晶体管阵列下板 【技术领域】
本发明是有关于一种有源元件阵列下板，且特别是有关于一种晶体管阵列下板。
背景技术
随着图像显示技术的突飞猛进，常见计算机用的显示器已从早期的阴极射线管(CRT)显示器逐渐地发展到目前的平面显示器(Flat Panel Display，FPD)。相较于硬质的玻璃基板所构成的平面显示器，由于塑料基板具有透明、轻、薄、耐冲击、可挠曲的特性，所以近年来将薄膜晶体管制作于塑料基板上而成为可挠式显示器的开发正如火如荼地进行着。
虽然目前可以将薄膜晶体管成功地制作于软性基板上，然而由于可挠式显示面板上连接驱动芯片的软排线(如连接扫描驱动芯片的软排线与连接数据驱动芯片的软排线)与下板接合处对于特定方向在挠曲时容易产生断裂现象，因此，可挠式面板的可挠性会受到限制。
图1A为已知一种晶体管阵列下板的布局结构。请参照图1A，晶体管阵列下板10包括基板20、多条扫描线30、多条数据线40以及配置于显示区22相邻两侧的扫描驱动电路接合垫32以及数据驱动电路接合垫42。当晶体管阵列下板10应用于平面显示面板时，连接扫描驱动芯片的软排线50以及连接数据驱动芯片的软排线60分别接合于扫描驱动电路接合垫32以及数据驱动电路接合垫42，用以分别驱动扫描线30以及数据线40。由于连接扫描驱动芯片的软排线50与连接数据驱动芯片的软排线60和下板的接合处仅对特定方向具可挠特性，因此当平面显示器在Y方向上具有弯折形变时，连接扫描驱动芯片的软排线50与扫描驱动电路接合垫32之间的焊接处容易因Y方向上的形变而产生剥离或接脚断裂，尤其在可挠式显示面板的应用上，连接扫描驱动芯片的软排线50两端的焊接处因形变量较大而容易产生上述剥离的问题。
同理，如图1A所示，当平面显示器在X方向上具有弯折形变时，连接数据驱动芯片的软排线60与数据驱动电路接合垫42之间的焊接处容易因X方向上的形变而产生剥离或接脚断裂，尤其在可挠式显示面板上的应用上，位于连接数据驱动芯片的软排线60两端的焊接处由于形变量较大而容易产生上述剥离的问题。因此，如图1A所示的已知的晶体管阵列下板10应用于可挠式显示面板时，大幅限制了使用者在收纳该可挠式显示面板时的自由度，不具便利性。
图1B为已知另一种晶体管阵列下板的布局结构。请参照图1B，晶体管阵列下板100包括基板120、多条扫描线130、多条数据线140以及配置于显示区122两对例的扫描驱动电路接合垫132以及数据驱动电路接合垫142。如图1B所示，当晶体管阵列下板100应用于平面显示面板时，连接扫描驱动芯片的软排线150以及连接数据驱动芯片的软排线160分别接合于扫描驱动电路接合垫132以及数据驱动电路接合垫142，用以分别驱动扫描线130以及数据线140。由于晶体管阵列下板100将扫描驱动电路接合垫132布局于数据驱动电路142接合垫的对侧，因此当晶体管阵列下板100应用于平面显示面板时，可以克服平面显示面板在Y方向上因弯折而产生焊接处剥离或接脚断裂的问题，进而使得晶体管阵列下板100在应用上获得较高自由度。
然而，在上述已知技术中，扫描线专门用以传递扫描驱动信号，而数据线专门用以传递数据驱动信号，换句话说，扫描线不会传递扫描驱动信号以外的信号，而数据线不会传递数据驱动信号以外的信号。如图1B所示，在晶体管阵列下板100的布局中，由于扫描线130之间的长度差距过大，例如位于图1B的周边电路区124中的扫描线区段130A、130B以及130C，因而使得连接扫描驱动芯片的软排线150在传递信号至显示区中的扫描线130时，容易因扫描线130之间的阻抗差异过大而影响显示质量。
因此，如何妥善设计晶体管阵列下板上的布局结构，使得应用晶体管阵列下板的平面显示器，例如可挠式显示器，具有较高的使用便利性、基板空间利用率以及较佳的显示质量，实为目前晶体管阵列下板应用于平面显示器上亟待克服的课题。
【发明内容】
本发明提供一种晶体管阵列下板，其具有仅配置于显示区两对侧的驱动电路接合垫。
本发明提出一种晶体管阵列下板，此晶体管阵列下板包括基板、多个驱动电路接合垫、多条扫描线以及多条数据线、多个像素以及多个切换单元。其中，基板上具有显示区与连接显示区的周边电路区。驱动电路接合垫配置于显示区两对侧的周边电路区。扫描线以及数据线配置于显示区，数据线延伸至驱动电路接合垫，部分数据线分别分为数据传输导线以及共享导线，其中共享导线与数据传输导线分别连接于不同侧的驱动电路接合垫。像素配置于显示区，并分别与对应的扫描线与数据线电性连接。切换单元配置于显示区内，切换单元分别耦接于对应的数据传输导线、共享导线以及扫描线，其中各切换单元包括第一开关以及第二开关。第一开关连接于数据传输导线以及共享导线之间。第二开关，连接于共享导线以及对应地扫描线之间，且第一开关与第二开关仅其中一者为导通状态。当第一开关为导通状态且第二开关为开路状态时，共享导线通过第一开关与数据传输导线连接，当第一开关为开路状态且第二开关为导通状态时，共享导线通过第一开关与对应的扫描线连接。
为让本发明能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
【附图说明】
图1A为已知一种晶体管阵列下板的布局结构。
图1B为已知另一种晶体管阵列下板的布局结构。
图2为本发明的一种晶体管阵列下板的示意图。
图3A为本发明的一种切换单元的上视示意图。
图3B为本发明的一种切换单元的电路示意图。
图4A与图4B分别为图3的切换单元的不同状态电路信号示意图。
图5A至图5D分别绘示晶体管阵列下板在不同时序时的各像素的写入状态示意图。
图6A为本发明的一种晶体管阵列下板的示意图。
图6B为本发明的一种晶体管阵列下板的示意图。
图6C为本发明的一种晶体管阵列下板的示意图。
[主要元件标号说明]
10、100、200：晶体管阵列下板
20、120、210：基板
30、130、130A、130B、230、230’：扫描线
40、140、240：数据线
22、122、212：显示区
32、132、220S：扫描驱动电路接合垫
42、142、220D：数据驱动电路接合垫
50、150、270：连接扫描驱动芯片的软排线
60、160、280：连接数据驱动芯片的软排线
124、214：周边电路区
220：驱动电路接合垫
250：像素
260、260A、260B：切换单元
252：有源元件
254：像素电极
240A：数据传输导线
240B：共享导线
290：接地电压源
292：二极管
1、0：信号
D1A、D3A：数据传输导线
D1B、D3B：共享导线
D1A、D3A、D5A：数据传输导线
D1B、D3B、D5B：共享导线
Data1～Data8：数据线
INV1：第一反相器
INV2：第二反相器
R0、R1、R2：一列像素
S：设置轴线
Scan0、Scan1、Scan2、Scan3、Scan4、Scan5：扫描线
S1：第一开关
S2：第二开关
S3：第三开关
T1：第一晶体管
T2：第二晶体管
T3：第三晶体管
Vgh：导通电压电平
Vg1：开路电压电平
【具体实施方式】
本发明将驱动电路接合垫仅配置于显示区的两对侧，并通过在扫描线与数据线之间配置适当的切换单元，使得数据线中的部分导线在一时间中进行数据信号的传递，并且数据线中的该部分导线在另一时间，辅助传递扫描驱动电路所提供扫描信号至对应的扫描线。如此，本发明的晶体管阵列下板不但提供一种新的扫描线与数据线的布局方式，并且扫描线之间的阻抗彼此匹配，因而当本发明的晶体管阵列下板应用于可挠式显示面板时，不但可以提高使用者使用时的便利性，并且可以克服已知技术因扫描线阻抗不一所产生显示质量低下的问题。下文将举例说明本发明的晶体管阵列下板的态样以及运作机制，但并非用以限定本发明。
图2为本发明一实施例的晶体管阵列下板的示意图。请参照图2，晶体管阵列下板200包括基板210、多个驱动电路接合垫220、多条扫描线230以及多条数据线240、多个像素250以及多个切换单元260，其中基板210上有显示区212与连接显示区212的周边电路区214。在本实施例中，基板210是以可挠式基板进行说明，其中可挠式基板可列举金属薄板、塑料基板、薄玻璃基板或其它具可挠曲特性的材质。当然，基板210还可以是如玻璃基板等透明基板，或是其它适合材质，本发明的晶体管阵列下板200并不限定基板210的种类，端视产品的应用范围而定。
如图2所示，驱动电路接合垫220配置于周边电路区214，并且驱动电路接合垫220仅分别配置于显示区212的两对侧，例如数据驱动电路接合垫220D以及位于其对侧的扫描驱动电路接合垫220S，数据驱动电路接合垫220D适于传递连接数据驱动芯片的软排线270所提供的数据信号，而扫描驱动电路接合垫220S适于传递连接扫描驱动芯片的软排线280所提供的扫描信号。像素250配置于显示区212，其中各像素250例如是由有源元件252以及与有源元件252电性连接的像素电极254所构成，在本实施例中，各像素250通过有源元件252与对应的数据线240以及扫描线230电性连接，以通过对应的扫描线230与数据线240所传递的驱动信号而产生显示效果。
请继续参照图2，扫描线230以及数据线240配置于显示区212，数据线240延伸至驱动电路接合垫220。特别的是，部分数据线240可划分为数据传输导线240A以及共享导线240B，更确切而言，与每一切换单元260耦接的数据线240可划分为上述的数据传输导线240A以及上述的共享导线240B，并且，每一切换单元260位于对应的数据传输导线240A以及上述的共享导线240B之间。其中，共享导线240B与数据传输导线240A分别连接于不同侧的驱动电路接合垫220。每一切换单元260配置于显示区212内，且切换单元260分别耦接于对应的数据传输导线240A、共享导线240B以及扫描线230。换言之，在本实施例中，共享导线240B的数量等于扫描线230的数量。
图3A为本发明的一种切换单元的上视示意图。请参照图3A，各切换单元260主要是由第一开关S1与第二开关S2所构成，其中第一开关S1连接于数据传输导线240A以及共享导线240B之间，用以依据共享导线240B的电压电平决定数据传输导线240A以及共享导线240B的连接状态，而第二开关S2连接于共享导线240B以及对应的扫描线230之间，用以依据该共享导线240B的电压电平决定该共享导线240B以及该扫描线230的连接状态。在本实施例中，各切换单元260还可以进一步包括耦接于前一级扫描线230’的第三开关S3，此第三开关S3的另一端耦接于接地电压源290，其中第三开关S3用以依据共享导线240B的电压电平决定是否对前一级扫描线230’的电压进行放电(discharge)。如此，前一级扫描线230’经由导通的第三开关S3可与接地电压源290连接，进而通过接地电压源290而输入开路电压电平Vg1至前一级扫描线230’。
值得一提的是，切换单元260中的第一开关S1与第二开关S2是利用适当的元件耦接组合，使得第一开关S1以及第二开关S2的启闭状态相互依存，并于任一时间具有相反的状态，换言之，在任一时间点，第一开关S1以及第二开关S2仅其中一者为导通状态。并且在本实施例中，第三开关S3的启闭状态亦与第一开关S1以及第二开关S2同步切换，下文将针对切换单元260中各开关的元件、耦接构件的连接关系以及运作机制详加说明。
图3B为本发明的一种切换单元的电路示意图。请参照图3B，在各切换单元260中，第一开关S1例如是由第一晶体管T1、第一反相器INV1以及第二反相器INV2所构成，其中第一晶体管T1例如与第一反相器INV1并联，且第一反相器INV1例如是与第二反相器INV2串联。第二开关S2与第三开关S3可以分别是第二晶体管T2与第三晶体管T3。更详细而言，如图3B所示，第一反相器INV1的输入端耦接共享导线240B，第一晶体管T1的源极与漏极耦接于共享导线240B以及数据传输导线240A，而第一反相器INV1的输出端耦接于第一晶体管T1的栅极以及第二反相器INV2的输入端。如此，第一晶体管的导通状态可以通过第一反相器所输出的信号而控制。此外，第二反相器INV2的输出端耦接至第二晶体管T2的栅极以及第三晶体管T3的栅极，因此第二反相器INV2的输出信号用以决定第二开关S2以及第三开关S3的导通状态，第二晶体管T2的源极与漏极分别耦接共享导线240B与对应的扫描线230，而第三晶体管T3的源极以及漏极分别耦接于前一级扫描线230’以及接地电压源290。利用反相器的输入端信号与输出端信号互为信号1与信号0的组合，且不同时为信号1亦不同时为信号0的特性，经由上述各元件的耦接关系，可以确保第一开关S1与第二开关S2在切换单元260的作动过程中仅其中一者为导通状态，以使得切换单元260在作动时，共享导线240B为仅与数据传输导线240A连接而传递数据信号，或仅与连接扫描驱动芯片的软排线280连接而传递扫描信号，确保共享导线240B不会同时传递数据信号以及扫描信号。并且，第三开关S3与第二开关S2同步导通或同步开路。换言之，当扫描线230的电压电平为导通电压电平Vgh时，前一级扫描线230’的电压电平会被下拉为开路电压电平Vg1。
详言之，切换单元260可依时序控制逐条输入导通电压电平Vgh至显示区不同列的扫描线230，以导通用以控制该列像素250的有源元件252，并通过数据线240分别输入不同的数据信号，例如0～255灰阶的数据信号，至该列像素250中，以使得应用此晶体管阵列下板的显示器呈现图像。同时，经由导通第三开关S3而将前一级的扫描线230的电压放电至开路电压电平Vg1。 此外，如图3B所示，晶体管阵列下板200还可以选择性地于共享导线240B以及扫描驱动电路接合垫220S之间分别配置二极管292，其中各二极管292的输出端以及输入端分别耦接对应的共享导线240B以及扫描驱动电路接合垫220S，利用二极管292仅允许信号单方向通行的特性，将连接扫描驱动芯片的软排线280所提供的扫描信号单方向地传递至共享导线，并限制来自数据传输导线240A所传递的数据信号进入连接扫描驱动芯片的软排线280，藉此可以进一步保护连接扫描驱动芯片的软排线280。
图4A与图4B分别为图3的切换单元的不同状态电路信号示意图，为方便说明，图中以信号1与信号0分别表示该处的相对高电压电平以及相对低电压电平，并用以判断各元件的导通状态或开路状态。请先参照图4A，当共享导线240B的电压为导通电压电平Vgh时，共享导线240B输入信号1至第一反相器INV1的输入端，并自第一反相器INV1的输出端输出信号0至第一晶体管T1的栅极，第一晶体管T1被开路而将数据传输导线240A与共享导线240B电性绝缘。同时，自第一反相器INV1输出的信号0传递至第二反相器INV2输入端，并自第二反相器INV2输出信号1至第二晶体管T2的栅极以及第三晶体管T3的栅极，第二晶体管T2被导通而经由共享导线240B将导通电压电平Vgh传递至对应的扫描线230，以进行该列像素电极254的充电程序，此时，由于数据传输导线240A与共享导线240B在电性上属于断开状态，因此数据传输导线240A可以传递数据信号至对应的像素250中。并且，前一级扫描线230’经由导通的第三晶体管T3而与接地电压源290导通，使得前一级扫描线230’的电压成为开路电压电平Vg1，而与前一级扫描线230’电性连接的前一列像素250结构则处于电位保持(holding)的阶段。简言之，图4A中的切换单元260处于“扫描信号传递状态”。
请参照图4B，当扫描驱动电路接合垫220S的电压为开路电压电平Vg1时，共享导线240B通过二极管292而与扫描驱动电路接合垫220S断开，此时共享导线240B的电压电平通过二极管292的寄生电容以及第一晶体管T1的些微漏电流而被拉低，进而输入相当于数字信号0的电压至第一反相器INV1的输入端，并自第一反相器INV1的输出端输出信号1至第一晶体管T1的栅极，第一晶体管T1被导通而使数据传输导线240A与共享导线240B电性导通。同时，自第一反相器INV1输出的信号1传递至第二反相器INV2输入端，并自第二反相器INV2输出信号0至第二晶体管T2的栅极以及第三晶体管T3的栅极，第二晶体管T2与第三晶体管T3被开路，此时，由于数据传输导线240A与共享导线240B在电性上属于导通状态，因此数据传输导线240A与共享导线240B共同传递数据信号至对应的像素250中。简言之，图4A中的切换单元260处于“数据信号传递状态”。
值得一提的是，第一反相器INV1具有将数据传输导线240A的灰阶信号视为输入信号0而输出信号1的特性，其中的灰阶信号泛指欲输入像素的显示数据。换言之，设计者可因应显示所需的数据范围(data range)来妥善设计第一反相器INV1的元件特性，使得数据传输导线240A在进行像素250的数据写入时，通过第一反相器INV1在此数据范围输出信号1的特性，而开路第二开关S2以及第三开关S3。
本发明利用具有上述图4A与图4B的不同状态的切换单元260，搭配适当的时序控制，即可达成扫描线230与数据线240通过部分共享而使像素250进行充电程序与放电程序。以下将以图4A与图4B的切换状态为例，进一步说明晶体管阵列下板200在不同时序时的运作状态。图5A至图5D分别绘示晶体管阵列下板在不同时序时的各像素的写入状态示意图，为了清楚说明，图5A至图5D中仅绘示出扫描线230、数据线240以及切换单元260，而省略了其它可能存在的元件。
请同时参照图2与图5A，切换单元260A中的第一开关S1耦接于数据传输导线D1A与共享导线D1B之间，切换单元260A中的第二开关S2耦接于共享导线D1B与扫描线Scan1之间，而切换单元260A中的第三开关S3将扫描线Scan0耦接于接地电压源290。如图5A所示，在第一时间，连接扫描驱动芯片的软排线280提供导通电压电平Vgh至共享导线D1B，并且依据前述，导通电压电平Vgh经由切换单元260A传递至扫描线Scan1而导通R1列的像素250，并且数据线Data1～Data8分别经由导通的有源元件252而输入R1列对应的像素250中。同时，扫描线Scan1的前一级扫描线Scan0经由切换单元260A而与接地电压源290连接，其中接地电压源290的电压例如为开路电压电平Vg1，使得扫描线Scan0上原有的导通电压电平Vgh进行放电程序而成为开路电压电平Vg1，以开路与扫描线Scan0电性连接的R0列的像素250。
接着，如图5B所示，切换单元260B中的第一开关S1耦接于数据传输导线D3A与共享导线D3B之间，切换单元260B中的第二开关S2耦接于共享导线D3B与下一级扫描线Scan2之间，而切换单元260B中的第三开关S3将扫描线Scan1耦接于接地电压源290。如图5B所示，在第二时间，连接扫描驱动芯片的软排线280提供导通电压电平Vgh至共享导线D3B，并且依据前述，导通电压电平Vgh经由切换单元260B传递至扫描线Scan2而导通R2列的像素250，此时数据线Data1～Data8分别经由导通的有源元件252而输入R2列对应的像素250中，换言之，此时的切换单元260B处于扫描信号传递状态。值得注意的是，此时切换单元260A的状态已切换为前述的数据信号传递状态，亦即，由于切换单元260A中的第一开关S1为导通状态，因此数据传输导线D1A的数据信号可以经由切换单元260A而传递至下一列R2的像素250中。
同理，图5C与图5D分别为第三时间以及第四时间时，数据线Data1～Data8分别通过切换单元260C以及切换单元260D而将不同的数据信号分别写入R3列对应的像素250以及R4列对应的像素250中的示意图，其操作原理与图5A以及图5B类似，不再赘述。本发明的晶体管阵列下板200经由类似图5A至图5D的来回操作而达成显示图像的效果。
此外，设计者可因应终端产品的设计布局空间、开口率或其它设计需求，进一步针对晶体管阵列下板200上的切换单元260的设置位置以及分布作调整。切换单元260与像素250在显示区212内呈阵列排列，且二者不相互重迭，在其它实施例中，切换单元260也可以直接配置于部分像素250的布局范围内。举例而言，切换单元260在晶体管阵列下板200上的配置位置可以如图2所示，切换单元260实质上沿着显示区212的对角线排列，在另一些应用中，基于使用者观看平面显示器的位置、穿透率表现等考虑，本发明的晶体管阵列下板200中的切换单元260尚可以如图6A的型态配置，切换单元260的分布密度可以是自显示区212的中心向四周渐密排列，以进一步提升观察者所观察的显示质量。当然。切换单元260在显示区212中的配置型态设计尚可举例如图6B以及图6C所示，本发明并不用以限定切换单元260在晶体管阵列下板200上的配置位置以及分布密度。
值得一提的是，本发明的一实施例中，切换单元260的数量以及共享导线240B的数量分别等于扫描线230的数量，使得每一扫描线230通过对应的切换单元260而与对应的共享导线240B耦接。实务上，基于提升晶体管阵列下板200产品的良率以及增加制程裕度(process margin)的考虑，在本发明的另一实施例中，与单一扫描线230耦接的切换单元260的数量可设计为多个，当然，与单一扫描线230耦接的共享导线240B的数量亦可以为多个，换言之，切换单元260的数量以及共享导线240B的数量分别大于扫描线230的数量。藉此，当其中之一切换单元260或共享导线240B产生缺陷时，该扫描线230的作动可以转由与其耦接的另一切换单元260或另一共享导线240B来控制而正常运作，使得本发明的晶体管阵列下板200得以允许少部分因制程因素或其它因素而导致其中之一切换单元260失效或其中之一共享导线240B产生缺陷的情形。
综上所述，本发明的晶体管阵列可以实现驱动电路仅配置于显示区两对侧而增加应用于可挠式显示面板时的收纳便利性。同时，通过切换单元来切换共享导线所传递的信号种类，达成扫描线与数据线共享部分导线的布局，有效提高基板利用率。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求范围所界定者为准。