具有電極連接器的小芯片顯示器的制造方法

具有電極連接器的小芯片顯示器的制造方法
【專利摘要】一種顯示裝置，包括透明基板(10)、透明電極(12)、發光層(14)和限定了發光像素的反射電極(16)，在發光像素中，具有像素驅動電路的小芯片(20)電連接至像素連接墊(24)，該像素連接墊(24)通過非透明電極連接器(34)被連接至透明電極，使得一個非透明電極連接器的至少一部分與未電連接非透明電極連接器的透明電極的至少一部分重疊。該裝置提供了一種具有改進的像素驅動性能和增加的發光區域的顯示器。
【專利說明】具有電極連接器的小芯片顯示器
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]涉及了由 Winters 等共同轉讓的標題為 “OLED device with embedded chipdriving”的于2008年8月14日提交的申請序列號為N0.12 / 191，478的共同未決美國專利、由Cok等共同轉讓的標題為“DISPLAY DEVICE WITH CHIPLETS”的于2008年8月14日提交的申請序列號為N0.12 / 191，462的共同未決美國專利、由Cok等共同轉讓的標題為 “DISPLAY DEVICE WITH CHIPLETS AND HYBRID DRIVE” 的于 2008 年 11 月 17 日提交的申請序列號為N0.12 / 272,043的共同未決美國專利、由Cok共同轉讓的標題為“0LEDDEVICE HAVING IMPROVEED P0WERDISTRIBUT10N”的于 2005年 12 月 19 日提交的申請序列號為N0.11 / 311,763的共同未決美國專利和由Cok等共同轉讓的標題為“DISPLAY DEVICEWITH CHIPLETSAND LIGHT SHIELDS”的于2009年2月11日提交的申請序列號為N0.12 /369，163的共同未決美國專利這些文獻，上述文獻所公開的內容通過引用被包含在本申請中。
【技術領域】
[0003]本發明涉及顯示裝置，該顯示裝置具有基板，該基板具有用于控制像素陣列的分布式、獨立的小芯片，更具體地，涉及電極和連接信號總線的布置。
【背景技術】
[0004]平板顯示器被廣泛應用于與計算裝置、便攜式裝置以及例如電視機的娛樂裝置協同工作。這些顯示器典型地使用分布在基板上以顯示圖像的多個像素。每個像素包括了幾個不同顏色的通常被稱作子像素的發光元件，典型地發射紅、綠和藍光以呈現每個圖像單元。如這里所使用的，像素和子像素沒有被區分并涉及單個發光元件。已知各種平板顯示技術有，例如等離子體顯示器、液晶顯示器以及發光二極管(LED)顯示器。
[0005]包含形成發光元件的發光材料的薄膜的發光二極管(LED)在平板顯示裝置中具有許多優點，并在光學系統中是有用的。2002年5月7日授權給Tang等的美國專利N0.6，384，529示出了一種有機LED (OLED)彩色顯示器，其包括有機LED發光元件陣列。可選地，可使用無機材料并在多晶半導體基質中可包括磷光性晶體或量子點。也可使用其它有機或無機材料的薄膜以控制到發光薄膜材料的電荷注入、傳輸或阻擋，并且都是現有技術已知的。該材料被設置在電極之間的基板上，具有封裝覆蓋層或板。當電流流過該發光材料時由像素發出光。發光頻率取決于所使用的材料的性質。在這樣的顯示器中，光可以通過基板(底部發射器)或通過封裝蓋(頂部發射器)或通過二者而發射。
[0006]LED裝置可包括圖案化的發光層，其中，在該圖案中使用了不同的材料，當電流流過這些材料時以發射不同顏色的光。可選地，如在Cok的標題為“Stacked OLED Displayhaving Improved Efficiency”的美國專利US6, 987，355中所教導的,可應用單個發射層，例如白光發射器，與濾色器結合以形成全彩色顯示器。例如，如在Cok等的標題為“ColorOLED Display with Improved Power Efficiency”的美國專利 US6, 919，681 中所教導的，已知了也可采用不包括濾色器的白色子像素。采用未圖案化的白色發射器的設計被提出與包括紅、綠和藍濾色器以及子像素的四色像素和未濾色的白色子像素一起提高裝置的效率(參見2007年6月12日授予Miller等的美國專利US7, 230，594)。
[0007]通常已知兩種不同的在平板顯示裝置中控制像素的方法: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)。在分離層中的行電極陣列和列電極的正交陣列被形成在基板上，在行電極和列電極之間形成有發光材料。行電極和列電極之間的重疊交叉部分形成了發光二極管的電極。外部驅動器芯片接著依次向每行(或列)順序地供應電流，同時，正交的列(或行)供應合適的電壓以點亮行(或列)中的每個發光二極管。因此，無源矩陣設計采用了 2n個連接以產生η2個可獨立控制的發光元件。然而，一次通過不同的電流只能激活η個發光元件。由于行(或列)驅動的順序性質產生閃爍，無源矩陣驅動裝置也被限制在能被包括在該裝置中的行(或列)的數量。如果包括了太多的行，則閃爍將變得可見。此外，在顯示器中驅動整個行(或列)所必需的電流可能成為問題，因為當PM顯示的面積增加時，PM驅動的非成像預充電和放電步驟所需的功率變得占主導地位。這些問題限制了無源矩陣顯示器的物理尺寸。
[0008]在有源矩陣裝置中，有源控制元件由半導體材料薄膜制成，例如覆蓋在整個平板基板上的非晶或多晶硅。典型地，每個子像素由一個控制元件所控制并且每個控制元件包括至少一個晶體管。例如，在簡單的有源矩陣有機發光(OLED)顯示器中，每個控制元件包括兩個晶體管(選擇晶體管和功率晶體管)和一個存儲用于指定子像素亮度的電荷的電容器。每個發光元件典型地采用獨立的控制電極和被共同電連接的電極。通過數據信號線、選擇信號線、電力連接和接地連接典型地提供了發光元件的控制。有源矩陣元件不必限于顯示器并且能夠被分布在基板上和被應用于其它需要空間分布控制的應用中。在有源矩陣裝置中可使用與無源矩陣裝置中相同數量的外部控制線(除了電力和接地)。然而，在有源矩陣裝置中，每個發光元件具有與控制電路分離的驅動連接，并且即使當不被選擇用于數據沉積時也是激活的，從而消除閃爍。
[0009]一種形成有源矩陣控制元件的通常現有方法典型地是在玻璃基板上沉積例如硅的半導體材料薄膜，并且接著通過光刻工藝將半導體材料形成晶體管和電容器。薄膜硅可以是非晶的或多晶的。由非晶或多晶硅制成的薄膜晶體管(TFT)相比于用晶體硅晶片制成的傳統晶體管，相對較大并具有較低的性能。此外，該薄膜器件典型地顯示了橫跨玻璃基板的局部或大面積的不均勻，這導致了采用該材料的顯示器的電性能和視覺外觀的不均勻。在該有源矩陣設計中，每一發光元件需要獨立連接至驅動電路。
[0010]應用可選的控制技術,在美國專利申請2006 / 0055864中，Matsumura等描述了晶體硅基板被用于驅動LCD顯示器。該申請描述了選擇性地轉移和固定由第一半導體基板制成的像素控制裝置至第二平面顯示基板上的方法。像素控制裝置內部的配線互聯和由總線和控制電極至像素控制裝置的連接被示出。
[0011]當將有源矩陣控制方法用于底部發射器發光二極管顯示器時，在基板上的發射區域受限于薄膜元件或晶體硅基板所需的區域。然而，優選的是，使發射區域盡可能地大，因為發射區域，尤其對于OLED裝置，能限制顯示器壽命。
[0012]因為薄膜元件、晶體硅基板、以及光刻形成控制、電力和接地線典型地包括非透明金屬，例如鋁，用于底部發射器顯示器的傳統顯示器布局在發射區域之間布置了線和薄膜元件，使得所發射的光沒有被線和薄膜元件所遮蔽，否則能吸收光并降低裝置的效率。現有技術中有許多這樣布局的例子，例如美國專利US6, 930，448、US7, 262，556、US7, 301，168、US7, 446，338和美國專利申請US20050236979、US20070138946描述了形成在與透明電極相對的層中的導電總線。在這些設計中，發射區域受限于形成在基板上的線或薄膜元件，因此減少了有機LED顯示器的壽命。
[0013]W02010046638公開了一種使用小芯片形成邏輯鏈的有源矩陣顯示器。
[0014]因此，需要有一種發光區域增加的具有性能更高的像素驅動器的顯示裝置。

【發明內容】

[0015]一種顯示裝置，包括:
[0016]a)具有顯示區域的透明基板；
[0017]b)在所述顯示區域中形成在所述透明基板上的多個透明電極，一個或更多個發光層被形成在所述透明電極上，并且一個或更多個反射電極被形成在所述一個或更多個發光層上，在所述多個透明電極和所述一個或更多個反射電極之間的重疊限定了相應的多個發光像素；
[0018]c) 一個或更多個小芯片，所述小芯片包括連接至像素連接墊的像素驅動電路，每個像素連接墊通過導電非透明電極連接器電連接至透明電極，所述像素驅動電路通過所述連接墊和所述導電非透明電極連接器向所述透明電極提供電流，以驅動像素發射光；以及
[0019]d)其中，所述非透明電極連接器在所述顯示區域中被形成在所述透明基板上，并且所述透明電極以通過透明絕緣體與所述非透明電極連接器隔離的方式被形成在所述非透明電極連接器上，并且其中，一個非透明電極連接器的至少一部分與未電連接到所述非透明電極連接器的透明電極的至少一部分重疊。
[0020]優點
[0021]本發明提供了一種具有改進的像素驅動性能和增加的發光區域的顯示器。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是根據本發明實施例的采用小芯片的顯示裝置的平面圖；
[0023]圖1A是具有小芯片并且在現有技術所提出的設計中采用布線的電連接器的顯示裝置的一部分的平面圖；
[0024]圖2是根據本發明的一個實施例的采用具有行電極和列電極的小芯片的顯示裝置的一部分的平面圖；
[0025]圖3是是根據本發明的一個實施例的采用具有行電極和列電極的小芯片的顯示裝置的一部分的可選的平面圖；
[0026]圖4是根據本發明的一個實施例的粘合到在OLED結構下方的基板上的小芯片的橫截面圖；
[0027]圖5是根據本發明的一個實施例的粘合到在具有擴散性和反射性下部電極的OLED結構下方的基板上的小芯片的橫截面圖；
[0028]圖6是根據本發明的一個實施例的采用具有兩行連接墊的小芯片的顯示裝置的一部分的平面圖；[0029]圖7是根據本發明的一個實施例的具有兩行連接墊和長軸以及短軸的小芯片的平面圖；
[0030]圖8是根據本發明的一個可選實施例的采用具有行電極和列電極的小芯片的顯示裝置的一部分的平面圖；
[0031]圖9是在現有技術所提出的設計中采用小芯片和采用布線的電連接器的顯示裝置的一部分的平面圖；
[0032]圖10是根據本發明的一個可選實施例的采用小芯片并且像素具有相等大小的發射區域的顯示裝置的一部分的平面圖；
[0033]圖1lA是對理解本發明有用的具有包括孔的遮蔽件的OLED裝置的圖像；和
[0034]圖1lB是沿著圖1lA中所示的線而獲取的OLED亮度的曲線。
[0035]因為附圖中的各個層和元件具有顯著不同的尺寸，因此這些附圖不按比例繪制。
【具體實施方式】
[0036]本發明提供了更高性能的在具有增加的發光區域的發射顯示器中用于驅動像素的像素驅動電路。該更高性能的像素驅動電路被形成具有在與顯示器基板分離的晶體硅基板的小芯片中。被形成在晶體硅基板中的晶體管比傳統的建立在現有技術的有源矩陣顯示器中的傳統薄膜晶體管更小并具有更高的性能。因為該晶體管更小并設置在小芯片內部，因此從像素驅動電路至像素電極的電連接是必要的，并且比典型地被用于TFT有源矩陣電路中的通孔更加集中在更小的區域中。參照圖1A和9，在一個實施例中闡明了用現有技術所建議的布線方法的小芯片設計，用于電連接至小芯片的傳統布線方案將需要大的顯示器基板面積，以用于電連接和在實際制造過程中在避免短路所必要的在電連接之間的隔離。如圖1A所示，像素30和30A通過連接墊24和電連接器34以及通孔80被連接到小芯片
20。信號總線32連接外部控制器(未示出)至小芯片20。距離D將像素30A與小芯片20隔離，因此需要提供空間以布線電連接至像素30。如圖9中所示，距離D將電極12A、12B和12C與小芯片20隔離。該距離D對于在顯示區域中提供適當的空間，以從8個連接墊24布線電連接至透明電極12A、12B和12C是必要的，通過通孔80被連接，并被連接至剩余的透明電極(未示出)，還減小了基板上的發光區域。對與控制小芯片20是必要的其它的總線信號32通過連接墊24連接至小芯片20并且也減小了基板上可獲得的發光區域。
[0037]參照圖1的示意圖和圖4的橫截面圖，在本發明的一個實施例中，顯示裝置包括具有顯示區域11的透明基板10(圖1)。多個透明電極12被形成在顯示區域11中的透明基板10上，一個或更多個發光層14被形成在透明電極12上面，并且一個或更多個反射電極16被形成在一個或更多個發光層14上面(圖4)。多個透明電極12和一個或更多個反射電極16之間的重疊限定了相應的多個發光像素30。
[0038]包括驅動電路22的一個或更多個小芯片20被連接至像素連接墊24，每個像素連接墊24通過導電非透明電極連接器34電連接至透明電極12，該像素驅動電路22通過連接墊24和導電非透明電極連接器34向透明電極12提供電流，以驅動像素30發光。該非透明電極連接器34被形成在顯示區域11中的透明基板10上面，并且該透明電極12被形成在該非透明電連接器上，并通過透明絕緣體18C與該非透明電連接器隔離。參照圖1，一個非透明電極連接器34A的至少一部分被通過通孔80A電連接至對應于像素30B的透明電極。該非透明電極連接器34A與該非透明電極連接器34A未電連接的透明電極的至少一部分重疊，例如對應于像素30A的透明電極。通過與發光像素區域的一部分重疊，非透明電極連接器34在重疊區域上遮蔽了發光像素，形成了例如暗線，但是也能增加像素的總的發光區域。像素電極連接器34可由金屬制成，例如鋁、銀、錳或這些的合金或其它金屬，并且用傳統的光刻工藝制成。
[0039]更詳細地參照圖4，具有與顯示器基板10分離的小芯片基板28的小芯片20利用粘合層18A粘合至基板10，并且利用粘合層18B埋置。該小芯片20包括用于驅動一個或更多個像素30的電路22。透明電極12通過在平坦化的、粘合性的并絕緣性的層18C中的通孔80電連接至形成在小芯片20上的非透明電連接器34和連接墊24。透明電極12通過層18C與非透明電連接器34分離并電絕緣。一個或更多個發光材料層14被設置在透明電極12上面，并且反射電極16被形成在發光材料層14上面。該發光材料14的層(或多層)可包括多層發光材料以及在有機和無機發光二極管技術中已知的各種電荷控制層。電極12、16和發光材料14的層(或多層)形成了發光二極管15。不同的發光二極管15被絕緣體40所隔離。
[0040]小芯片20可被設置在顯示區域中的透明電極12和基板10之間。此外，透明電極12可在與小芯片20相同的顯示區域的一部分中在基板10上面延伸，使得透明電極12與小芯片20重疊并且該小芯片20遮蔽了像素30所發射的光。
[0041]本發明通過在電連接器上面延伸像素增加了可用于像素發射光的區域，上述電連接器電連接小芯片上的連接墊至所述像素的透明電極。因為當小芯片連接墊被集中在小區域上時這很有用，因此，使用傳統布線設計，至連接墊的電連接占據了巨大的顯示區域，當該小芯片驅動大量像素并因此具有大量連接墊時，本發明提供了顯著的優勢。因此，根據本發明的一個實施例，一個小芯片能夠驅動多于4個的像素(例如圖1中所示的8個像素)。
[0042]參照圖1A，在本發明中的但是具有如現有技術顯示器設計所提出的傳統布局的一種采用小芯片的可選的布局在發光區域內部不與非透明電極連接器34重疊。圖1A與圖1的可比較部分的仔細比較示出了在圖1的本發明中的像素30A的實際發光區域幾乎比圖1A中的像素30A的發光區域大20%。此外，圖1lA和11B，通過 申請人:研究顯示朝向非透明電極連接器34所發的光能夠首先從非透明電極連接器朝向反射電極16反射并接著到裝置外面。在圖1lA中，OLED裝置被設置在金屬遮蔽件下面，該金屬遮蔽件具有朝向OLED裝置定位的與光吸收面相反的反射面，在該遮蔽件中具有0.5mm的孔。在所述孔的周邊看到了光暈，可視地說明了一些在遮蔽件下面所發射的光可通過該孔發射。圖1lB是沿著標記Y的線穿過在圖1lA中的孔的亮度曲線，并示出了圍繞著孔的周邊亮度增加。因此，這說明了從裝置中發射了至少一些來自于被遮蔽的發光區域的光。因此，在本發明的另一個實施例中，非透明電極連接器的與透明電極相對的一側能夠是反射性的。
[0043]如OLED技術中所已知的，由光指數相對高的發光層14所發射的光能夠被捕獲在該層中或相鄰的層中(例如粘合層18)。為了從裝置中提取出被捕獲的光，非透明電極連接器的與透明電極相對的一側能夠是光散射性的，如圖5中所示。這對于顯示器吸收周圍的光同樣有用，由此改進了顯示器的環境對比，例如在圖1lA中所例示的。因此，為了改進顯示環境對比，在本發明的一個實施例中，與透明電極相對的非透明電極連接器的面能夠吸收光。例如，該非透明電極連接器能夠由處理過的金屬制成，因此表面是如現有技術中已知的黑色。
[0044]在本發明的另一個實施例中，小芯片連接墊被設置為沿著小芯片長軸的一個或更多個行。該結構具有相對于小芯片中的電路增加了小芯片中的連接墊的數量的有用特征。因為晶體硅中的電路相對于連接墊可以非常地小，因此可能是這樣的情形，即，小芯片的尺寸受限于墊的尺寸和數量，而不受限于電路的數量，并且因此增加相對于小芯片區域的該小芯片的周長可能有用。參照圖7，具有長軸60和短軸62的小芯片20具有兩行連接墊24。如圖6中所例示的，當這樣一個結構增加了小芯片20的連接性時，同時也增加了現有技術布線設計的問題(例如圖1A，9)。如圖6中所示，信號總線32在小芯片20的任一端或中心連接至連接墊24。該信號總線可以是時鐘、數據、選擇、電力、接地或操作顯示器所需要的其它信號。電極連接34在連接墊的末端和中心之間連接至連接墊24。因此，在本發明的一個有用的實施例中，連接墊24在長軸方向上的延伸量小于連接墊24在長軸方向上連接的像素的延伸量。回看圖1，長度LI為驅動像素30A和30B的連接墊24在小芯片20的長軸方向上的延伸量，長度L2為像素30A和30B的延伸量。LI小于L2。
[0045]圖1中所例示的本發明的實施例能夠采用傳統的有源矩陣控制電路，其中每個透明電極由獨立電路控制。在本發明的一個可選的無源矩陣實施例中，透明電極被形成為多列并且反射電極被形成為多行(或者反之亦然)；該列電極和行電極的重疊形成了像素。如圖2所示，透明電極12A、12B、12C、12D被形成為用利電連接器34連接至小芯片20上的連接墊24的多列。在該圖中，電連接器34A-34D與未電連接至非透明電極連接器的透明電極的至少一部分重疊。例如，電連接器34B與透明電極12A的一部重疊分，并且通過通孔80電連接至透明電極12B并且不連接至透明電極12A。電連接器34C與透明電極12A的一部分和透明電極12B的一部分重疊，并且通過通孔80被電連接至透明電極12C，并且沒有連接至透明電極12A、12B。相似地，電連接器34D與透明電極12A、12B和12C的一部分重疊，并且通過通孔80被電連接至透明電極12D，并且沒有電連接至透明電極12A、12B、12C。在本實施例中，長度L4為驅動透明列電極的連接墊24在小芯片20的長軸方向上的延伸量。長度L3為透明列電極的延伸量(僅示出了透明列電極12A-12D)。L4小于L3。
[0046]連接到在小芯片20中的連接墊的信號總線32提供了控制、電力和接地信號。為了清晰，在圖2中沒有示出行電極16。
[0047]參照圖3，在俯視圖中示出了行電極16A和16B。在本實施例中，反射行電極16垂直于透明列電極12。通孔80連接電連接器34至小芯片20上的連接墊24。第一小芯片20能提供驅動列電極12的獨立的列信號，同時第二小芯片20(未示出)能提供驅動行電極16的行信號。可選地，單個小芯片能夠提供同時驅動反射行電極16和透明列電極12的信號。該“行”和“列”的設計是任意的并且能夠交換。相似地，透明或反射電極的選擇可被交換，只要透明電極12在反射電極16和電連接器34之間。
[0048]本發明涉及在基于小芯片的顯示裝置中的基板上的顯示區域上面的電連接和透明電極的相對位置。在具有行和列電極的本發明的另一個實施例中，如圖2和8所示，至少一個小芯片20能夠被定位于第一列電極12A的下面(靠近基板)或與第一列電極12A相鄰，該第一列電極12A通過第一非透明電極連接器34連接至在該至少一個小芯片20上的第一連接墊24，并且第二非透明電極34B可連接至在該至少一個小芯片20上的第二連接墊24，并且連接至不同于第一列電極12A的第二列電極12B。在本實施例中，第二非透明電極連接器34B在第一列電極12A下面通過。在圖3所例示的另一個實施例中，該第二非透明電極連接器34B在第一列電極12A下面通過并且在第一行電極16A下面和與該第一行電極16A相鄰的第二行電極16B的一部分下面通過。在該位置上，第二非透明電極連接器34B能夠在第二行電極16B下面連接至第二列電極12B。如圖3中所示，該結構可延伸至其它電極連接器，例如第三非透明電極連接器34C可連接至在至少一個小芯片20上的第三連接墊24，并且連接至不同于第一和第二列電極12A、12B的第三列電極12C。此外，第三非透明電極連接器34C在第一列電極12A下面和第二列電極12B下面通過。該第三非透明電極連接器34C也在第一行電極16A下面和在與該第一行電極16A相鄰的第二行電極16B下面通過。
[0049]本發明能夠增加顯示裝置可獲得的發射區域。然而，通過在發射區域下面布線電極連接器，像素的一部分發光區域被遮蔽了。通常，該被遮蔽的區域將太小以致于不能被人眼所分辨，因為像素本身(特別是如果是多色像素組的一部分時)典型地不能被觀察者以理想的觀察距離所分辨。雖然如此，當與像素之間的空間結合時，在像素內部的被遮蔽的區域，例如定位小芯片或布線信號總線所必需的空間，能夠增加整個變暗的區域，使得觀察者可以察覺到集中的較暗的區域。因此，根據本發明的一個實施例，如圖8所示，與圖2相比，較大的距離能夠分離電極連接34。在圖8的例子中，連接至連接墊24的電極連接34B-34D沿著列電極12A-12D的長度延伸較大的距離，因此，提供了更接近于小芯片20的更大的發射區域并減小了接近小芯片20和信號總線32的被遮蔽的像素區域的聚集。
[0050]仍是事實的是，在圖2，3和8所示的本發明的實施例中，透明列電極具有不同量的被遮蔽的區域。典型地，離小芯片的末端最遠的那些電極將具有最大量的被電極連接所遮蔽的區域。因此，采用這些透明電極的像素能呈現得相對更暗淡。為了補償，該相對更暗淡的像素能夠用更大的電流驅動，但是該方案減小了該更暗淡像素的壽命。在本發明的一個可選實施例中，至少兩個透明電極可具有不同的面積。電極區域可被調節從而使得當被相同的信號驅動時，發射區域相同或使得從像素所發射的光量相同。例如，圖10示出了本發明的一個實施例，其中，由電極連接器34從小芯片20上的連接墊24利用信號總線32所驅動的像素30和30A的未被遮蔽的發射區域的面積是相等的，而透明電極區域的面積不同。通過使具有更多的被遮蔽的區域的列電極或行電極或者二者更大，該結構也可被用于行電極和列電極的布置中，由此創建了至少一個與在相同行中的任何其它的像素都不同面積的像素，或者至少一個與在相同列中的任何其它的像素都不同面積的像素。為了匹配像素的壽命或亮度，相對于被非透明電極所遮蔽的任何像素的面積，可調整該至少一個像素的面積，因此它們是等效的。
[0051]本發明的一個優點是信號總線能更簡單地布線并被形成在單個公共層中。該公共層減少了制造步驟。根據本發明的各種實施例，其它總線可形成在顯示區域中。貫通總線是被形成在基板上面的總線，該總線連接到小芯片上的第一連接墊，貫通該小芯片至第二連接墊，并接著被重新連接至形成在該基板上面的總線。因此，貫通總線包括一系列的總線片段，連接墊和形成了具有不同片段的電連續總線的小芯片連接。貫通總線允許總線在垂直于其它總線的方向上橫跨顯示區域延伸。該貫通總線同樣使得能電連接至所有的小芯片；即，該貫通總線能電連接每個小芯片至公共信號。
[0052]外部控制器(未示出)在信號總線上向小芯片提供信號。該小芯片包括向透明電極提供電流并且如果需要時(例如在行/列電極結構中)能向反射電極提供電流的電路。電流流過形成在行和列電極之間的發光材料導致了發光材料發光。在本發明的一個實施例中，行和列電極可被形成在分離的層中，并且像素可具有被行驅動器和列驅動器小芯片所控制的無源矩陣控制。由行和列電極的重疊所形成的像素可被劃分為由分離的列驅動器小芯片所控制的像素組。行驅動器小芯片可被共享為在像素組之間的行電極。可選地，每個像素可由電連接至透明電極的單個小芯片所控制，同時，反射電極公共地電連接至所有的像素。
[0053]小芯片能通過總線或通過多個總線連接至外部控制器。該總線可以是串聯的、并聯的或點對點總線，并且可以是數字的或模擬的。總線被連接至小芯片以提供信號，例如電力、接地或選擇信號。可采用單獨地連接至一個或更多個控制器的超過一個的總線。該總線可供應各種信號，包括時序(時鐘)信號、數據信號、選擇信號、電力連接或接地連接。該信號可以是模擬的或數字的，例如數字地址或數據值。模擬數據值能被提供為電荷。存儲寄存器可以為數字的(例如包括觸發器)或模擬的(例如包括用于存儲電荷的電容器)。
[0054]在操作過程中，根據顯示裝置的需要，控制器接收并處理信息信號并通過一個或更多個總線將處理過的信號和控制信息傳輸至裝置中的每一個小芯片。該處理過的信號包括用于與每個像素的相關聯的小芯片相對應的每個發光像素元件的亮度信息。該亮度信息能夠被存儲在對應于每個發光像素元件的模擬或數字存儲元件中。該小芯片接著驅動對應于該亮度信息的電流通過像素以發射光。
[0055]該控制器可被構建為小芯片并固定至基板。該控制器能夠被定位在基板的周邊，或者可以是基板的外部并包括傳統的集成電路。
[0056]根據本發明的各個實施例，該小芯片可以被構建為各種各樣的方式；例如，沿著小芯片的長度的一行或兩行的連接墊。互聯總線和布線可以由各種各樣的材料來制成并且可以用各種方法沉積在裝置基板上。例如互聯總線和布線可以是蒸鍍或濺射的金屬，例如鋁或鋁合金。可選地，該互聯總線和布線能夠用硬化的導電墨水或金屬氧化物制成。在一個具有成本優勢的實施例中，互聯總線和布線被形成在單個層中。
[0057]本發明對于多像素裝置實施例特別地有用，上述多像素裝置采用了例如玻璃、塑料或箔片的大裝置基板，具有以規則的排列被布置在裝置基板上面的多個小芯片。每個小芯片都能夠根據該小芯片中的電路并響應于來自于外部控制器的控制信號來控制形成在裝置基板上面的多個像素。單個像素組或多個像素組能夠被定位在平鋪的元件上，該平鋪的元件可被組裝以形成整個顯示器。
[0058]根據本發明，小芯片在基板上面提供了分布式的像素控制元件。相比于裝置基板，小芯片為相對小的集成電路并包括包含形成在獨立基板上的接線、連接墊、例如電阻或電容的無源元件或者例如晶體管或二極管的有源元件的電路。小芯片由顯示器基板獨立制造并接著被應用到該顯示器基板。能夠在例如美國專利US6，879，098、US7, 557，367、US7, 622，367、US20070032089、US20090199960 和 US20100123268 中發現這些工藝的詳細信肩、O
[0059]該小芯片優選用硅或絕緣體上硅(SOI)晶片，利用用于制造半導體裝置的已知工藝來制造。每個小芯片接著在被粘合至裝置基板上之前被分離。每個小芯片的晶體基體能夠因此被認為是與裝置基板分離的基板，并且在其上面布置了小芯片電路。多個小芯片因此具有與裝置基板分離的并且互相分離的相應的多個基板。特別地，獨立的基板與上面形成了像素的基板分離，并且該獨立的小芯片基板的面積之和小于裝置基板的面積。小芯片可以具有晶體基板以提供比用例如薄膜非晶或多晶硅裝置創建的有源元件更高的性能。小芯片可具有優選100 μ m或更小的厚度，更優選20 μ m或更小。這方便了在小芯片上面的粘合和平坦化材料的形成，其接著利用傳統的旋涂技術被施加。根據本發明的一個實施例，形成在晶體硅基板上的小芯片被以幾何陣列布置并用粘合或平坦化材料粘合至裝置基板。在小芯片表面上的連接墊被用來連接每個小芯片至信號線、電力總線以及行或列電極至驅動像素。小芯片能夠控制至少四個像素。
[0060]因為小芯片被形成在半導體基板中，所以該小芯片的電路能夠用現代光刻工具來制作。利用該工具，可容易地實現0-5微米或更小的特征尺寸。例如，現代半導體制造線能達到線寬90nm或45nm，并且能被用于制作本發明的小芯片。然而，該小芯片也需要用于電連接至布線層的連接墊，一旦被裝配到顯示器基板上，則所述布線層被設置在小芯片上面。該連接墊必須基于顯示器基板上所用的光刻工具的特征尺寸(例如5μπι)和小芯片與接線層的對準度(例如+ / -5ym)來賦予尺寸。因此，連接墊可以是例如在墊之間具有5μπι間隔的15 μ m寬。這意味著墊通常將比形成在該小芯片中的晶體管電路顯著地大。
[0061]該連接墊通常能形成在晶體管上面的小芯片上的金屬化層中。希望使得該小芯片具有盡可能小的表面積以實現低制造成本。
[0062]通過采用具有獨立基板(例如包括晶體硅)的小芯片，提供了具有更高性能的裝置，所述獨立基板具有比直接在基板(例如非晶硅或多晶硅)上形成的電路性能高的電路。因為晶體硅不但具有高性能而且還具有更小的有源元件(例如晶體管)，大大減小了電路尺寸。使用微機電(MEMS)結構也能制作有用的小芯片,例如在Yoon Lee, Yang和Jang的在 Digest of Technical Papers of the Society for Information Display,2008,3.4,p.13 上的論文“A novel use of MEMs switches in driving AM0LED” 中所述的。
[0063]該裝置基板可包括玻璃，以及由形成在平坦化層(例如樹脂)上面的例如鋁或銀之類的蒸鍍或濺射金屬或金屬合金制成的布線層，所述平坦化層利用現有技術中已知的光刻技術來圖案化。該小芯片可使用在集成電路產業中已經確立的傳統技術來制造。
[0064]本發明能夠被應用到具有多像素基礎結構的裝置中。特別地，本發明能夠用有機或無機的LED裝置來實施，并且在信息顯示裝置中特別地有用。在優選的實施例中，本發明被應用到由小分子或聚合物OLED所構成的平板OLED裝置中，如但不限于美國專利US4, 769，292和US5，061，569所公開的一樣。無機裝置，例如采用被形成在多晶半導體基質中的量子點(例如在US20070057263所教導的)，并采用有機或無機電荷控制層，或者可采用混合有機/無機裝置。可使用有機或無機發光顯示器的許多組合和變型來制造這樣的裝置，包括具有頂部或者底部發射器結構的有源矩陣顯示器。
[0065]已經特別地參照本發明的特定的優選實施例詳細描述了本發明，但是應該明白，在本發明精神和范圍內可以進行變化和修改。
[0066]部件列表
[0067]
【權利要求】
1.一種顯示裝置，所述顯示裝置包括: a)具有顯示區域的透明基板； b)在所述顯示區域中形成在所述透明基板上的多個透明電極，一個或更多個發光層被形成在所述透明電極上，并且一個或更多個反射電極被形成在所述一個或更多個發光層上，在所述多個透明電極和所述一個或更多個反射電極之間的重疊限定了相應的多個發光像素； c)一個或更多個小芯片，所述小芯片包括連接至像素連接墊的像素驅動電路，每個像素連接墊通過導電非透明電極連接器電連接至透明電極，所述像素驅動電路通過所述連接墊和所述導電非透明電極連接器向所述透明電極提供電流，以驅動像素發射光；以及 d)其中，所述非透明電極連接器被形成在所述透明基板上并在所述顯示區域中，并且所述透明電極以通過透明絕緣體與所述非透明電極連接器隔離的方式被形成在所述非透明電極連接器上，并且其中，一個非透明電極連接器的至少一部分與未電連接到所述非透明電極連接器的透明電極的至少一部分重疊。
2.如權利要求1所述的顯示裝置，其中，一個小芯片驅動多于四個的像素。
3.如權利要求1所述的顯示裝置，其中，所述小芯片在所述顯示區域中被定位在所述透明電極和所述基板之間，并且其中，所述透明電極在與所述小芯片相同的顯示區域的一部分中在所述基板上延伸。
4.如權利要求1所述的顯示裝置，其中，所述非透明電極連接器的與所述透明電極相對的一側是反射性的。
5.如權利要求1所述的顯示裝置，其中，所述非透明電極連接器的與所述透明電極相對的一側是光散射性的。
6.如權利要求1所述的顯示裝置，其中，所述非透明電極連接器的與所述透明電極相對的一側是光吸收性的。
7.如權利要求1所述的顯示裝置，其中，所述連接墊沿著所述小芯片的長軸定位為一行或更多行。
8.如權利要求7所述的顯示裝置，其中，所述連接墊在所述長軸的方向上的延伸長度小于所述小芯片連接到的像素在軸向上的延伸長度。
9.如權利要求1所述的顯示裝置，其中，所述透明電極是在列方向上以列形成的列電極，并且所述反射電極包括在與所述列方向不同的行方向上以行形成的多個行電極，并且所述像素由所述列電極和所述行電極的重疊所限定。
10.如權利要求9所述的顯示裝置，其中，至少一個小芯片被定位在第一列電極的下面或與第一列電極相鄰，所述第一列電極通過第一非透明電極連接器而連接到在所述至少一個小芯片上的第一連接墊，并且第二非透明電極連接到在所述至少一個小芯片上的第二連接墊以及連接到與所述第一列電極不同的第二列電極。
11.如權利要求10所述的顯示裝置，其中，所述第二非透明電極連接器在所述第一列電極下面通過。
12.如權利要求11所述的顯示裝置，其中，所述第二非透明電極連接器在所述第一列電極下面和在所述第一行電極下面以及在與所述第一行電極相鄰的第二行電極的至少一部分下面通過。
13.如權利要求12所述的顯示裝置，其中，所述第二非透明電極連接器在所述第二行電極下面連接到所述第二列電極。
14.如權利要求10所述的顯示裝置，所述顯示裝置還包括連接到在所述至少一個小芯片上的第三連接墊并且連接到與所述第一列電極和所述第二列電極不同的第三列電極的第三非透明電極。
15.如權利要求14所述的顯示裝置，其中，所述第三非透明電極連接器在所述第一列電極和所述第二列電極下面通過。
16.如權利要求15所述的顯示裝置，其中，所述第三非透明電極連接器在所述第一行電極和與所述第一行電極相鄰的第二行電極下面通過。
17.如權利要求1所述的顯示裝置，其中，至少兩個透明電極具有不同的面積。
18.如權利要求9所述的顯示裝置，其中，至少兩個行電極或者兩個列電極具有不同的面積。
19.如權利要求9所述的顯示裝置，其中，至少一個像素具有與被所述非透明電極遮蔽并位于相同的行中的其它像素中的任何一個像素不同的面積，或者其中，至少一個像素具有與被所述非透明電極遮蔽并位于相同的列中的其它像素中的任何一個像素不同的面積。
20.如權利要求19所述的顯示裝置，其中，所述至少一個像素和被所述非透明電極遮蔽的像素的壽命或亮度是相等的。`
【文檔編號】H01L27/32GK103443922SQ201180067875
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2011年3月30日 優先權日:2011年2月16日
【發明者】R·S·庫克 申請人:全球Oled科技有限責任公司