壓。
32.根根據權利要求31所述的單片，或單片類，AMLCD顯示器，其特徵在於所述變化至少有一部分是由於所述亞像素與所述至少一個行電導體和所述至少一個列電導體之間的電容變化所引起的。
33.根根據權利要求32所述的單片，或單片類，AMLCD顯示器，其特徵在於所述變化可以用改變在至少一個所述像素裡的所述亞像素的排列來減至最小。
34.根根據權利要求33所述的單片，或單片類，AMLCD顯示器，其特徵在於所述變化可以用改變所述亞像素的排列進行選擇性控制以把由顯示器的人工製品引起的視覺上可感知的圖形減至最小。
35.根根據權利要求32所述的單片，或單片類，AMLCD顯示器，其特徵在於所述電容的變化可以用控制下列中至少一個布置參數來減至最小所述亞像素，所述至少一個行電導體，所述至少一個列電導體。
36.根根據權利要求30所述的單片，或單片類，AMLCD顯示器，其特徵在於所述至少一個布置參數至少包括下列之一一個線小段的寬度，對耦合電容有貢獻的元件的布置，分點選擇，以及把線分成小段的實施。
37.根根據權利要求30所述的單片，或單片類，AMLCD顯示器，其特徵在於所述液晶顯示器元件至少包括一個薄膜電晶體(TFT)元件。
38.根根據權利要求37所述的單片，或單片類，AMLCD顯示器，其特徵在於所述至少一個TFT元件包括由至少一個所述亞像素元件結合在一起的多種TFT元件，這樣所述至少一個TFT元件的尺寸就可以減至最小，藉此可實施雙摺(double on)和三折(triple on)TFT元件策略。
39.根根據權利要求30所述的單片，或單片類，AMLCD顯示器，它還包括至少一個靠近所述像素陣列的至少一個所述亞像素的導電元件，用來抵消電容裡的所述差別，其中在所述獨特像素局部環境之間的所述變化被減至最小。
40.根根據權利要求39所述的單片，或單片類，AMLCD顯示器，其特徵在於所述導電元件至少包括下列之一電氣浮動元件，與所述像素之一裡的至少一個其它元件相連的元件，與一個屏蔽相連的元件，與一個局部地線相連的元件，與一個整體地線相連的元件，與一個普通元件相連的元件。
41.根根據權利要求32所述的單片，或單片類，AMLCD顯示器，其特徵在於所述電容裡的所述變化會引起所述亞像素的電壓波形的變化。
42.根根據權利要求41所述的單片，或單片類，AMLCD顯示器，其特徵在於在所述波形裡的所述變化至少部分地是由回程電壓引起的。
43.根根據權利要求42所述的單片，或單片類，AMLCD顯示器，它還至少包括一個與所述亞像素，所述行電導體和所述列電導體裡的至少一個工作連接的分立組件，這樣在所述陣列裡基本上所有像素的所述回程電壓就基本上是一個常數。
44.根據權利要求43所述的單片，或單片類，AMLCD顯示器，它還至少包括下列之一分立電容器，分布電容，其中所述行對列耦合電容是可以選擇變動的。
45.根根據權利要求44所述的單片，或單片類，AMLCD顯示器，其特徵在於所述電容器或電容要維持所述陣列的每個像素的總列線電容不變。
46.根根據權利要求32所述的單片，或單片類，AMLCD顯示器，其特徵在於每個所述像素的一個局部像素晶胞的電容與行對列耦合電容之比基本上是一個常數。
47.根根據權利要求46所述的單片，或單片類，AMLCD顯示器，其特徵在於所述電容器或電容要維持所述陣列每個像素的總行線電容不變。
48.根根據權利要求30所述的單片，或單片類，AMLCD顯示器，其特徵在於所述電氣連接裝置包括一個扇出區域，其中所述扇出區域還包括一個電容控制裝置，使所述行電導體電容和所述列電導體電容中的至少一個維持所述陣列的每一個像素的總行線電容不變。
49.根根據權利要求30所述的單片，或單片類，AMLCD顯示器，它還包括電容控制裝置，用來控制所述行電導體電容和所述列電導體電容中的至少一個，這樣所述陣列的每一個像素的總行線電容基本不變。
50.根根據權利要求30所述的單片，或單片類，AMLCD顯示器，其特徵在於沿著至少一個邊緣配置的所述電氣連接裝置，使得圍繞所述單片，或單片類，AMLCD顯示器的幀的至少一側是窄周邊。
全文摘要
本發明的特點是敘述了用來設計和組裝大型、堅固耐用、單片和單片類的平板顯示器的許多技術。原先為建立在視覺上有細微隙縫的平鋪式平板顯示器而研發的許多技術,對單片顯示器的製造很有益處。這些技術包括單側面布線,從相對的側面進行雙側面布線,把行列線分割成小段,以及對扇出區域內的行線和列線進行重新排列等。單側面布線對製造帶有小輪廓線的顯示器是有幫助的。使用這些技術可以使顯示器的清晰度和對比度有所改善。除此之外,顯示器面上色彩和亮度的平衡和均勻性也有所改善。
文檔編號A01N63/00GK1388910SQ01802593
公開日2003年1月1日 申請日期2001年8月23日 優先權日2000年8月28日
發明者雷蒙德·G·格林, 彼得·J·克魯休斯, 唐納德·P·澤拉菲姆, 迪安·W·斯金納, 鮑裡斯·約斯特 申請人:彩虹展示公司