專利名稱：用于顯示器的無源矩陣小芯片驅(qū)動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無源矩陣顯示裝置，其具有用于便于改進(jìn)操作的特定的小芯片構(gòu)造。
背景技術(shù)：
平板顯示裝置廣泛地與計算裝置相結(jié)合地使用在便攜式裝置中以及用于諸如電視機的娛樂裝置。這些顯示器通常采用分布在基板上的多個像素來顯示圖像。每個像素包括多個不同顏色的、通常稱作子像素的發(fā)光元件，這些發(fā)光元件通常發(fā)出紅色、綠色和藍(lán)色的光，以呈現(xiàn)各個圖像元素。在本文中使用的像素可以指單獨的發(fā)光元件或者一組不同顏色的發(fā)光元件。已知多種平板顯示技術(shù)，例如等離子顯示器、液晶顯示器以及發(fā)光二極管 (LED)顯示器。包括形成發(fā)光元件的發(fā)光材料薄膜的發(fā)光二極管在平板顯示裝置中具有很多優(yōu)點并且在光學(xué)系統(tǒng)中有用。Tang等的美國專利No. 6，384，5 示出了有機LED(OLED)彩色顯示器，該彩色顯示器包括有機LED發(fā)光元件陣列。可選地，可以使用無機材料并且可在多晶半導(dǎo)體母體中包括磷光晶體或者量子點。還可以使用其它有機或者無機材料的薄膜來控制對發(fā)光薄膜材料的電荷注入、電荷傳送或者電荷阻擋，這點在本領(lǐng)域中是已知的。這些材料被布置在電極之間的基板上，具有封裝覆蓋層或者板。當(dāng)電流通過發(fā)光材料時，從像素發(fā)射光。發(fā)射光的頻率取決于所使用的材料的特性。在這種顯示器中，可透過基板(底部發(fā)射器)或者透過封裝蓋(頂部發(fā)射器)或者兩者發(fā)射光。LED裝置可包括經(jīng)構(gòu)圖的發(fā)光層，其中在圖案中采用不同的材料，使得當(dāng)電流經(jīng)過這些材料時發(fā)射不同顏色的光。可選地，如在Cok的美國專利No. 6，987，355中所教導(dǎo)的， 可以采用諸如白光發(fā)射器的單個發(fā)光層結(jié)合濾色器來形成全彩色顯示器。還已知的可以采用不包含濾色器的白色子像素，如Cok等的美國專利No. 6，919，681中所教導(dǎo)的。這些和其它的公開內(nèi)容揭示了一種采用未構(gòu)圖的白色發(fā)射器結(jié)合四色像素的設(shè)計以提高器件的效率，該四色像素包括紅色濾色器、綠色濾色器、藍(lán)色濾色器和子像素以及不濾波的白色像素 (參見Miller等人的美國專利No. 7，230，594)。已知在平板顯示裝置中控制像素的兩種不同的方法有源矩陣控制和無源矩陣控制。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)。在基板上形成行電極陣列和其它層中的列電極垂直陣列。行和列電極重合的交叉點形成發(fā)光二級管的電極。 然后外部驅(qū)動芯片順序地將電流施加到各個行(或者列)，同時垂直的列(或者行)提供合適的電壓來照亮行(或者列)中的各個發(fā)光二級管。因此，無源矩陣設(shè)計采用2η個連接以產(chǎn)生η2個獨立可控的發(fā)光元件。然而，無源矩陣驅(qū)動裝置受限于裝置中包括的行(或者列)的數(shù)量，因為行(或列)驅(qū)動的順序特性會產(chǎn)生閃爍。如果包括過多行，則閃爍變得可察覺。此外，隨著PM顯示器的面積變大，在顯示器中驅(qū)動整行(或列)所必需的電流會有問題，并且PM驅(qū)動的非圖像化的預(yù)充電和放電步驟所需的功率會成為主要因素。上述兩個問題限制了無源矩陣顯示器的物理尺寸。在有源矩陣裝置中，有源控制元件由分布在平板基板上的半導(dǎo)體材料(如非晶硅或者多晶硅)的薄膜形成。通常，每個子像素由一個控制元件控制，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(fā)光二級管(OLED)顯示器中，每個控制元件包括兩個晶體管(選擇晶體管和驅(qū)動晶體管)和一個電容，該電容用來存儲用于指定子像素亮度的電荷。每個發(fā)光元件通常采用獨立的控制電極和公共電極。通常通過數(shù)據(jù)信號線、選擇信號線、電源連接以及接地連接來控制發(fā)光元件。有源矩陣元件并非僅限于顯示器，其可以分布在基板上并且應(yīng)用于需要空間分布式控制的其它應(yīng)用中?？梢栽谟性淳仃囇b置中使用與無源矩陣裝置中同樣數(shù)量的除電源線和接地線之外的外部控制線。但是，在有源矩陣裝置中，每個發(fā)光元件具有與控制電路分離的驅(qū)動連接，并且即使在不被選擇用于數(shù)據(jù)存儲時也是活動的，因此能夠消除閃爍。一種形成有源矩陣控制元件的常見的現(xiàn)有技術(shù)方法通常在玻璃基板上沉積半導(dǎo)體材料(例如硅)的薄膜，然后通過光刻工藝將半導(dǎo)體材料制成晶體管和電容。薄膜硅可以是非晶硅或者多晶硅。由非晶硅或者多晶硅制成的薄膜晶體管(TFT)相對較大，并且相比晶體硅晶片制成的傳統(tǒng)晶體管，其性能也較差。并且，這種薄膜器件通常在玻璃基板上具有局部或者大面積的不均勻性，這會導(dǎo)致使用這些材料的顯示器的電學(xué)性能和視覺外觀的不均勻性。采用替代的控制技術(shù)，在美國專利申請公開No. 2006/0055864中，Matsumura等人描述了用于驅(qū)動LCD顯示器的晶體硅基板。該申請描述了用于選擇性地將由第一半導(dǎo)體基板制成的像素控制器件傳送和粘貼到第二平面顯示器基板上的方法。還示出了像素控制器件內(nèi)部的布線互連以及從總線和控制電極到像素控制器件的連接。由于傳統(tǒng)無源矩陣顯示器設(shè)計受限于發(fā)光元件的尺寸和數(shù)量，并且采用TFT的有源矩陣設(shè)計具有較差的電學(xué)性能，因此需要改善對使用LED的顯示裝置的控制以克服這些缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種無源矩陣顯示裝置，該無源矩陣顯示裝置包括(a)具有顯示區(qū)域的基板，該顯示區(qū)域包括以行和列設(shè)置的并且位于所述顯示區(qū)域中的二維像素陣列、第一層、第二層、所述第一層每個列中的多個獨立列電極、所述第二層中的多個行電極、以及位于所述第一層與所述第二層之間的發(fā)光材料層，在所述列電極和所述行電極交疊之處所述列電極和所述行電極形成像素；(b)多個小芯片，每個小芯片與位于所述顯示區(qū)域的一個或者多個獨立列電極相關(guān)聯(lián)，每個小芯片電連接到所述獨立列電極的分離的子集并且驅(qū)動該子集，以及電連接到所述行電極的子集并且驅(qū)動該子集，使得每個像素中的發(fā)光材料發(fā)射光；(c)其中每個小芯片包括串行亮度移位寄存器和列驅(qū)動器，所述串行亮度移位寄存器用于將對應(yīng)于每個獨立列電極的像素亮度值從一個小芯片轉(zhuǎn)移到另一個小芯片，所述列驅(qū)動器用于以相應(yīng)的像素亮度值來驅(qū)動與所述列驅(qū)動器連接的每個獨立列電極；并且(d)其中每個小芯片還包括行驅(qū)動器和用于控制所述行驅(qū)動器的行控制移位寄存器，所述行驅(qū)動器用于驅(qū)動與所述行驅(qū)動器相連的每個相應(yīng)的行電極。有益效果本發(fā)明具有的優(yōu)點是小芯片像素驅(qū)動器能夠提升顯示裝置的均勻性和亮度。通過對顯示裝置提供小芯片驅(qū)動器，減少了連接焊盤的數(shù)量以及小芯片的尺寸和數(shù)量，該驅(qū)動器具有到形成像素的行電極和列電極的行電極和列電極連接。多個像素組能夠減小閃爍和功率需求。本發(fā)明的另一個優(yōu)點在于，通過使用驅(qū)動行和列電極的小芯片，能夠提升小芯片的利用，當(dāng)布置成與像素組的行或者列相關(guān)聯(lián)的小芯片部分時，能夠減少布線難度并且增大孔徑比。此外，改善了小芯片的散熱并且減少了不同小芯片的數(shù)量。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實施方式的顯示系統(tǒng)的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實施方式的連接至獨立列電極和行電極的小芯片的示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實施方式連接至形成無源矩陣控制像素組的獨立列電極和行電極的兩個小芯片的示意圖；圖4A是根據(jù)本發(fā)明實施方式的小芯片內(nèi)的列驅(qū)動器電路的示意圖；圖4B是根據(jù)本發(fā)明實施方式的小芯片內(nèi)的行驅(qū)動器電路的示意圖；圖5A是根據(jù)本發(fā)明實施方式的小芯片內(nèi)的列驅(qū)動器電路的示意圖；圖5B是根據(jù)本發(fā)明實施方式的小芯片內(nèi)的行驅(qū)動器線路的截面圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明另一實施方式的小芯片的示意圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明實施方式，具有連接到獨立列電極的兩行連接焊盤和連接到行電極的一行連接焊盤的小芯片的示意圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明另一實施方式具有多個小芯片以驅(qū)動公共行電極的顯示裝置的示意圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明另一實施方式具有由信號連接的多個小芯片的顯示裝置的示意圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明另一實施方式具有由信號連接的多個小芯片的顯示裝置的示意圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明可選實施方式位于基板上并且具有在基板上直接形成的電連接的小芯片的截面圖。由于附圖中各種層和元件的尺寸有很大不同，因此附圖不是按比例繪制的。
具體實施例方式參照圖1，在根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置的一個實施方式中，基板10具有顯示區(qū)域11，該顯示區(qū)域11包括位于顯示區(qū)域11內(nèi)的像素30的二維陣列。控制器40連接到顯示裝置并能夠響應(yīng)于圖像信號72通過控制信號70來控制該顯示裝置。如圖2和3所示，多個獨立的列電極12在第一層中沿著列方向延伸，多個行電極16在第二層中沿著不同于列方向的行方向延伸。發(fā)光材料層位于第一層與第二層之間；像素30的二維陣列中的像素30形成在列電極12和行電極16交疊之處。這里使用的沿著列方向延伸的多個獨立的列電極12是指顯示裝置在每個列中必須具有沿著該列方向延伸的至少兩個電性獨立的列電極12，從而在列方向上沒有列電極 12延伸橫穿像素30的整個二維陣列。因此，根據(jù)本發(fā)明，像素陣列中的每個像素列被至少兩個獨立的列電極12驅(qū)動，并且根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置具有不少于兩個的列方向上的獨立列電極12。圖8示出了在各個列中沿著列方向延伸的至少兩個獨立的列電極12。對于獨立的列電極公共的公共行電極是電連接(通過發(fā)光層14)到該獨立的列電極的行電極。顯示區(qū)域11中有一個或者多個小芯片20，通過連接焊盤M電連接到一個或者多個獨立的列電極12的每個小芯片20設(shè)置在顯示區(qū)域11內(nèi)或者與顯示區(qū)域11相鄰。通過獨立的列電極意思是每個列電極12連接到僅一個小芯片20或者僅被一個小芯片20驅(qū)動。 每個小芯片20電連接到獨立的列電極12的分離的子集并且驅(qū)動該子集，每個小芯片20電連接到行電極16的子集并驅(qū)動該子集(參見附圖5A和5B)，以使得每個像素30中的發(fā)光材料14發(fā)射光。在圖2中，顯示區(qū)域一部分的示意圖中，為清楚起見，小芯片20示出在在行電極16 (如圖5A和5B所示)和列電極12上方；實際中，小芯片20可以在電極12、16下方，并且可以直接連接到電極12、16 (如圖5A和5B所示)或者通過電連接56和過孔50連接到電極12、16，如圖所示。為了清楚起見，圖2中省略了一些列電極16和行電極12。圖2 中，所示的小芯片的連接焊盤M的間距與電極12、16的間距相同。這種設(shè)置在最小化電連接56方面具有優(yōu)勢，因此這種設(shè)置能夠獲得比期望中更大的晶片20。在另選實施方式中， 如圖3所示，電連接必須沿著從連接焊盤到電極經(jīng)由相對較長距離的路徑。圖3中，為了清楚起見，省略了連接焊盤和電布線。本發(fā)明可以應(yīng)用于頂部發(fā)光結(jié)構(gòu)和底部發(fā)光結(jié)構(gòu)。底部發(fā)光結(jié)構(gòu)更易于構(gòu)造，但頂部發(fā)光結(jié)構(gòu)通過將小芯片置于像素下方能夠具有改進(jìn)的孔徑比。兩個小芯片共用的像素是這樣的像素該像素的行電極電連接到第一小芯片，并且該像素的獨立的列電極電連接到與第一小芯片不同的第二小芯片。參照圖4A，每個小芯片20包括串行的亮度移位寄存器42，該串行的亮度移位寄存器42通過單個寄存器44將對應(yīng)于每個獨立的列電極的像素亮度值從一個小芯片20移位到另一個小芯片，并且每個小芯片20還包括列驅(qū)動器52，該列驅(qū)動器52通過電連接56以來自單個寄存器44的像素亮度值來驅(qū)動獨立的列電極。串行的亮度移位寄存器中的每個寄存器可以具有輸入和輸出串行亮度移位寄存器信號46，每個小芯片中串行的亮度移位寄存器的第一個寄存器具有外部輸入，并且每個小芯片中串行的亮度移位寄存器的最后一個寄存器能夠驅(qū)動小芯片的輸出信號。第一小芯片的串行的亮度移位寄存器的輸出可以連接到第二小芯片的串行的亮度移位寄存器的輸入，以形成更大的串行的亮度移位寄存器。用這種方式連接的小芯片可以在顯示區(qū)域中的公共小芯片行中被鄰接放置。亮度值可以是模擬的，并且單個寄存器44可以存儲模擬值，例如電荷。參照圖4B， 每個小芯片20還包括行控制移位寄存器48，該行控制移位寄存器48通過單個串行移位寄存器44來連續(xù)地轉(zhuǎn)移行控制信號49。本發(fā)明的一個實施方式中，行控制信號49是數(shù)字的，并且單個移位存儲器是觸發(fā)器。行控制移位寄存器中的每個寄存器具有輸入和輸出。每個小芯片中串行亮度移位寄存器的第一個寄存器具有外部輸入，并且每個小芯片中串行亮度移位寄存器的最后一個寄存器能夠驅(qū)動小芯片的輸出信號。行控制信號49能夠一次使能單個行驅(qū)動器M，以通過電連接56驅(qū)動行電極。行控制信號49可以是回轉(zhuǎn)式信號，該信號經(jīng)過單個的移位寄存器到行控制移位寄存器中最后一個寄存器，然后再被傳送到行控制移位寄存器中的第一個寄存器。行控制移位寄存器可以完全包含在單個小芯片內(nèi)部或者該串行移位寄存器可以包含多個小芯片。在后一種情況下，必須使用信號線以將行控制信號49 從串行移位寄存器的最后一個小芯片傳送到串行移位寄存器的第一個小芯片?？蛇x地，夕卜部信號可以重新設(shè)置行控制信號49，并且行控制移位寄存器48無需是回轉(zhuǎn)式的。圖5A是圖2沿著線5A的橫截面。附圖5B是圖2沿著線5B的橫截面。參照圖 5A和5B，在一個實施方式中，本發(fā)明包括顯示裝置，該顯示裝置包括基板10、第一層和第二層，該第一層具有在基板10上按照第一方向以行方式形成的行電極16的陣列，該第二層具有在基板10上按照與第一方向不同的第二方向以列方式形成的列電極12的陣列，其中第一和第二電極在像素位置交疊以形成像素30。一個或者多個發(fā)光材料層14形成在在行電極16與列電極12之間。發(fā)光二極管15是在像素位置形成像素30的二維陣列的像素30， 并且當(dāng)電流從行電極16和列電極12經(jīng)過發(fā)光層時發(fā)射光。多個小芯片20置于基板10上， 小芯片20的數(shù)量小于像素30的數(shù)量，每個小芯片20專用于控制獨立的列電極12的子集。 行電極16也是被小芯片控制，但是多個小芯片20能夠共同控制行電極16從而控制像素30 來顯示圖像。每個小芯片20具有獨立于顯示裝置基板10并且與顯示裝置基板10分離的小芯片基板觀。本發(fā)明中，像素30、子像素和發(fā)光元件都是指發(fā)光二極管15，該發(fā)光二極管 15根據(jù)從行電極16和單獨的列電極12施加的電流發(fā)射光。每個小芯片20可以包括用于控制像素30的電路22，小芯片20通過連接焊盤M 連接到像素30。電路22可以包括存儲元件26 (例如寄存器)，存儲元件沈存儲表示子集行或列中與小芯片20連接的每個像素30的期望亮度的值，小芯片20使用這個值控制連接到像素30的行電極16或者單獨的列電極12從而激發(fā)像素30發(fā)光。例如，如果小芯片20 連接到8個行和8個列的子集，那么可以使用8個存儲元件沈存儲8個列的亮度信息。每次激活一個新行，則針對每列可以將一個新的子集的亮度信息提供給小芯片20。本發(fā)明的一個實施方式中，可以對每個子集列使用兩個存儲元件26，從而亮度信息能被存儲到其中一個存儲元件沈中，同時另一個存儲元件沈用于顯示亮度信息。本發(fā)明的另一個實施方式中，可以對與小芯片20相連的每個發(fā)光元件30使用一個或者兩個存儲元件26?？梢允褂闷教够瘜?8形成行電極16、列電極12和發(fā)光層14位于其上的光滑表面。小芯片20的連接焊盤M能夠連接到發(fā)光二級管15的底部電極，在圖5A示出為列電極12。可選地，如圖5B所示，小芯片20的連接焊盤M能夠連接到發(fā)光二級管15的頂部電極，這里示出為行電極16。通過這種方式，小芯片20的連接焊盤M可以連接到行電極16 或者列電極12。(使用“行”和“列”的描述是任意的，如果需要，可以互換。本文中，列電極12由獨立于其它小芯片或者列電極的一個小芯片通常以對應(yīng)于期望亮度值的電流單獨驅(qū)動，同時行電極16能夠同樣地被連接并在多個小芯片20中共享，或者在整個顯示區(qū)域以同樣的方式連接。)根據(jù)本發(fā)明一個實施方式，參照圖6，每個小芯片20可以具有從小芯片20上的公共點21沿著不同方向延伸的至少第一和第二小芯片部分20A、20B。第一和第二部分可以是臂狀，例如“ + ”標(biāo)志(符號“ + ”經(jīng)常在數(shù)學(xué)符號中表示相加)，(“X”符號可以被認(rèn)為是旋轉(zhuǎn)的“ + ”號)。第一小芯片部分20A具有沿著第一方向延伸的第一軸21A，第二小芯片部分 20B具有沿著不同于第一方向的第二方向延伸的第二軸21B。不同的方向可以是正交的，如同顯示區(qū)域中行電極和列電極的方向一樣。第一軸或者第二軸可以沿著平行于行方向或者列方向的方向延伸。如圖2和6所示，小芯片部分20A可以包括電連接到列電極的連接焊盤24，小芯片部分20B可以包括電連接到行電極的連接焊盤M。這種小芯片形狀和連接焊盤設(shè)置有助于顯示區(qū)域中電連接的有效布線并且增加顯示區(qū)域中用于發(fā)射光的面積，從而提升了顯示器壽命和圖像質(zhì)量。盡管圖2和6中的連接焊盤M例示為單個行，但在本發(fā)明的可選實施方式中，連接焊盤可以設(shè)置為沿著小芯片長度的多個行，例如兩行(附圖7)。本發(fā)明提供了一種在分離的無源矩陣像素組中獨立地控制多組像素的方法。因為可以同時控制各個像素組，所以能夠通過減少像素組中行的數(shù)量和減小電極尺寸，以解決現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的無源矩陣控制型顯示裝置的問題(例如閃爍、大電極阻抗和高電流)。根據(jù)本發(fā)明不同的實施方式，為了提供無源矩陣控制的像素組的不同設(shè)置，可以將本發(fā)明的行電極16和列電極12以不同的構(gòu)造連接到不同的小芯片。參照圖7，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，一個小芯片20能夠驅(qū)動一個或者多個第一獨立的列電極12A，該列電極12A具有第一組公共行電極16A，并且同一小芯片20能夠驅(qū)動一個或者多個第二獨立的列電極12B，該列電極12B不同于第一組獨立的列電極12A并具有不同于第一組公共行電極16A的第二組公共行電極16B。這種設(shè)置能夠更有效地利用小芯片禾口顯示區(qū)域。在圖3中的實施方式中，小芯片23A驅(qū)動像素32的獨立的列電極12A，并且不同的小芯片2 驅(qū)動相同像素32的行電極16A?？梢钥刂菩⌒酒?3A和2 使得使用公共行控制信號(圖3未示出)一次只激活連接到小芯片23A和23B的其中一個行電極16，而同時激活所有的列電極12，因此增加了無源矩陣像素組的尺寸并減少了所需的小芯片的數(shù)量。圖3中，兩個小芯片中的每一個控制最靠近它的8個列電極和8個行電極，形成16*16 的無源矩陣控制像素組。在這種設(shè)置下，小芯片23A和2 —起控制一部分像素，例如小芯片23A控制列電極，小芯片2 控制像素32的行電極。在圖8示出的可選實施方式中，兩個小芯片23A、2 驅(qū)動相鄰的、獨立的列電極12 并且共同驅(qū)動行電極16。類似地，兩個小芯片23C、23D驅(qū)動相鄰的、獨立的列電極12并且共同驅(qū)動行電極16。在這種配置下，因為減少了每個無源矩陣控制組中行的數(shù)量(從16減少到8)并且在列方向上采用了兩組獨立的列電極12，從而減少了閃爍。獨立地驅(qū)動上部的 8行與下部的8行。因此，在小芯片23A、2!3B和小芯片23C、23D中能夠同時并且獨立地傳送數(shù)據(jù)信號，并且能夠獨立地并且同時地驅(qū)動兩組列電極121、122。此外，減小了每個小芯片23A、2!3B、23C和23D驅(qū)動的行電流，這是因為兩個小芯片23A和2!3B或者23C和23D以平行于每個行電極16的方式連接?？梢詫⑿⌒酒糜谛⌒酒泻托⌒酒械男⌒酒嚵小D3中，控制公共像素的小芯片23A、23B處于不同的行和不同的列，并且不是小芯片陣列中的每個點都設(shè)置有小芯片。因此，在這個實施方式中，驅(qū)動公共像素32的小芯片20設(shè)置在行電極16和單獨的列電極12的對角線上，并且置于由行電極16和列電極12限定的像素陣列。圖8中，小芯片 23A、2!3B、23C、23D位于小芯片陣列中的每個點上。參照圖9，小芯片20可以與串行亮度移位寄存器信號46和行控制信號49中的一者或者兩者連接。串行亮度移位寄存器將數(shù)據(jù)值(比如存儲在電容中的電荷)轉(zhuǎn)移到獨立的列電極上，其中數(shù)據(jù)值用于指定一行像素的期望亮度并且被列驅(qū)動器驅(qū)動。行控制信號 49控制激活哪個行。該信號在單個無源矩陣控制的像素組中從小芯片傳送到小芯片(例如，如圖3所示)。如果單獨的小芯片，或者平行地連接到相同的行電極的一組小芯片，控制無源矩陣控制的像素組中的所有行，則無需將行控制信號49從一個小芯片傳送到另一個小芯片，并且行控制信號49保持在共同連接到相同行電極的每個單個的小芯片內(nèi)。參照圖 10，公共無源矩陣控制的像素組中所有的小芯片20與串行亮度移位寄存器46串行連接，即便他們不在共同的小芯片行。行控制信號49不從小芯片傳送到小芯片?？蛇x地，如圖9所示，只有在公共小芯片行中的小芯片能夠與串行亮度移位寄存器信號46串行連接(這種情況下，必須對該數(shù)據(jù)進(jìn)行重組，使其與小芯片控制的獨立列電極的順序相匹配)。圖9所示的實施方式中，行控制信號49從小芯片傳送到小芯片。如圖11所示，電信號能夠通過直接形成在基板10上的基板布線47和連接焊盤M傳送到小芯片20。基板線47能夠改善基板 10上的路由和布線。如果采用圖8中的小芯片設(shè)置，顯示區(qū)域中連接小芯片的所有信號線可以沿著從小芯片到小芯片的直線延伸。信號線可以通過小芯片以改善路由。可選地，圖3、9和10的實施方式中，一個或者多個信號線可以以第一方向延伸到第一小芯片，穿過該第一小芯片， 并且以不同于第一方向的第二方向延伸到第二小芯片。在運行中，控制器接收圖像信號，并且以控制信號驅(qū)動顯示裝置，該控制信號將像素信號傳送到每個小芯片并且提供控制行電極的定時信號。控制信號可以包括例如時鐘信號和重置信號，并且還包括對應(yīng)于每個像素期望的亮度值的數(shù)據(jù)信號(例如，電荷形式)。 在一個或者多個分離的、連續(xù)連接的小芯片組中，數(shù)據(jù)信號在小芯片中連續(xù)地轉(zhuǎn)移，直到所有的小芯片都獲得了數(shù)據(jù)值，該數(shù)據(jù)值對應(yīng)于連接到小芯片的每個獨立列電極的期望亮度值。一旦將數(shù)據(jù)加載到小芯片，與行驅(qū)動器激活與將要發(fā)射光的像素對應(yīng)的行電極同時，小芯片列驅(qū)動器以該值驅(qū)動列電極。重復(fù)這個過程直到共同控制的無源矩陣像素組中的每行像素都已被驅(qū)動。行控制信號可以順序地使能每行電極。一旦所有像素已被激活，重復(fù)該過程。共同轉(zhuǎn)讓、共同審理中的專利申請No. 12/372，906(在此通過引用并入其內(nèi)容)對無源矩陣控制的像素組的控制方法進(jìn)行了更詳細(xì)的描述。共同轉(zhuǎn)讓、共同審理中的專利申請No. 12/424，060(在此通過引用并入其內(nèi)容)對小芯片的設(shè)置進(jìn)行了更詳細(xì)的描述；共同轉(zhuǎn)讓、共同審理中的專利申請No. 12/371，666(在此通過引用并入其內(nèi)容)對用于無源矩陣控制的像素組中轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)值和控制列電極和行電極的電路進(jìn)行了更詳細(xì)的描述。共同轉(zhuǎn)讓、共同審理中的專利申請No. 12/431，925(在此通過引用并入其內(nèi)容)對用于基于小芯片的顯示器的信號布線和路由進(jìn)行了更詳細(xì)的描述。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)降低了成本。例如，如果采用傳統(tǒng)的有源矩陣底板驅(qū)動附圖 3所示的256個像素32，則勢必導(dǎo)致相對低的性能和昂貴的薄膜半導(dǎo)體底板。相反地，本發(fā)明采用高性能且廉價的少量小芯片來驅(qū)動像素30。此外，如果采用傳統(tǒng)的有源矩陣控制結(jié)構(gòu)結(jié)合具有與圖3中相同數(shù)量連接焊盤的小芯片，那么需要32個小芯片，而不是所示的2 個。信號可以包括定時(時鐘)信號、數(shù)據(jù)信號、選擇信號、電源連接或者接地連接。 信號可以是模擬信號或者數(shù)字信號，例如數(shù)字式地址或者數(shù)據(jù)值。模擬數(shù)據(jù)值可以是電荷。 存儲元件可以是數(shù)字的(例如包括觸發(fā)器)或者模擬的(例如包括用來存儲電荷的電容)。在本發(fā)明的多個實施方式中，在基板上分布的小芯片可以是相同的。然而，唯一的識別值，即ID，可以與每個小芯片相關(guān)聯(lián)?？梢栽谛⌒酒环胖玫交迳现盎蛘邇?yōu)選地放置到基板上之后再分配ID，ID可以反映出基板上小芯片的相對位置，也就是說，ID可以是地址。例如，可以通過在行或者列中將計數(shù)信號從一個小芯片傳送到下一個小芯片，來分配 ID?？梢允褂梅謩e的行或列ID。控制器可以被實現(xiàn)為小芯片并且被固定到基板?？刂破骺梢栽O(shè)置在基板的邊緣部分，或者可以在基板外部，并且包括傳統(tǒng)的集成電路。根據(jù)本發(fā)明的多種實施方式，可以用多種方式構(gòu)造小芯片，例如具有沿著小芯片的縱向的一行或者兩行連接焊盤。信號線和電連接可以由各種材料形成以及采用用于在基板上進(jìn)行沉積的各種方法。例如，信號線和電連接可以是蒸發(fā)的或者濺射的金屬，例如鋁或者鋁合金?？蛇x地，信號線和電連接可以由固化的導(dǎo)電油墨或者金屬氧化物形成。在有利于節(jié)省成本的實施方式中，信號線和電連接或者兩者形成在單個層中。對于采用大面積器件基板(例如玻璃、塑料或者薄金屬片)、在器件基板上具有以規(guī)則布置的方式設(shè)置的多個小芯片的多像素裝置實施方式，本發(fā)明尤其有用。根據(jù)小芯片中的電路并響應(yīng)于控制信號，每個小芯片可以控制在器件基板上形成的多個像素。單個像素組或者多個像素組可以設(shè)置在平鋪的元件上，可以組裝這些平鋪的元件以形成整個顯示
ο根據(jù)本發(fā)明，小芯片在基板上提供分散的像素控制元件。相比器件基板，小芯片是相對小的集成電路，并且小芯片包括具有在獨立于顯示裝置基板的基板上形成的導(dǎo)線、連接焊盤、無源器件(例如電阻或者電容)或者有源器件(例如晶體管或者二極管)的電路。 分別制造具有獨立基板的小芯片和顯示基板，然后將小芯片應(yīng)用到顯示器基板。優(yōu)選地，使用硅晶片或者絕緣硅(SOI)晶片，采用制造半導(dǎo)體器件的已知工藝制造小芯片。然后在附接到器件基板之前將每個小芯片分離。因此，每個小芯片的晶體基底可以認(rèn)為是與器件基板分離的獨立基板，并且小芯片的電路設(shè)置在該獨立基板上。因此，該多個小芯片具有與器件基板分離的相應(yīng)的多個獨立基板，并且該多個獨立基板彼此分離。特別地，獨立的基板與在上面形成像素的基板分離，并且獨立的小芯片基板合在一起的面積小于器件基板的面積。小芯片可以具有晶體基板以提供比在例如薄膜非晶硅器件或者多晶硅器件中更高性能的有源元件。小芯片可以具有優(yōu)選為100微米或者更小，或者更優(yōu)選地20微米或者更小的厚度。通過采用傳統(tǒng)旋涂技術(shù)這有助于在小芯片上形成粘接和平坦化材料。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，晶體硅基板上形成的小芯片以幾何陣列設(shè)置并且通過粘接劑或者平坦化材料粘接到器件基板上。小芯片表面上的連接焊盤用于將每個小芯片連接到信號線、電源總線以及行電極或者列電極以驅(qū)動像素。小芯片可以控制至少四個像素。因為小芯片形成在半導(dǎo)體基板內(nèi)，所以可以使用現(xiàn)代光刻設(shè)備形成小芯片的電路。通過這種設(shè)備，很容易獲得0.5微米或者更小的特征尺寸。例如，現(xiàn)代半導(dǎo)體制造線可以達(dá)到90nm或者45nm的線寬，并且可以用來制造本發(fā)明的小芯片。然而，在小芯片裝配到顯示基板上時，小芯片還需要用于與小芯片上方的布線層電連接的連接焊盤。基于在顯示基板上使用的光刻設(shè)備的特征尺寸(比如5um)以及小芯片與布線層的對準(zhǔn)(比如+/-5um) 確定連接焊盤的尺寸。因此，連接焊盤可以是例如15um寬，并且在焊盤之間5um的間隔。這意味著焊盤將通常比小芯片上形成的晶體管電路大很多。焊盤通常形成在晶體管上方的小芯片的金屬層上。希望使小芯片具有盡可能小的表面區(qū)域以使得較低的制造成本。因此，連接焊盤而非晶體管的尺寸和數(shù)量將通常限制小芯片的尺寸。通過使用具有獨立基板(例如包括晶體硅)的小芯片，提供了更高性能的裝置，其中該獨立基板具有比在基板(比如非晶硅或者多晶硅)上直接形成的電路更高性能的電路。因為晶體硅不僅具有更高的性能而且還具有小的多的有源元件(例如晶體管)，從而大大減小了電路的尺寸，使得小芯片的尺寸由對裝置控制和供電所必需的連接焊盤的數(shù)量和間隔決定。也可以采用微電機(MEMS)結(jié)構(gòu)形成有用的小芯片，例如樸011丄擾3￡11^和扭1^ 于 2008 年 3 月 4 日在"Digest of Technical Papers of the Society for Information Display”第 13 頁中的“A novel use of MEMS swithes in drivingAMOLED” 中所描述的。器件基板可以包括玻璃和布線層，該布線層由蒸發(fā)的或者濺射的金屬(例如鋁或者銀)形成并且形成在以本領(lǐng)域中已知的光刻技術(shù)構(gòu)圖的平坦化層(比如樹脂)上方。也可以使用集成電路工業(yè)中使用的傳統(tǒng)技術(shù)形成小芯片。本發(fā)明可以應(yīng)用于具有多像素基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的裝置中。特別地，本發(fā)明可以用于有機或者無機的LED裝置，并且在信息顯示裝置中特別有用。優(yōu)選實施方式中，本發(fā)明應(yīng)用于如在Tang等人的美國專利No. 4，769，292以及VanSlyke等人的美國專利No. 5，061，569 (但并不限于這些)中所公開的由小分子或者聚合物OLED構(gòu)成的平板OLED裝置中。可以采用例如采用了在多晶半導(dǎo)體矩陣中形成的量子點(例如，在Kahen的美國專利申請公開 No. 2007/0057263中所教導(dǎo)的)以及采用有機的或者無機的電荷控制層、或者混合的有機/ 無機器件的無機器件。可以使用有機或者無機發(fā)光顯示器的多種組合和變型來制造這種器件，包括具有頂部發(fā)射器結(jié)構(gòu)或者底部發(fā)射器結(jié)構(gòu)的有源矩陣顯示器。特別地結(jié)合本發(fā)明的特定優(yōu)選實施列詳細(xì)描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的主旨和保護(hù)范圍的情況下，可以對本發(fā)明進(jìn)行變型和修改。附圖標(biāo)記5A橫截面線5B橫截面線10 基板11顯示區(qū)域12列電極12A列電極12B列電極14發(fā)光材料15發(fā)光二極管16行電極
16A行電極16B行電極18平坦化層20小芯片20A小芯片部分20B小芯片部分21公共小芯片點2IA 第一軸2IB 第二軸22 電路23A小芯片23B小芯片23C小芯片23D小芯片24連接焊盤26存儲元件28小芯片基板30 像素32 像素40控制器42串行的亮度移位寄存器44串行的移位寄存器46串行的亮度移位寄存器信號47基板線48行控制移位寄存器49行控制信號50 過孔52列驅(qū)動器54行驅(qū)動器56電連接70控制信號72圖像信號121列電極組122列電極組
權(quán)利要求
1.一種無源矩陣顯示裝置，該無源矩陣顯示裝置包括(a)具有顯示區(qū)域的基板，該顯示區(qū)域包括以行和列設(shè)置的并且位于所述顯示區(qū)域中的二維像素陣列、第一層、第二層、所述第一層每個列中的多個獨立列電極、所述第二層中的多個行電極、以及位于所述第一層與所述第二層之間的發(fā)光材料層，在所述列電極和所述行電極交疊之處所述列電極和所述行電極形成像素；(b)多個小芯片，每個小芯片與位于所述顯示區(qū)域的一個或者多個獨立列電極相關(guān)聯(lián)， 每個小芯片電連接到所述獨立列電極的分離的子集并且驅(qū)動該子集，以及電連接到所述行電極的子集并且驅(qū)動該子集，使得每個像素中的發(fā)光材料發(fā)射光；(c)其中每個小芯片包括串行亮度移位寄存器和列驅(qū)動器，所述串行亮度移位寄存器用于將對應(yīng)于每個獨立列電極的像素亮度值從一個小芯片轉(zhuǎn)移到另一個小芯片，所述列驅(qū)動器用于以相應(yīng)的像素亮度值來驅(qū)動與所述列驅(qū)動器連接的每個獨立列電極；并且(d)其中每個小芯片還包括行驅(qū)動器和用于控制所述行驅(qū)動器的行控制移位寄存器， 所述行驅(qū)動器用于驅(qū)動與所述行驅(qū)動器相連的每個相應(yīng)的行電極。
2.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其中，每個小芯片具有共用點以及從該小芯片上的該共用點沿著不同方向延伸的第一小芯片部分和第二小芯片部分。
3.如權(quán)利要求2所述的顯示裝置，其中，所述多個小芯片具有“+ ”形狀，其中所述第一小芯片部分具有沿著第一方向延伸的第一軸，所述第二小芯片部分具有沿著不同于所述第一方向的第二方向延伸的第二軸。
4.如權(quán)利要求3所述的顯示裝置，其中，所述第一軸沿著平行于行方向或列方向的方向延伸。
5.如權(quán)利要求3所述的顯示裝置，該顯示裝置還包括在每個小芯片部分上的連接焊盤，其中所述第一小芯片部分上的連接焊盤與行電極連接，所述第二小芯片部分上的連接焊盤與列電極連接。
6.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其中，一個小芯片驅(qū)動與第一組公共行電極連接的一個或者多個第一獨立列電極，并且其中所述小芯片還驅(qū)動與所述第一獨立列電極不同的一個或者多個第二獨立列電極，所述一個或者多個第二獨立列電極與不同于所述第一組公共行電極的第二組公共行電極連接。
7.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其中，第一小芯片驅(qū)動像素的獨立列電極，并且不同的第二小芯片驅(qū)動同一像素的行電極。
8.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其中，所述多個小芯片位于小芯片行和小芯片列中。
9.如權(quán)利要求8所述的顯示裝置，其中，驅(qū)動公共像素的小芯片位于不同的小芯片行和不同的小芯片列上。
10.如權(quán)利要求8所述的顯示裝置，其中，每個串行亮度移位寄存器具有輸入和輸出， 小芯片行中第一小芯片的串行亮度移位寄存器的輸出連接到同一小芯片行中第二小芯片的串行亮度移位寄存器的輸入。
11.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其中，小芯片位于所述行電極和所述獨立列電極的對角線上。
12.如權(quán)利要求11所述的顯示裝置，其中，與像素相關(guān)聯(lián)的所述行電極和所述列電極由兩個小芯片驅(qū)動。
13.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其中，至少一個行電極平行地與兩個或者更多個小芯片電連接。
14.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其中，每個行驅(qū)動器包括串行行移位寄存器，所述串行行移位寄存器具有輸入和輸出，第一小芯片的串行行移位寄存器的輸出連接到第二小芯片的串行行移位寄存器的輸入。
15.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，該顯示裝置還包括一個或者多個信號線，其中所述信號線中的一個或者多個連接到第一方向上的第一小芯片，穿過所述第一小芯片，連接到不同于所述第一方向的第二方向上的第二小芯片。
16.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其中，每個像素的行電極和獨立列電極由同一小芯片驅(qū)動。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無源矩陣顯示裝置，該無源矩陣顯示裝置具有多個小芯片，每個小芯片與位于顯示區(qū)域中的一個或者多個獨立列電極相關(guān)聯(lián)，每個小芯片電連接到獨立列電極的分離的子集并且驅(qū)動該子集，以及電連接到行電極的子集并且驅(qū)動該子集，使得每個像素中的發(fā)光材料發(fā)射光，其中每個小芯片包括串行的亮度移位寄存器和列驅(qū)動器，所述串行的亮度移位寄存器用于將對應(yīng)于每個獨立列電極的像素亮度值從一個小芯片轉(zhuǎn)移到另一個小芯片，所述列驅(qū)動器用于以相應(yīng)的像素亮度值來驅(qū)動與所述列驅(qū)動器連接的每個獨立列電極，并且其中每個小芯片還包括行驅(qū)動器和用于控制所述行驅(qū)動器的行控制移位寄存器，所述行驅(qū)動器用于驅(qū)動與所述行驅(qū)動器相連的每個相應(yīng)的行電極。
文檔編號G09G3/32GK102460550SQ201080028648
公開日2012年5月16日 申請日期2010年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月26日
發(fā)明者R·S·庫克 申請人:全球Oled科技有限責(zé)任公司