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      具有檢測電路的薄膜晶體管陣列的制作方法

      文檔序號:5831317閱讀:146來源:國知局
      專利名稱:具有檢測電路的薄膜晶體管陣列的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本申請涉及一種薄膜晶體管陣列,諸如用于液晶顯示器的具有檢測電路的那些薄膜晶體管陣列。
      背景技術(shù)
      基于無定形硅薄膜晶體管(TFT)和液晶(TFT-LC顯示器)的平板顯示器具有很高的商業(yè)價(jià)值,已經(jīng)占領(lǐng)了平面屏幕電視和電腦顯示器市場的絕大部分份額。為了降低成本和提高產(chǎn)量,過程檢測(in-process testing) (IPT)是制造過程中最為苛刻的部分。最希望在隨后費(fèi)用昂貴的步驟(填充液晶、定位濾色玻璃以及加入驅(qū)動(dòng)電路)之前能鑒別(如果可能的話校正)出TFT電路內(nèi)的大多數(shù)缺陷。此外,所有成品顯示器能夠全部不具有象素缺陷是進(jìn)一步的需求。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)優(yōu)選對TFT陣列進(jìn)行可靠的檢測和修理。
      在一種檢測TFT陣列的方法中,經(jīng)占用了 TFT陣列之間空間的總線電路以某種方式暫時(shí)縮短陣列的列(TFT數(shù)據(jù)線)和行(TFT柵極線)至一組探針墊。例如,在公共玻璃基底(基板)上數(shù)個(gè)TFT面板內(nèi)的每隔一個(gè)柵極線與一個(gè)公共總線電線耦合(柵極偶數(shù)總線)以及交替的柵極線與另一個(gè)公共總線電線耦合(柵極奇數(shù)總線)。類似地,交替的數(shù)據(jù)線與一對公共總線電線耦合(數(shù)據(jù)偶數(shù)和數(shù)據(jù)奇數(shù)總線)。總線線路及其相關(guān)的接觸探針墊占據(jù)了制造得與單個(gè)基底平行的單個(gè)TFT陣列(即顯示器)之間的空間,并當(dāng)使單個(gè)陣列合縫以最終組裝顯示器時(shí)將被除去。上述布線排列使TFT陣列可根據(jù)某一空間和時(shí)間圖案被驅(qū)動(dòng),諸如閃光的棋盤形圖案,該圖案可出于檢測故障的目的被成像和分析。

      發(fā)明內(nèi)容
      提供了一種具有檢測電路的薄膜晶體管(TFT)陣列,其包括具有多個(gè)象素的薄膜晶體管陣列主體。檢測電路與主體集成。檢測電路包括經(jīng)檢測電路供給主體電源的電源裝置,以及多個(gè)無線開關(guān)以激活選定的象素。


      參看附圖這些以及其他特征將變得更為顯而易見,這些附圖的目的僅僅是示例性的,并不意欲做任何形式的限定,其中
      圖1是商用TFT方法制得的光電導(dǎo)開關(guān)的按相對角度配置的電極幾何形狀的示意圖。
      圖2是商用TFT方法制得的光電導(dǎo)開關(guān)的橫截面的示意圖。
      圖3是示出位于TFT陣列上的無定形硅光電導(dǎo)開關(guān)的圖解的示意圖。
      圖4是示出TFT陣列的示意圖,其中任一柵極行線或數(shù)據(jù)列線可通過控制相關(guān)的一對光電導(dǎo)開關(guān)耦合至正極或負(fù)極電壓路軌(rail)。
      圖5是示出在TFT的柵極和數(shù)據(jù)線以及一對正極和負(fù)極的電壓路軌。
      圖6是示出經(jīng)與圖4示出的設(shè)備相比較少數(shù)目的光電導(dǎo)開關(guān)將TFT陣列的柵極和數(shù)據(jù)線耦合至一對正和負(fù)電壓路軌的另一種排列的示意圖。
      圖7是示出檢測平行工序中的相鄰TFT陣列面板的程序的簡化示意圖,在平行工序中LED處于兩個(gè)檢測輔助裝置中。
      圖8是傳統(tǒng)商業(yè)TFT制備方法中制得的垂直耦合的肖特基光電池的示意性橫截面圖。
      圖9示出了利用圖8示出的傳統(tǒng)商業(yè)TFT制備方法制得的肖特基光電池的相同的布局示意圖的頂視圖。
      圖IO示出了一個(gè)橫向光電池結(jié)構(gòu)的示意性橫截面圖。
      圖11示出了圖IO示出的橫向光電池結(jié)構(gòu)的示意性橫截面的頂視圖。
      圖12是垂直耦合的肖特基光電池的串聯(lián)互連線路的示意性布局圖。
      圖13是包括串聯(lián)互連的結(jié)點(diǎn)電池的高電壓光電池的示意性布局圖和符號說明。
      圖14示出了給在檢測中的TFT陣列的一部分供給光電源的示意性布局圖,其中檢測設(shè)備上的光源依次用來驅(qū)動(dòng)嵌入在檢測中的基底的光電池和光電導(dǎo)開關(guān)。
      圖15示出了檢測處于平行工序中的相鄰TFT陣列面板的程序的示意性布局圖,其中檢測輔助裝置上的光源用來控制電源電池流出的電流,電源電池是光電池陣列,也可被兩個(gè)檢測輔助裝置上的光源驅(qū)動(dòng)。
      圖16是示出當(dāng)a-Si:H層厚度為0. 17|_im以及峰值光電導(dǎo)率為2x10-3S/cm時(shí),在a-Si:H光電導(dǎo)開關(guān)的接通阻力與具有指間間隙為3、4和5pm的開關(guān)面積之間的關(guān)系的圖。
      7圖17示出了經(jīng)光電導(dǎo)開關(guān)使偏置電源路軌和TFT柵極線相互耦合的電路。圖18示出了表現(xiàn)出經(jīng)光電導(dǎo)開關(guān)使光電池陣列和TFT柵極或數(shù)據(jù)線相互耦合的等價(jià)
      電路,其中加和^是分別光電池陣列的終端電流和電壓,&和7>分別是該電池的串
      聯(lián)和并聯(lián)寄生電阻。
      圖19示出了現(xiàn)有技術(shù)中的單個(gè)二極管整流器的電源。
      圖20示出了具有單個(gè)二極管整流器電源的檢測裝置,該電源具有取代整流器的光學(xué)開關(guān)元件。
      圖21示出了圖21示出的檢測裝置,其可將正和負(fù)電壓利用中心抽頭的次級感應(yīng)器施加在LCD面板上。
      圖22示出了一種光學(xué)開關(guān)類調(diào)節(jié)器的裝置,其中該次級具有兩個(gè)光學(xué)開關(guān)元件正向感應(yīng)開關(guān)和捕捉換向光學(xué)開關(guān),以根據(jù)初級交替或脈沖電流和電壓創(chuàng)建直流電次級電壓。
      圖23是示出當(dāng)與圖6示出的設(shè)備相比時(shí)經(jīng)感應(yīng)控制電子開關(guān)耦合TFT陣列的柵極和數(shù)據(jù)線與一對正和負(fù)電壓路軌的另一種布局的示意圖。
      圖24是在商業(yè)TFT制造方法中制得的感應(yīng)地或光學(xué)地控制的電子開關(guān)的示意圖。圖25是電源的結(jié)構(gòu)圖。
      圖26是另一種電源的結(jié)構(gòu)圖,其中象素電源與檢測電路分離地耦合。圖27是另一種電源的結(jié)構(gòu)圖,其中象素電源與檢測電路電源相耦合。圖28是另一種電源的結(jié)構(gòu)圖,其使用控制器來產(chǎn)生象素電源。
      具體實(shí)施例方式
      現(xiàn)在將參看圖1-28描述具有檢測電路的薄膜晶體管(TFT)陣列。
      以下將描述的檢測薄膜晶體管(TFT)陣列的設(shè)備和方法通常較現(xiàn)有方法更有效率、節(jié)省時(shí)間和空間。這種效果源自利用無線開關(guān)在給定的時(shí)間上僅僅驅(qū)動(dòng)位于檢測裝置的感應(yīng)元件下方的象素子集。在一個(gè)實(shí)施例中,這通過在電源(驅(qū)動(dòng)總線)和柵極行和數(shù)據(jù)列之間的界面上施加一個(gè)具有感光性的光敏層,因此它能夠在給定時(shí)間上僅僅驅(qū)動(dòng)位于感應(yīng)和圖像分析單元下方的部分TFT陣列得以實(shí)現(xiàn)。此外,減少傳感器和探針的機(jī)械障礙可改善產(chǎn)量。在另一些實(shí)施例中,這將利用其他無線開關(guān)得以實(shí)現(xiàn)。
      8在光電導(dǎo)開關(guān)中使用了光電導(dǎo)體,光敏層在黑暗和低壓中具有較高電阻以緩和光級,結(jié)果是通過這種開關(guān)的電阻通常非常大以及該開關(guān)通常處于接通狀態(tài),因此耦合至一個(gè)電極的電路與耦合至另一個(gè)電極的電路電隔離。這里的原理是基于"光"描述的??梢庾R到,這種原理還可運(yùn)用至各種形式的電磁輻射,包括可見光和可見光范圍之外的輻射。當(dāng)光電導(dǎo)體被適當(dāng)波長的強(qiáng)烈的光源照射時(shí),將有效激發(fā)層內(nèi)的光載體,在反相電極之間的有效電阻將降低數(shù)個(gè)量級,多于從兆歐(MQ)或千兆歐(GQ)范圍到千歐(KQ)范圍的數(shù)個(gè)量級,因此光的照射有效地靠近了開關(guān)因而接近短路。通過控制光源的輸出、允許對TFT基底內(nèi)部驅(qū)動(dòng)電流的流動(dòng)進(jìn)行控制將光電導(dǎo)開關(guān)固定在單個(gè)基部上,因此在給定時(shí)間打開感應(yīng)和圖像分析單元附近的開關(guān),與此同時(shí),遠(yuǎn)離感應(yīng)單元的TFT就不需要繪制驅(qū)動(dòng)電源線了。
      在以下的描述中,詞語"光"用來描述可用于檢測電路目的的任意電磁輻射,包括可見光和其他頻率的電磁輻射,諸如無線電頻率。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在一個(gè)特定的實(shí)施例中,利用發(fā)出綠光區(qū)的LED和該光可激活的光敏材料是非常有利和實(shí)用的。然而,這里討論的原理還適用于可激活其他光敏材料的電磁輻射。以下描述是材料和激活它們的相應(yīng)電磁輻射的范圍的示例性實(shí)施例。
      另外,還可使用可在裝置之間傳遞信號或能量的其他遙控裝置。這些除以下描述的光活化的光敏材料之外還包括感應(yīng)耦合和電容耦合,諸如在美國專利號6885202 (Slupsky)和PCT專利申請?zhí)朩02005/076885 (Miller)中討論的那些。不同的實(shí)施例可合并成一個(gè)或多個(gè)的任意的這種裝置。以下將描述使用光活化的應(yīng)用例子,例如光學(xué)開關(guān)。然而,通過利用感應(yīng)或電容耦合部件可獲得等價(jià)的性能和功能。TFT制作方法的局限性限制了可形成在TFT面板上的電子裝置的類型。當(dāng)使用不同形式的耦合時(shí),這種局限將增加對設(shè)計(jì)的限制。例如,許多常規(guī)TFT方法不允許集成P通道裝置。此外裝置的參數(shù)漂移會超時(shí)。
      *賴凝乂游來故導(dǎo)開關(guān)##/庫芬/
      由于已知無定形氫化硅(以下簡稱為a-Si:H)是一種有效的光電導(dǎo)體,因此可通過商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的TFT制作方法制作光電導(dǎo)開關(guān)??梢庾R到,有數(shù)種可選擇的無機(jī)和有機(jī)半導(dǎo)體材料來取代a-Si :H。例如將用于有源矩陣有機(jī)光發(fā)光二極管陣列的制作過程的形成在基底上的材料("AM 0LED")。圖1示出了可使用的光電導(dǎo)開關(guān)11的一個(gè)例子。光電導(dǎo)
      9開關(guān)11形成在TFT基底上,其中反相電極12和14在數(shù)據(jù)金屬層15上形成了圖案,其設(shè)計(jì)來與a-Si:H層16進(jìn)行歐姆接觸。由于a-Si :H在黑暗中或低壓中本身具有較高電阻以緩和光級,因此在MQ至GQ范圍中,通過這種開關(guān)的電阻通常非常大。因而該開關(guān)通常處于打開狀態(tài),與一個(gè)電極相耦合的電路與耦合另一個(gè)電極的電路有效電隔離。當(dāng)a-Si:H被適當(dāng)波長的強(qiáng)烈光源照射斌更有效激發(fā)a-Si:H層內(nèi)的光電載體時(shí),反相電極之間的有效電阻可降低高達(dá)大約6個(gè)量級,因此光的照射有效地關(guān)閉了開關(guān)。例如,強(qiáng)度在10-100W/cmS范圍的綠光可導(dǎo)致裝置的電阻從MQ或GQ范圍降低至KQ范圍。由于與TFT陣列內(nèi)部柵極或數(shù)據(jù)線相關(guān)的電阻通常為若干KQ,因此對于本申請來說,當(dāng)?shù)陀谶@種照明級別時(shí)這種開關(guān)將無限接近短路。
      在均勻短暫地經(jīng)過高強(qiáng)度光照射后,由于已知的Staebler-Wronski效應(yīng)光電導(dǎo)開關(guān)11中的a-Si:H層16將被改良。該效應(yīng)使載體捕捉密度得到較大提升,因此降低了暗電導(dǎo)率大約數(shù)個(gè)量級。幸運(yùn)的是,捕捉密度上的這種提高在非常高的光強(qiáng)度下對光電導(dǎo)率的影響非常有限,由于光產(chǎn)生的載體密度極大超過了捕捉密度,甚至在Staebler-Wronski衰減之后。實(shí)際效應(yīng)是光電導(dǎo)開關(guān)在短暫的光曝露后顯示出較高的打開-關(guān)閉對比,因?yàn)樵趶?qiáng)光下"打開"狀態(tài)電阻保持較為穩(wěn)定,而"關(guān)閉"狀態(tài)(暗)電阻增大了數(shù)個(gè)量級。
      圖2示出了光電導(dǎo)開關(guān)11的橫截面,該開關(guān)完全適于通常的底部柵極TFT制備方法??蛇x地,柵極金屬18可被包括在光敏a-Si:H層16下面,以將未被吸收的光朝a-Si :H層反射回,由此改善開關(guān)效率。開關(guān)11位于玻璃基底20上,具有柵極絕緣層22。
      參看圖3,檢測程序的基礎(chǔ)是在通常用于檢測TFT陣列的傳感器單元(探針板)26上添加了光源24,諸如足夠強(qiáng)度的綠色LED。這些LED源24定位得高于之前描述的形成在TFT基底28上的光電導(dǎo)開關(guān)11,以及它們的結(jié)點(diǎn)區(qū)閉合以更好地與圖示的對應(yīng)的光電導(dǎo)開關(guān)的區(qū)域相匹配。通過控制LED24的光輸出,光電導(dǎo)開關(guān)ll固定在單獨(dú)的基部上。這樣,光電導(dǎo)開關(guān)11的控制允許控制TFT基底28內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電流的流量。因而,可在給定時(shí)間打開位于檢測和圖像分析單元26附件的開關(guān)11,與此同時(shí),遠(yuǎn)離檢測單元26的TFT就不需要繪制驅(qū)動(dòng)電源線了。
      圖4示出了利用這種開關(guān)功能的一個(gè)可能的結(jié)構(gòu),其中每個(gè)TFT陣列34內(nèi)的每個(gè)柵極線30和每個(gè)數(shù)據(jù)線32 (圖5示出的)具有兩個(gè)相關(guān)的光電導(dǎo)開關(guān)ll。參看圖5,分別對應(yīng)于柵極行墊40和數(shù)據(jù)列墊42的每個(gè)柵極行30或數(shù)據(jù)列32來說,具有一個(gè)耦合 正電壓路軌(positive supply rail)36的光電導(dǎo)開關(guān)11A和另一個(gè)耦合負(fù)電壓路軌38 的光電導(dǎo)開關(guān)11B。參看圖4,電壓路軌36和38分別通過墊37和39給電。通過控制 參看圖3描述的高于這些開關(guān)的LED24的光輸出,給定線可賦予正或負(fù)電壓。這個(gè)結(jié)構(gòu) 和操作方法允許陣列的任意部分依據(jù)一些任意的空間和時(shí)間的圖案被驅(qū)動(dòng),通常一個(gè)是 二進(jìn)制數(shù)字的,諸如閃光棋盤或更復(fù)雜的圖案。
      圖5是圖4示出的相互耦合關(guān)系的更詳細(xì)的圖。圖4和5示出的電路與現(xiàn)有TFT陣 列檢測設(shè)備和策略相比具有以下優(yōu)勢
      (i) 供給總線(路軌)36和38可被靜電壓驅(qū)動(dòng),允許使用更高電阻的總線30和32。
      (ii) 減少了需要的物理接觸探針墊40和42的數(shù)目。
      (iii) 僅僅相關(guān)的光電導(dǎo)開關(guān)是打開的時(shí),TFT線才能從供給總線(路軌)36和38 獲得電流。
      在一個(gè)實(shí)施例中,與柵極行30耦合的開關(guān)11A和11B的尺寸接近250x500iam,與數(shù) 據(jù)列32耦合的開關(guān)IIA和11B的尺寸接近50x250^im。然而,可意識到圖4和5示出的 元件的幾何形狀和尺寸僅僅是舉的一個(gè)例子,還可使用不同幾何形狀和不同尺寸的其它 涉及,諸如多邊形或圓形。
      因而,檢測電路的復(fù)雜性是從TFT基底轉(zhuǎn)移到檢測單元或探針板26上,其中在TFT 基底上它大多數(shù)由位于合縫通道內(nèi)的暫時(shí)結(jié)構(gòu)構(gòu)成,而后者是"永久性"的裝置。
      圖4和5示出的方法需要高密度的光電導(dǎo)開關(guān)11以及相關(guān)的LED24。這限制了開關(guān) 11的尺寸以及它們最小的接通狀態(tài)的電阻,其中開關(guān)的尺寸必須與TFT陣列上間隔的內(nèi) 部柵極線和內(nèi)部數(shù)據(jù)線相適應(yīng)。
      圖6示出的一種可選的方法解釋了從間距績效的開關(guān)中增加的潛在光學(xué)干擾。當(dāng)光 源出于全部關(guān)閉時(shí),用于激活給定開關(guān)的光可能引起相鄰開關(guān)中的一些光電導(dǎo)。利用較 低密度的光電導(dǎo)開關(guān)11,其中的每個(gè)與電壓路軌36或38相互耦合形成一組柵極線44 和45或數(shù)據(jù)線46和47將允許開關(guān)變得更大以及因而示出更低的接通狀態(tài)的電阻。當(dāng) 使用這種結(jié)構(gòu)時(shí),串話將變得不成問題,也將降低LED和光電導(dǎo)開關(guān)之間的光學(xué)界面的 復(fù)雜性。
      圖7示意性示出了檢測單個(gè)玻璃基底48上一組TFT面板28的方法。出于簡潔起見,
      11未示出圖4和5中出現(xiàn)的柵極和數(shù)據(jù)線30和32、觸點(diǎn)40和42、電壓路軌36和38。兩 個(gè)檢測子單元26A和26B經(jīng)適當(dāng)?shù)臋C(jī)械支持(未示)相互耦合,并到達(dá)非常接近TFT基 底49 一部分的上方,對于大多數(shù)電壓成像或電容感應(yīng)技術(shù)來說通常在10-100|_tm內(nèi)。第 一檢測子單元26A相對于光電導(dǎo)開關(guān)11定位并超過該開關(guān),該開關(guān)與之前參看圖4和5 描述的給定TFT面板28的柵極行線30的一部分相關(guān),或與共享同一基底48的一個(gè)或 多個(gè)TFT面板28的全部柵極行線相關(guān)(如圖7所示)。這個(gè)第一檢測子單元26A包括LED 光源24的陣列及相關(guān)的LED驅(qū)動(dòng)電路(未示)。根據(jù)一些期望的時(shí)間圖案驅(qū)動(dòng)這些LED24, 因而對應(yīng)的柵極行線30 (圖5示出的)加載了具有某些期望的時(shí)間圖案的正或負(fù)電源電 壓。
      以線性或分段的方式掃描TFT陣列28或其柵極線30出于第一檢測子單元26A的陣 列上的第二檢測子單元26B。第二檢測子單元包括具有相關(guān)LED驅(qū)動(dòng)電路(未示)的 LED24,以及感應(yīng)元件50。構(gòu)建LED來驅(qū)動(dòng)與圖5示出的數(shù)據(jù)列線32相關(guān)的在給定時(shí)間 接近以及并列地位于第二子單元26B下方的光電導(dǎo)開關(guān)。這允許這些數(shù)據(jù)線依據(jù)一些預(yù) 定的時(shí)間圖案充上正或負(fù)電源電壓。感應(yīng)元件50監(jiān)控TFT陣列34或經(jīng)歷上述時(shí)間圖案 的陣列的一部分中的TFT象素的響應(yīng),感應(yīng)元件可以是各種己知類型的,諸如電光的或 電容耦合的傳感器。
      通過將數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)LED24和象素電荷傳感器50定位在同一檢測子單元上,僅僅是在給 定時(shí)間上與實(shí)際上處于檢測期間的TFT陣列28的一部分相對應(yīng)的那些象素通過檢測子 單元的直接控制進(jìn)行充電或放電。
      可以意識到,在圖7示出的以及上述的檢測過程中柵極行線30和數(shù)據(jù)列線32可以 互換。因而,線性掃描檢測子單元26可包括象素傳感器50和LED24以驅(qū)動(dòng)與柵極行線 30相關(guān)的光電導(dǎo)開關(guān)11。這時(shí),第二檢測子單元26B可與LED24 —起驅(qū)動(dòng)與數(shù)據(jù)列線32 相關(guān)的光電導(dǎo)開關(guān)11,并可以分段和重復(fù)的方式用較低的速率被掃描。
      在一個(gè)可選的檢測方法(未示)中, 一個(gè)檢測子單元26可與全部LED24合并,以驅(qū) 動(dòng)與柵極行線30和數(shù)據(jù)列線32相關(guān)的光電導(dǎo)開關(guān)11。然后第二檢測子單元可與用來評 估陣列中象素的操作的感應(yīng)元件組合使用。
      在另一個(gè)可選的檢測方法中,機(jī)械探針與檢測子單元組合使用,其中機(jī)械探針驅(qū)動(dòng) 柵極或數(shù)據(jù)線,檢測子單元驅(qū)動(dòng)對應(yīng)的數(shù)據(jù)或柵極線。
      12^/賴薪乂游光瑜導(dǎo)開關(guān)浙來成激諒存#漱
      除了 TFT電路之外,a-Si:H的另一種主要的工業(yè)應(yīng)用是在光電池(太陽能電池)中。 光電池需要高質(zhì)量(較少缺陷)的a-Si:H層和某些類型的整流結(jié)點(diǎn)(p-n、 pin、肖特 基等)。第一個(gè)需求通過商用TFT制作方法中的高質(zhì)量a-Si :H層得以滿足。第二個(gè)需求, 整流結(jié)點(diǎn)(rectifying juncition)并不屬于TFT制作方法內(nèi)在固有的,而是通過某些 方式稍微修正TFT制備方法才能得以實(shí)現(xiàn)。
      基于肖特基結(jié)點(diǎn)的光電池具有較簡單的結(jié)構(gòu),并已經(jīng)在a-Si :H領(lǐng)域中顯示了絕佳的 性能。這種設(shè)計(jì)可用來提供一種可替換的電源以給檢測電路供電。圖8示出了形成在TFT 基底上的一類肖特基光電池垂直結(jié)點(diǎn)電池52的橫截面。在這種情況下,在柵極觸點(diǎn)18 和a-Si:H層16之間形成了肖特基結(jié)點(diǎn)。在柵極接點(diǎn)18頂面上加上一層非常薄的金屬 層54,選擇來在a-Si:H上體現(xiàn)出光學(xué)肖特基特性。該結(jié)構(gòu)需要柵極絕緣層22中有窗口 能打開,以及在沉積a-Si:H16之前沉積肖特基金屬54并使之形成圖案。柵極絕緣層和 肖特基金屬圖案可利用相同的掩模和光刻步驟實(shí)現(xiàn)。還可采用光學(xué)的變型,在肖特基金 屬和a-Si:H層之間加入一層薄的絕緣層,以形成所謂的金屬絕緣半導(dǎo)體(MIS)光電池 (未示)。如上所示,柵極絕緣層22上還可包括由一層鈍化層56。
      圖9示出了圖8的結(jié)構(gòu)的示意性頂視圖。頂部觸點(diǎn)58是通過標(biāo)準(zhǔn)方法在數(shù)據(jù)金屬層 上形成的歐姆觸點(diǎn)。頂部觸點(diǎn)58稀疏地散落以最小化光阻礙,在光電池中通常如此。 透明導(dǎo)體60,諸如通常用于TFT制備方法中的氧化銦錫(ITO),可任選地覆蓋在光電池 52的整個(gè)活性區(qū)域上。這個(gè)做法的好處是減少電池52的串聯(lián)電阻,由此改善其效率和 驅(qū)動(dòng)能力。底部觸點(diǎn)62可利用ITO層與柵極金屬層18耦合,但與頂部觸點(diǎn)58電隔離。
      圖8和9示出的電池的有益效果包括以下三個(gè)效果。第一,可選擇肖特基金屬以獲 得光學(xué)結(jié)點(diǎn)特性。例如,已知鉑能在a-Si:H上形成高質(zhì)量的肖特基結(jié)點(diǎn)(阻擋層電壓)。 這將有效率的光電池,且具有較高的開路電壓O0.8V)和較高的轉(zhuǎn)換效果(〉5%)。第 二,可選的底部柵極金屬觸點(diǎn)18對入射在頂面上的光起到有效率的反射鏡作用。再次, 如參看圖2所述的,a-Si:H層16將加強(qiáng)光的入射和吸收,由此提高電池52的效率。第 三,歐姆和肖特基觸點(diǎn)之間的距離很小,即,a-Si:H層16的厚度通常小于200nm,因 此光產(chǎn)生載體,尤其是孔,可在重新組合前被觸點(diǎn)60和62選擇,因此有助于形成外部 電路。
      13可意識到,圖8和圖9示意性示出的光電池的結(jié)構(gòu)僅僅是在若干可選擇的結(jié)構(gòu)中的 一種。
      形成在TFT基底上的光電池的一種可選結(jié)構(gòu)是圖10 (側(cè)視圖)和圖11 (頂視圖)示 意性示出的橫向結(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)61。這樣,在a-Si:H層16的頂面上形成了歐姆觸點(diǎn)60和肖 特基觸點(diǎn)62。此外,在TFT制作方法的最后加入肖特基金屬電極64和相關(guān)觸墊62,這 種可選的結(jié)構(gòu)可對一些應(yīng)用提供一些優(yōu)勢。在之前的設(shè)計(jì)中,可選擇肖特基金屬來獲得 任選的電池特性。例如,己知Pt對a-Si:H形成高阻礙觸點(diǎn),導(dǎo)致光電池具有較高的開 路電壓。通過使用非常薄( 5-10nm)的肖特基金屬層來最小化光阻礙。再次,有利地, 在光電池61的活性a-Si:H區(qū)16下方包括有柵極金屬18以反射頂部入射光。
      肖特基結(jié)點(diǎn)電池可選的一種是異質(zhì)結(jié)電池,其中位于a-Si:H和另一種半導(dǎo)體(未示) 之間的結(jié)點(diǎn)產(chǎn)生光響應(yīng)。ITO實(shí)質(zhì)上是較寬帶隙、n類半導(dǎo)體,以及如上所述,是大多 數(shù)商用TFT制作方法固有使用的。異質(zhì)結(jié)電池可通過用IT0替換圖10和11中的肖特基 金屬形成在TFT基底上。這種電池的效果是ITO對入射光來說是透明的,以及該電池僅 僅包括用于標(biāo)準(zhǔn)TFT制作方法中的材料。
      上述光電池結(jié)構(gòu),尤其是垂直結(jié)構(gòu),具有與高質(zhì)量a-Si:H肖特基太陽能電池相關(guān)的 全部特性
      (i) 薄的、高質(zhì)量無定形硅層;
      (ii) 最適宜的肖特基金屬觸點(diǎn);以及
      (iii) 最適宜的歐姆觸點(diǎn)。
      已知這類光電池示出了良好的特性,包括大于0.8V的開路電壓,小于l個(gè)太陽照射 的短路電流密度、 100Mw/cm2,大于10mA/cm2,大于10%的轉(zhuǎn)換效率以及大于0. 7的填 充因數(shù)。因而,這種電池可提供大于0.5伏的外部負(fù)載〉5mA/cm2。在這種情況中還可期 待出現(xiàn)更好的效率,由于在優(yōu)選的實(shí)施例中是用最適宜的LED源來照射光電池的而不是 太陽光輻射??蛇x擇LED源的強(qiáng)度和波帶以獲得光電池的最高效率響應(yīng)。
      由于TFT陣列檢測需要大于10V的電源電壓,必須形成光電池陣列,其中要將如上 所述的單個(gè)肖特基結(jié)點(diǎn)裝置的單元電池極可能性串聯(lián)耦合。圖12和13示出了這種形成 在TFT基底上的這類耦合。對第一個(gè)順序的近似值來說,陣列66提供的網(wǎng)電壓是每個(gè) 單元電池52提供的電壓的綜合,提供的電流與單個(gè)單元電池情況中的則沒有發(fā)生改變。因而,20個(gè)每個(gè)提供0.5V的單元電池的陣列可產(chǎn)生 10V,或9個(gè)如圖13所示的單元 陣列將產(chǎn)生 4.5V。此外,電流驅(qū)動(dòng)容量由陣列中單元電池的面積確定,因?yàn)樾ぬ鼗Y(jié) 點(diǎn)可提供 10mA/cm2。
      通過在TFT基底的TFT陣列28 (即合縫線或巷道)之間的區(qū)域中組合入光電池52 和光電導(dǎo)開關(guān)ll,可最小化檢測期間需要的物理探針墊的數(shù)目,甚至減為零。如圖14 所示,光電池陣列66 (足夠面積和相應(yīng)驅(qū)動(dòng)電流)可用來提供正和負(fù)DC電源至檢測下 的TFT面板28的一部分上。這樣,參看圖7如上所述的檢測驅(qū)動(dòng)設(shè)備可得到修正,因 此檢測設(shè)備26上的LED24同時(shí)驅(qū)動(dòng)光電導(dǎo)開關(guān)11和光電池電源裝置66。當(dāng)光電導(dǎo)開關(guān) ll需要更合適的強(qiáng)度光(>10mA/cm2)來打開低電阻狀態(tài)(即打開狀態(tài))時(shí),用較低 密度的LED ( 0. 1W/cm2)也將足以照射光電池電源裝置66。在這兩種情況中,LED源 的可選波帶將位于可見光譜的綠光部分。
      圖15示出了與圖7示出的相比稍微修正過的框圖,以檢測一個(gè)或多個(gè)相鄰的TFT 陣列28。再次,出于簡潔考慮,未示出圖4和5中存在的柵極和數(shù)據(jù)線30和32、觸墊 40和42以及電壓路軌36和38。如參看圖7所述的,可使用兩個(gè)相互耦合的檢測子單 元26A和26B。第一檢測子單元26A用來驅(qū)動(dòng)光電池66和與一個(gè)或多個(gè)TFT陣列面板28 的柵極線相關(guān)的光電導(dǎo)開關(guān)ll, TFT陣列面板同時(shí)被第二檢測子單元26B掃描。第一檢 測子單元26A相對于面板28或其他檢測下的裝置來說可以是靜態(tài)的或移動(dòng)的單元。第 二檢測子單元26B包括成像或掃描以及檢測象素和LED24的操作狀態(tài)的傳感器50,以驅(qū) 動(dòng)光電池66和與檢測下的數(shù)據(jù)線相關(guān)的光電導(dǎo)開關(guān)11。由于與數(shù)據(jù)線光電池66和光電 導(dǎo)開關(guān)11相關(guān)的LED24位于相同檢測子單元(掃描設(shè)備)26B,因此傳感器50在給定 時(shí)間產(chǎn)生的電源和電流可被限制在基底的一部分上。第一檢測子單元26A和第二檢測子 單元26B均可相對于檢測下的裝置單獨(dú)移動(dòng)。根據(jù)檢測的條件,第一檢測子單元26A可 保持不動(dòng),可隨著第二檢測子單元26B移動(dòng),或可獨(dú)立于第二檢測子單元26B移動(dòng)???意識到,當(dāng)?shù)谝粰z測子單元26A和第二檢測子單元26B獨(dú)立移動(dòng)時(shí),它們可具有相對于 面板28或檢測下的其它裝置的不同定向。此外,可以平行方式、或按順序地不同部分 或其他編好的程序來對檢測下的裝置的各部分進(jìn)行檢測,進(jìn)行性能檢測或缺陷分析,如 檢測裝置領(lǐng)域技術(shù)人員所通曉的。這些特征同樣適用于參看圖7描述的那種裝置。
      作為一種替換,作為柵極行和數(shù)據(jù)列驅(qū)動(dòng)電源的光電池66可設(shè)置得位于第一檢測子單元26A (未示)下方。在給定時(shí)間上由于僅僅是位于掃描檢測單元下方的這些數(shù)據(jù)列
      需要電流,因此這將最小化驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)列的電池需要的空間。換句話說,可用較小的光電
      池電源來驅(qū)動(dòng)耦合了圖6中的全部數(shù)據(jù)列的電壓路軌。
      如根據(jù)圖7的討論所述的,可能有可選的檢測方法。在一個(gè)可選的實(shí)施例中,電路 中柵極行線和數(shù)據(jù)列線的角色是可互換的。這時(shí),單個(gè)檢測子單元包括驅(qū)動(dòng)與柵極行線 相關(guān)的光電導(dǎo)開關(guān)與感應(yīng)元件,以評估TFT陣列中象素的運(yùn)行。在另一個(gè)可選的實(shí)施例 中,驅(qū)動(dòng)光電導(dǎo)開關(guān)的全部LED包含在單個(gè)檢測子單元中。這樣,第二檢測子單元包括 用來評估TFT陣列中象素的運(yùn)行的感應(yīng)元件。
      當(dāng)具有如上所述的非接觸產(chǎn)生的電源電壓時(shí),需要合并一些檢驗(yàn)或監(jiān)控電源電池產(chǎn) 生的電壓水平的裝置。例如當(dāng)TFT陣列中的象素的無接觸檢測(通過電壓程序或電容耦 合等)獨(dú)立于用于驅(qū)動(dòng)?xùn)艠O和數(shù)據(jù)線的電壓水平的精確事實(shí)時(shí),這是期望出現(xiàn)的。
      檢驗(yàn)或監(jiān)控產(chǎn)生的電壓水平的一個(gè)方法是合并使用觸墊,其位于檢測子單元下方的 區(qū)域外部。在檢測程序之前簡要地經(jīng)過探查過這些觸墊,以評估電源電池產(chǎn)生的電壓水 平。這種測量將反饋至檢測子單元,以將信號水平修正到期望的水平上。例如,在光電 池的情況中檢測子單元上的LED提供的光強(qiáng)度可調(diào)整成朝上或朝下的。
      檢驗(yàn)或監(jiān)控電壓水平的另一個(gè)方法是在檢測子單元中合并使用無接觸感應(yīng)。這些感 應(yīng)元件可以是電壓成像類(基于電光效應(yīng))、或電容或感應(yīng)耦合類的。作為另一個(gè)選項(xiàng), 將電壓轉(zhuǎn)換成頻率的電路可合并在TFT面上的電源產(chǎn)生電池相鄰位置上,頻率可感應(yīng)地 耦合檢測單元上的無線接收器電路上,以監(jiān)控電壓水平,通常,利用模擬或數(shù)字裝置通 過感應(yīng)、光學(xué)或磁反饋將轉(zhuǎn)換成另一種模擬或數(shù)字形式的電壓傳遞至檢測單元。
      另一種方法是組合如上所述的接觸校正步驟以及上述的無接觸反饋技術(shù),因而利用 接觸裝置來取樣電壓水平,以校正電壓和反饋回路。之后,除去接觸控制,根據(jù)無接觸 反饋回的電壓監(jiān)控和調(diào)節(jié)電壓。
      缺陷還可能存在于電源產(chǎn)生電池66中,在一些情況中使得它們無法進(jìn)行預(yù)期的應(yīng) 用。如果與該部分相關(guān)的無接觸電源電池?zé)o法操作的話,為了減少這種裝置故障,可能 合并使用觸點(diǎn)(未示),使之位于檢測子單元區(qū)域外部,用來提供電源至TFT陣列的一 部分。
      減少缺陷的另一種方法是在無接觸電源電路中制作冗余。例如,兩個(gè)獨(dú)立的光電池
      16可以電線耦合對與同組的柵極行線或數(shù)據(jù)列線相平行。選定這些電池的尺寸,使得這些 電池中的一個(gè)能提供足夠的驅(qū)動(dòng)電流和電壓,因此一個(gè)或另外的電池的缺陷不會排斥 TFT陣列的檢測。
      缺陷還可能存在于光電導(dǎo)開關(guān)電池11中,在一些情況中使得它們無法進(jìn)行預(yù)期的應(yīng) 用。為了減少這種故障,可能合并使用觸墊,使之位于檢測子單元區(qū)域外部,用來提供 具有接觸裝置的迂回缺陷電池的裝置。
      減少光電導(dǎo)開關(guān)缺陷的另一種方法是在電路中制作冗余。例如,兩個(gè)獨(dú)立的光電導(dǎo) 開關(guān)電池可以電線耦合對與同組的柵極行線或數(shù)據(jù)列線相平行。選定這些電池的尺寸, 使得這些電池中的一個(gè)能提供足夠的驅(qū)動(dòng)電流和電壓,因此一個(gè)或另外的電池的缺陷不 會排斥TFT陣列的檢測。
      設(shè)W方家,來敏導(dǎo)開關(guān)
      我們發(fā)現(xiàn)計(jì)算如圖l示出的互成角度配制的光電導(dǎo)開關(guān)的最小(即打開狀態(tài))電阻 的有用的算式是
      其中L是指間間距(假定等于手指寬度),/I是互成角度配制的電極圖案占用的空間, t是a-Si:H層的厚度,以及c^是最大照射下的(峰值)光電導(dǎo)率。如果開關(guān)形狀是方 形,那么^W2,其中W是開關(guān)的側(cè)面長度。我們通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),a-Si:H層的光電導(dǎo)率 在強(qiáng)度 30W/cm2的綠光照射下可高達(dá) 2xl(^S/cm。具有這種級別的強(qiáng)度和高達(dá) lmm2 的結(jié)點(diǎn)面積的綠光LED可商業(yè)購得。
      由于在給定TFT制作方法中t是固定的,cr^受到適合的LED光源的實(shí)際強(qiáng)度的限 制,開關(guān)的"打開"狀態(tài)主要由L和W決定。L的最小值由TFT制作方法的數(shù)據(jù)金屬層 的最小特征尺寸決定,通常為3-5pm。參看圖16,對于指間間距的三個(gè)不同值來說,將 與a-Si:H光電導(dǎo)開關(guān)的最大光電導(dǎo)率對應(yīng)的"打開"狀態(tài)電阻繪制成隨面積而變的曲 線。如上所述的,在一個(gè)提出的布局圖中的光電導(dǎo)開關(guān)的尺寸必須與柵極線之間或數(shù)據(jù) 線之間的間隔相似,因此尺寸通常在100-500pm范圍之間。如圖16所示,這種尺寸的 開關(guān)"打開"狀態(tài)的電阻是若干KQ或更少。如上所述,這與TFT陣列內(nèi)一個(gè)典型的柵 極行線或數(shù)據(jù)列線所具有的有效電阻類似,因此這種尺寸的開關(guān)當(dāng)出于其"打開"狀態(tài)
      17時(shí)可有效地在電源路軌和柵極或數(shù)據(jù)線之間提供短路耦合。
      給定光電導(dǎo)開關(guān)11需要的"打開"狀態(tài)電阻以及相應(yīng)的尺寸由開關(guān)的有效負(fù)載和電 路需要的開關(guān)速度決定。
      參看圖17,電源路軌36/38和柵極行線30 (或數(shù)據(jù)線32)經(jīng)光電導(dǎo)開關(guān)11的相互 耦合可由簡單的RC等價(jià)電路表征。例如,對于常規(guī)顯示器來說,等價(jià)的柵極線電阻和 電容通常是接近3KQ和840pF。此外,在檢測期間期望在5-l(Vs范圍的時(shí)間度量上轉(zhuǎn) 換(即在放電和充電之間)單個(gè)柵極線。因而,假定需要的TC時(shí)間常數(shù)為5ias,驅(qū)動(dòng) 柵極線的光電導(dǎo)開關(guān)的"打開"狀態(tài)電阻通常不低于3KQ ,因此"打開"狀態(tài)開關(guān)電阻 和固有的柵極線電阻的綜合不應(yīng)低于6KQ。再次回到圖16,光電導(dǎo)開關(guān)必須占據(jù)接近 0. 1-0. 25臓2的面積。
      模擬電路簡圖適用于數(shù)據(jù)列線的情況。然而, 一般TFT陣列內(nèi)的數(shù)據(jù)線具有若干K Q的類似的有效負(fù)載電阻,但必須具有小得多的有效負(fù)載電容,通常是數(shù)十pF。假定轉(zhuǎn) 換時(shí)間與如上柵極線列舉的相同,這意味著可使用更小的光電導(dǎo)開關(guān)。例如,假定光電 導(dǎo)開關(guān)的數(shù)據(jù)線電容是20pF以及打開狀態(tài)電阻是100KQ, RC時(shí)間常數(shù)將接近2^s。再 次回到圖16,面積在0. 01-0. 02皿2范圍的開關(guān)足以實(shí)施本方法。
      可使用各種裝置諸如接觸設(shè)備觸墊的外部觸點(diǎn)或探針、與設(shè)備一個(gè)或多個(gè)部件的固 定接線、感應(yīng)耦合、光敏材料的照射、以及一個(gè)或多個(gè)位于或形成在結(jié)構(gòu)或基底上的電 池來給裝置的至少一個(gè)部件供電。這些方法可單獨(dú)或組合使用??稍诓煌瑫r(shí)間或出于不 同目的使用不同方法給設(shè)備一個(gè)或多個(gè)部件供電,包括暫時(shí)供電、校正、 一個(gè)或多個(gè)面 板檢測的局部檢測和全過程。
      沒^方案光祐激
      圖18示出了經(jīng)光電導(dǎo)開關(guān)11通過光電池66的簡化的等價(jià)電路驅(qū)動(dòng)的柵極行30和 數(shù)據(jù)列32 (由其Thevenin等價(jià)電路表示)。優(yōu)選地,對于一個(gè)高質(zhì)量電池來說,串聯(lián)寄 生電阻設(shè)計(jì)得非常低,并聯(lián)寄生電阻設(shè)計(jì)得非常高。我們首先考慮在光電池66情況中 驅(qū)動(dòng)?xùn)艠O行30或數(shù)據(jù)列32或一組行/列的電流驅(qū)動(dòng)。為了給一組柵極行32在時(shí)間At 上從0開始到電壓V充滿總電容CG的有效電容,需要的電流(電池66流出的)接近于:如上所述,單個(gè)柵極行的電容通常為 840pF,因此需要0. l-lmA的驅(qū)動(dòng)電流來對該 線進(jìn)行充電,在10-100ns中從0-10V。注意到如上設(shè)計(jì)的光電導(dǎo)開關(guān)11設(shè)計(jì)來支持這 種水平的電流例如,對于柵極線來說,開關(guān)開閉時(shí)的初始電流是 2mA (10V/5kQ)。 參看圖12,當(dāng)光電池66可提供10mA/cm2,驅(qū)動(dòng)該柵極線30的光電池源66中的單個(gè)單 元電池52的面積必須是大約l-10mm2。由于每個(gè)單元電池52可產(chǎn)生 0. 5V的端電壓, 因此驅(qū)動(dòng)單個(gè)柵極行需要的光電池陣列的總面積是 20-200 mm2。如果N次折疊的多個(gè) 柵極行由同一電池陣列驅(qū)動(dòng),那么該面積必須同樣增大N倍。此外,需要的面積必須直 接與需要的電壓成比例。
      電容 20pF的一般數(shù)據(jù)列線的類似設(shè)計(jì)示出對于相同電壓(10V)和充電時(shí)間(10-100fas)來說,需要的驅(qū)動(dòng)電流是2-20ixA,在10-100ps中給單個(gè)數(shù)據(jù)線充至10V的光 電池陣列66的總尺寸是接近0. 5-5nun2。如上所述,需要的面積與期望的電壓和將要被 驅(qū)動(dòng)的平行的數(shù)據(jù)列的數(shù)目成直接比例。根據(jù)如上所述依照圖8-11示出的結(jié)構(gòu)的描述, 單個(gè)光電池66可較這種分析建議能有效驅(qū)動(dòng)大得多數(shù)目的數(shù)據(jù)列,倘若光電導(dǎo)開關(guān)11 能以這種方式操作,那么僅僅小子集的數(shù)據(jù)列32在給定時(shí)間能從管電池66得到電流。
      設(shè)^方泉,賴滅應(yīng)蘼^浙/M龍^糸以有效罄魔浙趁劍77T庫/^^f游f接瀲瑜i
      現(xiàn)在我們描述激活TFT陣列的無接觸電源裝置。出于描述簡潔的目的,我們通過描 述感應(yīng)耦合和開關(guān)元件的使用來闡述概念。還可使用其他方法在不接觸的情況下提供電 源,包括電容耦合或光活化。
      圖19示出了分別具有初級和次級變壓器繞組68和69的單個(gè)二極管整流器電源、源 信號70、整流二極管72以及存儲和濾波電容器74。這種結(jié)構(gòu)的輸出電壓精度是源70 的AC電壓和負(fù)載全電阻的函數(shù)。
      圖20示出了用光學(xué)開關(guān)元件11替換圖19示出的整流器72的裝置。在該裝置中, 驅(qū)動(dòng)初級反應(yīng)器68的源由源控制器70控制。源控制器70經(jīng)控制信號78控制光學(xué)開關(guān) 11并給與光76,以定時(shí)"打開"以及由此提供次級感應(yīng)耦合器69的整流。在一個(gè)示例 性形式中,LCD面板80形成了具有感應(yīng)耦合器69的次級繞組以及光學(xué)開關(guān)11和電容固 定元件74的圖案。
      圖21是圖20示出的裝置的實(shí)施,其中利用中央巻繞次級感應(yīng)器86分別給LCD面板
      1980提供了正和負(fù)電壓82和84。
      圖22是圖20示出的裝置在開關(guān)類型調(diào)節(jié)器中的實(shí)施,其中次級具有兩個(gè)光學(xué)開關(guān)
      元件正向感應(yīng)開關(guān)和捕捉換向光學(xué)開關(guān)。通過控制這些元件的定時(shí),根據(jù)最初交互
      或脈沖電流和電壓創(chuàng)建直流(DC)次級電壓。
      本領(lǐng)域技術(shù)人員可意識到圖19-22示出的裝置有許多其他可能的實(shí)施,包括全波整 流、次級電壓調(diào)節(jié)、處理多相初級或次級信號以及次級電壓反饋。還可一到到,還可 使用其他電源裝置,諸如開關(guān)模式電源(SMPS)。這種布局還包括buck、 boost和回掃 結(jié)構(gòu),其中初級位于檢測子單元上,次級位于TFT基底上。
      利用光學(xué)開關(guān)的目的和優(yōu)勢是具有更快的開關(guān)元件以及更好的容量來容忍較通常 TFT技術(shù)中的集成二極管更高的電壓,其中圖19示出了一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)的例子。通過使 用這類裝置,可通過改變光學(xué)開關(guān)的定時(shí)來控制產(chǎn)生的DC潛在電壓。
      圖23是當(dāng)與圖6示出的設(shè)備相比,經(jīng)感應(yīng)開關(guān)將TFT陣列的柵極和數(shù)據(jù)線與一對正 和負(fù)電壓電源路軌相耦合的可選的布線。這種方法使用感應(yīng)耦合接收器106用控制 ixnhao102控制電子開關(guān)92。利用均與電源路軌98或100以及一組柵極線94或數(shù)據(jù) 線98互連的電子開關(guān)92,允許開關(guān)92更大,以及因此示出更低的打開狀態(tài)電阻。還 可使用其它類型的接收器諸如磁力控制接收器和無線電頻率接收器。
      可選地,可使用光活化或無線電頻率(RF)接收器來取代感應(yīng)耦合元件106來控制 電子開關(guān)92。這些接收器可被耦合光源或耦合RF源激活。
      圖24是集成的感應(yīng)或光控電子開關(guān)92的表現(xiàn)。它具有正電源輸入98、負(fù)電源輸入 100和控制輸入102和輸出104。柵極和數(shù)據(jù)線的一般操作電壓是-25V至+25V,但可以 理解還可使用其他操作電壓。操作電壓在檢測期間可動(dòng)態(tài)變化??捎秒娮娱_關(guān)來調(diào)節(jié) 正和負(fù)電壓的水平,以獲得想要的操作電壓水平。
      設(shè)^方案,粉漱故蘑淑象素故蘑游不^成i菜g
      具有檢測電路和象素電路的不同的電源裝置是有利的。參看圖25和26,電源108 由電源耦合器110和分別針對檢測電路和象素電路的電源電路112和114組成。在這 種結(jié)構(gòu)中,檢測電路和象素電路可從同一電源耦合器或分別的電源耦合器獨(dú)立地供電。
      參看圖27,電源108由電源耦合器110和分別針對檢測電路和象素電路的電源電路 112和114組成。在這種結(jié)構(gòu)中,象素電源裝置114耦合供應(yīng)檢測電路的同一電源裝置
      20112,因此只需要一個(gè)電源耦合器110。
      參看圖28,電源由電源耦合器110和分別針對檢測電路和象素電路的電源電路112 和114組成。在這種結(jié)構(gòu)中,象素電源114利用控制器116由檢測電路電源112產(chǎn)生。 依據(jù)激勵(lì)象素的優(yōu)選方法控制器116可產(chǎn)生靜電壓或隨時(shí)間改變的電壓或波形。這種 方法可將信號改為系統(tǒng)的噪聲特性。
      圖25、26和27示出的電源耦合器110可利用基于接觸的耦合方法或無線技術(shù)實(shí)施, 前者諸如接觸墊或電線,后者諸如感應(yīng)耦合或光電池??蛇x地,可從電池(未示)獲 得電源,電池可位于TFT基底上或形成在TFT基底上。
      存觀存存^e游有^發(fā)菜
      以上描述的設(shè)備和方法較現(xiàn)有技術(shù)具有以下數(shù)個(gè)優(yōu)點(diǎn) O利用光電導(dǎo)開關(guān)極大地減少了檢測期間的驅(qū)動(dòng)電源需求。
      O可使用靜電壓電源,因而使之可能利用無接觸方法給出于檢測的局部區(qū)域供電,例 如利用嵌入TFT基底中通過嵌入檢測設(shè)備的LED源照射的光電池。這些光電池給出 于檢測的同一局部區(qū)域中的柵極和數(shù)據(jù)線供電,經(jīng)如上所述的光電導(dǎo)開關(guān)控制電流。
      O利用光敏材料,例如活性無定形氫化硅(a-Si:H),通過在電源裝置(驅(qū)動(dòng)總線)和 柵極行和數(shù)據(jù)列之間的界面上按標(biāo)準(zhǔn)TFT制作方法加入一層作為a-Si:H光電導(dǎo)開 關(guān),可能僅僅驅(qū)動(dòng)在給定時(shí)間位于感應(yīng)和成像分析單元下方的TFT陣列的一部分。
      O通過在與光電導(dǎo)開關(guān)的附近加入a-Si:H光電池,檢測期間需要的電源(給柵極和數(shù) 據(jù)線充電)可可選地供給檢測下的區(qū)域。光源,例如適當(dāng)強(qiáng)度和波長的LED,定位 得高于檢測下的區(qū)域中的光電池,由此產(chǎn)生嵌入的電源(具有想要的電壓和驅(qū)動(dòng)電 流)。
      O通過將數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)LED和象素充電傳感器設(shè)置在相同檢測子單元上,可將象素的充
      電和放電限制在給定時(shí)間實(shí)際上處于檢測下的TFT陣列的一部分上。 O當(dāng)僅僅給檢測下的給定區(qū)域提供電源時(shí),與現(xiàn)有裝置相比可極大地減少耗費(fèi)的電源。
      O與現(xiàn)有設(shè)備和方法相比,極大地減少了在檢測期間的裝置的基底上檢測電路和輔助 耦合需要的面積(固定的面積)。
      O與現(xiàn)有方法相比,上述設(shè)備和方法允許更為快速地檢測安裝在單個(gè)基底上的一個(gè)或
      21多個(gè)裝置、安裝在一個(gè)或多個(gè)基底上的裝置、或裝置的一部分。
      在這份說明書中,詞語"包括"使用的是非限定時(shí)態(tài),指的是該項(xiàng)目包括其后的次, 但沒有特別提及的項(xiàng)目也沒有排除。單數(shù)形式的元件并不排除存在多個(gè)元件的可能,除 非上下文明確標(biāo)明有并僅有一個(gè)元件。
      對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說在不脫離權(quán)利要求限定的精神和范圍的情況下對示出的實(shí)施 例進(jìn)行變型是顯而易見的。
      權(quán)利要求
      1、一種具有檢測電路的薄膜晶體管(TFT)陣列,包括具有多個(gè)象素的薄膜晶體管陣列主體;與集成的檢測電路,檢測電路包括經(jīng)檢測電路供應(yīng)主體電源的裝置;以及起到激活選定象素作用的多個(gè)無線開關(guān)。
      2、 權(quán)利要求1的TFT陣列,其中具有多個(gè)象素的薄膜晶體管主體被排列成多行限速 和多列象素。
      3、 權(quán)利要求2的TFT陣列,其中給無線開關(guān)激活選定行和選定列的限速以進(jìn)行檢測。
      4、 權(quán)利要求1的TFT陣列,其中無線開關(guān)是經(jīng)光源激活的光電導(dǎo)開關(guān)。
      5、 權(quán)利要求1的TFT陣列,其中無線開關(guān)包括無線接收器和電子開關(guān)。
      6、 權(quán)利要求5的TFT陣列,其中無線接收器是感應(yīng)耦合的接收器、光耦合的接收器、 光敏接收器和無線電頻率接收器中的一種。
      7、 權(quán)利要求1的TFT陣列,其中檢測電路具有一個(gè)觸點(diǎn),起到經(jīng)檢測電路供給主體 電源的裝置的作用。
      8、 權(quán)利要求1的TFT陣列,其中檢測電路具有一個(gè)無線功率接收器,起到經(jīng)檢測電 路供給主體電源的裝置的作用。
      9、 權(quán)利要求8的TFT陣列,其中無線功率接收器是光電池。
      10、 權(quán)利要求8的TFT陣列,其中無線功率接收器是感應(yīng)耦合的電路。
      11、 權(quán)利要求1的TFT陣列,其中檢測電路具有電池,起到經(jīng)檢測電路供給主體電源 的裝置的作用。
      12、 權(quán)利要求ll的TFT陣列,其中該電池形成在基底上。
      13、 權(quán)利要求1的TFT陣列,還包括供給檢測電路電源的裝置。
      14、 權(quán)利要求13的TFT陣列,其中經(jīng)檢測電路供給主體電源的裝置與供給檢測電路 電源的裝置相同。
      15、 權(quán)利要求13的TFT陣列,其中經(jīng)檢測電路供給主體電源的裝置與供給檢測電路 電源的裝置是分開的。
      16、 權(quán)利要求13的TFT陣列,其中經(jīng)檢測電路供給主體電源的裝置包括用來給檢測 電路供給電源的可控電源裝置。
      17、 權(quán)利要求13的TFT陣列,其中經(jīng)檢測電路供給主體電源是用來給檢測電路供給 電源的可控電源裝置。
      18、 一種檢測具有多個(gè)象素的薄膜晶體管(TFT)陣列的設(shè)備,該設(shè)備包括 電源;多個(gè)無線開關(guān),連接在電源和多個(gè)象素之間以激活選定象素;以及 位于陣列頂面上方的傳感器單元,該傳感器單元具有至少一個(gè)無線控制器,以選 擇性控制與選定象素相關(guān)的無線開關(guān)。
      19、 權(quán)利要求18的設(shè)備,其中薄膜晶體管陣列具有多行象素和多列象素。
      20、 權(quán)利要求19的設(shè)備,其中無線開關(guān)與各行象素和各列象素相耦合。
      21、 權(quán)利要求18的設(shè)備,其中施加在選定象素上的電源是可變的。
      22、 權(quán)利要求18的設(shè)備,其中無線開關(guān)是光電導(dǎo)開關(guān),無線控制器是光源。
      23、 權(quán)利要求18的設(shè)備,其中無線開關(guān)是感應(yīng)耦合的電子開關(guān),無線控制器是耦合的 電磁源。
      24、 權(quán)利要求18的設(shè)備,其中無線開關(guān)是光學(xué)控制的電子開關(guān),無線控制器是耦合的 光源。
      25、 權(quán)利要求18的設(shè)備,其中無線開關(guān)是無線電頻率可控電子開關(guān),無線控制器是無 線電頻率源。
      26、 權(quán)利要求18的設(shè)備,其中供給電源的裝置選自與外部電源接觸的觸墊、機(jī)載電 源、感應(yīng)耦合電路、光電池、電池或其組合。
      27、 權(quán)利要求18的設(shè)備,其中傳感器單元以無接觸方式與陣列頂面相平行移動(dòng)。
      28、 權(quán)利要求18的設(shè)備,其中傳感器單元包括第一子單元和第二子單元,第一子單元 具有至少一個(gè)無線控制器以選擇性激活無線開關(guān),第二子單元具有一個(gè)接收器以接收 TFT陣列發(fā)出的信號。
      29、 權(quán)利要求28的設(shè)備,其中第二子單元還包括至少一個(gè)無線控制器。
      30、 權(quán)利要求29的設(shè)備,其中第一子單元選擇性激活位于行和列中的一個(gè)上的無線開 關(guān),第二子單元選擇性激活位于行和列中另一個(gè)上的無線開關(guān)。
      31、 權(quán)利要求28的設(shè)備,其中第一子單元和第二子單元單獨(dú)或相依賴地移動(dòng)。
      32、 權(quán)利要求22的設(shè)備,其中光電導(dǎo)開關(guān)包括無定形氫化硅(a-Si:H)的光敏層。
      33、 權(quán)利要求32的設(shè)備,其中柵極金屬定位在a-Si:H層之下,因而不被吸收的電磁輻射朝a-Si:H層反射回。
      34、 權(quán)利要求22的設(shè)備,其中光源是發(fā)光二極管。
      35、 權(quán)利要求34的設(shè)備,其中發(fā)光二極管發(fā)綠光。
      36、 權(quán)利要求23的設(shè)備,其中耦合的電磁源是感應(yīng)器。
      37、 權(quán)利要求25的設(shè)備,其中無線電頻率源是無線電頻率發(fā)射器。
      38、 權(quán)利要求18的設(shè)備,還包括多于一個(gè)的無線控制器,以及一個(gè)選擇性控制無線控制器的控制單元。
      39、 權(quán)利要求18的設(shè)備,還包括接收TFT陣列發(fā)出信號的接收器。
      40、 權(quán)利要求39的設(shè)備,還包括控制傳感器單元和分析接收器接收的信號的控制單元。
      41、 權(quán)利要求28的設(shè)備,還包括控制第一子單元和第二子單元的控制單元。
      42、 權(quán)利要求31的設(shè)備,還包括控制第一子單元和第二子單元位置的控制單元。
      43、 權(quán)利要求18的設(shè)備,其中電源包括正電壓電源和負(fù)電壓電源,每行和每列均具有與正電壓電源耦合的無線開關(guān)和與負(fù)電壓電源耦合的無線開關(guān)。
      44、 權(quán)利要求18的設(shè)備,其中電源包括正電壓電源和負(fù)電壓電源,每行和每列均具有與正電壓電源耦合的可控電子開關(guān)和與負(fù)電壓電源耦合的無線開關(guān)。
      45、 權(quán)利要求18的設(shè)備,還包括多個(gè)TFT陣列。
      46、 權(quán)利要求18的設(shè)備,其中各組行耦合至單個(gè)無線開關(guān),各組列耦合至單個(gè)無線開關(guān)。
      47、 一種檢測薄膜晶體管(TFT)陣列的方法,該TFT陣列包括多個(gè)象素,該方法包括以下步驟提供電源;在TFT陣列的象素和電源之間耦合無線開關(guān);在陣列頂面上方定位傳感器單元,傳感器單元具有至少一個(gè)無線控制器以選擇性控制無線開關(guān);利用無線控制器控制無線開關(guān)激活選定象素。
      48、 權(quán)利要求47的方法,還包括將傳感器單元以無接觸方式與陣列的頂面相平行移動(dòng)的步驟,該傳感器單元具有多個(gè)控制無線開關(guān)的無線控制器。
      49、權(quán)利要求47的方法,還包括以下步驟-安裝在傳感器單元上的接收器接收象素發(fā)出的信號;以及利用控制單元分析信號。
      全文摘要
      具有檢測電路的薄膜晶體管(TFT)陣列包括具有多個(gè)象素的薄膜晶體管陣列主體。檢測電路與主體集成。檢測電路包括經(jīng)檢測電路供給主體電源的電源裝置,以及多個(gè)無線開關(guān)以激活選定的象素。
      文檔編號G01R31/28GK101495880SQ200780027143
      公開日2009年7月29日 申請日期2007年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月17日
      發(fā)明者克里斯多夫·V·希拉薩姆伯, 史蒂芳·思拉普斯基, 布萊恩·摩爾, 雷蒙德約翰·迪克比 申請人:斯卡尼邁齊克斯公司
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