并入有变化阈值电压晶体管的显示设备的制造方法
【专利说明】
[0001] 相关申请案
[0002] 本专利申请案主张2013年5月10日申请的标题为"并入有变化阈值电压晶 体管的显示设备（DISPLAY APPARATUS INCORPORATING VARYING THRESHOLD VOLTAGE TRANSISTORS) "的第13/891，995号美国实用新型申请案的优先权，且所述实用新型申请案 转让给本案受让人，并特此以引用的方式明确地并入本文中。
技术领域
[0003] 本发明涉及显示器领域，且明确地说，涉及用于控制并入显示器中的光调制器的 状态的电路。
【背景技术】
[0004] 已提出了针对每一显示像素包含两个或多个光调制器的各种显示器架构。用于控 制此类显示器架构的电路可快速开始占用衬底上不可接受量的面积，因为通常使用单独的 控制线和其它电路组件来将致动指令传达给每一致动器。
[0005] 另外，为了降低显示器电路中的电力消耗，合意的是使某些开关能够响应于相对 较小的电压变化而改变状态。同时，此类电路包含其它开关，所述开关优选需要较大的电压 摆动来改变状态，以确保可靠的操作。
【发明内容】
[0006] 本发明的系统、方法和装置各自具有若干创新方面，所述方面中无单个方面单独 负责本文所揭示的合意属性。
[0007] 本发明中所描述的标的物的一个创新方面可在包含像素阵列以及耦合到所述像 素阵列的控制矩阵的设备中实施。每一像素包含多个光调制器。所述控制矩阵针对每一像 素包含第一晶体管和第二晶体管。所述第一晶体管具有第一阈值电压，其管控所述像素中 的多个光调制器中的第一光调制器的致动。第二晶体管具有第二阈值电压，其不同于第一 阈值电压，且管控所述像素中的多个光调制器中的第二光调制器的致动。所述控制矩阵还 针对每一像素包含单个数据互连件，其将共用数据电压提供给第一和第二晶体管两者的对 应栅极。在一些实施例中，第一和第二光调制器包含机电系统（EMS)快门，其经配置以相对 于挡光层中所形成的单独光圈而移动。
[0008] 在一些实施例中，大于第一阈值电压且小于第二阈值电压的数据电压的施加导致 第一光调制器而不是第二光调制器的致动或放电。在一些实施例中，大于第一和第二阈值 电压的数据电压的施加导致第一和第二光调制器两者的致动或放电。
[0009] 在一些实施例中，对于给定像素，第一晶体管包含在第一子像素电路中，且第二晶 体管包含在实质上相同的第二子像素电路中。在一些此类实施例中，控制矩阵还包含耦合 到第一和第二子像素电路的致动互连件。在一些实施例中，数据互连件和致动互连件中的 至少一者在第一与第二子像素电路之间经过。
[0010] 在一些实施例中，第一晶体管包含形成控制矩阵的第一金属层处的栅极，且第二 晶体管包含形成于控制矩阵的不同于所述第一金属层的第二金属层处的栅极。在一些实施 例中，第一和第二晶体管中的至少一者包含双栅极金属氧化物晶体管，且第一阈值电压与 第二阈值电压之间的差基于施加到所述双栅极金属氧化物晶体管的栅极中的一者的电压。 在一些其它实施例中，包含于第一晶体管中的沟道的长宽比实质上不同于包含在第二晶体 管中的沟道的长宽比。
[0011] 在一些实施例中，所述设备还包含显示器、处理器和存储器装置。所述显示器包含 像素阵列。所述处理器可经配置以与显示器通信，且处理图像数据。所述存储器装置可经配 置以与处理器通信。在一些实施例中，所述设备还包含：驱动器电路，其经配置以将至少一 个信号发送到显示器；以及控制器，其经配置以将图像数据的至少一部分发送到驱动器电 路。在一些实施例中，所述设备还包含图像源模块，其经配置以将图像数据发送到处理器。 所述图像源模块可包含接收器、收发器和发射器中的至少一者。在一些其它实施例中，所述 设备包含输入装置，其经配置以接收输入数据，并将所述输入数据传送到处理器。
[0012] 本发明中所描述的标的物的另一创新方面可在包含显示元件阵列以及耦合到所 述显示元件的控制矩阵的设备中实施。所述控制矩阵针对每一显示元件包含：第一晶体管， 其具有管控致动电压向显示元件的施加的第一阈值电压；以及第二晶体管，其具有低于所 述第一阈值电压的第二阈值电压，所述第二阈值电压管控致动电压从显示元件的放电。
[0013] 在一些实施例中，所述控制矩阵包含耦合到第一晶体管的漏极和栅极的致动电压 互连件。在一些其它实施例中，所述控制矩阵针对每一显示元件包含数据存储电容器，其经 配置以存储经由数据互连件接收到的数据电压，用于控制第二晶体管的状态。
[0014] 在一些实施例中，第一晶体管包含形成控制矩阵的第一金属层处的栅极，且第二 晶体管包含形成于控制矩阵的不同于所述第一金属层的第二金属层处的栅极。在一些其它 实施例中，第一和第二晶体管中的至少一者包含双栅极金属氧化物晶体管。在一些此类实 施例中，第一阈值电压与第二阈值电压之间的差基于施加到所述双栅极金属氧化物晶体管 的栅极中的一者的电压。在一些实施例中，包含在第一晶体管中的沟道的长宽比实质上不 同于包含在所述第二晶体管中的沟道的长宽比
[0015] 本发明中所描述的标的物的另一创新方面可在控制显示设备像素的方法中实施。 所述方法包含在显示设备的像素电路处接收具有第一量值的第一数据信号。所述像素电路 包含：第一晶体管，其具有管控第一显示元件的状态的第一阈值电压；以及第二晶体管，其 具有管控第二显示元件的状态的第二阈值电压。在一些实施例中，第二阈值电压大约是第 一阈值电压的两倍。所述方法响应于第一量值超过第一阈值电压，但不超过第二阈值电压， 改变第一显示元件的状态，并维持第二显示元件的状态。在像素电路处接收具有第二量值 的第二数据信号。响应于第二量值超过第二阈值电压，所述方法包含改变第一和第二显示 元件的状态。在一些实施例中，接收第一和第二数据信号包含在单个数据互连件上接收第 一和第二数据信号。
[0016] 在一些实施例中，所述方法还包含在第一像素处接收致动电压。在此类实施例中， 接收到的数据电压的量值选择性地管控致动电压向第一和第二显示元件的施加或放电。
[0017] 在附图和下文的描述中陈述本说明书中所描述的标的物的一或多个实施例的细 节。尽管此概述中所提供的实例主要依据基于MEMS的显示器来描述，但本文所提供的概念 可适用于其它类型的显示器，例如液晶显示器（IXD)、有机发光二极管（OLED)显示器、电泳 显示器和场发射显示器，以及其它非显示器MEMS装置，例如MEMS麦克风、传感器和光学开 关。其它特征、方面和优点将从描述、图式和所附权利要求书变得明显。注意，以下各图的 相对尺寸可能不是按比例绘制的。
【附图说明】
[0018] 图IA展不实例直视基于微机电系统（MEMS)的显不设备的不意图。
[0019] 图IB展示实例主机装置的框图。
[0020] 图2展示实例MEMS快门组合件。
[0021] 图3A展示实例控制矩阵的示意图。
[0022] 图3B展示适合并入到图3A中所示的控制矩阵中的实例像素电路的示意图。
[0023] 图4A展示另一实例像素电路的示意图。
[0024] 图4B展示适合并入有图4A中所示的像素电路的另一实例控制矩阵的示意图。
[0025] 图5A展示另一实例像素电路的示意图。
[0026] 图5B展示由图5A中所示的像素电路的阵列形成的实例控制矩阵。
[0027] 图6A到6C展示实例晶体管架构的各种视图。
[0028] 图7展示控制显示设备的像素的实例方法700的流程图。
[0029] 图8和9展示包含多个显示元件的实例显示装置的系统框图。
[0030] 各个图式中的相同参考编号和表示指示相同元件。
【具体实施方式】
[0031] 以下描述是针对用于描述本发明的创新方面的目的的某些实施例。然而，所属领 域的普通技术人员将容易认识到，可以大量不同方式来应用本文的教示。所描述的实施例 可在可经配置以显示图像的任何装置、设备或系统中实施，不管是以运动（例如视频）还是 静止（例如静止图像）的形式，且不管是文本、图形还是图片。更明确地说，预期所描述的 实施例可包含在多种电子装置中或与多种电子装置相关联，例如但不限于：移动电话、具有 多媒体因特网功能的蜂窝式电话、移动电视接收器、无线装置、智能电话、蓝牙装置、个人数 据助理（PDA)、无线电子邮件接收器、手持式或便携式计算机、上网本、笔记本型计算机、智 能本、平板计算机、打印机、复印机、扫描仪、传真装置、全球定位系统（GPS)接收器/导航 仪、相机、数字媒体播放器（例如MP3播放器）、摄录像机、游戏控制台、腕表、时钟、计算机、 电视监视器、平板显示器、电子阅读装置（例如，电子阅读器）、计算机监视器、汽车显示器 (包括里程表和速度计显示器等）、座舱控件和/或显示器、相机视野显示器（例如交通工 具中的后视相机的显示器）、电子照片、电子广告牌或标志、投影仪、建筑结构、微波、冰箱、 立体声系统、盒式录音带记录器或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、无线电、便携式存储 器芯片、洗涤剂、干燥机、洗涤剂/干燥机、停车仪、包装（例如在机电系统（EMS)应用中，包 括微机电系统（MEMS)应用，以及非EMS应用）、美学结构（例如图像在一件珠宝或衣服上的 显示），以及多种EMS装置。本文的教示也可用于非显示器应用中，例如但不限于电子切换 装置、射频滤波器、传感器、加速计、陀螺仪、运动感测装置、磁力计、用于消费型电子装置的 惯性组件、消费型电子产品的零件、变抗器、液晶装置、电泳装置、驱动方案、制造工艺以及 电子测试设备。因此，教示无意限于图中单独描绘的实施例，而是具有较广的适用性，如所 属领域的普通技术人员将容易明白。
[0032] [[概述]]
[0033] 在一些实施例中，可将显示设备制作成每显示像素包含多个光调制器。可通过提 供具有不同阈值电压的晶体管来控制像素中的相应光调制器中的每一者，使用单个共用数 据互连件和共用数据信号，来控制给定像素中的光调制器中的每一者的状态。将共用数据 信号施加到此类晶体管的栅极，且所述像素中致动的光调制器的数目取决于数据电压与和 相应光调制器相关联的晶体管的阈值电压相比的值。
[0034] 在一些其它实施例中，用于管控个别光调制器的电路可包含具有不同阈值电压的 晶体管。举例来说，管控相对较高致动电压的施加的晶体管可经配置以具有比受相对较低 且更频繁地切换的数据电压信号控制的晶体管高的阈值电压。
[0035] [[优点]]
[0036] 可实施本发明中所描述的标的物的特定实施例来实现以下潜在优点中的一或多 者。通过在显示像素中包含多个光调制器，可在单个图像子帧中得出多个灰度状态，从减少 产生给定灰度值所需的图像子帧的数目。这样做可导致显示器的较低电力操作，因为显示 器的光源可以较高的工作循环操作，从而允许能效较高的照明。这还减少了形成给定图像 所需的数据寻址循环的数目，从而进一步降低电力消耗。此外，通过显示较少的图像子帧而 节约的时间可提供更