CN1957324A - 具有多个阵列设备的电子设备 - Google Patents

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Abstract

一种电子设备具有第一有源矩阵像素阵列设备(52)和第二像素阵列设备(54)。该第一和第二像素阵列设置在分开的基板(56，58)上，以及第一有源矩阵像素阵列设备(52)的寻址或处理电路的一部分(62)设置在第二像素阵列的基板(58)上。本发明提供在具有两个阵列设备(52，54)的设备中的两个基板(56，58)之间的控制电路的分布。这可以使得与在行驱动电路和列驱动电路中的缺陷相关的成本能够被最小化。

Description

具有多个阵列设备的电子设备
本发明涉及具有多个阵列设备的电子设备，所述多个阵列设备例如是多个有源矩阵显示器。
有源矩阵液晶显示器(AMLCD)是阵列设备的一个公知的例子。在这种显示器中，有源板和无源板夹着液晶。有源板包括多个用于施加电场至液晶的电极，并且这些电极通常被布置成阵列。行电极和列电极沿着像素电极的行和列延伸并驱动薄膜晶体管，这些薄膜晶体管驱动各自的像素电极。
驱动这些行电极和列电极以控制薄膜晶体管，从而控制存储在相应像素电极上的电荷。通常，每个像素包括用于维持像素上的电荷的电容器。
一个难点在于提供用于解码输入信号并驱动行电极和列电极所必需的电路。通常，这种驱动电路以专用集成电路的形式被布置在像素阵列的外部周围。
目前大量关注低温多晶硅(LTPS)的使用以将驱动器IC的一些功能集成到AMLCD(或其它有源矩阵显示设备)的玻璃上。集成有助于节省一些IC成本并能够使显示器更紧凑、更可靠，还能够简化组件。例如，期望集成的功能之一是用于将数字输入数据转换成固定LC像素的传输所需的模拟电压的数模转换器(DAC)。
然而，随着集成电路的复杂性的增加，整个阵列设备的产量降低，因为在电路的一个部分中的缺陷可能需要丢弃整个设备基板，从而导致生产成本增加。
根据本发明，提供一种电子设备，该电子设备包括：
第一阵列设备，其包括像素的行和列的第一像素阵列、以及用于提供和/或处理与该像素行和/或列相关联的信号的电路；以及
第二阵列设备，其包括第二像素阵列，
其中该第一和第二像素阵列设置在分开的基板上，其中第一阵列设备的电路的一部分设置在第二像素阵列的基板上，以及其中第一和第二像素阵列被独立控制。
本发明提供在具有两个阵列设备的设备中的两个基板之间的控制/处理电路的分布。这可以使得与电路中的缺陷相关的成本能够被最小化。这些成本可通过材料的浪费以及生产能力的不太有效的利用而产生。该第一阵列设备优选是有源矩阵阵列设备。
这两个阵列设备是独立控制的，这意味着可以独立选择这两个设备的输出。例如，两个显示器可具有独立受控的输出图像。可替换地，它们可以是不同类型的设备，因此，通过完全不同的控制信号来控制这两个设备。在所有情况下，用于提供和/或处理另一个像素阵列的基板上的一个像素阵列的信号的电路部分的提供不会损害任一阵列设备的功能。这两个设备都可以是输出设备，或者一个可以是输出设备，以及一个可以是输入设备。
优选地，第二阵列设备的成本低于第一阵列设备，例如，它可以是更低分辨率，或者它可以是黑白而非彩色。它也可以(或者替代地)小于第一阵列设备。
第一阵列设备优选包括有源矩阵显示器，例如液晶显示器。第二阵列设备可包括显示器、图像传感器设备或例如指纹传感器的触摸传感设备。
第一阵列设备的电路的该部分可包括数模转换器电路、电荷泵电路、控制或定时电路和/或存储电路元件。设置在另一基板上的第一阵列设备的电路优选被选择，以使不需要增加与第一基板的所需数量的互连。例如，锁存电路或复用电路可保留在第一阵列设备的基板上。
使用适于IC功能的集成的低温多晶硅工艺可形成该第一和第二像素阵列之一或二者。在一个例子中，使用非晶硅工艺(并且它不太适于集成电路部件的形成)形成第一像素阵列，以及使用低温多晶硅工艺形成第二像素阵列。这样，具有改善的TFT特性的技术被用于载有更复杂电路的基板，即使这是载有具有较低性能需求的阵列设备的基板。更一般地，可利用不同的工艺参数或技术来形成这两个阵列。
本发明还提供一种驱动第一像素阵列设备的方法，该第一像素阵列设备设置在第一基板上，该方法包括：
产生用于该第一像素阵列设备的像素的控制信号；
使用设置在载有第二像素阵列设备的基板上的电路来处理该控制信号；
将该处理的控制信号提供给该第一阵列设备的基板；以及
独立于该第二像素阵列设备的控制，使用该处理的控制信号来控制该第一像素阵列设备的像素。
为了更好地理解本发明，现在将参考附图来描述仅作为例子的实施例，其中：
图1示出已知的液晶像素电路；
图2示出液晶显示器的一般部件；
图3示出常规的列驱动电路；
图4以一般形式示出本发明的设备；以及
图5示出应用于移动电话的本发明。
应当注意，附图都不是按照比例绘制的。相似或相应的元件在不同的附图中通常被给予相同的附图标记。
图1示出用于有源矩阵液晶显示器的常规像素结构。该显示器被布置为以行和列的像素阵列。每行像素共用一个公共的行导线10，以及每列像素共用一个公共的列导线12。每个像素包括串联布置在列导线12和列电极18之间的薄膜晶体管14和液晶单元16。晶体管14由行导线10上提供的信号来导通和切断。因此，行导线10与相关像素行的每个晶体管14的栅极14a相连。每个像素还包括存储电容器20，该存储电容器20在一端22与下一行电极、与前一行电极、或与独立的电容器电极相连。该电容器20存储驱动电压，以使即使在晶体管14被关闭之后在液晶单元16两端的信号仍被保持。
为了将液晶单元16驱动到期望电压以获得所需灰度级，与行导线10上的行地址脉冲同步地在列导线12上提供适当的模拟信号。该行地址脉冲将薄膜晶体管14导通，从而允许列导线12将液晶单元16充电至期望电压，并且也将存储电容器20充电至相同电压。在行地址脉冲的末端，晶体管14被关闭，并且当其它行在被寻址时，存储电容器20保持在单元16两端的电压。存储电容器20减小了液晶泄漏的影响，并减小了由液晶单元电容的电压依赖性所导致的在像素电容中的百分比变化。
这些行被顺序寻址，以使所有行在一个帧周期中被寻址，并且在随后的帧周期中被刷新。
如图2所示，由行驱动电路30将行地址信号提供给显示像素的阵列34，以及由列地址电路32将像素驱动信号提供给显示像素的阵列34。列地址电路包括数模转换器(DAC)，该数模转换器(DAC)用于将例如6位控制信号的数字控制信号转换为用于驱动与DAC相关联的列导线12的适当模拟电平。
图3示出常规的列驱动电路。由例如电阻器阵列的灰度级生成器40产生数目为n的不同像素驱动信号电平。开关矩阵42控制所需电平至每列的切换，并且包括用于基于锁存器44的数字输入来选择n个灰度级之一的转换器43的阵列。数字输入是从存储所需图像数据45的RAM中得到的。每列具有缓冲器46，该缓冲器46用于在行地址周期的全部持续时间将该列中的像素保持至所需的驱动信号电平。列驱动电路还包括图3中未示出的定时/控制电路。
行地址电路进行工作以依次将期望行电压波形提供给像素行。行地址电路通常包括：行电压产生部分，其产生形成行地址信号的基础的不同行电压电平；定时/控制电路，用于产生行地址信号；以及锁存电路，其进行工作以依次将行地址信号锁存至像素行。行地址信号可以是双电平信号，但是存在多个不同的驱动方案，其中一些驱动方案需要多电平行地址信号波形。这些对于本领域技术人员而言将是显而易见的。
有源矩阵显示设备的帧(场)周期需要在短的时间周期内寻址像素行，这又对有源矩阵像素晶体管的电流驱动能力强加了要求，以便将液晶材料充电或放电至期望电压电平。为了满足这些电流要求，提供给薄膜晶体管的栅电压可能需要在分开约30伏的值之间波动。该要求需要使用高电压部件来实施行驱动电路。在行驱动电路内产生多电压电平通常使用电荷泵电路来实现。这些可以被认为是行或列驱动电路的一部分，或者它们可以作为独立元件被提供。
本发明涉及包括两个(或更多个)阵列基板的电子设备。这种类型的设备变得越来越普遍。例如，移动电话可以在电话处于闭合位置时可以被看见的外壳上设置更小更低分辨率的显示器，以及在当打开电话外壳时显示出的内表面上可以设置更大更高分辨率的显示器。
图4用于一般地解释本发明并示出了电子设备50，该电子设备50包括通常将是有源矩阵阵列设备的第一阵列设备52以及第二阵列设备54(它也可以是有源矩阵阵列设备)，每个阵列设备具有像素阵列。第一设备52的像素阵列设置在第一基板56上，以及第二设备54的像素阵列设置在分开的第二基板58上。
第一设备52的电路的一部分60设置在第一基板56上，但是另一部分62设置在第二基板58上。该部分62可包括部分行和/或列驱动电路，和/或它可包括提供和/或处理与像素的行和/或列相关的信号的其它电路元件。
因此，用于第一设备52的控制/驱动电路分布在两个基板上。这可以使得与行和列驱动电路中的缺陷相关的成本能够被最小化。如图4中所示，第二设备54更小(尽管它可具有其它不同的更低的性能特征)，因此与产生故障的第二基板相关的成本小于与产生故障的第一基板相关的成本。
第二设备54可以更小，和/或它可以具有更低的分辨率和/或它可以是黑白色而非彩色。
用于第二设备54的控制电路，即行地址电路64和列地址电路66，被设置在第二基板58上，尽管将存在由独立的外部集成电路68所执行的附加电路功能。如图4中示意性所示，在两个基板之间存在信号的直接通信，而且在这两个基板和外部电路68之间也存在信号的直接通信。
第一有源矩阵阵列设备52通常将包括有源矩阵显示器，例如液晶显示器或场致发光显示器。第二有源矩阵阵列设备也可包括显示器，但它可以是图像传感器设备或例如指纹传感器的触摸传感设备。
如所示，第一设备52的行驱动电路或列驱动电路的部分62设置在第二基板58上。在决定哪些电路功能将被转移到第二基板时，考虑了基板之间将需要的互连的复杂性。由于将需要大量的信号连接，所以完全的行和列寻址电路优选不被转移。期望的是降低在第一基板上载有的电路的复杂性，例如通过转移诸如数模转换器电路、电荷泵电路、控制或定时电路和存储电路之类的电路功能。这些功能需要相对较少的连接，但是可能明显影响第一设备52的产量。
锁存电路或复用电路(它具有大量输出)可保留在第一设备52的基板56上。
通过降低第一基板56上的电路的复杂性，可以最小化边界宽度。该第一设备通常将是设备的主要的全功能显示器，并且对于手持设备，通常期望显示器占据最大可能的区域。第二设备的边界区域通常不大关键，并且可以增大该区域以容纳附加电路而不损害整个设备的设计。
使用适于IC功能的集成的低温多晶硅工艺可形成这两个像素阵列。可使用同样的技术形成这两个像素阵列，但是替代地该技术可在这两个基板上被不同地优化。例如，具有更好设计规则和改善的TFT特性的更高性能的技术可应用于载有更复杂电路的第二基板，即使这也可能载有具有较低性能要求的阵列设备。例如，可使用非晶硅工艺(并且它不太适于集成电路部件的形成)形成第一像素阵列，以及使用低温多晶硅工艺形成第二像素阵列。可替换地，对于这两个基板，可以使用不同类型的LTPS工艺。
图5示出本发明可以如何应用于具有两个显示器的移动电话：在打开电话外壳时可以见到的第一主显示器70以及在闭合外壳时使用的较小辅助显示器72。主显示器70将具有更大的尺寸和更好的分辨率，并在受益于高质量图像的操作期间使用。较小的显示器在不需要高的信息内容时使用，例如当电话处于待机模式时。
本发明可应用于具有两个显示器的设备，如在上面的例子中，并且这些显示器可以是LCD、聚合物或有机LED显示设备的组合。这些显示器可以是有源矩阵或无源矩阵显示器或其组合。然而，本发明不限于多显示器设备，并且这两个设备之一或二者可以是图像传感阵列、指纹传感阵列或触摸输入设备。第二设备也可以是无源矩阵设备。
根据本发明的设备可具有多于两个的阵列设备，并且电路的共用于是也可以在多于两个的基板之间。
这两个阵列设备之一可以是线性阵列设备(即1×N)，例如线性扫描阵列，并且在本说明书和权利要求书中所用的术语“阵列”打算覆盖至少一个设备为线性阵列设备的可能性。
其它例子对于本领域熟练技术人员而言将是显而易见的。

Claims (19)

1、一种电子设备(50)，包括：
第一阵列设备(52)，其包括像素的行和列的第一像素阵列、以及用于提供和/或处理与该像素行和/或列相关联的信号的电路(60，62)；以及
第二阵列设备(54)，其包括第二像素阵列，
其中该第一和第二像素阵列设置在分开的基板(56，58)上，其中第一阵列设备(52)的电路的一部分(62)设置在第二像素阵列的基板(58)上，以及其中第一和第二像素阵列被独立控制。
2、如权利要求1所述的电子设备，其中该第一阵列设备(52)包括有源矩阵阵列设备。
3、如权利要求2所述的电子设备，其中该第一阵列设备(52)包括有源矩阵显示器。
4、如权利要求3所述的电子设备，其中该第一阵列设备(52)包括液晶显示器。
5、如任何一项在前权利要求所述的电子设备，其中该第二阵列设备(54)包括有源矩阵显示器。
6、如权利要求1-4中任何一项所述的电子设备，其中该第二阵列设备(54)包括图像传感器设备。
7、如权利要求1-4中任何一项所述的电子设备，其中该第二阵列设备(54)包括触摸传感设备。
8、如任何一项在前权利要求所述的电子设备，其中该第一阵列设备(52)的电路的该部分(62)包括数模转换器电路。
9、如任何一项在前权利要求所述的电子设备，其中该第一阵列设备(52)的电路的该部分(62)包括电荷泵电路。
10、如任何一项在前权利要求所述的电子设备，其中该第一阵列设备(52)的电路的该部分(62)包括控制或定时电路。
11、如任何一项在前权利要求所述的电子设备，其中该第一阵列设备(52)的电路的该部分(62)包括存储电路元件。
12、如任何一项在前权利要求所述的电子设备，其中使用低温多晶硅工艺形成该第一和第二像素阵列之一或二者。
13、如权利要求12所述的电子设备，其中使用非晶硅工艺形成该第一像素阵列，以及使用低温多晶硅工艺形成该第二像素阵列。
14、一种驱动第一像素阵列设备的方法，该第一像素阵列设备(52)设置在第一基板(56)上，该方法包括：
产生用于该第一像素阵列设备(52)的像素的控制信号；
使用设置在载有第二像素阵列设备(54)的基板(58)上的电路(62)来处理该控制信号；
将该处理的控制信号提供给该第一阵列设备(52)的基板(56)；以及
独立于该第二像素阵列设备(54)的控制，使用该处理的控制信号来控制该第一像素阵列设备(52)的像素。
15、如权利要求14所述的方法，其中该第一像素阵列设备(52)包括有源矩阵显示器。
16、如权利要求15所述的方法，其中处理该控制信号包括执行数模转换。
17、如权利要求15或16所述的方法，其中处理该控制信号包括使用电荷泵电路。
18、如权利要求15-17中任何一项所述的方法，其中处理该控制信号包括使用控制或定时电路。
19、如权利要求15-18中任何一项所述的方法，其中处理该控制信号包括使用存储电路元件。
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