提供用于使用非晶态金属非线性电阻器作为用于面内切换液晶显示器子像素的有源器件的电路的物理布局。两个非晶态金属非线性电阻器的下部互连和存储电容器的下部电极可以被同时地沉降和图案化。存储电容器的区域可以由数据信号互连和存储电容器下部电极的重叠来定义，其通过下部电极的尺寸和/或数据信号互连的尺寸来轻易地修改，其中其与下部电极重叠并且不对像素的孔径比进行降级。描述了子像素电路的两个实施方式。使用扫描线桥的一个支持图像数据的全点反转的使用。第二个仅允许图像数据的行反转。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用非晶态金属非线性电阻器作为有源子像素器件的面内切换液晶显示器背板
在本专利技术的多个方面之一，本专利技术一般地涉及具有像素矩阵的液晶显示器背板的实现，该像素矩阵用于调制平行于像素内衬底的液晶材料的极化。本专利技术的有源器件可以包括非晶态金属薄膜非线性电阻器，其允许控制每个像素中的液晶极化，并且因此控制像素亮度。
技术介绍
使用面内切换(IPS)子像素电路的液晶显示器(LCD)当前被认为是最先进的技术。相比较于更为传统的基于垂直排列(VA)的LCD子像素电路，IPSLCD具有在观看角度和运行速度方面的优势。IPS和VALCD子像素电路之间的主要区别在于两个电极(即，子像素电极)的相对位置，在两个电极之间施加电场以对位于两个电极之间的液晶材料进行极化。对液晶材料进行极化的程度控制通过背板传输的光量。通过背板的光传输控制是在LCD上创建数字图像的手段。基于IPS的子像素电路具有位于一个衬底(即，背板)上的两个电极，而基于VA的子像素电路具有位于背板上的一个电极和位于第二衬底(即，彩色滤光片CF)上的一个电极。当前的IPSLCD技术采用位于背板上的薄膜晶体管(TFT)来控制施加于子像素电极之间的电场的幅度，进而控制IPSLCD上的数字图像。LCD背板是玻璃衬底，在该玻璃衬底上制造有源器件、导电层和绝缘层，该LCD背板通过精确地对位于背板和另一玻璃层之间的液晶材料进行极化来控制液晶显示器上的图像。在已知为彩色滤光片玻璃(CF)的某些实施方式中，第二玻璃层是彩色滤光片的位置，每个子像素一个，以用于创建彩色图像。当前，优选的背板有源器件是薄膜晶体管(TFT)，其是基于半导体的器件，包括相继沉降和图案化的薄膜层。使用在TFT中的薄膜半导体材料具有许多限制，包括低的载流子迁移率、光和温度敏感度以及制造复杂度，这些造成性能和制造成本问题。因此，克服如这里所公开的那些限制的新的器件代表现有技术的进步。
技术实现思路
非晶态金属非线性电阻器(AMNR)可以特别地适合用于本专利技术的电路中，因为AMNR并不采用半导体材料，并且因此基于AMNR的LCD背板可以克服与基于TFT的LCD背板关联的性能和成本问题。(在公开的PCT申请WO2014074360和美国专利9,099,230中进一步描述了AMNR，其整体内容通过援引并入在此)。基于AMNR的LCD背板可以因此提供该领域中的重要进步。例如，使用对LCD背板衬底、面内切换(IPS)的平面中的液晶材料的极化进行调制的像素电极就图像质量而言提升了LCD的性能。使用AMNR作为IPSLCD背板中的有源器件可以提供利用简单的材料和工艺制造的高性能LCD，由此减小制造成本。因此，在本专利技术的多个方面之一中，本专利技术涉及用于在液晶显示器背板中的面内切换的子像素电路，其中电路可以包括AMNR以及制造该电路的多种方法。特别地，非晶态金属薄膜可以被图案化以在单个层中提供针对两个或多个AMNR中的每个与存储电容器的下部电极的电互连。在另外的方面中，本专利技术可以提供制造使用两个AMNR和存储电容器的子像素电路的方法，该存储电容器具有与AMNR非晶态金属互连同时沉降的AMTF下部电极。该子像素电路可以布置在支撑用于物理地实现电路的材料的衬底上。另外，子像素电路可以允许跨布置在相同物理平面中的两个电极之间的液晶材料来施加平行于衬底的电场。通过描述的示例性的制造方法，本专利技术可以提供所描述的子像素电路到可寻址的像素矩阵的互连，该可寻址的像素矩阵可以被独立地控制以产生LCD上的图像。这里所述的示例性制造工艺可以提供一种LCD背板制造的手段，其能够以相对于基于半导体的TFT背板制造成本降低的制造成本制造基于IPS的LCD。制造成本的减小可以来自于更少的工艺步骤、更简单的工艺步骤以及除去半导体内容。【附图说明】当结合附图进行阅读时，可以进一步理解本专利技术的示例性实施方式的上述总结和下面的详细描述，其中：图1示意性地示出面内切换液晶显示器子像素电路的集总元件模型；图2A-2D示意性地示出用于形成对应于图1的模型的物理器件的示例性工艺，其中该器件包括具有两个非晶态金属非线性电阻器和存储电容器的双重扫描(dualselect)面内切换LCD子像素电路，该存储电容器利用同时沉降和图案化的AMTF第一层形成；图3A-3C示意性地示出图2D的器件的横截面视图，其中图3B示出跨通路A-B-C的横截面，并且图3C示出跨通路3C-3C的横截面；图4A-4B示意性地示出装置，通过该装置各个子像素可以被连接以形成子像素矩阵，可以利用行和列反转来独立地寻址该子像素矩阵；图5A-5D示意性地示出用于形成双重扫描IPSLCD子像素电路的示例性工艺，其没有列反转并且具有两个AMNR和利用同时沉降和图案化的AMTF第一层形成的存储电容器，并且示例性工艺使用四个光刻图案化掩膜；图6A-6B示例性示出不启用列反转的基于AMNR的IPSLCD子像素电路，以及通过通路A-B-C的横截面，具有形成在数据信号互连之间的存储电容器，该存储电容器具有非晶态金属下部电极；以及图7A-7B示意性地示出通过其各个子像素可以被连接以形成子像素矩阵的装置，该子像素矩阵可以利用行反转但没有列反转的情况下独立地寻址。【具体实施方式】现在参考附图，其中相似的元件通篇相似地编号，示出根据本专利技术的示例性器件和方法，其可以提供液晶显示器背板中的面内切换。此类的器件和方法典型地可以包括非晶态金属非线性电阻器(AMNR)，其可以被描述为两个终端器件处理对称的电流-电压(IV)特性。例如，图1示意性地示出子像素电路8的非限制性示例性集总元件图，其中两个AMNR5可以通过对电容器6施加电场来精确地对液晶材料LC进行极化。虚线8内的区域指示子像素的物理元件。电容器6可以包括电连接到节点A和B的电极2、3，以及包括布置在电极2、3之间的液晶材料LC的电介质。电极2、3可以包含布置在背板衬底上的相同物理平面内的铟锡氧化物(ITO)，并且节点A和B可以是由子像素电路8控制的子像素的数据和扫描节点。存储电容器7可以电并联于液晶电容器6以对子像素电路8的操作提供优势。存储电容器缓冲位于液晶电容器6上的电压，由此减小液晶电容器6存在的电压依赖性电容和泄漏效应。液晶材料是响应于跨液晶材料施加的电场而改变朝向的长分子，即，通过施加电场来对液晶材料进行极化。因此极化是液晶分子物理移动或更精确地物理旋转的物理过程。当在相同的方向上重复地旋转许多次时，液晶材料对于相同方向上的旋转经历更少的阻力。在相同施加的电场幅度下，更少的旋转阻力改变液晶材料的极化的幅度，这是不期望的效果。为了避免极化幅度改变，施加到液晶材料的电场的极性可以被有规律地改变，或更精确地，被反转。所描述专利技术的某些非限制性实施方式允许施加的电场通过IPSLCD子像素的阵列中的行和列二者反转至该阵列。除了阵列中的相继列的反转，阵列的相继行的反转被本领域技术人员称为点反转。在所描述的专利技术的另一非限制性实施方式中，由本领域技术人员所称为行反转的，在IPSLCD子像素的阵列中的相继行被反转，而相继列并不反转。图2A-3C示意性地示出用于制造对应于图1中示出的电路模型的面内切换(IPS)LCD子像素电路的非限制性示例性工艺。(图2A-2D的虚线框内的区域对应本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种面内切换液晶子像素电路，包括：第一非晶态金属非线性电阻器和第二非晶态金属非线性电阻器，每个具有相应的下部电极互连，所述下部电极互连包括非晶态金属薄膜；存储电容器，其具有包括非晶态金属薄膜的下部电容器电极，其中所述下部电极互连和下部电容电极被布置在相同平面内。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.24 US 62/196,3591.一种面内切换液晶子像素电路，包括：第一非晶态金属非线性电阻器和第二非晶态金属非线性电阻器，每个具有相应的下部电极互连，所述下部电极互连包括非晶态金属薄膜；存储电容器，其具有包括非晶态金属薄膜的下部电容器电极，其中所述下部电极互连和下部电容电极被布置在相同平面内。2.根据权利要求1所述的子像素电路，其中所述下部电极互连的所述非晶态金属薄膜和所述下部电容器电极的所述非晶态金属薄膜具有大约50nm或更小的厚度。3.根据前述权利要求的任意一项所述的子像素电路，包括布置在所述下部电极互连和下部电容器电极上的电介质层，并且其中所述存储电容器包括布置在所述下部电容器电极上的数据信号互连，并且所述电介质层的一部分布置在其间，由此所述数据信号互连、所述下部电容器电极以及所述电介质层的所述一部分协作以提供所述存储电容器。4.根据权利要求3所述的子像素电路，包括布置在所述电介质层上平面中的两个液晶电容器电极，其中所述液晶电容器电极和数据信号互连布置在所述相同的平面中。5.根据权利要求4所述的子像素电路，包括上接触点，其电连接在所述非晶态金属非线性电阻器之间，所述上接触点电连接到所述液晶电容器电极的选择的一个液晶电容器电极。6...
【专利技术属性】
技术研发人员：E·威廉·科威尔三世，约翰·纽顿，
申请(专利权)人：俄勒冈州立大学，非结晶公司，
类型：发明
国别省市：美国,US
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