CN102598860A

CN102598860A - 利用集成的机械开关的电致发光面照明

Info

Publication number: CN102598860A
Application number: CN2010800493102A
Authority: CN
Inventors: R·S·库克; M·E·米勒
Original assignee: Global OLED Technology LLC
Current assignee: Global OLED Technology LLC
Priority date: 2009-10-29
Filing date: 2010-10-22
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2030-10-22
Also published as: EP2494848A2; JP2013509712A; CN102598860B; KR20120098700A; US20110101870A1; KR101224565B1; TW201125118A; US8115383B2; WO2011059664A2; JP5226899B2; WO2011059664A3; TWI381524B

Abstract

一种电致发光灯包括灯基板(10)；形成在灯基板装置侧上的第一电极(12)、形成在第一电极上的具有发光材料的一个或多个层(14)以及形成在该一个或多个层上的第二电极(16)；小芯片(20)，该小芯片具有与所述灯基板分离且独立并且粘附到灯基板装置侧的小芯片基板、一个或多个连接焊盘(24)、机械开关(50)和用于控制机械开关的控制电路(22)，该机械开关电连接到一个或多个连接焊盘并且至少一个连接焊盘利用一个或多个电连接部电连接到第一电极或所述第二电极；以及绝缘平坦化层(18/18B)，该绝缘平坦化层形成在电连接部和小芯片的至少一部分上从而小芯片是嵌入式小芯片。

Description

利用集成的机械开关的电致发光面照明

技术领域

本发明涉及一种用于电致发光(EL)灯的控制装置。

背景技术

由面发光发光二极管制成的有机和无机的固态电致发光(EL)发光装置正越来越多地用于要求鲁棒性和长寿命的应用。这样的固态发光装置因为提供了发光面而不是点光源(例如，在晶体半导体中形成的无机发光二极管的情况)而引起了极大关注。这归功于EL发光装置减少了装置的最大发热，有利于从灯架或者灯具中的二极管高效地提取光，并且提供了大面积的漫射照明源，这在很多环境中优选地用于减少眼疲劳并且提供舒适的观看环境。为了获得这些优点，希望的是，灯具具有大面积(通常大于200cm²，并且常常超过3000cm²是比较优选的)。

有机EL装置(例如，有机发光二极管(OLED))能够通过在基板上沉积材料并且利用盖或层包封沉积的材料来制造。该处理使得能够在单个基板上产生单个的单片式(mono1ithic)发光元件。这样的基板能够可移除地插入到插槽中并且例如通过安装在墙壁上或灯架上的光开关来进行控制。或者，能够将控制开关直接地安装在插槽中，例如，如美国专利No.6819036中所教导的。

在沉积处理过程中，在成对的电极之间沉积常常厚度在10或100nm的数量级的非常薄的发光材料层。由于这些电极之间的非常小的距离，因此在电极之间会发生短路。这些短路能够被立即看到但是也能够随着时间而形成并且能够阻止灯整体地运行，减少了灯的亮度，或者劣化了其外观。

在行业中已知用于发光的智能且复杂的控制系统。例如，美国专利No.7521667提及了具有传感器的无机的点光源LED灯。美国专利No.7265332描述了光监视器和发光控制系统并且讨论了可在大型建筑物发光网络中使用的不昂贵的小型化的光监视系统和控制系统。WO2009/060373讨论了其中OLED能够用作发射器和传感器的光学通信。美国专利7386421公开了用于在想要的位置优化面发光的发光控制系统。美国专利No.6791824描述了一种用于室外发光系统网络的室外发光控制系统，该控制系统用于自动地感测、传输和记录与发光系统网络的运行相关的数据，从而能够更高效地执行控制和维护。在网络中的多个灯位置中的每一个灯位置处，存在接收电力输入并且将电力提供给剩余的灯位置的控制器模块。每个控制器模块具有第一继电器和第二继电器，第一继电器用于将电流传递到位于控制器模块的位置处的一个或多个室外照明灯，并且第二继电器用于将电力启用切换到下一灯位置。第一电流传感器监视施加到每个灯位置处的灯的电流，并且第二电流传感器监视施加到剩余的位置的电流。

用于平板面发光的这样的控制方法是有用的，但是发光中传统采用的开关机构很大并且相对比较昂贵。此外，通常的采用OLED材料的灯在单个基板上采用多个发光元件，来改进灯的鲁棒性。能够有利的是，分别控制全部形成在单个基板上的不同的发光元件或者电连接的发光元件的组，如美国专利No.6680578中所教导的那样。用于该目的的技术因此会要求极大数量的相对于基板的外部连接、相对于灯的布线以及开关。此外，使用传感器以及复杂的控制机构来提供智能发光会在采用智能发光控制系统的建筑物中产生复杂且昂贵的布线电路和传感器。

鉴于上述，因此本发明的目的在于提供一种用于平板面发光的改进的控制装置，其在减少了制造成本的情况下提供了高集成度，并且提供了智能控制且减少了基础设施要求。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种电致发光灯，该电致发光灯包括：

(a)具有装置侧的灯基板；

(b)形成在灯基板装置侧上的第一电极、形成在第一电极上的具有发光材料的一个或多个层以及形成在一个或多个层上的第二电极，第一电极和第二电极提供电流以使得发光材料在发光区域中发射光；

(c)小芯片，该小芯片具有与灯基板分离且独立并且粘附到灯基板装置侧的小芯片基板、一个或多个连接焊盘、机械开关和用于控制机械开关的控制电路，机械开关电连接到一个或多个连接焊盘并且至少一个连接焊盘利用一个或多个电连接部电连接到第一或第二电极；以及

(d)绝缘平坦化层，该绝缘平坦化层形成在电连接部和小芯片的至少一部分上，从而小芯片是嵌入式小芯片。

本发明提供了一种用于平板面发光的改进的控制装置，其在减少了制造成本的情况下提供了高集成度，并且提供了智能控制且减少了基础设施要求。

通过阅读下面的优选实施方式和所附权利要求的详细描述并且通过参考附图，本发明的这些和其它方面、目的、特征和优点将更加明显。

附图说明

在下面示出的本发明的优选实施方式的详细描述中，参考附图，在附图中：

图1是本发明的一个实施方式的部分截面图；

图2是本发明的EL装置的实施方式的示意图；

图3是本发明的EL装置的另一实施方式的示意图；

图4A是根据本发明的一个实施方式的小芯片的截面图；

图4B是根据本发明的另一实施方式的小芯片的截面图；

图4C是根据本发明的又一实施方式的小芯片的截面图；

图5是根据本发明的实施方式的具有电源的EL装置和小芯片的示意性截面图；

图6是根据本发明的实施方式的具有选择地连接的电源的EL装置和小芯片的示意性截面图；

图7是根据本发明的实施方式的照明系统；

图8是根据本发明的实施方式的发光二极管驱动电路；

图9是根据本发明的实施方式的具有整流器的发光二极管驱动电路；以及

图10是根据本发明的实施方式的灯的一部分的平面图。

将理解的是，由于各层太薄并且各层的厚度差太大以至于不允许按比例绘制，因此没有按比率绘制各图。

具体实施方式

参考图1，电致发光(EL)灯1包括具有装置侧9的灯基板10。第一电极12形成在灯基板10上并且位于装置侧9上，具有发光材料的一个或多个层14形成在第一电极12上，并且第二电极16形成在发光材料的一个或多个层14上以形成发光二极管15。第一电极12和第二电极16提供电流以使得发光材料的一个或多个层14在发光区域70中发射光5。

具有与灯基板10分离且独立的小芯片基板28的小芯片20位于灯基板10的装置侧9上并且利用平坦化绝缘层18和18B粘附到灯基板10装置侧9。小芯片20包括一个或多个连接焊盘24、机械开关50和形成在小芯片20中用于控制机械开关50的控制电路22。小芯片20位于灯基板10的装置侧9上并且粘附到灯基板10的装置侧9。机械开关50电连接到一个或多个连接焊盘24并且至少一个连接焊盘24利用一个或多个电连接部30电连接到第一电极12或第二电极16。绝缘平坦化层18B形成在电连接部30和小芯片20的至少一部分上从而小芯片20是嵌入式小芯片。在本发明的一个实施方式中，第一电极12或第二电极16或发光层14布置在嵌入式小芯片20的至少一部分上。

盖60能够包封并且保护电致发光灯1。如这里所使用的，术语“机械开关”可与术语“MEMS开关”互换地使用。在本公开内，术语“机械开关”或“MEMS开关”50是具有用于响应于控制电路控制小芯片内的电流的流动的物理移动部件。机械或MEMS开关不同于例如使用电场控制电压或电流的流动的晶体管。机械开关将通常包括导电元件，该导电元件例如响应于磁场物理地移动为与另一导体形成或脱离物理接触以使能或禁止电流的流动。应注意的是，术语“机械开关”或“MEMS开关”指的是具有至少一个这样的导电元件的装置但是该术语能够指具有串联或并联连接的多个导电元件的装置。并行地连接这样的装置能够提供针对其中开关常开从而阻止了电接触的故障模式的冗余保护。并行连接也能够使得机械或MEMS开关支持更高的电流。这些装置也能够串行连接。串联能够提供针对其中开关常闭从而阻止了装置关闭的故障模式的冗余保护。还应注意的是，在一些实施方式中，导电元件能够形成为阻止极高的电流的流动。例如，导电元件的区域内的方块电阻能够被设置为足够高以使得导电元件当极高的电流(例如，由于第一和第二电极之间的短路导致的电流)出现时用作保险丝。

在本发明的一个实施方式中，机械开关50是微电子机械开关(MEMS)，其适合于构造在嵌入式小芯片20内并且用作继电器。该机械开关50提供能够在其间进行选择的至少两个不同的物理位置。在一些布置方案中，这两个不同的物理位置将包括其中在连接到电压源90或电流源92(参见图5和图6)的连接焊盘24与用于控制从电导体到第一电极12和第二电极16的电流的流动的分离的连接焊盘24之间形成电接触的一个物理位置。通常，该至少两个不同的物理位置也将包括其中连接到电导体80的连接焊盘与连接到第一电极12或第二电极16的连接焊盘24之间的连接没有被电连接的一个物理位置。通过由控制电路22提供的MEMS控制信号确定机械开关50的位置。

通常，控制电路22通过控制机械开关50的位置以控制施加到第一电极12或第二电极16的电流或者通过控制在第一电极12和第二电极16上提供的电压来控制通过发光二极管15发射的光的亮度。例如，如图8中所示，控制电路22能够控制机械开关(例如，MEMS)50的状态。机械开关50具有到电源(例如，提供想要的电压的电压源90或者提供想要的电流的电流源92)的连接以及到发光二极管15的连接。通过利用控制电路22控制机械开关50，功率被提供给发光二极管15，从而使得发光二极管15发射光。由于发光二极管通常仅在一个方向上传导电流，因此，参见图9，整流器94能够对来自电源90、92的交流电流进行转换并且通过在控制电路22的控制下的机械开关50将其提供到发光二极管15。整流器94能够被视为控制电路22的一部分。在一些实施方式中，机械开关50能够具有多于两个的不同的物理位置并且能够提供多于一个的电压源90或电流源92来提供多个不同的电流或电压电平，并且机械开关能够形成电连接以在多个不同的电流或电压电平之间进行选择。

为了完全地了解本发明的布置方案的优点，重要的是了解现有技术的用于EL显示装置的控制结构通常使用晶体管来控制施加到电极的电压或电流的流动。这些晶体管通常是薄膜晶体管以提供低成本。由诸如晶体硅、多晶硅或非晶硅的通常的材料形成的晶体管通常不能够控制具有超过20V的电压差的功率，并且由较不常见的材料形成的能够提供更高电压的晶体管通常比较昂贵。此外，电流流过TFT内的半导体。按照定义，半导体具有相对较低的电子迁移率，并且因此形成为承载较高电流的晶体管将具有大的面积并且要求形成具有大的物理面积的芯片，这是比较昂贵的。因此，电子功率开关没有被集成在面发光灯中。

使用本发明的机械开关50允许通过使能或禁止通过高导电性的金属的电流的流动来控制电流或电压。因为电子能够容易流过该高导电性的金属，因此机械开关50能够被使得非常小并且仍然能够使能具有非常高的电压的高电流流过电极12、16。控制电路22能够包括晶体管以提供MEMS控制信号。然而，MEMS控制信号的电压和电流将通常低于机械开关50将从电源90、92传递给第一电极12或第二电极16的电压和电流。因此，根据本发明的实施方式，这些晶体管能够比较小，从而使得能够构造适合于集成到面发光电致发光灯中的小的低成本的用于控制大电流的小芯片。

在优选实施方式中，这些小芯片将把至少1mW的功率提供给每个第一电极12或第二电极16。在更优选的实施方式中，这些小芯片将把至少50mW的功率提供给每个第一电极或第二电极并且在更加优选的实施方式中，这些小芯片将把至少100mW的功率提供给每个第一电极或第二电极。还应注意的是，重要的是，小芯片附接到基板并且嵌入在绝缘平坦化层中。这样的构造允许最小化连接焊盘的尺寸，这是因为一旦这些小芯片被固定到基板，则能够使用传统的高分辨率的图案化工艺(例如，光刻)来准确地设置和开口穿过绝缘平坦化层到接触焊盘的通孔并且然后准确地对导电层进行图案化从而它们与这些通孔对齐，从而使得能够使用具有小面积并且因此具有低成本的小芯片。

参考图2，本发明的电致发光灯1能够进一步包括电导体32、80(例如，电气总线)，所述电导体可外部地接触电致发光灯1并且电连接到嵌入式小芯片20上的连接焊盘24以接收控制信号(例如电气控制信号82)。或者，小芯片20能够包括用于接收光学控制信号82的光学传感器。嵌入式小芯片20能够进一步包括用于接收控制信号82的信号接收电路27(也参见图4A)。能够在电导体32上电气地通信控制信号82。电导体80也能够将功率提供给电致发光灯1。控制信号82能够具有比提供电流以使得发光材料的层14(参见图1)发射光5的电极12、16所使用的电压或电流的大小低的大小的电压或电流。在实施方式中，控制信号82能够具有比提供电流以使得发光材料的层14(参见图1)发射光5的电极12、16所使用的电压或电流信号更高的时间频率。

参考图1和图3，电致发光灯1能够包括：具有其上形成多个可独立控制的第一电极12的装置侧9的灯基板10，该第一电极12形成在灯基板10装置侧9上；形成在第一电极12上的具有发光材料的一个或多个层14；以及形成在该一个或多个层14上的一个或多个第二电极16，第一电极12和第二电极16提供电流以使得发光材料层14在多个可独立控制的分离的发光区域70中发射光5。为了清楚起见，仅示出了发光区域70的一部分。

具有与灯基板10分立且独立的并且粘附到灯基板10的小芯片基板28的小芯片20包括多个连接焊盘24、机械开关50和形成在小芯片20中用于控制机械开关50的控制电路22。机械开关50电连接到一个或多个连接焊盘24并且至少一个连接焊盘24利用独立的电连接部30电连接到多个第一电极12中的每一个以控制可独立控制的分离的发光区域70。绝缘平坦化层18B形成在电连接部30和小芯片20的至少一部分上，从而小芯片20是嵌入式芯片。

也参考图2，通过多个电气独立的第一电极12或第二电极16形成的发光区域70能够限定公共地控制的发光区域70的组72。每个组72能够将多个发光区域70串行地电连接。每个发光区域70能够例如为有机发光二极管(OLED)。如图2中所示，组72并行地电连接。或者，如图3中所示，限定各个发光区域70的多个图案化的第一电极12或第二电极16中的每一个通过对应的电连接部30和连接焊盘24电连接到嵌入式小芯片20并且由嵌入式小芯片20独立地进行控制。发光区域70或者发光区域70的组72能够定位在基板10上的单行或单列中。不同的发光区域70或者组72能够发射不同颜色的光，并且在控制电路22的控制下，在不同的时间提供满意的有美感的或者有趣的发光效果。

参考图5，在本发明的一个实施方式中，图2的电致发光灯1进一步包括多个图案化的第一电极12或第二电极16，第一图案化的电极12或第二图案化的电极16中的每一个将来自电压源90的电流通过电导体80和电连接部30提供到对应于第一或第二电极图案的各发光区域70。多个图案化的第一电极12或第二电极16中的每一个通过对应的连接焊盘24电连接到嵌入式小芯片20。当电流被从嵌入式小芯片20和电源90提供到电极12、16时，从形成在电极12、16之间的发光材料的层14发射光5。还参考图6，第一电极12和第二电极16通过连接到两个分离的连接焊盘24的电导体32连接到嵌入式小芯片20。在这两种情况中，平坦化绝缘层18B能够为有机材料、电连接和小芯片提供物理的、化学的和电气的保护。图6的电源能够是电流控制的电源92。

参考图4A、4B和4C，电气独立的发光区域或者发光区域的组能够通过由嵌入式小芯片20中的控制电路26控制的一个或多个微电子机械开关50(MEMS)进行控制。在图4A中所示的实施方式中，具有单个MEMS 50的小芯片20能够将功率提供给连接到由控制电路22控制的多个电极(参见图2)的多个公共连接的连接焊盘24。然而，能够限制单个MEMS开关的载流能力。或者，如果要求额外的功率，则如图4B中所示，具有多个MEMS 50的小芯片20能够与控制电路22并行连接以提供更大的载流能力。在图4C中示出的又一实施方式中，能够通过控制电路22独立控制用于各个连接焊盘24的各个MEMS 50以分别地控制独立的第一电极或第二电极。在另外的实施方式中，这些布置方案能够进行组合，从而例如利用并联的两个MEMS驱动一个连接焊盘并且利用并联的两个其它MEMS驱动另一个连接焊盘。因此，根据本发明的各实施方式的具有单个灯基板的电致发光灯能够具有通过一个机械开关控制的一个发光区域；通过并联的多个机械开关控制的一个发光区域；多个独立控制的发光区域，该多个独立控制的发光区域中的每一个由单个机械开关控制；或者多个独立控制的发光区域，该多个独立控制的发光区域中的每一个由并联连接的多个机械开关控制。在上述实施方式中的任一个中，独立控制的发光区域能够被进一步分为处于公共控制下的多个发光区域(参见图2和图3)。多个灯能够设置在发光系统中，能够处于公共控制之下，并且能够与用户交互或者这些灯能够相互交互。

如图2中所示，在本发明的又一实施方式中，电致发光灯1能够包括用于检测灯的性能属性(例如，光输出、电压、电阻或电流)的检测电路36。这些性能属性能够利用通信电路34通过信号84通信给外部监视系统(未示出)。与这些性能属性关联的信号能够被提供给小芯片控制电路22，其能够然后修改施加到MEMS开关50的控制信号82。电致发光灯1也能够包括用于检测环境属性的传感器，例如，用于检测人的存在的运动检测器54、用于检测电致发光灯的运动的加速度计56或者用于感测环境照明、反射的面照明或者从发光区域70输出的光的光学传感器52。一个或多个传感器能够检测人的存在。也能够提供声音传感器。控制电路22然后能够响应于来自传感器中的任一个或全部传感器的信号控制到第一电极或第二电极的电流的流动。这些传感器也能够被用检测电路36控制并且利用通信电路34通过信号84通信到监视系统(未示出)。或者，来自检测电路36的信号能够被提供给小芯片控制电路22，其将修改施加到MEMS开关50的控制信号82以响应于来自传感器中的任一个或全部传感器的信号控制到第一电极或第二电极的电流的流动。光学传感器52能够感测光以提供光学控制信号，该光学控制信号然后能够被信号接收电路27接收。光学控制信号能够例如为红外线信号，其用于通过控制施加到第一电极或第二电极(参见图1)的电流的流动来提供调光控制或者开启或关闭电致发光灯1。因此，光学控制信号能够具有至少部分地处于红外频率范围内的频率。通信电路34能够将响应于检测到的电流、电压或传感器信号的信号84(例如，状态信号)通信给外部监视系统(未示出)。这样的外部监视系统能够例如报告包括多个电致发光灯的大规模发光系统的状态和计划维护。

小芯片电路22能够包括各种不同的电路以提供对于机械开关50的控制并且控制从发光材料的一个或多个层14的发光。参考本发明的实施方式中的图4A，包括小芯片电路22的小芯片20包括用于控制施加到第一电极12或第二电极16的电流控制电路26。或者，如图6中所示，能够提供电流控制的电源。小芯片控制电路22能够通过控制在第一电极12和第二电极16上提供的电压来替代地控制通过发光层14发射的光的亮度(图8)。或者，如图5中所示，能够提供电压控制的电源。如果提供的功率是交流的，则能够包括整流器94，如图9中所示。整流器94能够是控制电路22的一部分。

在又一实施方式中，小芯片控制电路22通过控制第一电极12和第二电极16将电流提供给发光层14的时间的量来控制通过发光层14发射的光的亮度。因此通过脉宽调制的形式来控制灯的亮度。光输出的时段能够足够短以避免可察觉的闪烁。在本发明的又一实施方式中，发光区域的不同组(参见图2)能够在控制电路22的控制下发射反相的光，以减少来自电致发光灯1的可察觉的闪烁。反相意味着一个发光元件能够在与另一个发光元件不同的时间发射光。因此，能够在所有时间从灯发射光；如果一个发光区域没有被照亮，则另一个发光区域能够被照亮。如果发光区域较小，则任何闪烁都能够是不可察觉的。在其它实施方式中，发光区域的不同组能够具有不同的关闭时段以控制电致发光灯的平均亮度。在另外的实施方式中，发光区域的不同组能够发射具有更长的关闭时段的光以提供想要的效果。

在图10中示出另外的有用的实施方式。如该平面视图中所示，本发明的电致发光灯1能够形成为均包含MEMS开关50的多个小芯片102a、102b形成并且布置在基板100上。然后能够在小芯片20上形成绝缘平坦化层18B(参见图1)以在基板100上包封且嵌入小芯片20并且能够覆盖整个基板100或者其上将形成发光区域的基板100的部分。能够穿过绝缘平坦化层18B形成通孔以提供到连接焊盘24(参见图1)的接触。金属层能够然后形成在绝缘体上并且被图案化以形成电连接器104用于将小芯片连接到电压源或电源或者外部通信系统以将控制信号提供给嵌入式小芯片。在该金属层的沉积和图案化以形成电连接器104期间，金属电极布线106a、106b能够形成为连接到小芯片20上的连接焊盘24并且用于将功率分布在相对长的距离上。第一电极110a、110b能够形成并且被图案化为第一电极110a、110b中的每一个与金属电极布线106a、106b中的至少一个接触。这些电极将优选地由透明或半透明材料层(例如ITO层)形成。第二绝缘层108形成在小芯片20上并且将通常在金属电极布线106a、106b的至少一部分上延伸。发光层和第二电极层形成在装置上。

如图10中所示，机械开关将控制分别提供到金属电极布线106a、106b中的每一个的电流的流动并且因此控制提供到每个第一电极110a、110b的电流的流动。分离的可独立控制的发光区域然后形成在每个第一电极110a、110b的区域上并且由该区域限定。在本实施方式中重要的是，发光区域长且窄。事实上，这些发光区域将优选地具有至少为其窄方向上的宽度的10倍的沿着其长维度的长度的高纵横比。因为由于例如短路导致停止运行的任何区域的可视性将在具有较小的纵横比的区域上显著地减小，因此这是优选的。在特别优选的实施方式中，宽度将事实上小于5mm并且优选地小于3mm。此外，每个机械开关将附接到连接焊盘，该连接焊盘将功率提供到面积至少为3cm²的发光区域并且更优选地提供到面积至少为10cm²的发光区域。应注意的是，如果第一电极110a、110b由ITO或者类似的透明或半透明导体形成而不存在沿着第一电极110a、110b的长度的较大部分的金属电极布线106a、106b，则第一电极的电阻率将使得沿着这些第一电极110a、110b的长度发生电流的显著降低。此外，在其中穿过基板100发射光的如图1中所示的底部发射型灯中，第一电极110a、110b将通常由透明或半透明材料形成以允许产生从装置发射的光。

在类似的装置中，第一电极110a、110b也能够由金属形成，优选地由与金属电极106a、106b相同的金属形成，从而这些第一电极110a、110b与金属电极布线106a、106b和电连接器104在同一步骤中形成。在这样的装置中，能够避免透明或半透明层的沉积并且能够由该材料形成第二电极。因此，仅要求单金属层或者透明或半透明材料的单层来形成第一和第二电极、金属电极布线106a、106b和电连接器104。然而，在这样的装置中，能够优选的是，由金属层形成返回线(未示出)并且将第二电极通过发光层中的通孔连接到返回线。

在这样的灯中，均具有小芯片基板28的多个小芯片20附接到灯基板10，其中每个小芯片20包含用于独立地控制到多个可独立寻址的发光区域的电流或电压的流动的多个MEMS开关50，其中发光区域具有为其窄方向上的宽度的至少10倍的沿着其长维度的长度。

参考图7，能够采用本发明的多个电致发光灯1来形成照明系统。电致发光灯1A中的至少一个能够是控制灯1A并且控制灯1A的小芯片电路22能够包括用于将控制信号发送到另一电致发光灯1B的结构。因此，电致发光灯1中的至少一个能够是接收灯1B并且接收灯1B的小芯片电路22能够包括用于从控制灯1A接收控制信号并且响应于来自控制灯1A的控制信号控制发光层的亮度的结构。控制信号能够为光学控制信号83并且接收灯1B能够包括响应于光学控制信号83的光学传感器52。或者，控制信号是电气的并且接收灯能够包括响应于电气控制信号的电气通信电路(如图2中所示)。最终，控制信号能够为RF信号并且接收灯能够包括天线和响应于RF控制信号的RF通信电路以接收控制信号。

在操作时，根据本发明的各种实施方式的电致发光灯能够具有通过来自外部源的电连接提供的功率。外部控制器能够用于将控制信号发送到一个或多个嵌入式小芯片以切换在电致发光灯的灯基板上的一个或多个机械开关。控制信号能够是电气(即，有线)或光学(即，来自光学远程控制)。控制信号能够将消息发送到小芯片控制器，该小芯片控制器控制机械开关以将功率提供到形成在电致发光灯基板上的一个或多个发光区域，从而发射光。形成在小芯片中或者灯基板上的传感器能够响应于光学控制信号。

本发明的电致发光灯也能够包括传感器。当传感器被激活时，电致发光灯能够改变其发光的状态，例如开启或关闭，或者增加或减少亮度。这样的传感器能够检测例如另外的实体的运动或者灯本身的运动。因此，本发明的电致发光灯能够响应于移动的人的存在而开启或关闭或者通过在选择的方向上摆动(加速或减速)灯来开启或关闭。本发明的电致发光灯也能够与其它灯通信并且响应于来自其它灯的信号。例如，根据本发明的一个灯能够通过光学地或电气地将信号发送到其它灯来控制其它灯。因此，不是所有的灯都需要具有人操作的外部控制机制。例如，操作员能够控制控制灯并且控制灯然后通过电连接或者通过调制从控制灯的发光来控制其它灯。该调制的光能够由其它灯检测到，该其它灯然后响应于具有适当的功能的控制灯。

相对于现有技术的灯，本发明提供了多种优点。通过使用嵌入式小芯片将机械开关集成到灯的基板上，在几乎没有损失的情况下提供高电流切换。嵌入式小芯片能够具有内置的数字电路和传感器以提供智能发光机制以及对于外部环境的响应。这些能力能够提供改进的效率和可用性，并且减少了控制采用本发明的电致发光灯的发光系统所需要的基础设施(即，布线)。

通过提供多个可独立控制的第一电极，能够形成多个可独立控制的发光区域并且通过控制与其它小区域分离的灯具的相对小的区域来提供更鲁棒的操作。在存在短路的情况下，虽然一个小的区域能够停止工作，但是多个小区域的该独立控制使得大多数光能够正确地发挥作用。

此外，由于能够由在半导体行业中广泛使用的硅晶圆大量地制造小芯片，因此这些小芯片能够相对便宜。还可能的是，嵌入在本发明的电致发光灯内的小芯片通过监视光输出或电流使用来进行自检。监视的结果能够被报告给中央位置用于维护或者用于自适应局部控制。例如，如果本发明的电致发光灯上的一个发光区域出现故障，则能够通过监视使用的电流或者通过发光区域输出的光来检测故障。其它发光区域然后能够被控制为发射更多光(这导致寿命的减少)以保持灯的短期性能。灯性能的改变然后能够被报告给中央位置和计划替换的灯。同时，灯能够如所设计的那样发射光。

本领域中已知在本发明的电致发光灯中采用的电致发光材料。此外，还例如在光刻领域中已知在基板上形成布线。在例如2003年1月出版的Micro Electro MechanicalSystems的第64-67页中Qiu等人的“A High-Current Electrothermal Bistable MEMSRelay”中讨论了微机械开关。

根据本发明的各种实施方式，能够以各种方式构造小芯片，例如，沿着小芯片的长维度布置一行或两行连接焊盘。互连总线和布线能够由各种材料形成并且能够使用各种方法沉积在装置基板上。例如，互连总线和布线能够是蒸镀或溅射的金属，例如铝或铝合金。或者，互连总线和布线能够由固化的导电墨水或者金属氧化物来制成。在一个具有成本优势的实施方式中，互连总线和布线形成在单层中。

与灯基板相比，小芯片是相对较小的集成电路，并且小芯片能够包括形成在独立基板上的具有布线的电路、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以及一个或多个机械开关。小芯片与灯基板分离地制造并且然后被应用于灯基板。小芯片优选地使用已知的用于制造半导体器件的工艺使用硅或绝缘体上硅(SOI)晶圆来制造。每个小芯片然后在附接到灯基板之前被分离。每个嵌入式小芯片的晶体基础能够因此被认为与灯基板分离的基板并且小芯片电路被布置在该基板上。因此，多个小芯片具有与灯基板分离的对应的多个基板并且该多个基板彼此分离。特别地，独立的小芯片基板与其上形成电致发光发光区域的灯基板分离并且独立的小芯片基板的面积加在一起小于灯基板的面积。小芯片能够具有晶体基板以提供比例如薄膜非晶或多晶硅装置中的有源组件更高的性能的有源组件。小芯片能够具有优选为100um或更小的厚度，并且更优选地具有20um或更小的厚度。这有利于在小芯片上形成能够使用传统的旋转涂覆技术施加的粘性且平坦化材料。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被布置在几何阵列中并且利用粘性或平坦化材料粘附到装置基板。小芯片的表面上的连接焊盘用于将每个小芯片连接到信号布线、功率总线和电极以驱动发光区域。

由于小芯片形成在半导体基板中，因此能够使用现代的光刻工具形成小芯片的电路。利用这样的工具，容易地实现0.5微米或更小的特征尺寸。例如，现代的半导体制造生产线能够实现90nm或45nm的线宽度并且能够用于制造本发明的小芯片。然而，小芯片还要求连接焊盘以在组装在显示基板上时获得到设置在小芯片上的布线层的电连接。基于在显示基板上使用的光刻工具的特征尺寸(例如5um)和小芯片到布线层的对准(例如+/-5um)来调整连接焊盘的尺寸。因此，连接焊盘能够例如为15um宽并且在焊盘之间具有5um的间隔。焊盘将因此通常显著大于形成在小芯片中的晶体管电路。

连接焊盘能够通常形成在晶体管上的小芯片上的金属化层中。优选的是，制造具有尽可能小的表面面积的小芯片以使能低制造成本。

通过采用具有独立基板(例如，包括晶体硅)的小芯片，提供了具有高性能的装置。由于晶体硅不仅具有高性能而且具有比使用例如多晶硅或非晶硅的其它电路形成方法小得多的有源元件(例如晶体管)，因此大大地减少电路尺寸。也能够使用微电子机械(MEMS)结构形成可用的小芯片，例如，如2008年3月4日的Digest ofTechnical Papers of the Society for Information Display的第13页的Yoon、Lee、Yang和Jang的“A novel use of MEMS switches in driving AMOLED”中所描述那样。

装置基板能够包括形成在利用本领域中已知的光刻技术图案化的平坦化层(例如树脂)上的由蒸镀或溅射的金属或金属合金(例如，铝或银)制成的布线层和玻璃。能够使用在集成电路行业中使用的传统的技术来形成小芯片。

本发明能够在广泛的各种传统应用(例如，桌面灯、地灯或枝形吊灯)中使用。或者，本发明能够用作用于传统的吊顶的平板照明装置。本发明也能够在使用DC电源的便携式照明装置中使用。

本发明能够在具有多灯基础设施的装置中使用。特别地，本发明能够利用(有机的或无机的)LED装置来实施。在优选的实施方式中，本发明在例如(但不限于)Tang等人的美国专利No.4769292和Van Slyke等人的美国专利No.5061569中公开的由小分子或聚合物OLED构成的平板OLED装置中使用。能够采用例如采用形成在多晶半导体矩阵中的量子点(例如，如Kahen的美国专利申请公开No.2007/0057263中所教导的)和采用有机或无机电荷控制层的无机装置或者混合有机/无机装置。有机或无机发光显示器的很多组合和变化能够用于制造包括具有顶部或底部发射器架构的有源矩阵显示器的装置。

已经特别参考本发明的某些优选实施方式详细描述了本发明，但是将理解的是，能够在本发明的范围内实现修改和变化。

附图标记列表

1 电致发光灯

1A 控制电致发光灯

1B 接收电致发光灯

5 光

9 装置侧

10 灯基板

12 第一电极

14 发光材料的层

15 发光二极管

16 第二电极

18，18B 平坦化绝缘层

20 小芯片

22 小芯片控制电路

24 连接焊盘

26 电流控制电路

27 信号接收电路

28 小芯片基板

30 电连接、导体

32 电导体

34 通信电路

36 检测电路

50 MEMS开关

52 光学传感器

54 运动传感器

56 加速度计

60 盖

70 发光区域

72 发光区域的串联连接的组

80 电导体

82 控制信号

83 光学控制信号

84 信号

90 电压源

92 电流源

94 整流器

100 基板

102a 小芯片

102b 小芯片

104 电连接器

106a 电极布线

106b 电极布线

108 绝缘层

110a 第一电极

110b 第一电极

Claims

1.一种电致发光灯，所述电致发光灯包括：

(a)具有装置侧的灯基板；

(b)形成在所述灯基板装置侧上的第一电极、形成在所述第一电极上的具有发光材料的一个或多个层以及形成在所述一个或多个层上的第二电极，所述第一电极和所述第二电极提供电流以使所述发光材料在发光区域中发射光；

(c)小芯片，所述小芯片具有与所述灯基板分离且独立并且粘附到所述灯基板装置侧的小芯片基板、一个或多个连接焊盘、机械开关和用于控制所述机械开关的控制电路，所述机械开关电连接到一个或多个连接焊盘并且至少一个连接焊盘利用一个或多个电连接部电连接到所述第一电极或所述第二电极；以及

(d)绝缘平坦化层，所述绝缘平坦化层形成在所述电连接部和所述小芯片的至少一部分上，从而所述小芯片是嵌入式小芯片。

2.如权利要求1所述的电致发光灯，其中，所述第一电极或所述第二电极或发光层布置在所述嵌入式小芯片的至少一部分上。

3.如权利要求1所述的电致发光灯，其中，所述控制电路通过控制施加到所述第一电极或所述第二电极的电流或者通过控制在所述第一电极和所述第二电极上提供的电压来控制由所述发光层发射的光的亮度。

4.如权利要求2所述的电致发光灯，其中，所述控制电路包括整流器。

5.如权利要求2所述的电致发光灯，所述电致发光灯进一步包括一个或多个电导体，所述一个或多个电导体能够外部地接触所述电致发光灯并且电连接到所述嵌入式小芯片上的连接焊盘以接收控制信号或功率信号，并且其中，所述嵌入式小芯片进一步包括用于接收控制信号的信号接收电路。

6.如权利要求5所述的电致发光灯，其中，所述控制信号具有比由提供电流以使所述发光材料发射光的所述电极使用的电压或电流的大小低的大小的电压或电流。

7.如权利要求2所述的电致发光灯，其中，所述嵌入式小芯片进一步包括光学传感器，所述光学传感器用于感测光以提供光学控制信号，并且其中，所述控制电路进一步包括信号接收电路，所述信号接收电路用于接收所述光学控制信号。

8.如权利要求7所述的电致发光灯，其中，所述光学传感器接收具有至少部分地处于红外频率范围内的频率的光。

9.如权利要求1所述的电致发光灯，其中，所述电路通过控制所述第一电极和所述第二电极向所述发光层提供功率的时间的量来控制由所述发光层发射的光的亮度。

10.如权利要求1所述的电致发光灯，所述电致发光灯进一步包括处于所述嵌入式小芯片中的光学传感器，所述光学传感器用于感测环境光，其中，所述控制电路响应于感测到的环境光控制所述灯的亮度。

11.如权利要求1所述的电致发光灯，其中，所述机械开关是微电子机械开关。

12.如权利要求1所述的电致发光灯，其中，所述嵌入式小芯片进一步包括用于控制所述灯的亮度的运动传感器或加速度计。

13.如权利要求1所述的电致发光灯，所述电致发光灯进一步包括多个嵌入式小芯片，每一个嵌入式小芯片包括机械开关。

14.如权利要求1所述的电致发光灯，其中，所述嵌入式小芯片进一步包括：检测电路，所述检测电路用于检测通过所述发光层的电流或者由所述发光层发射的光；以及通信电路，所述通信电路用于提供响应于检测到的电流或检测到的光而输出的状态信号。

15.一种电致发光灯，所述电致发光灯包括：

(a)具有装置侧的灯基板；

(b)形成在所述灯基板装置侧上的多个可独立控制的第一电极、形成在所述第一电极上的具有发光材料的一个或多个层以及形成在所述一个或多个层上的一个或多个第二电极，所述第一电极和所述第二电极提供电流以使所述发光材料在多个可独立控制的分离的发光区域中发射光；

(c)小芯片，所述小芯片具有与所述灯基板分离且独立并且粘附到所述灯基板装置侧的小芯片基板、多个连接焊盘、机械开关和形成在所述小芯片中用于控制所述机械开关的控制电路，所述机械开关电连接到一个或多个连接焊盘并且至少一个连接焊盘利用独立的电连接部电连接到所述多个第一电极中的每一个第一电极以控制所述可独立控制的分离的发光区域；以及

16.如权利要求15所述的电致发光灯，其中，所述独立的发光区域在所述控制电路的控制下在不同的时间发射光。

17.如权利要求15所述的电致发光灯，其中，所述嵌入式小芯片独立地控制所述多个第一电极或第二电极中的每一个和对应的发光区域。

18.如权利要求15所述的电致发光灯，其中，所述多个发光区域发射不同颜色的光。

19.如权利要求1所述的电致发光灯，其中，所述第一电极和所述第二电极通过两个分离的连接焊盘连接到所述嵌入式小芯片。

20.一种照明系统，所述照明系统包括：

(a)多个如权利要求1所述的电致发光灯；

(b)其中，所述电致发光灯中的至少一个电致发光灯是控制灯，并且所述控制灯的所述嵌入式小芯片进一步包括用于将控制信号发送到接收电致发光灯的装置；以及

(c)其中，所述接收灯的所述嵌入式小芯片包括用于从所述控制灯接收控制信号并且响应于所述控制信号控制所述接收灯的亮度的装置。

21.如权利要求20所述的电致发光灯，其中，所述控制信号是光学的或电气的。