專利名稱：具有灰度電壓選擇器電路的液晶顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及液晶顯示裝置，更具體地說涉及用于為每一個像素提供視頻信號電壓的電路的技術。
背景技術：
針對每一像素具有一個有源元件(例如薄膜晶體管)并開關該有源元件的一個有源矩陣型液晶顯示裝置已經被廣泛地用作筆記本個人計算機等的顯示裝置。
在有源矩陣型液晶顯示裝置中，TFT(薄膜晶體管)型液晶顯示模塊已經被公知。在TFT型液晶顯示模塊中，由于通過薄膜晶體管(TFT)向像素電極施加一個視頻信號電壓(灰度電壓)，TFT型液晶顯示模塊不再受像素間串擾的影響，從而TFT型液晶顯示模塊能夠提供多灰度顯示而無須通過特殊驅動方法來防止串擾，這不同于簡單的矩陣型液晶顯示裝置。
然而，當選擇了一個對應于數字形式的顯示數據的灰度電壓的D/A轉換被用于向像素電極提供灰度電壓時，出現的問題是，隨著灰度數量的增加，代表顯示數據的比特數增加，因而，電路的規模變大，并且電路的工作速度變得不足。此外，尤其是在具有驅動電路和裝配在相同襯底上的顯示部分的驅動電路集成型液晶顯示裝置中，由于增大了驅動電路部分的面積而不是有用顯示區域，上述問題更加嚴重。
來自視頻設備的輸出信號的發展趨勢是以數字信號提供而不是以模擬信號提供，因此有通過把數字信號輸入到液晶顯示裝置中并使用裝配在液晶顯示板上的驅動電路把數字信號轉換成多灰度視頻信號電壓的驅動方法的需求，在驅動電路集成型液晶顯示裝置中也是如此。
對于把多灰度視頻信號電壓施加到每一個像素從而能夠在有源矩陣型液晶顯示裝置中通過使用數字信號產生一個多灰度顯示的驅動方法，有一種驅動方法是公知的，該方法公開在日本專利申請公開號5-35200(相應的美國專利號5337070)中。
在日本專利申請公開5-35200中公開了該方法，使用2m電壓總線，從2m電壓總線提供的每一個灰度電壓以階梯的方式變化，該階梯在對應于一個水平掃描線的一個水平掃描周期內具有2K個臺階。
根據一個n-比特顯示數據的高階m比特選擇一個上述2m電壓總線，從以階梯方式在選擇的電壓總線上變化的灰度電壓中，根據一個n-比特顯示數據的低階k(k＝n-m)比特選擇一個電壓電平，并且把選擇的電壓電平施加到一個像素的像素電極。
例如，假定一種顯示數據為3比特(n＝3)，m＝1，k＝2的情況。使用兩個電壓總線，每一個電壓總線被提供有以階梯方式變化的灰度電壓，該階梯方式為在一個水平掃描周期內有四個臺階。根據3-比特顯示數據的高階1比特選擇兩電壓總線中的一個電壓總線上的灰度掃描電壓，根據3-比特顯示數據的低階2比特，從以具有四個臺階的階梯方式在所選擇的電壓總線上變化的灰度掃描電壓中選擇一個電壓，并且把該選擇的電壓電平施加到一個像素的像素電極。
根據上述日本專利公開5-35200中描述的驅動方法，能夠減小用于在每一個像素上施加視頻信號電壓的電路的工作速度，通過D/A轉換在整個顯示區域上減小視頻信號電壓的變化，并且能夠減小電壓總線的數量。
但是，當灰度級的數量增加以提高顯示質量時，用于選擇一個以階梯形式變化的電壓電平的選擇器電路的規模變大，在把選擇器電路結合到液晶顯示板中時該選擇器電路占用的區域如此大，從而出現問題，液晶顯示板變成大尺寸的顯示板。作為解決上述問題的液晶顯示裝置，用于減小選擇器電路寬度的技術被公知，該技術公開在日本專利申請公開2000-194330中。
發明內容
近來，在液晶顯示裝置中，灰度級電壓的數量進一步增加到64或256。在日本專利申請公開2000-194330中沒有考慮用于實現64或更多灰度級的驅動電路長度增加的問題。
此外，在液晶顯示裝置中，顯示分辨率已經增加，但是沒有考慮到裝配驅動電路的區域即驅動電路占用的區域的減小的問題，或元件的最小要求數量。
本發明用于解決現有技術中的上述問題，并提供用于減小驅動電路規模的技術，從而能夠減小該電路在液晶顯示裝置中占用的區域。
通過下面結合附圖的詳細描述，本發明的上述目標和新穎性特征將變得明顯。
下面簡要地說明本發明的各代表性方面。
根據本發明的一個實施例，提供一個液晶顯示裝置，該液晶顯示裝置包括一個第一襯底；一個第二襯底；一個夾在第一襯底和第二襯底之間的液晶組合件；配置在第一襯底上多個像素；用于向多個像素提供視頻信號電壓的多個視頻信號線；一個適合被提供以周期性變化的灰度電壓、用于向多個視頻信號線輸出視頻信號電壓的驅動電路；用于向驅動電路提供顯示數據的N個顯示數據線；和用于向驅動電路提供與灰度電壓同步變化的時間控制信號的N個時間控制信號線，N個時間控制信號線中的每一個與代表二進制系統中的時間控制信號的N個比特中的一個相關聯；其中，驅動電路設有一個電壓選擇器電路，用于根據顯示數據從灰度電壓中選擇電壓電平并把該電壓電平輸出到多個視頻信號線；該電壓選擇器電路包括處理電路的多個串聯組合，多個串聯組合中的每一個與多個視頻信號線中的一個相關聯，多個串聯組合中的各串聯組合的每一個處理電路與N個顯示數據線的各顯示數據線以及N個時間控制信號線的各時間控制信號線相關聯，并被配置在N個顯示數據線的兩個相鄰的顯示數據線之間，每一個處理電路包括一個與顯示數據相關的開關元件(或稱為顯示數據相關開關元件)和一個與時間控制信號相關的開關元件(或稱為時間控制信號相關開關元件)的并聯組合，通過從0到N個顯示數據相關開關元件中選擇一定的數量，指定選擇數量的顯示數據相關開關元件為OFF，并把多個串聯組合的每一個串聯組合中其余的顯示數據相關開關元件切換到ON，顯示數據產生2N個不同的組合，2N個不同組合的每一個組合是唯一的(與灰度電壓的一個電平同步地)，通過把與切換到OFF的顯示數據相關開關元件一起構成并聯組合的時間控制信號相關開關元件切換到ON，時間控制信號唯一地確定一個灰度電壓的電平。
根據本發明另一個實施例，提供一個液晶顯示裝置，該液晶顯示裝置包括一個第一襯底；一個第二襯底；一個夾在第一襯底和第二襯底之間的液晶組合件；配置在第一襯底上以矩陣排列的多個像素；用于向多個像素提供視頻信號電壓的沿矩陣的列方向延伸和沿行方向排列的多個視頻信號線；一個適合被提供以周期性變化的灰度電壓的、用于向多個視頻信號線輸出視頻信號電壓的驅動電路；用于向驅動電路提供顯示數據的、沿行方向延伸和沿列方向排列的N個顯示數據線；和用于向驅動電路提供與灰度電壓同步變化的時間控制信號的、沿行方向延伸和沿列方向排列的N個時間控制信號線；其中，驅動電路包括一個用于根據顯示數據從灰度電壓中選擇電壓電平并把該電壓電平輸出到多個視頻信號線的電壓選擇器電路，一個用于向電壓選擇器電路提供計時信號的移位寄存器，和多個用于從移位寄存器向電壓選擇器電路提供計時信號的計時信號線；電壓選擇器電路包括處理電路的多個串聯組合，和用于以與計時信號同步的方式接受顯示數據的多個數據接受元件，多個數據接受元件中的每一個數據接受元件對應于各個處理電路并且與各個處理電路一起配置在N個顯示數據線中兩個相鄰的顯示數據線之間，多個計時信號線從移位寄存器沿列方向延伸，連接到對應的一個數據接受元件，并由與形成數據接受元件的控制電極的導電薄膜等級相同的導電薄膜制成，多個串聯組合的每一個與多個視頻信號線中的一個相關聯，多個串聯組合中的各串聯組合的每一個處理電路與N個顯示數據線的各顯示數據線以及N個時間控制信號線的各時間控制信號線相關聯，每一個處理電路包括一個顯示數據相關開關元件和一個時間控制信號相關開關元件的并聯組合，通過從0到N個顯示數據相關開關元件中選擇一定的數量，指定選擇數量的顯示數據相關開關元件為OFF，并把多個串聯組合的每一個串聯組合中其余的顯示數據相關開關元件切換到ON，顯示數據產生2N個不同的組合，2N個不同組合的每一個組合是唯一的(與灰度電壓的一個電平同步地)，通過把與切換到OFF的顯示數據相關開關元件一起構成并聯組合的時間控制信號相關開關元件切換到ON，時間控制信號唯一地確定灰度電壓的一個電平。
根據本發明的另一個實施例，提供一個液晶顯示裝置，該液晶顯示裝置包括一個第一襯底；一個第二襯底；一個夾在第一襯底和第二襯底之間的液晶組合件；配置在第一襯底上的多個像素；用于向多個像素提供視頻信號電壓的多個視頻信號線；一個適合被提供以周期性變化的灰度電壓的、用于向多個視頻信號線輸出視頻信號電壓的驅動電路；用于向驅動電路提供顯示數據的N個顯示數據線；和用于向驅動電路提供與灰度電壓同步變化的時間控制信號的N個時間控制信號線；其中，驅動電路設有一個用于根據顯示數據從灰度電壓中選擇電壓電平并把該電壓電平輸出到多個視頻信號線的電壓選擇器電路；該電壓選擇器電路包括處理電路的多個串聯組合，和用于根據多個串聯組合的一個輸出把該電壓電平輸出到視頻信號線的多個輸出電路，該多個輸出電路的每一個與多個串聯組合中相應的一個串聯連接，多個串聯組合中的各串聯組合的每一個處理電路與N個顯示數據線的各個顯示數據線以及N個時間控制信號線的各個時間控制信號線相關聯，并被配置在N個顯示數據線的兩個相鄰的顯示數據線之間，每一個處理電路包括耦連在一起形成OR電路的一個顯示數據相關開關元件和一個時間控制信號相關開關元件的并聯組合，通過從0到N個顯示數據相關開關元件中選擇一定的數量，指定選擇數量的顯示數據相關開關元件為OFF，并把多個串聯組合的每一個串聯組合中其余的顯示數據相關開關元件切換到ON，顯示數據產生2N個不同的組合，2N個不同組合的每一個組合是唯一的(與灰度電壓的一個電平同步地)，當多個串聯組合中相應的一個串聯組合的所有處理電路都被切換到ON時，多個輸出電路的每一個被提供以控制信號用于唯一地確定對應于顯示數據的一個灰度電壓電平。
根據本發明另一個實施例，提供一個液晶顯示裝置，該液晶顯示裝置包括一個第一襯底；一個第二襯底；一個夾在第一襯底和第二襯底之間的液晶組合件；配置在第一襯底上的多個像素；用于向多個像素提供視頻信號電壓的多個視頻信號線；一個適合被提供以周期性變化的灰度電壓的、用于向多個視頻信號線輸出視頻信號電壓的驅動電路；用于向驅動電路提供顯示數據的N個顯示數據線；和用于向驅動電路提供與灰度電壓同步變化的時間控制信號的N個時間控制信號線；其中，該驅動電路設有一個用于根據顯示數據從灰度電壓中選擇電壓電平并把該電壓電平輸出到多個視頻信號線的電壓選擇器電路；該電壓選擇器電路包括處理電路的多個串聯組合，多個串聯組合的每一個與多個視頻信號線中的一個相關聯，多個串聯組合中的各串聯組合的每一個處理電路與N個顯示數據線的各個顯示數據線以及N個時間控制信號線的各個時間控制信號線相關聯，并被配置在N個顯示數據線的兩個相鄰的顯示數據線之間，每一個處理電路包括一個顯示數據相關開關元件和一個時間控制信號相關開關元件的并聯組合，通過從0到N個時間控制信號相關開關元件中選擇一定的數量，指定選擇數量的時間控制信號相關開關元件為OFF，并把多個串聯組合的每一個串聯組合中其余的時間控制信號相關開關元件切換到ON，時間控制信號產生2N個不同的組合，2N個不同組合的每一個組合是唯一的(與灰度電壓的一個電平同步地)，通過把與切換到OFF的時間控制信號相關開關元件一起構成并聯組合的一個顯示數據相關開關元件切換到ON，顯示數據唯一地確定一個灰度電壓電平。
根據本發明的另一個實施例，提供一個液晶顯示裝置，該液晶顯示裝置包括一個第一襯底；一個第二襯底；一個夾在第一襯底和第二襯底之間的液晶組合件；以矩陣方式排列在第一襯底上多個像素；用于向多個像素提供視頻信號電壓的沿矩陣的列方向延伸和沿行方向排列的多個視頻信號線；一個適合被提供以周期性變化的灰度電壓的、用于向多個視頻信號線輸出視頻信號電壓的驅動電路；用于向驅動電路提供顯示數據的、沿行方向延伸和沿列方向排列的N個顯示數據線；和用于向驅動電路提供與灰度電壓同步變化的時間控制信號的、沿行方向延伸和沿列方向排列的N個時間控制信號線；其中，驅動電路包括一個用于根據顯示數據從灰度電壓中選擇電壓電平并把該電壓電平輸出到多個視頻信號線的電壓選擇器電路，一個用于向電壓選擇器電路提供計時信號的移位寄存器，和多個用于從移位寄存器向電壓選擇器電路提供計時信號的計時信號線；電壓選擇器電路包括處理電路的多個串聯組合，和用于以與計時信號同步的方式接受視頻信號的多個數據接受元件，多個數據接受元件中的每一個數據接受元件對應于各個處理電路并且與各個處理電路一起配置在N個顯示數據線中兩個相鄰的顯示數據線之間，多個計時信號線從移位寄存器沿列方向延伸，連接到對應的一個數據接受元件，并由與形成數據接受元件的控制電極的導電薄膜等級相同的導電薄膜制成，多個串聯組合的每一個與多個視頻信號線中的一個相關聯，多個串聯組合中的各串聯組合的每一個處理電路與N個顯示數據線的各顯示數據線以及N個時間控制信號線的各時間控制信號線相關聯，每一個處理電路包括一個顯示數據相關開關元件和一個時間控制信號相關開關元件的并聯組合，通過從0到N個時間控制信號相關開關元件中選擇一定的數量，指定選擇數量的時間控制信號相關開關元件為OFF，并把多個串聯組合的每一個串聯組合中其余的時間控制信號相關開關元件切換到ON，時間控制信號產生2N個不同的組合，2N個不同組合的每一個組合是唯一的(與灰度電壓的一個電平同步地)，通過把與切換到OFF的時間控制信號相關開關元件一起構成并聯組合的顯示數據相關開關元件切換到ON，顯示數據唯一地確定灰度電壓的一個電平。
根據本發明的另一個實施例，提供一個液晶顯示裝置，該液晶顯示裝置包括一個第一襯底；一個第二襯底；一個夾在第一襯底和第二襯底之間的液晶組合件；配置在第一襯底上多個像素；用于向多個像素提供視頻信號電壓的多個視頻信號線；一個適合被提供以周期性變化的灰度電壓、用于向多個視頻信號線輸出視頻信號電壓的驅動電路；用于向驅動電路提供顯示數據的N個顯示數據線；和用于向驅動電路提供與灰度電壓同步變化的時間控制信號的N個時間控制信號線；其中，驅動電路設有一個電壓選擇器電路，用于根據顯示數據從灰度電壓中選擇電壓電平并把該電壓電平輸出到多個視頻信號線；該電壓選擇器電路包括處理電路的多個串聯組合，和用于根據多個串聯組合的一個輸出把該電壓電平輸出到視頻信號線的多個輸出電路，該多個輸出電路的每一個與多個串聯組合中相應的一個串聯連接，多個串聯組合的每一個串聯組合與多個視頻信號線中的一個相關聯，多個串聯組合的各個串聯組合的每一個處理電路與N個顯示數據線的各個數據線以及N個時間控制信號線的各個信號線相關聯，并被配置在N個顯示數據線的兩個相鄰的顯示數據線之間，每一個處理電路包括耦連在一起形成OR電路的一個顯示數據相關開關元件和一個時間控制信號相關開關元件的并聯組合，通過從0到N個時間控制信號相關開關元件中選擇一定的數量，指定選擇數量的時間控制信號相關開關元件為OFF，并把多個串聯組合的每一個串聯組合中其余的時間控制信號相關開關元件切換到ON，時間控制信號產生2N個不同的組合，2N個不同組合的每一個組合是唯一的(與灰度電壓的一個電平同步地)，當多個串聯組合中相應的一個串聯組合的所有處理電路都被切換到ON時，多個輸出電路的每一個被提供以控制信號用于唯一地確定對應于顯示數據的一個灰度電壓電平。
在附圖中，所有附圖中相同標號表示類似的元件，其中圖1是一個方框圖，示出了根據本發明液晶顯示裝置的一個實施例的示意性整體結構；圖2是根據本發明一個實施例的液晶顯示裝置的液晶顯示板的等效電路圖。
圖3是方框圖，用于說明根據本發明一個實施例的液晶顯示裝置的水平驅動電路和顯示部分的大致結構；圖4是方框圖，用于說明根據本發明一個實施例的液晶顯示裝置的水平驅動電路的大致結構；圖5是電路圖，用于說明根據本發明一個實施例的液晶顯示裝置的電壓選擇器電路的大致結構；圖6電路圖，用于說明根據本發明一個實施例的液晶顯示裝置的電壓選擇器電路的大致結構；圖7A和7B是兩個不同常規結構的示意性截面圖，在該結構中兩個晶體管并排配置；圖8A-8C分別是兩個晶體管的三種不同排列以及這些晶體管所占用的區域的示意性平面圖；圖9A是示意性平面圖，示出了根據本發明一個實施例的液晶顯示裝置中使用的兩個元件的布置，圖9B是沿圖9A的IXB-IXB線的示意性截面圖；圖10是示意性平面圖，示出了根據本發明一個實施例的液晶顯示裝置中使用的處理電路的布置；圖11所示為顯示數據和定時信號的波形，用于說明根據本發明一個實施例的液晶顯示裝置的操作；圖12所示為灰度電壓、時間控制信號和定時信號的波形，用于說明根據本發明一個實施例的液晶顯示裝置的操作；圖13所示為在根據本發明一個實施例的液晶顯示裝置中使用的移位寄存器的示意性電路圖；圖14A-14D所示分別為在根據本發明一個實施例的液晶顯示裝置中使用的四個時鐘控制的反相器的示意性電路圖；圖15A為示意性平面圖，用于說明形成根據本發明一個實施例的液晶顯示裝置中使用的水平驅動電路的晶體管的布置，圖15B是沿XVB-XVB線的圖15A的示意性截面圖；圖16是方框圖，用于說明在根據本發明一個實施例的液晶顯示裝置中使用的兩系統水平驅動電路的大致結構；圖17所示為在根據本發明一個實施例的液晶顯示裝置中使用的水平驅動電路的示意性電路結構；圖18所示為在根據本發明一個實施例的液晶顯示裝置中的像素部分的示意性截面圖；圖19A和19B分別示出了應用到根據本發明一個實施例的液晶顯示裝置的單偏振器扭轉排列的向列相(siNgle-Polarizer twisted Nematic)(SPTN)模式的field-off和field-off狀態；圖20是示意性平面圖，示出了配置在根據本發明一個實施例的液晶顯示裝置的驅動電路襯底上的反射電極和墊片的排列；圖21所示為沿圖21的XXI-XXI線的根據本發明一個實施例的液晶顯示裝置中的有源元件及其附近的示意性截面圖；圖22所示為在根據本發明一個實施例的液晶顯示裝置中的有源元件及其附近的示意性平面圖；圖23所示為在根據本發明一個實施例的液晶顯示裝置中與一個透明襯底疊加的驅動電路襯底的示意性立體圖；圖24所示在根據本發明一個實施例的液晶顯示裝置中一個液晶顯示板的示意性平面圖，該液晶顯示板具有一個耦連到那里的柔性印刷電路板；圖25所示為根據本發明一個實施例的液晶顯示裝置主要部件的示意性分解立體圖；圖26所示為根據本發明一個實施例的液晶顯示裝置的示意性平面圖。
具體實施例方式
下面參考附圖詳細描述本發明的實施例。在用于解釋實施例的所有附圖中，相同的標號表示功能類似的部件，并且不再重復解釋它們。
圖1是一個方框圖，示出了根據本發明一個實施例的液晶顯示裝置的示意性整體結構。本實施例的液晶顯示模塊包括一個液晶顯示板(液晶顯示元件)100，一個顯示控制裝置111，一個電壓產生電路112。
液晶顯示板100包括一個顯示部分110，一個水平驅動電路(視頻信號線驅動電路)120，一個垂直驅動電路(掃描信號線驅動電路)130。顯示部分110、水平驅動電路120、和垂直驅動電路130被配置在相同的襯底上。所示顯示控制裝置111和電壓產生電路112與液晶顯示板100分離，但是它們也可以配置在配置有液晶顯示板100的相同襯底上。
顯示控制裝置111根據外部傳送的控制信號如時鐘信號、顯示定時信號、水平同步信號、垂直同步信號，控制水平驅動電路120和垂直驅動電路130。顯示控制裝置111向水平驅動電路120提供顯示數據，這些數據是要在液晶顯示板100上顯示的圖象數據。電壓產生電路112產生液晶顯示板100進行顯示所需要的電壓。水平驅動電路120根據顯示數據選擇電壓產生電路112提供的灰度電壓并將選擇的電壓輸出到顯示部分110，顯示部分110與垂直驅動電路130輸出的掃描信號同步地把灰度電壓輸入到像素(未圖示)。
多個視頻信號線(也被稱為漏極信號線或垂直信號線)103沿垂直方向(圖1中的Y方向)從水平驅動電路120延伸到顯示部分110中，并且它們在水平方向(圖1中的X方向)上被排列。灰度電壓通過視頻信號線103提供到顯示部分110。多個掃描信號線(也被稱為柵極信號線或水平信號線)102沿水平方向(圖1中的X方向)從垂直驅動電路130延伸到顯示部分110中，并且它們在垂直方向(圖1中的Y方向)上被排列。掃描信號通過掃描信號線102提供到顯示部分110。
水平驅動電路120包括一個水平移位寄存器121和一個電壓選擇器電路123。來自顯示控制裝置111的定時控制信號線131被連接到水平移位寄存器121和垂直驅動電路130，來自顯示控制裝置111的顯示數據線132和時間控制信號線134被連接到電壓選擇器電路123。來自電壓產生電路112的灰度電壓線133被連接到電壓選擇器電路123以向其提供灰度電壓。為了簡便起見，圖1中省略了連接到各電路的電壓饋送線，但是可以理解，設有連接到各電路電壓饋送線。
在對應于第一顯示線的一個垂直同步信號之后，顯示控制裝置111立即確認第一顯示定時信號，并通過定時控制信號線131向垂直驅動電路130輸出一個開始脈沖，該開始脈沖是一個定時控制信號。根據水平同步脈沖，顯示控制裝置111通過一個水平掃描周期向垂直驅動電路130輸出一個移位時鐘，從而掃描信號線102被順序地選擇。垂直驅動電路130根據移位時鐘選擇掃描信號線102并向掃描信號線102提供掃描信號。
此外，當顯示控制裝置111接受顯示定時信號時，顯示控制裝置111確認與顯示開始對應的顯示定時信號，并向水平驅動電路120輸出顯示數據。顯示數據被順序地從顯示控制裝置111輸出，根據移位時鐘，水平移位寄存器121把用于選擇要被提供到各視頻信號線103的顯示數據的定時信號輸出到電壓選擇器電路123，該移位時鐘是一個從顯示控制裝置111傳輸來的定時控制信號。
電壓選擇器電路123根據定時信號接受顯示數據，選擇由電壓產生電路112提供的一個灰度電壓對應于每一個顯示數據，并把選擇的電壓輸出到視頻信號線103。下面將解釋電壓選擇器電路123。
圖2示出了根據本發明一個實施例的液晶顯示板100的等效電路。圖2所示電路圖還代表其電路部件的實際幾何排列。顯示部分110具有以矩陣方式排列的像素部分101。為了簡便起見，圖2中只示出了一個像素部分。每個像素101具有一個開關部件104和一個像素電極109，并被配置在被兩個相鄰掃描信號線102和兩個相鄰視頻信號線103圍繞的區域內。
如上所述，垂直驅動電路130通過一個水平掃描周期向掃描信號線102順序地輸出掃描信號，并且該掃描信號被用于開關部件104的開-或-關控制。
視頻信號線103被提供以灰度電壓，并且當開關部件104接通時，該灰度電壓被從視頻信號線103提供到像素電極109。面對像素電極109配置一個反電極(公用電極)107，并且一個液晶顯示層(未圖示)夾在像素電極109和反電極107之間。在圖2所示電路圖中，由于液晶顯示層，一個等效液晶電容108被示為連接在一個像素電極109和反電極107之間。
通過在像素電極109和反電極107之間施加電壓從而改變液晶顯示層的光學特性，產生顯示。形成顯示在液晶顯示板上的圖象的各像素的灰度級取決于提供到像素電極109的電壓。因此，當在液晶顯示板上顯示的灰度級的量增加時，被提供到像素電極109的灰度電壓電平量隨之增加。
在顯示部分110中，顯示部分110的亮度由像素電極109所占區域與整個顯示部分110區域比例來決定，因此把像素部分101的像素電極109制作得盡可能大。換句話說，在液晶顯示板中，將除像素電極109之外的部分所占用的區域設計得盡可能小。
如上所述，從電壓選擇器電路123輸出提供到像素電極109的灰度電壓。當在液晶顯示板100上顯示灰度級的量，電壓選擇器電路123必須在大量的灰度電壓電平中選擇需要輸出到視頻信號線103的灰度電壓，并且通過連接在顯示控制裝置111和電壓選擇器電路123之間的顯示數據線132傳輸的數據量增加。因此，當在液晶顯示板100上顯示灰度級的量，產生的問題是顯示數據線132的量增加，并且結果是，電壓選擇器電路123的比例變大。在本發明中，電壓選擇器電路123由制作得盡可能小的電路結構形成，并被有效排列在液晶顯示板100內。
此外，尤其是在具有制作在相同襯底上的驅動電路和顯示部分的所謂驅動-電路-集成型的液晶顯示裝置中，本發明通過灰度級的量增加而尺寸小的液晶顯示裝置解決問題。
下面通過參考圖3解釋電壓選擇器電路123。圖3是一個方框圖，用于解釋電壓選擇器電路123的內電路的一個寬度和隔開兩個相鄰視頻信號線103的中心距之間的關系。電壓選擇器電路123包括顯示數據處理電路325和灰度電壓輸出電路326。每一個顯示數據處理電路325和灰度電壓輸出電路326被排列在相應的一個視頻信號線103的延長線上。
來自顯示控制裝置111(未示出)的顯示數據線321-323被連接到水平驅動電路120。當結合圖1和2解釋的顯示數據為數字表示時，每一個顯示數據線321-323對應于數字形式的顯示數據的一個比特。顯示數據線321-323代表對應于一個比特的圖1和2中所示的各個顯示數據線132。來自顯示控制裝置111的時間控制信號線134被連接到電壓選擇器電路123，但在圖3中被省略。
顯示數據被順序地輸出到顯示數據線321-323，水平移位寄存器121輸出定時信號，通過該定時信號顯示數據被同步接受。來自水平移位寄存器121的定時信號線329被連接到電壓選擇器電路123，并且它們把定時信號傳輸到電壓選擇器電路123。標號HSR1到HSRn表示雙向移位寄存器。水平移位寄存器121包括雙向移位寄存器HSR1到HSRn。雙向移位寄存器HSR1到HSRn根據定時控制信號線131輸出的信號(移位時鐘)輸出定時信號。
計劃供視頻信號線103使用的顯示數據被輸出到顯示數據線321-323，顯示數據處理電路325與對應的一個定時信號同步地接受顯示數據。雙向雙向移位寄存器HSR0和HSRn+1是虛擬的。
在圖3中，電壓產生電路112被放置在其中一個形成液晶顯示板100的襯底上，來自電壓產生電路112的灰度電壓線133被連接到灰度電壓輸出電路326。n個視頻信號線103以近似相等的間隔排列在顯示部分110內。相鄰兩個視頻信號線103之間的間隔近似等于放置在顯示部分110內的像素電極109的寬度。設置在顯示部分110的給定區域內的像素數量由有關標準確定。因此，顯示部分110的區域和像素數量確定形成一個像素的區域大小。根據形成一個像素的區域大小選擇兩個相鄰視頻信號線103之間的間隔。例如，假定在圖3中的顯示部分110內的水平方向(沿X方向)上排列n個像素，顯示部分110的寬度為W。那么像素排列間距為W/n，視頻信號線103之間的中心距近似等于像素節距W/n。安裝在視頻信號線103延長線上的顯示數據處理電路325和灰度電壓輸出電路326的寬度近似等于像素節距W/n。
在每一個視頻信號線103的延長線上設置有顯示數據處理電路325和灰度電壓輸出電路326，用于把灰度電壓輸出到相應的一個視頻信號線103。顯示數據處理電路325和灰度電壓輸出電路326的結合同樣也配置在與任意一個視頻信號線103延長線相鄰的兩個延長線上。因此如果顯示數據處理電路325和灰度電壓輸出電路326的寬度不限制在水平像素間距之內，出現的問題是顯示數據處理電路325或灰度電壓輸出電路326覆蓋相鄰的一個顯示數據處理電路325和灰度電壓輸出電路326。因此，在顯示部分區域減小的情況或像素數量增加的情況下，出現的問題是必須考慮電路寬度，從而能夠在像素間距內形成驅動電路。
在本實施例中，為了在水平像素間距內有效排列顯示數據處理電路325和灰度電壓輸出電路326，提供多個顯示數據處理電路325，每一個顯示數據處理電路325對應于相應的一個顯示數據線321-323，它們的排列與顯示數據線321-323的排列一致，并且它們被放置在相應一個視頻信號線103的延長線上。
如圖3所示，顯示數據線321-323從顯示控制裝置111延伸并被連接到顯示數據處理電路325。該實施例解釋了這樣一種情況，在這種情況下，使用代表8個灰度級的3-比特顯示數據，并且顯示數據線321-323的數量為3。在本實施例中，為了簡單起見，將描述的情況是，顯示數據線的數量為3，但是能夠根據顯示數據選擇任意數量的顯示數據線。
所設置的每一個顯示數據處理電路325與相應的一個顯示數據線321-323相關聯，通過顯示信號的相應比特執行數字處理，然后把處理結果傳輸到灰度電壓輸出電路326。灰度電壓輸出電路326根據來自顯示數據處理電路325的處理結果輸出對應于顯示數據的一個灰度電壓。
如上所述，視頻信號線103受配置在顯示部分110內的像素電極109大小的限制。另一方面，能夠選擇兩個相鄰顯示數據線321-323之間的間隔，使其足夠寬從而在其間放置每一個顯示數據處理電路325。如圖3所示，與一個視頻信號線103相關聯的三個顯示數據處理電路325在其中一個視頻信號線103的延長線上排列成一直線(在圖3中的Y方向上)，三個顯示數據處理電路325中的每一個還在相應一個顯示數據線321-323附近排列。因此，顯示數據處理電路325能夠被放置在相鄰的兩個視頻信號線103之間。
但是，本發明者發現，不能使顯示數據線之間的間隔自由大，但是需要使間隔盡可能地小。下面將描述顯示數據處理電路325的長度以及寬度的減小。
現在參考圖4詳細描述電壓選擇器電路123。圖4是一個粗略的方框圖，示出了電壓選擇器電路123的電路結構。在圖4中，僅示出了與視頻信號線103有關的電壓選擇器電路123的結構，以避免圖的復雜。
如上所述，電壓選擇器電路123設有顯示數據處理電路325，每一個顯示數據處理電路325與相應的一個顯示數據線321-323相關聯。每一個顯示數據處理電路325被連接到相應的一個時間控制信號線161-163。
時間控制信號線161-163包括在圖1和2中所示的時間控制信號線134中，并連接到顯示控制裝置111(在圖4中未示出)。
在圖4中，標號122表示顯示數據保留電路，它與水平移位寄存器121通過定時信號線329提供的信號同步地存儲分別來自顯示數據線321-323的顯示數據。標號331、332、333表示處理結果傳輸電路，通過使用顯示數據保留電路122的輸出和來自相應一個時間控制信號線161-163的信號，每個處理結果傳輸電路執行數字處理，并將其處理結果輸出到處理結果信號線152。處理結果傳輸電路331-333通過處理結果信號線152串聯連接。灰度電壓輸出電路326也通過處理結果信號線152與處理結果傳輸電路331-333串聯連接。灰度電壓輸出電路326根據處理結果傳輸電路331-333傳輸的處理結果選擇電壓總線151上其中一個灰度電壓，并把選擇的灰度電壓輸出到視頻信號線103。電壓總線151是圖1到3中所示的在該灰度線上承載時間-變化電壓的情況下的灰度線133。在圖4中，只有一個電壓總線，但是也可以使用多個電壓總線。
在本實施例中，處理結果傳輸電路331-333和灰度電壓輸出電路326通過比顯示數據線數量少的處理結果信號線152連接，從而能夠減少導線需要的區域。更具體地說，三個顯示數據線321-323傳輸的數據被三個處理結果傳輸電路331-333處理，然后它們的處理結果通過單個處理結果信號線152在垂直方向上傳送，從而減少導線的數量。此外，三個處理結果傳輸電路331-333在垂直方向上排列，結果能夠減小用于向視頻信號線103輸出灰度電壓的電路結構的寬度。
下面解釋選擇一個灰度電壓并通過灰度電壓輸出電路326輸出到視頻信號線103的方法。灰度電壓輸出電路326具有與其連接的電壓總線151。電壓總線151上的電壓隨時間周期性地變化。當電壓總線151上的電壓變成一個所需值時，灰度電壓輸出電路326把電壓總線151電連接到視頻信號線103，但是當電壓總線151上的電壓不等于所需電壓值時，灰度電壓輸出電路326把電壓總線151從視頻信號線103斷開，從而所需電壓能夠作為灰度電壓輸出到視頻信號線103。
下面簡要解釋電壓選擇器電路123的操作。顯示數據最初與水平移位寄存器121輸出的定時信號同步地被存儲在顯示數據保留電路122中。然后存儲在顯示數據保留電路122中的數據被傳輸到處理結果傳輸電路331-333。時間控制信號線161-163上的時間控制信號隨時間變化，處理結果傳輸電路331-333通過使用來自顯示數據保留電路122的值和時間控制信號線161-163上的時間控制信號的值執行數字處理。處理結果傳輸電路331-333獲得的處理結果被傳輸到灰度電壓輸出電路326。當電壓總線151上電壓變成等于顯示數據所代表的電壓時，處理結果傳輸電路331-333獲得的結果被輸出，并且從而灰度電壓輸出電路326把來自電壓總線151的灰度電壓輸出到視頻信號線103。
再次參考圖4，下面解釋的方法中，處理結果傳輸電路331-333有開關電路構成，來自固定電壓線153的電壓被輸出到處理結果信號線152，然后被傳輸到灰度電壓輸出電路326，從而灰度電壓輸出電路326能夠輸出一個理想的(所需的)灰度電壓。
由于三個處理結果傳輸電路331-333通過處理結果信號線152串聯連接，處理結果傳輸電路331-333所代表的狀態僅是下面兩種狀態(i)所有的處理結果傳輸電路331-333接通，并將作為結果的固定電壓線153上的固定電壓傳輸到灰度電壓輸出電路326。
(ii)至少一個處理結果傳輸電路331-333被斷開，結果，不把固定電壓線153上的固定電壓傳輸到灰度電壓輸出電路326。
如果傳輸到灰度電壓輸出電路326的狀態數量只有兩個，對于灰度電壓輸出電路326來說難以輸出多個灰度電壓。
為了解決這個問題，在本實施例中，顯示數據處理電路325這樣構成從數量m(本實施例中為3)個處理結果傳輸電路(331-333)中選擇特定數量的處理結果傳輸電路作為開關電路。通過這種結構，即使它們通過處理結果信號線152串聯連接，數量m個處理結果傳輸電路(331-333)能夠代表數量2m個狀態。
表1示出了三個處理結果傳輸電路331、332和333作為開關電路的分配。
表1
在表1中，“-”表示處理結果傳輸電路一直接通(導電)，“SW”表示處理結果傳輸電路作為開關電路。雖然三個處理結果傳輸電路331、332、333被構成開關電路，如果處理結果傳輸電路被設為一直接通，可以認為該開關電路不存在且導通。
如上所述，在開關電路串聯連接的情況下，只有兩個狀態能夠被選擇，一個是所有開關電路都接通，另一個是至少一個開關電路斷開。但是，如表1所示，如果m(表1中為3)個開關電路(處理結果傳輸電路331-333)被如此構成，在每一種情況下，只有特定數量的開關電路能夠被從m個開關電路中選擇用于開關操作，則能夠選擇2m個不同的狀態。
當一個重復周期被分成2m個間隔時，通過在2m個間隔中各個間隔來自多個時間控制信號線(161-163)的周期，構成不同的數據時間-變化的組合，從而代表2m個不同狀態，可以使所有處理結果傳輸電路(331-333)導通，從而，根據來自時間控制信號線(161-163)的數據和顯示數據，在對應于顯示數據的2m個間隔的其中一個間隔期間，固定電壓線153上電壓能夠被傳輸到灰度電壓輸出電路326。
圖5和6是電路圖，分別示出了在本實施例中電壓選擇器電路123的第一和第二部分電路結構，圖5中A表示的線端連接到圖6中A表示的線端。為了簡便起見，圖5和6中還示出了顯示數據由3個比特構成的情況。在圖5中，一些信號線具有額外的表示傳輸到那里的信號的左側端標號和分配到右側端的參考標號。
如圖5所示，圖4中的每一個處理結果傳輸電路331-333包含兩個n型晶體管，相應地，其中一個用做顯示數據處理元件201-203，另一個用做時間數據處理元件211-213。
除顯示數據處理元件201-203和時間數據處理元件211-213之外，圖4的每一個顯示數據處理電路325還包括數據接收元件171-173、存儲器電容191-193、和顯示數據傳輸元件181-183。顯示數據處理電路325分別被連接到顯示數據線321-323以提供顯示數據DD1-DD3、連接到時間控制信號線161-163以提供時間控制信號DA1-DA3、以及連接到傳輸信號線167-169以提供傳輸信號TG，用于分別控制顯示數據傳輸元件181-183。
根據傳輸信號TG，存儲在存儲器電容191-193內的顯示數據通過顯示數據傳輸元件181-183被傳輸到顯示數據處理元件201-203。標號153和156表示用于提供電源電壓VDD的固定電壓線。標號154表示用于提供電源電壓GND的固定電壓線。標號166是處理結果信號線設置信號線，166是一個處理結果信號線復位信號線。在圖6中，標號141表示電平移動電路，142是一個門電路，151是電壓總線。
如圖5所示，當為每一個顯示數據線321-323提供一個顯示數據處理電路325時，并且顯示數據處理電路325僅由相同傳導類型的晶體管構成時，在液晶顯示裝置中，電壓選擇器電路123所占用的區域長度以及寬度能夠被減小。
首先，在詳細解釋圖5的電路之前，將參考圖7A、7B、8A-8C和9A-9B解釋用于裝配電路元件所需要的區域大小，如顯示數據處理電路325。
圖7A和7B所示為并排裝配兩個晶體管的結構的示意性截面圖。圖7A和7B示出了普通晶體管的通常結構。圖7A描述了相同傳導類型的兩個晶體管并排裝配情況，兩個n型晶體管230并排裝配。圖7B描述了傳導類型相反的兩個晶體管并排裝配的情況，左側是一個n型晶體管230，右側是p型晶體管240。
在圖7A中，標號232表示一個p型阱(well)，它通過離子注入被裝配在半導體基片231內，用于源極和漏極區的n型半導體層233通過離子注入被裝配在p型阱232內。標號234表示一個柵極，它被裝配在p型阱232上，在柵極和p型阱232之間有一柵絕緣膜。兩個晶體管230被通過硅的局部氧化LOCOS(Local Oxidation of Silicon)裝配的設備絕緣區235絕緣。設備絕緣區235用于在大量元件裝配在同一基片上的情況使元件彼此電絕緣，每一個n型晶體管230被裝配在通過設備絕緣區235彼此絕緣的一個區域內。在圖7A中，L1表示設備絕緣區235的長度。
圖7B示出了傳導類型相反的兩個晶體管230、240并排裝配的情況，標號240表示一個P型晶體管，242是一個N型阱，243是一個P型半導體層，244是柵電極。在該例中，與在相同傳導類型的晶體管并排裝配的情況相比，相鄰元件之間的電勢差變大，P型阱232和N型阱242彼此相鄰，從而易于形成寄生晶體管，因此，必須選擇設備絕緣區245的長度L2大于設備絕緣區235的長度L1。
如上所述，在多個晶體管裝配在相同基片上的情況下，如果兩個相反傳導類型的晶體管并排裝配，設備絕緣區的面積增加，結果是出現浪費的面積增加的問題。
下面將參考圖8A-8C描述晶體管的排列和它們的裝配所需要的面積之間的關系。圖8A、8B和8C示出了三種不同的情況，每一種情況排列兩個由一對晶體管構成的電路。
圖8A示出了兩個電路排列在水平方向上的情況，每一個電路由一對相反傳導類型(一個n型和一個p型)的晶體管構成，排列在水平方向上。圖8A中的W1表示每一個電路所須區域的寬度。如圖8A所示，各電路的寬度W1包括設備絕緣區245的寬度L2。如果P型阱232的區域面積不等于N型阱242的區域面積，出現一個未用的區域249。
圖8B示出了結構相同的兩個電路排列在水平方向上的情況，每一個電路由一對相反傳導類型(一個n型和一個p型)的晶體管構成，并排列在垂直方向上。每一個電路所占用區域的寬度為W2。寬度W2小于寬度W1，因此這種結構對于將電路放置在上述像素節距內是有效的。但是，長度為L2的設備絕緣區245被放置在沿垂直方向排列的p型和n型阱之間，從而，與在垂直方向上排列兩個相同傳導類型的晶體管的情況下的結構的長度相比，圖8B的結構的長度較長。
圖8C示出了結構相同的兩個電路排列在水平方向上的情況，每一個電路由一對在垂直方向上排列的相同傳導類型的晶體管構成。設備絕緣區235的長度為L1，L1小于圖8B的長度L2。雖然長度L1和L2之間的差值最多是幾個μm的量級，如果多個電路中每一個電路都由一對晶體管構成，被連續排列在垂直方向上，這些差值被累積，即，它們相加，從而它們不能被忽略。當這種電路被用在圖3的顯示數據處理電路325中時，例如，一個顯示數據由三個比特表示，從而累積差值為長度L1和L2之間差值的三倍。當顯示在液晶顯示板上的灰度級數量增加時，因而當用于代表顯示數據的比特數增加到8或16時，可以通過改進晶體管的排列有效減小無用區域的面積。
在本實施例中，如圖5所示，數據接收元件171-173、顯示數據傳輸元件181-183、顯示數據處理元件201-203、和時間數據處理元件211-213由相同傳導類型的晶體管形成，因此，并排安裝晶體管所需要設備絕緣區的面積被進一步減小。在圖5中，使用n型晶體管，但是無須說，通過相同傳導類型的晶體管的并排排列，使用p型晶體管替代n型晶體管，也可以實現本實施例。
圖9A和9B示出了顯示數據處理元件203和時間數據處理元件213的布置，圖9A是示意性平面圖，圖9B是沿圖9A的IXB-IXB線的示意性截面圖。在圖9A中，通過LOCOS處理裝配設備絕緣區235，并覆蓋用做場效氧化膜的半導體基片231。標號236表示放置在設備絕緣區(場效氧化膜)235內的有源區。在有源區236內是晶體管形成的顯示數據處理元件203和晶體管形成的時間數據處理元件213。標號234表示柵電極。為了簡化圖9A和9B，省略了圖9A內的布線，圖9B內的電連接由直線表示。
如圖5所示，顯示數據處理元件203和時間數據處理元件213連接到處理結果信號線152，由于顯示數據處理元件201-203和時間數據處理元件211-213能夠裝配在相同襯底上并且它們能夠共用源極或漏極區，它們的源極或漏極區耦連在一起從而電勢相同。如圖9B所示，源極或漏極區233A被顯示數據處理元件203和時間數據處理元件213共用，從而在兩個元件203和213之間多層布線。因為每一對顯示數據處理元件201-203和時間數據處理元件211-213共用源極或漏極區233A，無須在顯示數據處理元件201-203和時間數據處理元件211-213之間裝配設備絕緣區235。
如圖9A和9B所示，處理結果傳輸電路331-333由兩個晶體管構成，一個用于顯示數據處理元件203，一個用于時間數據處理元件213，通過使用兩個相同傳導類型的晶體管，可以消除對設備絕緣區235和布線區域的需要，結果，這兩個晶體管所占用的區域變得比并排排列的兩個傳導類型相反的晶體管所占用區域小。因此，顯示數據處理電路325能夠形成為一種緊致結構。省略了顯示數據處理元件201-203和時間數據處理元件211-213之間的多層布線，從而減小了布線造成的電容并能夠進行高速操作。
如圖5、9A、9B所示，在處理結果傳輸電路331-333中，每一個顯示數據處理元件201-203由一個晶體管形成，每一個時間數據處理元件211-213也由一個晶體管形成。由于處理結果傳輸電路331-333通過使用顯示數據和時間數據執行數字處理，它們需要一個用于顯示數據的元件和一個用于時間控制信號的元件，從而每一個處理結果傳輸電路331-333需要至少兩個元件。因此，圖5中的每一個處理結果傳輸電路331-333由最小數量的元件形成。如上所述，能夠使每一個處理結果傳輸電路331-333所占用的區域小于通過使用最小數量的兩個常規晶體管來裝配的處理結果傳輸電路所占用的區域。
圖10示出了顯示數據處理電路325的布置。為了簡化圖10，省略了布線導體而不省略定時信號線329，它們由直線表示。結合圖9A和9B進行解釋，顯示數據處理元件203和時間數據處理元件213是形成處理結果傳輸電路333的晶體管。數據接收元件173和顯示數據傳輸元件183共用電勢與形成存儲器電容193的兩個電極中一個電極相等的源極和漏極區。因此，數據接收元件173和顯示數據傳輸元件183能夠裝配在相同襯底上，省略了它們之間的設備絕緣區和布線區。
如圖10所示，定時信號線329由與數據接收元件173的柵電極相同的導電層形成。定時信號線329與處理結果傳輸電路333和存儲器電容193相鄰，一部分定時信號線329用做數據接收元件173的柵電極。
形成用于數據接收元件173和顯示數據傳輸元件183的有源區271的圖案，使其被元件173和183的柵電極交迭的部分為不等邊四邊形。這些形狀引起優選的方向，在這些方向上出現在柵電極下的電荷移動容易。當隨著施加在柵電極上的電壓該晶體管進入ON狀態時，在柵電極下的有源區內產生電荷，然后當該晶體管變為進入到OFF狀態時，電荷流入其源極和漏極中的一個。當如圖10所示，在與有源區271交迭的一個柵電極的一部分的兩個相對長側邊之間出現長度差時，電荷容易流向兩個長側邊中較長的一個側邊。
在數據接收元件173的情況下，當一個正極性信號試圖被存儲器電容193接收時，從存儲器電容193流入顯示數據信號線323的負電荷的量非常小。因此，當晶體管(數據接收元件173)斷開時，如果其柵電極下面的電荷已經流入存儲器電容193，不能向存儲器電容193寫入一個充足信號。為了解決這個問題，有源區271形狀如圖10所示，從而電荷能夠容易地流入顯示數據信號線323。顯示數據傳輸元件183還產生相同的優越性，該信號能夠容易地被傳輸到隨后的電路。
下面參考圖11和12所示定時圖解釋圖5和6所示電路的操作。
圖11示出了分別輸出到顯示數據線321-323的顯示數據DD1-DD3，從水平移位寄存器121輸出的定時信號HSR1-HSR3。在圖5中，顯示數據DD1-DD3被分別輸出到顯示數據線321-323，水平移位寄存器121順序輸出定時信號HSR1-HSR3。在圖11中，只示出了三個定時信號HSR1-HSR3，但是可以理解，根據視頻信號線的數量，從水平移位寄存器輸出所須數量的定時信號。
顯示數據DD1-DD3代表三個比特的數據，DD1被分配到最低一級比特。在輸出定時信號HSR1期間，顯示數據DD1為高電平，顯示數據DD2為低電平，顯示數據DD3為高電平。在本實施例的顯示數據DD1-DD3中，“1”和“0”分別代表高和低電平，因此在輸出定時信號HSR1期間上述顯示數據被表示為從最低級比特開始的次序(1，0，1)。
在圖11中，在顯示數據DD1-DD3為(1，0，1)的狀態下，當定時信號HSR1被輸出到定時信號線329時，數據接收元件171-173接通，從而顯示數據DD1-DD3分別進入存儲器電容191-193。當顯示數據DD1-DD3為(1，0，1)時，存儲器電容191接收高電平電壓，存儲器電容192接收低電平電壓，存儲器電容193接收高電平電壓。
下面將參考圖12解釋顯示數據進入存儲器電容191-193之后的操作。在圖12中，標號RMP表示被從電壓產生電路112(未圖示)提供到圖6所示電壓總線151的灰度電壓。灰度電壓RMP隨時間以階梯方式變化，如圖12所示，當顯示數據為(1，1，1)時進行分配，灰度電壓V0被寫入一個像素電極，當顯示數據為(0，0，0)時，灰度電壓V7被寫入一個像素電極。
在圖12中，首先，當傳輸信號TG變化到高電平時，顯示數據傳輸元件181-183接通，從而保持在存儲器電容191-193內的顯示數據被傳輸到顯示數據處理元件201-203。雖然，對應于顯示數據的電勢被分別傳輸到顯示數據處理元件201-203的柵電極，因為水平掃描周期早期出現的電荷被存儲在顯示數據處理元件201-203的柵電極內，由基于存儲器電容191-193和各柵電極的電容及其連線的分壓確定柵電極的電勢，存儲在各存儲器電容191-193內的電勢和在一個早期水平掃描周期出現在各柵電極內的電勢。當顯示數據DD1-DD3為(1，0，1)時如圖11所示，顯示數據處理元件201和203被接通，顯示數據處理元件202被關斷。
接著，在時間控制脈沖DA1-DA3為高電平的狀態下，處理結果信號線設置信號DST被設置到低電平，從而處理結果信號線設置元件222斷開。然后處理結果信號線復位信號DRST被設置到低電平，從而兩個處理結果信號線設置元件221和223斷開，結果，處理結果信號線152(1)和152(4)被分別連接到固定電壓線153和156，并變化到高電平。
當處理結果信號線152為高電平時，灰度電壓輸出電路326的電平移動電路141向門電路142提供門電壓，從而門電路142把電壓總線151電連接到視頻信號線103。這意味著，在處理結果信號線152為高電平期間，視頻信號線103被提供以來自電壓總線151的灰度電壓RMP。如上所述，在圖12中的灰度電壓RMP隨時間以階梯方式變化。在處理結果信號線152為高電平期間，圖12中的灰度電壓RMP被輸出到視頻信號線103。
接著，時間控制脈沖DA1-DA3開始被分別輸出到時間控制信號線161-163。然后處理結果信號線復位信號DRST被設置到高電平，然后處理結果信號線設置信號DST被設置到高電平。當處理結果信號線設置信號DST變化到高電平時，處理結果信號線設置元件222接通，處理結果信號線152(1)被連接到GND電平線154，并改變到低電平。
在圖12中，在時間t0，所有的時間控制脈沖DA1-DA3為低電平，從而所有的時間數據處理元件211-213接通。結果，除非所有的顯示數據處理元件201-203接通，即，除非顯示數據處理元件201-203為(1，1，1)，處理結果信號線152(4)的電勢保持在電壓VDD，從而門電路142保持在接通狀態。
在圖5、6、11和12中，例如，假設當定時信號HSR1被輸出時顯示數據為(1，0，1)。
在時間t0，顯示數據處理元件202關斷，處理結果信號線152(4)保持在VDD。
之后，在時間t2，時間控制脈沖DA1-DA3變成(0，1，0)，從而時間數據處理元件212接通。另一方面，由于顯示數據為(1，0，1)，顯示數據處理元件201和203處于接通狀態。因此，所有的處理結果信號線152(1)到152(4)都連接到GND線154，處理結果信號線152(4)改變到低電平，從而門電路142使電壓總線151與視頻信號線103斷開。因此，視頻信號線103被保持在電壓V2，電壓V2為在視頻信號線103從電壓總線151斷開時出現在電壓總線151上的電壓。之后，視頻信號線103沒有與電壓總線151電連接，直到處理結果信號線復位信號DRST改變到低電平，從而處理結果信號線152被設置到高電平。
下面將參考圖13解釋水平移位寄存器121的電路結構。標號HSR表示雙向移位寄存器，它能夠左右移動一個信號。雙向移位寄存器HSR由時鐘控制反相器61、62、65和66構成。
標號25是一個用于水平掃描復位信號的輸入端，26是用于水平掃描開始信號的輸入端。時鐘控制反相器61向水平移位寄存器121提供開始信號用于在圖13中所示左-右方向上掃描，時鐘控制反相器62向水平移位寄存器121提供開始信號用于在圖13中所示右-左方向上掃描。標號27表示一個信號的輸出端，該信號用于完成水平掃描。
下面將參考圖14A和14B解釋在雙向移位寄存器HSR中使用的時鐘控制反相器61和62。標號RL1和RL2分別表示第一和第二水平方向設置線。第一水平方向設置線RL1提供用于在圖13中左-右方向上掃描的H電平，第二水平方向設置線RL2提供用于在圖13中右-左方向上掃描的H電平。為了清楚起見，圖13省略了連線，但是第一和第二水平方向設置線RL1和RL2連接到構成雙向移位寄存器HSR的時鐘控制反相器61和62。
時鐘控制反相器61由p型晶體管71、72和n型晶體管73、74構成，如圖14A所示。P型晶體管72連接到第二水平方向設置線RL2，N型晶體管73連接到第一水平方向設置線RL1。當第一水平方向設置線RL1為H電平、第二水平方向設置線RL2為L電平時，時鐘控制反相器61用做一個反相器，但是當第一水平方向設置線RL1為L電平、第二水平方向設置線RL2為H電平時，時鐘控制反相器61用做一個高阻抗。
另一方面，在時鐘控制反相器62中，P型晶體管72連接到第一水平方向設置線RL1，N型晶體管73連接到第二水平方向設置線RL2。當第二水平方向設置線RL2為H電平，時鐘控制反相器62用做一個反相器，當第一水平方向設置線RL1為H電平，時鐘控制反相器62用做一個高阻抗。
圖14C示出了時鐘控制反相器65的電路結構。當時鐘信號線CLK1為H電平、時鐘線信號CLK2為L電平時，時鐘控制反相器65輸出一個反相輸入，當時鐘信號線CLK1為L電平、并且時鐘信號線CLK2為H電平時，時鐘控制反相器65用做一個高阻抗。
圖14D示出了時鐘控制反相器66的電路結構。當時鐘信號線CLK1為L電平、時鐘信號線CLK2為H電平時，時鐘控制反相器66輸出一個反相輸入，當時鐘信號線CLK1為H電平、時鐘信號線CLK2為L電平時，時鐘控制反相器66用做高阻抗。為了清楚起見，在圖13中省略了時鐘信號線CLK1、CLK2的連接，但是時鐘信號線CLK1和CLK2連接到時鐘控制反相器65和66。
圖15A和15B示出了構成水平驅動電路120的晶體管的布置。圖15A是水平驅動電路120的示意性平面圖，為了清楚起見，在圖15A和15B中示出了僅對應于四個視頻信號線103(未圖示)的水平驅動電路120。對應于各個視頻信號線103的每一個水平驅動電路120的寬度AW通過上述像素間距確定。圖15B是沿圖15A的XVB-XVB線的水平驅動電路120的示意性平面圖。
標號121表示水平移位寄存器，它由并排排列的n型晶體管和p型晶體管構成，如圖14A-14D所示。標號246和236分別表示p型晶體和n型晶體管的有源區。例如，在有源區246(1)，在寬度AW內并排布置圖13，14A和14B的時鐘控制反相器61和62的p型晶體管。同樣，在有源區236(1)，裝配了時鐘控制反相器61和62的n型晶體管，在有源區246(2)中裝配了時鐘控制反相器65和66的p型晶體管。在有源區236(2)中裝配了時鐘控制反相器65和66的n型晶體管。在圖15B中，標號242表示n型阱，232表示P型阱，245表示設置在n型阱和p型阱之間的設備絕緣區。標號AL2表示形成水平移位寄存器121的區域的長度。標號325表示顯示數據處理電路325。在圖15A和15B中，在垂直方向上排列6個顯示數據處理電路325(1)-325(6)。設置每一個顯示數據處理電路325(1)-325(6)使之對應于各個視頻信號線103，從而當顯示數據的比特數增加時，形成顯示數據處理電路的區域在垂直方向上必須被加長。為了解決這個問題，顯示數據處理電路325由n型晶體管構成，如圖5所示。
圖15A和15B中的標號236表示圖5的顯示數據處理元件(圖5中指定的201-203)和時間數據處理元件(圖5中的211-213)的有源區。顯示數據處理元件203和時間數據處理元件213橫向地排列在圖9A和9B所示的有源區236內。在圖15B，標號232表示n型阱，235是設置在兩個n型阱之間的設備絕緣區。標號AL1表示形成每一個顯示數據處理電路325(1)-325(6)的區域的長度。在圖15A和15B中，標號261表示形成圖5的存儲器電容191-193的區域，261是形成圖5的數據接收元件(圖5中的171-173)和圖5的顯示數據傳輸元件(圖5的181-183)的有源區。數據接收元件和顯示數據傳輸元件橫向地排列在有源區271內，就象顯示數據處理元件和時間數據處理元件。
圖15A中的標號329表示從水平移位寄存器121延伸并連接到各個數據接收元件(在圖15A和15B中省略了到數據接收元件的連線)的定時信號線(例如由多晶硅制成)。每一個定時信號線329沿顯示數據處理電路325(1)-325(6)布置，從而能夠向所有的顯示數據處理電路325(1)-325(6)提供定時信號。因此，隨著顯示數據的比特量的增加，定時信號線329沿垂直方向延長，因此顯示數據處理電路325(1)、325(2)、……是數量是增加的。
隨著定時信號線329延長，連線阻抗增加。由于定時信號是高頻脈沖，連線阻抗的增加導致定時信號的波形失真。定時信號中的失真在進入數據接收元件171-173的顯示數據的接收定時中產生誤差。例如，出現的問題是，當顯示數據處理電路325(1)已在給定的時刻接收顯示數據，而顯示數據處理電路325(6)沒有接收顯示數據，顯示質量下降。
當考慮到定時信號線329的連線阻抗和電容時，希望使顯示數據處理電路325的長度AL1盡可能短。當水平移位寄存器121的長度AL2比每一個顯示數據處理電路325(1)、325(2)、325(3)、……的長度AL1長時，顯示數據處理電路325(1)、325(2)、325(3)、……的總長度是長度AL1和顯示數據比特數的乘積，因此，如果顯示數據比特數增加，可以有效減小整個電路和定時信號線329的長度，以縮短每一個顯示數據處理電路325(1)、325(2)、325(3)、……的長度AL1。從上述來看，通過使用n型晶體管來形成電路325(1)、325(2)、325(3)、……，能夠減小顯示數據處理電路325(1)、325(2)、325(3)、……的長度AL1，從而減小設備絕緣區235的長度。
在圖15A中，標號326表示灰度電壓輸出電路，272和273分別是電平移動電路141的p型晶體管和n型晶體管的有源區。有源區273大于其他有源區，以增加晶體管的ON和OFF速度。
如上所述，在構成水平驅動電路120的晶體管的布置設計中，通過使用相同傳導類型的晶體管和把電路定位在節距內來形成驅動電路，能夠縮短驅動電路的長度。即使液晶顯示板的顯示部分的面積減小，但是，灰度電平和節距的數量增加，能夠實現具有比顯示部分面積小的驅動電路。即使當灰度電壓電平數，通過縮短驅動的長度，用于接收顯示數據的定時信號線的連線阻抗能夠被保持在一個低值，從而能夠減小接收顯示數據中的誤差。
圖16示出了使用水平驅動電路120的兩個系統的結構。在圖16中，示出了水平驅動電路120的兩個系統被配置在顯示部分110的頂部和底部側，但是兩個系統都能夠被配置在顯示部分110的頂部和底部側的其中之一上。圖17示出了電壓選擇器電路123的電路結構，好電壓選擇器電路123適用于使用水平驅動電路120的兩個系統的情況。在圖16所示水平驅動電路120中，在其中一個系統中的電壓選擇器電路123接收數據期間，另一個系統中的電壓選擇器電路123能夠選擇灰度電壓，結果是能夠省略顯示數據傳輸元件，如圖17所示。
下面參考圖18解釋根據本發明的液晶顯示裝置中的像素部分。圖18是根據本發明一個實施例的示意性截面圖。
在圖18中，標號100表示液晶顯示板，1是用做驅動電路襯底的第一襯底，2是用做透明襯底的第二襯底，3是液晶合成物，4是墊片。墊片4在將液晶合成物3夾在中間的驅動電路襯底1和透明襯底2之間建立一個固定的單元間隙d。標號5表示形成在驅動電路襯底1上的反射電極，6是用于與反射電極5一起施加一個穿過液晶合成物3的電壓的反電極，7和8是用于把液晶合成物3的液晶分子定向在特定方向的定向膜，30是用于向反射電極5施加電壓的有源元件。
標號34表示漏極區，35是源極區，36是柵電極，38是絕緣膜，39是用于使晶體管彼此絕緣的場效氧化膜，40是用于與驅動電路襯底1一起形成電容的存儲電容形成電極，絕緣膜38夾在它們之間，41是第一夾層絕緣膜，42是第一導電膜，43是第二夾層絕緣膜，44是第一光阻膜，45是第三夾層絕緣膜，46是第二光阻膜，47是第四夾層絕緣膜，48是形成反射電極5的第二導電膜。
第一實施例中的液晶顯示板是反射型的。投射到液晶顯示板100的光從透明襯底2(圖18的頂部)進入，然后穿過液晶合成物3，然后被反射電極5反射回來，然后再次穿過液晶合成物3和透明襯底2，然后離開液晶顯示板100。
在反射型的液晶顯示板中，當反射電極5被放置在其液晶合成物3側的驅動電路襯底1表面上時，一個不透明的襯底如硅襯底能夠被用做驅動電路襯底1。這種結構的優越性在于有源元件30和連線能夠放置在反射電極5下，從而形成像素的反射電極5的區域能夠增加，因此，能夠實現更高的圖象寬高比。并且這種結構優越性在于輻射從驅動電路襯底1后表面投射到液晶顯示板100的光所產生的熱。
接下來，將解釋使用電控雙折射模式的液晶顯示板的操作。通過偏振器被線性偏振的光進入液晶顯示板100。當在反射電極5和反電極6之間施加一個電壓時，由于介電各向異性，液晶合成物3的液晶分子的定向被改變，結果改變了液晶合成物3的層的雙折射。通過把雙折射的變化變換成光傳輸的變化，電控雙折射模式產生圖象。
接著，將參考圖19A和19B描述單偏振器扭轉向列(SPTN)模式，它是電控雙折射模式的一種類型。
標號9表示一個偏振光束分光器，它把來自光源(未圖示)的入射光L1分成兩個偏振光，并發射兩個偏振光中的一個線性偏振光。
在圖19A和19B中，已經穿過偏振光束分光器9的一束P偏振的光進入液晶顯示板100，但是替代為，被偏振光束分光器9反射的一束S偏振光能夠進入液晶顯示板100。
液晶合成物3是具有正介電各向異性的向列液晶材料。液晶分子的縱軸的定向大致與驅動電路襯底1和透明襯底2的主表面平行，液晶分子被定向膜7和8扭轉大約90°穿過液晶層。
圖19A示出了跨過液晶合成物3的層沒有施加電壓的情況。進入液晶顯示板100的光束L2被液晶合成物3的雙折射轉換成橢圓偏振光，然后在反射電極5上變成原形偏振光。反射電極5反射的光再次穿過液晶合成物3，從而變成再次變成橢圓偏振光，然后當離開液晶顯示板100時再次返回到線性偏振光。出射的線性偏振光L3是S偏振光，其偏振方向相對于入射光L2旋轉一個90°角，再次進入偏振光束分光器9，然后被偏振光束分光器9的內界面反射，變成出射光L4，又被投射在屏幕或類似物上以產生顯示。這種結構是所謂的正常白(通常打開)型，在沒有施加跨過液晶合成物3的層的電壓時發出光。
圖19B示出了跨過液晶合成物層3施加一個電壓的情況。當跨過液晶合成物層3施加一個電場時，液晶分子再次處于電場的方向上，因此，不出現液晶分子的雙折射。結果，進入液晶顯示板100的線性偏振光L2被反射電極5反射而不經過變化，然后從液晶顯示板100出射的光束L5具有與入射光L2相同的偏振方向。出射光L5穿過偏振光束分光器9，返回到光源，從而沒有光被投射到屏幕上，在屏幕上出現黑屏顯示。
在單偏振器扭轉向列模式下，液晶分子的定向方向與襯底的主平面平行，從而能夠使用定向液晶分子的普通方法，并且其制造過程穩定。正常白模式操作防止了產生在低壓電平的缺陷顯示。原因在于，在正常白模式下，當在跨過液晶層施加一個高電壓時，提供一個黑電平(黑屏顯示)，在這種狀態下，幾乎所有的液晶分子都沿垂直于襯底主平面的電場方向定向，因此，黑電平顯示不是十分取決于被施加了一個低電場的液晶分子的初始狀況。
人眼根據亮度比感覺到亮度不均勻，接近于對亮度對數的響應，因此，對黑電平的變化敏感。
因為上述原因，正常白模式在防止液晶分子初始定向狀況造成的亮度不均勻方面有優越性。
電控雙折射模式要求液晶顯示板的襯底之間的單元間隙精度高。電控雙折射模式利用穿過液晶層時造成的普通光線和異常光線之間的相位差，因而，通過液晶層傳輸的光強度取決于普通和異常光線之間的延遲Δn·d，這里Δn是雙折射，d是透明襯底2和驅動電路襯底1之間的墊片4產生的單元間隙。
在該實施例中，從顯示不均勻方面來看，單元間隙被控制在±0.05μm的精度。反射型液晶顯示板中，進入液晶顯示板的光被反射電極反射，然后再次穿過液晶層，因而，如果反射型液晶顯示板使用具有與透射型液晶顯示板所使用的液晶合成物相同雙折射Δn的液晶合成物，反射型液晶顯示板的單元間隙d為透射型液晶顯示板的一半。通常，透射型液晶顯示板的單元間隙d在從約5微米到約6微米的范圍內，但是在該實施例中，單元間隙被選擇在約2微米。
在該實施例中，為了保證單元間隙的精度比普通液晶顯示板的高，在驅動電路襯底1上制造柱狀墊片來代替使用離散墊片(bead-dispering)方法。
圖20是液晶顯示板的示意性平面圖，用于解釋安裝在驅動電路襯底1上的反射電極5和墊片4的排列。在整個驅動電路襯底1的區域以矩陣方式上排列大量的墊片4，用于在透明襯底2和驅動電路襯底1之間建立均勻的間隔。每一個反射電極5確定一個用做液晶顯示板形成的最小圖象元素的像素。為了簡單起見，圖20示出五列乘四行象素，在最外列和行中的像素由標號5B表示，在最外列和行里面的像素由5A表示。
在圖20中，像素的5列4行的排列形成一個顯示區，液晶顯示板在該顯示區中形成一個顯示。虛擬像素10位于顯示區周圍，與墊片4相同的材料所形成的外圍框11位于虛擬像素10周圍，密封部件12被涂覆在驅動電路襯底1上的外圍框11周圍。標號13表示用于外部連接的端子，用于向液晶顯示板100提供外部信號。
墊片4和外圍框11由樹脂材料形成。對于樹脂材料，例如可以使用JSR公司(日本，東京)制造的化學增強型負性光刻膠“BPR-113”(商標名)。通過旋涂方法在驅動電路襯底1上涂覆光刻膠材料，驅動電路襯底1上形成有反射電極5，然后通過具有墊片4和外圍框11的圖案形狀的掩模進行暴光，然后通過脫模劑加工形成墊片4和外圍框11。
通過使用光刻膠或與之類似的材料制造墊片4和外圍框11時，可以通過材料的涂層厚度來控制墊片4和外圍框11的高度，從而能夠高精密度地制造墊片4和外圍框11。能夠通過掩模圖案確定墊片4的位置，因此，能夠精確地使墊片4位于理想位置。
在使用在液晶投影機中的液晶顯示板中，如果在像素上有一個墊片4，產生問題是，在其投射放大的圖象中能夠看到墊片4的陰影。通過掩模圖案暴光和后續的加工來制造墊片4，能夠在不破壞顯示圖象質量的位置上設置墊片4。
由于墊片4和外圍框11已被同時制造，通過最初在驅動電路襯底1滴少量液晶合成物3，液晶合成物3能夠被密封在驅動電路襯底1和透明襯底2之間，然后在驅動電路襯底1上交迭透明襯底2，將液晶層夾在中間，然后把透明襯底2粘結到驅動電路襯底1。
當在把液晶合成物3插入到驅動電路襯底1和透明襯底2之間后液晶顯示板100已被裝配時，液晶合成物3被保持在外圍框11所包圍的范圍內。
密封部件12覆蓋在外圍框11外側周圍，并把液晶合成物3限制在液晶顯示板100內。
如上所述，通過使用圖案掩模制造外圍框11，從而以高精度定位將其裝配在驅動電路襯底1上，因此，能夠高精度地確定液晶合成物3的邊緣。此外，外圍框11能夠高精度地確定密封部件12的邊緣。
密封部件12用于將驅動電路襯底1和透明襯底2固定在一起，還用于防止材料穿透損害液晶合成物3。當使用流體密封部件12時，外圍框11用于阻擋密封部件12。通過使外圍框11用做密封部件12的阻擋部件，能夠高精度地建立液晶合成物3和密封部件12的邊緣，因此，能夠減小液晶顯示板100的顯示區和外圍側邊之間的范圍，造成顯示區域周圍外圍邊緣的減小。
虛擬像素10位于外圍框11和顯示區域之間，用于使最外側像素5B產生的顯示質量等于位于最外側像素5B內側的內側像素5A所產生的顯示質量。由于內側像素5A具有相鄰像素，在內側像素5A和其相鄰像素之間產生有害電場，因此，內側像素5A產生的顯示質量與沒有其相鄰像素情況下產生的顯示質量相比變壞。
另一方面，假定沒有提供虛擬像素10的一種情況，在最外側像素5B周圍不產生降低顯示質量的有害電場，結果最外側像素5B的顯示質量比內側像素5A的顯示質量好。如果在一些像素之間存在顯示質量的差別，就會產生不均勻顯示。為了消除這個問題，設置虛擬像素10并提供以類似像素5A和5B的信號電壓，從而最外側像素5B的顯示質量與內側像素5A的顯示質量相同。
此外，由于外圍框11包圍顯示區域，產生的問題是，在執行用于把液晶合成物3的液晶分子定向在特定方向上的在驅動電路襯底1表面上的摩擦處理中，外圍框11阻礙了在外圍框11附近表面的摩擦處理。在該實施例中，在驅動電路襯底1上裝配了墊片4和外圍框11之后，液晶分子定向膜7(見圖18)覆蓋在驅動電路襯底1上，然后通過用織物或類似物摩擦液晶分子定向膜7執行摩擦處理，從而摩擦的定向膜7使液晶合成物3的液晶分子沿特定方向定向。
在摩擦處理中，因為外圍框11高出驅動電路襯底1的表面，由于外圍框11形成階梯，外圍框11附近的定向膜7沒有被充分摩擦，因此，易于在外圍框11附近產生液晶分子的不均勻定向。為了使液晶合成物3的液晶分子的不完全定向導致的顯示不均勻變得不明顯，制造一些直接插入外圍框11的像素作為不對顯示產生作用的虛擬像素10。
但是，如果虛擬像素10象像素5A和5B一樣被提供信號，由于在虛擬像素10和透明襯底2之間有液晶合成物3，產生的問題是觀眾也可以看到虛擬像素10產生的顯示。在正常白型的液晶顯示板中，當沒有施加跨過液晶合成物3的層的電壓時，虛擬像素10出現白色，因此，顯示區域的邊緣變得不清楚，顯示質量下降。遮蔽虛擬像素10是可以理解的，但是由于像素之間間隔幾個微米，難以在顯示區域邊緣精確地裝配光阻框，因而向虛擬像素10提供使其顯示黑圖象的電壓，該黑圖象是作為一個環繞顯示區域的黑外圍框出現。
下面參考圖21和22解釋有源元件30的結構及其安裝在驅動電路襯底1上的鄰近區域。與圖18中使用的相同標號表示圖21和22中對應部分。圖22是有源元件30的示意性平面圖及其附近區域，圖21是沿線XXI-XXI的圖22的截面圖。為了清楚起見，圖21中部件之間的距離不等于圖22中的相應距離，圖22試圖說明掃描信號線51、柵電極36、視頻信號線52、漏極區35、源極區34、存儲電容形成電極40、第一導電膜42、和接觸孔35CH、34CH、40CH和41CH與其他被省略的部件之間的位置關系。在圖21中，標號31表示用做驅動電路襯底的硅襯底，32表示通過離子注入裝配在驅動電路襯底31中的半導體區(一個n型阱)，33是溝道截斷環，34是裝配在N型阱32內的源極區，通過離子注入被制成是導電的，35是是裝配在n型阱32內的漏極區，通過離子注入被制成是導電的。順便說，源極和漏極的指定取決于他們之間偏壓的極性，但是在液晶顯示板工作期間該電壓極性周期性反轉，因而工作期間漏極和源極交換。在該說明書中，為了方便起見，兩個區中的一個被指定為漏極區，而另一個指定為源極區，而不考慮偏壓的極性。
在圖21中，標號36表示柵電極，37是用于緩和柵電極36邊緣的電場的偏移區，38是絕緣膜，39是用于使晶體管彼此電絕緣的場效氧化膜，40是用于與硅襯底31一起形成電容的存儲電容形成電極，絕緣膜38夾在他們中間。柵電極36和存儲電容形成電極40由一雙層膜形成，該雙層膜由用于降低有源元件30的閾值電壓的導電膜和配置在絕緣膜38上導電膜形成。該雙層膜可以由兩個多晶硅和鎢化硅膜制成，例如。標號41是第一絕緣夾層膜，42是第一導電膜。第一導電膜42是由用于防止不完全接觸的阻擋層金屬膜和低阻抗導電膜制成的多層膜。例如，由鈦化鎢(TiW)和鋁制成的噴射多層金屬膜可以被用做第一導電膜。
在圖22中，標號51表示掃描信號線。掃描信號線51在圖22中的X方向上延伸，被排列在Y方向上，并被提供以掃描信號用于接通或斷開有源元件30。掃描信號線51由與柵電極36相同的雙層膜構成。例如，該雙層膜由層壓的多晶硅和鎢化硅膜制成，可以被用做掃描信號線51。在Y方向上延伸的視頻信號線52排列在X方向上，并被提供以將寫入反射電極5的視頻信號。視頻信號線52由與第一導電膜42相同的多層金屬膜形成。例如，該多層金屬膜由鈦化鎢(TiW)和鋁制成，可以被用做視頻信號線52。
通過貫穿絕緣膜38和第一夾層絕緣膜41內的接觸孔35CH的第一導電膜42，視頻信號被提供到漏極區35。當掃描信號被提供到掃描信號線51時，有源元件30接通，視頻信號從半導體區(N型阱)32傳輸到源極區34，然后通過接觸孔34CH被傳輸到第一導電膜42。之后，視頻信號通過接觸孔40CH從第一導電膜42傳輸到存儲電容形成電極40，然后通過圖21所示接觸孔42CH傳輸到反射電極5。接觸孔42CH被定位在場效氧化膜39上。由于場效氧化膜39的厚度大，場效氧化膜39的頂表面被設置在比其他元件高的平面上。通過將接觸孔42CH放置在場效氧化膜39上，接觸孔42CH能夠被定位在上導電層附近，從而能夠縮短在接觸孔42CH的電連接長度。
第二夾層絕緣膜43將第二導電膜44與第一導電膜42絕緣。第二夾層絕緣膜43由兩個層形成，包括用于填充凹痕并降低底層元件造成的不平整的平整化膜43A和一個覆蓋平整化膜43A的絕緣膜43B。通過應用SOG(旋裝玻璃)制造平整化膜43A，絕緣膜43B是利用TEOS(四乙基原硅酸鹽)作為活性氣體通過CVD處理制造的SiO2膜。應用在硅襯底31上之后，利用CMP(化學機械拋光)處理拋光第二夾層絕緣膜43，第二夾層絕緣膜43被平整化。第一光阻膜44配置在平整化的第二絕緣膜上。第一光阻膜44由與第一導電膜42相同的多層金屬膜形成，該多層金屬膜由鈦化鎢(TiW)和鋁制成。
第一光阻膜44覆蓋驅動電路襯底1的大約整個區域，并且僅在圖21所示接觸孔42CH制作開口。利用TEOS(四乙基原硅酸鹽)作為活性氣體，通過CVD處理，第三夾層絕緣膜45被配置在第一光阻膜44上。此外，第二光阻膜46形成在第三夾層絕緣膜45上，并由與第一導電膜42相同的多層金屬膜形成，該多層金屬膜由鈦化鎢(TiW)和鋁制成。第二光阻膜46通過接觸孔42CH連接到第一導電膜42。在接觸孔42CH中，形成第一光阻膜44的金屬膜和形成第二光阻膜46的金屬膜層壓，以產生電連接。
當第一光阻膜44和第二光阻膜46由金屬膜制成時，絕緣(電介質)膜制成的第三夾層絕緣膜45被插入他們之間，并向第一光阻膜44施加一個電壓，能夠在第一光阻膜44第二光阻膜46之間形成一個存儲電容。從第三夾層絕緣膜45對于驅動電壓的耐壓方面以及通過減小第三夾層絕緣膜45的厚度來增加電容方面來看，希望第三夾層絕緣膜45的厚度在150nm到450nm的范圍內，優選在約300nm。
圖23是與透明襯底2重疊的驅動電路襯底1的立體圖。形成在驅動電路襯底1周緣的是外圍框11，液晶合成物3被限制由外圍框11、驅動電路襯底1和透明襯底2包圍的空間內。密封部件12覆蓋在重疊的驅動電路襯底1和透明襯底2之間的外圍框11外側周圍。驅動電路襯底1和透明襯底2通過密封部件12固定在一起，形成液晶顯示板100。
接著，如圖24所示，用于向液晶顯示板100提供外部信號的柔性印刷電路板80連接到用于外部連接的端子13。柔性印刷電路板80一端的相對側上的最外端子比其余端子長，并連接到形成在透明襯底2上的反電極5，從而用做反電極端子81。以此方式，柔性印刷電路板80連接到驅動電路襯底1和透明襯底2。
通常，柔性印刷電路板只連接到配置在驅動電路襯底1上用于外部連接的端子，從而通過驅動電路襯底1進行從柔性印刷電路板到反電極5的連線。
本發明該實施例中的透明襯底2設有被連接到柔性印刷電路板80的連接部分，從而柔性印刷電路板80直接連接到反電極5。通過在驅動電路襯底1上重疊透明襯底2形成液晶顯示板。透明襯底2被重疊在驅動電路襯底1上，從而透明襯底2的周緣延伸超出驅動電路襯底1的外側邊緣，并提供連接部分82，柔性印刷電路板80在連接部分82連接到反電極5。
圖25和26示出了液晶顯示裝置200的結構。圖25是液晶顯示裝置200的主要部件的透視分解圖，圖26是液晶顯示裝置200的平面圖。
如圖25所示，具有連接到那里的柔性印刷電路板80的液晶顯示板100被裝配在散熱板462上，一個緩沖部件461插入在它們之間。高導熱的緩沖部件461填充了散熱板462和液晶顯示板100之間的間隙，用于從液晶顯示板100把熱容易地傳導到散熱板462。標號463表示一個模型，通過膠粘劑固定到散熱板462。
如圖26所示，柔性印刷電路板80在模型463和散熱板462之間通過，然后從模型463出來。標號465表示防止光源進入液晶顯示裝置200的計劃外部分的光阻板，466是限定液晶顯示裝置200的顯示區域的光阻框。
已經基于本發明的實施例具體地解釋了本發明人的該發明，但是本發明不局限與上述實施例，在不脫離本發明的技術教導和范圍的前提下可以進行各種變化和改型。
通過本說明書中公開的具有代表性的一個發明所獲得的優越性可以總結如下本發明能夠減小裝入液晶顯示板的水平驅動電路所占用的空間，并且能夠使液晶顯示板小型化。
權利要求
1.液晶顯示裝置，包括第一襯底，第二襯底，夾在所述第一襯底和所述第二襯底之間的液晶合成物，配置在所述第一襯底上的多個像素，用于向多個所述像素提供視頻信號電壓的多個視頻信號線，一個適合被提供以周期性變化的灰度電壓、用于向所述多個視頻信號線輸出所述視頻信號電壓的驅動電路，用于向所述驅動電路提供顯示數據的N個顯示數據線，和用于向所述驅動電路提供與所述灰度電壓同步變化的時間控制信號的N個時間控制信號線，其中所述驅動電路設有一個電壓選擇器電路，用于根據所述顯示數據從所述灰度電壓中選擇電壓電平并把所述電壓電平輸出到所述多個視頻信號線；所述電壓選擇器電路包括處理電路的多個串聯組合，所述多個串聯組合中的每一個與所述多個視頻信號線中的一個相關聯，所述多個串聯組合中的各串聯組合的每一個所述處理電路與所述N個顯示數據線的各顯示數據線以及所述N個時間控制信號線的各時間控制信號線相關聯，并被配置在所述N個顯示數據線的兩個相鄰的顯示數據線之間，每一個所述處理電路包括一個顯示數據相關開關元件和一個時間控制信號相關開關元件的并聯組合，通過從0到N個所述顯示數據相關開關元件中選擇一定數量的顯示數據相關開關元件，指定所述選擇數量的所述顯示數據相關開關元件為OFF，并把所述多個串聯組合的每一個串聯組合中其余的所述顯示數據相關開關元件切換到ON，所述顯示數據產生2N個不同的組合所述2N個不同組合的每一個組合是唯一地與所述灰度電壓的一個電平同步，通過把與所述切換到OFF的顯示數據相關開關元件一起構成所述并聯組合的一個時間控制信號相關開關元件切換到ON，所述時間控制信號唯一地確定所述灰度電壓的一個電平。
2.根據權利要求1的液晶顯示裝置，其中所述顯示數據相關開關元件和所述時間控制信號相關開關元件由相同傳導類型的晶體管構成。
3.根據權利要求1的液晶顯示裝置，其中所述第一襯底由硅制成。
4.根據權利要求1的液晶顯示裝置，其中所述灰度電壓以階梯方式變化。
5.根據權利要求1的液晶顯示裝置，其中所述N個顯示數據線中的每一個顯示數據線被提供以在二進制系統中代表所述顯示數據的N比特的相應的一個比特。
6.液晶顯示裝置，包括第一襯底；第二襯底；夾在所述第一襯底和所述第二襯底之間的液晶組合件；配置在所述第一襯底上以矩陣排列的多個像素；用于向所述多個像素提供視頻信號電壓的沿所述矩陣的列方向延伸和沿行方向排列的多個視頻信號線；適合被提供以周期性變化的灰度電壓的、用于向所述多個視頻信號線輸出所述視頻信號電壓的驅動電路；用于向所述驅動電路提供顯示數據的、沿所述行方向延伸和沿所述列方向排列的N個顯示數據線；和用于向所述驅動電路提供與所述灰度電壓同步變化的時間控制信號的、沿所述行方向延伸和沿所述列方向排列的N個時間控制信號線；其中所述驅動電路包括一個用于根據所述顯示數據從所述灰度電壓中選擇電壓電平并把所述電壓電平輸出到所述多個視頻信號線的電壓選擇器電路，一個用于向所述電壓選擇器電路提供計時信號的移位寄存器，和多個用于從所述移位寄存器向所述電壓選擇器電路提供所述計時信號的計時信號線；所述電壓選擇器電路包括處理電路的多個串聯組合，和用于以與所述計時信號同步的方式接受所述顯示數據的多個數據接受元件，所述多個數據接受元件中的每一個數據接受元件對應于各個所述處理電路并且與各個所述處理電路一起配置在所述N個顯示數據線中兩個相鄰的顯示數據線之間，所述多個計時信號線從所述移位寄存器沿所述列方向延伸，連接到對應的一個所述數據接受元件，并由與形成所述數據接受元件的控制電極的導電薄膜相同高度的導電薄膜制成，所述多個串聯組合的每一個與所述多個視頻信號線中的一個相關聯，所述多個串聯組合中的各串聯組合的每一個所述處理電路與所述N個顯示數據線的各顯示數據線以及所述N個時間控制信號線的各時間控制信號線相關聯，每一個所述處理電路包括一個顯示數據相關開關元件和一個時間控制信號相關開關元件的并聯組合，通過從0到N個所述顯示數據相關開關元件中選擇一定的數量，指定所述選擇數量的所述顯示數據相關開關元件為OFF，并把所述多個串聯組合的每一個串聯組合中其余的所述顯示數據相關開關元件切換到ON，所述顯示數據產生2N個不同的組合，所述2N個不同組合的每一個組合是唯一地與灰度電壓的一個電平同步，通過把與所述切換到OFF的顯示數據相關開關元件一起構成所述并聯組合的時間控制信號相關開關元件切換到ON，所述時間控制信號唯一地確定所述灰度電壓的一個電平。
7.根據權利要求6的液晶顯示裝置，其中所述顯示數據相關開關元件和所述時間控制信號相關開關元件由相同傳導類型的晶體管構成。
8.根據權利要求6的液晶顯示裝置，其中所述第一襯底由硅制成。
9.根據權利要求6的液晶顯示裝置，其中所述灰度電壓以階梯方式變化。
10.根據權利要求6的液晶顯示裝置，其中所述N個顯示數據線中的每一個顯示數據線被提供以在二進制系統中代表所述顯示數據的N個比特中的相應的一個比特。
11.液晶顯示裝置，包括一個第一襯底；一個第二襯底；一個夾在所述第一襯底和所述第二襯底之間的液晶組合件；配置在所述第一襯底上的多個像素；用于向所述多個像素提供視頻信號電壓的多個視頻信號線；一個適合被提供以周期性變化的灰度電壓的、用于向所述多個視頻信號線輸出所述視頻信號電壓的驅動電路；用于向所述驅動電路提供顯示數據的N個顯示數據線；和用于向所述驅動電路提供與所述灰度電壓同步變化的時間控制信號的N個時間控制信號線；其中所述驅動電路設有一個用于根據所述顯示數據從所述灰度電壓中選擇電壓電平并把所述電壓電平輸出到多個視頻信號線的電壓選擇器電路；所述電壓選擇器電路包括處理電路的多個串聯組合，和用于根據所述多個所述串聯組合的一個輸出把所述電壓電平輸出到所述多個視頻信號線的多個輸出電路，所述多個輸出電路的每一個與所述多個串聯組合中相應的一個串聯連接，所述多個串聯組合的每一個與所述多個視頻信號線中的一個關聯，所述多個串聯組合中的各串聯組合的每一個所述處理電路與所述N個顯示數據線的各個顯示數據線以及所述N個時間控制信號線的各個時間控制信號線相關聯，并被配置在所述N個顯示數據線的兩個相鄰的顯示數據線之間，每一個所述處理電路包括耦連在一起形成OR電路的一個顯示數據相關開關元件和一個時間控制信號相關開關元件的并聯組合，通過從0到N個所述顯示數據相關開關元件中選擇一定的數量，指定所述選擇數量的所述顯示數據相關開關元件為OFF，并把所述多個串聯組合的每一個串聯組合中其余的所述顯示數據相關開關元件切換到ON，所述顯示數據產生2N個不同的組合，所述2N個不同組合的每一個組合是唯一地與灰度電壓的一個電平同步，和當所述多個串聯組合中相應的一個串聯組合的所有所述處理電路都被切換到ON時，所述多個輸出電路的每一個被提供以控制信號用于唯一地確定對應于所述顯示數據的所述灰度電壓的一個電平。
12.根據權利要求11的液晶顯示裝置，其中所述顯示數據相關開關元件和所述時間控制信號相關開關元件由相同傳導類型的晶體管構成。
13.根據權利要求11的液晶顯示裝置，其中所述第一襯底由硅制成。
14.根據權利要求11的液晶顯示裝置，其中所述灰度電壓以階梯方式變化。
15.根據權利要求11的液晶顯示裝置，其中所述N個顯示數據線中的每一個顯示數據線被提供以在二進制系統中代表所述顯示數據的N個比特中的相應的一個比特。
16.根據權利要求1的液晶顯示裝置，其中每一個所述處理電路被配置在所述多個視頻信號線的兩個相鄰的視頻信號線之間。
17.根據權利要求6的液晶顯示裝置，其中每一個所述處理電路被配置在所述多個視頻信號線的兩個相鄰的視頻信號線之間。
18.根據權利要求11的液晶顯示裝置，其中每一個所述處理電路被配置在所述多個視頻信號線的兩個相鄰的視頻信號線之間。
19.液晶顯示裝置，包括一個第一襯底；一個第二襯底；一個夾在所述第一襯底和所述第二襯底之間的液晶組合件；配置在所述第一襯底上的多個像素；用于向所述多個像素提供視頻信號電壓的多個視頻信號線；一個適合被提供以周期性變化的灰度電壓的、用于向所述多個視頻信號線輸出所述視頻信號電壓的驅動電路；用于向所述驅動電路提供顯示數據的N個顯示數據線；和用于向所述驅動電路提供與所述灰度電壓同步變化的時間控制信號的N個時間控制信號線；其中所述驅動電路設有一個用于根據所述顯示數據從所述灰度電壓中選擇電壓電平并把所述電壓電平輸出到所述多個視頻信號線的電壓選擇器電路；所述電壓選擇器電路包括處理電路的多個串聯組合，所述多個串聯組合的每一個與所述多個視頻信號線中的一個相關聯，所述多個串聯組合中的各串聯組合的每一個所述處理電路與所述N個顯示數據線的各個顯示數據線以及所述N個時間控制信號線的各個時間控制信號線相關聯，并被配置在所述N個顯示數據線的兩個相鄰的顯示數據線之間，每一個所述處理電路包括一個顯示數據相關開關元件和一個時間控制信號相關開關元件的并聯組合，通過從0到N個所述時間控制信號相關開關元件中選擇一定的數量，指定所述選擇數量的所述時間控制信號相關開關元件為OFF，并把所述多個串聯組合的每一個串聯組合中其余的所述時間控制信號相關開關元件切換到ON，所述時間控制信號產生2N個不同的組合，所述2N個不同組合的每一個組合是唯一地與灰度電壓的一個電平同步，通過把與所述切換到OFF的時間控制信號相關開關元件一起構成所述并聯組合的一個顯示數據相關開關元件切換到ON，所述顯示數據唯一地確定一個所述灰度電壓電平。
20.液晶顯示裝置，包括一個第一襯底；一個第二襯底；一個夾在所述第一襯底和所述第二襯底之間的液晶組合件；以矩陣方式配置在所述第一襯底上的多個像素；用于向所述多個像素提供視頻信號電壓的沿所述矩陣的列方向延伸和沿行方向排列的多個視頻信號線；一個適合被提供以周期性變化的灰度電壓的、用于向所述多個視頻信號線輸出所述視頻信號電壓的驅動電路；用于向所述驅動電路提供顯示數據的、沿所述行方向延伸和沿所述列方向排列的N個顯示數據線；用于向所述驅動電路提供與所述灰度電壓同步變化的時間控制信號的、沿所述行方向延伸和沿所述列方向排列的N個時間控制信號線；其中所述驅動電路包括一個用于根據所述顯示數據從所述灰度電壓中選擇電壓電平并把所述電壓電平輸出到所述多個視頻信號線的電壓選擇器電路，一個用于向所述電壓選擇器電路提供計時信號的移位寄存器，和多個用于從所述移位寄存器向所述電壓選擇器電路提供所述計時信號的計時信號線；所述電壓選擇器電路包括處理電路的多個串聯組合，和用于以與所述計時信號同步的方式接受所述視頻信號的多個數據接受元件，所述多個數據接受元件中的每一個數據接受元件對應于各個所述處理電路并且與所述各個處理電路一起配置在所述N個顯示數據線中兩個相鄰的顯示數據線之間，所述多個計時信號線從所述移位寄存器沿列方向延伸，連接到對應的一個所述數據接受元件，并由與形成所述數據接受元件的控制電極的導電薄膜相同高度的導電薄膜制成，所述多個串聯組合的每一個與所述多個視頻信號線中的一個相關聯，所述多個串聯組合中的各串聯組合的每一個所述處理電路與所述N個顯示數據線的各顯示數據線以及所述N個時間控制信號線的各時間控制信號線相關聯，每一個所述處理電路包括一個顯示數據相關開關元件和一個時間控制信號相關開關元件的并聯組合，通過從0到N個所述時間控制信號相關開關元件中選擇一定的數量，指定所述選擇數量的所述時間控制信號相關開關元件為OFF，并把所述多個串聯組合的每一個串聯組合中其余的所述時間控制信號相關開關元件切換到ON，所述時間控制信號產生2N個不同的組合，所述2N個不同組合的每一個組合是唯一地與灰度電壓的一個電平同步，通過把與所述切換到OFF的時間控制信號相關開關元件一起構成并聯組合的顯示數據相關開關元件切換到ON，所述顯示數據唯一地確定所述灰度電壓的一個電平。
21.液晶顯示裝置，包括一個第一襯底；一個第二襯底；一個夾在所述第一襯底和所述第二襯底之間的液晶組合件；配置在所述第一襯底上的多個像素；用于向所述多個像素提供視頻信號電壓的多個視頻信號線；一個適合被提供以周期性變化的灰度電壓、用于向所述多個視頻信號線輸出所述視頻信號電壓的驅動電路；用于向所述驅動電路提供顯示數據的N個顯示數據線；和用于向所述驅動電路提供與所述灰度電壓同步變化的時間控制信號的N個時間控制信號線；其中所述驅動電路設有一個電壓選擇器電路，用于根據所述顯示數據從所述灰度電壓中選擇電壓電平并把所述電壓電平輸出到所述多個視頻信號線；所述電壓選擇器電路包括處理電路的多個串聯組合，和用于根據所述多個串聯組合的一個輸出把所述電壓電平輸出到所述多個視頻信號線的多個輸出電路，所述多個輸出電路的每一個與所述多個串聯組合中相應的一個串聯連接，所述多個串聯組合的每一個串聯組合與所述多個視頻信號線中的一個相關聯，所述多個串聯組合的各個串聯組合的每一個所述處理電路與所述N個顯示數據線的各個數據線以及所述N個時間控制信號線的各個信號線相關聯，并被配置在所述N個顯示數據線的兩個相鄰的顯示數據線之間，每一個所述處理電路包括耦連在一起形成OR電路的一個顯示數據相關開關元件和一個時間控制信號相關開關元件的并聯組合，通過從0到N個所述時間控制信號相關開關元件中選擇一定的數量，指定所述選擇數量的時間控制信號相關開關元件為OFF，并把所述多個串聯組合的每一個串聯組合中其余的所述時間控制信號相關開關元件切換到ON，所述時間控制信號產生2N個不同的組合，所述2N個不同組合的每一個組合是唯一地與灰度電壓的一個電平同步，當所述多個串聯組合中相應的一個串聯組合的所有所述處理電路都被切換到ON時，所述多個輸出電路的每一個被提供以控制信號用于唯一地確定對應于所述顯示數據的一個所述灰度電壓電平。
全文摘要
一種液晶顯示裝置,具有一個用于根據來自周期性變化的外部提供的灰度電壓的顯示數據選擇電壓電平的電路。該電路包括處理電路的多個串聯組合。每一個串聯組合與耦合到像素的視頻信號線關聯,多個串聯組合的各個串聯組合的每一個處理電路與用于提顯示數據的N個顯示數據線的各個顯示數據線和用于提供與灰度電壓同步變化的時間控制信號的多個時間控制信號線的各個時間控制信號線相關聯。每一個處理電路被配置在N個顯示數據線的相鄰的兩個顯示數據線之間。時間控制信號唯一地確定與時間控制信號結合的灰度電壓的一個電平。
文檔編號G02F1/133GK1383127SQ0212313
公開日2002年12月4日 申請日期2002年3月5日 優先權日2001年3月5日
發明者勇廣宣, 竹本一八男, 宮澤敏夫, 松本克巳 申請人:株式會社日立制作所, 日立器件工程株式會社