CN1183595C - 显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种显示装置，其转换元件(5)制作在有机半导体层中。元件和象素间的相互绝缘既可用电学方式通过对保护线(4)经电压进行耗尽来进行，也可用物理方式通过使有机半导体层部分绝缘来进行。

Description

显示装置
技术领域
本发明涉及一种包括基片上的图像电极阵列的显示装置，其图像电极经转换元件连接以驱动提供驱动信号的电极。
背景技术
这种有源阵列显示器被用在膝上型或台式计算机中，如用在TV或视频应用中。
为了使用这些显示器，已进行了一段时间的利用有机材料的可行性研究。例如，上述类型的显示装置可由美国专利USP5,854,139获知。在该专利所述的显示装置中，对每个单个的图像电极可采用转换元件的有机材料的分离结构层。因此，必须经带有开孔的掩膜在晶体管的位置处沉积有机材料，或提供均匀的有机材料层并接着蚀刻它。在这两种情况下，需要—附加的掩膜步骤。而且，有机半导体材料的蚀刻通常进行的非常快以致于蚀刻不可能以可复制的方式进行。
发明内容
特别是，本发明的目的是尽可能消除上述提到的不足。
因此，根据本发明的显示装置包括一基片上的图像电极阵列，其图像电极经转换元件连接以驱动提供驱动信号的电极，其特征在于：该显示装置包括一容纳多个转换元件的有机材料层，其中该基片包括一至少在转换元件区域的有机半导体材料层和图像电极，且所述显示装置包括有一提供至少一个电极的装置，所述至少一个电极从垂直于基片方向观看基本上完全包围图像电极，带有一个使转换元件区域处的有机半导体材料层和相关的图像电极基本上彼此完全绝缘的电压。
其中所述至少一个电极包括在相邻行连接象素的场效应管的栅极。
所述至少一个电极可以完全包围图像电极。优选地，所述至少一个电极形成一黑掩膜。
其中所述有机材料层包括至少在转换元件区域用绝缘有机材料绝缘的有机半导体材料。
所述基片具有偏振效应。
根据本发明，转换元件可制作在一个或相同的有机材料层中，且转换元件至少在操作状态下是相互隔绝的。由于该层不需要被分开构造，所以可进行较简单的制造。另外，这种层可易于提供在合成材料基片(塑料)上，使得不必使用较重的玻璃基片。之所以可使用塑料基片，是因为所有工艺步骤都在温度近似150℃的条件下进行、使得其实际上无尺寸变化。
例如，以导电的方式将多个象素的图像电极(保护线)连接到一个电极，该电极包围了整个图像面并提供有在使用中使图像电极下(或上)的半导体区域绝缘的电压。该电极也连接到阵列显示器中的TFT晶体管的栅极。由于在象素阵列中，一次只选择一行，所以栅极下的半导体区域在相关行的非选择期间是非导电的并形成所需要的绝缘器。对于相邻行的象素，通过将该电极连接到场效应管的栅极，可获得较大的有效象素面。
如果需要，则所述电极可具有位于半导体层下面的保护线模式，例如具有部分地与栅极的模式一致的模式。在这种情况下，基本上完全消除漏电流。如果必要，则所述模式可作为黑掩膜。漏电流也可通过使栅极和所述电极与梳状结构结合来减少。同样也可使用相反的结构(半导体层上的保护线和半导体层下的栅极)。
根据本发明的显示装置的另一实施例的特征在于：有机材料层包括至少在转换元件区域由绝缘有机材料包围的有机半导体材料。在这种情况下，绝缘有机材料通过掩膜用局部的UV辐射选择性地照射聚合物半导体材料(例如，聚噻吩甲基亚乙烯基(PTV))来获得，以便变成绝缘有机材料。在这一方面，应注意单个TFT晶体管的通道部分的隔绝在USP5,854,139的示例11中描述。
由于在使用塑料基片时可发生消偏振，所以偏振器最好被用作基片。另一种选择是可在不使用如PDLC的外加偏振器处选择电-光效应。
本发明的这些和其它方面可通过参考下述实施例的说明变得更加清楚。
附图说明
图1是根据本发明的显示装置的平面图；
图2是图1中沿H-H线的剖面图；
图3和4示出了矿化模式的可能配置；
图5示出了图2、3变的细节体；
图6示出了矿化模式的其它可能配置；
图7是具有图6所示矿化模式的显示装置的剖面图；
图8示出了图7的变体；
图9是根据本发明的另一个显示装置的平面图；
图10是图9中沿XI-XI线的在其制造期间的剖面图；和
图11是图9中沿XI-XI线的显示装置的剖面图。
这些附图只是示意性的并未按比例绘制。相应的元件一般用相同的标号表示。
具体实施方式
图1是象素阵列的一部分的平面图且图2是基于其的液晶显示装置1的剖面图。例如，铝或其它如聚苯胺(polyaniline)(PANI)的合适的导电材料的导电模式3、4被提供在(塑性)基片2上。在该示例中，模式3包括行电极及在晶体管5的位置处的栅极3′。导电模式3、4用绝缘层6涂敷，该绝缘层6在本示例中被平面化。在本示例中，有机绝缘层上使用了如聚乙烯酚(polyvinyphenol)(PVP)，与光学透明的六甲氧基甲基蜜胺(hexamethoxy methylmelamine)(HMMM)横向连接。列电极7放置在有机绝缘层6上，该列电极7包括源极触点7′和接触图象电极的漏极触点8(图像电极9的边沿在图1中用点划线示出)。在组件上具有一个连续的有机半导体材料层10。特别是有机半导体材料可以为：聚吡咯(polypyrroles)、聚亚苯(polyphenylenes)、聚噻吩类( polypthioptenes)、聚(二)乙炔(poly(di)acetylenes)和聚苯胺(polyanilines)。TFT晶体管(图1、2中用标号5表示)经栅极3′驱动并形成在并列的源极和漏极触点7、8的区域。半导体材料层10用绝缘层12涂敷。如可通过首先提供双层铟锡氧化物和金属并构造该双层来得到触点7、8和电极9，使得该双层保持在这些触点7、8和电极9的区域内。接着，金属被有选择地蚀刻，使得图像电极9为游离的。
在TFT晶体管中，栅极上的电压决定了源极和漏极之间是否导电。在该示例中，根据半导体材料的导电形式，用与源极或漏极相关的栅极处的正电压消耗栅极区。
根据本发明，每个象素基本上由电极4完全包围，该电极4在半导体材料的上覆部分中以与源/漏相关的栅极的充足的正电压被消耗。因此，图2的最终装置可以提供专用电源。由此可见，不同的象素可以相互隔绝而不必蚀刻半导体结构。
在该示例中，抵消入射到晶体管作用的光的影响的黑掩膜13被提供在绝缘层12上。而且，液晶显示装置包括提供有对电极17的第二基片16，同时在本示例中，显示装置通常以公知的方式提供有定向层14和液晶材料15，如果必要，则该液晶材料15可以是聚合物。
在该示例中，图像电极用其覆盖(前面的)地址线(栅极线)并按通常的公知方式用中间绝缘材料形成存储电容Cst，它甚至可通过提供该上述掩膜4来增加。
尽管对该装置提供了通常的一个或多个偏振器，但偏振器最好是用作一个基片以便防止出现消偏振效应，或出现无外部偏振器的LC效应(或其它的电-光效应)。
图3示意性地示出了矿化模式(保护线)4基本上完全包围了图像电极9，并减少了有效象素面积。图4示出了两个掩膜3、4象是被集成的另一种选择。之后，每个保护线被连接到前一栅极线。在这种情况下，象素的第一行必须连接到一附加(虚)线。当写一行时，可有一小的漏电流在某时间流到要选择的下一行的图像电极。由于其后该行被立即写入，所以前一行上的电压具有充足的阻塞电压，可忽略经帧周期平均的该效应。在这两种情况下，泄漏路径(列3和示意性示出的区域18的图像电极之间的可能电流通路)可通过给出栅极线和连接结构的保护线而被延伸，如图5所示。
图6示出了基本上完全包围示意性示出的图像电极9的导体模式(保护线)4的平面图。保护线4直接显示在基片2上。在源极和漏极触点7、9区域的TFT晶体管经栅极3驱动并表示在附加绝缘层19上且遮挡入射光。其它标号具有与图1相同的含义。与图2的装置相比，附加的掩膜步骤现在是必须的。但是，通过以形成黑掩膜13的方式计算本示例中的保护线4的尺寸，可再次忽略掩膜步骤。
在图6、7的示例中，两个绝缘层6、19处于导体模式(保护线)4和有机半导体材料的层10之间，使得需要一附加高电压来产生半导体材料上覆部分的耗尽。在图8的变体中，通过将电极结构6、8、9(源极、漏极、图像电极)直接提供在绝缘层19上来阻止并提供该层一个有机半导体材料层10，并随后通过提供绝缘层6和栅极3来阻止。这一“顶部-栅极结构”也可用在图2的装置中以代替该图中所示的“底部-栅极结构”；在这种情况下，导体模式3、4位于有机半导体材料层10的顶部。
图9是一部分象素阵列的另一平面图，而图11是基于其的液晶显示装置1的剖面图。例如，聚苯胺(polyaniline)(PANI)、铝、铬或其它合适的材料的导电模式3被提供在(塑性)基片2上。在该示例中，模式3包括行电极及在晶体管5的位置处的栅极3′。导电模式3再次用如聚乙烯酚(polyvinyphenol)(PVP)的绝缘层6涂敷，与光学透明的六甲氧基甲基蜜胺(hexamethoxy methylmelamine)(HMMM)横向连接。还有，列电极7放置在有机绝缘层6上，该列电极7包括源极触点7′和接触图象电极9的漏极触点8(图像电极9的边沿在图9中用点划线11示出)。在组件上具有一个连续的有机半导体材料层10，使得TFT晶体管(用大括弧5表示)经栅极3′驱动并形成在并列的源极和漏极触点7、8的区域。有机半导体材料10的层接着被部分地转换成有机绝缘材料21。最终，层10用UV辐射22经掩膜20(图10)被照射，且有机半导体材料10在照射区域变成绝缘的。所使用的掩膜20的轮廓在图9中用点划线20表示。在这种情况下，仅有靠近TFT晶体管的区域仍是半导体的，而且只要不同的TFT晶体管用绝缘部分相互绝缘其就不是严格必要的。图11中的其它标号与图2中的含义相同。
本发明当然并不限于所示的示例。例如，反射式显示装置也可通过从非透明基片开始和通过将图像电极形成为反射电极来实现。例如，可选择铝作为图像电极的材料。双层则不必提供列电极7(和源极、漏极7′、8)和图像电极9。
总之，本发明涉及一种基于有源阵列的显示装置，其中转换元件形成在有机半导体材料层中，转换元件经耗尽区或有机半导体材料相同层中的绝缘区相互绝缘。

Claims (6)

1、一种显示装置，它包括一基片上的图像电极阵列，其图像电极经转换元件连接以驱动提供驱动信号的电极，其特征在于：
该显示装置包括一容纳多个转换元件的有机材料层，
其中该基片包括一至少在转换元件区域的有机半导体材料层和图像电极，且所述显示装置包括有一提供至少一个电极的装置，所述至少一个电极从垂直于基片方向观看基本上完全包围图像电极，带有一个使转换元件区域处的有机半导体材料层和相关的图像电极基本上彼此完全绝缘的电压。
2、如权利要求1所述的显示装置，其中：所述至少一个电极包括在相邻行连接象素的场效应管的栅极。
3、如权利要求1或2所述的显示装置，其中：所述至少一个电极完全包围图像电极。
4、如权利要求3所述的显示装置，其中：所述至少一个电极形成一黑掩膜。
5、如权利要求1所述的显示装置，其中：所述有机材料层包括至少在转换元件区域用绝缘有机材料绝缘的有机半导体材料。
6、如权利要求1所述的显示装置，其特征在于该基片具有偏振效应。
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