TWI467522B - 積體顯示模組 - Google Patents

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Description

積體顯示模組
本發明大體上關於顯示器，更詳細地說係關於構建高度整合的顯示模組，其使用多晶矽裝置或一種可使複雜的電子器件功能被構建為該顯示器之部分的替代技術將增補電子器件合併於顯示面板之設計中。
諸如液晶顯示器及有機發光二極體(AM-OLED)顯示器的平板顯示器使用具有積體電路的電路卡以提供顯示功能並與該顯示之主機硬體配置連接。該等電路卡提供顯示操作電壓、視頻資料及時序控制信號，以及用於最大化預期應用之顯示性能的顯示測定電壓及電流。
平板顯示器利用多種電子控制電路以驅動一影像，例如掃描驅動器、資料驅動器、背光控制器及其類似者。該等掃描及資料驅動器係高度整合的矽裝置，其結合類比及數位功能方塊以驅動顯示面板。典型的係LCD驅動器被安裝在一撓性聚醯胺或聚酯膜上，該膜一面連接至顯示基板，另一面連接至系統介面電路卡。按傳統方式，系統介面電子電路被定位於一分離的電路板上，該電路板位置遠離該顯示基板。如此一種配置可能需要第三方電子元件、增補電路卡及昂貴的系統互連，增加了顯示器的總成本。
因此，理想的係提供一種用於將顯示控制電子器件及顯示調光控制電路系統整合於該顯示器設計中的裝置及方法。此外，本發明之其他理想特徵及特性將因為如下的本發明詳細描述及該等請求項並關聯該等圖式及背景而變得顯而易見。
多種示例性實施例展示積體電子器件可如何被合併於顯示設計中，例如合併在薄膜電晶體(TFT)基板上。
在一個實施例中，僅藉由實例，本發明為一種包含一基板的顯示裝置。複數個像素電路被至少部分地配置於該基板之一第一表面之上或整合於其中，並被佈置於一顯示矩陣中。一控制裝置被配置於該基板之一第二表面之上或整合於其中。該等積體電子元件被整合於該基板中或配置於其上以便不妨礙該顯示之一像素開口。在一具有一背光的液晶顯示器情況中，光經由該像素開口從該背光通過該顯示基板。在一半透射半反射液晶顯示器之情況中，該像素開口可從該背光傳送光，亦可從該入射光源反射光。在這兩個情況中，增補電子元件可被放置於該顯示器周邊中，或在該擋光層下，該擋光層阻擋該顯示基板中的該等列線及行線。在例如有機發光二極體(OLED)顯示器之自發光顯示器的情況中，光起源於該像素開口。增補電子元件可被放置於該擋光層下，或被放置於該顯示器自身發出之光不會穿透的後表面。
以下將結合圖式說明本發明，圖中相似數字代表相似元件。
本發明如下之詳細描述本質上僅用於示例而非限制本發明或本發明之應用及使用。此外，本發明不期望被在本發明之前述背景及如下之詳細敘述中出現的任何理論所束縛。
示例性實施例之多個態樣可依照功能性及/或邏輯性方塊組件及多種處理步驟而被描述。應瞭解這些方塊組件可藉由任何數量的被配置以執行指定功能的硬體、軟體及/或韌體組件而得以實現。舉例來說，本發明之一實施例可利用多種可在一或多個微處理器或其他控制裝置之控制下執行多種功能的積體電路元件，例如射頻(RF)裝置、記憶體元件、數位信號處理元件、邏輯元件及/或類似者。此外，本發明可結合任意數量資料傳輸協定而被實施，被描述於此之系統僅為本發明的一個示例性應用。
為了使其簡潔，該系統(及該系統的單獨操作元件)之信號處理、資料傳輸、信令、網路控制、IEEE 802.11系列規格相關的習知技術及其他功能性態樣將不會被詳細描述於此。另外，包含於此之該等不同圖式中的該等連接線係為了表示該等不同元件之間的示例功能關係及/或實體結合。應注意在一實際實施例中可出現多個替代或額外的功能關係或實體結合。
本發明大體上改進了先前技術，降低顯示系統之複雜性，減少由第三方裝置在該顯示產品之生命週期中淘汰所引起的系統變化，降低顯示系統之成本。本發明將增補顯示系統電子器件整合於該顯示器之設計中，藉此消除對特定第三方電子元件、增補電路卡及昂貴的系統互連的需求。
先前技術之平板顯示配置大量存在。先前技術包含許多常見的液晶顯示器，其使用被配置於三個或四個色彩點組中的彩色濾光片以產生一單一顯示圖像元件(像素)。此外，該等像素被配置於一XY柵格中以產生一顯示。該先前技術使用背光以便將光投射透過一液晶顯示器，或者在AM-OLED顯示器的情況中投射自發光媒體。
一剛性或撓性基板被廣泛使用以支撐該顯示器之元件，這些元件被形成於或被製造於該基板之上。舉例來說，一基板被使用以支撐一主動矩陣開關陣列，在一些實施例中其亦被稱為薄膜電晶體(TFT)陣列。該基板可為玻璃、塑膠、不銹鋼或其他一些相容於TFT陣列處理的合適材料。對於本論述將假設其為一玻璃基板。但是，此假設並未將本發明之範圍或適用性限制到玻璃，因為呈現於此之該等概念同樣地可應用至其他基板材料，例如不銹鋼及塑膠。
本發明將典型地係從該顯示器移除的電子器件控制電路系統整合於該顯示器本身之上或之中，這將進一步被描述。該電路系統可定位於該基板之一背面，在該處其可被粘附至該基板或使用典型的半導體處理技術配置於該基板上。此外，該電路系統可藉由沿已被合併於該顯示器中的駐留電子器件(例如薄膜電晶體)放置而被整合至該顯示矩陣中。如此一種實施方式按策略設計以便不妨礙該顯示器的像素結構。最後，該電路系統可沿該顯示矩陣之一周緣而被整合於該顯示器中，其以相同方式被放置以便不妨礙該像素。如此之電路系統可被配置於該基板之上或被製造於該基板之上，以便適應一特定應用。
將被進一步描述的這些控制電路系統之整合可被應用於顯示技術之一主體，包括液晶顯示器(LCD)裝置、諸如一有機發光二極體(OLED)裝置的發光顯示器(LED)、場發射顯示器(FED)、及電漿顯示面板(PDP)裝置。此外，本論述具有多種該等被描述之技術的變體之應用，例如所謂的"超扭轉型"顯示器。
參考圖1，其為一先前技術之LCD顯示系統的概念圖。LCD顯示系統100包含一被一觀察者124觀看的LCD顯示面板105。電子控制電路，例如一影像控制電路卡110及一顯示亮度控制電路卡115，藉由互連機構111及112被耦合至該LCD面板105。如圖所示，如此之控制電路系統獨立於該顯示面板105而存在。舉例來說，該影像控制電路被整合於一影像控制電路卡110中。LCD顯示系統100包含一總體顯示系統控制器120，其同樣被封裝在一獨立卡上並分別經由互連121及122連接至影像控制電路卡110及顯示亮度控制電路卡115。
圖2A概念地顯示一用於一液晶顯示面板200之代表性TFT陣列的一部分。本技術熟練者將理解，一種製造如此一面板200的示例性方法始於裸基板，例如薄膜電晶體(TFT)基板。一列及行的陣列被構建於該基板之上，該等行垂直於該等列，行的數量界定水平顯示解析度，列的數量界定垂直顯示解析度。
該列及行的陣列被構建在一擋光層上，該擋光層亦被稱為一光遮罩，其支配該列及行矩陣之形狀。該擋光層從光須被發射或光須從該背光傳送至該顯示觀察者的像素區域240省略。該擋光層防止光照射在具感光性的該等薄膜電晶體(TFT)230上。此外，一TFT開關被放置於列及行相交處。一絕緣板250被放置於閘極線越過源極線之處，以防止閘極-源極短路。該閘極，或該TFT之啟用信號被連接至最近的列匯流排210，該源極或該TFT之程式端被連接至最近的行匯流排220。
該TFT汲極連接被連接至該像素240，根據被經由該TFT而被應用的程式化電流或電壓，該像素可被程式化至一固定數量的亮度狀態。該等顯示列被連接至列驅動器電子元件，該等顯示行被連接至行驅動器電子元件。對於此論述來說，該等術語"閘極驅動器"及"列驅動器"可以相同的意義被應用，同樣，"行驅動器"及"源極驅動器"可以相同的意義被應用。源極驅動器及閘極驅動器通常被構建於一進一步被附接至一撓性金屬薄片的矽基板上，該基板一面被附接至該顯示總成，另一面被附接至該電路卡。該等閘極及源極驅動器在一極小的機械佔用面積內提供高度整合的功能。
圖2B概念地顯示另一示例性顯示技術，一主動矩陣OLED顯示器260的一部分。一OLED不具有液晶材料。一OLED具有有機膜268的多層堆疊，其在基板262及玻璃頂蓋270(或塑膠蓋)之間形成一有機發光二極體。該玻璃頂層及底層具有一與該OLED層堆疊接觸的金屬沉積。該底部玻璃可為該陽極266，該頂部玻璃可為該陰極270。在主動矩陣OLED顯示器中，該陽極層266覆蓋一薄膜電晶體(TFT)陣列264，該陣列形成一矩陣。當電流從該底部玻璃經由該有機層流向該頂層時，光從該有機發光層被發出。該等其他有機層促進此過程。
用於一主動矩陣OLED顯示器的該TFT陣列相似於用於該LCD的該主動矩陣陣列，但該TFT陣列更為複雜。LCD每個像素僅需一個TFT。OLED顯示器在每個像素通常具有2到5個TFT。這是由於以下事實：當該顯示像素在操作時，OLED必須用一持續流動的電流程式化。一LCD使用一時變電壓以改變該液晶材料屬性；沒有穩定的電流在該LCD中流動。一OLED中之該等額外的TFT被需求以穩定該TFT性能，並提供一程式化電流以設定該OLED顯示之亮度。
如下敘述在其對多種平板顯示器的應用中係獨特的，其中該顯示器一般未使用之區域可封裝積體電子器件，藉此降低或消除對用以操作該顯示器的增補電子元件的需求。使用這些區域可降低系統複雜度及成本，並消除一些部件淘汰的問題。根據任一特定平板顯示器的技術，該TFT基板之背面、該TFT基板之周邊區域或在該光遮罩之下的區域可被使用於積體電子器件，否則該等電子器件將被放置於輔助電路卡上。
記住前述，圖3為一根據本發明之示例性顯示系統的概念圖。一單個顯示裝置300在概念上被劃分為基板後表面310及基板前表面320。該顯示器300仍舊被一觀察者124觀察。多種控制電子器件，包含控制電子電路系統，被整合於該基板後表面之上或之中。如此之控制電子器件及電路系統可被稱為一種"控制裝置"或"控制電路"，不過它們可能包含一個或多個分離的元件或電路。對於本敘述來說，一"控制電路"或一"控制裝置"並不涉及如有效地"打開"或"關閉"一像素電路的駐留TFT之元件。對於此論述來說，駐留TFT及相似元件被分組為一可被稱為"像素電路"的駐留電子電路範疇的部分。這些像素電路被如此定名以便在某種程度上區分於事先已被定位於遠離該顯示器本身的控制及驅動電子器件。
至該顯示器之該前表面320的電連接經由互連330而被維持。在一實施例中，互連330包括諸如撓性互連金屬薄片的結構。顯示器300經由一互連350被結合至一系統控制器340，但在其他實施例中，該控制器340亦可被整合於該後表面310之中或之上。
本技術熟練者將瞭解該等多種控制元件及電路系統可根據顯示器之特定類型而變動。舉例來說，該等控制元件可包含一用於施加一閘極電壓以選擇整合於該顯示矩陣中之像素電路的掃描驅動器。該等控制元件可包含一用於施加一資料電壓至該等像素電路的源極驅動器。對於非自發光顯示器，該等控制元件可包含一用於施加一背光控制信號的背光控制器。最後，該等控制組件可包含一用於施加一控制信號的時序控制器。亦可包含相似電子器件及相關電路系統。
將被進一步描述的是，如此之電子控制元件及電路系統可使用在該半導體工業中熟知的傳統技術，例如遮罩、蝕刻、光微影、諸如化學氣相沉積(CVD)的材料沉積法及類似者，而被配置於該基板之該後表面310之上或及整合於該後表面之中。在其他實施例中，該等電路系統及元件可被形成並使用一粘附材料例如一粘晶(DA)膠而被粘附至該基板。在進一步之實施例中，該等控制電路系統及元件可隨現存的電路系統及元件一起而整合於該顯示矩陣之該前表面中。最後，該控制電路系統可沿著該基板之該前表面的周緣而被整合。在後面兩種實施例中，這些電子器件之佈置可發生以便不阻礙光經由該顯示開口的傳播，或阻礙光從一自發光顯示器發射出來。
圖4A顯示一根據本發明之LCD顯示器400之一部分的第一示例性概念實施例。在繼續之前，應瞭解雖然本敘述係關於被圖2A所描述的該LCD技術，貫穿本論述的積體化可被合併於諸如被圖2B所描述之OLED顯示技術的多種顯示器中。舉例來說，雖然圖2A描述LCD技術，但本技術熟練者將瞭解有關其他顯示技術的相似性(例如該等多種元件，不管是LCD、OLED還是類似者，都被配置於該基板之一第一表面之上並至少部分地被配置於一顯示矩陣中)。
在圖4A所顯示之該示例性實施例中，該等控制元件及電路系統被形成於該顯示基板402之該後表面之上或整合於該後表面之中。常見於如此之顯示裝置中的多種結構被置於該基板之該前表面上。為了顯示的目的，這些結構的多種子元件未被顯示，但可被本技術熟練者瞭解。一薄膜電晶體(TFT)404被置於該基板之上，其一部分被液晶406封閉。絕緣板408及密封410之部分被顯示。結構412包含一形成該顯示矩陣的擋光部分。該結構412的另一部分被清理以便允許光從下面的該液晶被發射。一極化層414被配置於該結構412之上。一第二極化層將按慣例被整合於該顯示器中，但為了方便並未被顯示。箭頭416代表可見光從該受激液晶到一觀察者的移動。
轉到該基板402之該後表面，一系列電子元件418使用一粘合劑420配置於該基板上。或者該等元件仍可直接形成於該基板上或使用一系列前面提到的製造步驟整合於該基板之中。引線422之一部分被顯示連接該等電子元件418。引線422可為一更大的導電裝置之一部分，例如一撓性金屬薄片互連，或者可由若干個可固定至如此之結構作為焊墊的引線線路組成。引線422可為該互連之一部分，該互連在該顯示器之該前表面上的該等TFT 404及相關電子器件以及在該後表面的該等控制元件之間提供電連接。
電子元件418可包含分離的元件，例如電晶體、二極體、電阻、電容及類似者，以及積體電路。將進一步被描述的是該等電子元件可使用多種在本技術中熟知的方法，例如線路接合或藉由形成於該基板自身之中或之上的導電層的使用而被連接。
轉到圖4B，其顯示本發明之一第二概念示例實施例，描繪一LCD裝置430之一部分。多種顯示元件被顯示，例如結構412、極化層414等。電子元件418被配置在該結構412之該擋光部分下。在被顯示之實施例中，多種電子元件418與TFT及相關TFT開關(未顯示)一起沿著該顯示矩陣被整合。因為該圖式為一側視圖，所以僅顯示該電子元件418。本技術熟練者將瞭解該等控制元件418可被配置並定向以便填充該擋光部分下未被使用之空間。同樣，如此之一實施方案可被應用至其他技術，例如一主動矩陣OLED顯示器。在每個配置及定向中，一設計者可按策略將控制元件與現存的電子元件一同定位以便不阻礙來自該像素開口之光的傳播。轉到圖4A，在理想的係該基板402為半透明的情況中(例如在使用一背光的顯示器中)，該等控制元件418亦可按策略被定位於該基板之該後表面之中或之上以相應於在該基板之該前表面上的該顯示矩陣，同樣以便不阻礙光的傳播。
圖4C顯示一傳統的顯示裝置432之一概念俯視圖。顯示裝置432可為多種顯示裝置，例如前述該液晶顯示(LCD)裝置、諸如有機發光二極體(OLED)裝置的發光顯示器(LED)、場發射顯示器(FED)、以及電漿顯示面板(PDP)裝置。同樣，在此處一列匯流排(閘極線路)210及一行匯流排(源極線路)220之顯示矩陣一同被顯示。該顯示矩陣可根據特定顯示技術而變化。該等列匯流排及行匯流排被一擋光結構覆蓋，其用所描繪的該等虛線概念顯示。一系列電子控制元件418，例如元件434、436及438，被配置於該擋光結構下。引線440連接元件434及436。同樣，本技術熟練者將瞭解引線440可為一被整合於該基板中或形成於該基板之上的線路接合或一導電層。
元件434、436、438及其他元件按策略放置於該擋光部分下以便不阻礙該像素部分240。該等元件434、436及438結合現存的TFT 404及相關電路系統及元件而被定位。舉例來說，該等元件434、436及438可與該等現存的電路系統可被整合作為一單個或多個導電層之部分。同樣，元件434、436、438及其他元件可包含分離的元件，例如電阻器、二極體、電容器及類似者，以及諸如積體電路的積體元件或者甚至晶片。
轉到圖4D，一額外示例性顯示器之一部分的一個額外概念俯視圖450被描繪以顯示本發明之一替代實施例。該顯示矩陣同樣可根據一特定顯示技術而變動。同樣，該顯示矩陣具有被配置於界定該等獨立像素240的該擋光部分下的列匯流排210及行匯流排220。為了方便說明，TFT 404未被顯示。多種控制元件及關聯的電路系統沿著該顯示矩陣之一周緣配置。同樣，為了概念上的目的，控制電路及電路系統418包含元件434、436及438。引線440連接元件434及436。元件434、436、438及其他組件按策略沿該顯示器之一周緣放置以便不妨礙該顯示。該等元件可被定向及配置於一高度密集的實施方案中以便限制該顯示器及顯示基板的該額外尺寸(寬度及長度)。在一個實施例中，該等元件可完全沿著該顯示器之一單個側面或一單個區域定向以適應一特定應用。圖4D之該實施例可適用於例如被動矩陣OLED顯示的這種技術，其中駐留電子器件圍繞該等不同層之周緣而被整合。在如此一情況中，控制電子器件可只沿著如此之駐留電子器件整合。
應瞭解被描述的該等示例實施例並非為了以任何方式限制本發明之範圍、應用性或配置。相反，以上該等詳細描述將為本技術熟練者提供一實施被描述之該實施例或該等實施例的指示說明。應理解在元件之功能及配置中可作出多種改變而不從該等請求項及其合法等效物中提到的本發明之範圍中脫離。
100．．．LCD顯示系統
105．．．顯示面板
110．．．影像控制電路卡
111‧‧‧互連機構
112‧‧‧互連機構
115‧‧‧顯示亮度控制電路卡
120‧‧‧顯示系統控制器
121‧‧‧互連
122‧‧‧互連
124‧‧‧觀察者
200‧‧‧顯示面板
210‧‧‧列匯流排
220‧‧‧行匯流排
230‧‧‧薄膜電晶體
240‧‧‧圖元開口
250‧‧‧絕緣板
260‧‧‧主動矩陣OLED顯示器
262‧‧‧基板
264‧‧‧薄膜電晶體陣列
266‧‧‧陽極
268‧‧‧有機膜
270‧‧‧玻璃頂蓋
300‧‧‧顯示裝置
310‧‧‧基板後表面
320‧‧‧基板前表面
330‧‧‧互連
340‧‧‧顯示系統控制器
350‧‧‧互連
400‧‧‧LCD顯示器
402‧‧‧基板
404‧‧‧薄膜電晶體
406‧‧‧液晶
408‧‧‧絕緣板
410‧‧‧密封
412‧‧‧結構
414‧‧‧極化層
416‧‧‧箭頭
418‧‧‧電子元件/控制元件
420‧‧‧粘合劑
422‧‧‧引線
430‧‧‧LCD裝置
432‧‧‧顯示裝置
434‧‧‧元件
436‧‧‧元件
438‧‧‧元件
440‧‧‧引線
450‧‧‧俯視圖
圖1為一先前技術之液晶顯示(LCD)系統的概念圖；
圖2A為一先前技術之LCD顯示矩陣的示例圖；
圖2B為一先前技術之OLED顯示矩陣的示例圖；
圖3為一根據本發明之示例性顯示系統的概念圖；
圖4A為一第一示例性顯示器的剖視圖；
圖4B為一第一示例性顯示器的剖視圖；
圖4C為一第三示例性顯示器的概念俯視圖；及
圖4D為一第四示例性顯示器的概念俯視圖。
124．．．觀察者
300．．．顯示裝置
310．．．基板後表面
320．．．基板前表面
330．．．互連
340．．．顯示系統控制器
350．．．互連

Claims (3)

  1. 一種顯示裝置，其包括：一基板(402)；複數個像素電路(404)，該複數個像素電路之至少一部分被整合於該基板之一第一表面(320)之中並被配置於一矩陣中；及一控制裝置(340)，其被整合於該基板之一第二表面之中。
  2. 一種顯示裝置，其包括：一基板(402)；複數個像素電路(404)，該複數個像素電路之至少一部分配置於該基板之一第一表面上或整合於該基板之該第一表面之中並被配置於一顯示矩陣中；及複數個控制電路，該複數個控制電路被整合於該基板之一第二表面之中，並沿著該顯示矩陣之若干部分而被配置以便不阻礙一像素開口(240)。
  3. 一種顯示裝置，其包括：一基板(402)；一包含複數個像素電路(404)的顯示面板，該複數個像素電路之至少一部分被整合於該基板之一第一表面之中並被配置於一顯示矩陣中；及複數個控制電路(418)，該複數個控制電路被整合於該基板之一第二表面中，並沿著該顯示面板之一周緣而被配置以便不阻礙一像素開口(240)。
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