具有电极连接器的小芯片显示器的制造方法
【专利摘要】一种显示装置，包括透明基板(10)、透明电极(12)、发光层(14)和限定了发光像素的反射电极(16)，在发光像素中，具有像素驱动电路的小芯片(20)电连接至像素连接垫(24)，该像素连接垫(24)通过非透明电极连接器(34)被连接至透明电极，使得一个非透明电极连接器的至少一部分与未电连接非透明电极连接器的透明电极的至少一部分重叠。该装置提供了一种具有改进的像素驱动性能和增加的发光区域的显示器。
【专利说明】具有电极连接器的小芯片显示器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]涉及了由 Winters 等共同转让的标题为 “OLED device with embedded chipdriving”的于2008年8月14日提交的申请序列号为N0.12 / 191，478的共同未决美国专利、由Cok等共同转让的标题为“DISPLAY DEVICE WITH CHIPLETS”的于2008年8月14日提交的申请序列号为N0.12 / 191，462的共同未决美国专利、由Cok等共同转让的标题为 “DISPLAY DEVICE WITH CHIPLETS AND HYBRID DRIVE” 的于 2008 年 11 月 17 日提交的申请序列号为N0.12 / 272,043的共同未决美国专利、由Cok共同转让的标题为“0LEDDEVICE HAVING IMPROVEED P0WERDISTRIBUT10N”的于 2005年 12 月 19 日提交的申请序列号为N0.11 / 311,763的共同未决美国专利和由Cok等共同转让的标题为“DISPLAY DEVICEWITH CHIPLETSAND LIGHT SHIELDS”的于2009年2月11日提交的申请序列号为N0.12 /369，163的共同未决美国专利这些文献，上述文献所公开的内容通过引用被包含在本申请中。
【技术领域】
[0003]本发明涉及显示装置，该显示装置具有基板，该基板具有用于控制像素阵列的分布式、独立的小芯片，更具体地，涉及电极和连接信号总线的布置。
【背景技术】
[0004]平板显示器被广泛应用于与计算装置、便携式装置以及例如电视机的娱乐装置协同工作。这些显示器典型地使用分布在基板上以显示图像的多个像素。每个像素包括了几个不同颜色的通常被称作子像素的发光元件，典型地发射红、绿和蓝光以呈现每个图像单元。如这里所使用的，像素和子像素没有被区分并涉及单个发光元件。已知各种平板显示技术有，例如等离子体显示器、液晶显示器以及发光二极管(LED)显示器。
[0005]包含形成发光元件的发光材料的薄膜的发光二极管(LED)在平板显示装置中具有许多优点，并在光学系统中是有用的。2002年5月7日授权给Tang等的美国专利N0.6，384，529示出了一种有机LED (OLED)彩色显示器，其包括有机LED发光元件阵列。可选地，可使用无机材料并在多晶半导体基质中可包括磷光性晶体或量子点。也可使用其它有机或无机材料的薄膜以控制到发光薄膜材料的电荷注入、传输或阻挡，并且都是现有技术已知的。该材料被设置在电极之间的基板上，具有封装覆盖层或板。当电流流过该发光材料时由像素发出光。发光频率取决于所使用的材料的性质。在这样的显示器中，光可以通过基板(底部发射器)或通过封装盖(顶部发射器)或通过二者而发射。
[0006]LED装置可包括图案化的发光层，其中，在该图案中使用了不同的材料，当电流流过这些材料时以发射不同颜色的光。可选地，如在Cok的标题为“Stacked OLED Displayhaving Improved Efficiency”的美国专利US6, 987，355中所教导的,可应用单个发射层，例如白光发射器，与滤色器结合以形成全彩色显示器。例如，如在Cok等的标题为“ColorOLED Display with Improved Power Efficiency”的美国专利 US6, 919，681 中所教导的，已知了也可采用不包括滤色器的白色子像素。采用未图案化的白色发射器的设计被提出与包括红、绿和蓝滤色器以及子像素的四色像素和未滤色的白色子像素一起提高装置的效率(参见2007年6月12日授予Miller等的美国专利US7, 230，594)。
[0007]通常已知两种不同的在平板显示装置中控制像素的方法: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)。在分离层中的行电极阵列和列电极的正交阵列被形成在基板上，在行电极和列电极之间形成有发光材料。行电极和列电极之间的重叠交叉部分形成了发光二极管的电极。外部驱动器芯片接着依次向每行(或列)顺序地供应电流，同时，正交的列(或行)供应合适的电压以点亮行(或列)中的每个发光二极管。因此，无源矩阵设计采用了 2n个连接以产生η2个可独立控制的发光元件。然而，一次通过不同的电流只能激活η个发光元件。由于行(或列)驱动的顺序性质产生闪烁，无源矩阵驱动装置也被限制在能被包括在该装置中的行(或列)的数量。如果包括了太多的行，则闪烁将变得可见。此外，在显示器中驱动整个行(或列)所必需的电流可能成为问题，因为当PM显示的面积增加时，PM驱动的非成像预充电和放电步骤所需的功率变得占主导地位。这些问题限制了无源矩阵显示器的物理尺寸。
[0008]在有源矩阵装置中，有源控制元件由半导体材料薄膜制成，例如覆盖在整个平板基板上的非晶或多晶硅。典型地，每个子像素由一个控制元件所控制并且每个控制元件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，每个控制元件包括两个晶体管(选择晶体管和功率晶体管)和一个存储用于指定子像素亮度的电荷的电容器。每个发光元件典型地采用独立的控制电极和被共同电连接的电极。通过数据信号线、选择信号线、电力连接和接地连接典型地提供了发光元件的控制。有源矩阵元件不必限于显示器并且能够被分布在基板上和被应用于其它需要空间分布控制的应用中。在有源矩阵装置中可使用与无源矩阵装置中相同数量的外部控制线(除了电力和接地)。然而，在有源矩阵装置中，每个发光元件具有与控制电路分离的驱动连接，并且即使当不被选择用于数据沉积时也是激活的，从而消除闪烁。
[0009]一种形成有源矩阵控制元件的通常现有方法典型地是在玻璃基板上沉积例如硅的半导体材料薄膜，并且接着通过光刻工艺将半导体材料形成晶体管和电容器。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体管(TFT)相比于用晶体硅晶片制成的传统晶体管，相对较大并具有较低的性能。此外，该薄膜器件典型地显示了横跨玻璃基板的局部或大面积的不均匀，这导致了采用该材料的显示器的电性能和视觉外观的不均匀。在该有源矩阵设计中，每一发光元件需要独立连接至驱动电路。
[0010]应用可选的控制技术,在美国专利申请2006 / 0055864中，Matsumura等描述了晶体硅基板被用于驱动LCD显示器。该申请描述了选择性地转移和固定由第一半导体基板制成的像素控制装置至第二平面显示基板上的方法。像素控制装置内部的配线互联和由总线和控制电极至像素控制装置的连接被示出。
[0011]当将有源矩阵控制方法用于底部发射器发光二极管显示器时，在基板上的发射区域受限于薄膜元件或晶体硅基板所需的区域。然而，优选的是，使发射区域尽可能地大，因为发射区域，尤其对于OLED装置，能限制显示器寿命。
[0012]因为薄膜元件、晶体硅基板、以及光刻形成控制、电力和接地线典型地包括非透明金属，例如铝，用于底部发射器显示器的传统显示器布局在发射区域之间布置了线和薄膜元件，使得所发射的光没有被线和薄膜元件所遮蔽，否则能吸收光并降低装置的效率。现有技术中有许多这样布局的例子，例如美国专利US6, 930，448、US7, 262，556、US7, 301，168、US7, 446，338和美国专利申请US20050236979、US20070138946描述了形成在与透明电极相对的层中的导电总线。在这些设计中，发射区域受限于形成在基板上的线或薄膜元件，因此减少了有机LED显示器的寿命。
[0013]W02010046638公开了一种使用小芯片形成逻辑链的有源矩阵显示器。
[0014]因此，需要有一种发光区域增加的具有性能更高的像素驱动器的显示装置。
【发明内容】
[0015]一种显示装置，包括:
[0016]a)具有显示区域的透明基板；
[0017]b)在所述显示区域中形成在所述透明基板上的多个透明电极，一个或更多个发光层被形成在所述透明电极上，并且一个或更多个反射电极被形成在所述一个或更多个发光层上，在所述多个透明电极和所述一个或更多个反射电极之间的重叠限定了相应的多个发光像素；
[0018]c) 一个或更多个小芯片，所述小芯片包括连接至像素连接垫的像素驱动电路，每个像素连接垫通过导电非透明电极连接器电连接至透明电极，所述像素驱动电路通过所述连接垫和所述导电非透明电极连接器向所述透明电极提供电流，以驱动像素发射光；以及
[0019]d)其中，所述非透明电极连接器在所述显示区域中被形成在所述透明基板上，并且所述透明电极以通过透明绝缘体与所述非透明电极连接器隔离的方式被形成在所述非透明电极连接器上，并且其中，一个非透明电极连接器的至少一部分与未电连接到所述非透明电极连接器的透明电极的至少一部分重叠。
[0020]优点
[0021]本发明提供了一种具有改进的像素驱动性能和增加的发光区域的显示器。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是根据本发明实施例的采用小芯片的显示装置的平面图；
[0023]图1A是具有小芯片并且在现有技术所提出的设计中采用布线的电连接器的显示装置的一部分的平面图；
[0024]图2是根据本发明的一个实施例的采用具有行电极和列电极的小芯片的显示装置的一部分的平面图；
[0025]图3是是根据本发明的一个实施例的采用具有行电极和列电极的小芯片的显示装置的一部分的可选的平面图；
[0026]图4是根据本发明的一个实施例的粘合到在OLED结构下方的基板上的小芯片的横截面图；
[0027]图5是根据本发明的一个实施例的粘合到在具有扩散性和反射性下部电极的OLED结构下方的基板上的小芯片的横截面图；
[0028]图6是根据本发明的一个实施例的采用具有两行连接垫的小芯片的显示装置的一部分的平面图；[0029]图7是根据本发明的一个实施例的具有两行连接垫和长轴以及短轴的小芯片的平面图；
[0030]图8是根据本发明的一个可选实施例的采用具有行电极和列电极的小芯片的显示装置的一部分的平面图；
[0031]图9是在现有技术所提出的设计中采用小芯片和采用布线的电连接器的显示装置的一部分的平面图；
[0032]图10是根据本发明的一个可选实施例的采用小芯片并且像素具有相等大小的发射区域的显示装置的一部分的平面图；
[0033]图1lA是对理解本发明有用的具有包括孔的遮蔽件的OLED装置的图像；和
[0034]图1lB是沿着图1lA中所示的线而获取的OLED亮度的曲线。
[0035]因为附图中的各个层和元件具有显著不同的尺寸，因此这些附图不按比例绘制。
【具体实施方式】
[0036]本发明提供了更高性能的在具有增加的发光区域的发射显示器中用于驱动像素的像素驱动电路。该更高性能的像素驱动电路被形成具有在与显示器基板分离的晶体硅基板的小芯片中。被形成在晶体硅基板中的晶体管比传统的建立在现有技术的有源矩阵显示器中的传统薄膜晶体管更小并具有更高的性能。因为该晶体管更小并设置在小芯片内部，因此从像素驱动电路至像素电极的电连接是必要的，并且比典型地被用于TFT有源矩阵电路中的通孔更加集中在更小的区域中。参照图1A和9，在一个实施例中阐明了用现有技术所建议的布线方法的小芯片设计，用于电连接至小芯片的传统布线方案将需要大的显示器基板面积，以用于电连接和在实际制造过程中在避免短路所必要的在电连接之间的隔离。如图1A所示，像素30和30A通过连接垫24和电连接器34以及通孔80被连接到小芯片
20。信号总线32连接外部控制器(未示出)至小芯片20。距离D将像素30A与小芯片20隔离，因此需要提供空间以布线电连接至像素30。如图9中所示，距离D将电极12A、12B和12C与小芯片20隔离。该距离D对于在显示区域中提供适当的空间，以从8个连接垫24布线电连接至透明电极12A、12B和12C是必要的，通过通孔80被连接，并被连接至剩余的透明电极(未示出)，还减小了基板上的发光区域。对与控制小芯片20是必要的其它的总线信号32通过连接垫24连接至小芯片20并且也减小了基板上可获得的发光区域。
[0037]参照图1的示意图和图4的横截面图，在本发明的一个实施例中，显示装置包括具有显示区域11的透明基板10(图1)。多个透明电极12被形成在显示区域11中的透明基板10上，一个或更多个发光层14被形成在透明电极12上面，并且一个或更多个反射电极16被形成在一个或更多个发光层14上面(图4)。多个透明电极12和一个或更多个反射电极16之间的重叠限定了相应的多个发光像素30。
[0038]包括驱动电路22的一个或更多个小芯片20被连接至像素连接垫24，每个像素连接垫24通过导电非透明电极连接器34电连接至透明电极12，该像素驱动电路22通过连接垫24和导电非透明电极连接器34向透明电极12提供电流，以驱动像素30发光。该非透明电极连接器34被形成在显示区域11中的透明基板10上面，并且该透明电极12被形成在该非透明电连接器上，并通过透明绝缘体18C与该非透明电连接器隔离。参照图1，一个非透明电极连接器34A的至少一部分被通过通孔80A电连接至对应于像素30B的透明电极。该非透明电极连接器34A与该非透明电极连接器34A未电连接的透明电极的至少一部分重叠，例如对应于像素30A的透明电极。通过与发光像素区域的一部分重叠，非透明电极连接器34在重叠区域上遮蔽了发光像素，形成了例如暗线，但是也能增加像素的总的发光区域。像素电极连接器34可由金属制成，例如铝、银、锰或这些的合金或其它金属，并且用传统的光刻工艺制成。
[0039]更详细地参照图4，具有与显示器基板10分离的小芯片基板28的小芯片20利用粘合层18A粘合至基板10，并且利用粘合层18B埋置。该小芯片20包括用于驱动一个或更多个像素30的电路22。透明电极12通过在平坦化的、粘合性的并绝缘性的层18C中的通孔80电连接至形成在小芯片20上的非透明电连接器34和连接垫24。透明电极12通过层18C与非透明电连接器34分离并电绝缘。一个或更多个发光材料层14被设置在透明电极12上面，并且反射电极16被形成在发光材料层14上面。该发光材料14的层(或多层)可包括多层发光材料以及在有机和无机发光二极管技术中已知的各种电荷控制层。电极12、16和发光材料14的层(或多层)形成了发光二极管15。不同的发光二极管15被绝缘体40所隔离。
[0040]小芯片20可被设置在显示区域中的透明电极12和基板10之间。此外，透明电极12可在与小芯片20相同的显示区域的一部分中在基板10上面延伸，使得透明电极12与小芯片20重叠并且该小芯片20遮蔽了像素30所发射的光。
[0041]本发明通过在电连接器上面延伸像素增加了可用于像素发射光的区域，上述电连接器电连接小芯片上的连接垫至所述像素的透明电极。因为当小芯片连接垫被集中在小区域上时这很有用，因此，使用传统布线设计，至连接垫的电连接占据了巨大的显示区域，当该小芯片驱动大量像素并因此具有大量连接垫时，本发明提供了显著的优势。因此，根据本发明的一个实施例，一个小芯片能够驱动多于4个的像素(例如图1中所示的8个像素)。
[0042]参照图1A，在本发明中的但是具有如现有技术显示器设计所提出的传统布局的一种采用小芯片的可选的布局在发光区域内部不与非透明电极连接器34重叠。图1A与图1的可比较部分的仔细比较示出了在图1的本发明中的像素30A的实际发光区域几乎比图1A中的像素30A的发光区域大20%。此外，图1lA和11B，通过 申请人:研究显示朝向非透明电极连接器34所发的光能够首先从非透明电极连接器朝向反射电极16反射并接着到装置外面。在图1lA中，OLED装置被设置在金属遮蔽件下面，该金属遮蔽件具有朝向OLED装置定位的与光吸收面相反的反射面，在该遮蔽件中具有0.5mm的孔。在所述孔的周边看到了光晕，可视地说明了一些在遮蔽件下面所发射的光可通过该孔发射。图1lB是沿着标记Y的线穿过在图1lA中的孔的亮度曲线，并示出了围绕着孔的周边亮度增加。因此，这说明了从装置中发射了至少一些来自于被遮蔽的发光区域的光。因此，在本发明的另一个实施例中，非透明电极连接器的与透明电极相对的一侧能够是反射性的。
[0043]如OLED技术中所已知的，由光指数相对高的发光层14所发射的光能够被捕获在该层中或相邻的层中(例如粘合层18)。为了从装置中提取出被捕获的光，非透明电极连接器的与透明电极相对的一侧能够是光散射性的，如图5中所示。这对于显示器吸收周围的光同样有用，由此改进了显示器的环境对比，例如在图1lA中所例示的。因此，为了改进显示环境对比，在本发明的一个实施例中，与透明电极相对的非透明电极连接器的面能够吸收光。例如，该非透明电极连接器能够由处理过的金属制成，因此表面是如现有技术中已知的黑色。
[0044]在本发明的另一个实施例中，小芯片连接垫被设置为沿着小芯片长轴的一个或更多个行。该结构具有相对于小芯片中的电路增加了小芯片中的连接垫的数量的有用特征。因为晶体硅中的电路相对于连接垫可以非常地小，因此可能是这样的情形，即，小芯片的尺寸受限于垫的尺寸和数量，而不受限于电路的数量，并且因此增加相对于小芯片区域的该小芯片的周长可能有用。参照图7，具有长轴60和短轴62的小芯片20具有两行连接垫24。如图6中所例示的，当这样一个结构增加了小芯片20的连接性时，同时也增加了现有技术布线设计的问题(例如图1A，9)。如图6中所示，信号总线32在小芯片20的任一端或中心连接至连接垫24。该信号总线可以是时钟、数据、选择、电力、接地或操作显示器所需要的其它信号。电极连接34在连接垫的末端和中心之间连接至连接垫24。因此，在本发明的一个有用的实施例中，连接垫24在长轴方向上的延伸量小于连接垫24在长轴方向上连接的像素的延伸量。回看图1，长度LI为驱动像素30A和30B的连接垫24在小芯片20的长轴方向上的延伸量，长度L2为像素30A和30B的延伸量。LI小于L2。
[0045]图1中所例示的本发明的实施例能够采用传统的有源矩阵控制电路，其中每个透明电极由独立电路控制。在本发明的一个可选的无源矩阵实施例中，透明电极被形成为多列并且反射电极被形成为多行(或者反之亦然)；该列电极和行电极的重叠形成了像素。如图2所示，透明电极12A、12B、12C、12D被形成为用利电连接器34连接至小芯片20上的连接垫24的多列。在该图中，电连接器34A-34D与未电连接至非透明电极连接器的透明电极的至少一部分重叠。例如，电连接器34B与透明电极12A的一部重叠分，并且通过通孔80电连接至透明电极12B并且不连接至透明电极12A。电连接器34C与透明电极12A的一部分和透明电极12B的一部分重叠，并且通过通孔80被电连接至透明电极12C，并且没有连接至透明电极12A、12B。相似地，电连接器34D与透明电极12A、12B和12C的一部分重叠，并且通过通孔80被电连接至透明电极12D，并且没有电连接至透明电极12A、12B、12C。在本实施例中，长度L4为驱动透明列电极的连接垫24在小芯片20的长轴方向上的延伸量。长度L3为透明列电极的延伸量(仅示出了透明列电极12A-12D)。L4小于L3。
[0046]连接到在小芯片20中的连接垫的信号总线32提供了控制、电力和接地信号。为了清晰，在图2中没有示出行电极16。
[0047]参照图3，在俯视图中示出了行电极16A和16B。在本实施例中，反射行电极16垂直于透明列电极12。通孔80连接电连接器34至小芯片20上的连接垫24。第一小芯片20能提供驱动列电极12的独立的列信号，同时第二小芯片20(未示出)能提供驱动行电极16的行信号。可选地，单个小芯片能够提供同时驱动反射行电极16和透明列电极12的信号。该“行”和“列”的设计是任意的并且能够交换。相似地，透明或反射电极的选择可被交换，只要透明电极12在反射电极16和电连接器34之间。
[0048]本发明涉及在基于小芯片的显示装置中的基板上的显示区域上面的电连接和透明电极的相对位置。在具有行和列电极的本发明的另一个实施例中，如图2和8所示，至少一个小芯片20能够被定位于第一列电极12A的下面(靠近基板)或与第一列电极12A相邻，该第一列电极12A通过第一非透明电极连接器34连接至在该至少一个小芯片20上的第一连接垫24，并且第二非透明电极34B可连接至在该至少一个小芯片20上的第二连接垫24，并且连接至不同于第一列电极12A的第二列电极12B。在本实施例中，第二非透明电极连接器34B在第一列电极12A下面通过。在图3所例示的另一个实施例中，该第二非透明电极连接器34B在第一列电极12A下面通过并且在第一行电极16A下面和与该第一行电极16A相邻的第二行电极16B的一部分下面通过。在该位置上，第二非透明电极连接器34B能够在第二行电极16B下面连接至第二列电极12B。如图3中所示，该结构可延伸至其它电极连接器，例如第三非透明电极连接器34C可连接至在至少一个小芯片20上的第三连接垫24，并且连接至不同于第一和第二列电极12A、12B的第三列电极12C。此外，第三非透明电极连接器34C在第一列电极12A下面和第二列电极12B下面通过。该第三非透明电极连接器34C也在第一行电极16A下面和在与该第一行电极16A相邻的第二行电极16B下面通过。
[0049]本发明能够增加显示装置可获得的发射区域。然而，通过在发射区域下面布线电极连接器，像素的一部分发光区域被遮蔽了。通常，该被遮蔽的区域将太小以致于不能被人眼所分辨，因为像素本身(特别是如果是多色像素组的一部分时)典型地不能被观察者以理想的观察距离所分辨。虽然如此，当与像素之间的空间结合时，在像素内部的被遮蔽的区域，例如定位小芯片或布线信号总线所必需的空间，能够增加整个变暗的区域，使得观察者可以察觉到集中的较暗的区域。因此，根据本发明的一个实施例，如图8所示，与图2相比，较大的距离能够分离电极连接34。在图8的例子中，连接至连接垫24的电极连接34B-34D沿着列电极12A-12D的长度延伸较大的距离，因此，提供了更接近于小芯片20的更大的发射区域并减小了接近小芯片20和信号总线32的被遮蔽的像素区域的聚集。
[0050]仍是事实的是，在图2，3和8所示的本发明的实施例中，透明列电极具有不同量的被遮蔽的区域。典型地，离小芯片的末端最远的那些电极将具有最大量的被电极连接所遮蔽的区域。因此，采用这些透明电极的像素能呈现得相对更暗淡。为了补偿，该相对更暗淡的像素能够用更大的电流驱动，但是该方案减小了该更暗淡像素的寿命。在本发明的一个可选实施例中，至少两个透明电极可具有不同的面积。电极区域可被调节从而使得当被相同的信号驱动时，发射区域相同或使得从像素所发射的光量相同。例如，图10示出了本发明的一个实施例，其中，由电极连接器34从小芯片20上的连接垫24利用信号总线32所驱动的像素30和30A的未被遮蔽的发射区域的面积是相等的，而透明电极区域的面积不同。通过使具有更多的被遮蔽的区域的列电极或行电极或者二者更大，该结构也可被用于行电极和列电极的布置中，由此创建了至少一个与在相同行中的任何其它的像素都不同面积的像素，或者至少一个与在相同列中的任何其它的像素都不同面积的像素。为了匹配像素的寿命或亮度，相对于被非透明电极所遮蔽的任何像素的面积，可调整该至少一个像素的面积，因此它们是等效的。
[0051]本发明的一个优点是信号总线能更简单地布线并被形成在单个公共层中。该公共层减少了制造步骤。根据本发明的各种实施例，其它总线可形成在显示区域中。贯通总线是被形成在基板上面的总线，该总线连接到小芯片上的第一连接垫，贯通该小芯片至第二连接垫，并接着被重新连接至形成在该基板上面的总线。因此，贯通总线包括一系列的总线片段，连接垫和形成了具有不同片段的电连续总线的小芯片连接。贯通总线允许总线在垂直于其它总线的方向上横跨显示区域延伸。该贯通总线同样使得能电连接至所有的小芯片；即，该贯通总线能电连接每个小芯片至公共信号。
[0052]外部控制器(未示出)在信号总线上向小芯片提供信号。该小芯片包括向透明电极提供电流并且如果需要时(例如在行/列电极结构中)能向反射电极提供电流的电路。电流流过形成在行和列电极之间的发光材料导致了发光材料发光。在本发明的一个实施例中，行和列电极可被形成在分离的层中，并且像素可具有被行驱动器和列驱动器小芯片所控制的无源矩阵控制。由行和列电极的重叠所形成的像素可被划分为由分离的列驱动器小芯片所控制的像素组。行驱动器小芯片可被共享为在像素组之间的行电极。可选地，每个像素可由电连接至透明电极的单个小芯片所控制，同时，反射电极公共地电连接至所有的像素。
[0053]小芯片能通过总线或通过多个总线连接至外部控制器。该总线可以是串联的、并联的或点对点总线，并且可以是数字的或模拟的。总线被连接至小芯片以提供信号，例如电力、接地或选择信号。可采用单独地连接至一个或更多个控制器的超过一个的总线。该总线可供应各种信号，包括时序(时钟)信号、数据信号、选择信号、电力连接或接地连接。该信号可以是模拟的或数字的，例如数字地址或数据值。模拟数据值能被提供为电荷。存储寄存器可以为数字的(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)。
[0054]在操作过程中，根据显示装置的需要，控制器接收并处理信息信号并通过一个或更多个总线将处理过的信号和控制信息传输至装置中的每一个小芯片。该处理过的信号包括用于与每个像素的相关联的小芯片相对应的每个发光像素元件的亮度信息。该亮度信息能够被存储在对应于每个发光像素元件的模拟或数字存储元件中。该小芯片接着驱动对应于该亮度信息的电流通过像素以发射光。
[0055]该控制器可被构建为小芯片并固定至基板。该控制器能够被定位在基板的周边，或者可以是基板的外部并包括传统的集成电路。
[0056]根据本发明的各个实施例，该小芯片可以被构建为各种各样的方式；例如，沿着小芯片的长度的一行或两行的连接垫。互联总线和布线可以由各种各样的材料来制成并且可以用各种方法沉积在装置基板上。例如互联总线和布线可以是蒸镀或溅射的金属，例如铝或铝合金。可选地，该互联总线和布线能够用硬化的导电墨水或金属氧化物制成。在一个具有成本优势的实施例中，互联总线和布线被形成在单个层中。
[0057]本发明对于多像素装置实施例特别地有用，上述多像素装置采用了例如玻璃、塑料或箔片的大装置基板，具有以规则的排列被布置在装置基板上面的多个小芯片。每个小芯片都能够根据该小芯片中的电路并响应于来自于外部控制器的控制信号来控制形成在装置基板上面的多个像素。单个像素组或多个像素组能够被定位在平铺的元件上，该平铺的元件可被组装以形成整个显示器。
[0058]根据本发明，小芯片在基板上面提供了分布式的像素控制元件。相比于装置基板，小芯片为相对小的集成电路并包括包含形成在独立基板上的接线、连接垫、例如电阻或电容的无源元件或者例如晶体管或二极管的有源元件的电路。小芯片由显示器基板独立制造并接着被应用到该显示器基板。能够在例如美国专利US6，879，098、US7, 557，367、US7, 622，367、US20070032089、US20090199960 和 US20100123268 中发现这些工艺的详细信肩、O
[0059]该小芯片优选用硅或绝缘体上硅(SOI)晶片，利用用于制造半导体装置的已知工艺来制造。每个小芯片接着在被粘合至装置基板上之前被分离。每个小芯片的晶体基体能够因此被认为是与装置基板分离的基板，并且在其上面布置了小芯片电路。多个小芯片因此具有与装置基板分离的并且互相分离的相应的多个基板。特别地，独立的基板与上面形成了像素的基板分离，并且该独立的小芯片基板的面积之和小于装置基板的面积。小芯片可以具有晶体基板以提供比用例如薄膜非晶或多晶硅装置创建的有源元件更高的性能。小芯片可具有优选100 μ m或更小的厚度，更优选20 μ m或更小。这方便了在小芯片上面的粘合和平坦化材料的形成，其接着利用传统的旋涂技术被施加。根据本发明的一个实施例，形成在晶体硅基板上的小芯片被以几何阵列布置并用粘合或平坦化材料粘合至装置基板。在小芯片表面上的连接垫被用来连接每个小芯片至信号线、电力总线以及行或列电极至驱动像素。小芯片能够控制至少四个像素。
[0060]因为小芯片被形成在半导体基板中，所以该小芯片的电路能够用现代光刻工具来制作。利用该工具，可容易地实现0-5微米或更小的特征尺寸。例如，现代半导体制造线能达到线宽90nm或45nm，并且能被用于制作本发明的小芯片。然而，该小芯片也需要用于电连接至布线层的连接垫，一旦被装配到显示器基板上，则所述布线层被设置在小芯片上面。该连接垫必须基于显示器基板上所用的光刻工具的特征尺寸(例如5μπι)和小芯片与接线层的对准度(例如+ / -5ym)来赋予尺寸。因此，连接垫可以是例如在垫之间具有5μπι间隔的15 μ m宽。这意味着垫通常将比形成在该小芯片中的晶体管电路显著地大。
[0061]该连接垫通常能形成在晶体管上面的小芯片上的金属化层中。希望使得该小芯片具有尽可能小的表面积以实现低制造成本。
[0062]通过采用具有独立基板(例如包括晶体硅)的小芯片，提供了具有更高性能的装置，所述独立基板具有比直接在基板(例如非晶硅或多晶硅)上形成的电路性能高的电路。因为晶体硅不但具有高性能而且还具有更小的有源元件(例如晶体管)，大大减小了电路尺寸。使用微机电(MEMS)结构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 上的论文“A novel use of MEMs switches in driving AM0LED” 中所述的。
[0063]该装置基板可包括玻璃，以及由形成在平坦化层(例如树脂)上面的例如铝或银之类的蒸镀或溅射金属或金属合金制成的布线层，所述平坦化层利用现有技术中已知的光刻技术来图案化。该小芯片可使用在集成电路产业中已经确立的传统技术来制造。
[0064]本发明能够被应用到具有多像素基础结构的装置中。特别地，本发明能够用有机或无机的LED装置来实施，并且在信息显示装置中特别地有用。在优选的实施例中，本发明被应用到由小分子或聚合物OLED所构成的平板OLED装置中，如但不限于美国专利US4, 769，292和US5，061，569所公开的一样。无机装置，例如采用被形成在多晶半导体基质中的量子点(例如在US20070057263所教导的)，并采用有机或无机电荷控制层，或者可采用混合有机/无机装置。可使用有机或无机发光显示器的许多组合和变型来制造这样的装置，包括具有顶部或者底部发射器结构的有源矩阵显示器。
[0065]已经特别地参照本发明的特定的优选实施例详细描述了本发明，但是应该明白，在本发明精神和范围内可以进行变化和修改。
[0066]部件列表
[0067]
【权利要求】
1.一种显示装置，所述显示装置包括: a)具有显示区域的透明基板； b)在所述显示区域中形成在所述透明基板上的多个透明电极，一个或更多个发光层被形成在所述透明电极上，并且一个或更多个反射电极被形成在所述一个或更多个发光层上，在所述多个透明电极和所述一个或更多个反射电极之间的重叠限定了相应的多个发光像素； c)一个或更多个小芯片，所述小芯片包括连接至像素连接垫的像素驱动电路，每个像素连接垫通过导电非透明电极连接器电连接至透明电极，所述像素驱动电路通过所述连接垫和所述导电非透明电极连接器向所述透明电极提供电流，以驱动像素发射光；以及 d)其中，所述非透明电极连接器被形成在所述透明基板上并在所述显示区域中，并且所述透明电极以通过透明绝缘体与所述非透明电极连接器隔离的方式被形成在所述非透明电极连接器上，并且其中，一个非透明电极连接器的至少一部分与未电连接到所述非透明电极连接器的透明电极的至少一部分重叠。
2.如权利要求1所述的显示装置，其中，一个小芯片驱动多于四个的像素。
3.如权利要求1所述的显示装置，其中，所述小芯片在所述显示区域中被定位在所述透明电极和所述基板之间，并且其中，所述透明电极在与所述小芯片相同的显示区域的一部分中在所述基板上延伸。
4.如权利要求1所述的显示装置，其中，所述非透明电极连接器的与所述透明电极相对的一侧是反射性的。
5.如权利要求1所述的显示装置，其中，所述非透明电极连接器的与所述透明电极相对的一侧是光散射性的。
6.如权利要求1所述的显示装置，其中，所述非透明电极连接器的与所述透明电极相对的一侧是光吸收性的。
7.如权利要求1所述的显示装置，其中，所述连接垫沿着所述小芯片的长轴定位为一行或更多行。
8.如权利要求7所述的显示装置，其中，所述连接垫在所述长轴的方向上的延伸长度小于所述小芯片连接到的像素在轴向上的延伸长度。
9.如权利要求1所述的显示装置，其中，所述透明电极是在列方向上以列形成的列电极，并且所述反射电极包括在与所述列方向不同的行方向上以行形成的多个行电极，并且所述像素由所述列电极和所述行电极的重叠所限定。
10.如权利要求9所述的显示装置，其中，至少一个小芯片被定位在第一列电极的下面或与第一列电极相邻，所述第一列电极通过第一非透明电极连接器而连接到在所述至少一个小芯片上的第一连接垫，并且第二非透明电极连接到在所述至少一个小芯片上的第二连接垫以及连接到与所述第一列电极不同的第二列电极。
11.如权利要求10所述的显示装置，其中，所述第二非透明电极连接器在所述第一列电极下面通过。
12.如权利要求11所述的显示装置，其中，所述第二非透明电极连接器在所述第一列电极下面和在所述第一行电极下面以及在与所述第一行电极相邻的第二行电极的至少一部分下面通过。
13.如权利要求12所述的显示装置，其中，所述第二非透明电极连接器在所述第二行电极下面连接到所述第二列电极。
14.如权利要求10所述的显示装置，所述显示装置还包括连接到在所述至少一个小芯片上的第三连接垫并且连接到与所述第一列电极和所述第二列电极不同的第三列电极的第三非透明电极。
15.如权利要求14所述的显示装置，其中，所述第三非透明电极连接器在所述第一列电极和所述第二列电极下面通过。
16.如权利要求15所述的显示装置，其中，所述第三非透明电极连接器在所述第一行电极和与所述第一行电极相邻的第二行电极下面通过。
17.如权利要求1所述的显示装置，其中，至少两个透明电极具有不同的面积。
18.如权利要求9所述的显示装置，其中，至少两个行电极或者两个列电极具有不同的面积。
19.如权利要求9所述的显示装置，其中，至少一个像素具有与被所述非透明电极遮蔽并位于相同的行中的其它像素中的任何一个像素不同的面积，或者其中，至少一个像素具有与被所述非透明电极遮蔽并位于相同的列中的其它像素中的任何一个像素不同的面积。
20.如权利要求19所述的显示装置，其中，所述至少一个像素和被所述非透明电极遮蔽的像素的寿命或亮度是相等的。`
【文档编号】H01L27/32GK103443922SQ201180067875
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2011年3月30日 优先权日:2011年2月16日
【发明者】R·S·库克 申请人:全球Oled科技有限责任公司