CN102460550B - 用于显示器的无源矩阵小芯片驱动器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无源矩阵显示装置，该无源矩阵显示装置具有多个小芯片，每个小芯片与位于显示区域中的一个或者多个独立列电极相关联，每个小芯片电连接到独立列电极的分离的子集并且驱动该子集，以及电连接到行电极的子集并且驱动该子集，使得每个像素中的发光材料发射光，其中每个小芯片包括串行的亮度移位寄存器和列驱动器，所述串行的亮度移位寄存器用于将对应于每个独立列电极的像素亮度值从一个小芯片转移到另一个小芯片，所述列驱动器用于以相应的像素亮度值来驱动与所述列驱动器连接的每个独立列电极，并且其中每个小芯片还包括行驱动器和用于控制所述行驱动器的行控制移位寄存器，所述行驱动器用于驱动与所述行驱动器相连的每个相应的行电极。

Description

用于显示器的无源矩阵小芯片驱动器
相关申请的交叉引用
引用共同转让的Ronald S.Cok等2009年2月18日提交的标题为“Display DeviceWith Chiplet Drivers”的美国专利申请No.12/372,906、Ronald S.Cok2009年2月16日提交的标题为“Chiplet Display Device With Serial Control”的美国专利申请No.12/371,666、Ronald S.Cok2009年4月15日提交的标题为“Display Device WithPolygonal Chiplets”的美国专利申请No.12/424,060和Ronald S.Cok2009年4月29日提交的标题为“Chiplet Display With Oriented Chiplets And Busses”的美国专利申请No.12/431,925，在此通过引用并入这些申请的公开内容。
技术领域
本发明涉及无源矩阵显示装置，其具有用于便于改进操作的特定的小芯片构造。
背景技术
平板显示装置广泛地与计算装置相结合地使用在便携式装置中以及用于诸如电视机的娱乐装置。这些显示器通常采用分布在基板上的多个像素来显示图像。每个像素包括多个不同颜色的、通常称作子像素的发光元件，这些发光元件通常发出红色、绿色和蓝色的光，以呈现各个图像元素。在本文中使用的像素可以指单独的发光元件或者一组不同颜色的发光元件。已知多种平板显示技术，例如等离子显示器、液晶显示器以及发光二极管(LED)显示器。
包括形成发光元件的发光材料薄膜的发光二极管在平板显示装置中具有很多优点并且在光学系统中有用。Tang等的美国专利No.6,384,529示出了有机LED(OLED)彩色显示器，该彩色显示器包括有机LED发光元件阵列。可选地，可以使用无机材料并且可在多晶半导体母体中包括磷光晶体或者量子点。还可以使用其它有机或者无机材料的薄膜来控制对发光薄膜材料的电荷注入、电荷传送或者电荷阻挡，这点在本领域中是已知的。这些材料被布置在电极之间的基板上，具有封装覆盖层或者板。当电流通过发光材料时，从像素发射光。发射光的频率取决于所使用的材料的特性。在这种显示器中，可透过基板(底部发射器)或者透过封装盖(顶部发射器)或者两者发射光。
LED装置可包括经构图的发光层，其中在图案中采用不同的材料，使得当电流经过这些材料时发射不同颜色的光。可选地，如在Cok的美国专利No.6,987,355中所教导的，可以采用诸如白光发射器的单个发光层结合滤色器来形成全彩色显示器。还已知的可以采用不包含滤色器的白色子像素，如Cok等的美国专利No.6,919,681中所教导的。这些和其它的公开内容揭示了一种采用未构图的白色发射器结合四色像素的设计以提高器件的效率，该四色像素包括红色滤色器、绿色滤色器、蓝色滤色器和子像素以及不滤波的白色像素(参见Miller等人的美国专利No.7,230,594)。
已知在平板显示装置中控制像素的两种不同的方法：有源矩阵控制和无源矩阵控制。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)。在基板上形成行电极阵列和其它层中的列电极垂直阵列。行和列电极重合的交叉点形成发光二级管的电极。然后外部驱动芯片顺序地将电流施加到各个行(或者列)，同时垂直的列(或者行)提供合适的电压来照亮行(或者列)中的各个发光二级管。因此，无源矩阵设计采用2n个连接以产生n2个独立可控的发光元件。然而，无源矩阵驱动装置受限于装置中包括的行(或者列)的数量，因为行(或列)驱动的顺序特性会产生闪烁。如果包括过多行，则闪烁变得可察觉。此外，随着PM显示器的面积变大，在显示器中驱动整行(或列)所必需的电流会有问题，并且PM驱动的非图像化的预充电和放电步骤所需的功率会成为主要因素。上述两个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，有源控制元件由分布在平板基板上的半导体材料(如非晶硅或者多晶硅)的薄膜形成。通常，每个子像素由一个控制元件控制，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二级管(OLED)显示器中，每个控制元件包括两个晶体管(选择晶体管和驱动晶体管)和一个电容，该电容用来存储用于指定子像素亮度的电荷。每个发光元件通常采用独立的控制电极和公共电极。通常通过数据信号线、选择信号线、电源连接以及接地连接来控制发光元件。有源矩阵元件并非仅限于显示器，其可以分布在基板上并且应用于需要空间分布式控制的其它应用中。可以在有源矩阵装置中使用与无源矩阵装置中同样数量的除电源线和接地线之外的外部控制线。但是，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，并且即使在不被选择用于数据存储时也是活动的，因此能够消除闪烁。
一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沉积半导体材料(例如硅)的薄膜，然后通过光刻工艺将半导体材料制成晶体管和电容。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体管(TFT)相对较大，并且相比晶体硅晶片制成的传统晶体管，其性能也较差。并且，这种薄膜器件通常在玻璃基板上具有局部或者大面积的不均匀性，这会导致使用这些材料的显示器的电学性能和视觉外观的不均匀性。
采用替代的控制技术，在美国专利申请公开No.2006/0055864中，Matsumura等人描述了用于驱动LCD显示器的晶体硅基板。该申请描述了用于选择性地将由第一半导体基板制成的像素控制器件传送和粘贴到第二平面显示器基板上的方法。还示出了像素控制器件内部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。
由于传统无源矩阵显示器设计受限于发光元件的尺寸和数量，并且采用TFT的有源矩阵设计具有较差的电学性能，因此需要改善对使用LED的显示装置的控制以克服这些缺陷。
发明内容
根据本发明，提供了一种无源矩阵显示装置，该无源矩阵显示装置包括：
(a)具有显示区域的基板，该显示区域包括以行和列设置的并且位于所述显示区域中的二维像素阵列、第一层、第二层、所述第一层每个列中的多个独立列电极、所述第二层中的多个行电极、以及位于所述第一层与所述第二层之间的发光材料层，在所述列电极和所述行电极交叠之处所述列电极和所述行电极形成像素；
(b)多个小芯片，每个小芯片与位于所述显示区域的一个或者多个独立列电极相关联，每个小芯片电连接到所述独立列电极的分离的子集并且驱动该子集，以及电连接到所述行电极的子集并且驱动该子集，使得每个像素中的发光材料发射光；
(c)其中每个小芯片包括串行亮度移位寄存器和列驱动器，所述串行亮度移位寄存器用于将对应于每个独立列电极的像素亮度值从一个小芯片转移到另一个小芯片，所述列驱动器用于以相应的像素亮度值来驱动与所述列驱动器连接的每个独立列电极；并且
(d)其中每个小芯片还包括行驱动器和用于控制所述行驱动器的行控制移位寄存器，所述行驱动器用于驱动与所述行驱动器相连的每个相应的行电极。
有益效果
本发明具有的优点是小芯片像素驱动器能够提升显示装置的均匀性和亮度。通过对显示装置提供小芯片驱动器，减少了连接焊盘的数量以及小芯片的尺寸和数量，该驱动器具有到形成像素的行电极和列电极的行电极和列电极连接。多个像素组能够减小闪烁和功率需求。本发明的另一个优点在于，通过使用驱动行和列电极的小芯片，能够提升小芯片的利用，当布置成与像素组的行或者列相关联的小芯片部分时，能够减少布线难度并且增大孔径比。此外，改善了小芯片的散热并且减少了不同小芯片的数量。
附图说明
图1是根据本发明实施方式的显示系统的示意图；
图2是根据本发明实施方式的连接至独立列电极和行电极的小芯片的示意图；
图3是根据本发明实施方式连接至形成无源矩阵控制像素组的独立列电极和行电极的两个小芯片的示意图；
图4A是根据本发明实施方式的小芯片内的列驱动器电路的示意图；
图4B是根据本发明实施方式的小芯片内的行驱动器电路的示意图；
图5A是根据本发明实施方式的小芯片内的列驱动器电路的示意图；
图5B是根据本发明实施方式的小芯片内的行驱动器线路的截面图；
图6是根据本发明另一实施方式的小芯片的示意图；
图7是根据本发明实施方式，具有连接到独立列电极的两行连接焊盘和连接到行电极的一行连接焊盘的小芯片的示意图；
图8是根据本发明另一实施方式具有多个小芯片以驱动公共行电极的显示装置的示意图；
图9是根据本发明另一实施方式具有由信号连接的多个小芯片的显示装置的示意图；
图10是根据本发明另一实施方式具有由信号连接的多个小芯片的显示装置的示意图；
图11是根据本发明可选实施方式位于基板上并且具有在基板上直接形成的电连接的小芯片的截面图。
由于附图中各种层和元件的尺寸有很大不同，因此附图不是按比例绘制的。
具体实施方式
参照图1，在根据本发明的显示装置的一个实施方式中，基板10具有显示区域11，该显示区域11包括位于显示区域11内的像素30的二维阵列。控制器40连接到显示装置并能够响应于图像信号72通过控制信号70来控制该显示装置。如图2和3所示，多个独立的列电极12在第一层中沿着列方向延伸，多个行电极16在第二层中沿着不同于列方向的行方向延伸。发光材料层位于第一层与第二层之间；像素30的二维阵列中的像素30形成在列电极12和行电极16交叠之处。
这里使用的沿着列方向延伸的多个独立的列电极12是指显示装置在每个列中必须具有沿着该列方向延伸的至少两个电性独立的列电极12，从而在列方向上没有列电极12延伸横穿像素30的整个二维阵列。因此，根据本发明，像素阵列中的每个像素列被至少两个独立的列电极12驱动，并且根据本发明的显示装置具有不少于两个的列方向上的独立列电极12。图8示出了在各个列中沿着列方向延伸的至少两个独立的列电极12。对于独立的列电极公共的公共行电极是电连接(通过发光层14)到该独立的列电极的行电极。
显示区域11中有一个或者多个小芯片20，通过连接焊盘24电连接到一个或者多个独立的列电极12的每个小芯片20设置在显示区域11内或者与显示区域11相邻。通过独立的列电极意思是每个列电极12连接到仅一个小芯片20或者仅被一个小芯片20驱动。每个小芯片20电连接到独立的列电极12的分离的子集并且驱动该子集，每个小芯片20电连接到行电极16的子集并驱动该子集(参见附图5A和5B)，以使得每个像素30中的发光材料14发射光。在图2中，显示区域一部分的示意图中，为清楚起见，小芯片20示出在在行电极16(如图5A和5B所示)和列电极12上方；实际中，小芯片20可以在电极12、16下方，并且可以直接连接到电极12、16(如图5A和5B所示)或者通过电连接56和过孔50连接到电极12、16，如图所示。为了清楚起见，图2中省略了一些列电极16和行电极12。图2中，所示的小芯片的连接焊盘24的间距与电极12、16的间距相同。这种设置在最小化电连接56方面具有优势，因此这种设置能够获得比期望中更大的晶片20。在另选实施方式中，如图3所示，电连接必须沿着从连接焊盘到电极经由相对较长距离的路径。图3中，为了清楚起见，省略了连接焊盘和电布线。本发明可以应用于顶部发光结构和底部发光结构。底部发光结构更易于构造，但顶部发光结构通过将小芯片置于像素下方能够具有改进的孔径比。两个小芯片共用的像素是这样的像素：该像素的行电极电连接到第一小芯片，并且该像素的独立的列电极电连接到与第一小芯片不同的第二小芯片。
参照图4A，每个小芯片20包括串行的亮度移位寄存器42，该串行的亮度移位寄存器42通过单个寄存器44将对应于每个独立的列电极的像素亮度值从一个小芯片20移位到另一个小芯片，并且每个小芯片20还包括列驱动器52，该列驱动器52通过电连接56以来自单个寄存器44的像素亮度值来驱动独立的列电极。串行的亮度移位寄存器中的每个寄存器可以具有输入和输出串行亮度移位寄存器信号46，每个小芯片中串行的亮度移位寄存器的第一个寄存器具有外部输入，并且每个小芯片中串行的亮度移位寄存器的最后一个寄存器能够驱动小芯片的输出信号。第一小芯片的串行的亮度移位寄存器的输出可以连接到第二小芯片的串行的亮度移位寄存器的输入，以形成更大的串行的亮度移位寄存器。用这种方式连接的小芯片可以在显示区域中的公共小芯片行中被邻接放置。
亮度值可以是模拟的，并且单个寄存器44可以存储模拟值，例如电荷。参照图4B，每个小芯片20还包括行控制移位寄存器48，该行控制移位寄存器48通过单个串行移位寄存器44来连续地转移行控制信号49。本发明的一个实施方式中，行控制信号49是数字的，并且单个移位存储器是触发器。行控制移位寄存器中的每个寄存器具有输入和输出。每个小芯片中串行亮度移位寄存器的第一个寄存器具有外部输入，并且每个小芯片中串行亮度移位寄存器的最后一个寄存器能够驱动小芯片的输出信号。行控制信号49能够一次使能单个行驱动器54，以通过电连接56驱动行电极。行控制信号49可以是回转式信号，该信号经过单个的移位寄存器到行控制移位寄存器中最后一个寄存器，然后再被传送到行控制移位寄存器中的第一个寄存器。行控制移位寄存器可以完全包含在单个小芯片内部或者该串行移位寄存器可以包含多个小芯片。在后一种情况下，必须使用信号线以将行控制信号49从串行移位寄存器的最后一个小芯片传送到串行移位寄存器的第一个小芯片。可选地，外部信号可以重新设置行控制信号49，并且行控制移位寄存器48无需是回转式的。
图5A是图2沿着线5A的横截面。附图5B是图2沿着线5B的横截面。参照图5A和5B，在一个实施方式中，本发明包括显示装置，该显示装置包括基板10、第一层和第二层，该第一层具有在基板10上按照第一方向以行方式形成的行电极16的阵列，该第二层具有在基板10上按照与第一方向不同的第二方向以列方式形成的列电极12的阵列，其中第一和第二电极在像素位置交叠以形成像素30。一个或者多个发光材料层14形成在在行电极16与列电极12之间。发光二极管15是在像素位置形成像素30的二维阵列的像素30，并且当电流从行电极16和列电极12经过发光层时发射光。多个小芯片20置于基板10上，小芯片20的数量小于像素30的数量，每个小芯片20专用于控制独立的列电极12的子集。行电极16也是被小芯片控制，但是多个小芯片20能够共同控制行电极16从而控制像素30来显示图像。每个小芯片20具有独立于显示装置基板10并且与显示装置基板10分离的小芯片基板28。本发明中，像素30、子像素和发光元件都是指发光二极管15，该发光二极管15根据从行电极16和单独的列电极12施加的电流发射光。
每个小芯片20可以包括用于控制像素30的电路22，小芯片20通过连接焊盘24连接到像素30。电路22可以包括存储元件26(例如寄存器)，存储元件26存储表示子集行或列中与小芯片20连接的每个像素30的期望亮度的值，小芯片20使用这个值控制连接到像素30的行电极16或者单独的列电极12从而激发像素30发光。例如，如果小芯片20连接到8个行和8个列的子集，那么可以使用8个存储元件26存储8个列的亮度信息。每次激活一个新行，则针对每列可以将一个新的子集的亮度信息提供给小芯片20。本发明的一个实施方式中，可以对每个子集列使用两个存储元件26，从而亮度信息能被存储到其中一个存储元件26中，同时另一个存储元件26用于显示亮度信息。本发明的另一个实施方式中，可以对与小芯片20相连的每个发光元件30使用一个或者两个存储元件26。
可以使用平坦化层18形成行电极16、列电极12和发光层14位于其上的光滑表面。小芯片20的连接焊盘24能够连接到发光二级管15的底部电极，在图5A示出为列电极12。可选地，如图5B所示，小芯片20的连接焊盘24能够连接到发光二级管15的顶部电极，这里示出为行电极16。通过这种方式，小芯片20的连接焊盘24可以连接到行电极16或者列电极12。(使用“行”和“列”的描述是任意的，如果需要，可以互换。本文中，列电极12由独立于其它小芯片或者列电极的一个小芯片通常以对应于期望亮度值的电流单独驱动，同时行电极16能够同样地被连接并在多个小芯片20中共享，或者在整个显示区域以同样的方式连接。)
根据本发明一个实施方式，参照图6，每个小芯片20可以具有从小芯片20上的公共点21沿着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状，例如“+”标志(符号“+”经常在数学符号中表示相加)，(“x”符号可以被认为是旋转的“+”号)。第一小芯片部分20A具有沿着第一方向延伸的第一轴21A，第二小芯片部分20B具有沿着不同于第一方向的第二方向延伸的第二轴21B。不同的方向可以是正交的，如同显示区域中行电极和列电极的方向一样。第一轴或者第二轴可以沿着平行于行方向或者列方向的方向延伸。
如图2和6所示，小芯片部分20A可以包括电连接到列电极的连接焊盘24，小芯片部分20B可以包括电连接到行电极的连接焊盘24。这种小芯片形状和连接焊盘设置有助于显示区域中电连接的有效布线并且增加显示区域中用于发射光的面积，从而提升了显示器寿命和图像质量。尽管图2和6中的连接焊盘24例示为单个行，但在本发明的可选实施方式中，连接焊盘可以设置为沿着小芯片长度的多个行，例如两行(附图7)。
本发明提供了一种在分离的无源矩阵像素组中独立地控制多组像素的方法。因为可以同时控制各个像素组，所以能够通过减少像素组中行的数量和减小电极尺寸，以解决现有技术中出现的无源矩阵控制型显示装置的问题(例如闪烁、大电极阻抗和高电流)。根据本发明不同的实施方式，为了提供无源矩阵控制的像素组的不同设置，可以将本发明的行电极16和列电极12以不同的构造连接到不同的小芯片。
参照图7，根据本发明的实施方式，一个小芯片20能够驱动一个或者多个第一独立的列电极12A，该列电极12A具有第一组公共行电极16A，并且同一小芯片20能够驱动一个或者多个第二独立的列电极12B，该列电极12B不同于第一组独立的列电极12A并具有不同于第一组公共行电极16A的第二组公共行电极16B。这种设置能够更有效地利用小芯片和显示区域。
在图3中的实施方式中，小芯片23A驱动像素32的独立的列电极12A，并且不同的小芯片23B驱动相同像素32的行电极16A。可以控制小芯片23A和23B使得使用公共行控制信号(图3未示出)一次只激活连接到小芯片23A和23B的其中一个行电极16，而同时激活所有的列电极12，因此增加了无源矩阵像素组的尺寸并减少了所需的小芯片的数量。图3中，两个小芯片中的每一个控制最靠近它的8个列电极和8个行电极，形成16*16的无源矩阵控制像素组。在这种设置下，小芯片23A和23B一起控制一部分像素，例如小芯片23A控制列电极，小芯片23B控制像素32的行电极。
在图8示出的可选实施方式中，两个小芯片23A、23B驱动相邻的、独立的列电极12并且共同驱动行电极16。类似地，两个小芯片23C、23D驱动相邻的、独立的列电极12并且共同驱动行电极16。在这种配置下，因为减少了每个无源矩阵控制组中行的数量(从16减少到8)并且在列方向上采用了两组独立的列电极12，从而减少了闪烁。独立地驱动上部的8行与下部的8行。因此，在小芯片23A、23B和小芯片23C、23D中能够同时并且独立地传送数据信号，并且能够独立地并且同时地驱动两组列电极121、122。此外，减小了每个小芯片23A、23B、23C和23D驱动的行电流，这是因为两个小芯片23A和23B或者23C和23D以平行于每个行电极16的方式连接。
可以将小芯片置于小芯片行和小芯片列的小芯片阵列。图3中，控制公共像素的小芯片23A、23B处于不同的行和不同的列，并且不是小芯片阵列中的每个点都设置有小芯片。因此，在这个实施方式中，驱动公共像素32的小芯片20设置在行电极16和单独的列电极12的对角线上，并且置于由行电极16和列电极12限定的像素阵列。图8中，小芯片23A、23B、23C、23D位于小芯片阵列中的每个点上。
参照图9，小芯片20可以与串行亮度移位寄存器信号46和行控制信号49中的一者或者两者连接。串行亮度移位寄存器将数据值(比如存储在电容中的电荷)转移到独立的列电极上，其中数据值用于指定一行像素的期望亮度并且被列驱动器驱动。行控制信号49控制激活哪个行。该信号在单个无源矩阵控制的像素组中从小芯片传送到小芯片(例如，如图3所示)。如果单独的小芯片，或者平行地连接到相同的行电极的一组小芯片，控制无源矩阵控制的像素组中的所有行，则无需将行控制信号49从一个小芯片传送到另一个小芯片，并且行控制信号49保持在共同连接到相同行电极的每个单个的小芯片内。参照图10，公共无源矩阵控制的像素组中所有的小芯片20与串行亮度移位寄存器46串行连接，即便他们不在共同的小芯片行。行控制信号49不从小芯片传送到小芯片。可选地，如图9所示，只有在公共小芯片行中的小芯片能够与串行亮度移位寄存器信号46串行连接(这种情况下，必须对该数据进行重组，使其与小芯片控制的独立列电极的顺序相匹配)。图9所示的实施方式中，行控制信号49从小芯片传送到小芯片。如图11所示，电信号能够通过直接形成在基板10上的基板布线47和连接焊盘24传送到小芯片20。基板线47能够改善基板10上的路由和布线。
如果采用图8中的小芯片设置，显示区域中连接小芯片的所有信号线可以沿着从小芯片到小芯片的直线延伸。信号线可以通过小芯片以改善路由。可选地，图3、9和10的实施方式中，一个或者多个信号线可以以第一方向延伸到第一小芯片，穿过该第一小芯片，并且以不同于第一方向的第二方向延伸到第二小芯片。
在运行中，控制器接收图像信号，并且以控制信号驱动显示装置，该控制信号将像素信号传送到每个小芯片并且提供控制行电极的定时信号。控制信号可以包括例如时钟信号和重置信号，并且还包括对应于每个像素期望的亮度值的数据信号(例如，电荷形式)。在一个或者多个分离的、连续连接的小芯片组中，数据信号在小芯片中连续地转移，直到所有的小芯片都获得了数据值，该数据值对应于连接到小芯片的每个独立列电极的期望亮度值。一旦将数据加载到小芯片，与行驱动器激活与将要发射光的像素对应的行电极同时，小芯片列驱动器以该值驱动列电极。重复这个过程直到共同控制的无源矩阵像素组中的每行像素都已被驱动。行控制信号可以顺序地使能每行电极。一旦所有像素已被激活，重复该过程。
共同转让、共同审理中的专利申请No.12/372,906(在此通过引用并入其内容)对无源矩阵控制的像素组的控制方法进行了更详细的描述。共同转让、共同审理中的专利申请No.12/424,060(在此通过引用并入其内容)对小芯片的设置进行了更详细的描述；共同转让、共同审理中的专利申请No.12/371,666(在此通过引用并入其内容)对用于无源矩阵控制的像素组中转移数据值和控制列电极和行电极的电路进行了更详细的描述。共同转让、共同审理中的专利申请No.12/431,925(在此通过引用并入其内容)对用于基于小芯片的显示器的信号布线和路由进行了更详细的描述。
本发明相比现有技术降低了成本。例如，如果采用传统的有源矩阵底板驱动附图3所示的256个像素32，则势必导致相对低的性能和昂贵的薄膜半导体底板。相反地，本发明采用高性能且廉价的少量小芯片来驱动像素30。此外，如果采用传统的有源矩阵控制结构结合具有与图3中相同数量连接焊盘的小芯片，那么需要32个小芯片，而不是所示的2个。
信号可以包括定时(时钟)信号、数据信号、选择信号、电源连接或者接地连接。信号可以是模拟信号或者数字信号，例如数字式地址或者数据值。模拟数据值可以是电荷。存储元件可以是数字的(例如包括触发器)或者模拟的(例如包括用来存储电荷的电容)。
在本发明的多个实施方式中，在基板上分布的小芯片可以是相同的。然而，唯一的识别值，即ID，可以与每个小芯片相关联。可以在小芯片被放置到基板上之前或者优选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对位置，也就是说，ID可以是地址。例如，可以通过在行或者列中将计数信号从一个小芯片传送到下一个小芯片，来分配ID。可以使用分别的行或列ID。
控制器可以被实现为小芯片并且被固定到基板。控制器可以设置在基板的边缘部分，或者可以在基板外部，并且包括传统的集成电路。
根据本发明的多种实施方式，可以用多种方式构造小芯片，例如具有沿着小芯片的纵向的一行或者两行连接焊盘。信号线和电连接可以由各种材料形成以及采用用于在基板上进行沉积的各种方法。例如，信号线和电连接可以是蒸发的或者溅射的金属，例如铝或者铝合金。可选地，信号线和电连接可以由固化的导电油墨或者金属氧化物形成。在有利于节省成本的实施方式中，信号线和电连接或者两者形成在单个层中。
对于采用大面积器件基板(例如玻璃、塑料或者薄金属片)、在器件基板上具有以规则布置的方式设置的多个小芯片的多像素装置实施方式，本发明尤其有用。根据小芯片中的电路并响应于控制信号，每个小芯片可以控制在器件基板上形成的多个像素。单个像素组或者多个像素组可以设置在平铺的元件上，可以组装这些平铺的元件以形成整个显示器。
根据本发明，小芯片在基板上提供分散的像素控制元件。相比器件基板，小芯片是相对小的集成电路，并且小芯片包括具有在独立于显示装置基板的基板上形成的导线、连接焊盘、无源器件(例如电阻或者电容)或者有源器件(例如晶体管或者二极管)的电路。分别制造具有独立基板的小芯片和显示基板，然后将小芯片应用到显示器基板。优选地，使用硅晶片或者绝缘硅(SOI)晶片，采用制造半导体器件的已知工艺制造小芯片。然后在附接到器件基板之前将每个小芯片分离。因此，每个小芯片的晶体基底可以认为是与器件基板分离的独立基板，并且小芯片的电路设置在该独立基板上。因此，该多个小芯片具有与器件基板分离的相应的多个独立基板，并且该多个独立基板彼此分离。特别地，独立的基板与在上面形成像素的基板分离，并且独立的小芯片基板合在一起的面积小于器件基板的面积。小芯片可以具有晶体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。小芯片可以具有优选为100微米或者更小，或者更优选地20微米或者更小的厚度。通过采用传统旋涂技术这有助于在小芯片上形成粘接和平坦化材料。根据本发明的一个实施方式，晶体硅基板上形成的小芯片以几何阵列设置并且通过粘接剂或者平坦化材料粘接到器件基板上。小芯片表面上的连接焊盘用于将每个小芯片连接到信号线、电源总线以及行电极或者列电极以驱动像素。小芯片可以控制至少四个像素。
因为小芯片形成在半导体基板内，所以可以使用现代光刻设备形成小芯片的电路。通过这种设备，很容易获得0.5微米或者更小的特征尺寸。例如，现代半导体制造线可以达到90nm或者45nm的线宽，并且可以用来制造本发明的小芯片。然而，在小芯片装配到显示基板上时，小芯片还需要用于与小芯片上方的布线层电连接的连接焊盘。基于在显示基板上使用的光刻设备的特征尺寸(比如5um)以及小芯片与布线层的对准(比如+/-5um)确定连接焊盘的尺寸。因此，连接焊盘可以是例如15um宽，并且在焊盘之间5um的间隔。这意味着焊盘将通常比小芯片上形成的晶体管电路大很多。
焊盘通常形成在晶体管上方的小芯片的金属层上。希望使小芯片具有尽可能小的表面区域以使得较低的制造成本。因此，连接焊盘而非晶体管的尺寸和数量将通常限制小芯片的尺寸。
通过使用具有独立基板(例如包括晶体硅)的小芯片，提供了更高性能的装置，其中该独立基板具有比在基板(比如非晶硅或者多晶硅)上直接形成的电路更高性能的电路。因为晶体硅不仅具有更高的性能而且还具有小的多的有源元件(例如晶体管)，从而大大减小了电路的尺寸，使得小芯片的尺寸由对装置控制和供电所必需的连接焊盘的数量和间隔决定。也可以采用微电机(MEMS)结构形成有用的小芯片，例如Yoon、Lee、Yang和Jang于2008年3月4日在“Digest of Technical Papers of theSociety for Information Display”第13页中的“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线层，该布线层由蒸发的或者溅射的金属(例如铝或者银)形成并且形成在以本领域中已知的光刻技术构图的平坦化层(比如树脂)上方。也可以使用集成电路工业中使用的传统技术形成小芯片。
本发明可以应用于具有多像素基础结构的装置中。特别地，本发明可以用于有机或者无机的LED装置，并且在信息显示装置中特别有用。优选实施方式中，本发明应用于如在Tang等人的美国专利No.4,769,292以及VanSlyke等人的美国专利No.5,061,569(但并不限于这些)中所公开的由小分子或者聚合物OLED构成的平板OLED装置中。可以采用例如采用了在多晶半导体矩阵中形成的量子点(例如，在Kahen的美国专利申请公开No.2007/0057263中所教导的)以及采用有机的或者无机的电荷控制层、或者混合的有机/无机器件的无机器件。可以使用有机或者无机发光显示器的多种组合和变型来制造这种器件，包括具有顶部发射器结构或者底部发射器结构的有源矩阵显示器。
特别地结合本发明的特定优选实施列详细描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的主旨和保护范围的情况下，可以对本发明进行变型和修改。
附图标记
5A 横截面线
5B 横截面线
10 基板
11 显示区域
12 列电极
12A 列电极
12B 列电极
14 发光材料
15 发光二极管
16 行电极
16A 行电极
16B 行电极
18 平坦化层
20 小芯片
20A 小芯片部分
20B 小芯片部分
21 公共小芯片点
21A 第一轴
21B 第二轴
22 电路
23A 小芯片
23B 小芯片
23C 小芯片
23D 小芯片
24 连接焊盘
26 存储元件
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号
47 基板线
48 行控制移位寄存器
49 行控制信号
50 过孔
52 列驱动器
54 行驱动器
56 电连接
70 控制信号
72 图像信号
121 列电极组
122 列电极组

Claims (8)

1.一种无源矩阵显示装置，该无源矩阵显示装置包括：
（a）具有显示区域（11）的基板（10），该显示区域包括以行和列设置的并且位于所述显示区域（11）中的二维像素阵列（30）、第一层、第二层、所述第一层每个列中的多个独立列电极（12）、所述第二层中的多个行电极（16）、以及位于所述第一层与所述第二层之间的发光材料层（14），在所述列电极（12）和所述行电极（16）交叠之处所述列电极（12）和所述行电极（16）形成像素（30）；
（b）多个小芯片（20），每个小芯片（20）与位于所述显示区域（11）的一个或者多个独立列电极（12）相关联，每个小芯片（20）电连接到所述独立列电极（12）的分离的子集并且驱动该子集，以及电连接到所述行电极（16）的子集并且驱动该子集，使得每个像素（30）中的发光材料（14）发射光，
其中每个小芯片（20）具有共用点以及从该小芯片（20）上的该共用点沿着不同方向延伸的第一小芯片部分和第二小芯片部分，
其特征在于
其中每个小芯片（20）包括串行亮度移位寄存器（42）和列驱动器，所述串行亮度移位寄存器（42）用于将对应于每个独立列电极（12）的像素亮度值从一个小芯片转移到另一个小芯片，所述列驱动器用于以相应的像素亮度值来驱动与所述列驱动器连接的每个独立列电极（12），
其中每个小芯片（20）还包括行驱动器和用于控制所述行驱动器的行控制移位寄存器（48），所述行驱动器用于驱动与所述行驱动器相连的每个相应的行电极（16），以及
所述多个小芯片（20）具有“+”形状，其中所述第一小芯片部分具有沿着第一方向延伸的第一轴，所述第二小芯片部分具有沿着不同于所述第一方向的第二方向延伸的第二轴。
2.如权利要求1所述的显示装置，其中，所述第一轴沿着平行于行方向或列方向的方向延伸。
3.如权利要求1所述的显示装置，该显示装置还包括在每个小芯片部分上的连接焊盘（24），其中所述第一小芯片部分上的连接焊盘（24）与行电极（16）连接，所述第二小芯片部分上的连接焊盘与列电极（12）连接。
4.如权利要求1所述的显示装置，其中，所述多个小芯片（20）位于小芯片行和小芯片列中。
5.如权利要求4所述的显示装置，其中，每个串行亮度移位寄存器（42）具有输入和输出，小芯片行中第一小芯片（20）的串行亮度移位寄存器（42）的输出连接到同一小芯片行中第二小芯片（20）的串行亮度移位寄存器（42）的输入。
6.如权利要求1所述的显示装置，其中，小芯片（20）位于所述行电极（16）和所述独立列电极（12）的对角线上。
7.如权利要求1所述的显示装置，该显示装置还包括一个或者多个信号线，其中所述信号线中的一个或者多个连接到第一方向上的第一小芯片（20），穿过所述第一小芯片（20），连接到不同于所述第一方向的第二方向上的第二小芯片（20）。
8.如权利要求1所述的显示装置，其中，每个像素（30）的行电极（16）和独立列电极（12）由同一小芯片（20）驱动。
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