專利名稱：有源矩陣陣列裝置的制作方法
有源矩陣陣列裝置本發(fā)明涉及有源矩陣陣列裝置，尤其是這樣的有源矩陣裝置，其中將陣列的元件布置成行和列，多路復(fù)用器(multiplexer)電路用來減少 列驅(qū)動器/讀取電路必須連接陣列的連接點的數(shù)量。例如，本發(fā)明涉及 顯示器。用于有源矩陣顯示器的列驅(qū)動器電路通常包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器陣列。通 常使用單個的電阻器串(string)來提供大量的轉(zhuǎn)換器電路，因為這保證 了轉(zhuǎn)換器輸出電壓的良好均勻性。電阻器串包括電阻器或者沿著串的長 度方向在不同點串聯(lián)連接的一組電阻器。給電阻器串的每個端點施加電 壓，另外可以沿著該串給中間點施加電壓。沿著串的長度方向從不同的 點取出輸出，在這些點上顯示的電壓表示數(shù)模轉(zhuǎn)換器的模擬輸出電壓電 平。如圖l所示，可知將來自數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出信號施加給多路復(fù)用器 電路(multiplexer circuit)。多路復(fù)用器電路2允許將轉(zhuǎn)換器電路4的每個單獨(dú)的D/A轉(zhuǎn)換器的 輸出可選擇地連接到顯示器6中的多個列中的一個。多路復(fù)用器電路2 的使用簡化了電路，因為不再需要為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)提供鎖存(latch)以及為 顯示器的每個列提供數(shù)模轉(zhuǎn)換器。多路復(fù)用方法的潛在缺點是由于每 個轉(zhuǎn)換器電路為多個列提供信號，所以它們必須在較短的轉(zhuǎn)換時間內(nèi)以 4交高的速度運(yùn)4亍。已經(jīng)提出使用薄膜電路將數(shù)模轉(zhuǎn)換器和電阻器串集成到顯示器的 襯底上。已經(jīng)提出了將多路復(fù)用器電路集成到玻璃襯底上的可能。這種 集成允許通過去去掉所需的外部驅(qū)動器IC來降低成本。如果電路和相 關(guān)的互連比它們替換的等價IC占用了更少的空間，則還可以降低觀看 區(qū)域周圍的玻璃邊緣區(qū)域。在圖2中示出了由X個轉(zhuǎn)換器組成的可能電路構(gòu)造。每個數(shù)模轉(zhuǎn)換 器10由譯碼器12和一組電壓選擇開關(guān)14構(gòu)成。使用電阻器串16產(chǎn)生 所需數(shù)量M個模擬參考電壓。通過方程M = 2N,數(shù)字M和數(shù)字輸入("Datal" - "DataX")中的位數(shù)量N有關(guān)。使用由M個線構(gòu)成的參 考電壓總線18將參考電壓提供給數(shù)模轉(zhuǎn)換器電路。所述X轉(zhuǎn)換器輸出15提供給多路復(fù)用器電路2，其將X輸出路由 到所選組的Z列17 (其中Z等于數(shù)量X乘以多路復(fù)用器2的多路復(fù)用 比(multiplex ratio ))。已經(jīng)為低溫聚-Si AMLCD的集成列驅(qū)動電路提出了電路設(shè)計，用于 低數(shù)量的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)位(對應(yīng)于顯示圖像中相對低數(shù)量的灰度級)。然而，還對于提供能夠利用非晶硅技術(shù)實施的驅(qū)動器電路特別感興 趣。對于非晶硅TFT，公知的是，在正柵極偏置時閾值電壓Vt隨著時 間和溫度偏移。這意味著，傳統(tǒng)的NMOS電路設(shè)計在整個所給壽命中將 不能提供相同的功能。通過產(chǎn)生考慮了閾值偏移的新電路，可以在玻璃 上提供功能，其之前已經(jīng)認(rèn)為不可能，或者最多提供不滿意的壽命/溫 度特性。當(dāng)使用非晶硅集成電路時，期望的主要問題是低的電路壽命，因為 電路不能承受很大的閾值電壓偏移。根據(jù)本發(fā)明，提供了一種有源矩陣陣列裝置，包括單獨(dú)尋址的矩陣 元件的陣列和用于尋址矩陣元件的尋址電路，其中尋址電路包括集成到 矩陣元件襯底上的多路復(fù)用器電路，其中多路復(fù)用器電路包括多路復(fù)用 器元件陣列，每一個都包括在多路復(fù)用器輸入端和多路復(fù)用器輸出端之間的多路復(fù)用器晶體管；閾值電壓存儲電容器裝置，用于存儲多路復(fù)用器晶體管的閾值電 壓，所述閾值存儲電容器裝置包括在用于接收控制多路復(fù)用器晶體管的控制信號的控制輸入端(Vselect)和多路復(fù)用器晶體管的柵極之間串聯(lián) 的電容器；和開關(guān)裝置，用于在閾值電壓存儲電容器裝置上采樣和存儲多路復(fù)用 器晶體管的閾值電壓。電路設(shè)計考慮多路復(fù)用器晶體管的閾值偏移，該多路復(fù)用器晶體管 可以是非晶硅。這可以用于最小化晶體管的應(yīng)力。通過提供閾值電壓補(bǔ) 償，長壽命的多路復(fù)用器/多路分解器(demultiplexer)可適用于非常 高分辨率的顯示器，并甚至在高溫的連續(xù)加載(stressing)之后還能提供長壽命的運(yùn)行。開關(guān)裝置可以包括第一測量開關(guān)和第二測量開關(guān)。這提供了相對簡 單的電路。在 一 個例子中，第 一 測量開關(guān)連接在多路復(fù)用器晶體管的柵極和源 極之間，第二測量開關(guān)連接在多路復(fù)用器晶體管的源極和電源線之間， 以及其中閾值電壓存儲電容器裝置包括控制輸入端之間的耦合電容器 和多路復(fù)用器晶體管的柵極和漏極之間的閾值電容器。耦合電容器被用來影響所施加控制電壓上的變化。在該例子中，多路復(fù)用器元件可以以兩種模式操作第一種模式，其中將多路復(fù)用器晶體管驅(qū)動為導(dǎo)通，并將多路復(fù)用器輸入耦接到輸出；以及第二種模式，其中將多路復(fù)用器晶體管驅(qū)動為導(dǎo)通，并將閾值電壓 存儲在第二電容器上。在一個可替換實施中，第一測量開關(guān)連接在控制輸入端和多路復(fù)用 器晶體管的源極之間，第二測量開關(guān)連接在多路復(fù)用器晶體管的柵極和 電源線之間，其中閾值電壓存儲電容器裝置包括在控制輸入端(Vselect) 和多路復(fù)用器晶體管的柵極之間的耦合電容器。在該設(shè)計中，兩個測量開關(guān)可以通過共用的控制線控制。在這種情 況中，多路復(fù)用器元件也以兩種模式操作第一種模式，其中多路復(fù)用器晶體管驅(qū)動為導(dǎo)通，并且多路復(fù)用器 輸入耦接到輸出；以及第二種模式，其中多路復(fù)用器晶體管驅(qū)動為導(dǎo)通，并且閾值電壓存 儲在耦合電容器上。在第 一 種模式中用于控制多路復(fù)用器晶體管的控制信號具有關(guān)斷 值和導(dǎo)通值。由此在多路復(fù)用器元件內(nèi)提供所有的補(bǔ)償，并不需要對施 加的控制信號電平產(chǎn)生變化。在一種改進(jìn)中，在第 一種模式中用于控制多路復(fù)用器晶體管的控制 信號可以具有關(guān)斷值和兩個可能的導(dǎo)通值， 一個用于第一范圍中的多路 復(fù)用器輸入數(shù)據(jù)， 一個用于第二范圍中的多路復(fù)用器輸入數(shù)據(jù)。這尤其 適用于極性變換的方案中。于是，每一個多路復(fù)用器元件可以包括用于多路復(fù)用第 一范圍數(shù)據(jù) 的子元件和用于多路復(fù)用第二范圍數(shù)據(jù)的子元件。還包括D/A轉(zhuǎn)換器陣列。該裝置可以是有源矩陣液晶顯示器。 本發(fā)明還提供了多路復(fù)用器電路，用在尋址電路中，用于尋址一個 陣列的矩陣元件，該多路復(fù)用器電路集成到矩陣元件陣列的襯底上，并包括多路復(fù)用器元件陣列，每一個包括多路復(fù)用器晶體管，在多路復(fù)用器輸入端和多路復(fù)用器輸出端之間；閾值電壓存儲電容器裝置，用于存儲多路復(fù)用器晶體管的閾值電 壓，閾值存儲電容器裝置包括在用于接收控制多路復(fù)用器晶體管的控制 信號的控制輸入端和多路復(fù)用器晶體管的柵極之間串聯(lián)連接的電容器；和開關(guān)裝置，用于在閾值電壓存儲電容器裝置上采樣和存儲多路復(fù)用 器晶體管的閱值電壓。本發(fā)明還提供了尋址有源矩陣陣列裝置的方法，該裝置包括單獨(dú)可 尋址的矩陣元件陣列和用于尋址所述矩陣元件的尋址電路，該方法包 括使用多路復(fù)用器電路的多路復(fù)用器元件，在陣列的第一數(shù)字尋址信 號線和第二數(shù)字尋址線之間多路復(fù)用，每個多路復(fù)用器元件包括多路復(fù) 用器晶體管；其中第一數(shù)字包括第二數(shù)字的一部分，所述多路復(fù)用包括在校準(zhǔn)階段，在各個存儲電容器裝置上采樣和存儲每個多路復(fù)用器 元件的多路復(fù)用器晶體管閾值電壓；以及在尋址階段，通過依次導(dǎo)通所選擇的多路復(fù)用器晶體管，尋址陣列 的所有元件，以將多路復(fù)用器輸入數(shù)據(jù)路由到該多路復(fù)用器的輸出，其 中根據(jù)存儲的閾值電壓通過存儲電容器裝置改變?yōu)閷?dǎo)通多路復(fù)用器晶 體管而提供的控制信號。該驅(qū)動方法具有在電源驅(qū)動器IC中提供較低電源操作的能力，因 為可以以比標(biāo)準(zhǔn)多路復(fù)用器結(jié)構(gòu)更低的占空比切換輸出電壓范圍。這運(yùn) 用于列或者點反轉(zhuǎn)(inversion)的方案，其為顯示設(shè)備提供了最好的圖 像質(zhì)量。該方法優(yōu)選用于驅(qū)動顯示器，并在每一幀周期執(zhí)行一次校準(zhǔn)階段， 例如在幀回描熄滅(frame blanking)期間?，F(xiàn)在將參考附圖具體地描述本發(fā)明的例子，其中

圖1示出了已知的顯示器結(jié)構(gòu)；圖2示出了用于圖l的D/A轉(zhuǎn)換器的已知構(gòu)造；圖3示出了本發(fā)明的多路復(fù)用器元件的第一個例子；圖4示出了圖3的三個多路復(fù)用器元件3: 1多路復(fù)用比的塊;圖5示出了解釋圖4電路的操作的第一時序圖；圖6示出了解釋圖4電路的操作的第二時序圖；圖7示出了本發(fā)明的多路復(fù)用器元件的第二個例子；以及圖8示出了本發(fā)明的多路復(fù)用器塊的第三個例子。本發(fā)明提供了 一種多路復(fù)用器電路，由多路復(fù)用器元件陣列組成， 其中每個多路復(fù)用器元件都包括用于存儲多路復(fù)用器晶體管的閾值電壓的閾值電壓存儲電容器裝置。開關(guān)裝置使得能夠在閾值電壓存儲電容 器裝置上采樣和存儲多路復(fù)用器晶體管的閾值電壓。然后使用其來提供 用于切換多路復(fù)用器晶體管的控制信號的校正。已知的是，閾值電壓偏移對TFT的占空比具有很強(qiáng)的依賴性，能使 非晶硅有源矩陣裝置可實施的一個因素是，像素TFT的占空比非常低 (通常是每幀時間一個行時間)。通過在每一幀時間執(zhí)行一次閾值電壓采樣操作，可以控制多路復(fù)用 器晶體管的柵極電壓，以提供長壽命的操作，盡管占空比非常高。用于 采樣操作的開關(guān)裝置晶體管由于它們的低占空比可能經(jīng)受非常小的闊 值偏移，并將因此在顯示器的整個使用壽命期間正確地運(yùn)行。可以在足以將列充電到數(shù)據(jù)電壓所需的最小柵極偏置操作多路復(fù) 用器晶體管，這可以用于進(jìn)一步延長壽命，因為閾值電壓偏移與柵極偏 置和閾值電壓之間的差值有關(guān)。閾值電壓采樣使得可以提供在最小所需 級別的柵極偏置，同時使用恒定的輸入電壓電平，盡管閾值電壓隨時間 而漂移(drift)?？梢允褂煤唵蔚姆匠淌浇忉岆娐返牟僮髟怼榱耸苟嗦窂?fù)用器 TFT最小^"化同時在特定的多路復(fù)用的時間分隔內(nèi)使列完全充電，將在 時間t = 0 (時間t0)所需的初始柵極偏置表示為Vg0。如果在時間t0的閾值電壓表示為VtO,并且通過Vt給出在任意連 續(xù)時間t的閾值，則可以將閾值電壓變化記為dVt = Vt - Vt0然后設(shè)置本發(fā)明的電路，以在時間t時施加?xùn)艠O偏置，其由Vg給出Vg = Vg0 + dVt因此，用于切換多路復(fù)用器晶體管因數(shù)的柵極電壓(包括)閾值電 壓隨時間的變化。最大柵極電壓受到在閾值測量操作中使用的電源電壓的限制。實際 上，由于寄生效應(yīng)，測量的閾值電壓將稍微不同于實際的閾值電壓，并 且選擇初始控制電壓值(Vg0)來適應(yīng)該誤差，以提供適當(dāng)?shù)膲勖?。可以將閾值采樣設(shè)置成為根據(jù)操作溫度的函數(shù)來調(diào)整。這可以最小 化多路復(fù)用器晶體管的老化，由此提供較長的運(yùn)行壽命，以及還在低溫 時提供附加的柵極偏置，以實現(xiàn)寬的操作溫度范圍。很多電路都可以提供上述的操作，下面描述兩個主要的實施例。在圖3中示出了本發(fā)明的電路的第一個實施例，其示出了多路復(fù)用 器電路的多路復(fù)用器元件陣列的其中 一個多路復(fù)用器元件。多路復(fù)用器 元件包括多路復(fù)用器晶體管開關(guān)30,在列數(shù)據(jù)信號Vdata形式的多路復(fù) 用器輸入端和像素陣列的列形式的多路復(fù)用器輸出端32之間。該像素 列由列電阻34和列電容36表示。開關(guān)30包括n型非晶硅晶體管。示出了寄生柵漏電容Cgd和寄生 柵源電容Cgs,并且它們對如下所述的閾值電壓采樣有影響。還可以有 附加電容器添加給電路。將用于控制多路復(fù)用器晶體管的控制線通過耦 合電容器44應(yīng)用到晶體管30的柵極。電容器Cgd和Cgs與耦合電容器44組合在一起作為閾值電壓存儲 電容器裝置，用于存儲多路復(fù)用器晶體管30的閾值電壓。電容器44控 制著該電容性電路。耦合電容器44被用于影響應(yīng)用到輸入端Vselect的 電壓中的自舉(bootstrap)變化。開關(guān)裝置被提供用于在閾值電壓存儲電容器裝置上采樣和存儲多 路復(fù)用器晶體管30的閾值電壓。在圖3的例子中，該開關(guān)裝置包括由第一測量選擇線MS1控制的 第一測量晶體管40和由第二測量選擇線MS2控制的第二測量晶體管 42。第一測量晶體管連接在晶體管30的柵極和源極之間，以及第二測 量晶體管42連接在晶體管30的源極和dc電源線(Vdc)之間。三個在圖3中示出的多路復(fù)用器元件形成如圖4所示的3: 1多路 分解器塊。如圖4所示，每個多路復(fù)用器元件50和單獨(dú)的列(列l(wèi)、歹'j 2、列 3)有關(guān)，在每一列中和單獨(dú)的行尋址線52—起表示一個像素。每個多 路復(fù)用器元件都具有它自己的選"t奪線Vselectl、 Vselect2、 Vselect3。對 于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，三個多路復(fù)用器元件的每個塊可以共 用這三個選擇線。如已經(jīng)示出的，測量選擇線MS1、 MS2為所有的三個 多路復(fù)用器元件所共用，而且它們對于所有的多路復(fù)用器酷塊也可以是 共用的。多路復(fù)用器元件塊耦接單個信號數(shù)據(jù)輸入Vdata,并且所述塊的操 作是將Vdata信號依次路由到每個列，使得到列驅(qū)動器電路的數(shù)據(jù)連接 的數(shù)量減少了三倍(factor of three )(在該例子中)。圖3和4的電路的操作具有兩個不同階段正常操作和閾值采樣。正常操作是這樣的周期，其間所述電路將來自單個數(shù)據(jù)線輸入 Vdata的數(shù)據(jù)多路分解成有源矩陣陣列的三個分開列。這種多階段的多 路分解(demultiplex)操作將是每個行時間出現(xiàn)一次。閾值采樣在每一幀時間出現(xiàn)一次。在該操作階段中，對于每一多路 復(fù)用器元件采樣并存儲多路復(fù)用器晶體管的閾值。參考圖5和6描述該操作，其中顯示了示意性的時序。圖5用于示出閾值測量操作，其在尋址最后一行RowN和第一行 Rowl之間的幀回描熄滅期間中進(jìn)4亍。在幀回描熄滅(frame blanking)期間中，行尋址線62都是#^電平的。使用下述步驟進(jìn)行閾值測量1 )使源IC (列驅(qū)動器電路)的所有數(shù)據(jù)輸出Vdata降低到固定的 DC電平64;取代這樣地控制列驅(qū)動器的輸出，而可以使輸出為高阻抗， 以及可以借助于附加的TFT開關(guān)(未示出)將DC電源連接到數(shù)據(jù)線。2)使控制多路復(fù)用器晶體管30的Vselect電壓從維持晶體管30關(guān) 斷的低電平(Vseloff)升高到DC電平66，其幾乎等于VselMeasure = N^I*(Cpar+C44)/C44,其中VselMeasure是閾值電壓測量階段中施加的選擇電壓Voff是這樣的電壓低于在關(guān)斷狀態(tài)中保持泄漏電流所必需的Vt 的電壓，其在取決于最小數(shù)據(jù)分辨率和可感知性(perceptbility)的特定 誤差限制范圍內(nèi)；以及(Cpar+C44)/Q4表示存在于耦合電容44和電路中的所有寄生電容例 如Cgs和Cgd之間的分壓器，所述電路阻止在柵極節(jié)點Nodel觀察到的 Vselect的全電壓變4匕。因此，將選擇線上的電壓設(shè)計成使得Voff的柵極電壓變化，也就 是使晶體管30的工作點接近于閾值電壓。使TFT回復(fù)到基本上還在上 一個閾值測量階段結(jié)束時的狀態(tài)，并且這接近于閾值。此時晶體管30 仍然是關(guān)斷的。這使得可以實現(xiàn)閾值電壓采樣。3 )將脈沖施加給MS2，以使晶體管42導(dǎo)通并通過晶體管42對列 充電到接近Vdc。這不需要精確，但是列必須高于閾值電壓。4) 晶體管42關(guān)斷，并且通過向MS1施加脈沖來導(dǎo)通晶體管40。 然后在列和Nodel之間共用存儲在列上的電荷。如果保持MS2導(dǎo)通直 到MS1已經(jīng)導(dǎo)通之后，還可以避免這種電荷共用，這可以使得能夠測 量稍微較高的閾值電壓。列電容可能明顯高于節(jié)點電容，盡管這不是必 要的?？梢允筂S1和MS2共用。這將仍允許存儲與晶體管30的閾值電壓 非常相關(guān)的電壓，因為它遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于晶體管42。這種模式的操作將不能實 現(xiàn)溫度補(bǔ)償增益，但是提供了簡化。導(dǎo)通晶體管40易于增加Nodel的電壓，由此升高了晶體管30的柵 極電壓并逐漸使它導(dǎo)通。當(dāng)多路復(fù)用器晶體管30的柵極電壓到達(dá)晶體管30的閾值電壓時， 晶體管30將開始導(dǎo)通，但是漏極電流到低電壓Vdata,由此對列電容36 和節(jié)點Nodel放電，直到柵極電壓等于列電壓，其大約等于Vdata+Vt。晶體管對電容器進(jìn)行放電到數(shù)據(jù)線Vdata上的低dc電壓。將多路復(fù) 用器晶體管的輸入側(cè)的閾值電壓Vt存儲在電容裝置上，其中電容器44 占主導(dǎo)。5) 然后使MS1為低，以隔離閾值測量，并使得Vselect重新返回 到關(guān)斷電壓VselOff。(VsleMeasure的)電壓中的這種變化通過電容性耦合再次轉(zhuǎn)換成Voff的柵極上電壓的變化。因此，這使得柵極電壓Voff幾乎低于閾值電壓。在柵極電壓Voff的電平低于閾值電壓時，這種狀態(tài)的電路幾乎是起始點，循環(huán)已經(jīng)為新的采樣閾值電壓進(jìn)行了校準(zhǔn)。選擇線是在VSelOff,實現(xiàn)閾值補(bǔ)償?shù)臇艠O電壓變化由此提供了電容器44兩端電壓 閾值電壓。圖5示出了對于每一行尋址信號依次連續(xù)施加到多路復(fù)用器元件的 選擇電壓VSelOn。因此選擇電壓具有三個等級。 一個是關(guān)斷多路復(fù)用器晶體管30的 低電壓(VSelOff)、 一個是使開關(guān)30接近于閾值采樣操作的閾值的中 間電壓(VSelMeasure )、 一個(VSelOn )使開關(guān)完全導(dǎo)通，用于多路 復(fù)用操作。在正常操作中，將閾值測量存儲在電容器裝置上。在圖6中示出一 行Row n的正常操作?？梢钥闯龅氖?，采樣操作提供了 (在Nodel的)柵極電壓，其考慮 了閾值電壓。在行尋址脈沖期間中，正常操作如下進(jìn)行1 )行選擇信號為高(Rown)。2)通過源IC (列驅(qū)動器電路)表示用于第一列的Vdata。這表示 為"像素1數(shù)據(jù)"701,通過第二和第三元件切換的像素數(shù)據(jù)表示為702 和703。3 ) VSelect 1升高到如72!表示的VSelOn,其中VSelOn與在列選 擇時間內(nèi)在可接受的誤差范圍內(nèi)將列充電到所希望的電壓Vdata所需的 閾值上的最小電壓有關(guān)。4) 第一多路復(fù)用器晶體管的柵極電壓將升高到幾乎等于 Vghigh = VSelOn + dVt選擇所述電壓，使得在電容性分割(capacitive division)之后柵極 接收所需的電壓。這種電壓升高提供了對于閾值電壓變化的補(bǔ)償，盡管實際上將可以 理解的是，由于電路中的寄生電容存在一些損耗。5) 然后通過多路復(fù)用器晶體管30將列1充電到Vdata。6) 使VSelect 1低于VSelOff。由于多路復(fù)用器晶體管30的柵源電容，所以列電壓將稍微'跳，低，但是'跳，量不依賴于閾值電壓的 偏移。該電壓誤差將依賴于數(shù)據(jù)，并因此可以通過伽瑪和/或公共電極 調(diào)節(jié)或者任何其它對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的這種方式來校正。7) 對于第二列將數(shù)據(jù)值改變到Vdata,并對于塊中的每一個多路復(fù) 用的列重復(fù)步驟2-5。因此，在所示的例子中，對于每個多路復(fù)用器塊 72,、 722、 723存在三個Vselect脈沖。8) 當(dāng)其多路復(fù)用器晶體管關(guān)斷并且通過多路復(fù)用器晶體管的寄生 電容發(fā)生電荷共用時，每個分組的最后一列將經(jīng)歷電壓變化。根據(jù)列和 像素TFT的RC時間常數(shù)，分配行選擇時間的最后分隔，以允許該誤差 電壓被傳遞到像素。因此這種附加的時間周期補(bǔ)償了這樣的事實為了 使任何電荷重新分配并固定，在選擇脈沖降低之后，要尋址的最后列具 有更短的時間。通過為要固定的最后列提供足夠時間，使得所有列的響 應(yīng)都相等。9) 使行選擇信號降低。這種方法提供了基本上不依賴于闞值電壓的回掃(kickback)。 圖6省略了對于測量階段具有驅(qū)動到常數(shù)值的輸出Vdata的階段。 在圖7所示的電路的第二個實施例中，減少了控制線的數(shù)量。 原理和之前描述的 一樣，因為每一幀時間進(jìn)行一次閾值電壓測量， 并在幀剩余時間存儲。在正常操作中，將存儲的閾值電壓添加到多路復(fù) 用器選擇電壓，以提供足夠的柵極偏置，來對列充電，但是使得高占空 比多路復(fù)用器TFT的老化最小化。對于和圖3中的相同部件使用相同的附圖標(biāo)記。 還有兩個測量選擇晶體管40、 42,但是布置是不同的，以使得能夠 使用共用控制線控制。第一測量選擇晶體管40連接在多路復(fù)用器元件 的控制輸入端Vselect和多路復(fù)用器晶體管30的源極32之間，耦合晶 體管44連接在輸入端和晶體管30的柵極(即，結(jié)點(Node) 1 )之間。 第二測量選擇晶體管42連接在晶體管30的柵極和漏極之間或者在柵極 和另一dc電壓線之間。在圖7中示出了對于晶體管42的兩種可能連接， 如(a)和(b),通常標(biāo)記為43。在圖7中仍然存在寄生Cdg和Cgs，因此還將存在可預(yù)測電荷分享 效應(yīng)，其可以通過適當(dāng)選擇控制電壓補(bǔ)償。在幀回描熄滅中的測量階段中，通過繼續(xù)下述的步驟得到閾值測量1) 將所有列驅(qū)動到低電壓，例如通過設(shè)置Vdata為低，并(順序 地或者同時地)脈動(pulsing)所有的多路復(fù)用器柵極。這提供了復(fù)位 操作.2) 使得源IC的所有數(shù)據(jù)輸出為高固定DC電平(例如對于最大閾 值電壓測量容量的電源IC最大輸出)3 )將Vselect線置于高阻抗?fàn)顟B(tài)4 )給單測試選4奪線MS施加脈沖，以使得測量晶體管40、 42導(dǎo)通。 根據(jù)連接結(jié)構(gòu)(圖7中的(a)或者(b))將柵極節(jié)點Nodel充電到dc電壓或者數(shù)據(jù)電壓Vdata。5) 當(dāng)柵極電壓升高到大于多路復(fù)用器晶體管的Vt時，該晶體管將 導(dǎo)通，并且源極(節(jié)點32)將開始升高，直到它成為低于柵極電壓的閾 值電壓Vt。然后可以將柵源電壓Vgs = Vt存儲在電容器44上。實際上，由于選擇線Vselect連接到很多多路復(fù)用器塊，所以存儲 的閾值電壓將趨于平均值，這在大多數(shù)情況中應(yīng)是適當(dāng)?shù)?。而且，?dāng)源 電壓開始升高時，柵極電壓將通過電容器44被自舉(booststrap)升高。 在高溫時，測量晶體管42可以在測量期間內(nèi)將這些多余的電荷擴(kuò)散到 DC線。在低溫時，這些多余的存儲電荷是有益的，能夠在正常的操作中實 現(xiàn)更好的列充電。6) 然后使MS線為低電平，以隔離閾值測量，并使選擇線Vselect 再次返回到VSelOff。這將使得柵極電壓大約等于高于VSelOff的閾值電壓。閾值電壓再次存儲在電容器44上，并且將該電壓添加到應(yīng)用到選 擇輸入端的柵極控制電壓，以提供閾值電壓補(bǔ)償。該電路的操作不同于之前的形式，因為是在多路復(fù)用器晶體管的輸 出側(cè)測量閾值電壓。在正常模式中，閾值測量將存儲在電容器44上。如之前，正常操 作具有下述步驟1 )使行選擇信號變高。2) 通過源IC表示用于第一列的數(shù)據(jù)Vdata。3) 使VSelectl高于VSelOn，其中VSelOn等于閾值上的最小電壓，其是在列選擇時間之內(nèi)在誤差容限內(nèi)將列充電到Vdata所需的。 4 )將柵極電壓升高到幾乎等于VSelOn + dVt的電壓Vghigh。 實際上，由于電路中的寄生電容，將存在一些損耗。5) 通過多路復(fù)用器晶體管將列充電到所需的數(shù)據(jù)電壓Vdata。6) 使VSelect 1低于VSelOff。由于多路復(fù)用器晶體管的柵源電容， 列電壓將稍微'跳，低，但是再一次由于從Vg到Vt的柵極節(jié)點電壓擺 動將會是大約恒定的，所以列上的電壓誤差也將是大約恒定的，并可以 被修正。7) 對于第二列，將數(shù)據(jù)值變化到Vdata,并且對于組中的每一個多 路復(fù)用的列將重復(fù)步驟2-5。8) 當(dāng)其多路復(fù)用器晶體管關(guān)斷并且通過多路復(fù)用器晶體管的柵源 電容發(fā)生電荷分享時，每一組的最后一列將再次經(jīng)歷電壓變化。再次， 根據(jù)列和像素TFT的RC時間常數(shù)，分配行選擇時間的最終分隔，以允 許該誤差電壓被傳遞到像素。9) 使行選擇信號為低電平?？梢钥闯龅氖牵ｋA段以和如上所述的相同方式進(jìn)行。 這種方法再次提供了不依賴于閾值電壓的回掃(kickback,回程)。 測量階段持續(xù)時間和相關(guān)設(shè)備尺寸組合在一起控制誤差來調(diào)節(jié)溫度補(bǔ)償。這意味著，當(dāng)由于溫度的原因閾值偏移的加速度是最高時，多路復(fù) 用器晶體管的柵極偏置被最小化。該時間也是特定的，使得在低溫時， 當(dāng)需要較高的柵極電壓在選擇周期實現(xiàn)正確的列充電時，在測量周期內(nèi) 移動的電荷將很少，由此在使用的采樣機(jī)構(gòu)上產(chǎn)生更大的存儲電壓?？梢匝娱L上述的兩個執(zhí)行過程，以增加壽命，甚至進(jìn)一步通過在所 有情況下最小化柵極偏置。特別地，在液晶顯示的器的情況中，因為LC材料響應(yīng)它們兩端的 RMS電壓，并且如果極性沒有周期性地反轉(zhuǎn)則可以示出DC圖像保持效 應(yīng)(sticking effect)，通常關(guān)于中心電壓具有兩個數(shù)據(jù)范圍，其中電壓 傳輸曲線是對稱的。在給出的單極源IC的情況，其和很多點或者列反反轉(zhuǎn)驅(qū)動方案是 通用的，在多路復(fù)用器晶體管30的漏極出現(xiàn)的數(shù)據(jù)在每一列的行時間 內(nèi)將具有兩個最大值的其中一個。由于必須相對于數(shù)據(jù)電壓設(shè)置在特定時間內(nèi)對列充電所需的最小柵極電壓，所以可以根據(jù)數(shù)據(jù)范圍將電壓VSelOn設(shè)置為兩個值中的其中 一個(下文中稱為數(shù)據(jù)范圍Data-High和 Data-Low)。用對于VselOnDataHigh和VselOnDataLow的VSelOn的兩個可能 值，通過保證下述的條件可以進(jìn)一步改善壽命VselOnDataHigh - VselOnDataLow = VselOnDataLow - VdataLow = Vmin = Vg - Vt可以延伸該概念以使交織的(interleaved)多路復(fù)用器，例如提供6: 2的多路復(fù)用比。這意味著，在點或者列反轉(zhuǎn)驅(qū)動方案的情況中，僅僅 通過在每個線時間在源極驅(qū)動器中切換一次數(shù)據(jù)范圍，就可以減低功 率。這在圖8中示出了，其中為了清楚省略掉測量開關(guān)。如所示的，對于不同極性反轉(zhuǎn)階段提供了兩個數(shù)據(jù)輸入Datal、 Data2,給出了不同的數(shù)據(jù)范圍。第 一個多路復(fù)用器子元件80是用于一 個RGB列組，以及第二個多路復(fù)用器子元件82是用于下一個RGB列 組。在圖8中，歹'J 1、 3和5連接到Data 1,歹'J 2、 4和6連接到Data2。 在所給的行時間中，Datal可以是高范圍，Data2是低范圍，但是在下 一個行時間中，它們可以交換范圍。這避免了在行時間內(nèi)必須在高和4氐 范圍之間交換Data 1和Data2,這消耗能量。另外，所有的高數(shù)據(jù)范圍 信號可以是在一組多路復(fù)用器線(例如1、 3和5)上，并且低范圍信號 可以是在其它的組，使得更高效地使用電壓，而沒有用于任一范圍的多 余電壓。另外的修改是，通過多路復(fù)用器晶體管30的柵源和柵漏電容的串 聯(lián)連接，由于電荷穿通(charge-feedthrough),去除掉了列上的電壓誤 差。當(dāng)取消選4奪一個列時，，因為多路分解器分組(de-multiplexer grouping),在其漏極上的數(shù)據(jù)電壓將隨著施加到其它列上的數(shù)據(jù)變化。 假設(shè)列上的任何電壓誤差僅僅是由于該電容性耦合數(shù)據(jù)電壓而不是多 路復(fù)用器晶體管30中的泄漏，那么當(dāng)所有列被取消選擇(deselect)時， 可以在行選擇時間的最后部分，通過施加已知值的補(bǔ)償電壓消除所述誤 差。然后在行時間(line-time)中在列上總耦合將不依賴于施加的其它 數(shù)據(jù)電壓，并將緊緊依賴于其自身的數(shù)據(jù)。因此，該誤差將是隨數(shù)據(jù)恒定的，并可以通過伽瑪調(diào)節(jié)或者本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何其它方式進(jìn) 行校正。除了上述的電路之外的進(jìn)一步改進(jìn)是，從柵極掃描驅(qū)動器(Gate ScanDriver)的附加輸出產(chǎn)生測量選擇信號(MS、 MS1、 MS2 )。由于 存在通常附加的可利用輸出，并且僅僅在幀回描熄滅周期中每一幀時間 需要一次這些信號，所以這可以減少操作多路復(fù)用器所需要的控制信號 的數(shù)量，由此降低成本。在實施集成柵極掃描驅(qū)動器(Integrated Gate Scan Driver)的情況中這尤其是有益的，以及在沒有附加電路時可以實現(xiàn)附加 輸出。參考圖7，如果在43使用連接(b),那么不需要額外的外部信號 線來驅(qū)動閾值采樣電路。另外附加的是，對于列或點反轉(zhuǎn)源IC,其可能不具有同時地在相同 范圍內(nèi)驅(qū)動所有輸出的能力，仍然通過在兩個階段中操作閾值電壓測量 來實施所述校正。這將需要雙倍數(shù)量的測量選擇信號。一些驅(qū)動器電路不能向所有的引腳同時提供高或者低信號，因為它 們共用引腳之間的內(nèi)部部件，并且這可以通過使引腳高阻抗或通過將校 正階段分成兩個周期來解決，其中一個周期用于奇數(shù)引腳，另一個用于 偶數(shù)引腳。這需要更多的控制信號。上面給出的特定例子是顯示器裝置，其中多路復(fù)用器電路是用于將 列驅(qū)動信號耦接到顯示陣列。然而，本發(fā)明可應(yīng)用于其它陣列裝置。例 如，本發(fā)明可應(yīng)用于將來自陣列檢測器設(shè)備例如光學(xué)傳感器/掃描器的 列數(shù)據(jù)多路復(fù)用到共用的數(shù)據(jù)輸出線。所述的例子指的是3: 1多路分解器比，但是本發(fā)明當(dāng)然可適用其 它比例。術(shù)語"多路復(fù)用器"意味著覆蓋多路復(fù)用和多路分解電路和操作。 4艮多不同的TFT和電容器構(gòu)造也是可以的。在控制輸入端Vselect 和多路復(fù)用器晶體管30的柵極之間需要一個電容器，使得可以獲得自 舉效應(yīng)(bootstrapping effect),以使得施加的控制電壓在施加給柵極之 前產(chǎn)生變化。然而，很多其它的電容器布置也是可以的，而不僅僅是給 出的兩個例子。本發(fā)明可應(yīng)用于存在閾值電壓偏移的任何類型TFT技術(shù)，包括有機(jī) 半導(dǎo)體TFT和氧化半導(dǎo)體TFT。數(shù)據(jù)的多路復(fù)用。然而，當(dāng)多路復(fù)用器TFT 是用于路由數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)時，也可以使用本發(fā)明，例如可以用于電泳顯示器的驅(qū)動。通過閱讀本發(fā)明的公開內(nèi)容，其它變形對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯 而易見的。這些變形可以包括其它特征，其是有源矩陣陣列器件以及其 部件的領(lǐng)域所公知的，并且可以使用這些特征代替這里已經(jīng)描述的特征 或者額外增加。
權(quán)利要求
1.一種有源矩陣陣列裝置，包括單獨(dú)可尋址矩陣元件陣列(6)和用于尋址所述矩陣元件的尋址電路，其中所述尋址電路包括集成到所述矩陣元件的襯底上的多路復(fù)用器電路，其中所述多路復(fù)用器電路包括多路復(fù)用器元件陣列，每個多路復(fù)用器包括-多路復(fù)用器晶體管，在多路復(fù)用器輸入端和多路復(fù)用器輸出端之間；-閾值電壓存儲電容器裝置，用于存儲所述多路復(fù)用器晶體管的閾值電壓，所述閾值存儲電容器裝置包括在用于接收控制多路復(fù)用器晶體管的控制信號的控制輸入端和多路復(fù)用器晶體管的柵極之間串連的電容器；和-開關(guān)裝置，用于在所述閾值電壓存儲電容器裝置上采樣以及存儲所述多路復(fù)用器晶體管的閾值電壓。
2. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述多路復(fù)用器晶體管包括非晶 硅n型晶體管。
3. 如權(quán)利要求1或者2所述的裝置，其中所述開關(guān)裝置包括第一 測量開關(guān)和第二測量開關(guān)。
4. 如權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述第一測量開關(guān)連接在所述多路復(fù)用器晶體管的柵極和源極之間，所述第二測量開關(guān)連接在所述多 路復(fù)用器晶體管的源極和電源線之間，其中所述閾值電壓存儲電容器裝置包括在控制輸入端和多路復(fù)用器晶體管的柵極之間的耦合電容器。
5. 如權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述多路復(fù)用器元件可以兩種 方式操作第一種模式，其中所述多路復(fù)用器晶體管驅(qū)動為導(dǎo)通，所述多路復(fù) 用器輸入端耦接到在多路復(fù)用器晶體管輸出側(cè)的輸出端；以及第二種模式，其中所述多路復(fù)用器晶體管驅(qū)動為導(dǎo)通，所述多路復(fù) 用器輸入側(cè)的閾值電壓存儲在所述耦合電容器上。
6. 如權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述第一測量開關(guān)連接在控制 輸入端和所述多路復(fù)用器晶體管的源極之間，第二測量開關(guān)連接在所述 多路復(fù)用器晶體管的柵極和電源線之間，以及其中所述閾值電壓存儲電 容器裝置包括在控制輸入端和所述多路復(fù)用器晶體管柵極之間的耦合 電容器。
7. 如權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述電源線包括dc電源線或多路復(fù)用器輸入端。
8. 如權(quán)利要求6或者7所述的裝置，其中所述多路復(fù)用器元件可 以兩種模式操作第一種模式，其中所述多路復(fù)用器晶體管驅(qū)動為導(dǎo)通，以及所述多 路復(fù)用器輸入端耦合到在多路復(fù)用器晶體管輸出側(cè)的輸出端；以及第二種模式，其中所述多路復(fù)用器晶體管驅(qū)動為導(dǎo)通，以及在所述多路復(fù)用器晶體管輸出側(cè)的閾值電壓存儲在所述耦合電容器上。
9. 如之前任一權(quán)利要求所述的裝置，其中所述多路復(fù)用器元件可 以多路復(fù)用模式和閱值采樣模式操作，在多路復(fù)用模式中，用于控制多 路復(fù)用器晶體管的控制信號具有關(guān)斷值和導(dǎo)通值。
10. 如之前任一權(quán)利要求所述的裝置，其中所述多路復(fù)用器元件可 以多路復(fù)用模式和閾值采樣模式操作，在多路復(fù)用模式中，用于控制多 路復(fù)用器晶體管的控制信號具有關(guān)斷值和兩個可能的導(dǎo)通值，其中一個 用于第一范圍的多路復(fù)用器輸入數(shù)據(jù)以及一個用于第二范圍的多路復(fù) 用器輸入數(shù)據(jù)。
11. 如權(quán)利要求10所述的裝置，其中每一個多路復(fù)用器元件包括 用于多路復(fù)用第一范圍數(shù)據(jù)的子元件和多路復(fù)用第二范圍數(shù)據(jù)的子元件。
12. 如權(quán)利要求9、 10或11所述的裝置，其中所述控制信號具有 在閾值采樣模式中使用的閾值測量等級。
13. 如之前任一權(quán)利要求所述的裝置，其中所述尋址電路還包括 D/A轉(zhuǎn)換器陣列。
14. 如之前任一權(quán)利要求所述的裝置，包括有源矩陣液晶顯示器。
15. —種在用于尋址一個陣列的矩陣元件的尋址電路中使用的多路 復(fù)用器電路，該多路復(fù)用器電路集成到矩陣元件陣列的襯底上，并包括 多路復(fù)用器元件陣列，每個多路復(fù)用器包括-多路復(fù)用器晶體管，在多路復(fù)用器輸入端和多路復(fù)用器輸出端之間；-閾值電壓存儲電容器裝置，用于存儲所述多路復(fù)用器晶體管的閾值 電壓，該閾值存儲電容器裝置包括在用于接收控制所述多路復(fù)用器晶體 管的控制信號的控制輸入端和所述多路復(fù)用器晶體管的柵極之間串連的電容器；和-開關(guān)裝置，用于在所述閾值電壓存儲電容器裝置上釆樣和存儲所述 多路復(fù)用器晶體管的閾值電壓。
16. —種尋址有源矩陣陣列裝置方法，所述有源矩陣陣列裝置包括—、、 —、、 一 _使用多路復(fù)用器電路的多路復(fù)用元件，在陣列的第 一 數(shù)字尋址信號 線和第二數(shù)字尋址線之間多路復(fù)用，每個多路復(fù)用器元件包括多路復(fù)用器晶體管；其中第一數(shù)字包括所述第二數(shù)字的一部分，所述多路復(fù)用包 括-在校準(zhǔn)階段，采樣每個多路復(fù)用器元件的多路復(fù)用器晶體管的閾值電壓并將其存儲在相應(yīng)存儲電容器裝置上；以及-在尋址階段，通過依次導(dǎo)通所選擇的多路復(fù)用器晶體管來尋址所述陣列的所有元件，以將多路復(fù)用器輸入數(shù)據(jù)路由到所述多路復(fù)用器的輸 出端，其中根據(jù)存儲的閾值電壓由所述存儲電容器裝置改變?yōu)閷?dǎo)通所述多路復(fù)用器晶體管而提供的控制信號。
17. —種如權(quán)利要求16所迷的方法，其中在尋址階段，在共用的 尋址信號線和多個尋址線之間路由多個尋址信號。
18. 如權(quán)利要求16或17所迷的方法，其中在校準(zhǔn)階段，多路復(fù)用 器晶體管驅(qū)動為導(dǎo)通，在電容器裝置上采樣所述閾值電壓。
19. 如權(quán)利要求16或者17所述的方法，其中在校準(zhǔn)階段，多路復(fù) 用器晶體管驅(qū)動為導(dǎo)通，以及在電容器裝置上采樣一個平均閾值電壓。
20. 如權(quán)利要求16-19任一所述的用于驅(qū)動顯示器的方法，其中 每一個幀周期進(jìn)行一次校準(zhǔn)階段。
21. 如權(quán)利要求20所述的方法，其中在幀掃描熄滅期間中，進(jìn)行 所述校準(zhǔn)階段。
22. 如權(quán)利要求16-19任一所述的方法，其中所述尋址階段包括
23.如權(quán)利要求16-22任一所述的方法，其中在所述尋址階段， 通過一個用于第一范圍多路復(fù)用器輸入數(shù)據(jù)的電壓電平和一個用于第 二范圍多路復(fù)用器輸入數(shù)據(jù)的電壓電平，導(dǎo)通所述多路復(fù)用器晶體管。
全文摘要
一種有源矩陣陣列裝置包括集成的驅(qū)動器電路，其包含多路復(fù)用器電路(2)。所述多路復(fù)用器電路包括多路復(fù)用元件(50)陣列，每個多路復(fù)用元件包括在多路復(fù)用器輸入端和多路復(fù)用器輸出端之間的多路復(fù)用器晶體管(30)，和用于存儲多路復(fù)用器晶體管(30)的閾值電壓的閾值電壓存儲電容器裝置(44)。該閾值存儲電容器裝置包括在用于接收控制多路復(fù)用器晶體管(30)的控制信號的控制輸入端(Vselect)和多路復(fù)用器晶體管(30)的柵極之間串連的電容器。使用開關(guān)裝置(40，42)在所述閾值電壓存儲電容器裝置上采樣和存儲多路復(fù)用器晶體管的閾值電壓。
文檔編號G09G3/36GK101331533SQ200680046862
公開日2008年12月24日 申請日期2006年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月13日
發(fā)明者M·卡西迪, S·C·迪恩 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司