專利名稱：具有小芯片驅(qū)動器的顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有基板的顯示裝置該基板具有用于控制像素陣列的分布式的獨立小芯片。
背景技術(shù)：
平板顯示裝置與計算裝置一起廣泛使用在便攜式裝置中，并且用于諸如電視機的娛樂裝置。這種顯示器通常利用分布在基板上的多個像素來顯示圖像。各個像素均包含若干個不同顏色的發(fā)光元件(通稱為子像素)，這些發(fā)光元件通常發(fā)射紅光、綠光和藍(lán)光，以表現(xiàn)各圖像元素。如在本文中所使用的那樣，像素可以是指單個發(fā)光元件或一組不同顏色的發(fā)光元件。已知多種平板顯示器技術(shù)，例如，等離子體顯示器、液晶顯示器和發(fā)光二極管 (LED)顯示器。包含形成發(fā)光元件的發(fā)光材料薄膜的發(fā)光二極管(LED)在平板顯示裝置中具有許多優(yōu)點，并可以用于光學(xué)系統(tǒng)。授予Tang等人的美國專利No. 6，384，5292示出了一種包括有機LED發(fā)光元件的陣列的有機LED(OLED)彩色顯示器。另選地，可以采用無機材料，無機材料可以包括多晶半導(dǎo)體基體中的磷光晶體或量子點。還可以采用其他的有機或無機材料薄膜來控制對發(fā)光薄膜材料的電荷注入、電荷傳輸或電荷阻斷，這在本領(lǐng)域中均是已知的。這些材料被布置在電極之間的基板上并且具有封裝覆蓋層或封裝覆蓋片。當(dāng)電流通過發(fā)光材料時，像素發(fā)光。所發(fā)射的光的頻率取決于使用的材料的性質(zhì)。在這種顯示器中，光可以透過基板(底部發(fā)射體)或透過封裝覆蓋物(頂部發(fā)射體)或透過這二者發(fā)出。LED裝置可包括被構(gòu)圖的發(fā)光層，其中，在圖案中采用了不同材料，以在電流流過這些材料時發(fā)射不同顏色的光。另選地，如在Cok的美國專利6，987，355中教導(dǎo)的那樣，LED 裝置可采用單一發(fā)光層(例如，白光發(fā)射體)和濾色器以形成全彩顯示器。而且，例如，如 Cok等人的美國專利6，919，681中教導(dǎo)的那樣，已知采用不包括濾色器的白色子像素。該公開和其他公開教授了一種設(shè)計，該設(shè)計采用未構(gòu)圖的白色發(fā)射體與包括紅色、綠色和藍(lán)色濾色器和子像素的四色像素和以及不濾波的白色子像素來提高裝置的效率(例如，參見授予Miller等人的美國專利7，230，594)。通常已知用于控制平板顯示裝置中的像素的兩種不同方法有源矩陣控制和無源矩陣控制。在無源矩陣裝置中，基板不包括任何有源電子元件(例如晶體管)。行電極陣列和另一層中的正交的列電極矩陣形成在基板上；行電極與列電極之間交疊的交叉部形成發(fā)光二極管的電極。接著，外部驅(qū)動器芯片順序地向每一行(或列)提供電流，同時正交列 (或行)提供合適的電壓，從而照亮該行(或列)中的各發(fā)光二極管。因此，無源矩陣設(shè)計利用2η個連接以產(chǎn)生η2個單獨可控的發(fā)光元件。但是，由于行(或列)驅(qū)動的順序特性而產(chǎn)生閃爍，所以無源矩陣驅(qū)動裝置在裝置中可以包括的行(或列)的數(shù)量存在著限制。如果包括太多行，則閃爍能變得可察覺。此外，隨著PM顯示器的面積增加，驅(qū)動顯示器中的整行(或列)所需要的電流可能會成為問題，并且PM驅(qū)動中非成像預(yù)充電和放電步驟所需要的能量變得非常顯著。這兩個問題限制了無源矩陣顯示器的物理尺寸。
在有源矩陣裝置中，有源控制元件由半導(dǎo)體材料薄膜(例如，分布在平板基板上的非晶硅或多晶硅)制成。通常而言，各子像素均由一個控制元件控制，并且各控制元件均包括至少一個晶體管。例如，在簡單的有源矩陣有機發(fā)光(OLED)顯示器中，各控制元件均包括兩個晶體管(選擇晶體管和驅(qū)動晶體管)以及一個用于存儲規(guī)定子像素亮度的電荷的電容器。各發(fā)光元件通常利用獨立的控制電極和公共電極。對發(fā)光元件的控制通常通過數(shù)據(jù)信號線、選擇信號線、電源連接和接地連接來完成。有源矩陣部件不一定限于顯示器，而是可以分布在基板上并且在需要空間分布式控制的其它應(yīng)用中使用?？梢栽谟性淳仃囇b置中使用與無源矩陣裝置相同數(shù)量的外部控制線(除了電源和接地以外)。但是，在有源矩陣裝置中，各發(fā)光元件均具有來自控制電路的單獨驅(qū)動連接，并且即使在沒有被選擇用于數(shù)據(jù)存放的情況下也是有源的，因此消除了閃爍?！N形成有源矩陣控制元件的常見的現(xiàn)有技術(shù)方法通常在玻璃基板上淀積諸如硅的半導(dǎo)體材料薄膜，接著通過光刻工藝將半導(dǎo)體材料形成為晶體管和電容器。薄膜硅可以是非晶的或多晶的。與以晶體硅晶片制成的傳統(tǒng)晶體管相比，由非晶硅或多晶硅制成的薄膜晶體管(TFT)相對較大并且性能較低。此外，這種薄膜器件通常在整個玻璃基板上局部地或大面積地出現(xiàn)不均勻，這種不均勻?qū)е吕眠@種材料的顯示器的電性能和視覺表現(xiàn)不均勻。利用另選的控制技術(shù)，Matsumura等人的美國專利申請公開No. 2006/0055864中描述了用于驅(qū)動LCD顯示器的晶體硅基板。該申請描述了一種用于選擇性地將從第一個半導(dǎo)體基板制成的像素控制裝置轉(zhuǎn)移并固定到第二個平坦的顯示基板上的方法。示出了像素控制裝置內(nèi)的布線互連以及從總線和控制電極到像素控制器件的連接。由于傳統(tǒng)的無源矩陣顯示器設(shè)計在尺寸和發(fā)光元件數(shù)量上受到限制，而使用TFT 的有源矩陣設(shè)計具有較低的電性能，所以存在針對克服這些問題的利用LED的顯示裝置的改善的控制方法的需求。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種顯示裝置，該顯示裝置包括(a)基板；(b)具有沿第一方向在所述基板上以行的形式形成的行電極陣列的第一層和具有沿與所述第一方向不同的第二方向以列的形式形成的列電極陣列的第二層，其中所述行電極與所述列電極交疊以形成像素位置；(c)在所述行電極與所述列電極之間形成的一個或更多個發(fā)光材料層，所述一個或更多個發(fā)光材料層用于形成二維像素陣列，所述像素位于所述像素位置處；以及(d)位于所述基板上的多個小芯片，小芯片的數(shù)量小于像素的數(shù)量，各個小芯片都專有地控制行電極子集和列電極子集，藉此控制所述像素以顯示圖像。本發(fā)明具有如下優(yōu)點通過提供具有小芯片驅(qū)動器的顯示裝置，該小芯片驅(qū)動器具有行電極連接與列電極連接，減小了連接焊盤的數(shù)量小芯片的尺寸與數(shù)量。在本發(fā)明的實施方式中，多個陣列提供了降低的閃爍和電源要求。本發(fā)明的其他優(yōu)點在于通過在顯示器基板上提供大空間用于布線，可以在更低成本和更高電性能的前提下采用更大的線路。 另一優(yōu)點還在于單晶硅小芯片具有高遷移率和均勻性。


圖IA是沿圖2中的直線1A-1A截取的根據(jù)本發(fā)明實施方式的具有到發(fā)光二極管的底部電極的兩個連接的小芯片的橫截面圖；圖IB是沿圖2中的直線1B-1B截取的根據(jù)本發(fā)明實施方式的具有到發(fā)光二極管的頂部電極的兩個連接的小芯片的橫截面圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實施方式的具有連接焊盤的對角線定向的小芯片的平面示意圖；圖3A和圖;3B是根據(jù)本發(fā)明實施方式的具有行電極與列電極以及對角線定向的小芯片的顯示裝置的示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明實施方式的具有行電極與列電極以及三個對角線定向的小芯片的顯示裝置的示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明實施方式的具有被劃分為互斥子陣列的像素陣列和兩個對角線定向的小芯片的顯示裝置的示意圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明實施方式的具有另選分布的像素陣列和三個對角線定向的小芯片的顯示裝置的示意圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明另一實施方式的具有通過導(dǎo)通孔連接至小芯片連接焊盤的行電極和列電極的顯示裝置的示意圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明另一實施方式的具有多個小芯片和被規(guī)定路線以避開小芯片裝置的總線的顯示裝置的示意圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明另一實施方式的具有多個由總線連接的多個小芯片的顯示裝置的示意圖；圖IOA是根據(jù)本發(fā)明另一實施方式的具有不同連接焊盤的小芯片的橫截面圖；圖IOB是在本發(fā)明實施方式中的圖IOA的頂部視圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明實施方式的多個二維像素陣列的示意圖；圖12A是根據(jù)本發(fā)明實施方式的多個小芯片和以蛇形方式設(shè)置在基板上的總線的示意圖；圖12B是具有有助于理解圖12A的圖示的具有連接的小芯片的頂部視圖；圖13是根據(jù)本發(fā)明實施方式的多個小芯片和以蛇形方式設(shè)置在基板上的總線的更大尺寸的圖示。由于附圖中的各個層和元件具有顯著不同的尺寸，因此附圖并不按比例繪制。
具體實施例方式參照圖3A，在一個實施方式中，本發(fā)明包含顯示裝置，該顯示裝置包括基板10、具有沿第一方向在基板10上以行的形式形成的行電極16的陣列的第一層以及具有沿不同于第一方向的第二方向在基板10上以列的形式形成的列電極12的陣列的第二層，并且其中第一電極和第二電極交疊以形成像素位置30。參照圖1A，在行電極16與列電極12之間形成有一個或更多個發(fā)光材料層14。發(fā)光二極管15就是像素30，像素30在像素位置中形成二維像素陣列32并在電流從行電極16與列電極12流經(jīng)發(fā)光材料層14時發(fā)光。多個小芯片20位于基板10上，并且小芯片20的數(shù)量小于像素30的數(shù)量。每個小芯片20專門地對行電極16的子集和列電極12的子集進行控制以便控制像素來顯示圖像。每個小芯片都具有獨立并與顯示裝置基板10分立的基板觀。在本公開中，像素、子像素和發(fā)光元件全部指代發(fā)光二極管15。每個小芯片20都可以包括用于控制小芯片20通過連接焊盤M連接到的像素30 的電路22。電路22可以包括存儲元件沈，存儲元件沈存儲表示小芯片20按行或列的子集連接到的各個像素30的期望亮度的值，小芯片20利用這樣的值來控制連接至像素30的行電極16或列電極12以激活像素30發(fā)光。例如，如果小芯片20連接至8行和8列的子集，則可以使用8個存儲元件沈來存儲8行或列的亮度信息。每當(dāng)新的行或列被激活，可以將新的亮度信息的子集提供至小芯片20。在本發(fā)明的一個實施方式中，針對行或列的各個子集，可以采用兩個存儲元件26，使得可以在一個存儲元件沈中存儲亮度信息而另外一個存儲元件26則用來顯示亮度信息。在本發(fā)明又一個實施方式中，針對小芯片20所連接到的各個發(fā)光元件30，可以采用一個或兩個存儲元件26。平坦化層18可以用來形成平滑表面，行電極16和列電極12以及發(fā)光層14可以形成在該平滑表面上。如圖IA所示，小芯片20的連接焊盤M可以連接至發(fā)光二極管15的底部電極，連接焊盤M在這里顯示為底部電極12并在圖2中用剖面線1A-1A’標(biāo)示。另選地，如圖IB所示，小芯片20的連接焊盤M可以連接至發(fā)光二極管15的頂部電極，該連接焊盤M在這里顯示為底部電極16并在圖2中用剖面線1B-1B’標(biāo)示。通過這種方式，小芯片20的連接焊盤可以連接至行電極16或列電極12。在圖2中，小芯片20的連接焊盤M 被區(qū)分為連接至列電極16的列連接焊盤24A和連接至行電極16的行連接焊盤MB。因此， 在本發(fā)明的一個實施方式中，小芯片20具有兩行(圖IOB中的25A和25B)連接焊盤M，一行連接焊盤24A連接至對應(yīng)的行電極16，而另一行連接焊盤24B連接至對應(yīng)的列電極12。 但是，如圖3所示，通過在列連接焊盤24A與行電極16之間提供足夠空間并在行連接焊盤 24B與列電極12之間提供足夠空間，行電極焊盤24A和列電極焊盤24B布置在基板10上以避免行電極16和列電極12之間的電短路。圖3A是為例示目的而繪制的簡化圖。在圖;3B 中所示的示例性實施方式中，可以使用行電極16來覆蓋列連接焊盤24A(未示出)以增大限定像素30的交疊區(qū)域，從而提高顯示裝置的孔徑比和顯示器的使用壽命。根據(jù)構(gòu)造本發(fā)明的顯示裝置所采用的制造工藝的公差，可以增大列電極12的尺寸，只要列電極12與行連接焊盤24A之間以及行電極16與行連接焊盤24B之間不存在電短路即可。參照圖4，本發(fā)明的顯示裝置的實施方式可以包含分布在由行電極16和列電極12 交叉形成的二維像素陣列32上的多個小芯片(20A、20B、20C)。(應(yīng)當(dāng)注意的是，小芯片位于電極的后面以使得電極可以如圖IA和IB所示連接至連接焊盤，但是為了例示的清楚起見，在圖4、圖6和圖11中將小芯片顯示在電極的前面。)每個小芯片20連接至行電極16 和列電極12的互斥的子集。如圖4所示，小芯片20A連接至二維像素陣列32中位于頂部的6個行電極16和最左端的6個列電極12。小芯片20B連接至二維像素陣列32中位于中間的6個行電極16和中間的6個列電極12。小芯片20C連接至像素陣列32中位于底部的 6個行電極16和最右端的6個列電極12。因此，像素陣列32具有受三個小芯片20控制的 18乘18個(3 個)元件，每個小芯片20具有12個連接焊盤。仔細(xì)檢查圖4可以發(fā)現(xiàn)，每個小芯片20控制分立的行電極16的組或列電極12的組。
圖5是僅具有兩個小芯片20A和20B的更加詳細(xì)的例示。小芯片20A連接至行電極16A和列電極12A。小芯片20B連接至行電極16B和列電極12B。因此，小芯片20A控制第一像素子集32A，并且小芯片20B控制第一像素子集32D。針對像素陣列32中的像素30 的第二像素子集32C，小芯片20A僅控制列電極12A，并且針對像素陣列32中的像素30的第三像素子集32B，小芯片20A僅控制行電極16A。類似地，針對像素陣列32中的像素30的第二像素子集32B，小芯片20B僅控制列電極12B，并且針對像素陣列32中的像素30的第三像素子集32C，小芯片20A僅控制行電極16B。像素子集32A、32B、32C、32D是互斥的。因此，由于小芯片20A控制了對于控制像素子集32A中的像素30而言是必需的行電極16A和列電極12A 二者，因此小芯片20A具有對像素子集32A中的像素30的完全控制。類似地， 由于小芯片20B控制了對于控制像素子集32D中的像素30而言必需的行電極16B和列電極12B 二者，因此小芯片20B具有對像素子集32D中的像素30的完全控制。因此，行電極 16A和16B是電氣獨立的，并且列電極12A和12B是電氣獨立的。但是，小芯片20A和小芯片20B共同對像素子集32B和32C中的像素進行控制。這一控制由小芯片20中的電路22 提供。由于像素子集32A和32D被完全控制，所以他們被稱為直接驅(qū)動的像素陣列，而像素子集32B和32C被稱為間接驅(qū)動的像素陣列。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了降低的成本。例如，如果使用傳統(tǒng)的有源矩陣背板來驅(qū)動圖4中的3M個像素30，則需要性能相對較低并且昂貴的薄膜半導(dǎo)體背板。相反，本發(fā)明使用少數(shù)高性能、低廉的小芯片來驅(qū)動像素30。 在本發(fā)明的各種實施方式中，可以使用許多種小芯片布置。如圖3A、圖;3B、圖4和圖5所示，小芯片20位于像素陣列的對角線13上。鄰近的小芯片20控制鄰近的第二列電極子集，并且鄰近的小芯片控制鄰近的第三行電極子集。如這里所指的，對角線是相對于行電極或列電極或兩者傾斜或偏斜的直線。但是，不一定將小芯片20布置在單個對角線上。 參照圖6并與圖4相比，小芯片20位于多條間隔開的對角線上。小芯片20A控制最高處的 6個行電極16和最左端6個列電極12 (如圖4所示)。而小芯片20B控制最右端的6個列電極和中央的6個行電極。小芯片20C控制中央的6個列電極以及底部的6個行電極。因為這種另選布置將小芯片20分開并為它們提供更大空間，因此是很有用的。尤其是，如果小芯片中的電路占用了小芯片中的很大的空間以致小芯片20在小芯片20的一端具有顯示連接部分21A并在小芯片20的另一端具有控制電路連接部分21B，則將小芯片更遠(yuǎn)地隔開的小芯片20布置是很有用的。在另選設(shè)計(參見圖12A、圖12B和圖13)中，顯示連接部分 21A可以位于小芯片20的每一端，并且控制電路連接部分21B可以位于小芯片20的中央。在本發(fā)明的另一個實施方式中，小芯片沒有布置在像素陣列32的對角線上。雖然對角線布置對于使互連長度減到最小來說是很有用的，但是對角線布置需要關(guān)于連接焊盤 24以及行電極16和列電極12的仔細(xì)對準(zhǔn)。另外，例如，如圖3A、圖3B、圖4、圖5和圖6中所示，將行電極16和列電極12隔開可能會使得小芯片20大于所需要的尺寸。參照圖7，在本發(fā)明的另一個實施方式中，小芯片20可以在任意方向上與像素陣列32和基板10對準(zhǔn)， 包括將小芯片20的邊與行電極16或列電極12對準(zhǔn)。小芯片可以具有長方向Dl和短方向 D2，并且長方向Dl可以分別與行電極或列電極的第一方向或第二方向(圖10B)平行。實際上，不同的小芯片20可能對準(zhǔn)方式也不同。如圖7所示，小芯片20的長方向與行電極16對準(zhǔn)。連接焊盤M通過線路連接至列電極12和行電極16?？梢圆捎脤?dǎo)通孔
850以從一個布線層連接至另一個布線層并形成在例如行電極16之間的導(dǎo)通孔50以避免產(chǎn)生與列電極12的電短路。由于可能需要相當(dāng)大的線路52以將連接焊盤M電連接至行電極16和列電極12，因此優(yōu)選頂部發(fā)射結(jié)構(gòu)，在頂部發(fā)射結(jié)構(gòu)中，頂部電極(例如，圖IA與圖 IB中的16)是透明的并且底部電極(例如，圖IA與圖IB中的12)可以是反射的?；?0 也可以是不透明的。參照圖8，在本發(fā)明的另外一個實施方式中，小芯片20可以經(jīng)由總線42連接至外部控制器40。總線42可以是串行總線、并行總線或點對點總線，并且可以是數(shù)字總線或模擬總線。如圖9所示，串行總線是數(shù)據(jù)在電氣隔離的電連接上從一個小芯片轉(zhuǎn)發(fā)到下一個小芯片的總線。如圖8所示，并行總線是數(shù)據(jù)同時廣播到電氣共用的電連接上的所有小芯片的總線。總線42連接至小芯片以提供諸如電源、接地、數(shù)據(jù)或選擇信號的信號?？梢圆捎贸^一條總線42。小芯片20可以在小芯片20的一端具有像素連接部分21A并在另一端具有與總線42相連接的電路部分21B。參照圖IOA和圖10B，每個小芯片都可以具有與行電極或列電極相連接的第一連接焊盤組M和與控制總線相連接的第二連接焊盤組25，其中第一連接焊盤組和第二連接焊盤組在空間上分隔開。如圖IOA和圖IOB所示，每個小芯片還可以具有小芯片的中央處的第三連接焊盤組25，該第三連接焊盤組25與控制總線相連接；第一連接焊盤組、第二連接焊盤組和第三連接焊盤組在空間上分隔開。另選地，可以不采用分立的小芯片部分。參照圖10A、圖10B，還可以在小芯片20 中提供用于連接至總線42的其他連接焊盤25，并可以將其設(shè)置在小芯片20的電路部分或者設(shè)置在小芯片20的長方向Dl的任一端或設(shè)置小芯片20的中央。可以使用內(nèi)部小芯片連接44以使總線連接從小芯片20的一端至另一端。再次參照圖8，例示了與圖5所示相對應(yīng)的小芯片布置。這種布置具有在裝置基板 10上提供不被小芯片10占用并可以接著被用來使總線42通過的區(qū)域的優(yōu)點。例如，如圖 8所示，像素子集32A、32D、32E和32H形成像素連接區(qū)域，這些區(qū)域分別至少部分地被小芯片20A、20B、20C和20D占用。相比而言，總線連接區(qū)域32B、32C、32F和32G形成總線連接區(qū)域，這些區(qū)域可以用來使總線42線路通過。因此，在本發(fā)明的一些實施方式中，總線可以具有蛇形路徑。圖8例示了總線42并行地共同連接至小芯片20A、20B、20C和20D的實施方式。在圖9所示的另選實施方式中，串行總線42連接可以穿過小芯片20A、20B、20C和20D。參照圖11，在本發(fā)明的另一個實施方式中，像素的多個二維像素陣列32可以位于公共基板10上，每個二維像素陣列32都具有單獨的行電極16、列電極12和小芯片20的集合。因此，上面所描述的結(jié)構(gòu)可以復(fù)制在更大的基板10上。每個二維像素陣列結(jié)構(gòu)都可以獨立工作以減少電極阻抗、預(yù)充電和放電功耗以及閃爍。該結(jié)構(gòu)可以連接至公共總線42 系統(tǒng)。因此，在本發(fā)明的一個實施方式中，顯示裝置可以包括基板；具有沿第一方向在基板10上以行的形式形成的多個行電極陣列的第一層和具有沿不同于第一方向的第二方向在基板10上以列的形式形成的相應(yīng)多個列電極陣列的第二層，第一電極和第二電極交疊以形成像素位置；在行電極與列電極之間形成的一個或多個發(fā)光材料層，一個或多個發(fā)光材料層用于形成二維像素陣列，像素位于像素位置中；以及位于基板上的用于各個陣列的多個小芯片，各個陣列中的小芯片的數(shù)量小于相對應(yīng)的陣列中的像素的數(shù)量，并且各個陣列小芯片專門地控制相應(yīng)陣列的行電極子集和列電極子集。
圖12A例示了一實施方式，其中小芯片20位于間接驅(qū)動的像素陣列中，小芯片20 的控制電路連接部分21B位于總線布線正下方。小芯片20具有兩個顯示連接部分21A，在小芯片20的每一端都有一個。每個顯示連接部分21A都被線路連接至在相鄰直接驅(qū)動的像素陣列中的垂直電極和水平電極。圖12A中以陰影顯示的直接驅(qū)動的像素塊在顯示器上形成棋盤圖案，并且線路總線由于跨著位于間接驅(qū)動像素陣列中的小芯片20的控制電路連接部分21B形成而形成了蛇形圖案。圖12B詳細(xì)地例示了小芯片20的顯示連接部分21A到垂直電極和水平電極的線路連接。圖12B例示了直接驅(qū)動的像素陣列中的6個水平電極和6個垂直電極的簡單情況。 關(guān)于到垂直電極的線路的連接采用具有陰影的正方形來顯示，而關(guān)于到水平電極的線路的連接采用空白的正方形來顯示。相似的設(shè)計對于任意數(shù)量個水平電極和垂直電極都是有效的。圖12A和圖12B表明可以對電極連接線路構(gòu)圖，為控制和電源總線線路42留下較寬的區(qū)域，因此可以在同一金屬層中構(gòu)成兩種類型的線路，從而和需要2個或更多個布線層地設(shè)計相比可以減少顯示器的生產(chǎn)成本。因此，控制總線可以位于與用于行電極和列電
極的第一層和第二層隔開的第三層中。這些設(shè)計的附加優(yōu)點在于，由于存在適用于布線的充足區(qū)域，故而可以采用低成本方法使線路形成圖案。例如，針對印刷電路板制造而研發(fā)的系統(tǒng)使用低成本的光掩模和能夠制作25 μ m線路和25 μ m空間的接近式曝光工具。相比TFT光掩模和TFT步進式曝光工具，這些具有低得多的成本。這導(dǎo)致在本版制造工藝中需要更少的資本支出、更少的操作支出和縮短的TAC時間。參照圖10B，連接焊盤具有在小芯片上將連接焊盤隔開的中心到中心間距23。導(dǎo)通孔(圖1B)形成露出連接焊盤的開口，控制總線可以在穿過開口而延伸到連接焊盤的第一部分中連接至露出的連接焊盤?？刂瓶偩€可以具有分立的第二部分，該第二部分的寬度大于連接焊盤的節(jié)距，從而使得總線線路能夠具有更寬的寬度和改善的導(dǎo)電性。在一些情況下，小芯片的物理長度可能受到諸如小芯片轉(zhuǎn)移系統(tǒng)的限制或由于可能形成在小芯片內(nèi)部的電導(dǎo)體的數(shù)量的約束。在這樣的情況下，可以將小芯片的顯示連接部分的長度縮短為一半并增加第二蛇形線路。這顯示在圖13中。在這個實施方式中，增大了間接控制的區(qū)域(顯示為非陰影區(qū)域)，為控制和電源總線布線提供了更多的空間，使得能夠利用甚至更不精確并更低成本的方法來處理。參照圖11，在操作中，控制器40根據(jù)顯示裝置的需求接收并處理信息信號，并通過一條或更多條總線42將處理后的信號發(fā)送到該裝置中的各個小芯片20。處理后的信號包括與小芯片20相對應(yīng)的各發(fā)光像素30的亮度信息。亮度信息可以存儲在與各發(fā)光像素 30相對應(yīng)的存儲元件沈中。小芯片接著依次將與其相連的行電極和列電極激活。當(dāng)像素的行電極和列電極都被激活時，電流可以流經(jīng)由該行電極和列電極限定的像素以發(fā)光。典型地，通過一次激活所有列電極和一個行電極，同時激活了像素組內(nèi)的整行或整列的電極。 控制列電極以提供期望該行中的各個像素具有的單獨亮度。接著，選擇第二行并重復(fù)該過程直至激活了所有行并且所有像素都發(fā)光為止。該過程可以接著重復(fù)。應(yīng)注意的是，某些像素由一個小芯片控制，而某些像素由兩個小芯片共同控制。注意，對于“行”和“列”的指定是任意的，并且行電極和列電極的功能可以顛倒。
雖然順序激活顯示裝置中的單獨行(或列)可以引起閃爍，但是采用多個、獨立控制的像素組32減少了各個單獨控制的像素組32中的行或列的數(shù)量。由于像素組32被同時激活，所以可以極大地減少閃爍。此外，由于組行電極16與組列電極12僅在像素組32 內(nèi)連接，因此組行電極16與組列電極12很短，減小了電極電容和電阻以及對小芯片20中的大功率驅(qū)動電路的需求，并且還減小了顯示器的功耗。因此，增加了各個像素行(或列) 發(fā)光的時間部分，減少了閃爍，并且按照期望的亮度減小了電流密度。總線42可以提供包括定時(例如時鐘)信號、數(shù)據(jù)信號、選擇信號、電源連接或接地連接的多種信號。信號可以是模擬的或數(shù)字的，例如數(shù)字地址或數(shù)據(jù)值。模擬數(shù)據(jù)值可以作為電荷被提供。存儲元件26可以是數(shù)字的(例如，包括觸發(fā)器)或模擬的(例如，包括用于存儲電荷的電容器)。在本發(fā)明的各種實施方式中，分布在基板10上的行驅(qū)動器小芯片或列驅(qū)動器小芯片20可以是相同的。但是，每個小芯片20可以關(guān)聯(lián)有唯一的標(biāo)識值(即，ID)?？梢栽趯⑿⌒酒?0設(shè)置在基板10上之前或者優(yōu)選地在設(shè)置之后分配ID，ID可以反映小芯片20 在基板10上的相對位置，也就是說，ID可以是地址。例如，ID可以通過從一行或一列中的一個小芯片20向下一個小芯片傳遞計數(shù)信號來分配?？梢允褂脝为毜男谢蛄蠭D值?？刂破?0可以作為小芯片來實現(xiàn)并固定在基板10上。控制器40可以位于基板 10外周，或者可以在基板10的外部并包含傳統(tǒng)的集成電路。根據(jù)本發(fā)明的各種實施方式，小芯片20可以以多種方式構(gòu)造，例如，沿著小芯片 20的長方向具有一行或兩行連接焊盤對?；ミB總線42和線路52可以由各種材料形成，并使用各種方法淀積在裝置基板上。例如，互連總線42和線路52可以是金屬；蒸鍍的或濺射的，例如鋁或鋁合金。另選地，互連總線42和線路52可以由固化導(dǎo)電油墨或金屬氧化物制成。在一種成本優(yōu)勢實施方式中，互連總線42和線路52形成在單層中。對于使用大裝置基板(例如玻璃、塑料或金屬薄片)并且多個芯20片以規(guī)則布置設(shè)置在裝置基板10上的多像素裝置的實施方式而言，本發(fā)明特別有用。每個小芯片20都可以根據(jù)小芯片20中的電路并且響應(yīng)于控制信號來控制形成在裝置基板10上的多個像素 30。單個像素組或多個像素組可以設(shè)置在平鋪的元件上并可以組裝以形成整個顯示器。根據(jù)本發(fā)明，小芯片20在基板10上提供分布式像素控制元件。相比于裝置基板 10，小芯片20是相對較小的集成電路，并且小芯片20包括電路22，電路22包括形成在獨立基板觀上的線路、連接焊盤、諸如電阻器或電容器的無源組件、或者諸如晶體管或二極管的有源組件。小芯片20與顯示器基板10分開制造，接著應(yīng)用于顯示器基板10。優(yōu)選地，利用用于制造半導(dǎo)體器件的已知工藝使用硅或絕緣體上硅(SOI)晶片來制造小芯片20。然后，每個小芯片20在附接到裝置基板20之前被分離。因此，每個小芯片20的結(jié)晶基底可以被視為與裝置基板10相分離的基板觀，并且在基板觀上布置有小芯片電路22。因此多個小芯片20具有與裝置基板10相分離并且彼此分離的相應(yīng)的多個基板觀。特別地，獨立基板觀與其上形成有像素30的基板10分離，并且獨立小芯片基板觀的合計面積比裝置基板10小。為了提供與例如在薄膜非晶硅或多晶硅裝置中發(fā)現(xiàn)的相比具有更高性能的有源組件，小芯片20可以具有結(jié)晶基板觀。小芯片20可以具有優(yōu)選為100 μ m或更小的厚度， 更優(yōu)選地，20 μ m或更小。這便于在小芯片20上形成粘合劑和平坦化層18，接著可以使用傳統(tǒng)的旋涂技術(shù)來涂敷粘合劑和平坦化層18。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，形成在晶體硅基板上的小芯片20按照幾何陣列排列，并且利用粘合劑或平坦化材料粘接至裝置基板(例如，10)。利用小芯片20表面上的連接焊盤M將每個小芯片20連接至信號線、電源總線以及行或列電極(16，12)以驅(qū)動像素30。小芯片20可以控制至少四個像素30。由于小芯片20形成在半導(dǎo)體基板中，所以可以使用現(xiàn)代光刻工具形成小芯片電路。利用這樣的工具，很容易得到0.5微米或更小的特征尺寸。例如，現(xiàn)代半導(dǎo)體生產(chǎn)線可以實現(xiàn)90nm或45nm的線寬，并且可以用來制造本發(fā)明的小芯片。但是，一旦組裝到顯示器基板10上，小芯片20還需要用于與設(shè)置在小芯片上方的布線層實現(xiàn)電連接的連接焊盤M。 連接焊盤M必須基于在顯示器基板10上使用的光刻工具的特征尺寸(例如5μπι)和小芯片20對于布線層的對準(zhǔn)(例如，+/-5ym)而確定尺寸。因此，連接焊盤M例如可以是 15 μ m寬，焊盤之間的間距為5 μ m。這意味著焊盤通常將顯著大于小芯片20中形成的晶體管電路。焊盤通常形成在晶體管上方的小芯片上的金屬化層中。期望使小芯片的表面積制造得盡可能小，以實現(xiàn)低制造成本。因此，連接焊盤的尺寸和數(shù)量而不是晶體管的尺寸和數(shù)量將總體上限制小芯片的尺寸。通過使用具有獨立基板(例如，包括晶體硅)、并且獨立基板具有比直接形成在基板(例如，非晶硅或多晶硅)上的電路的性能高的電路的小芯片，提供了更高性能的裝置。 由于晶體硅不僅具有更高性能，而且具有小得多的有源元件(例如晶體管)，所以大大減小了電路尺寸，使得小芯片的尺寸由連接焊盤的數(shù)量和間距決定，連接焊盤對于控制裝置并向裝置提供電力來說是必要的。也可以使用微機電(MEMS)結(jié)構(gòu)形成有用的小芯片，例如， 如YooruLee、Yang禾口 Jang在“A novel use of MEMs switches in driving AMOLED"(Digest of Technical Papers of the Society for Information Display，2008，3. 4，第 13 頁) 中所描述的。裝置基板10可以包括玻璃和由形成在利用現(xiàn)有技術(shù)中已知的光刻技術(shù)構(gòu)圖的平坦化層(例如，樹脂)上的由蒸鍍或濺射金屬(例如鋁或銀)制成的布線層?？梢允褂眉呻娐樊a(chǎn)業(yè)中完善的常規(guī)技術(shù)來形成小芯片20。本發(fā)明可以在具有多像素架構(gòu)的裝置中采用。具體地，本發(fā)明可以利用有機或者無機的LED裝置實現(xiàn)，并且在信息顯示裝置中特別有用。優(yōu)選實施方式中，本發(fā)明在在由小分子或者聚合物OLED(如授予Tang等人的美國專利No. 4，769，292和授予VanSlyke等人的美國專利No. 5，061，569中公開的，但不限于此)構(gòu)成的平板OLED裝置中采用?？梢圆捎脽o機裝置，該無機裝置例如采用形成在多晶半導(dǎo)體基體中的量子點(例如，如在Kahen的美國公開No. 2007/0057263中所教導(dǎo)的)并采用有機電荷控制層或無機電荷控制層，或者可以采用混合的有機/無機裝置。有機發(fā)光顯示器或無機發(fā)光顯示器的許多組合和變型可以用來制造這種裝置，包括具有頂部發(fā)射體構(gòu)造或底部發(fā)射體構(gòu)造的有源矩陣顯示器。部件列表Dl長方向D2短方向10 基板12列電極12AU2B 列電極組
13對角線14發(fā)光層15發(fā)光二極管16行電極16AU6B 行電極組18平坦化層20小芯片20A、20B、20C、20D 小芯片2IA顯示連接部分2IB控制電路連接部分22 電路23連接焊盤節(jié)距24連接焊盤24A列連接焊盤24B行連接焊盤25總線連接焊盤25A、25B 連接焊盤行26存儲元件28小芯片基板3O 像素32 二維像素陣列32A、32B、32C、32D、32E、32F、32G、32H 像素子集40控制器42 總線44內(nèi)部小芯片連接50導(dǎo)通孔52 線路
權(quán)利要求
1.一種顯示裝置，該顯示裝置包括(a)基板；(b)具有沿第一方向在所述基板上以行的形式形成的行電極陣列的第一層和具有沿與所述第一方向不同的第二方向在所述基板上以列的形式形成的列電極陣列的第二層，其中所述行電極與所述列電極交疊以形成像素位置；(c)在所述行電極與所述列電極之間形成的一個或更多個發(fā)光材料層，所述一個或更多個發(fā)光材料層用于形成二維像素陣列，所述像素位于所述像素位置處；以及(d)位于所述基板上的多個小芯片，小芯片的數(shù)量小于像素的數(shù)量，各個小芯片都專有地控制行電極子集和列電極子集，所述像素藉此受到控制以顯示圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其中，各個小芯片都具有存儲元件，所述存儲元件用于所述小芯片以行的子集或列的子集的形式連接到的至少各個像素，所述存儲元件存儲表示各個像素的期望亮度的值，并且所述小芯片使用這樣的值來控制連接至所述像素的所述行電極或所述列電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其中，第一小芯片控制用于第一像素子集的所述列電極，第二小芯片控制用于所述第一像素子集的所述行電極。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的顯示裝置，其中，小芯片控制用于與所述第一子集不同的第二像素子集的所述列電極和用于所述第二像素子集的所述行電極。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的顯示裝置，其中，所述小芯片位于所述基板上的所述像素陣列的對角線上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的顯示裝置，其中，所述小芯片位于所述像素陣列的多個間隔開的對角線上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，該顯示裝置還包括控制器，所述控制器用于控制通過一條或更多條總線發(fā)送至所述小芯片的信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，該顯示裝置包括電連接至各個小芯片的一個或更多個串行總線連接或并行總線連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的顯示裝置，其中，總線提供電源連接或接地電連接，或者總線發(fā)送數(shù)據(jù)信號或控制信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，該顯示裝置還包括控制總線，并且其中，各個小芯片都具有連接至所述行電極和所述列電極的第一連接焊盤組和連接至所述控制總線的第二連接焊盤組，其中所述第一連接焊盤組和所述第二連接焊盤組在空間上分隔開。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的顯示裝置，其中，各個小芯片都具有連接至所述控制總線的第三連接焊盤組，其中所述第一連接焊盤組、所述第二連接焊盤組和所述第三連接焊盤組在空間上分隔開。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的顯示裝置，其中，各個小芯片還包括連接至所述行電極和所述列電極的第三連接焊盤組，其中所述第一連接焊盤組、所述第二連接焊盤組和所述第三連接焊盤組在空間上分隔開。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其中，各個小芯片都具有長方向和短方向，并且其中，所述長方向與所述第一方向或所述第二方向平行。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其中，各個小芯片都具有兩行連接焊盤，并且其中，一行連接焊盤連接至對應(yīng)的行電極，一行連接焊盤連接至對應(yīng)的列電極。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，該顯示裝置還包括與所述第一層和所述第二層隔開的第三層以及位于所述第三層中的控制總線。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的顯示裝置，該顯示裝置包括間隔開的連接焊盤，所述連接焊盤形成在所述小芯片上并且具有節(jié)距；以及開口，所述開口被形成以露出所述連接焊盤， 并且其中，所述控制總線具有穿過所述開口延伸到所述連接焊盤的第一部分以及分開的第二部分，所述第二部分的寬度大于所述連接焊盤的所述節(jié)距。
17.一種顯示裝置，該顯示裝置包括(a)基板；(b)具有沿第一方向在所述基板上以行的形式形成的多個電氣獨立的行電極陣列的第一層和具有沿與所述第一方向不同的第二方向在所述基板上以列的形式形成的相應(yīng)多個電氣獨立的列電極陣列的第二層，其中所述第一電極和所述第二電極交疊以形成像素位置；(c)在所述行電極與所述列電極之間形成的一個或更多個發(fā)光材料層，所述一個或更多個發(fā)光材料層用于形成二維像素陣列，所述像素位于所述像素位置；以及(d)位于所述基板上的用于各個二維像素陣列的多個小芯片，用于各個二維像素陣列的小芯片的數(shù)量小于對應(yīng)的二維像素陣列中的像素的數(shù)量，各個陣列小芯片都專有地控制用于對應(yīng)的二維像素陣列的行電極子集和列電極子集。
全文摘要
一種顯示裝置，其包括基板；具有沿第一方向在基板上以行的形式形成的行電極陣列的第一層和具有沿與第一方向不同的第二方向在基板上以列的形式形成的列電極陣列的第二層，其中行電極與列電極交疊以形成像素位置；在行電極與列電極之間形成的一個或多個發(fā)光材料層，所述一個或多個發(fā)光材料層用于形成二維像素陣列，像素位于像素位置處；以及位于基板上的多個小芯片，小芯片的數(shù)量小于像素的數(shù)量，各個小芯片專有地控制行電極子集和列電極子集，像素藉此受到控制以顯示圖像。
文檔編號G09G3/32GK102396019SQ201080016992
公開日2012年3月28日 申請日期2010年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月18日
發(fā)明者R·S·庫克, 約翰·W·哈默 申請人:全球Oled科技有限責(zé)任公司