有源矩阵阵列装置的制作方法

专利名称：有源矩阵阵列装置的制作方法
有源矩阵阵列装置本发明涉及有源矩阵阵列装置，尤其是这样的有源矩阵装置，其中将阵列的元件布置成行和列，多路复用器(multiplexer)电路用来减少 列驱动器/读取电路必须连接阵列的连接点的数量。例如，本发明涉及 显示器。用于有源矩阵显示器的列驱动器电路通常包括数模转换器阵列。通 常使用单个的电阻器串(string)来提供大量的转换器电路，因为这保证 了转换器输出电压的良好均匀性。电阻器串包括电阻器或者沿着串的长 度方向在不同点串联连接的一组电阻器。给电阻器串的每个端点施加电 压，另外可以沿着该串给中间点施加电压。沿着串的长度方向从不同的 点取出输出，在这些点上显示的电压表示数模转换器的模拟输出电压电 平。如图l所示，可知将来自数模转换器的输出信号施加给多路复用器 电路(multiplexer circuit)。多路复用器电路2允许将转换器电路4的每个单独的D/A转换器的 输出可选择地连接到显示器6中的多个列中的一个。多路复用器电路2 的使用简化了电路，因为不再需要为数字数据提供锁存(latch)以及为 显示器的每个列提供数模转换器。多路复用方法的潜在缺点是由于每 个转换器电路为多个列提供信号，所以它们必须在较短的转换时间内以 4交高的速度运4亍。已经提出使用薄膜电路将数模转换器和电阻器串集成到显示器的 衬底上。已经提出了将多路复用器电路集成到玻璃衬底上的可能。这种 集成允许通过去去掉所需的外部驱动器IC来降低成本。如果电路和相 关的互连比它们替换的等价IC占用了更少的空间，则还可以降低观看 区域周围的玻璃边缘区域。在图2中示出了由X个转换器组成的可能电路构造。每个数模转换 器10由译码器12和一组电压选择开关14构成。使用电阻器串16产生 所需数量M个模拟参考电压。通过方程M = 2N,数字M和数字输入("Datal" - "DataX")中的位数量N有关。使用由M个线构成的参 考电压总线18将参考电压提供给数模转换器电路。所述X转换器输出15提供给多路复用器电路2，其将X输出路由 到所选组的Z列17 (其中Z等于数量X乘以多路复用器2的多路复用 比(multiplex ratio ))。已经为低温聚-Si AMLCD的集成列驱动电路提出了电路设计，用于 低数量的数字数据位(对应于显示图像中相对低数量的灰度级)。然而，还对于提供能够利用非晶硅技术实施的驱动器电路特别感兴 趣。对于非晶硅TFT，公知的是，在正栅极偏置时阈值电压Vt随着时 间和温度偏移。这意味着，传统的NMOS电路设计在整个所给寿命中将 不能提供相同的功能。通过产生考虑了阈值偏移的新电路，可以在玻璃 上提供功能，其之前已经认为不可能，或者最多提供不满意的寿命/温 度特性。当使用非晶硅集成电路时，期望的主要问题是低的电路寿命，因为 电路不能承受很大的阈值电压偏移。根据本发明，提供了一种有源矩阵阵列装置，包括单独寻址的矩阵 元件的阵列和用于寻址矩阵元件的寻址电路，其中寻址电路包括集成到 矩阵元件衬底上的多路复用器电路，其中多路复用器电路包括多路复用 器元件阵列，每一个都包括在多路复用器输入端和多路复用器输出端之间的多路复用器晶体管；阈值电压存储电容器装置，用于存储多路复用器晶体管的阈值电 压，所述阈值存储电容器装置包括在用于接收控制多路复用器晶体管的控制信号的控制输入端(Vselect)和多路复用器晶体管的栅极之间串联 的电容器；和开关装置，用于在阈值电压存储电容器装置上采样和存储多路复用 器晶体管的阈值电压。电路设计考虑多路复用器晶体管的阈值偏移，该多路复用器晶体管 可以是非晶硅。这可以用于最小化晶体管的应力。通过提供阈值电压补 偿，长寿命的多路复用器/多路分解器(demultiplexer)可适用于非常 高分辨率的显示器，并甚至在高温的连续加载(stressing)之后还能提供长寿命的运行。开关装置可以包括第一测量开关和第二测量开关。这提供了相对简 单的电路。在 一 个例子中，第 一 测量开关连接在多路复用器晶体管的栅极和源 极之间，第二测量开关连接在多路复用器晶体管的源极和电源线之间， 以及其中阈值电压存储电容器装置包括控制输入端之间的耦合电容器 和多路复用器晶体管的栅极和漏极之间的阈值电容器。耦合电容器被用来影响所施加控制电压上的变化。在该例子中，多路复用器元件可以以两种模式操作第一种模式，其中将多路复用器晶体管驱动为导通，并将多路复用器输入耦接到输出；以及第二种模式，其中将多路复用器晶体管驱动为导通，并将阈值电压 存储在第二电容器上。在一个可替换实施中，第一测量开关连接在控制输入端和多路复用 器晶体管的源极之间，第二测量开关连接在多路复用器晶体管的栅极和 电源线之间，其中阈值电压存储电容器装置包括在控制输入端(Vselect) 和多路复用器晶体管的栅极之间的耦合电容器。在该设计中，两个测量开关可以通过共用的控制线控制。在这种情 况中，多路复用器元件也以两种模式操作第一种模式，其中多路复用器晶体管驱动为导通，并且多路复用器 输入耦接到输出；以及第二种模式，其中多路复用器晶体管驱动为导通，并且阈值电压存 储在耦合电容器上。在第 一 种模式中用于控制多路复用器晶体管的控制信号具有关断 值和导通值。由此在多路复用器元件内提供所有的补偿，并不需要对施 加的控制信号电平产生变化。在一种改进中，在第 一种模式中用于控制多路复用器晶体管的控制 信号可以具有关断值和两个可能的导通值， 一个用于第一范围中的多路 复用器输入数据， 一个用于第二范围中的多路复用器输入数据。这尤其 适用于极性变换的方案中。于是，每一个多路复用器元件可以包括用于多路复用第 一范围数据 的子元件和用于多路复用第二范围数据的子元件。还包括D/A转换器阵列。该装置可以是有源矩阵液晶显示器。 本发明还提供了多路复用器电路，用在寻址电路中，用于寻址一个 阵列的矩阵元件，该多路复用器电路集成到矩阵元件阵列的衬底上，并包括多路复用器元件阵列，每一个包括多路复用器晶体管，在多路复用器输入端和多路复用器输出端之间；阈值电压存储电容器装置，用于存储多路复用器晶体管的阈值电 压，阈值存储电容器装置包括在用于接收控制多路复用器晶体管的控制 信号的控制输入端和多路复用器晶体管的栅极之间串联连接的电容器；和开关装置，用于在阈值电压存储电容器装置上采样和存储多路复用 器晶体管的阅值电压。本发明还提供了寻址有源矩阵阵列装置的方法，该装置包括单独可 寻址的矩阵元件阵列和用于寻址所述矩阵元件的寻址电路，该方法包 括使用多路复用器电路的多路复用器元件，在阵列的第一数字寻址信 号线和第二数字寻址线之间多路复用，每个多路复用器元件包括多路复 用器晶体管；其中第一数字包括第二数字的一部分，所述多路复用包括在校准阶段，在各个存储电容器装置上采样和存储每个多路复用器 元件的多路复用器晶体管阈值电压；以及在寻址阶段，通过依次导通所选择的多路复用器晶体管，寻址阵列 的所有元件，以将多路复用器输入数据路由到该多路复用器的输出，其 中根据存储的阈值电压通过存储电容器装置改变为导通多路复用器晶 体管而提供的控制信号。该驱动方法具有在电源驱动器IC中提供较低电源操作的能力，因 为可以以比标准多路复用器结构更低的占空比切换输出电压范围。这运 用于列或者点反转(inversion)的方案，其为显示设备提供了最好的图 像质量。该方法优选用于驱动显示器，并在每一帧周期执行一次校准阶段， 例如在帧回描熄灭(frame blanking)期间。现在将参考附图具体地描述本发明的例子，其中

图1示出了已知的显示器结构；图2示出了用于图l的D/A转换器的已知构造；图3示出了本发明的多路复用器元件的第一个例子；图4示出了图3的三个多路复用器元件3: 1多路复用比的块;图5示出了解释图4电路的操作的第一时序图；图6示出了解释图4电路的操作的第二时序图；图7示出了本发明的多路复用器元件的第二个例子；以及图8示出了本发明的多路复用器块的第三个例子。本发明提供了 一种多路复用器电路，由多路复用器元件阵列组成， 其中每个多路复用器元件都包括用于存储多路复用器晶体管的阈值电压的阈值电压存储电容器装置。开关装置使得能够在阈值电压存储电容 器装置上采样和存储多路复用器晶体管的阈值电压。然后使用其来提供 用于切换多路复用器晶体管的控制信号的校正。已知的是，阈值电压偏移对TFT的占空比具有很强的依赖性，能使 非晶硅有源矩阵装置可实施的一个因素是，像素TFT的占空比非常低 (通常是每帧时间一个行时间)。通过在每一帧时间执行一次阈值电压采样操作，可以控制多路复用 器晶体管的栅极电压，以提供长寿命的操作，尽管占空比非常高。用于 采样操作的开关装置晶体管由于它们的低占空比可能经受非常小的阔 值偏移，并将因此在显示器的整个使用寿命期间正确地运行。可以在足以将列充电到数据电压所需的最小栅极偏置操作多路复 用器晶体管，这可以用于进一步延长寿命，因为阈值电压偏移与栅极偏 置和阈值电压之间的差值有关。阈值电压采样使得可以提供在最小所需 级别的栅极偏置，同时使用恒定的输入电压电平，尽管阈值电压随时间 而漂移(drift)。可以使用简单的方程式解释电路的操作原理。为了使多路复用器 TFT最小^"化同时在特定的多路复用的时间分隔内使列完全充电，将在 时间t = 0 (时间t0)所需的初始栅极偏置表示为Vg0。如果在时间t0的阈值电压表示为VtO,并且通过Vt给出在任意连 续时间t的阈值，则可以将阈值电压变化记为dVt = Vt - Vt0然后设置本发明的电路，以在时间t时施加栅极偏置，其由Vg给出Vg = Vg0 + dVt因此，用于切换多路复用器晶体管因数的栅极电压(包括)阈值电 压随时间的变化。最大栅极电压受到在阈值测量操作中使用的电源电压的限制。实际 上，由于寄生效应，测量的阈值电压将稍微不同于实际的阈值电压，并 且选择初始控制电压值(Vg0)来适应该误差，以提供适当的寿命。可以将阈值采样设置成为根据操作温度的函数来调整。这可以最小 化多路复用器晶体管的老化，由此提供较长的运行寿命，以及还在低温 时提供附加的栅极偏置，以实现宽的操作温度范围。很多电路都可以提供上述的操作，下面描述两个主要的实施例。在图3中示出了本发明的电路的第一个实施例，其示出了多路复用 器电路的多路复用器元件阵列的其中 一个多路复用器元件。多路复用器 元件包括多路复用器晶体管开关30,在列数据信号Vdata形式的多路复 用器输入端和像素阵列的列形式的多路复用器输出端32之间。该像素 列由列电阻34和列电容36表示。开关30包括n型非晶硅晶体管。示出了寄生栅漏电容Cgd和寄生 栅源电容Cgs,并且它们对如下所述的阈值电压采样有影响。还可以有 附加电容器添加给电路。将用于控制多路复用器晶体管的控制线通过耦 合电容器44应用到晶体管30的栅极。电容器Cgd和Cgs与耦合电容器44组合在一起作为阈值电压存储 电容器装置，用于存储多路复用器晶体管30的阈值电压。电容器44控 制着该电容性电路。耦合电容器44被用于影响应用到输入端Vselect的 电压中的自举(bootstrap)变化。开关装置被提供用于在阈值电压存储电容器装置上采样和存储多 路复用器晶体管30的阈值电压。在图3的例子中，该开关装置包括由第一测量选择线MS1控制的 第一测量晶体管40和由第二测量选择线MS2控制的第二测量晶体管 42。第一测量晶体管连接在晶体管30的栅极和源极之间，以及第二测 量晶体管42连接在晶体管30的源极和dc电源线(Vdc)之间。三个在图3中示出的多路复用器元件形成如图4所示的3: 1多路 分解器块。如图4所示，每个多路复用器元件50和单独的列(列l、歹'j 2、列 3)有关，在每一列中和单独的行寻址线52—起表示一个像素。每个多 路复用器元件都具有它自己的选"t奪线Vselectl、 Vselect2、 Vselect3。对 于本领域技术人员显而易见的是，三个多路复用器元件的每个块可以共 用这三个选择线。如已经示出的，测量选择线MS1、 MS2为所有的三个 多路复用器元件所共用，而且它们对于所有的多路复用器酷块也可以是 共用的。多路复用器元件块耦接单个信号数据输入Vdata,并且所述块的操 作是将Vdata信号依次路由到每个列，使得到列驱动器电路的数据连接 的数量减少了三倍(factor of three )(在该例子中)。图3和4的电路的操作具有两个不同阶段正常操作和阈值采样。正常操作是这样的周期，其间所述电路将来自单个数据线输入 Vdata的数据多路分解成有源矩阵阵列的三个分开列。这种多阶段的多 路分解(demultiplex)操作将是每个行时间出现一次。阈值采样在每一帧时间出现一次。在该操作阶段中，对于每一多路 复用器元件采样并存储多路复用器晶体管的阈值。参考图5和6描述该操作，其中显示了示意性的时序。图5用于示出阈值测量操作，其在寻址最后一行RowN和第一行 Rowl之间的帧回描熄灭期间中进4亍。在帧回描熄灭(frame blanking)期间中，行寻址线62都是#^电平的。使用下述步骤进行阈值测量1 )使源IC (列驱动器电路)的所有数据输出Vdata降低到固定的 DC电平64;取代这样地控制列驱动器的输出，而可以使输出为高阻抗， 以及可以借助于附加的TFT开关(未示出)将DC电源连接到数据线。2)使控制多路复用器晶体管30的Vselect电压从维持晶体管30关 断的低电平(Vseloff)升高到DC电平66，其几乎等于VselMeasure = N^I*(Cpar+C44)/C44,其中VselMeasure是阈值电压测量阶段中施加的选择电压Voff是这样的电压低于在关断状态中保持泄漏电流所必需的Vt 的电压，其在取决于最小数据分辨率和可感知性(perceptbility)的特定 误差限制范围内；以及(Cpar+C44)/Q4表示存在于耦合电容44和电路中的所有寄生电容例 如Cgs和Cgd之间的分压器，所述电路阻止在栅极节点Nodel观察到的 Vselect的全电压变4匕。因此，将选择线上的电压设计成使得Voff的栅极电压变化，也就 是使晶体管30的工作点接近于阈值电压。使TFT回复到基本上还在上 一个阈值测量阶段结束时的状态，并且这接近于阈值。此时晶体管30 仍然是关断的。这使得可以实现阈值电压采样。3 )将脉冲施加给MS2，以使晶体管42导通并通过晶体管42对列 充电到接近Vdc。这不需要精确，但是列必须高于阈值电压。4) 晶体管42关断，并且通过向MS1施加脉冲来导通晶体管40。 然后在列和Nodel之间共用存储在列上的电荷。如果保持MS2导通直 到MS1已经导通之后，还可以避免这种电荷共用，这可以使得能够测 量稍微较高的阈值电压。列电容可能明显高于节点电容，尽管这不是必 要的。可以使MS1和MS2共用。这将仍允许存储与晶体管30的阈值电压 非常相关的电压，因为它远远大于晶体管42。这种模式的操作将不能实 现温度补偿增益，但是提供了简化。导通晶体管40易于增加Nodel的电压，由此升高了晶体管30的栅 极电压并逐渐使它导通。当多路复用器晶体管30的栅极电压到达晶体管30的阈值电压时， 晶体管30将开始导通，但是漏极电流到低电压Vdata,由此对列电容36 和节点Nodel放电，直到栅极电压等于列电压，其大约等于Vdata+Vt。晶体管对电容器进行放电到数据线Vdata上的低dc电压。将多路复 用器晶体管的输入侧的阈值电压Vt存储在电容装置上，其中电容器44 占主导。5) 然后使MS1为低，以隔离阈值测量，并使得Vselect重新返回 到关断电压VselOff。(VsleMeasure的)电压中的这种变化通过电容性耦合再次转换成Voff的栅极上电压的变化。因此，这使得栅极电压Voff几乎低于阈值电压。在栅极电压Voff的电平低于阈值电压时，这种状态的电路几乎是起始点，循环已经为新的采样阈值电压进行了校准。选择线是在VSelOff,实现阈值补偿的栅极电压变化由此提供了电容器44两端电压 阈值电压。图5示出了对于每一行寻址信号依次连续施加到多路复用器元件的 选择电压VSelOn。因此选择电压具有三个等级。 一个是关断多路复用器晶体管30的 低电压(VSelOff)、 一个是使开关30接近于阈值采样操作的阈值的中 间电压(VSelMeasure )、 一个(VSelOn )使开关完全导通，用于多路 复用操作。在正常操作中，将阈值测量存储在电容器装置上。在图6中示出一 行Row n的正常操作。可以看出的是，采样操作提供了 (在Nodel的)栅极电压，其考虑 了阈值电压。在行寻址脉沖期间中，正常操作如下进行1 )行选择信号为高(Rown)。2)通过源IC (列驱动器电路)表示用于第一列的Vdata。这表示 为"像素1数据"701,通过第二和第三元件切换的像素数据表示为702 和703。3 ) VSelect 1升高到如72!表示的VSelOn,其中VSelOn与在列选 择时间内在可接受的误差范围内将列充电到所希望的电压Vdata所需的 阈值上的最小电压有关。4) 第一多路复用器晶体管的栅极电压将升高到几乎等于 Vghigh = VSelOn + dVt选择所述电压，使得在电容性分割(capacitive division)之后栅极 接收所需的电压。这种电压升高提供了对于阈值电压变化的补偿，尽管实际上将可以 理解的是，由于电路中的寄生电容存在一些损耗。5) 然后通过多路复用器晶体管30将列1充电到Vdata。6) 使VSelect 1低于VSelOff。由于多路复用器晶体管30的栅源电容，所以列电压将稍微'跳，低，但是'跳，量不依赖于阈值电压的 偏移。该电压误差将依赖于数据，并因此可以通过伽玛和/或公共电极 调节或者任何其它对于本领域技术人员显而易见的这种方式来校正。7) 对于第二列将数据值改变到Vdata,并对于块中的每一个多路复 用的列重复步骤2-5。因此，在所示的例子中，对于每个多路复用器块 72,、 722、 723存在三个Vselect脉冲。8) 当其多路复用器晶体管关断并且通过多路复用器晶体管的寄生 电容发生电荷共用时，每个分组的最后一列将经历电压变化。根据列和 像素TFT的RC时间常数，分配行选择时间的最后分隔，以允许该误差 电压被传递到像素。因此这种附加的时间周期补偿了这样的事实为了 使任何电荷重新分配并固定，在选择脉冲降低之后，要寻址的最后列具 有更短的时间。通过为要固定的最后列提供足够时间，使得所有列的响 应都相等。9) 使行选择信号降低。这种方法提供了基本上不依赖于阚值电压的回扫(kickback)。 图6省略了对于测量阶段具有驱动到常数值的输出Vdata的阶段。 在图7所示的电路的第二个实施例中，减少了控制线的数量。 原理和之前描述的 一样，因为每一帧时间进行一次阈值电压测量， 并在帧剩余时间存储。在正常操作中，将存储的阈值电压添加到多路复 用器选择电压，以提供足够的栅极偏置，来对列充电，但是使得高占空 比多路复用器TFT的老化最小化。对于和图3中的相同部件使用相同的附图标记。 还有两个测量选择晶体管40、 42,但是布置是不同的，以使得能够 使用共用控制线控制。第一测量选择晶体管40连接在多路复用器元件 的控制输入端Vselect和多路复用器晶体管30的源极32之间，耦合晶 体管44连接在输入端和晶体管30的栅极(即，结点(Node) 1 )之间。 第二测量选择晶体管42连接在晶体管30的栅极和漏极之间或者在栅极 和另一dc电压线之间。在图7中示出了对于晶体管42的两种可能连接， 如(a)和(b),通常标记为43。在图7中仍然存在寄生Cdg和Cgs，因此还将存在可预测电荷分享 效应，其可以通过适当选择控制电压补偿。在帧回描熄灭中的测量阶段中，通过继续下述的步骤得到阈值测量1) 将所有列驱动到低电压，例如通过设置Vdata为低，并(顺序 地或者同时地)脉动(pulsing)所有的多路复用器栅极。这提供了复位 操作.2) 使得源IC的所有数据输出为高固定DC电平(例如对于最大阈 值电压测量容量的电源IC最大输出)3 )将Vselect线置于高阻抗状态4 )给单测试选4奪线MS施加脉沖，以使得测量晶体管40、 42导通。 根据连接结构(图7中的(a)或者(b))将栅极节点Nodel充电到dc电压或者数据电压Vdata。5) 当栅极电压升高到大于多路复用器晶体管的Vt时，该晶体管将 导通，并且源极(节点32)将开始升高，直到它成为低于栅极电压的阈 值电压Vt。然后可以将栅源电压Vgs = Vt存储在电容器44上。实际上，由于选择线Vselect连接到很多多路复用器块，所以存储 的阈值电压将趋于平均值，这在大多数情况中应是适当的。而且，当源 电压开始升高时，栅极电压将通过电容器44被自举(booststrap)升高。 在高温时，测量晶体管42可以在测量期间内将这些多余的电荷扩散到 DC线。在低温时，这些多余的存储电荷是有益的，能够在正常的操作中实 现更好的列充电。6) 然后使MS线为低电平，以隔离阈值测量，并使选择线Vselect 再次返回到VSelOff。这将使得栅极电压大约等于高于VSelOff的阈值电压。阈值电压再次存储在电容器44上，并且将该电压添加到应用到选 择输入端的栅极控制电压，以提供阈值电压补偿。该电路的操作不同于之前的形式，因为是在多路复用器晶体管的输 出侧测量阈值电压。在正常模式中，阈值测量将存储在电容器44上。如之前，正常操 作具有下述步骤1 )使行选择信号变高。2) 通过源IC表示用于第一列的数据Vdata。3) 使VSelectl高于VSelOn，其中VSelOn等于阈值上的最小电压，其是在列选择时间之内在误差容限内将列充电到Vdata所需的。 4 )将栅极电压升高到几乎等于VSelOn + dVt的电压Vghigh。 实际上，由于电路中的寄生电容，将存在一些损耗。5) 通过多路复用器晶体管将列充电到所需的数据电压Vdata。6) 使VSelect 1低于VSelOff。由于多路复用器晶体管的栅源电容， 列电压将稍微'跳，低，但是再一次由于从Vg到Vt的栅极节点电压摆 动将会是大约恒定的，所以列上的电压误差也将是大约恒定的，并可以 被修正。7) 对于第二列，将数据值变化到Vdata,并且对于组中的每一个多 路复用的列将重复步骤2-5。8) 当其多路复用器晶体管关断并且通过多路复用器晶体管的栅源 电容发生电荷分享时，每一组的最后一列将再次经历电压变化。再次， 根据列和像素TFT的RC时间常数，分配行选择时间的最终分隔，以允 许该误差电压被传递到像素。9) 使行选择信号为低电平。可以看出的是，正常阶段以和如上所述的相同方式进行。 这种方法再次提供了不依赖于阈值电压的回扫(kickback,回程)。 测量阶段持续时间和相关设备尺寸组合在一起控制误差来调节温度补偿。这意味着，当由于温度的原因阈值偏移的加速度是最高时，多路复 用器晶体管的栅极偏置被最小化。该时间也是特定的，使得在低温时， 当需要较高的栅极电压在选择周期实现正确的列充电时，在测量周期内 移动的电荷将很少，由此在使用的采样机构上产生更大的存储电压。可以延长上述的两个执行过程，以增加寿命，甚至进一步通过在所 有情况下最小化栅极偏置。特别地，在液晶显示的器的情况中，因为LC材料响应它们两端的 RMS电压，并且如果极性没有周期性地反转则可以示出DC图像保持效 应(sticking effect)，通常关于中心电压具有两个数据范围，其中电压 传输曲线是对称的。在给出的单极源IC的情况，其和很多点或者列反反转驱动方案是 通用的，在多路复用器晶体管30的漏极出现的数据在每一列的行时间 内将具有两个最大值的其中一个。由于必须相对于数据电压设置在特定时间内对列充电所需的最小栅极电压，所以可以根据数据范围将电压VSelOn设置为两个值中的其中 一个(下文中称为数据范围Data-High和 Data-Low)。用对于VselOnDataHigh和VselOnDataLow的VSelOn的两个可能 值，通过保证下述的条件可以进一步改善寿命VselOnDataHigh - VselOnDataLow = VselOnDataLow - VdataLow = Vmin = Vg - Vt可以延伸该概念以使交织的(interleaved)多路复用器，例如提供6: 2的多路复用比。这意味着，在点或者列反转驱动方案的情况中，仅仅 通过在每个线时间在源极驱动器中切换一次数据范围，就可以减低功 率。这在图8中示出了，其中为了清楚省略掉测量开关。如所示的，对于不同极性反转阶段提供了两个数据输入Datal、 Data2,给出了不同的数据范围。第 一个多路复用器子元件80是用于一 个RGB列组，以及第二个多路复用器子元件82是用于下一个RGB列 组。在图8中，歹'J 1、 3和5连接到Data 1,歹'J 2、 4和6连接到Data2。 在所给的行时间中，Datal可以是高范围，Data2是低范围，但是在下 一个行时间中，它们可以交换范围。这避免了在行时间内必须在高和4氐 范围之间交换Data 1和Data2,这消耗能量。另外，所有的高数据范围 信号可以是在一组多路复用器线(例如1、 3和5)上，并且低范围信号 可以是在其它的组，使得更高效地使用电压，而没有用于任一范围的多 余电压。另外的修改是，通过多路复用器晶体管30的栅源和栅漏电容的串 联连接，由于电荷穿通(charge-feedthrough),去除掉了列上的电压误 差。当取消选4奪一个列时，，因为多路分解器分组(de-multiplexer grouping),在其漏极上的数据电压将随着施加到其它列上的数据变化。 假设列上的任何电压误差仅仅是由于该电容性耦合数据电压而不是多 路复用器晶体管30中的泄漏，那么当所有列被取消选择(deselect)时， 可以在行选择时间的最后部分，通过施加已知值的补偿电压消除所述误 差。然后在行时间(line-time)中在列上总耦合将不依赖于施加的其它 数据电压，并将紧紧依赖于其自身的数据。因此，该误差将是随数据恒定的，并可以通过伽玛调节或者本领域技术人员已知的任何其它方式进 行校正。除了上述的电路之外的进一步改进是，从栅极扫描驱动器(Gate ScanDriver)的附加输出产生测量选择信号(MS、 MS1、 MS2 )。由于 存在通常附加的可利用输出，并且仅仅在帧回描熄灭周期中每一帧时间 需要一次这些信号，所以这可以减少操作多路复用器所需要的控制信号 的数量，由此降低成本。在实施集成栅极扫描驱动器(Integrated Gate Scan Driver)的情况中这尤其是有益的，以及在没有附加电路时可以实现附加 输出。参考图7，如果在43使用连接(b),那么不需要额外的外部信号 线来驱动阈值采样电路。另外附加的是，对于列或点反转源IC,其可能不具有同时地在相同 范围内驱动所有输出的能力，仍然通过在两个阶段中操作阈值电压测量 来实施所述校正。这将需要双倍数量的测量选择信号。一些驱动器电路不能向所有的引脚同时提供高或者低信号，因为它 们共用引脚之间的内部部件，并且这可以通过使引脚高阻抗或通过将校 正阶段分成两个周期来解决，其中一个周期用于奇数引脚，另一个用于 偶数引脚。这需要更多的控制信号。上面给出的特定例子是显示器装置，其中多路复用器电路是用于将 列驱动信号耦接到显示阵列。然而，本发明可应用于其它阵列装置。例 如，本发明可应用于将来自阵列检测器设备例如光学传感器/扫描器的 列数据多路复用到共用的数据输出线。所述的例子指的是3: 1多路分解器比，但是本发明当然可适用其 它比例。术语"多路复用器"意味着覆盖多路复用和多路分解电路和操作。 4艮多不同的TFT和电容器构造也是可以的。在控制输入端Vselect 和多路复用器晶体管30的栅极之间需要一个电容器，使得可以获得自 举效应(bootstrapping effect),以使得施加的控制电压在施加给栅极之 前产生变化。然而，很多其它的电容器布置也是可以的，而不仅仅是给 出的两个例子。本发明可应用于存在阈值电压偏移的任何类型TFT技术，包括有机 半导体TFT和氧化半导体TFT。数据的多路复用。然而，当多路复用器TFT 是用于路由数字数据时，也可以使用本发明，例如可以用于电泳显示器的驱动。通过阅读本发明的公开内容，其它变形对于本领域技术人员将是显 而易见的。这些变形可以包括其它特征，其是有源矩阵阵列器件以及其 部件的领域所公知的，并且可以使用这些特征代替这里已经描述的特征 或者额外增加。
权利要求
1.一种有源矩阵阵列装置，包括单独可寻址矩阵元件阵列(6)和用于寻址所述矩阵元件的寻址电路，其中所述寻址电路包括集成到所述矩阵元件的衬底上的多路复用器电路，其中所述多路复用器电路包括多路复用器元件阵列，每个多路复用器包括-多路复用器晶体管，在多路复用器输入端和多路复用器输出端之间；-阈值电压存储电容器装置，用于存储所述多路复用器晶体管的阈值电压，所述阈值存储电容器装置包括在用于接收控制多路复用器晶体管的控制信号的控制输入端和多路复用器晶体管的栅极之间串连的电容器；和-开关装置，用于在所述阈值电压存储电容器装置上采样以及存储所述多路复用器晶体管的阈值电压。
2. 如权利要求1所述的装置，其中所述多路复用器晶体管包括非晶 硅n型晶体管。
3. 如权利要求1或者2所述的装置，其中所述开关装置包括第一 测量开关和第二测量开关。
4. 如权利要求3所述的装置，其中所述第一测量开关连接在所述多路复用器晶体管的栅极和源极之间，所述第二测量开关连接在所述多 路复用器晶体管的源极和电源线之间，其中所述阈值电压存储电容器装置包括在控制输入端和多路复用器晶体管的栅极之间的耦合电容器。
5. 如权利要求4所述的装置，其中所述多路复用器元件可以两种 方式操作第一种模式，其中所述多路复用器晶体管驱动为导通，所述多路复 用器输入端耦接到在多路复用器晶体管输出侧的输出端；以及第二种模式，其中所述多路复用器晶体管驱动为导通，所述多路复 用器输入侧的阈值电压存储在所述耦合电容器上。
6. 如权利要求3所述的装置，其中所述第一测量开关连接在控制 输入端和所述多路复用器晶体管的源极之间，第二测量开关连接在所述 多路复用器晶体管的栅极和电源线之间，以及其中所述阈值电压存储电 容器装置包括在控制输入端和所述多路复用器晶体管栅极之间的耦合 电容器。
7. 如权利要求6所述的装置，其中所述电源线包括dc电源线或多路复用器输入端。
8. 如权利要求6或者7所述的装置，其中所述多路复用器元件可 以两种模式操作第一种模式，其中所述多路复用器晶体管驱动为导通，以及所述多 路复用器输入端耦合到在多路复用器晶体管输出侧的输出端；以及第二种模式，其中所述多路复用器晶体管驱动为导通，以及在所述多路复用器晶体管输出侧的阈值电压存储在所述耦合电容器上。
9. 如之前任一权利要求所述的装置，其中所述多路复用器元件可 以多路复用模式和阅值采样模式操作，在多路复用模式中，用于控制多 路复用器晶体管的控制信号具有关断值和导通值。
10. 如之前任一权利要求所述的装置，其中所述多路复用器元件可 以多路复用模式和阈值采样模式操作，在多路复用模式中，用于控制多 路复用器晶体管的控制信号具有关断值和两个可能的导通值，其中一个 用于第一范围的多路复用器输入数据以及一个用于第二范围的多路复 用器输入数据。
11. 如权利要求10所述的装置，其中每一个多路复用器元件包括 用于多路复用第一范围数据的子元件和多路复用第二范围数据的子元件。
12. 如权利要求9、 10或11所述的装置，其中所述控制信号具有 在阈值采样模式中使用的阈值测量等级。
13. 如之前任一权利要求所述的装置，其中所述寻址电路还包括 D/A转换器阵列。
14. 如之前任一权利要求所述的装置，包括有源矩阵液晶显示器。
15. —种在用于寻址一个阵列的矩阵元件的寻址电路中使用的多路 复用器电路，该多路复用器电路集成到矩阵元件阵列的衬底上，并包括 多路复用器元件阵列，每个多路复用器包括-多路复用器晶体管，在多路复用器输入端和多路复用器输出端之间；-阈值电压存储电容器装置，用于存储所述多路复用器晶体管的阈值 电压，该阈值存储电容器装置包括在用于接收控制所述多路复用器晶体 管的控制信号的控制输入端和所述多路复用器晶体管的栅极之间串连的电容器；和-开关装置，用于在所述阈值电压存储电容器装置上釆样和存储所述 多路复用器晶体管的阈值电压。
16. —种寻址有源矩阵阵列装置方法，所述有源矩阵阵列装置包括—、、 —、、 一 _使用多路复用器电路的多路复用元件，在阵列的第 一 数字寻址信号 线和第二数字寻址线之间多路复用，每个多路复用器元件包括多路复用器晶体管；其中第一数字包括所述第二数字的一部分，所述多路复用包 括-在校准阶段，采样每个多路复用器元件的多路复用器晶体管的阈值电压并将其存储在相应存储电容器装置上；以及-在寻址阶段，通过依次导通所选择的多路复用器晶体管来寻址所述阵列的所有元件，以将多路复用器输入数据路由到所述多路复用器的输 出端，其中根据存储的阈值电压由所述存储电容器装置改变为导通所述多路复用器晶体管而提供的控制信号。
17. —种如权利要求16所迷的方法，其中在寻址阶段，在共用的 寻址信号线和多个寻址线之间路由多个寻址信号。
18. 如权利要求16或17所迷的方法，其中在校准阶段，多路复用 器晶体管驱动为导通，在电容器装置上采样所述阈值电压。
19. 如权利要求16或者17所述的方法，其中在校准阶段，多路复 用器晶体管驱动为导通，以及在电容器装置上采样一个平均阈值电压。
20. 如权利要求16-19任一所述的用于驱动显示器的方法，其中 每一个帧周期进行一次校准阶段。
21. 如权利要求20所述的方法，其中在帧扫描熄灭期间中，进行 所述校准阶段。
22. 如权利要求16-19任一所述的方法，其中所述寻址阶段包括
23.如权利要求16-22任一所述的方法，其中在所述寻址阶段， 通过一个用于第一范围多路复用器输入数据的电压电平和一个用于第 二范围多路复用器输入数据的电压电平，导通所述多路复用器晶体管。
全文摘要
一种有源矩阵阵列装置包括集成的驱动器电路，其包含多路复用器电路(2)。所述多路复用器电路包括多路复用元件(50)阵列，每个多路复用元件包括在多路复用器输入端和多路复用器输出端之间的多路复用器晶体管(30)，和用于存储多路复用器晶体管(30)的阈值电压的阈值电压存储电容器装置(44)。该阈值存储电容器装置包括在用于接收控制多路复用器晶体管(30)的控制信号的控制输入端(Vselect)和多路复用器晶体管(30)的栅极之间串连的电容器。使用开关装置(40，42)在所述阈值电压存储电容器装置上采样和存储多路复用器晶体管的阈值电压。
文档编号G09G3/36GK101331533SQ200680046862
公开日2008年12月24日 申请日期2006年11月13日 优先权日2005年12月13日
发明者M·卡西迪, S·C·迪恩 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司