用于显示器加热的电阻器网格的制作方法
【专利说明】用于显示器加热的电阻器网格
[0001] 相关申请
[0002] 本申请要求2012年11月30日提交的美国临时申请第61/732, 277号的权益。以 上申请的整体教导通过引用并入本文。
【背景技术】
[0003] 液晶显示器（IXD)由于液晶（LC)的特性具有有限的操作温度范围。随着温度的 降低，由于增加的粘滞性，LC响应时间显著增加。因此，IXD在低温下不能正常操作。三种 用于保持合适的显示器操作温度的方法或者加热系统已经在现有LCD技术中被采用。这些 加热系统包括：（i)附连到围绕有源像素阵列的氧化铟锡（IT0)玻璃的外部加热器，（ii)内 部行线加热器，以及（iii)内部公共电极线（VC0M)加热器。每种类型的加热系统具有各种 缺点。
[0004] 通常，在显示器制作之后，外部加热器被附连到薄膜晶体管/氧化铟锡（TFT/IT0) 覆盖玻璃。这样的方法通过将电流导通通过LCD覆盖玻璃而提供维持加热。因为外部加热 器沿着LCD的边缘并且通过覆盖玻璃提供热量，所以外部加热器通常效率低下并且不能在 冷启动条件下快速加热显示器。行线加热器和VC0M加热器提供高得多的效率和靠近LC材 料的均匀加热，并且可以在冷启动条件下使用。
[0005] 图1示出了具有多晶硅行线110和多晶硅VC0M线130的标准像素阵列100的图。 行线110载送信号至控制像素晶体管。（^是其间具有液晶的像素电极和IT0公共板之间的 电容。在显示操作期间，VC0M充当像素存储电容器（C stg)的一个板并且被关联到DC电压。 DC电压由驻留在VC0M线和LC材料之间的有源层从LC有效地屏蔽。有源层还充当存储电 容器的另一板。
[0006] 第二方法是行线加热器，其是集成到显示器的有源矩阵架构中的内部加热器。在 冷启动条件下，行线加热器可以用于快速加热LC材料。行线加热器被定位在像素阵列内， 非常靠近LC，使得它可以提供LCD玻璃内的高效率的、均匀的加热。
[0007] 图2示出了行线加热方案。行线驱动器230、232驱动电流从一端到另一端通过多 晶硅行线210并且向像素阵列200提供热。因为行线210也控制像素220操作，所以在行 线加热期间显示器不能操作。冷启动期间所需要的预热时间限制该加热方案在各种应用中 的使用。
[0008] 图3示出了 VC0M加热方案。VC0M加热器利用像素阵列300的多晶硅VC0M线344 作为电阻加热元件。两个端子VI 340和V2 342被联系到合适的DC电压以控制通过VC0M 线344的电流并且产生靠近LC的热。DC电压对存储在存储电容器（Cstg)中的AC视频电 压没有影响，并且因此对（像素348的）像素电压没有影响。在有源层将LC与加热器电压 屏蔽时，有可能在正常操作期间加热显示器而不引入可视图像伪影。加热器端子VI 340和 V2 342优选地对于显示器封装是外部可访问的使得加热器可以与显示器电路的操作分开 控制。
【发明内容】
[0009] 本发明解决现有技术的问题并且提供改善的液晶显示器加热系统。示例实施例包 括布置在公共半导体衬底上的显示元件的二维阵列，每个显示元件（或者像素）至少包括 像素晶体管、存储电容器（Cst)和像素电极。每个晶体管被布置以控制像素的操作状态，并 且至少具有栅极、漏极和源极端子。漏极端子被耦合到存储电容器的第一板。多个行选择 线被分布以控制第一多个栅极端子。多个列线被分布以将视频电压通过相应的像素晶体管 传递给像素电极。电阻器加热网格包括多个水平公共电压线和多个竖直公共电压线。每个 水平公共电压线被布置在平行于行选择线的定向中并且独立于行选择线和列线二者。每个 水平公共电压线也至少在每个显示元件中的存储电容器的第二板处被耦合到两个或者更 多显示元件并且与所述两个或者更多显示元件集成在一起。每个水平公共电压线进一步包 括提供第一水平节点和第二水平节点的两个水平端子。每个竖直公共电压线被布置在平行 于列线的定向中并且独立于行选择线和列线二者。每个竖直公共电压线也被耦合到水平公 共电压线以形成本发明的网格VC0M。每个竖直公共电压线进一步包括提供第一竖直线节点 和第二竖直线节点的两个竖直端子。
[0010] 并且示例实施例包括加热器驱动器，其被连接到每个加热器端子以提供合适的DC 电压使得合适的电流流过多晶硅VC0M线。这是通过将加热器驱动器耦合到至少一个第一 和第二竖直线节点并且将加热器驱动器布置以分别向至少一个第一和第二竖直线节点提 供至少第一和第二竖直公共线电压来完成的。第一竖直公共线电压被提供在第一竖直线节 点处，并且第二电压被提供在第二竖直线节点处。这产生竖直公共线电压差以及通过竖直 公共电压线的竖直公共线电流流动，并且由此加热耦合到其的显示元件。
[0011] 加热器驱动器可以进一步独立于施加以控制行选择线和列线的电压而控制施加 到加热器端子的源电压，使得在显示元件正活跃地操作以显示信息时热能够被直接地施加 到显示元件。
[0012] 加热器驱动器可以被进一步耦合到至少一个第一和第二水平线节点并且被布置 以分别向至少一个第一和第二水平节点提供至少第一和第二水平公共线电压。第一水平公 共线电压被提供在第一水平节点处，并且第二水平公共线电压被提供在第二水平节点处， 产生水平电压差和流过水平公共电压线的电流，并且由此加热耦合到其的显示元件。
[0013] 加热器驱动器可以进一步包括电压分压器，布置以提供至少一个第一竖直线节点 和第一水平线节点之间的电压连续性。电阻器加热网格的水平和竖直公共电压线可以由多 晶硅形成。竖直公共电压线可以是金属带状的竖直公共电压线，并且水平公共电压线由多 晶硅形成。水平公共电压线可以是金属带状水平公共电压线并且竖直公共电压线可以由多 晶硅形成。行选择线可以是金属行线。
[0014] 电阻器加热网格可以降低水平串扰并且提供与从显示元件的仅水平公共加热器 (即，内部公共电压线（VC0M)加热器）线阵列中的一个对应的点到仅水平公共加热器线阵 列的边缘的对应的电阻水平相比而言低得多的从显示元件的阵列中的一个点到阵列的边 缘的电阻水平。电阻器加热网格可以被布置邻近每个显示元件中的晶体管和像素电极中的 每个。每个水平和竖直公共电压线可以被定位在像素元件的有源层之下的平面中。
[0015] 显示元件可以被用于如下设备中的至少一个：数码相机、数码单反（SLR)相机、夜 视显示器、手持视频游戏显示器、移动电话或者视频眼睛穿戴设备。
[0016] 行选择线或者列线中的至少一个可以由低功率移位寄存器控制。低功率移位寄存 器可以包括分级电路，分级电路可以包括由单个晶体管控制的单个电压节点。加热元件是 以网格方式水平和竖直连接的多晶硅（电阻）VC0M线。有源层充当存储电容器的另一板。 有源层（像素电极）将LC (液晶）材料与多晶硅VC0M上的DC电压屏蔽。
[0017] 根据又一示例实施例，显示器装置包括耦合到水平和竖直加热驱动器的IXD显示 器。水平加热驱动器和竖直加热驱动器被耦合到一个或者多个VC0M电阻器加热网格。电 阻器加热网格改善显示器加热系统性能使得显示器从低温更快地加热。
[0018] 进一步地，电阻器网格提供比像素到像素的水平VC0M电阻低得多的从像素阵列 中的一个点到边缘的电阻水平。这导致降低的水平串扰、对现有技术的改进。
【附图说明】
[0019] 本专利或者申请文件包含至少一个彩色制作的附图。含彩色附图的该专利或者专 利申请公开的副本将在付必要费用的情况下由专利局提供。
[0020] 如附图所示，前文根据本发明的示例实施例的以下更具体的描述中将变得明显， 在附图中，相似的附图标记遍及不同的视图指代相同的部分。附图不一定成比例，相反重点 放在图示本发明的实施例上。
[0021] 图1是多晶硅行线和多晶硅VC0M像素阵列的示意图。
[0022] 图2是现有技术的行线加热的示意图。
[0023] 图3是现有技术的水平VC0M加热的示意图。
[0024] 图4a是本发明的金属行线和多晶硅VC0M像素阵列的示意图。
[0025] 图4b是图4a的像素阵列中的列线堆叠的示意图示。
[0026] 图5是本发明的多晶硅VC0M电阻器栅格的示意图。
[0027] 图6是根据本发明的具有网格VC0M的水平加热的示意图。
[0028] 图7是根据本发明的具有网格VC0M的竖直加热的示意图。
[0029] 图8是具有+1V的顶边和底边以及接地侧边的四侧加热的示意图。
[0030] 图9是与图8中的加热器配置相关联的加热器功率图。
[0031] 图10是与图8中的加热器配置相关联的3-D加热器功率图。
[0032] 图11是具有部分驱动边缘的四侧加热的示意图。
[0033] 图12是与图11中的加热器配置相关联的加热器功率图。
[0034] 图13是与图11中的加热器配置相关联的3-D加热器功率图。
[0035] 图14是具有从中心的电压降的四侧加热的示意图。
[0036] 图15是与图14中的加热器配置相关联的加热器功率图。
[0037] 图16是与图14中的加热器配置相关联的3-D加热器功率图。
[0038] 图17是金属行线和金属H-VC0M像素阵列的示意图。
[0039] 图18是多晶硅金属行和金属V-VC0M像素阵列的示意图。
[0040] 图19是具有金属带状网格（metal-strapped mesh) VC0M的加热的示意图。
【具体实施方式】
[0041] 下面进行本发明的示例实施例的描述。
[0042]与高电阻VC0M线相关联的图像伪影指示水平串扰，其可以由从列线的电荷耦合 引起。根据LCD上显示的图案，耦合电荷的量在每个行上是不同的并且被感知为水平串扰。 VC0M线的电阻越高，RC时间常数就越长并且水平串扰就越可见。对于高分辨率显示，这成 为问题，因为这样的显示器具有来自很多列的更多耦合以及更快的操作，以及因此有限的 时间用于电荷分散。
[0043] 如本文所描述的以及下文更详细地描述的，本发明的示例实施例提供对加热数字 系统等的LCD显示器的改进。具体地，本发明的实施例改进这样的LCD的加热性能使得显 示器可以从低温更快地被加热。可以由本发明改进的显示器加热系统的示例被描述在2011 年9月20日公布的Kun Zhang等人的美国专利第8, 022,91