用于二维显示器的小芯片驱动器对的制作方法

专利名称：用于二维显示器的小芯片驱动器对的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有基板的显示装置，该基板具有用于控制像素阵列的分布式的独立小芯片。
背景技术：
平板显示装置与计算装置一起广泛使用在便携式装置中，并且用于诸如电视机的娱乐装置。这种显示器通常利用分布在基板上的多个像素来显示图像。各个像素均包含若干个不同颜色的发光元件(通称为子像素)，这些发光元件通常发射红光、绿光和蓝光，以表现各图像元素。如在本文中所使用的那样，不区分像素和子像素并且将它们称为单个发光元件。已知多种平板显示器技术，例如，等离子体显示器、液晶显示器和发光二极管(LED) 显不器。包含形成发光元件的发光材料薄膜的发光二极管(LED)在平板显示装置中具有许多优点，并可以用于光学系统。授予Tang等人的美国专利No. 6，384，5 示出了一种包括有机LED发光元件的阵列的有机LED(OLED)彩色显示器。另选地，可以采用无机材料，无机材料可以包括多晶半导体基体中的磷光晶体或量子点。还可以采用其他的有机或无机材料薄膜来控制对发光薄膜材料的电荷注入、电荷传输或电荷阻断，这在本领域中均是已知的。 这些材料被布置在电极之间的基板上并且具有封装覆盖层或封装覆盖片。当电流通过发光材料时，像素发光。所发射的光的频率取决于使用的材料的性质。在这种显示器中，光可以透过基板(底部发射体)或透过封装覆盖物(顶部发射体)或透过这二者发出。LED装置可包括被构图的发光层，其中，在图案中采用了不同材料，以在电流流过这些材料时发射不同颜色的光。另选地，如在Cok的美国专利6，987，355中教导的那样， LED装置可采用单一发光层(例如，白光发射体)和滤色器以形成全彩显示器。而且，例如， 如Cok等人的美国专利6，919，681中教导的那样，已知采用不包括彩色滤色器的白色子像素。已经教授了一种设计，该设计采用未构图的白色发射体与包括红色滤色器、绿色滤色器和蓝色滤色器和子像素的四色像素和以及不滤波的白色子像素来提高装置的效率(例如， 参见授予Miller等人的美国专利7，230，594)。通常已知用于控制平板显示装置中的像素的两种不同方法有源矩阵控制和无源矩阵控制。在无源矩阵装置中，基板不包括任何有源电子元件(例如晶体管)。行电极阵列和另一层中的正交的列电极矩阵形成在基板上；行电极与列电极之间交叠的交叉部形成发光二极管的电极。接着，外部驱动器芯片顺序地向每一行(或列)提供电流，同时正交列 (或行)提供合适的电压，从而照亮该行(或列)中的各发光二极管。因此，无源矩阵设计利用2η个连接以产生n2个单独可控的发光元件。但是，由于行(或列)驱动的顺序特性而产生闪烁，所以无源矩阵驱动装置在装置中可以包括的行(或列)的数量存在着限制。如果包括太多行，则闪烁能变得可察觉。此外，随着PM显示器的面积增加，PM驱动中非成像预充电和放电步骤所需要的能量变得非常显著，驱动显示器中的整行(或列)所需要的电流可能会成为问题。这些问题限制了无源矩阵显示器的物理尺寸。
在有源矩阵装置中，有源控制元件由半导体材料薄膜(例如，涂覆在平板基板上的非晶硅或多晶硅)制成。通常而言，各子像素均由一个控制元件控制，并且各控制元件均包括至少一个晶体管。例如，在简单的有源矩阵有机发光(OLED)显示器中，各控制元件均包括两个晶体管(选择晶体管和功率晶体管)以及一个用于存储规定子像素亮度的电荷的电容器。各发光元件通常利用独立的控制电极和公共电连接的电极。对发光元件的控制通常通过数据信号线、选择信号线、电源连接和接地连接来完成。有源矩阵部件不一定限于显示器，而是可以分布在基板上并且在需要空间分布式控制的其它应用中使用。可以在有源矩阵装置中使用与无源矩阵装置相同数量的外部控制线(除了电源和接地以外)。但是，在有源矩阵装置中，各发光元件均具有来自控制电路的单独驱动连接，并且即使在没有被选择用于数据存放的情况下也是有源的，因此消除了闪烁。—种形成有源矩阵控制元件的常见的现有技术方法通常在玻璃基板上淀积诸如硅的半导体材料薄膜，接着通过光刻工艺将半导体材料形成为晶体管和电容器。薄膜硅可以是非晶的或多晶的。与以晶体硅晶片制成的传统晶体管相比，由非晶硅或多晶硅制成的薄膜晶体管(TFT)相对较大并且性能较低。此外，这种薄膜器件通常在整个玻璃基板上局部地或大面积地出现不均勻，这种不均勻导致利用这种材料的显示器的电性能和视觉表现不均勻。在这样的有源矩阵设计中，各发光元件均需要到驱动电路的单独连接。利用另选的控制技术，Matsumura等人的美国专利申请公开No. 2006/0055864中描述了用于驱动LCD显示器的晶体硅基板。该申请描述了一种用于选择性地将从第一个半导体基板制成的像素控制装置转移并固定到第二个平坦的显示基板上的方法。示出了像素控制装置内的布线互连以及从总线和控制电极到像素控制器件的连接。由于传统的无源矩阵显示器设计在尺寸和发光元件数量上受到限制，而使用TFT 的有源矩阵设计具有较低的电性能，所以存在针对克服这些问题的利用LED的显示装置的改善的控制方法的需求。

发明内容
根据本发明，提供了一种显示器装置，该显示装置包括(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电极阵列的第一层和具有沿与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电极阵列的第二层， 其中，所述行电极与所述列电极交叠以形成像素位置；(c)形成在所述行电极与所述列电极之间形成的一个或更多个发光材料层，所述一个或更多个发光材料层用于形成二维像素阵列，所述像素位于所述像素位置处；以及(d)相对于所述二维像素阵列分布的多个行驱动器小芯片和分立的多个列驱动器小芯片，各个行驱动器小芯片专有地连接至独立的行电极集合并进行控制，并且各个列驱动器小芯片专有地连接至独立的列电极集合并进行控制。本发明具有如下优点通过提供具有被关联为二维阵列的多个像素的显示装置， 其中每个二维阵列均具有分布的、单独的行驱动器小芯片和列驱动器小芯片，可以提高性能并减少组件与连接的数量。而且，由于具有单独的行驱动器小芯片和列驱动器小芯片，可以采用适用于每个小芯片的最低成本的半导体生产方法来制作每个小芯片。


图IA是根据本发明实施方式的具有到发光二极管的底部电极的两个连接的小芯片的横截面图；图IB是根据本发明实施方式的具有到发光二极管的顶部电极的两个连接的小芯片的横截面图；图2是根据本发明实施方式的简化说明的由行驱动器小芯片和列驱动器小芯片驱动的像素组中的像素阵列的示意图；图3是根据本发明实施方式的由两个行驱动器小芯片和两个列驱动器小芯片驱动的像素组中的像素阵列的示意图；图4是根据本发明实施方式的由三个行驱动器小芯片和三个列驱动器小芯片驱动的像素组中的像素阵列的示意图；图5是根据本发明实施方式的简化说明的具有被划分为相互排斥的像素组的显示装置的示意图，其中每个组均包含行驱动器小芯片和列驱动器小芯片；图6A和6B是根据本发明另选实施方式的具有至少一个像素连接部分和至少一个电路部分的小芯片的示意图；图7A至7C是根据本发明多个实施方式的小芯片连接焊盘和行电极之间的多种连接的例示；图8是根据本发明另一实施方式的具有连接到路线被规定为避开小芯片装置的公共的并联连接的总线的多个小芯片的显示装置的示意图；图9是根据本发明另一实施方式的具有由总线连接的多个串联连接的小芯片的显示装置的示意图；图IOA是根据本发明另一实施方式的具有不同连接焊盘的小芯片的横截面图；图IOB是在本发明实施方式中的图IOA的顶部视图；图11是根据本发明实施方式的具有小芯片驱动器的多个像素组的示意图；图12是根据本发明另一实施方式的具有小芯片驱动器的多个像素组的部分示意图；以及图13是根据本发明又一实施方式的具有小芯片驱动器的多个像素组的局部示意图。 由于附图中的各个层和元件具有显著不同的尺寸，因此附图并不按比例绘制。
具体实施例方式
参照图3和图1A，在本发明的一个实施方式中，显示装置包括基板10以及具有沿第一方向在基板10上以行的形式形成的行电极16阵列的第一层和具有沿与该第一方向不同的第二方向在基板10上以列的形式形成的列电极12阵列的第二层。像素30的位置形成在基板10上、行电极16与列电极12交叠的地方。一个或更多个发光材料层14形成在行电极16与列电极12之间，以形成二维的像素30阵列。多个行驱动器小芯片20A、20C和分立的多个列驱动器小芯片20B、20D相对于基板10分布，每个行驱动器小芯片20A、20C都专有地连接至独立的行电极16的集合并进行控制，并且每个列驱动器小芯片20B、20D都专有地连接至独立的列电极12的集合并进行控制。小芯片相对于像素阵列分布，如这里所计划的，小芯片设置在像素阵列内部，例如，显示器的发光区域中的发光元件的上方、下方或旁边，而并不仅围绕该二维像素阵列的外围设置。例如，小芯片可以分布在基板上并设置在像素下方的介于像素和基板之间的层中。另选地，小芯片可以按照在与像素共用的层或像素上方或下方的层中与像素相邻并散布在像素之间的方式设置在基板上。参照图1A，发光二极管15包括在行电极16与列电极12之间形成的一个或更多个发光层14以形成多个像素30，每个像素30都位于行电极16与列电极12交叠的地方。像素可以是响应于通过行电极16与列电极12而流经一个或多个发光材料层14的电流而发出不同颜色光(例如，红光、绿光、蓝光或白光)以形成全彩色显示的子像素。在本公开中， 像素、子像素和发光元件全部指代发光二极管15。但是，像素也可以包括受电极控制的光控或光切换材料，而这种像素包含在本发明中。多个小芯片20 (行驱动器小芯片20A和列驱动器小芯片20B)位于基板10上，并且小芯片20的数量小于像素30的数量。每个小芯片都具有独立的并与显示装置基板10 分立的基板观。如这里使用的，相对于基板10分布的意思是指小芯片20不是仅围绕像素阵列的外围设置，而且还设置在显示区域内，即，在显示器的发光区域中位于像素的下方、 上方或之间。阵列中的像素30可以再分为相互排斥的像素组32，而每个像素组32通常具有像素30的矩形布置。每个像素组都具有分立的组行电极阵列和分立的组列电极阵列，这些组行电极和组列电极与任何其他像素组的组行电极和组列电极在电气上独立。每个像素组都具有位于基板上的一个或更多个分立的组行驱动器小芯片和一个或更多个分立的组列驱动器小芯片，每个组行驱动器小芯片都专有地连接至像素组行电极并进行控制，并且每个组列驱动器小芯片都专有地连接至像素组列电极并进行控制。专有地连接并控制是指每个组列电极都仅连接到一个组列驱动器小芯片。同样地，每个组行电极都仅连接到一个组行驱动器小芯片。图2、图3和图4例示了一个像素组32 ；图5、图8、图9和图11例示了多个像素组。在另选实施方式中，行驱动器小芯片可以连接到两个或更多个独立的组行电极集合，或者列驱动器小芯片可以连接到两个或更多个独立的组列电极集合。小芯片因此驱动两个或更多个像素组的行电极或列电极。每个小芯片20都可以包括电路22，电路22用于控制小芯片20通过连接焊盘M 连接到的像素30。电路22可以包括存储元件沈，存储元件沈按行或列来存储表示小芯片 20所连接到的各个像素30的期望亮度的值，小芯片20利用这样的值来控制连接至像素30 的行电极16或列电极12以激活像素30发光。例如，如果行驱动小芯片20A连接8行而列驱动小芯片20B连接8列，则可以使用8个存储元件沈来一行或一列地存储连接至行驱动小芯片或列驱动小芯片的8个像素的亮度信息。当行或列被外部控制器激活时，可以将亮度信息提供至相应的小芯片20。在本发明的一个实施方式中，可以针对小芯片所连接的每一行或每一列采用两个存储元件26，使得可以在其中一个存储元件沈中存储亮度信息而使用另一个存储元件26显示亮度信息。在本发明又一个实施方式中，针对小芯片20所连接的每个发光像素30，可以采用一个或两个存储元件26。平坦化层18可以用来形成平滑表面，行电极16和列电极12以及发光层14可以形成在该平滑表面上。如图IA所示，小芯片20的连接焊盘M可以连接至发光二极管15的底部电极，底部电极在图IA中被示为列电极12并在图2中用剖面线IA指出。另选地， 如图IB所示，小芯片20的连接焊盘M可以连接至发光二极管15的顶部电极，该顶部电极在图IB中被示为行电极16并在图2中用剖面线IB指出。通过这种方式，小芯片20的连接焊盘可以连接至行电极16或列电极12。在图2中，小芯片20B的连接焊盘被表示为连接至列电极12的列连接焊盘MB。小芯片20A的连接焊盘被表示为连接至行电极16的行连接焊盘24A。图2是为例示目的而绘制的简化图，其省略了可以形成在小芯片20正上方的行电极16和列电极12。图3例示了两个行驱动器小芯片20A、20C和两个列驱动器小芯片20B、20D在像素组32内的使用。如图3所示，行连接焊盘24A和列连接焊盘24B被仔细地布置在基板10 上，通过在行连接焊盘24A与列电极12之间提供足够的空间并通过在列连接焊盘24B与行电极16之间提供足够的空间，避免行电极16和列电极12之间的电短路。在图4中示出的示例性实施方式中，使用了三个行驱动器小芯片20A、20C、20E和三个列驱动器小芯片20B、 20D、20F。(为了清楚起见，在电极之上而不是电极之下以点划线的方式示出小芯片；在图 11中同样如此。)可以使用行电极16来覆盖列连接焊盘MB以增加限定像素30的交叠区域，从而增加显示装置的孔径比和显示器的使用寿命。根据构造本发明所采用的制造工艺的公差，可以增大列电极12的尺寸，只要在列电极12与行连接焊盘24A以及行电极16之间不存在电短路即可，从而增加装置孔径比。参照图4，本发明的显示装置的实施方式可以包括分布在由于行电极16和列电极 12交叉而形成的像素组32上的多个小芯片QOA至20D)。每个小芯片20都连接至行电极 16和列电极12的相互排斥的子集。如图4所示，小芯片20A连接至像素组32中位于顶部的6个行电极16。小芯片20C连接至像素组32中位于中央的6个行电极16。小芯片20E 连接至像素组32中位于底部的6个行电极16。小芯片20B连接至像素组32中最左侧的6 个列电极12。小芯片20D连接至像素组32中位于中央的6个列电极12。小芯片20F连接至像素组32中最右侧的6个列电极12。因此，像素组32具有受六个小芯片控制的18乘 18个或3M个元件，其中每个小芯片都具有6个连接焊盘。仔细检查图4可以发现，每个小芯片控制单独的一组行电极16或列电极12。图5是具有四个像素阵列32A、32B、32C、32D的更加详细的例示，其中每个像素阵列仅具有两个小芯片。这些像素阵列是由于行电极与列电极的交叉而形成的像素组。像素阵列32A中的像素由组行电极16A和组列电极12A驱动。组行电极16A由行驱动器小芯片 20A驱动，而组列电极12A由列驱动器小芯片20B驱动。像素阵列32B中的像素由组行电极 16B和组列电极12B驱动。组行电极16B由行驱动器小芯片20E驱动，而组列电极12B由列驱动器小芯片20F驱动。像素阵列32C中的像素由组行电极16C和组列电极12C驱动。组行电极16C由行驱动器小芯片20C驱动，而组列电极12C由列驱动器小芯片20D驱动。像素阵列32D中的像素由组行电极16D和组列电极12D驱动。组行电极16D由行驱动器小芯片20G驱动，而组列电极12D由列驱动器小芯片20H驱动。一个像素组中的组电极均不电连接至另一个像素组中的组电极。为简单起见，将各像素组中的行驱动器小芯片和列驱动器小芯片例示为交叠。在实际实施方式中，小芯片并不会交叠，但是如图7A所示，小芯片具有利用规定的线路52连接至电极的连接焊盘对。小芯片可以具有长方向Dl和短方向D2， 该长方向Dl可以分别与行电极或列电极的第一方向或第二方向(图10B)平行。
本发明相对于现有技术可以降低成本。例如，如果使用传统的有源矩阵背板来驱动图4中的3M个像素30，则需要性能相对较低并且昂贵的薄膜半导体背板。如果使用在上面引用的共同转让的美国专利申请No. 12/191,462中描述的另选的小芯片设计，则每个小芯片可以驱动12个像素30，这样就需要27个小芯片。相比而言，本发明仅仅需要6个小
-H-· I I心片。行驱动器小芯片不必具有与列驱动器小芯片相同的电路、相同数量的连接焊盘或相同的连接焊盘布局。另外，行驱动器小芯片所驱动的行的数量不必与列驱动器小芯片所驱动的列的数量相同。虽然像素阵列被例示为正方形(行电极的数量和列电极的数量相同)，但是像素组(或者整个像素阵列)或者像素不必是正方形。因此，行驱动器小芯片的数量不必与列驱动器小芯片的数量相同。另外，行驱动器小芯片和列驱动器小芯片可以位于多种不同位置处，只要行驱动器小芯片和列驱动器小芯片电连接至相应的行电极和列电极即可。例如，在图4中，如果需要，可以沿列移动列驱动器小芯片并且可以沿行移动行驱动器小芯片。通常选择位置以为到小芯片的电连接提供规定路径并按照适用于所采用的制造工艺的需要的位置公差将小芯片相互隔开。另外，行驱动器小芯片的技术、工艺或构造可以不同于列驱动器小芯片的技术、工艺或构造。构造是指工艺限制、材料和用来构造行驱动器小芯片和列驱动器小芯片的制造工艺。例如，一个小芯片可以采用数字设计、工艺和材料， 而另一个小芯片可以采用模拟的。另选地，一个小芯片可以采用相对高的电压设计、工艺和材料，而另一个小芯片则采用相对低的电压。此外，一个小芯片可以采用半导体基板材料或掺杂(例如，η-掺杂或ρ-掺杂)，而另一个小芯片则采用不同的材料或掺杂。小芯片还可以采用不同的电路原理图。控制独立的驱动方向的小芯片需要用于接收图像数据的电路， 每个输出端需要一个或更多个用于图像数据的存储器位置，并且在采用更小的线宽半导体工艺实现时，控制相对小的电流并且性能更好。控制公共驱动方向的小芯片不接收图像数据，不需要图像数据存储器，但是在采用较宽的线宽半导体工艺实现时需要切换相对大的电流并且因此性能更好。在本发明的另一实施方式中，小芯片连接焊盘M并不与行电极或列电极直接相连。这样的连接可能会导致小芯片20过大。参照图7Α，在本发明的另一实施方式中，小芯片20可以在任意方向上相对于像素组32和基板10对准，包括将小芯片20的边与行电极 16或列电极12对准。实际上，不同的小芯片20可能对准方式也不同。如图7Α所示，小芯片20的长方向和行电极16对准。另外，显示装置可以包含分布在基板上的多个行驱动器小芯片和分立的多个列驱动器小芯片，其中每个小芯片具有长方向和短方向，行驱动器小芯片的长方向和列驱动器小芯片的长方向正交。这样的布置方式方便在单层(例如，金属层)中规定总线的路线。连接焊盘M通过线路52连接至行电极16。可以采用导通孔50(同样显示在图 IB中)将一个布线层连接至另外一个布线层并且例如形成在列电极12之间以避免与列电极12电短路。由于可以需要可观的线路52以将连接焊盘M电连接至行电极16和列电极 12，因此可以优选顶部发射配置，其中顶部电极(例如，图IA与图IB中的16)是透明的并且底部电极(例如，图IA与图IB中的12)可以是反射的。基板10也可以是不透明的。参照图6Α，小芯片20可以在小芯片20的一端具有像素连接部分21Α并在另外一端具有连接至总线的电路部分21Β。参照图6Β和图7Β，小芯片20可以在小芯片20的每一端具有经由总线连接焊盘25连接至总线42的电路连接部分21B并在中间处具有像素连接部分21A。另选地，可以不采用单独的部分。图7C例示了其中连接焊盘对大于电极12、16 或线路52并且采用导通孔50将连接焊盘M连接至行电极16的情形。参照图10A，还可以在小芯片20中提供用于连接至总线42的其他连接焊盘25，并可以将其设置在小芯片的电路部分或小芯片20的任一端或小芯片20的中央处。可以使用内部小芯片连接44来规定总线连接从小芯片的一端到另一端的路线。参照图IOA和10B，每个小芯片都可以具有连接至行电极或列电极的第一组连接焊盘M和连接至控制总线的第二组连接焊盘25，其中第一组连接焊盘和第二组连接焊盘在空间上隔开。如图IOA和IOB所示，每个小芯片还可以在小芯片的中央处具有连接至控制总线的第三组连接焊盘25 ；第一组连接焊盘、第二组连接焊盘和第三组连接焊盘组在空间上隔开。在本发明的另选实施方式中，用于行电极和列电极的连接焊盘M可以被划分为在空间上隔开的组(图10A、图10B)。小芯片可以沿小芯片长轴方向具有单行连接焊盘M(例如，图7B)或多行连接焊盘行M(例如，图7C)。行驱动器小芯片中的电路可以不同于列驱动器小芯片中的电路。尤其是，同列驱动器相比，行驱动器可以采用具有较低数据速率但是可以切换大电流的非常简单的电路。另外，受行驱动器小芯片控制的行的数量可以不同于受列驱动器小芯片驱动的列的数量。因此，可以在不同的驱动器中使用不同的电路，或者甚至可以采用不同的制造工艺或技术来制作不同的驱动器。参照图8，在本发明的另一个实施方式中，小芯片20可以经由总线42连接至外部控制器40。总线42可以是串行总线、并行总线或点对点总线，并且可以是数字或模拟的。 如图9所示，串行总线是一种在电气隔离的电连接上将数据从一个小芯片转发到下一个小芯片的总线；如图8所示，并行总线是一种在电气共用的电连接上将数据同时广播到所有小芯片的总线。总线42连接至小芯片以提供诸如电源、接地、数据或选择信号的信号。可以采用单独地连接至一个或更多个控制器40的超过一个总线42。在图8中，例示了与图3 所示的小芯片布置对应的布置。这种布置的优点在于在装置基板10上提供了不被小芯片 10占用并因此可以用于规定总线42的路线的区域。例如，如图8所示，像素阵列32A、32B、 32C、32D的像素连接区域仅被小芯片(例如，像素阵列32中的20A、20B、20C和20D)部分占用。像素阵列内的区域的剩余部分可以用来规定总线42的线路。因此，在本发明的一些实施方式中，总线可能具有蜿蜒的轨迹。图8例示了总线42并行连接到所有小芯片的实施方式。在图9所示的另选实施方式中，可以将总线42的连接规定为顺次地经过行驱动器小芯片(例如，像素阵列32A中的20A、20C)并经由列驱动器小芯片(例如，像素阵列32A中的 20B、20D)。当在装置中仅提供单个金属层用于电连接时，这样的总线布置可以是有用的，从而减少处理步骤并提高生产效率。因此，控制总线可以位于与用于行电极和列电极的第一层和第二层分立的第三层。间隔开的连接焊盘可以具有在小芯片上形成的节距23 (图10B) 和透过平坦化层形成以露出连接焊盘的开口。控制总线可以具有穿过开口而延伸到连接焊盘的第一部分和具有大于连接焊盘的节距的宽度的单独的第二部分。因此，控制总线的电阻在小芯片之间的区域中可能会较低。参照图11，在本发明的又一个实施方式中，像素的多个二维像素阵列32A至32D可以位于公共基板10上，每个二维像素阵列32A至32D都具有组行电极的电气上独立的单独集合、组列电极的电气独立的单独集合以及小芯片20。因此，上面所描述的结构(例如，图3)可以在更大的基板10上复制。每个二维像素阵列结构都可以独立地操作以减少电极阻抗、预充电和放电功耗以及闪烁。这些结构可以连接至公共总线42 (如图所示)。因此，根据本发明的实施方式，显示装置可以包括基板；第一层和第二层，第一层具有沿第一方向上在基板10上以行的方式形成的行电极的多个电气独立的阵列，第二层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电极的相应的多个电气独立的阵列， 其中第一电极和第二电极交叠以形成像素位置；在行电极与列电极之间形成的一个或更多个发光材料层，一个或更多个发光材料层用于形成多个电气独立的二维像素阵列，像素设置在像素位置上；相对于相应的二维像素阵列而分布的用于各个电气独立的阵列的多个行驱动器小芯片和分立的多个列驱动器小芯片，其中小芯片层具有针对位于基板上的各个阵列的多个行驱动器小芯片和分立的多个列驱动器小芯片，每个行驱动器小芯片都专有地连接至针对对应阵列的独立的行电极集合并进行控制，而每个列驱动器小芯片专有地连接至针对相应阵列的独立的列电极集合并进行控制。参照图12，本发明的实施方式的局部示意图采用具有布置在基板上的一行连接焊盘的小芯片。例示了像素30而不是电极。行驱动器小芯片20A驱动像素。一半的像素30A 由一个列驱动器小芯片20B驱动，而一半的像素30B由另一个列驱动器小芯片20D驱动。总线42A连续并联连接至所有的行驱动器小芯片，而总线42B穿过行驱动器小芯片20A并越过列驱动器小芯片20B、20D连接至行驱动器小芯片和列驱动器小芯片。总线42C仅穿过列驱动器小芯片。这种布置的优点在于可以在单个层中设置总线。参照图13，本发明的一个实施方式的局部示意图采用具有布置在基板上的两行连接焊盘的小芯片。如在图12中那样，例示了像素30而不是电极，并且总线42A、42B、42C以类似方式连接。在这个实施方式中，小芯片具有两行连接焊盘。每个小芯片都可以驱动多个单独的像素组，并且如在图12中那样，可以在行驱动器和列驱动器的不同组合之中划分像素组中的像素。这种布置同样具有在单个层中设置总线的优点。在图12和图13中，单一布线层至少部分地由连接至行驱动器小芯片并穿过列驱动器小芯片的电连接实现。另选地，该电连接可以连接至列驱动器小芯片并穿过行驱动器小芯片。“连接至”表示线路使电连接经由小芯片上的焊盘到达小芯片内的电路。相比而言，穿过小芯片的电连接连接至在小芯片上的一个位置处的连接焊盘，穿过小芯片中的电路，从不同位置处的单独的连接焊盘和小芯片上的不同连接焊盘再度出现并且连接至另一个小芯片。按照这种方式，信号(例如，时钟、复位、功率、接地)可以在不与在相同布线层中的在正交方向上的连接的其他信号冲突的情况下连接至小芯片阵列中的所有小芯片。例如，在图12和13中，总线42A的路线被规定在一个方向上，而总线42B的路线被规定在相同布线层中的正交的方向上。总线42A在总线42B穿过小芯片的地方越过总线42B，因此总线42A和42B都可以形成在同一布线层中。这些设计的附加优点在于，由于存在适用于布线的充足区域，故而可以采用低成本方法使线路形成图案。在此前提及的共同转让的美国专利申请No. 12/191，462的小芯片设计中，小芯片上的焊盘的间距通常为20 μ m,要求布线对准精度在5 μ m以内。这需要使用昂贵的设备来使背板线路和绝缘体形成图案。在本设计中，可以采用构图方法来形成对变化(关于像素尺寸)具有更大限制的布线和绝缘体层。例如，针对印刷电路板制造而研发的系统使用低成本的光掩模和能够制作25 μ m线路和25 μ m空间的接近式曝光工具。相比TFT光掩模和TFT步进式曝光工具，这些具有低得多的成本。这导致在本版制造工艺中需要更少的资本支出、更少的操作支出和减少的制造周期。参照图11，在操作中，控制器40根据显示装置的需求接收并处理信息信号，并通过一条或更多条总线42将处理后的信号发送到该装置中的每个小芯片20 (为清楚起见，显示在行电极和列电极上方)。处理后的信号包括与相关的行驱动器小芯片与列驱动器小芯片20相对应的各发光像素元件30的亮度信息。亮度信息可以存储在与各发光像素元件30 相对应的存储元件26中。小芯片接着依次将与其相连的行电极和列电极激活。当像素的行电极和列电极都被激活时，电流可以流经由该行电极和列电极限定的像素以发光。典型地， 通过一次激活所有组列电极和一个行电极，同时激活了像素组内的整组行电极组或整组列电极(反之亦然)。控制列电极以提供期望该行中的各个像素具有的单独亮度。接着，选择第二行并重复该过程直至激活了所有行并且所有像素都发光为止。该过程可以接着重复。 分立的像素组可以独立地工作。应注意的是，对于“行”和“列”的指定是任意的，并且行电极和列电极的功能可以颠倒。虽然图11例示了各小芯片20直接连接至总线42的实施方式，但是另选实施方式可以包括串行总线连接布置，如图9中所示。虽然顺序激活显示器装置中的单独行(或列)可以引起闪烁，但是采用多个、独立控制的像素组32减少了各个单独控制的像素组32中的行或列的数量。由于像素组32被同时被激活，所以可以极大地减少闪烁。此外，由于组行电极与组列电极仅在像素组32内连接，因此组行电极与组列电极很短，减小了电极电容和电阻以及对小芯片20中的大功率驱动电路的需求，并且还减小了显示器的功耗。因此，增加了各个像素行(或列)发光的时间部分，减少了闪烁，并且按照期望的亮度减小了电流密度。总线42可以提供包括定时(例如时钟)信号、数据信号、选择信号、电源连接或接地连接的多种信号。信号可以是模拟的或数字的，例如数字地址或数据值。模拟数据值可以作为电荷被提供。存储元件26可以是数字的(例如，包括触发器)或模拟的(例如，包括用于存储电荷的电容器)。在本发明的各种实施方式中，分布在基板10上的行驱动器小芯片或列驱动器小芯片20可以是相同的。但是，每个小芯片20可以关联有唯一的标识值(即，ID)。可以在将小芯片20设置在基板10上之前或者优选地在设置之后分配ID，ID可以反映小芯片20 在基板10上的相对位置，也就是说，ID可以是地址。例如，ID可以通过从一行或一列中的一个小芯片20向下一个小芯片传递计数信号来分配。可以使用单独的行或列ID值。控制器40可以作为小芯片来实现并固定在基板10上。控制器40可以位于基板 10外周，或者可以在基板10的外部并包含传统的集成电路。根据本发明的各种实施方式，小芯片20可以以多种方式构造，例如，沿着小芯片 20的长方向具有一行或两行连接焊盘图7B、图7C)。互连总线42和线路52可以由各种材料形成，并使用各种方法淀积在装置基板上。例如，互连总线42和线路52可以是金属； 蒸镀的或溅射的，例如铝或铝合金。可选地，互连总线42和线路52可以由固化导电油墨或金属氧化物制成。在一种成本优势实施方式中，互连总线42和线路52形成在单层中。对于使用大装置基板(例如玻璃、塑料或金属薄片)并且多个芯20片以规则布置设置在装置基板10上的多像素装置的实施方式而言，本发明特别有用。每个小芯片20都可以根据小芯片20中的电路并且响应于控制信号来控制形成在装置基板10上的多个像素30。单个像素组或多个像素组可以设置在平铺的元件上并可以组装以形成整个显示器。根据本发明，小芯片20在基板10上提供分布式像素控制元件。相比于装置基板 10，小芯片20是相对较小的集成电路，并且小芯片20包括电路22，电路22包括形成在独立基板观上的线路、连接焊盘、诸如电阻器或电容器的无源组件、或者诸如晶体管或二极管的有源组件。小芯片20与显示器基板10分开制造，接着应用于显示器基板10。优选地，利用用于制造半导体器件的已知工艺使用硅或绝缘体上硅(SOI)晶片来制造小芯片20。然后，每个小芯片20在附接到装置基板20之前被分离。因此，每个小芯片20的结晶基底可以被视为与装置基板10相分离的基板观，并且在基板观上布置有小芯片电路22。因此多个小芯片20具有与装置基板10相分离并且彼此分离的相应的多个基板观。特别地，独立基板观与其上形成有像素30的基板10分离，并且独立小芯片基板观的合计面积比装置基板10小。为了提供与例如在薄膜非晶硅或多晶硅装置中发现的相比具有更高性能的有源组件，小芯片20可以具有结晶基板观。小芯片20可以具有优选为100 μ m或更小的厚度， 更优选地，20μπι或更小。这便于在小芯片20上形成粘合剂和平坦化层18，接着可以使用传统的旋涂技术来涂敷粘合剂和平坦化层18。根据本发明的一个实施方式，形成在晶体硅基板上的小芯片20按照几何阵列排列，并且利用粘合剂或平坦化材料粘接至装置基板(例如，10)。利用小芯片20表面上的连接焊盘M将每个小芯片20连接至信号线、电源总线以及行或列电极(16，12)以驱动像素30。小芯片20可以控制至少四个像素30。由于小芯片20形成在半导体基板中，所以可以使用现代光刻工具形成小芯片电路。利用这样的工具，很容易得到0.5微米或更小的特征尺寸。例如，现代半导体生产线可以实现90nm或45nm的线宽，并且可以用来制造本发明的小芯片。但是，一旦组装到显示器基板10上，小芯片20还需要用于与设置在小芯片上方的布线层实现电连接的连接焊盘24。 连接焊盘M必须基于在显示器基板10上使用的光刻工具的特征尺寸(例如5μπι)和小芯片20对于布线层的对准(例如，+/-5ym)而确定尺寸。因此，连接焊盘对例如可以是 15 μ m宽，焊盘之间的间距为5 μ m。这意味着焊盘通常将显著大于小芯片20中形成的晶体管电路。焊盘通常形成在晶体管上方的小芯片上的金属化层中。期望使小芯片的表面积制造得尽可能小，以实现低制造成本。通过使用具有独立基板(例如，包括晶体硅)、并且独立基板具有比直接形成在基板(例如，非晶硅或多晶硅)上的电路的性能高的电路的小芯片，提供了更高性能的装置。 由于晶体硅不仅具有更高性能，而且具有小得多的有源元件(例如晶体管)，所以大大减小了电路尺寸。也可以使用微机电(MEMS)结构形成有用的小芯片，例如，如Yoon、Lee、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 页)中所公开的。装置基板10可以包括形成在利用现有技术中已知的光刻技术构图的平坦化层 (例如，树脂)上、由蒸镀或溅射金属或金属合金(例如铝或银)制成的玻璃和布线层。可以使用集成电路产业中完善的常规技术形成小芯片20。本发明可以在具有多像素架构的装置中采用。具体地，本发明可以利用有机或者无机的LED装置实现，并且在信息显示装置中特别有用。优选实施方式中，本发明在在由小分子或者聚合物OLED (如授予Tang等人的美国专利No. 4，769，292和授予VanSlyke等人的美国专利No. 5，061，569中公开的，但不限于此)构成的平板OLED装置中采用。可以采用无机装置，该无机装置例如采用形成在多晶半导体基体中的量子点(例如，如在Kahen的美国公开No. 2007/0057263中所教导的)并采用有机电荷控制层或无机电荷控制层，或者可以采用混合的有机/无机装置。有机发光显示器或无机发光显示器的许多组合和变型可以用来制造这种装置，包括具有顶部发射体构造或底部发射体构造的有源矩阵显示器。 部件列表 Dl 长方向 D2 短方向 10 基板 12 列电极 12AU2B 列电极组 12C、12D 列电极组
14发光层
15发光二极管
16行电极 16AU6B 行电极组 16CU6D 行电极组 18 平坦化层 20 小芯片
20A、20C、20E、20G 行驱动器小芯片 20B、20D、20F、20H 列驱动器小芯片
21A像素连接部分 2IB控制电路连接部分
22电路
23连接焊盘节距
24连接焊盘 24A行连接焊盘 24B列连接焊盘
25总线连接焊盘
26存储元件 28 小芯片基板 30、30A、30B 像素 32 像素组
32A、32B、32C、32D 像素阵列 40 控制器
42、42A、42B、42C 总线 44 内部小芯片连接 50 导通孔 50 线路
权利要求
1.一种显示装置，该显示装置包括(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电极阵列的第一层和具有沿不同于所述第一方向的第二方向在所述基板上以列的形式形成的列电极阵列的第二层，其中所述行电极与所述列电极交叠以形成像素位置；(c)在所述行电极与所述列电极之间形成的一个或多个发光材料层，所述一个或多个发光材料层用于形成二维像素阵列，所述像素设置在所述像素位置处；以及(d)相对于所述二维像素阵列分布的多个行驱动器小芯片和分立的多个列驱动器小芯片，每个行驱动器小芯片都专有地连接至独立的行电极集合并进行控制，并且每个列驱动器小芯片都专有地连接至独立的列电极集合并进行控制。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其中，各小芯片都具有存储元件，该存储元件用于所述小芯片以行或列的形式连接到的至少各个像素，所述存储元件存储表示各个像素的期望亮度的值，并且所述小芯片使用这样的值来控制连接至所述像素的所述行电极或所述列电极。
3.根据权利要求1所述的显示装置，该显示装置还包括位于各个行驱动器小芯片或列驱动器小芯片上的连接焊盘，各连接焊盘分别连接至分立的行电极或列电极。
4.根据权利要求3所述的显示装置，其中，所述行驱动器小芯片的所述连接焊盘的数量、位置或布局与所述列驱动器小芯片的所述连接焊盘的数量、位置或布局不同。
5.根据权利要求3所述的显示装置，其中，所述连接焊盘形成一行或两行。
6.根据权利要求3所述的显示装置，其中，所述行电极具有行节距，所述列电极具有列节距，并且所述小芯片具有连接焊盘节距，并且其中，所述连接焊盘节距与所述行节距或所述列节距相同。
7.根据权利要求1所述的显示装置，该显示装置包括电连接至各个小芯片的一个或更多个串行总线连接或并行总线连接。
8.根据权利要求7所述的显示装置，其中，总线提供电源连接或接地电连接，或者总线发送数据信号或控制信号。
9.根据权利要求1所述的显示装置，该显示装置还包括控制总线，并且其中，各个小芯片都具有连接至所述行电极和所述列电极的第一连接焊盘组和连接至所述控制总线的第二连接焊盘组，其中所述第一连接焊盘组和所述第二连接焊盘组在空间上分隔开。
10.根据权利要求9所述的显示装置，其中，各个小芯片都具有连接至所述控制总线的第三连接焊盘组，其中所述第一连接焊盘组、所述第二连接焊盘组和所述第三连接焊盘组在空间上分隔开。
11.根据权利要求9所述的显示装置，其中，各个小芯片还包括连接至所述行电极和所述列电极的第三连接焊盘组，其中所述第一连接焊盘组、所述第二连接焊盘组和所述第三连接焊盘组在空间上分隔开。
12.根据权利要求1所述的显示装置，其中，各个小芯片都具有长方向和短方向，并且其中，所述长方向与所述第一方向或所述第二方向平行。
13.根据权利要求1所述的显示装置，该显示装置还包括与所述第一层和所述第二层隔开的第三层以及位于所述第三层中的控制总线。
14.根据权利要求13所述的显示装置，该显示装置还包括间隔开的连接焊盘，所述连接焊盘形成在所述小芯片上并且具有节距；以及开口，所述开口被形成以露出所述连接焊盘，并且其中，所述控制总线具有穿过所述开口延伸到所述连接焊盘的第一部分以及分开的第二部分，所述第二部分的宽度大于所述连接焊盘的所述节距。
15.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述行驱动器小芯片和所述列驱动器小芯片具有不同的尺寸，或者其中行驱动器小芯片的数量与列驱动器小芯片的数量不同，或者其中所述行驱动器小芯片控制的行的数量和所述列驱动器小芯片控制的列的数量不同。
16.根据权利要求1所述的显示装置，该显示装置还包括所述行驱动器小芯片中用于控制所述行电极的电路，并且该显示装置还包括所述列驱动器小芯片中用于控制所述列电极的电路，并且其中所述行驱动器小芯片中的电路构造不同于所述列驱动器小芯片中的电路构造。
17.根据权利要求1所述的显示装置，该显示装置还包括连接至行驱动器小芯片并穿过列驱动器小芯片的电连接，或者还包括连接至列驱动器小芯片并穿过行驱动器小芯片的电连接。
18.一种显示装置，该显示装置包括(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个电气独立的行电极阵列的第一层和具有沿不同于所述第一方向的第二方向在所述基板上以列的形式形成的相应多个电气独立的列电极阵列的第二层，其中所述第一电极和所述第二电极交叠以形成像素位置；(c)在所述行电极与所述列电极之间形成的一个或更多个发光材料层，所述一个或更多个发光材料层用于形成多个电气独立的二维像素阵列，其中所述像素位于所述像素位置处；以及(d)相对于相应的二维像素阵列分布的用于各个电气独立的阵列的多个行驱动器小芯片和分立的多个列驱动器小芯片，所述小芯片层具有用于位于所述基板上的各个阵列的多个行驱动器小芯片和分立的多个列驱动器小芯片，每个行驱动器小芯片都专有地连接至针对相应阵列的独立的行电极集合并进行控制，并且每个列驱动器小芯片都专有地连接至针对相应阵列的独立的列电极集合并进行控制。
19.一种显示装置，该显示装置包括(a)具有显示区域的基板；(b)在所述基板上的所述显示区域中沿行方向延伸形成的多个行电极以及在所述基板上的所述显示区域中沿与所述行方向不同的列方向延伸形成的多个列电极，其中所述行电极和所述列电极交叠以形成像素位置；(c)其中，所述像素被划分为两个或更多个分立的像素组，每个像素组都具有组行电极和分立的组列电极；(d)位于所述显示区域中的两个或更多个间隔开的列驱动器小芯片，每个列驱动器小芯片都唯一地连接至不同的像素组，其中所述列驱动器小芯片中的至少一个位于像素组之间，并且所述两个或更多个间隔开的列驱动器小芯片能够驱动所述一个像素组的所述组列电极；(e)连接至所述行电极的一个或更多个行驱动器；并且(f)其中，所述行驱动器和所述列驱动器小芯片分别合作地驱动所述行电极和所述列电极以激活所述像素。
20.根据权利要求19所述的显示装置，其中，至少一个行驱动器是位于所述显示区域中的像素组之间的小芯片。
21.根据权利要求19所述的显示装置，其中，两个或更多个分立的像素组具有分立的组行电极。
22.根据权利要求19所述的显示装置，其中，两个或更多个分立的像素组具有公共的组行电极。
23.根据权利要求19所述的显示装置，其中，所述行驱动器具有与列电极对准的长边， 并且所述列驱动器小芯片具有与行电极对准的长边。
24.根据权利要求19所述的显示装置，其中，所述显示装置是顶部发射装置，并且所述列驱动器小芯片设置在位于所述行电极和所述列电极下方的层中。
25.—种显示装置，该显示装置包括(a)具有显示区域的基板；(b)两个或更多个列驱动器小芯片，每个列驱动器小芯片都具有长轴并且位于所述基板上的所述显示区域中，每个列驱动器小芯片的长轴都朝向行方向；以及(c)一个或更多个行驱动器小芯片，每个行驱动器小芯片都具有长轴并且位于所述基板上的所述显示区域中，每个行驱动器小芯片的长轴都朝向与所述行方向不同的列方向。
26.根据权利要求25所述的显示装置，该显示器装置还包括沿不同方向形成在所述显示区域上的行电极和列电极，并且在所述行电极和所述列电极交叠的区域之间具有发光层，所述发光层限定了响应于由交叠的行电极和列电极提供的电流而发光的像素，每个列电极都连接至一个列驱动器小芯片，并且每个行电极都连接至一个行驱动器小芯片。
27.根据权利要求25所述的显示装置，其中，所述行方向与所述列方向垂直。
28.根据权利要求25所述的显示装置，该显示装置还包括穿过总线，所述穿过总线连接至列驱动器小芯片的第一连接焊盘，穿过该列驱动器小芯片并连接至该列驱动器小芯片的第二连接焊盘。
全文摘要
一种显示装置，该显示装置包括基板；具有沿第一方向在基板上以行的形式形成的行电极阵列的第一层和具有沿与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电极阵列的第二层，其中行电极与列电极交叠以形成像素位置；在行电极与列电极之间形成的一个或多个发光材料层，它们用于形成二维像素阵列，像素位于像素位置处；以及相对于该二维像素阵列分布的多个行驱动器小芯片和分立的多个列驱动器小芯片，每个行驱动器小芯片都专有地连接至独立的行电极集合并进行控制，并且每个列驱动器小芯片都专有地连接至独立的列电极集合并进行控制。
文档编号G09G3/32GK102405493SQ201080016695
公开日2012年4月4日 申请日期2010年2月12日 优先权日2009年2月17日
发明者R·S·库克, 约翰·W·哈默 申请人:全球Oled科技有限责任公司