專利名稱：無源驅(qū)動矩陣顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用例如有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)或液晶(LC)等光開關(guān)單元的顯示器，更具體的，涉及這種光開關(guān)單元集成在底板(backplane)或其它基板上的顯示器。
背景技術(shù)：
顯示器包括構(gòu)成一個陣列的多個顯示單元或者圖像單元，即，像素。顯示單元包括光開關(guān)材料，這種材料或者產(chǎn)生光(或發(fā)出光)，例如OLED，或者調(diào)制光，例如LC。OLED像素可以利用當(dāng)施加電流于其上時能夠發(fā)光的多種有機(jī)材料中的任何一種。LC顯示器利用無機(jī)材料來調(diào)制光，即，作為所施加到材料上的電場的函數(shù)來改變光的相位。
隨后的討論主要面向OLED顯示器的操作。不過，這里所介紹的概念涉及利用有機(jī)或無機(jī)光開關(guān)材料的顯示器。
通過可以包括電流源或電壓源的像素電路來控制OLED像素的照明。人們通常認(rèn)為恒定的電流源在陣列的諸像素之中提供了更均勻的亮度。這是由于亮度與電流的依從關(guān)系傾向于均勻一致，然而不同的像素在給定的電壓下的亮度傾向于不那么均勻。
無源或常規(guī)的矩陣驅(qū)動用于低分辨率OLED顯示器。然而，無源驅(qū)動的分辨率目前受OLED技術(shù)限制，對于100堪德拉/m2的顯示器亮度級別為約100-200行。這種顯示器被開發(fā)用于如移動電話和移動視頻設(shè)備。授予Howard等人的美國專利No.6,023,259介紹了將無源矩陣驅(qū)動電流提供給OLED的電流驅(qū)動器。
通常通過控制決定施加到像素的電壓或電流的模擬電壓的幅度可以控制“導(dǎo)通”像素的亮度。改變顯示圖像的常規(guī)方式是處理器更新顯示控制器的存儲器，該顯示控制器用于周期性地和個別地尋址顯示器的每個像素，并使它們“導(dǎo)通(ON)”和“關(guān)閉(OFF)”，以及根據(jù)需要可以是兩者之間的任何亮度級別。
無源矩陣OLED顯示器通常為小規(guī)格，例如100行×100列。這種局限部分是由于缺少商業(yè)上可行的技術(shù)在底板或其它大基板材料上實(shí)現(xiàn)這種顯示器。有源矩陣非晶硅(a-Si)或多晶硅(p-Si)底板通常遭受作為電應(yīng)力函數(shù)的薄膜晶體管(TFT)閾值電壓漂移，并被認(rèn)為僅適合于低電流應(yīng)用，因?yàn)閍-Si器件由于具有cm2/V-sec單位的漂移而具有低遷移率或電子傳遞(eletron transport)，并且更善于施加電壓到電容器和作為電壓開關(guān)例如有源矩陣LC運(yùn)行。常規(guī)的玻璃上無源矩陣顯示器的規(guī)格局限為320列×240行及以下，即使用分開的列線，每個列具有兩個驅(qū)動器，進(jìn)行雙行掃描時，也是如此。此外，由于無源驅(qū)動操作需要大電流，因此大尺寸的無源驅(qū)動的OLED顯示器具有大的行和列電壓降。對于晶體硅(x-Si底板)，尺寸限制為約1″對角線顯示器。
當(dāng)將多個像素電路結(jié)合到顯示器內(nèi)時一個另外的問題是物理地分布顯示器的全體單元。也就是說，顯示器的面積有限，其內(nèi)局限了像素及它們的附帶電路，但是像素之間必須保持不變的間距以提供均勻的圖像。
OLED顯示單元包括介于第一導(dǎo)體和第二導(dǎo)體之間的有機(jī)材料。限制了OLED顯示器的可行尺寸的另一問題是提供信號線，即第一導(dǎo)體和第二導(dǎo)體，以形成每個單獨(dú)的OLED顯示單元比較困難。OLED材料會被水損壞，因而不適合于使用水的抗蝕劑技術(shù)的常規(guī)光刻構(gòu)圖。
現(xiàn)有技術(shù)的大規(guī)格大尺寸顯示器底板驅(qū)動技術(shù)不適合于高分辨率或長壽命。含有合適驅(qū)動電路的晶體硅(c-Si)芯片的顯示器尺寸局限為約0.5in2?，F(xiàn)有技術(shù)的無源或有源矩陣顯示器提供了從底板基板的顯示單元面上的陣列邊緣到陣列的連接。
一個現(xiàn)有技術(shù)的方法涉及使用大量很小的c-Si芯片的基于網(wǎng)(web-based)的技術(shù)，其中每個芯片僅驅(qū)動幾個像素或字母數(shù)字顯示段，這些像素或字母數(shù)字段分布在整個顯示器上。這種現(xiàn)有技術(shù)的方法不適合于大的高分辨率的直觀(direct view)顯示器，這是由于這些c-Si芯片數(shù)量很多并且在顯示器中可以看到。
近來已報道和展示了較小(＜5.3″對角線)多晶硅薄膜晶體管(TFT)有源矩陣OLED顯示器。但存在幾個缺點(diǎn)。首先，TFT具有厚柵極氧化物和較低的遷移率，由此需要使用較高的柵極到源極電壓以及較高的漏極到源極電壓，以便產(chǎn)生足夠的電流來驅(qū)動OLED到需要的亮度級別。較高的電壓操作導(dǎo)致較高的功耗。其次，TFT閾值和遷移率使用時不穩(wěn)定，并且會出現(xiàn)圖形差異老化現(xiàn)象。TFT不穩(wěn)定是由于具有不同導(dǎo)通/關(guān)閉歷史的像素之間的像素到像素的OLED驅(qū)動電流變得不均勻。低至1％的圖形的均勻性差異就很麻煩，因?yàn)檫@種差異可以看出來。到目前為止，僅有傾向于多少平均使用每個像素的視頻圖像被公開展示。此外，TFT需要低占空比AC操作以避免如電荷俘獲和鍵斷裂的膜退化機(jī)理，其造成為操作時間的函數(shù)的閾值電壓漂移和遷移率降低。AC操作需要額外的補(bǔ)償，例如使TFT柵極到源極以及甚至可能漏極到源極電壓反向等量的時間，由此留給OLED照明的時間變短。由于TFT的電荷俘獲時間常數(shù)很小，因此電荷俘獲發(fā)生得很快，并且需要以顯示器的幀頻進(jìn)行電壓反向。用于OLED照明的時間越短，驅(qū)動TFT需要的偏置和電流越高，所得TFT越不穩(wěn)定。此外，峰值電流越高，OLED的效率越低，并且如果它足夠高，將導(dǎo)致由于過熱引起不可逆的OLED膜退化。從顯示器尺寸和分辨率縮放的觀點(diǎn)來看，像素含量越高，可得到的行掃描時間越小，退化的速度越嚴(yán)重。這些問題使得TFT底板即便不是不可能也很難用于(1)壽命長，(2)高分辨率大顯示器；以及(3)例如膝上型和桌上型電腦的監(jiān)視器具有的固定圖像。
由于以上提到的不足，OLED顯示器還沒有象許多其它的常規(guī)顯示技術(shù)那樣容易地商業(yè)化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種改進(jìn)的顯示器，其中包括光開關(guān)材料的顯示單元設(shè)置在底板上或其它大的基板上。本發(fā)明還提供一種這樣的顯示器，其中通過穿過底板和在底板上的過孔將信號提供到顯示單元。
本發(fā)明的一個實(shí)施例為一種顯示裝置。該裝置包括(1)基板，(2)設(shè)置在所述基板上的顯示單元，該顯示單元具有(a)第一電導(dǎo)體，(b)第二電導(dǎo)體，以及(c)設(shè)置在第一電導(dǎo)體和第二電導(dǎo)體之間的光開關(guān)材料，以及(3)穿過基板將信號電耦合到第一電導(dǎo)體的過孔。
本發(fā)明的另一實(shí)施例為一種裝置，包括(1)基板，(2)設(shè)置在所述基板上的多個顯示單元，并且這些單元構(gòu)成為(a)具有多個電導(dǎo)體的第一層，(b)具有多個導(dǎo)電體的第二層，以及(c)設(shè)置在所述第一層和所述第二層之間的光開關(guān)材料，以及(3)穿過所述基板將一信號電耦合到所述第一層中多個電導(dǎo)體的一成員的過孔。
本發(fā)明的另一實(shí)施例包括(1)基板，(2)設(shè)置在所述基板上的多個顯示單元，并且這些單元構(gòu)成為(a)具有多個電導(dǎo)體的第一層，(b)具有多個電導(dǎo)體的第二層，以及(c)設(shè)置在所述第一層和所述第二層之間的光開關(guān)材料，以及(3)穿過所述基板將一信號電耦合到所述第一層中多個電導(dǎo)體的一成員的過孔。所述多個顯示單元構(gòu)形成一個陣列，其中該陣列為構(gòu)成為一陣列矩陣的多個陣列中的一個。所述多個顯示單元構(gòu)成為在所述多個顯示單元的相鄰成員之間具有基本上不變的間距，并且所述陣列矩陣構(gòu)成為在所述陣列矩陣的相鄰成員之間具有基本上不變的間距。
根據(jù)本發(fā)明的另一顯示裝置包括(1)基板，(2)設(shè)置在所述基板上的顯示單元，該顯示單元具有(a)第一電導(dǎo)體，(b)第二電導(dǎo)體，以及(c)設(shè)置在所述第一電導(dǎo)體和所述第二電導(dǎo)體之間的光開關(guān)材料，以及(3)穿過光開關(guān)材料將信號電耦合到所述第一電導(dǎo)體的過孔。
本發(fā)明還提供了一種在基板上制造顯示單元的方法。該方法包括(a)淀積一過孔，該過孔具有穿過所述基板的部分以及在所述基板一表面上的延伸部分，(b)在所述基板上淀積第一電導(dǎo)體，(c)在所述第一電導(dǎo)體上淀積光開關(guān)材料，以及(d)在所述光開關(guān)材料上淀積第二電導(dǎo)體。所述過孔為信號提供了穿過基板到達(dá)第一電導(dǎo)體或第二電導(dǎo)體的路徑。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的顯示器100的圖示。
圖2A為根據(jù)本發(fā)明在基板上封裝顯示單元的方法的圖示。
圖2B為圖2A所示封裝的剖視圖。
圖3為根據(jù)本發(fā)明的另一封裝結(jié)構(gòu)的圖示。
圖4為大的高分辨率顯示器的概念圖。
圖5示出了使用突起的過孔的行和列顯示單元連接。
圖6示出了印制電路(PC)板過孔設(shè)計(jì)例子。
圖7示出了PC板頂面無源陣列過孔焊臺設(shè)計(jì)。
圖8A和8B為用于顯示單元陣列的兩個電結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖9為根據(jù)本發(fā)明的顯示單元的制造方法的圖示。
圖10為根據(jù)本發(fā)明的顯示單元的另一制造方法的圖示。
圖11為根據(jù)本發(fā)明的顯示單元的另一制造方法的圖示。
圖12為具有行觸點(diǎn)的OLED像素布局的圖示。
圖13為具有列觸點(diǎn)的OLED像素布局的圖示。
圖14為無源矩陣開口率與DPI的曲線圖。
圖15為根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示單元的制造方法的圖示。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明可以制造低成本、長壽命、大尺寸以及高分辨率的OLED顯示器，這樣的顯示器目前用單芯片的晶體硅或薄膜晶體管(TFT)底板不可能制造出。本發(fā)明納入了小的無源驅(qū)動陣列的矩陣。對于每個無源驅(qū)動陣列，一驅(qū)動器位于顯示器之后?？梢灾圃旌屯瑫r地驅(qū)動該小的無源驅(qū)動陣列的矩陣，以便顯示的圖像在顯示器上看起來不斷開和連續(xù)，而與矩陣塊或陣列的數(shù)量無關(guān)。這些無源驅(qū)動陣列相互鄰接形成大的較高分辨率顯示器，適合于用于例如膝上型電腦和桌上型電腦的監(jiān)視器。
本發(fā)明引入了M×N的無源驅(qū)動OLED陣列的矩陣，而可以形成更大的更高分辨率的顯示器。無源數(shù)據(jù)驅(qū)動器位于顯示器的下面或背面，并由基板上或穿過基板的過孔實(shí)現(xiàn)到特殊構(gòu)圖的行和列導(dǎo)體的連接。本發(fā)明提供了使用低成本晶體硅驅(qū)動器的優(yōu)點(diǎn)，這種驅(qū)動器對于大的高分辨率的顯示器具有穩(wěn)定驅(qū)動的特性。
圖1為根據(jù)本發(fā)明的顯示器100的圖示。顯示器100包括基板110上無源驅(qū)動的鄰接的陣列105的M列×N行矩陣120。每個陣列105包括多個顯示單元(圖1中未示出)，即像素，其組織為例如192列和128行。應(yīng)該注意矩陣120表示行和列以及各驅(qū)動器芯片(圖1中未示出)的邊界，未必表示支撐基板110的邊界。用于每個陣列105的驅(qū)動器(圖1中未示出)位于基板110的下面，也就是背面，驅(qū)動器輸出連接到用于各個陣列105的行導(dǎo)體(圖1中未示出)和列導(dǎo)體(圖1中未示出)。
一種實(shí)施的方案是一個支撐基板110包含M×N個陣列105，這樣對顯示器100的所有行或列的制造可以同時進(jìn)行，并且相鄰像素之間的間距相同，即，在M×N個陣列105之內(nèi)或之間在像素開口率方面不會觀察到任何空間位置或面積的差異。
圖2A和2B示出了根據(jù)本發(fā)明的在基板210上封裝顯示單元205的方法。顯示器200包括導(dǎo)電行導(dǎo)體R1、R1′、R2以及R3，以及垂直于行導(dǎo)體R1、R1’、R2以及R3構(gòu)圖的導(dǎo)電列導(dǎo)體C1、C1′、C2以及C3。行導(dǎo)體具有到相應(yīng)行中所有OLED的公共陰極或公共陽極連接。類似地，在每列內(nèi)，列導(dǎo)體具有到其它的OLED電極(或者陽極或者陰極)的公共連接。每個行或列導(dǎo)體具有分別由一行或列驅(qū)動器提供的電激勵。
無源驅(qū)動的操作是通過借助電激勵從頂部到底部一次激活一行，同時電數(shù)據(jù)出現(xiàn)在列線上。對于OLED，行電流可以比單個列中的電流高m倍，其中m為該陣列中的列數(shù)。因此，行導(dǎo)體必須具有高電導(dǎo)率以使沿行導(dǎo)體的電壓降最小。鉬鋁為合適的行金屬。列導(dǎo)體最好是透明的以便可以沒有任何阻礙地看到OLED。氧化銦錫(ITO)為合適的列金屬。使用不透明的基板，行金屬可以是構(gòu)圖在基板上的第一或底部OLED形成導(dǎo)體。列導(dǎo)體可以是構(gòu)圖在基板上的最后或頂部OLED形成導(dǎo)體。
行1在列C2和C3之間被分成兩段，并表示為R1和R1′，這示出了兩個相鄰的顯示陣列(圖1，標(biāo)號105)的垂直鄰接。類似地，列1中在行1和2之間有斷開，表示為C1和C1′，兩個顯示陣列(圖1，標(biāo)號105)的水平鄰接。一行和一列的重疊形成了一像素發(fā)光區(qū)，例如一顯示單元205。所有的顯示單元205都基本上彼此相同，是因?yàn)樗鼈兊倪吘壥苄袑?dǎo)體或列導(dǎo)體的形狀或者行和列導(dǎo)體的組合的限制。
在每個顯示單元205的右上角有個凹槽。凹槽為通向行或列導(dǎo)體的基板過孔連接提供了空間。顯示器200包括突起的過孔V1、V2、V3、V4和V5。也就是說這些過孔伸出穿過基板210并延伸到基板210的表面之上。突起的過孔V1、V2和V3分別連接到列導(dǎo)體C1′、C2以及C3。突起的過孔V4和V5分別連接到行導(dǎo)體R1和R1′。
圖2B為圖2A所示封裝的剖視圖，示出了基板210正面上的OLED垂直結(jié)構(gòu)。圖2B也示出了到基板210背面上的驅(qū)動器230的連接的一個例子。在該剖視圖中，可以看出該垂直結(jié)構(gòu)具有在分別對應(yīng)于R1′、R2以及R3的3個行導(dǎo)體220、221以及222上的有機(jī)層215。列導(dǎo)體225即C3設(shè)置在有機(jī)層215上。
有機(jī)層215覆蓋了顯示器200的整個區(qū)域，由此有機(jī)層215覆蓋了所有突起的過孔。例如，參考圖2B，示出了有機(jī)層215在突起的過孔V3和V5二者之上。示出了突起的過孔V3和V5穿過基板210并到達(dá)它的表面之上。由于與擾動(perturbing)過孔臺階高度即～1微米的突起的過孔V3和V5相比，有機(jī)層215相對非常薄，即～0.1微米，因此可以特制受控制的不連續(xù)的OLED臺階高度覆蓋以提供穿過有機(jī)層215的連接。由此，列導(dǎo)體225，即C3，在區(qū)域217處接觸突起的過孔V3的側(cè)面，并且突起的過孔V5在區(qū)域223處連接到行導(dǎo)體220，即R1′。
雖然需要過孔V3為突起的過孔，即延伸超出基板210的頂面之上，以便連接到列導(dǎo)體225，但過孔V5可以是常規(guī)的過孔，因?yàn)樗恍枰由斓交?10的頂面之上，以便接觸行導(dǎo)體220?？梢酝ㄟ^在常規(guī)的過孔上淀積并構(gòu)圖金屬，以有效地使常規(guī)過孔突起即延伸到基板210的頂面之上，來制備突起的過孔V3。此外，有機(jī)層215可以在不需要突起的過孔連接的過孔區(qū)域被大量摻雜或除去。
驅(qū)動器230為c-Si無源矩陣顯示器驅(qū)動芯片，并顯示為安裝并線接合連接在基板210的背面上。背面具有至少兩級或兩層的連接，因?yàn)檩斎霐?shù)據(jù)、控制信號以及電源必須在一單獨(dú)級上分布到驅(qū)動器230芯片的矩陣，以避免干擾從驅(qū)動器230到一陣列中行和列中的連接。這些布線層增加了基板210的復(fù)雜性和成本。
行和列驅(qū)動器的封裝可以采取幾種形式。陣列驅(qū)動器芯片對于陣列中每列具有一列驅(qū)動器，并具有小于該陣列的尺寸。陣列驅(qū)動器芯片優(yōu)選地位于陣列之后。陣列的行驅(qū)動器也可以集成到相同的陣列驅(qū)動器芯片內(nèi)，或者集成到一單獨(dú)的芯片內(nèi)，該單獨(dú)的芯片也位于陣列后，或者可以位于顯示器邊緣之外。陣列驅(qū)動器芯片也可以包括(a)用于數(shù)據(jù)存儲的存儲器，該數(shù)據(jù)存儲器用于由陣列驅(qū)動器芯片驅(qū)動的所有顯示單元；以及(b)數(shù)據(jù)時序控制邏輯，以消除對顯示器幀緩沖器的需要。
因此，總而言之，圖2A和2B示出了基板210以及設(shè)置在基板210上的顯示單元205。顯示單元205配置為具有第一導(dǎo)體220、第二導(dǎo)體225以及設(shè)置在第一導(dǎo)體220和第二導(dǎo)體225之間的光開關(guān)材料，即有機(jī)層215。過孔V5穿過基板210將信號電連接到第一導(dǎo)體220，過孔V3穿過基板210和有機(jī)層215，將信號電連接到第二導(dǎo)體225。
在圖2A和2B所示的實(shí)施例中，第一導(dǎo)體220位于顯示單元205與基板210靠近的一面上，第二導(dǎo)體225位于顯示單元205遠(yuǎn)離基板210的一面上。然而，術(shù)語“第一導(dǎo)體”和“第二導(dǎo)體”的指定是任意的，因此本實(shí)施例可以構(gòu)成為第二導(dǎo)體225位于顯示單元205與基板210靠近的一面上，以及第一導(dǎo)體220位于顯示單元205遠(yuǎn)離基板210的一面上。此外，顯示器200可以構(gòu)成為驅(qū)動器230將信號提供給第一導(dǎo)體220或第二導(dǎo)體225。
在圖2A和2B中示出的顯示器200中具有有機(jī)層215，即有機(jī)發(fā)光材料，其為一種形式的光開關(guān)材料。然而，本發(fā)明也考慮了其它類型的光開關(guān)材料，例如，光調(diào)制材料、發(fā)光材料、無機(jī)發(fā)光材料、液晶、或等離子體產(chǎn)生材料。
在一優(yōu)選的實(shí)施例中，顯示器200為例如圖1所示的顯示器100的布置的更大的顯示器的一部分。這種更大的顯示器包括(1)基板210，(2)設(shè)置在基板210上的多個顯示單元205，并這些顯示單元構(gòu)成為(a)具有多個行導(dǎo)體R1、R1′、R2以及R3的第一層，(b)具有多個列導(dǎo)體C1、C1′、C2以及C3的第二層，以及(c)設(shè)置在所述第一層和所述第二層之間的光開關(guān)材料，即有機(jī)層215，以及(3)穿過基板210將信號電連接到所述第一層中所述多個電導(dǎo)體的一個成員，即R1′，的過孔V5。共同參考圖1、2A和2B，顯示單元205配置在陣列105中，其中陣列105為配置在矩陣120中的多個陣列中的一個。多個顯示單元205構(gòu)成為在多個顯示單元205的相鄰成員之間具有基本上相同的間距。矩陣120構(gòu)成為在陣列105的相鄰成員之間具有所述基本上相同的間距。
圖3示出了另一封裝結(jié)構(gòu)圖，與圖2A和2B中所示的驅(qū)動器封裝相比，該封裝結(jié)構(gòu)降低了成本，減少了基板背面布線級的數(shù)量。柔性電路310上的無源OLED驅(qū)動器芯片315附裝到顯示器基板305的背面。PC板320通過柔性電路310提供到驅(qū)動器芯片315的電源和信號分布。PC板320中的開口325允許柔性電路310容易地焊接到PC板320的背離基板305的表面上。通過柔性電路310，驅(qū)動器芯片315的行和列信號輸出連接到基板305。定位PC板320以使其接近驅(qū)動器突出部315。穿過開口325插入柔性電路310的未連接端。對準(zhǔn)PC板320和柔性電路310以便使它們焊接到位。
基板材料優(yōu)選地具有(1)可以制作得很光滑的表面，以避免行與列短路；以及(2)阻止潮濕穿透的封裝阻擋層。一種合適的選擇為硅?？梢源┻^硅各向異性蝕刻出過孔。每個無源陣列或無源陣列組可以具有由背面各向異性蝕刻限定的邊緣。專門形成的載體可以設(shè)置每個陣列的位置以形成這種陣列的一矩陣，從而制成顯示器。
陶瓷可以是另一合適的基板材料。很薄的玻璃是另一種可能，但過孔尺寸限制于近似于該玻璃的厚度。柔性電路又是一種可能，然而，需要另外的工藝或機(jī)制來獲得平坦的表面。
另一可能的基板使用表面層合電路(SLC)印制電路板技術(shù)。使用SLC有兩個優(yōu)點(diǎn)。一個是SLC具有精細(xì)的線形和相當(dāng)小的過孔，這是由于采用了用于降低布局基本規(guī)則的光刻構(gòu)圖以及最近的激光技術(shù)。第二是SLC表面制得光滑，這是由于結(jié)合如玻璃填充的基于TeflonTM的電介質(zhì)的材料而使用了化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝。通過制造每側(cè)具有一層金屬的板并且過孔穿過該板，成本可以得到控制。
圖4為大的高清晰度顯示器的概念圖。顯示器400采用了貫穿顯示器可視區(qū)的c-Si驅(qū)動器405的遞增分布。顯示器400還包括在一陣列中排列的無源矩陣顯示器410，從觀察者的角度來看，相鄰無源矩陣顯示器410之間的邊界412無接縫。驅(qū)動器405和其它部件415安排在底板420的底部或背面。在底板420的頂部或正面上，有一個OLED 425以及OLED 425上的玻璃蓋片430。玻璃蓋片430和底板420之間的環(huán)氧密封435環(huán)繞著OLED 425。
當(dāng)觀看顯示器400時，不應(yīng)當(dāng)看到驅(qū)動器405。列驅(qū)動器優(yōu)選地位于顯示器400的背面，并且行驅(qū)動器優(yōu)選地位于顯示器400的背面，或者無源矩陣顯示器410的陣列的前面或背面切口，這些切口位于其左邊、右邊、頂部或底部或邊緣之處。這可以用有過孔通到其背面的底板來實(shí)現(xiàn)。過孔的尺寸和焊臺的尺寸可以是任何合適或需要的尺寸。
對于行和列驅(qū)動器可以使用多晶硅或非晶硅。這些可以集成到含有一有源矩陣陣列的相同玻璃上，在該有源矩陣陣列中在每個像素處有一個如TFT的有源器件。無源驅(qū)動器的較高電流要求是通過使用c-Si滿足的。對于長器件壽命來說，c-Si的電導(dǎo)特性很穩(wěn)定，而現(xiàn)已知a-Si和p-Si在穩(wěn)定性和期望壽命方面都存在問題。
對硅驅(qū)動器的輸出優(yōu)選地進(jìn)行多路復(fù)用，以使驅(qū)動器和底板的成本最小，而無源矩陣顯示器410具有多路復(fù)用的驅(qū)動器輸入。無源矩陣顯示器410的陣列(i，j)能構(gòu)成更大的顯示器400。多路復(fù)用的行和列電壓降分別減少i*j和j2。
本發(fā)明可以實(shí)施在PC板底板上。這種實(shí)施具有較堅(jiān)硬并且容易操作、高容量低成本以及低電壓降的優(yōu)點(diǎn)。它也適合于使用過孔潮濕阻擋層。
本發(fā)明可以實(shí)施在IBMTM的SLC表面層合電路板上。這種板的一示例性實(shí)施例提供的板尺寸為560mm×450mm，50μm線和間距，100μm過孔，150μm過孔焊臺以及75μm過孔焊臺間距。過孔焊臺為過孔電連接于其上的導(dǎo)體。過孔焊臺可以在電路板的基板表面上或嵌入其內(nèi)。過孔焊臺尺寸通常大于過孔和過孔焊臺界面處的過孔尺寸。
本發(fā)明也可以實(shí)施在專門的FR4板或標(biāo)準(zhǔn)的FR4板(FR為“防火”的縮寫)。專門的FR4板的示例性實(shí)施例提供的板尺寸約為1100mm×900mm，75μm線和間距，150μm過孔，500μm過孔焊臺以及75μm過孔焊臺間距。使用標(biāo)準(zhǔn)FR4板的另一實(shí)施例提供175μm線和間距，325μm過孔，1000μm過孔焊臺以及175μm過孔焊臺間距。
顯示器的一示例性實(shí)施例提供彩色12.1″XGA(1024×768)，它的尺寸和規(guī)格與標(biāo)準(zhǔn)的a-SiLC顯示器相當(dāng)。這種系統(tǒng)的特性包括80微米×240微米的亞像素尺寸，以及245.8mm×184.3mm的可視區(qū)。該實(shí)施例采用了每個SLC尺寸板4到6個顯示器。
對于一示例性驅(qū)動器設(shè)計(jì)，假設(shè)128行被為多路復(fù)用，用于100尼特，即每平方米堪德拉(cd/m2)的白光亮度。一示例性的列驅(qū)動器為ClareMicronix MXED101，具有192個輸出的6位驅(qū)動器，每個輸出最大0.6ma，這對于～200nits@11cd/A的效率以及適合于無源矩陣陣列內(nèi)的18.79mm×2.69mm的管芯尺寸足夠了。Clare Micronix為Clare，145Columbia，AlisoViejo，CA 92656-1490的分部。一個128輸出高電流行驅(qū)動器可以用于整個陣列。
驅(qū)動器芯片的行和列i＝1024*3/192＝16，j＝768/128＝6列驅(qū)動器芯片的總數(shù)i*j＝96圖5為根據(jù)本發(fā)明使用突起的過孔的行和列顯示單元連接。圖5中的實(shí)現(xiàn)使用了如上面提供的IBMTM的SLC印制電路板過孔尺寸。通過列導(dǎo)體505和行導(dǎo)體506的重疊形成發(fā)光區(qū)510，通過列導(dǎo)體505和行導(dǎo)體507的重疊形成發(fā)光區(qū)511。兩個突起的過孔502和504以及相應(yīng)的過孔焊臺508和509提供了分別到列導(dǎo)體505和行導(dǎo)體507的基板直接連接。最小像素面積由圖5中的325微米和350微米尺寸定義。發(fā)光區(qū)510具有275微米×50微米的尺寸，并且遠(yuǎn)小于以上提到的最小像素面積。圖5所示的顯示單元的開口率，即發(fā)光區(qū)面積/像素面積為0.12。
通常，希望具有小尺寸的顯示單元。然而，開口率越小，則由于較高的電流密度發(fā)光區(qū)的壽命越短。較小的開口率也具有不合意的觀察特性，例如枕形畸變效應(yīng)。下面，示出了具有比圖5所示尺寸小并且開口率高的顯示單元的顯示器的幾種實(shí)現(xiàn)。
通過添加第三導(dǎo)體、具有開口的絕緣體以及薄膜過孔即改進(jìn)的突起過孔進(jìn)一步改進(jìn)了顯示單元。如下面的圖9-11所示，穿過基板的過孔不是突起的過孔，而是常規(guī)的過孔，即過孔與基板表面齊平。薄膜過孔可以比以前介紹的突起過孔小得多。
圖6示出了使用適合于如圖7所示用于本發(fā)明的尺寸的標(biāo)準(zhǔn)FR4PC板過孔設(shè)計(jì)例子。區(qū)域600包括將過孔焊臺601與另一過孔焊臺(未示出)分開所需的空間602。過孔603位于過孔焊臺601中央。示出了標(biāo)準(zhǔn)的FR4板特征尺寸，即對于空間602寬度為87.5μm，對于過孔焊臺寬度601為1175μm，在每一側(cè)具有空間602的邊界，對于過孔603為325μm直徑。
圖7示出了過孔和過孔焊臺的布局700的示例性實(shí)施例。布局700包括320個過孔焊臺，其中過孔焊臺701、703、705、707和711用標(biāo)號表示。過孔焊臺提供了到顯示單元(未示出)的無源陣列的行和列導(dǎo)體的信號路徑。布局700還包括其處沒有設(shè)置過孔焊臺的空間702、704、706和708。
在圖7示出的例子中，有192個列過孔連接和128個行過孔連接。對于m×n顯示單元陣列，其中m＝192和n＝128，顯示器需要的連接數(shù)量為m+n＝320。每個連接的顯示單元的數(shù)量Nc為(m×n)/(m+n)＝～76.8。應(yīng)該注意過孔焊臺，例如過孔焊臺711，不需要小于顯示單元。
PC板接觸設(shè)計(jì)的一個設(shè)計(jì)例子為～15×～5顯示單元的陣列，其允許使用圖6所示的標(biāo)準(zhǔn)FR4印制電路板過孔和過孔焊臺。如圖7所示，過孔焊臺701、707、703和705設(shè)置得靠近布局700的角部。過孔焊臺701連接到無源陣列的頂部行，過孔703連接到無源陣列的底部行，過孔705連接到無源陣列的最左邊列，過孔707連接到無源陣列的最右邊列。
在整個顯示器中，類似于布局700的多個布局，以及它們相應(yīng)的無源陣列，將設(shè)置得靠近布局700?？臻g702、704、706和708允許將用于設(shè)置來自這種相鄰布局(未示出)的過孔焊臺。也就是，例如，過孔焊臺707將設(shè)置在相鄰布局上等于空間702的空間上。
可以優(yōu)化過孔的數(shù)量、過孔尺寸以及過孔陣列的幾何形狀以最大程度地減小整個行和列電壓降。每行或列上使用多個過孔可以進(jìn)一步減小線電壓降。
布局700所示的尺寸，即15.36mm×30.72mm，用于192列×128行顯示單元。每個顯示單元具有80微米×320微米的尺寸。
圖8A和8B示出了對于OLED顯示單元的無源陣列的兩種電結(jié)構(gòu)的示意圖。圖8A示出了具有顯示單元801的陣列802，顯示單元具有公共陰極行導(dǎo)體803和公共陽極列線導(dǎo)體802。施加到行805的電激勵選擇行805，而沒有選擇行803和其它行。圖8B示出了具有公共陽極行導(dǎo)體810和公共陰極列導(dǎo)體809的陣列807。施加到行810的電激勵選擇行810，而沒有選擇陣列807中的任何其它行。圖8A和8B示出了行導(dǎo)體可以連接到OLED陰極或陽極的點(diǎn)以及列導(dǎo)體可以連接到OLED陽極或陰極的點(diǎn)。
薄膜光刻為制造半導(dǎo)體器件的公知技術(shù)。這里使用的“薄膜過孔”是指通過薄膜光刻工藝形成的過孔。根據(jù)本發(fā)明，使用薄膜過孔將行導(dǎo)體或列導(dǎo)體連接到基板，或印制電路板，過孔焊臺。需要至少兩個過孔連接，也就是(1)從基板的驅(qū)動器面到基板的顯示器面的較大的常規(guī)的(非薄膜)過孔，以及(2)從基板的過孔焊臺到OLED行或列導(dǎo)體的較小的薄膜過孔。
圖9示出了根據(jù)本發(fā)明使用薄膜光刻制造顯示單元的方法。這種顯示單元的線和空間尺寸遠(yuǎn)小于使用印制電路板或其它基板通?？梢缘玫降某叽纭Ｊ褂帽∧す饪坦に囋诨迳现瞥鲂?、列和過孔。
在步驟905中，淀積了過孔956，其具有穿過基板即PC板955的部分，以及延伸部分，即基板955表面上的過孔焊臺957。通孔956已知為常規(guī)過孔，并連接到過孔焊臺957。絕緣體950淀積在PC板955和過孔焊臺957上。用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)處理絕緣體950并對之構(gòu)圖以包括開口958，以便允許到過孔焊臺957的電接觸。CMP使絕緣體950的頂表面平面化，即使其光滑。
在步驟910中，金屬淀積在絕緣體950上，以及開口958內(nèi)過孔焊臺957的露出部分上。金屬被構(gòu)圖，并除去過量的金屬，以形成薄膜過孔960。薄膜過孔960可以是例如10,000埃的鉭Ta或鉬鎢MoW，沒有錐頭。
應(yīng)該注意，常規(guī)的過孔956、過孔焊臺957以及薄膜過孔960為信號穿過基板955形成了連續(xù)的電路徑。薄膜過孔960為步驟905中介紹的延伸部分的附加部分，由此，薄膜過孔960和過孔焊臺957一起形成該延伸部分。還應(yīng)該注意，參考圖2A和2B，過孔V5類似于過孔956、過孔焊臺957以及薄膜過孔960的組合，這是由于它包括了穿過基板210的部分以及延伸到基板210表面以上的區(qū)域223中的那部分。
在步驟915中，淀積并構(gòu)圖金屬行導(dǎo)體965。應(yīng)該注意導(dǎo)體965具有使絕緣體950的一部分露出的圖形，并且導(dǎo)體965在露出的絕緣體950的區(qū)域中具有楔形邊970。導(dǎo)體965例如可以是鉬鋁(Mo/Al)，具有＜30度的楔形邊和2,000埃的厚度。
在步驟920中，淀積約1μm厚的絕緣體，例如氧化層975，并隨后構(gòu)圖以在開口958的附近產(chǎn)生一表面不連續(xù)處977。有機(jī)層980淀積在所有的頂面上。
在步驟925中，列導(dǎo)體985淀積在所有的頂面上。列導(dǎo)體985也接觸到薄膜過孔960的諸側(cè)面。如果列導(dǎo)體985要用做陽極材料，那么它包括緩沖或空穴注入層，之后為氧化銦錫(ITO)。另一方面，如果列導(dǎo)體985要用做陰極材料，那么它包括很薄例如100埃的鉬鋁(Mo/Al)層。應(yīng)該注意氧化層975比列導(dǎo)體985厚，由此表面不連續(xù)處977也是列導(dǎo)體985中的不連續(xù)處。
在步驟930中，施加了潮濕阻擋層990。
圖10示出了根據(jù)本發(fā)明使用薄膜光刻制造顯示單元的另一種方法的圖示。
在步驟1005中，絕緣體1035淀積在具有連接到過孔焊臺1042的常規(guī)過孔1041的PC板1040上。絕緣體1035用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)處理，并構(gòu)圖為包括開口1043，以便允許到過孔焊臺1042的電接觸。
在步驟1010中，例如為鉬鋁(Mo/Al)層的行金屬1045淀積在絕緣體1035上，以及開口1043內(nèi)過孔焊臺1042的露出部分上。金屬1045被構(gòu)圖以產(chǎn)生薄膜過孔1055，并在開口1043的附近，產(chǎn)生小于30度的楔形邊1050。楔形邊1050的形成可以例如通過雙金屬，該雙金屬是通過淀積鋁(Al)，1000埃到5000埃，之后淀積鉬，200埃到1000埃而形成，并在磷酸/乙酸/硝酸(PAN)蝕刻劑中濕蝕刻，或干蝕刻，即反應(yīng)離子蝕刻。薄膜過孔1055具有近似幾微米的長度和/或?qū)挾龋⑶宜纬山鹱炙?，頂角小?0度。薄膜過孔1055的金字塔形延伸穿過隨后的OLED層1060(參見步驟1015)與頂面的列金屬1075(參見步驟1025)接觸的可能性很大。當(dāng)在間隙1065的區(qū)域中除去步驟1020中的OLED層1060時，薄膜過孔1055接觸列金屬1075的可能性增加了。行金屬1045也可以作為反射金屬，即鏡面，引導(dǎo)光向上穿過OLED層1060(參見步驟1015)并穿出一透明金屬(參見步驟1025)。
在步驟1015中，有淀積的有機(jī)層，例如OLED層1060。該淀積可以包括OLED結(jié)構(gòu)的陽極和陰極層，或者陽極和陰極可以與步驟1010以及步驟1025的金屬化結(jié)合。
在步驟1020中，例如使用激光除去部分OLED層1060，在薄膜過孔1055和OLED層1060的未除去部分之間留下間隙1065。應(yīng)該注意間隙1065提供了薄膜過孔1055和OLED層1060之間的電隔離。除去部分OLED層1060可以通過除激光除去之外的其它技術(shù)完成，例如不完全的臺階高度覆蓋，其方法是通過行金屬1045更厚很多，例如2到10倍，和/或在步驟1010中的構(gòu)圖期間具有倒楔形邊，例如與垂線的角度大于90度。
在步驟1025，淀積和構(gòu)圖陽極金屬復(fù)合物1075。該構(gòu)圖將陽極金屬復(fù)合物1075的左側(cè)與陽極金屬復(fù)合物1075的右側(cè)電斷開。陽極金屬復(fù)合物1075的右側(cè)填充了間隙1065并與過孔1055重疊以用于電連接。
在步驟1030，淀積潮濕阻擋層1080。
圖11示出了根據(jù)本發(fā)明使用薄膜光刻制造顯示單元的另一制造方法的圖示。圖11示出了導(dǎo)電金屬常規(guī)過孔1135的剖面圖，該過孔從PC板1140(基板)的底面向上到PC板1140的頂面，接觸到PC板1140頂面上的金屬層過孔焊臺1145。
在步驟1105，絕緣體1150淀積在PC板1140和過孔焊臺1145上。用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)處理絕緣體1150，并對其構(gòu)圖以包括開口1143，以便允許到過孔焊臺1145的電接觸。
在步驟1110，行金屬1155淀積在絕緣體1150上，以及開口1143內(nèi)過孔焊臺1145的露出部分上。行金屬1155被構(gòu)圖以產(chǎn)生薄膜過孔1165，并且在開口1143的附近，產(chǎn)生小于30度的鍥形邊1160。鍥形邊1160提供了良好的隨后淀積臺階覆蓋。薄膜過孔1165形成為金字塔形，其頂角小于70度，以提高使其穿過隨后的OLED層1175(參見步驟1120)電接觸列金屬1180的可能性(參見步驟1125)。當(dāng)薄膜過孔1165的表面粗糙時，薄膜過孔1165與列金屬1180電接觸的可能性增加(參見步驟1115)。
在步驟1115，使用激光使薄膜過孔1165粗糙，由此產(chǎn)生了粗糙的薄膜過孔1168。
在步驟1120，淀積OLED層1175。由于OLED層1175很薄，粗糙的過孔1168的部分1177延伸穿過OLED層1175。
在步驟1125，淀積和構(gòu)圖陽極金屬，即列金屬1180。列金屬1180的左側(cè)部分與列金屬1180的右側(cè)部分電隔離。列金屬1180的右側(cè)部分延伸過并與粗糙的過孔1168的部分1177電接觸。
在步驟1130，淀積潮濕阻擋層1085。
再參考步驟1115，使薄膜過孔1165粗糙以產(chǎn)生粗糙的薄膜過孔1168增加了粗糙的薄膜過孔1168和列金屬1180通過OLED層1175電接觸的可能性。此外，粗糙的過孔1168的頂部角度可以降低到基本上小于70度，而角度越小，則粗糙的過孔1168和列金屬1180之間的峰值電場越高，OLED層1175的場感應(yīng)的擊穿的可能性越大，并且薄膜過孔1165與列金屬1180之間的導(dǎo)電性越高。
也可以交換行金屬1155和列金屬1180之間的位置，并在OLED層1175之前淀積列金屬1180，之后為行金屬1155。在這種情況中，步驟1110進(jìn)行淀積和構(gòu)圖列金屬1180，步驟1125進(jìn)行淀積和構(gòu)圖行金屬1155。此時，行金屬1155必須足夠薄足以允許用于從頂部發(fā)光透明性。
陰極金屬為低功函數(shù)能量的金屬(例如Ca、LiF以及MgAg)并且小心操作和進(jìn)行隨后的處理，因?yàn)楸┞队谘鯐敫g。陽極金屬為高功函數(shù)能量的金屬，例如ITO、IZO和Ni。
常規(guī)的OLED器件制備在玻璃基板上。對于該方案，其它可能的基板包括但不限于涂覆的聚合物基板和印制電路板。
圖12示出了具有使用圖9所示的處理的行過孔連接的OLED像素布局。在圖12中，示出了從行導(dǎo)體1206向下到基板過孔焊臺(圖6，標(biāo)號601)的5個接觸或過孔1205。過孔1205為5微米寬，而基板過孔焊臺601為1000微米寬。由于過孔1205遠(yuǎn)小于圖5中過孔焊臺508的最小尺寸，因此在圖12中具有80微米和240微米尺寸的像素面積小于僅使用圖5中所示具有350微米和325微米尺寸的過孔焊臺508。使用一些過孔1205以改善到過孔焊臺601的電連接。存在行導(dǎo)體1206的延伸1207，其進(jìn)入列導(dǎo)體1209中的凹槽1208內(nèi)，或者其它開口。
相鄰列導(dǎo)體1209之間的空間1211中以及相鄰行導(dǎo)體1206之間的空間1208的尺寸分別為5微米和20微米。發(fā)光區(qū)1210存在于行導(dǎo)體1206和列導(dǎo)體1209的重疊之處。開口率定義為發(fā)光區(qū)1210占像素區(qū)的百分比。在此情況下，開口率為86％。過孔1205很小，由此允許很高的開口率。
圖13示出了具有列過孔連接的OLED像素布局。示出了列導(dǎo)體1308，其具有兩個到基板過孔焊臺(圖6，標(biāo)號601的)過孔連接，即列過孔1305。一些列包括凹槽1306，但不在列1308中，其中沒有凹槽1306，而有列金屬1307。列金屬1307接觸過孔1305，以提供到基板過孔焊臺601的連接。
圖14為無源矩陣開口率與每英寸點(diǎn)數(shù)DPI的曲線圖。再參考圖12，圖14示出了使用相鄰列導(dǎo)體之間的空間1211以及相鄰行導(dǎo)體之間的空間1208的尺寸的開口率與每英寸點(diǎn)數(shù)或像素數(shù)之間的關(guān)系。在一定范圍的分辨率中，像素的開口率很高。例如，在72DPI，開口率為～90％，與圖5所示的結(jié)構(gòu)的72DPI時12％的開口率相比很高。在圖14中，即使在200每英寸點(diǎn)數(shù)，開口率為74％，這被認(rèn)為很高。與常規(guī)的商業(yè)200DPI TFTLC顯示器中的最好的開口率(～50％)相比，這相當(dāng)有利。
高開口率降低了給定亮度級別的OLED中的電流密度，由此使OLED的壽命更長。此外，對于觀看顯示器的人來說，高開口率使顯示器看起來更好。具有低開口率的顯示單元看起來像很多發(fā)光點(diǎn)。與具有高開口率的顯示單元的相比，這使用眼睛觀察起來很困難。較高開口率的顯示單元看起來從第一單元到第二單元是連續(xù)的，由此眼睛看起來很容易。
這里描述的方法也適用于液晶(LC)顯示器，和可以一次驅(qū)動一行的任何其它無源陣列器件。制造較大陣列的方法也可以適用于有源矩陣陣列，對于很大規(guī)格的顯示器如果行和列連接穿過基板而不是從陣列的邊緣到達(dá)一個陣列，那么用于驅(qū)動顯示子部分的局部驅(qū)動器會證明很有用。長和薄的行和列線會具有高電阻和電容，并因此具有很長的時間常數(shù)，其不允許適當(dāng)?shù)乃⑿滤俾?。局部?qū)動器使行和列線較短，由此極大地降低線電阻和電容，由此允許較快的顯示器刷新速率。換句話說，陣列的矩陣以矩陣的顯示器尺寸獲得了一個陣列尺寸的顯示器性能。
對于有源矩陣OLED顯示器，最有用的是穿過基板提供電源及其返回顯示器的以避免長薄不是很厚的金屬線發(fā)生的高電壓降。所以在基板背面上使用較厚和較寬的金屬甚至平面以使高電流發(fā)生的電壓降最小。可以制成穿過基板到達(dá)有源矩陣陣列的多個局部連接，由此允許電流穿過基板而不是通過陣列的邊緣外。局部的電源去耦也可以使開關(guān)的瞬態(tài)效應(yīng)最小。
圖15為根據(jù)本發(fā)明制造反射性液晶顯示單元的方法的示意圖。制造大尺寸和大規(guī)格的OLED顯示器，例如陣列的矩陣，其允許小陣列性能而同時獲得矩陣的顯示尺寸，與此有關(guān)的優(yōu)點(diǎn)也適用于LC顯示器。圖15示出了一個可能的制造序列，其中行和列驅(qū)動器都在顯示器之后。
在步驟1505中，絕緣體1530淀積于具有過孔焊臺1536和過孔1537的PC板1535上。絕緣體1530使用化學(xué)和械拋光(CMP)進(jìn)行處理，并被構(gòu)圖以具有接觸開口。
在步驟1510中，過孔1540淀積并構(gòu)圖在過孔焊臺1536上。應(yīng)該注意過孔1540不是楔形。過孔1540的合適構(gòu)造為約10,000埃高，50,000埃寬和長，由鉭Ta或鉬鎢MoW制成。
在步驟1515中，行金屬1545淀積在絕緣體1530上。行金屬1545合適的材料為鋁Al，深度約2000埃。
在步驟1520中，構(gòu)圖的列金屬1550和玻璃蓋板1555放置在過孔1540上，留出用LC 1552填充的空間。列金屬1550被構(gòu)圖并接觸過孔1540的頂部。由此在列金屬1550和過孔焊臺1536之間提供電連接。
在步驟1525中，偏光器1560放置在玻璃蓋板1555上。偏光器1560將入射到顯示單元的入射光偏振。偏振光穿過列金屬1550，并被行金屬1545反射。LC 1552改變了光的偏振。偏振的變化量取決于LC 1552的特性以及行金屬1545和列金屬1550之間的電場。如果偏振變化為n*90度，其中n為奇數(shù)整數(shù)，那么沒有反射光穿出偏光器1560。如果偏振變化為m*180度，其中m為任何整數(shù)，那么反射光穿出偏光器1560。
圖15示出了過孔1540具有的厚度可以將列金屬1550連接到過孔焊臺1536。應(yīng)該注意如果過孔1540省略了，并且行金屬1545重疊了否則被過孔1540占據(jù)的區(qū)域，那么也可以制成過孔焊臺1536到在步驟1515中淀積的行金屬1545的連接。以類似的方式，對于圖9、10和11所示的制造方法，可以制成行導(dǎo)體到過孔焊臺連接。
與使用OLED相比，使用LC具有一個優(yōu)點(diǎn)或一種自由度。不像OLED那樣LC不要求高穩(wěn)定狀態(tài)的電流，以保持它的狀態(tài)。因此，大的電流和高電壓降對于LC不成問題。
在顯示器中，來自單個無源矩陣陣列的諸行可以連接到左右相鄰的無源矩陣陣列的諸行。此外，能夠?qū)⑿芯€放在玻璃蓋板上。一玻璃蓋板可以延伸超過下基板的左右邊緣，行線也越過基板的左右邊緣。單個無源矩陣陣列行驅(qū)動器有可能驅(qū)動整個陣列。這允許要連接的行線不用形成過孔以穿過LC進(jìn)行連接。在每個無源矩陣陣列后面的驅(qū)動器只需要具有數(shù)據(jù)或列驅(qū)動器。能夠使用商業(yè)上可獲得的數(shù)據(jù)驅(qū)動器。
重新參考圖15，摩擦過的聚酰亞胺或類鉆石碳的薄LC對準(zhǔn)層(未示出)可以淀積在(a)過孔的上表面以及基板1535上的行金屬1545的表面和(b)在玻璃蓋板1555上的列金屬1550的下表面。該對準(zhǔn)層提供LC分子的表面對準(zhǔn)，以便在電極，即行金屬1545和列金屬1550上施加或不施加電場時得到正確的光偏振或相位。
根據(jù)本發(fā)明的示例性顯示器的一些電設(shè)計(jì)特性總結(jié)如下(I)顯示器亮度100尼特的白光(紅＝30尼特，綠＝50尼特，蘭＝20尼特)(II)小分子OLED(A)Kodak紅和綠11/99 cd/A目標(biāo)，其中電壓和電流密度從研究藍(lán)OLED數(shù)據(jù)調(diào)整而得。
(B)需要的彩色像素亮度＝紅、綠或藍(lán)*128*3/0.86；多路復(fù)用率、面積和開口調(diào)節(jié)(C)紅6cd/A@11.5V，在13400尼特下1.8A/cm*cm(D)綠15cd/A@11V，在22300尼特下1.2A/cm*cm(E)藍(lán)12cd/A@10.5V，在9000尼特下0.6A/cm*cm(III)無源矩陣電流列(行＝64*列)(A)紅346ua(22.12ma)(B)綠230ua(14.75ma)(C)藍(lán)115ua(7.37ma)(D)總的無源矩陣行電流44.24ma(IV)總的陣列行電流16*44.24ma＝0.708A
(V)每128行的總電流6*0.708＝4.25A(A)如果使用128個行驅(qū)動器，則每個行驅(qū)動器必須吸收4.25A。
(B)如果使用768個行驅(qū)動器，則每個行驅(qū)動器必須吸收0.705A。
(VI)列導(dǎo)體(A)假設(shè)5歐姆/平方(B)R＝5歐姆*240*128/75＝2.048千歐姆(C)最大Vcol＝2.048千歐姆*346ua＝0.71V(D)Vcol降低多個PC板接觸/列(VII)無源陣列行導(dǎo)體(A)假設(shè)3×10^-6歐姆*cm和0.2um厚的金屬(B)R＝3E-6*0.008*192/(0.022*2E-5)＝10.47歐姆(C)最大Vrow＝10.5歐姆*44.24ma＝0.463V(D)Vrow降低多個PC板接觸；增加行金屬厚度(VIII)板行電壓降(A)假設(shè)2oz銅@2×10^-6歐姆*cm(B)R＝2×10^-6*0.024*1024/(0.0046*0.022)＝0.49歐姆；(C)V＝0.708*0.49＝0.35V(D)假設(shè)當(dāng)選擇行時，行驅(qū)動器電壓降落＜0.4V(IX)電源電壓1.5+2.5(輸出依從)+0.71+0.46+0.35+0.4＝16V(A)在0.34ma時，對于MXED101推斷的恒流輸出電壓。
(X)在所有像素都導(dǎo)通時的最大功耗4.25A*16V＝68W(XI)電壓和功率降低的可能性(A)在x-si中，最小恒流輸出電壓可以＜1V的降低電壓和功率10％。
(B)通過將非OLED的電壓降減掉一半，可以降低1V。
(C)轉(zhuǎn)到聚合物OLED(Uniax網(wǎng)站)(1)在10,000尼特時的7V正向電壓(2)同樣或更好的cd/A和可以相比的壽命
(3)電源電壓可以降低4V(4)將行驅(qū)動器和列驅(qū)動器集成在一起降低功率0.75V(XII)關(guān)閉行驅(qū)動器電壓(A)＞16-2.4-2(開始)＝11.6V，保證關(guān)閉的OLED不會導(dǎo)通。
(B)～14V對于OLED反向偏置應(yīng)當(dāng)足夠；Vf＜-0.4V。
(XIII)可能的行驅(qū)動器的實(shí)現(xiàn)(A)768個行驅(qū)動器，每個吸收0.71A。
(B)128個行驅(qū)動器，每個吸收4.25A。
(C)集成無源矩陣行驅(qū)動器；每個行驅(qū)動器吸收45ma。
(1)通過直接將電流傳送到PC板的接地板的低電流驅(qū)動器消除PC板行和高電流行驅(qū)動器電壓降。
對于示例性PC板的背面電子裝置的一些特征總結(jié)如下。
(I)額外的背面布線層電源平面。
(A)兩個電源平面(B)3個信號層(與前面的過孔平臺焊臺加在一起總共4個)(C)41,000個過孔(II)顯示器連接器(III)顯示幀緩沖器(A)視頻輸入(B)六個18位RGB和列驅(qū)動器控制信號(IV)96個OLED列驅(qū)動器芯片(V)一個電壓基準(zhǔn)和120個精密電阻。
(VI)128個(4A)或768個(0.7A)～14V行驅(qū)動器(VII)14V串聯(lián)調(diào)節(jié)器(VIII)電源分配和去耦(A)16V電源(B)3V到5V邏輯電源下面顯示出本發(fā)明超越現(xiàn)有技術(shù)的一些優(yōu)點(diǎn)。
(I)使用x-si驅(qū)動器的穩(wěn)定的OLED驅(qū)動方法。
(II)盡可能降低的合理的驅(qū)動器成本。
(III)PC板保持低的無源矩陣電壓降。
(IV)PC板成本低。
(V)性能(A)非常高的開口率。
(B)靜功率消耗優(yōu)于a-si底板。
(1)使用鋪瓦(tiling)和PC板Cu的更好的電壓降管理。
(2)由于采用x-si驅(qū)動器而不是a-si驅(qū)動器，降低了電流源的電壓。
(3)隨著采用PLED和設(shè)計(jì)的改進(jìn)可以降低功率。
(C)顯示器的一致性和壽命僅由OLED技術(shù)限制。
(D)緊湊薄～3mm；3個邊緣的斜面框的寬度～2mm。
(VI)無源矩陣鋪瓦是分辨率和尺寸可調(diào)節(jié)的。
本發(fā)明采用3種類型的過孔，(1)穿過基板的常規(guī)過孔，其與基板的表面平齊，(2)突出的過孔，其是穿過基板的標(biāo)準(zhǔn)過孔的延伸，以及(3)薄膜過孔。如上所述，前兩種類型的過孔相對較大(＞100微米)，并在基板制造過程中制造。薄膜過孔相對較小(～5微米)，并在OLED器件制造過程中制成。突出的過孔和薄膜過孔二者都通過穿過OLED層和有時穿過第二導(dǎo)體與第一導(dǎo)體形成連接。具有過孔焊臺的常規(guī)過孔與薄膜過孔的組合提供了空間連接轉(zhuǎn)換，使得大尺寸顯示器具有高DPI或高分辨率。
應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)出各種替代和修改，并且本發(fā)明可以用于除OLED和LC之外的其它顯示器。本發(fā)明要覆蓋所有的落在附帶的權(quán)利要求的范圍內(nèi)的這些替代、修改和變型。
權(quán)利要求
1.一種裝置，其包括基板；放置在所述基板上的一顯示單元，所述顯示單元具有(a)第一電導(dǎo)體，(b)第二電導(dǎo)體，以及(c)放置在所述第一電導(dǎo)體和所述第二電導(dǎo)體之間的光開關(guān)材料；以及穿過所述基板將信號電耦合到所述第一電導(dǎo)體上的過孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述第一電導(dǎo)體在所述顯示單元上靠近所述基板的一側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述第一電導(dǎo)體在所述顯示單元上遠(yuǎn)離所述基板的一側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，還包括放在所述基板上并電連接到所述過孔的元件，用于為所述第一電導(dǎo)體提供所述信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的裝置，其中所述顯示單元放在所述基板的第一側(cè)，并且其中所述元件放在所述基板的第二側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述光開關(guān)材料含有從由光調(diào)制材料、發(fā)光材料、有機(jī)發(fā)光材料、無機(jī)發(fā)光材料、液晶和等離子體產(chǎn)生材料構(gòu)成的組中選擇的材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述顯示單元包括從由有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)和液晶(LC)構(gòu)成的組中選擇的元件。
8.一種裝置，其包括基板；放置在所述基板上的多個顯示單元，其構(gòu)成為(a)具有多個電導(dǎo)體的第一層，(b)具有多個電導(dǎo)體的第二層，以及(c)放置在所述第一層和所述第二層之間的光開關(guān)材料；以及穿過所述基板將信號電耦合到在所述第一層中的所述多個電導(dǎo)體的一個成員上的過孔。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的裝置，其中所述第一層在所述多個顯示單元上靠近所述基板的一側(cè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的裝置，其中所述第一層在所述多個顯示單元上遠(yuǎn)離所述基板的一側(cè)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8的裝置，還包括放在所述基板上并電連接到所述過孔的電路，用于為在所述第一層中的所述多個電導(dǎo)體的所述成員提供所述信號。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的裝置，其中所述多個顯示單元放在所述基板的第一側(cè)，并且其中所述電路放在所述基板的第二側(cè)。
13.根據(jù)權(quán)利要求8的裝置，其中所述光開關(guān)材料含有從由光調(diào)制材料、發(fā)光材料、有機(jī)發(fā)光材料、無機(jī)發(fā)光材料、液晶和等離子體產(chǎn)生材料構(gòu)成的組中選擇的材料。
14.根據(jù)權(quán)利要求8的裝置，其中所述顯示單元包括從由有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)和液晶(LC)構(gòu)成的組中選擇的元件。
15.根據(jù)權(quán)利要求8的裝置，其中所述多個顯示單元構(gòu)成一陣列，其中在所述第一層中的所述多個電導(dǎo)體包括多個行導(dǎo)體，以及其中在所述第二層中的多個電導(dǎo)體包括與所述多個行導(dǎo)體成直角構(gòu)圖的多個列導(dǎo)體。
16.根據(jù)權(quán)利要求8的裝置，其中所述多個顯示單元構(gòu)成為在所述多個顯示單元中的相鄰成員之間的間距基本相等。
17.根據(jù)權(quán)利要求8的裝置，其中所述多個顯示單元構(gòu)成一陣列，以及其中所述陣列是構(gòu)成一陣列矩陣的多個陣列中的一個。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的裝置，其中所述多個顯示單元構(gòu)成為在所述多個顯示單元的相鄰成員之間的間距基本相等，并且其中所述陣列矩陣構(gòu)成為所述陣列矩陣的相鄰成員之間的間距基本相等。
19.一種裝置，其包括基板；放置在所述基板上的多個顯示單元，其并構(gòu)成(a)具有多個電導(dǎo)體的第一層，(b)具有多個電導(dǎo)體的第二層，以及(c)放置在所述第一層和所述第二層之間的光開關(guān)材料；以及穿過所述基板將信號電耦合到在所述第一層中的所述多個電導(dǎo)體的一成員上的過孔，其中多個顯示單元構(gòu)成一陣列，其中所述陣列是構(gòu)成一陣列矩陣的多個陣列中的一個，其中所述多個顯示單元構(gòu)成為在所述多個顯示單元中的相鄰成員之間的間距基本相等，以及其中所述陣列矩陣構(gòu)成為在所述陣列矩陣的相鄰成員之間的間距基本相等。
20.一種裝置，其包括基板；放置在所述基板上的一顯示單元，所述顯示單元具有(a)第一電導(dǎo)體，(b)第二電導(dǎo)體，以及(c)放置在所述第一電導(dǎo)體和所述第二電導(dǎo)體之間的光開關(guān)材料；以及穿過所述光開關(guān)材料將信號電耦合到所述第一電導(dǎo)體上的過孔。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的裝置，其中所述第一電導(dǎo)體在所述顯示單元上靠近所述基板的一側(cè)。
22.根據(jù)權(quán)利要求20的裝置，其中所述第一電導(dǎo)體在所述顯示單元上遠(yuǎn)離所述基板的一側(cè)。
23.根據(jù)權(quán)利要求20的裝置，還包括放置在所述基板上并電連接到所述過孔的元件，用于為所述第一電導(dǎo)體提供所述信號。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的裝置，其中所述顯示單元放置在所述基板的第一側(cè)，并且其中所述元件放在所述基板的第二側(cè)。
25.根據(jù)權(quán)利要求20的裝置，其中所述光開關(guān)材料含有從由光調(diào)制材料、發(fā)光材料、有機(jī)發(fā)光材料、無機(jī)發(fā)光材料、液晶和等離子體產(chǎn)生材料構(gòu)成的組中選擇的材料。
26.一種在基板上制造顯示單元的方法，包括淀積過孔，其具有穿過所述基板的部分和在所述基板的表面之上的延伸部分；在所述基板上淀積第一電導(dǎo)體；在所述第一電導(dǎo)體上淀積光開關(guān)材料；以及在所述光開關(guān)材料上淀積第二電導(dǎo)體，其中所述過孔為信號提供穿過所述基板到所述第一電導(dǎo)體或所述第二電導(dǎo)體中的一個的通路。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，還包括在淀積所述第一電導(dǎo)體之前在所述基板上淀積絕緣體，其圖形為在所述絕緣體中為所述延伸部分保留開口。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的方法，還包括在淀積所述絕緣體之后用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)處理所述絕緣體，以平面化所述絕緣體的上表面。
29.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中淀積所述第一電導(dǎo)體包括使所述第一電導(dǎo)體的邊緣形成楔形。
30.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，還包括，在所述第一電導(dǎo)體上淀積所述光開關(guān)材料之前，在所述延伸部分的附近的表面上淀積絕緣體，其中所述絕緣體的厚度大于所述第二電導(dǎo)體的厚度。
31.一種裝置，其包括基板；放置在所述基板上的多個顯示單元，其中所述多個顯示單元構(gòu)成一陣列；以及穿過所述基板以電連接到所述多個顯示單元的一過孔。
32.一種裝置，包括基板；放置在所述基板上的多個顯示單元，其中所述多個顯示單元構(gòu)成一陣列，并且其中所述陣列是構(gòu)成一陣列矩陣的多個陣列中的一個；以及穿過所述基板以連接到所述多個顯示單元的一過孔。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種顯示裝置(100)。顯示裝置(100)包括(1)基板(110)，(2)放置在基板(110)上的顯示單元，該顯示單元具有(a)第一電導(dǎo)體，(b)第二電導(dǎo)體，和(c)放置在所述第一電導(dǎo)體和所述第二電導(dǎo)體之間的光開關(guān)材料，以及(3)穿過所述基板(110)的將信號電連接到所述第一電導(dǎo)體的過孔。
文檔編號H05B33/10GK1736133SQ02812456
公開日2006年2月15日 申請日期2002年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月22日
發(fā)明者F·R·利布什, J·L·桑福德 申請人:國際商業(yè)機(jī)器公司