智能像素照明和显示微控制器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及发光二极管（LED)微控制器。更具体地，本发明的实施例设及在显示 或照明应用中使用的L邸微控制器。
【背景技术】
[0002] 利用L邸器件的平板显示器在从小型手持式电子设备到大型户外显示器的范围 广泛的电子设备中正日益普及。高分辨率L邸显示器诸如用于现代计算机显示器、智能电 话和电视机中的那些高分辨率L邸显示器通常使用有源矩阵显示器结构。在有源矩阵显示 器中，有源驱动电路附接到每个像素或子像素，从而允许无源矩阵显示器缺少的针对各个 像素的精确电压切换。与无源矩阵显示器相比，精确电压切换允许改进的图像质量和响应 时间。在常规有源矩阵显示器中，使用驱动发光元件的薄膜晶体管（TFT)背板来实现每个 像素处的切换电路。在发光有源矩阵显示器中使用的典型TFT切换电路为2T1C电路，该 2T1C电路包含两个晶体管和一个电容器，尽管更高级的TFT电路也是可能的。
[0003] 相对于无源矩阵显示器，使用TFT背板允许改进的精度，然而使用薄膜晶体管背 板也不是没有缺点。高质量TFT制造成本高。由于制造过程中设及高温，所W最高质量TFT 要求在石英衬底上制造。较低温度过程可用于玻璃衬底，然而所得到的晶体管会经受低载 流子迁移率影响，从而降低晶体管的导电性。电流泄露和功率消耗也成为一个问题，并且在 制造过程期间的各个点处可出现均匀性问题。
【发明内容】
[0004] 本发明描述了一种用于控制发光二极管的智能像素微控制器。该智能像素微控 制器可用于替换L邸和LCD显示技术中使用的TFT背板，并且使用作为显示器中的切换和 驱动元件的薄膜晶体管可添加先前不可能的新功能。在一个实施例中，发光组件包括一个 或多个发光二极管（LED)器件和用于切换和驱动一个或多个L邸器件的一个或多个微控制 器。一个或多个L邸器件和一个或多个微控制器键合到衬底的同一侧。在一个实施例中， 利用材料诸如铜、金、银、铜或它们的合金将L邸器件和微控制器键合到衬底。
[0005] 在一个实施例中，智能像素集成电路被配置用于模拟输入，并且具有包含电子器 件的输入块和输出块。在该样的实施例中，智能像素微控制器利用施加到扫描线和数据线 的电压加W控制，该类似于有源矩阵显示器。在模拟形式中，智能像素微控制器可接受至少 一个模拟数据输入W控制至少一个L邸器件，尽管可利用单个微控制器来控制多个L邸器 件。在一个实施例中，智能像素微控制器利用数字存储装置来辅助模拟电路W有助于自适 应刷新速率和显示自刷新。在一个实施例中，使用电容存储装置来存储模拟输入。
[0006] 在一个实施例中，智能像素微控制器被配置用于数字输入，并且具有包含数字逻 辑部件的输入块和输出块W及具有嵌入式存储器的存储模块。数字输入可通过数字总线或 点对点数据链路传入。可利用单个微控制器来控制多个L邸器件或传感器器件。在一个实 施例中，每个集成电路中的数据存储装置有助于自适应显示刷新。
[0007] 在一个实施例中，多个L邸器件键合到衬底的与微控制器的同一侧，并且与微控 制器电连接。L邸器件可用作显示器中的子像素，并且可配置为红色、绿色、藍色（RGB)子像 素布置。其他子像素布置和方案也是可能的。在一个实施例中，发光组件包括L邸器件阵 列和键合到衬底的同一侧的微控制器阵列。微控制器阵列中的微控制器的数量小于L邸器 件阵列中的L邸器件的数量。在一个实施例中，每个微控制器与多个像素电连接W驱动每 个像素中的多个LED器件。
[0008] 除了控制显示器的发光元件之外，微控制器可与一个或多个光学传感器、电传感 器或热传感器禪接。另选地，微控制器可包括一个或多个传感器。在一个实施例中，智能像 素微控制器与一个或多个压力传感器禪接，该压力传感器可用于当触摸显示器时在显示器 上给出视觉显示反馈，或者在触摸显示器过程中传输用户输入。在一个实施例中，传感器可 用于检测显示器的白点随时间的漂移，并且显示器可时常重新校准W保持一致的白点。
[0009] 还公开了一种使用接收衬底、一个或多个转移头部W及一个或多个载体衬底来制 造显示器或照明设备的方法的一个实施例。可通过在接收衬底上布置微型子像素阵列来制 造照明或显示设备，其中接收衬底制备有配电线路W禪接微型子像素阵列的部件。在一个 实施例中，一种制造发光组件的方法包括在承载多个L邸器件的衬底上方定位转移头部阵 列、拾取多个L邸器件W及在接收衬底上放置多个L邸器件。该过程可针对承载例如具有不 同发光特征的其他多个L邸器件的独立衬底重复。可使用相同或不同的转移头部阵列。相 同或不同的转移头部阵列可随后被定位在承载多个微控制器的衬底上方、拾取多个微控制 器、W及将微控制器置于接收衬底的与多个L邸器件的同一侧。根据本发明的实施例，转移 头部阵列可根据静电原理操作。多个L邸器件和微控制器也可键合到接收衬底。在一个实 施例中，通过利用相应转移头部阵列来加热多个L邸器件和多个微控制器W实现键合。还 可通过利用转移头部阵列进行热压键合来实现键合。此外，还可使用静电转移头部在接收 衬底上放置一个或多个传感器器件。
[0010] W上概述不包括将要讨论的所有方面的详尽列表。设想到W下所详述的内容包括 可从上面概述的各种方面的所有适合组合实践的所有系统和方法。
【附图说明】
[0011] W举例的方式示出实施例并且不限于附图中的图示，其中：
[0012] 图1为根据一个实施例的智能像素微型矩阵的电路图；
[0013] 图2为根据一个实施例的智能像素微控制器结构的框图；
[0014] 图3为根据一个实施例的另选的智能像素微控制器结构的框图；
[0015] 图4为根据一个实施例的智能像素微控制器输入块的框图；
[0016] 图5A、5B为根据一个实施例的另一智能像素输入块的替代物的框图；
[0017] 图6为根据一个实施例的又一智能像素输入块的框图；
[0018] 图7为根据一个实施例示出智能像素输出块的框图；
[0019] 图8为根据一个实施例示出另一智能像素输出块的框图；
[0020] 图9根据一个实施例示出了示例性智能像素显示系统；
[0021] 图10为根据一个实施例示出示例性像素更新定时的时序图；
[0022] 图11为根据一个实施例的智能像素帖更新信号的时序图；
[0023] 图12A、图12B和图12C为根据一个实施例示出各种示例性微型矩阵配置的框图；
[0024] 图13为根据一个实施例的具有传感器输入的另选的智能像素微控制器结构的框 图；
[0025] 图14为根据一个实施例的具有数据中继的另选的智能像素微控制器结构的框 图；
[0026] 图15为根据一个实施例的创建智能像素微型矩阵显示或照明衬底的一种方法的 流程图；
[0027]图16为根据一个实施例的将微型器件的微型器件衬底加工成接收衬底的图示； W及
[0028] 图17为根据一个实施例的从在显示或照明衬底上组装的智能像素阵列创建的智 能像素显示器组件的图示。
【具体实施方式】
[0029]本发明的实施例提供了用于发光设备的"智能像素"微控制器。智能像素微控制 器利用基于晶圆的微控制器设备的性能、效率和可靠性来替换用于形成TFT背板的薄膜电 子器件。在一个实施例中，一个或多个发光设备与智能像素微控制器禪接W创建智能像素 发光设备。智能像素发光设备的发光元件可为一个或多个发光二极管（LED)器件、一个或 多个有机LED(0LED)器件或一个或多个微型LED(yLED)器件。缺少TFT制造过程允许智 能像素"微型矩阵"使用一系列衬底来制造，因为该衬底不必经受TFT制造过程，该一系列 衬底包括刚性衬底、半刚性衬底或柔性衬底、玻璃衬底、塑料衬底或任何应用合适的衬底。
[0030] 智能像素设备可通过将一个或多个L邸器件和一个或多个智能像素微控制器转 移到接收衬底上来创建，接收衬底制备有配电线路W将每个智能像素微控制器禪接到其相 应的L邸器件、其他智能像素控制器和/或外部设备和电路。除了一个或多个L邸器件之 外或替代一个或多个L邸器件，智能像素设备还可包括一个或多个传感器。微型控制器 (yC)、L邸器件和传感器器件键合到衬底表面的同一侧。可使用各种连接诸如但不限于销、 导电焊盘、导电凸块和导电球来键合。金属、金属合金、焊料、导电聚合物或导电氧化物可用 作形成销、焊盘、凸块或球的导电材料。在一个实施例中，yC、L邸器件或可选的传感器器 件上的导电触点热压键合到衬底上的导电焊盘。W此方式，键合可起到与yC、L邸器件或 传感器器件的电连接的作用。在一个实施例中，键合包括将导电触点与导电焊盘合金键合。 例如，导电触点或导电焊盘可包括材料诸如铜、金、银、锡或铜W用于进行键合。在一个实施 例中，当键合在一起时，导电触点和导电焊盘形成合金，诸如铜-金、锡-金、锡-银-铜。可 与本发明的实施例一起使用的其他示例性键合方法包括但不限于热键合和热超声键合。在 一个实施例中，yC、L邸器件或传感器器件键合到连接焊盘，该连接焊盘与衬底上的配电线 路电连接W将一个或多个L邸器件电禪接到智能像素yc。接收衬底可基于智能像素微型 矩阵的应用而变化。在一个实施例中，使用显示衬底来形成智能像素微型矩阵L邸显示器 件，其中智能像素用作高分辨