并入有變化閾值電壓晶體管的顯示設(shè)備的制造方法
【專利說(shuō)明】
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)案
[0002] 本專利申請(qǐng)案主張2013年5月10日申請(qǐng)的標(biāo)題為"并入有變化閾值電壓晶 體管的顯示設(shè)備（DISPLAY APPARATUS INCORPORATING VARYING THRESHOLD VOLTAGE TRANSISTORS) "的第13/891，995號(hào)美國(guó)實(shí)用新型申請(qǐng)案的優(yōu)先權(quán)，且所述實(shí)用新型申請(qǐng)案 轉(zhuǎn)讓給本案受讓人，并特此以引用的方式明確地并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及顯示器領(lǐng)域，且明確地說(shuō)，涉及用于控制并入顯示器中的光調(diào)制器的 狀態(tài)的電路。
【背景技術(shù)】
[0004] 已提出了針對(duì)每一顯示像素包含兩個(gè)或多個(gè)光調(diào)制器的各種顯示器架構(gòu)。用于控 制此類顯示器架構(gòu)的電路可快速開始占用襯底上不可接受量的面積，因?yàn)橥ǔＪ褂脝为?dú)的 控制線和其它電路組件來(lái)將致動(dòng)指令傳達(dá)給每一致動(dòng)器。
[0005] 另外，為了降低顯示器電路中的電力消耗，合意的是使某些開關(guān)能夠響應(yīng)于相對(duì) 較小的電壓變化而改變狀態(tài)。同時(shí)，此類電路包含其它開關(guān)，所述開關(guān)優(yōu)選需要較大的電壓 擺動(dòng)來(lái)改變狀態(tài)，以確?？煽康牟僮?。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的系統(tǒng)、方法和裝置各自具有若干創(chuàng)新方面，所述方面中無(wú)單個(gè)方面單獨(dú) 負(fù)責(zé)本文所揭示的合意屬性。
[0007] 本發(fā)明中所描述的標(biāo)的物的一個(gè)創(chuàng)新方面可在包含像素陣列以及耦合到所述像 素陣列的控制矩陣的設(shè)備中實(shí)施。每一像素包含多個(gè)光調(diào)制器。所述控制矩陣針對(duì)每一像 素包含第一晶體管和第二晶體管。所述第一晶體管具有第一閾值電壓，其管控所述像素中 的多個(gè)光調(diào)制器中的第一光調(diào)制器的致動(dòng)。第二晶體管具有第二閾值電壓，其不同于第一 閾值電壓，且管控所述像素中的多個(gè)光調(diào)制器中的第二光調(diào)制器的致動(dòng)。所述控制矩陣還 針對(duì)每一像素包含單個(gè)數(shù)據(jù)互連件，其將共用數(shù)據(jù)電壓提供給第一和第二晶體管兩者的對(duì) 應(yīng)柵極。在一些實(shí)施例中，第一和第二光調(diào)制器包含機(jī)電系統(tǒng)（EMS)快門，其經(jīng)配置以相對(duì) 于擋光層中所形成的單獨(dú)光圈而移動(dòng)。
[0008] 在一些實(shí)施例中，大于第一閾值電壓且小于第二閾值電壓的數(shù)據(jù)電壓的施加導(dǎo)致 第一光調(diào)制器而不是第二光調(diào)制器的致動(dòng)或放電。在一些實(shí)施例中，大于第一和第二閾值 電壓的數(shù)據(jù)電壓的施加導(dǎo)致第一和第二光調(diào)制器兩者的致動(dòng)或放電。
[0009] 在一些實(shí)施例中，對(duì)于給定像素，第一晶體管包含在第一子像素電路中，且第二晶 體管包含在實(shí)質(zhì)上相同的第二子像素電路中。在一些此類實(shí)施例中，控制矩陣還包含耦合 到第一和第二子像素電路的致動(dòng)互連件。在一些實(shí)施例中，數(shù)據(jù)互連件和致動(dòng)互連件中的 至少一者在第一與第二子像素電路之間經(jīng)過(guò)。
[0010] 在一些實(shí)施例中，第一晶體管包含形成控制矩陣的第一金屬層處的柵極，且第二 晶體管包含形成于控制矩陣的不同于所述第一金屬層的第二金屬層處的柵極。在一些實(shí)施 例中，第一和第二晶體管中的至少一者包含雙柵極金屬氧化物晶體管，且第一閾值電壓與 第二閾值電壓之間的差基于施加到所述雙柵極金屬氧化物晶體管的柵極中的一者的電壓。 在一些其它實(shí)施例中，包含于第一晶體管中的溝道的長(zhǎng)寬比實(shí)質(zhì)上不同于包含在第二晶體 管中的溝道的長(zhǎng)寬比。
[0011] 在一些實(shí)施例中，所述設(shè)備還包含顯示器、處理器和存儲(chǔ)器裝置。所述顯示器包含 像素陣列。所述處理器可經(jīng)配置以與顯示器通信，且處理圖像數(shù)據(jù)。所述存儲(chǔ)器裝置可經(jīng)配 置以與處理器通信。在一些實(shí)施例中，所述設(shè)備還包含：驅(qū)動(dòng)器電路，其經(jīng)配置以將至少一 個(gè)信號(hào)發(fā)送到顯示器；以及控制器，其經(jīng)配置以將圖像數(shù)據(jù)的至少一部分發(fā)送到驅(qū)動(dòng)器電 路。在一些實(shí)施例中，所述設(shè)備還包含圖像源模塊，其經(jīng)配置以將圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到處理器。 所述圖像源模塊可包含接收器、收發(fā)器和發(fā)射器中的至少一者。在一些其它實(shí)施例中，所述 設(shè)備包含輸入裝置，其經(jīng)配置以接收輸入數(shù)據(jù)，并將所述輸入數(shù)據(jù)傳送到處理器。
[0012] 本發(fā)明中所描述的標(biāo)的物的另一創(chuàng)新方面可在包含顯示元件陣列以及耦合到所 述顯示元件的控制矩陣的設(shè)備中實(shí)施。所述控制矩陣針對(duì)每一顯示元件包含：第一晶體管， 其具有管控致動(dòng)電壓向顯示元件的施加的第一閾值電壓；以及第二晶體管，其具有低于所 述第一閾值電壓的第二閾值電壓，所述第二閾值電壓管控致動(dòng)電壓從顯示元件的放電。
[0013] 在一些實(shí)施例中，所述控制矩陣包含耦合到第一晶體管的漏極和柵極的致動(dòng)電壓 互連件。在一些其它實(shí)施例中，所述控制矩陣針對(duì)每一顯示元件包含數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電容器，其經(jīng) 配置以存儲(chǔ)經(jīng)由數(shù)據(jù)互連件接收到的數(shù)據(jù)電壓，用于控制第二晶體管的狀態(tài)。
[0014] 在一些實(shí)施例中，第一晶體管包含形成控制矩陣的第一金屬層處的柵極，且第二 晶體管包含形成于控制矩陣的不同于所述第一金屬層的第二金屬層處的柵極。在一些其它 實(shí)施例中，第一和第二晶體管中的至少一者包含雙柵極金屬氧化物晶體管。在一些此類實(shí) 施例中，第一閾值電壓與第二閾值電壓之間的差基于施加到所述雙柵極金屬氧化物晶體管 的柵極中的一者的電壓。在一些實(shí)施例中，包含在第一晶體管中的溝道的長(zhǎng)寬比實(shí)質(zhì)上不 同于包含在所述第二晶體管中的溝道的長(zhǎng)寬比
[0015] 本發(fā)明中所描述的標(biāo)的物的另一創(chuàng)新方面可在控制顯示設(shè)備像素的方法中實(shí)施。 所述方法包含在顯示設(shè)備的像素電路處接收具有第一量值的第一數(shù)據(jù)信號(hào)。所述像素電路 包含：第一晶體管，其具有管控第一顯示元件的狀態(tài)的第一閾值電壓；以及第二晶體管，其 具有管控第二顯示元件的狀態(tài)的第二閾值電壓。在一些實(shí)施例中，第二閾值電壓大約是第 一閾值電壓的兩倍。所述方法響應(yīng)于第一量值超過(guò)第一閾值電壓，但不超過(guò)第二閾值電壓， 改變第一顯示元件的狀態(tài)，并維持第二顯示元件的狀態(tài)。在像素電路處接收具有第二量值 的第二數(shù)據(jù)信號(hào)。響應(yīng)于第二量值超過(guò)第二閾值電壓，所述方法包含改變第一和第二顯示 元件的狀態(tài)。在一些實(shí)施例中，接收第一和第二數(shù)據(jù)信號(hào)包含在單個(gè)數(shù)據(jù)互連件上接收第 一和第二數(shù)據(jù)信號(hào)。
[0016] 在一些實(shí)施例中，所述方法還包含在第一像素處接收致動(dòng)電壓。在此類實(shí)施例中， 接收到的數(shù)據(jù)電壓的量值選擇性地管控致動(dòng)電壓向第一和第二顯示元件的施加或放電。
[0017] 在附圖和下文的描述中陳述本說(shuō)明書中所描述的標(biāo)的物的一或多個(gè)實(shí)施例的細(xì) 節(jié)。盡管此概述中所提供的實(shí)例主要依據(jù)基于MEMS的顯示器來(lái)描述，但本文所提供的概念 可適用于其它類型的顯示器，例如液晶顯示器（IXD)、有機(jī)發(fā)光二極管（OLED)顯示器、電泳 顯示器和場(chǎng)發(fā)射顯示器，以及其它非顯示器MEMS裝置，例如MEMS麥克風(fēng)、傳感器和光學(xué)開 關(guān)。其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將從描述、圖式和所附權(quán)利要求書變得明顯。注意，以下各圖的 相對(duì)尺寸可能不是按比例繪制的。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖IA展不實(shí)例直視基于微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS)的顯不設(shè)備的不意圖。
[0019] 圖IB展示實(shí)例主機(jī)裝置的框圖。
[0020] 圖2展示實(shí)例MEMS快門組合件。
[0021] 圖3A展示實(shí)例控制矩陣的示意圖。
[0022] 圖3B展示適合并入到圖3A中所示的控制矩陣中的實(shí)例像素電路的示意圖。
[0023] 圖4A展示另一實(shí)例像素電路的示意圖。
[0024] 圖4B展示適合并入有圖4A中所示的像素電路的另一實(shí)例控制矩陣的示意圖。
[0025] 圖5A展示另一實(shí)例像素電路的示意圖。
[0026] 圖5B展示由圖5A中所示的像素電路的陣列形成的實(shí)例控制矩陣。
[0027] 圖6A到6C展示實(shí)例晶體管架構(gòu)的各種視圖。
[0028] 圖7展示控制顯示設(shè)備的像素的實(shí)例方法700的流程圖。
[0029] 圖8和9展示包含多個(gè)顯示元件的實(shí)例顯示裝置的系統(tǒng)框圖。
[0030] 各個(gè)圖式中的相同參考編號(hào)和表示指示相同元件。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 以下描述是針對(duì)用于描述本發(fā)明的創(chuàng)新方面的目的的某些實(shí)施例。然而，所屬領(lǐng) 域的普通技術(shù)人員將容易認(rèn)識(shí)到，可以大量不同方式來(lái)應(yīng)用本文的教示。所描述的實(shí)施例 可在可經(jīng)配置以顯示圖像的任何裝置、設(shè)備或系統(tǒng)中實(shí)施，不管是以運(yùn)動(dòng)（例如視頻）還是 靜止（例如靜止圖像）的形式，且不管是文本、圖形還是圖片。更明確地說(shuō)，預(yù)期所描述的 實(shí)施例可包含在多種電子裝置中或與多種電子裝置相關(guān)聯(lián)，例如但不限于：移動(dòng)電話、具有 多媒體因特網(wǎng)功能的蜂窩式電話、移動(dòng)電視接收器、無(wú)線裝置、智能電話、藍(lán)牙裝置、個(gè)人數(shù) 據(jù)助理（PDA)、無(wú)線電子郵件接收器、手持式或便攜式計(jì)算機(jī)、上網(wǎng)本、筆記本型計(jì)算機(jī)、智 能本、平板計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、掃描儀、傳真裝置、全球定位系統(tǒng)（GPS)接收器/導(dǎo)航 儀、相機(jī)、數(shù)字媒體播放器（例如MP3播放器）、攝錄像機(jī)、游戲控制臺(tái)、腕表、時(shí)鐘、計(jì)算機(jī)、 電視監(jiān)視器、平板顯示器、電子閱讀裝置（例如，電子閱讀器）、計(jì)算機(jī)監(jiān)視器、汽車顯示器 (包括里程表和速度計(jì)顯示器等）、座艙控件和/或顯示器、相機(jī)視野顯示器（例如交通工 具中的后視相機(jī)的顯示器）、電子照片、電子廣告牌或標(biāo)志、投影儀、建筑結(jié)構(gòu)、微波、冰箱、 立體聲系統(tǒng)、盒式錄音帶記錄器或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、無(wú)線電、便攜式存儲(chǔ) 器芯片、洗滌劑、干燥機(jī)、洗滌劑/干燥機(jī)、停車儀、包裝（例如在機(jī)電系統(tǒng)（EMS)應(yīng)用中，包 括微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS)應(yīng)用，以及非EMS應(yīng)用）、美學(xué)結(jié)構(gòu)（例如圖像在一件珠寶或衣服上的 顯示），以及多種EMS裝置。本文的教示也可用于非顯示器應(yīng)用中，例如但不限于電子切換 裝置、射頻濾波器、傳感器、加速計(jì)、陀螺儀、運(yùn)動(dòng)感測(cè)裝置、磁力計(jì)、用于消費(fèi)型電子裝置的 慣性組件、消費(fèi)型電子產(chǎn)品的零件、變抗器、液晶裝置、電泳裝置、驅(qū)動(dòng)方案、制造工藝以及 電子測(cè)試設(shè)備。因此，教示無(wú)意限于圖中單獨(dú)描繪的實(shí)施例，而是具有較廣的適用性，如所 屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將容易明白。
[0032] [[概述]]
[0033] 在一些實(shí)施例中，可將顯示設(shè)備制作成每顯示像素包含多個(gè)光調(diào)制器?？赏ㄟ^(guò)提 供具有不同閾值電壓的晶體管來(lái)控制像素中的相應(yīng)光調(diào)制器中的每一者，使用單個(gè)共用數(shù) 據(jù)互連件和共用數(shù)據(jù)信號(hào)，來(lái)控制給定像素中的光調(diào)制器中的每一者的狀態(tài)。將共用數(shù)據(jù) 信號(hào)施加到此類晶體管的柵極，且所述像素中致動(dòng)的光調(diào)制器的數(shù)目取決于數(shù)據(jù)電壓與和 相應(yīng)光調(diào)制器相關(guān)聯(lián)的晶體管的閾值電壓相比的值。
[0034] 在一些其它實(shí)施例中，用于管控個(gè)別光調(diào)制器的電路可包含具有不同閾值電壓的 晶體管。舉例來(lái)說(shuō)，管控相對(duì)較高致動(dòng)電壓的施加的晶體管可經(jīng)配置以具有比受相對(duì)較低 且更頻繁地切換的數(shù)據(jù)電壓信號(hào)控制的晶體管高的閾值電壓。
[0035] [[優(yōu)點(diǎn)]]
[0036] 可實(shí)施本發(fā)明中所描述的標(biāo)的物的特定實(shí)施例來(lái)實(shí)現(xiàn)以下潛在優(yōu)點(diǎn)中的一或多 者。通過(guò)在顯示像素中包含多個(gè)光調(diào)制器，可在單個(gè)圖像子幀中得出多個(gè)灰度狀態(tài)，從減少 產(chǎn)生給定灰度值所需的圖像子幀的數(shù)目。這樣做可導(dǎo)致顯示器的較低電力操作，因?yàn)轱@示 器的光源可以較高的工作循環(huán)操作，從而允許能效較高的照明。這還減少了形成給定圖像 所需的數(shù)據(jù)尋址循環(huán)的數(shù)目，從而進(jìn)一步降低電力消耗。此外，通過(guò)顯示較少的圖像子幀而 節(jié)約的時(shí)間可提供更