KR101641168B1 - 디스플레이 디바이스에서 칩렛들 간의 픽셀 분할 - Google Patents

디스플레이 디바이스에서 칩렛들 간의 픽셀 분할 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따르면 기판과, 상기 기판 위에 형성되고, 디스플레이 면적을 정의하는 복수의 픽셀들과, 상기 디스플레이 면적에 있는 기판 위에 위치된 복수의 칩렛들을 구비하고, 각 픽셀은 2 이상의 서브픽셀들을 포함하며, 각 칩렛은 적어도 2개의 인접한 픽셀들을 제어하는 디스플레이 디바이스가 제공된다.

Description

디스플레이 디바이스에서 칩렛들 간의 픽셀 분할{Dividing Pixels Between Chiplets in Display Device}
본 발명은 픽셀 어레이를 제어하기 위해 분포된 별개의 칩렛들을 갖는 기판을 구비하는 디스플레이 디바이스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 어레이에서 각 픽셀에 대한 서브픽셀의 컨트롤에 관한 것이다.
플랫패널 디스플레이 디바이스는 컴퓨팅 디바이스와 결합해서, 휴대용 디바이스에서, 그리고 텔레비전과 같은 오락 디바이스용으로 널리 사용된다. 이런 디스플레이는 일반적으로 기판 위에 분포된 복수의 픽셀들을 이용해 이미지를 디스플레이한다. 각 픽셀은 통상적으로 서브픽셀이라고 하는 다수의 다른 컬러, 일반적으로 적색, 녹색 및 청색 광을 방출하는 발광소자들을 포함해 각 이미지 요소 또는 픽셀을 나타낸다. 다양한 평판 패널 디스플레이 기술들, 예컨대, 플라즈마 디스플레이, 액정 디스플레이, 및 발광 다이오드(LED) 디스플레이가 알려져 있다.
발광소자를 형성하는 발광재료로 된 박막을 포함한 발광 다이오드(LED)는 플랫패널 디스플레이 디바이스에 많은 이점이 있고 광학 시스템에서 사용된다. 탕(Tang) 등에 의해 2002년 5월 7일자로 간행된 미국특허 No. 6,384,529는 유기 LED 발광소자 어레이를 포함한 유기 LED(OLED) 컬러 디스플레이를 나타내고 있다. 대안으로, 무기재료가 사용될 수 있고 다결정 반도체 매트릭스에 인광결정 또는 양자도트를 포함할 수 있다. 유기 또는 무기 재료의 다른 박막들도 또한 발광 박막재료에 전하 주입, 수송, 또는 차단을 제어하도록 사용될 수 있으며 해당기술분야에 알려져 있다. 재료들은 캡슐화 커버층 또는 플레이트와 함께 전극들 사이 기판에 배치된다. 전류가 발광재료를 지날 경우 픽셀로부터 광이 방출된다. 방출된 광의 주파수는 사용된 재료의 성질에 의존한다. 이런 디스플레이에서, 광은 기판(하단 이미터)이나 캡슐화 커버(상단 이미터) 또는 모두를 통해 방출될 수 있다. LED 디바이스는 패턴화 광방출층을 구비할 수 있으며, 상기 층에서는 전류가 재료를 지날 때 다른 컬러의 광을 방출하도록 다른 재료들이 패턴으로 이용된다. 대안으로, 콕(Cok)의 발명의 명칭이 "Stacked OLED Display having Improved Efficiency" 인 미국특허 US 6,987,355에 개시된 바와 같이, 단일 방출층, 예컨대, 풀컬러 디스플레이를 형성하기 위해 다른 컬러 필터들과 함께 백색광 이미터를 이용할 수 있다. 이는 또한 콕 등(Cok et al.)의 발명의 명칭이 "Color OLED Display with Improved Power Efficiency"인 미국특허 6,919,681에 개시된 바와 같이 컬러 필터를 포함하지 않는 백색 서브픽셀을 이용하는 것이 알려져 있다. 디바이스의 효율을 향상하기 위해 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터를 포함한 4색 픽셀과 서브픽셀 및 무필터 백색 서브픽셀과 함께 비패턴화 백색 이미터를 이용한 설계가 계시되어 있다(예컨대, 2007년 6월 12일자로 간행된 밀러 등(Miller et al.)의 미국특허 7,230,594 참조).
픽셀들은 다른 서브픽셀들의 배열을 이용할 수 있다. 예컨대, 한 배열은 픽셀의 서브픽셀들을 행에 위치시켜 열(column) 방향으로 컬러 스트립을 형성한다. 어떤 설계에서, 이웃한 행들은 오프세트되어 델타 패턴을 형성한다. 픽셀에 4개 서브픽셀을 이용한 설계에서, 4개 서브픽셀은 쿼드 패턴(quad pattern)으로 또한 알려진 2×2 어레이로 배열될 수 있다. 일반적으로, 서브픽셀은 동일하게 이격되어 있고 기판에 걸쳐 균일하게 분포되어 있어 동일 간격의 픽셀들의 규칙적 어레이를 이룬다.
플랫패널 디스플레이 디바이스에서 픽셀들을 제어하기 위한 2가지 다른 방법들, 즉, 액티브 매트릭스 컨트롤과 패시브 매트릭스 컨트롤이 일반적으로 공지되어 있다. 패시브 매트릭스 디바이스에서, 기판은 전혀 능동 전자요소들(예컨대, 트랜지스터)을 포함하지 않는다. 별개의 층에 행 전극들의 어레이와 열 전극들의 수직 어레이가 기판에 형성된다; 행 전극과 열 전극 사이의 중첩 교차가 발광다이오드의 전극을 형성한다. 그런 후 순차적으로 열(또는 행)에서 각 발광다이오드를 통해 전류를 보내도록 적절한 전압이 수직 열(또는 행)에 제공되면서 외부 드라이버 칩들이 전류를 각 행(또는 열)에 공급한다. 각 서브픽셀은 별도의 제어소자로서 취급된다.
액티브 매트릭스 디바이스에서, 액티브 컨트롤 소자들은 반도체 재료, 예컨대, 플랫패널 기판 위에 코팅된 비정질 또는 다결정 실리콘의 박막으로 이루어진다. 반도체 재료는 포토리소그래피 공정을 통해 박막 트랜지스터 및 커패시터로 형성된다. 비정질 또는 다결정 실리콘으로 제조된 박막 트랜지스터(TFTs)는 상대적으로 크고 결정 실리콘 웨이퍼로 제조된 종래 트랜지스터에 비해 성능이 낮다. 더욱이, 이런 박막 디바이스는 일반적으로 유리 기판에 걸쳐 로컬 또는 대형 불균일을 나타내 이런 재료를 이용한 디스플레이의 전기적 성능 및 시각적 외관이 불균일해 진다.
일반적으로, 각 서브픽셀은 하나의 컨트롤 소자에 의해 제어되고, 각 컨트롤 소자는 적어도 하나의 트랜지스터를 포함한다. 예컨대, 간단한 액티브 매트릭스 유기발광(OLED) 디스플레이에서, 각 컨트롤 소자는 2개의 트랜지스터(셀렉트 트랜지스터 및 파워 트랜지스터)와 서브픽셀의 휘도를 특정하는 전하를 저장하기 위한 하나의 커패시터를 포함한다. 각 발광소자는 일반적으로 별개의 컨트롤 전극과 공통 전기연결된 전극을 이용한다. 발광소자의 컨트롤은 일반적으로 데이터 신호라인, 셀렉트 신호라인, 전원연결 및 접지연결을 통해 제공된다. 설계자는 일반적으로 액트브 매트릭스 회로와 서브픽셀 소자들이 기판 위에 균일하게 분포되는 것을 보장한다. 각 서브픽셀은 별개의 컨트롤 소자로 취급된다.
다른 컨트롤 기술을 이용한 마쓰무라 등(Matsumura et al.)의 미국특허출원 No. 2006/0055864에서는 LCD 디스플레이를 구동하는데 사용된 디스플레이 기판과는 별개인 결정 실리콘 기판들을 기술하고 있다. 상기 출원은 제 1 반도체 기판에서 제조된 픽셀 컨트롤 디바이스를 제 2 평면 디스플레이 기판에 선택적으로 이송 및 부착하는 방법을 기술하고 있다. 픽셀 컨트롤 디바이스내 와이어링 상호연결과 버스 및 컨트롤 전극들로부터 픽셀 컨트롤 디바이스로의 연결이 도시되어 있다. 액티브 매트릭스 회로에 비해, 다른 박막 액티브 매트릭스 회로의 칩렛들보다 상대적으로 칩렛들이 적을 수 있으나, 칩렛들이 비교적 크다. 더 큰 칩렛들은 디스플레이의 이미지 품질에 악영향을 줄 수 있다. 서브픽셀 및 픽셀의 최적화 배열이 개시되어 있지 않다.
디스플레이 기판과 별개의 실리콘 기판들을 갖는 구동회로를 이용한 디스플레이에서 향상된 서브픽셀 배열이 요구된다.
본 발명에 따르면,
a) 기판과,
b) 상기 기판 위에 형성되고, 디스플레이 면적을 정의하는 복수의 픽셀들과,
c) 상기 디스플레이 면적에 있는 기판 위에 위치된 복수의 칩렛들을 구비하고
각 픽셀은 2 이상의 서브픽셀들을 포함하며, 각 칩렛은 적어도 2개의 인접한 픽셀들의 서브픽셀들을 제어하는 디스플레이 디바이스가 제공된다.
본 발명은 서브픽셀들이 하나 이상의 칩렛에 의해 제어되는 픽셀들을 제공함으로써 향상된 컬러 믹싱과 픽셀 균일성이 달성되는 이점이 있다.
도 1은 쿼드 픽셀이 개개의 칩렛들에 의해 제어되는 본 발명을 이해하는데 유용한 디스플레이 부분을 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 2개의 다른 행들에서 서브픽셀들이 2개의 다른 칩렛들에 의해 제어되는 쿼드 픽셀을 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 2개의 다른 열들에서 서브픽셀들이 2개의 다른 칩렛들에 의해 제어되는 쿼드 픽셀을 도시한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 2개의 다른 행열들에서 서브픽셀들이 4개의 다른 칩렛들에 의해 제어되는 쿼드 픽셀들을 도시한 개략도이다.
도 5는 쿼드 픽셀들이 개개의 칩렛들에 의해 제어되는 것을 도시한 본 발명을 이해하는데 유용한 개략도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 2개의 다른 행들에서 서브픽셀들이 2개의 다른 칩렛들에 의해 제어되는 쿼드 픽셀들을 도시한 개략도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 2개의 다른 열들에서 서브픽셀들이 2개의 다른 칩렛들에 의해 제어되는 쿼드 픽셀들을 도시한 개략도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 2개의 다른 행열들에서 서브픽셀들이 4개의 다른 칩렛들에 의해 제어되는 쿼드 픽셀들을 도시한 개략도이다.
도 9는 스트립 픽셀이 개개의 칩렛들에 의해 제어되는 본 발명을 이해하는데 유용한 디스플레이 부분을 도시한 개략도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 2개의 다른 행들에서 서브픽셀들이 2개의 다른 칩렛들에 의해 제어되는 쿼드 픽셀들을 도시한 개략도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 2개의 다른 행열들에서 서브픽셀들이 4개의 다른 칩렛들에 의해 제어되는 쿼드 픽셀들을 도시한 개략도이다.
도 12는 서브 픽셀들이 개개의 칩렛들에 의해 제어되는 본 발명을 이해하는데 유용한 스트립 픽셀들을 도시한 개략도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 2개의 다른 열들에서 서브픽셀들이 2개의 다른 칩렛들에 의해 제어되는 쿼드 픽셀들을 도시한 개략도이다.
도 14는 본 발명을 이해하는데 유용한 4개의 서브픽셀들을 갖는 픽셀을 제어하는 칩렛을 도시한 개략도이다.
도 15는 4개 픽셀들이 개개의 칩렛들에 의해 제어되는 본 발명을 이해하는데 유용한 디스플레이 부분을 도시한 개략도이다.
도면에서 다양한 층들과 소자들은 매우 크기가 다르기 때문에, 도면은 비율에 따르지 않는다.
종래 액티브 매트릭스 디스플레이는 디스플레이 소자를 제어하기 위해 기판에 증착된 비정질 또는 폴리실리콘 박막을 구비한 박막 트랜지스터 회로를 이용한다. 그러나, 이들 박막 트랜지스터는 일반적으로 집적회로에 사용되는 결정 실리콘 디바이스보다 훨씬 더 성능이 낮다. 액티브 매트릭스 디바이스에 대한 다른 제어방법은 디스플레이의 발광면적에서 기판 위에 위치된 복수의 칩렛들을 이용한다. 각 칩렛은 디스플레이 기판과 별개의 기판에 형성되고 디스플레이에서 발광 또는 발광제어소자의 전극을 구동하고 디스플레이 외부의 컨트롤러로부터 신호에 응답하기 위한 연결패드와 회로를 포함한다.
도 1을 참조하면, 디스플레이 디바이스의 부분 개략도는 발광 디스플레이 면적을 정의하는 4개 서브픽셀들을 포함하는 복수의 픽셀들(10)을 도시하고 있다. 디스플레이 디바이스는 서브픽셀(예컨대, 적색 서브픽셀(12), 녹색 서브픽셀(16), 청색 서브픽셀(18) 및 백색 서브픽셀(14))을 제어하기 위한 디스플레이 기판상의 디스플레이 면적 위에 복수의 칩렛들(20)을 더 포함한다. 이 도면에서, 각 4개 소자의 픽셀(10)은 4가지 다른 컬러의 광을 방출하는 4개 서브픽셀들을 포함한다. 서브픽셀들은 2×2 또는 쿼드(quad) 형태로 배열된다. 각 칩렛(20)은 한 픽셀(10)을 이루는 4개 서브픽셀들을 제어하고 수평크기(H), 수직크기(V), 및 H 및 V의 곱인 픽셀면적을 갖는다. 픽셀면적은 방출면적이 픽셀면적보다 작도록 발광 서브픽셀들 사이에 비방출 공간을 포함하는 것에 주목하라. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 픽셀면적은 픽셀에서 서브픽셀들 사이의 비발광 간격을 포함한 픽셀이 차지하고 픽셀의 크기를 정의하는 기판 위로의 총 면적을 말한다. 각 픽셀(10)의 중심(11)은 픽셀에서 각 서브픽셀로부터 등거리 지점일 수 있으며, 이는 픽셀에서 서브픽셀들의 배열에 따른다. 대안으로, 중심(11)은 각 픽셀(10)의 중앙 또는 서브픽셀의 발광면적 모두를 포함한 픽셀의 중심으로 간주될 수 있다. 이 예에서, 각 칩렛은 픽셀내 모든 서브픽셀들을 제어한다. 이 배열은 동계류중이며 공통으로 양도되는 2008년 8월 14일자로 출원된 미국특허출원 12/191,478에 개시되어 있다.
도 14를 참조하면, 칩렛(20)과 상기 칩렛(20)에 의해 제어되는 서브픽셀들(12, 14, 16, 18)이 보다 상세하게 도시되어 있다. 각 칩렛(20)은 서브픽셀을 제어하거나 버스라인들(22,26)에 신호를 수신하기 위한 연결패드(24)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 발광면적을 늘리기 위해, 버스(22,26)는 함께 그룹화되어 있고 긴 칩렛 방향(26)으로 칩렛(20)의 단부에 연결되어 있거나 칩렛(22)의 중심에 연결되어 있다. 도체(28)(예컨대, 금속 와이어)가 칩렛 연결패드를 서브픽셀들, 예컨대, 유기발광 다이오드(OLED)와 같은 발광 다이오드의 전극들에 전기연결시킨다. 버스(22)는 도체, 예컨대, 금속 와이어를 포함할 수 있다. 복수의 이런 전기도전성 와이어들이 각 버스에 포함될 수 있다.
도 1의 설계는 간단한 배열이다. 그러나, 플랫패널 디스플레이에서, 각 픽셀은 시청자가 픽셀내 개개의 서브픽셀들을 알아볼 수 없도록 충분히 작아서, 픽셀에서 완전히 믹싱되는 컬러들을 명백한 풀컬러의 단일 광이미터에 제공하는 것이 중요하다. 픽셀 간격이 너무 크면, 시청자가 서브픽셀을 식별할 수 있어 이미지 품질이 저하된다. 매우 큰 픽셀 간격들로도, 이미지가 시청자들에게 식별될 수 없다. 더욱이, 칩렛(20)과 지지 버스(22,26)는 예컨대 종래 액티브 매트릭스 디스플레이에서 개개의 박막 회로에 비해 상대적으로 큰 면적을 차지할 수 있다. 이들 큰 면적은 반드시 발광 서브픽셀들 간에 균일하게 분포될 필요는 없으므로 디스플레이에서 이미지 인공물을 야기한다. 게다가, 픽셀의 중심은 디스플레이에서 균일하게 분포되지 않을 수 있다. 칩렛 기반의 디스플레이에서 이러한 결함은 본 발명으로 극복된다.
본 발명의 일실시예에서 도 2를 참조하면, 디스플레이 디바이스는 기판(8)과, 기판(8) 위에 형성된 복수의 픽셀들을 포함하고, 각 픽셀은 2 이상의 서브픽셀들(12, 14, 16, 18)을 포함하며, 복수의 픽셀들은 디스플레이 면적(6)을 정의한다. 복수의 칩렛들은 디스플레이 면적(6)에서 기판(8) 위에 위치되고, 각 칩렛은 적어도 2개의 인접한 픽셀들에 있는 서브픽셀들을 제어한다. 기판상의 인접한 픽셀들은 바로 이웃한 픽셀들이다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 칩렛은 픽셀들 사이에 배치될 수 있다. 픽셀 중 적어도 하나의 서브픽셀은 제 1 칩렛에 의해 제어되고 동일 픽셀 중 적어도 하나의 다른 서브픽셀은 제 2 칩렛에 의해 제어된다. 도체(28)는 서브픽셀을 칩렛에 연결하고 칩렛에 의해 제어되는 서브픽셀들을 나타낸다. 예컨대, 칩렛(20B)은 연결된 백색(W), 청색(B), 적색(R), 및 녹색(G) 서브픽셀을 제어하고, 칩렛(20C)은 연결된 백색(W), 청색(B), 적색(R), 및 녹색(G) 서브픽셀을 제어한다. 각 픽셀(10)은 4개의 서브픽셀들을 포함한다. 이 예에서, 픽셀(10A)은 칩렛(20A)에 의해 제어되는 W 및 B 서브픽셀과 칩렛(20B)에 의해 제어되는 R 및 G 서브픽셀을 포함한다. 픽셀(10B)은 칩렛(20B)에 의해 제어되는 W 및 B 서브픽셀과 칩렛(20C)에 의해 제어되는 R 및 G 서브픽셀을 포함한다. 따라서, 한 픽셀의 W 및 B 서브픽셀은 한 칩렛에 의해 제어되고 동일 픽셀의 R 및 G 서브픽셀은 제 2의 다른 칩렛에 의해 제어된다. 이 배열은 픽셀들의 수직 간격(V')을 줄이는 이점이 있다; 표시된 V'(도 2)는 V(도 1)보다 작다. 따라서, 도 2의 픽셀내 서브픽셀들(12, 14, 16, 18)은 시청자에 의해 쉽게 개별적으로 구별되지 않으며, 이로써 픽셀(10)내 더 나은 컬러 믹싱을 제공한다.
도 2의 예는 서브픽셀들이 칩렛에 의해 이격되어 있는 수직방향으로 향상된 픽셀 해상도를 나타낸다. 도 3은 수평방향으로 동일한 경우를 나타낸다. 도 3을 참조하면, (도 14에 도시된 바와 같이) 버스(22)는 서브픽셀들을 분리하고 칩렛(20)에 연결될 수 있다. (하나 이상이 있다면) 버스(22)의 도체들이 각 개개의 서브픽셀 컬럼 사이에 분포될 수 있으나, 도체 또는 서브픽셀들이 얼마나 가까이 위치될 수 있는지에 대해 제조공정의 설계 규칙 허용오차가 제한되기 때문에, 이렇게 함으로써 디스플레이의 발광면적(개구비)가 줄어들 수 있다. 더욱이, 칩렛 설계에서 버스들은 (도 14에 도시된 바와 같이) 칩렛의 중심에 이점적으로 연결될 수 있다. 이 연결방법은 많은 도체 그룹들이 비발광면적에 연결되게 허용하나, 픽셀의 서브픽셀들을 원하는 것보다 더 멀리 이격시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따르면, 한 픽셀의 다른 서브픽셀들은 하나 이상의 칩렛에 의해 제어될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 칩렛(20A, 20B, 및 20C)은 도체(28)에 연결된 R, G, B, 및 W 서브픽셀들을 제어한다. 그러나, 픽셀(10A)은 칩렛(20A)에 의해 제어되는 G 및 B 서브픽셀과 칩렛(20B)에 의해 제어되는 R 및 W 서브픽셀들을 포함한다. 마찬가지로, 픽셀(10B)은 칩렛(20B)에 의해 제어되는 G 및 B 서브픽셀과 칩렛(20C)에 의해 제어되는 R 및 W 서브픽셀들을 포함한다. 수평거리(H')(도 3)는 수평거리(H)(도 1)보다 작으며, 이로써 픽셀의 컬러 믹싱을 향상시킨다.
본 발명은 수평 및 수직 방향 모두에서 서브픽셀 컬러 믹싱을 향상시키는 실시예를 포함한다. 도 4를 참조하면, 각 픽셀은 각 픽셀(10)의 서브픽셀(12, 14, 16, 18) 사이의 버스(22) 또는 칩렛(20)으로 인해 픽셀 내 이격이 과도하지 않도록 4개 칩렛들에 의해 제어된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 픽셀(10)은 제 1 칩렛에 의해 제어되는 B 서브픽셀, 제 2 칩렛에 의해 제어되는 W 서브픽셀, 제 3 칩렛에 의해 제어되는 G 서브픽셀, 및 제 4 칩렛에 의해 제어되는 R 서브픽셀을 갖는다. 이 배열에서, 간격(H')은 도 1의 간격(H)보다 작으며 간격(V')은 도 1의 간격(V)보다 작으며, 이로써 픽셀의 컬러 믹싱을 향상시킨다. 따라서, 본 발명에 따른 도 2, 도 3 및 도 4의 실시예에서, 서브픽셀들은 행렬을 갖는 어레이로 형성되고, 칩렛은 모든 행 또는 열이 아니라 적어도 하나의 행 또는 열에서 이격된 서브픽셀들 사이에 위치되며, 칩렛에 의해 이격된 서브픽셀들 간의 간격은 칩렛에 의해 이격되지 않은 서브픽셀들 사이의 간격보다 더 크다. 더욱이, 서브픽셀들은 행렬을 갖는 어레이로 형성되며, 도체들이 모두가 아니라 적어도 하나의 행 또는 열에서 이격된 서브픽셀들 사이에 위치되며, 도체들에 의해 이격된 서브픽셀들 간의 간격은 도체들에 의해 이격되지 않은 서브픽셀들 사이의 간격보다 더 크다. 도체들은 와이어를 형성할 수 있으며, 예컨대 하나 이상의 층들로 형성된 금속을 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이 픽셀들을 지정함으로써, 각 픽셀의 컬러 믹싱이 향상된다.
도 1 내지 도 4는 4개 서브픽셀들을 각각 갖는 한 픽셀을 제어하는 칩렛을 도시하고 있다. 본 발명은 이런 실시예에 국한되지 않는다. 예컨대, 도 5 및 도 15에 도시된 바와 같이, 칩렛은 16개 서브픽셀들을 포함하는 4개 픽셀을 제어할 수 있다. 각 칩렛은 (도 5 및 이하의 도면에서 명확히 하기 위해 추상적 아이콘으로 도시된) 도체(28)를 통해 16개 서브픽셀들에 연결된다. 픽셀의 중심(11)은 검은 도트로 도시되어 있다. 도 15에서, 도체(28)의 절반만이 명확히 하기 위해 나타나 있으나, 도시된 16개 서브픽셀들 모두가 칩렛에 의해 제어된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 픽셀(10)을 구성하는 서브픽셀들은 칩렛(20) 또는 도체(22)에 의해 이격되어 있지 않다. 그러나, 픽셀의 분포는 균일하지 않다. 도시된 바와 같이, 칩렛(20)에 의해 이격된 픽셀들의 중심 간의 거리(V1)는 칩렛(20)에 의해 이격되지 않은 픽셀들의 중심 간의 거리(V2)보다 더 크다. 마찬가지로, 버스(22)에 의해 이격된 픽셀들의 중심 간의 거리(H1)는 버스(22)에 의해 이격되지 않은 픽셀들의 중심 간의 거리(H2)보다 더 크다. 이 불균일은 디스플레이 이미지 품질을 저하시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 일실시예에서, 몇몇 픽셀들의 서브픽셀들의 제어가 다른 픽셀들 간에 공유되므로, 픽셀들의 균일한 분포를 제공한다. 즉, 픽셀들의 크기가 반드시 같지 않더라도 픽셀들의 중심이 균일하게 위치된다. 도 6을 참조하면, 칩렛에 의해 제어되는 서브픽셀들은 도 5에 도시된 바와 같이 동일한 위치에 위치되어 있다. 그러나, 픽셀들은 달리 배열되어 있다. 즉, 도 5에 비해 도 6에서 다른 서브픽셀들이 픽셀들을 구성한다. 이미지 신호에서 서브픽셀들의 값을 디스플레이에 있는 물리적 서브픽셀들에 할당하는 것이 다르다. 도 6에 도시된 바와 같이, 칩렛(20A)은 픽셀들(10A 및 10D)에 대한 서브픽셀들 모두를 제어한다. 칩렛(20A)은 픽셀(10B 및 10E)에 대해 W 및 B 서브픽셀들만 제어한다. 칩렛(20B)은 픽셀(10B 및 10E)에 대해 R 및 G 서브픽셀들만 제어한다. 칩렛(20B)은 픽셀(10C 및 10F)에 대한 서브픽셀들 모두를 제어한다. 픽셀을 서브픽셀로의 이러한 맵핑은 픽셀들의 중심들 간의 균일한 수직간격(V3)을 제공하는 이점이 있으며, 이로써 디스플레이의 이미지 품질을 향상시킨다.
본 발명에 따르면, 또 다른 실시예로, 픽셀들은 픽셀 중심들의 균일한 간격을 제공하도록 버스(22) 도체들에 걸쳐 분포될 수 있다. 도 7을 참조하면, 칩렛에 의해 제어되는 서브픽셀들이 도 5에 도시된 바와 같이 동일 위치에 있을 수 있다. 그러나, 픽셀들은 다르게 배열되어 있다. 즉, 도 5에 비해 도 7에서 다른 서브픽셀들이 픽셀을 구성한다. 이미지 신호에서 서브픽셀들의 값을 디스플레이에 있는 물리적 서브픽셀들에 할당하는 것이 다르다. 도 7에 도시된 바와 같이, 칩렛(20A)은 픽셀들(10A 및 10D)에 대한 서브픽셀들 모두를 제어한다. 칩렛(20A)은 픽셀(10B 및 10E)에 대해 G 및 B 서브픽셀들만 제어한다. 칩렛(20B)은 픽셀(10B 및 10E)에 대해 R 및 W 서브픽셀들만 제어한다. 칩렛(20B)은 픽셀(10C 및 10F)에 대한 서브픽셀들 모두를 제어한다. 픽셀을 서브픽셀로의 이러한 맵핑은 픽셀들의 중심들 간의 균일한 수평간격(H3)을 제공하는 이점이 있으며, 이로써 디스플레이의 이미지 품질을 향상시킨다.
본 발명의 또 다른 실시예로 도 8을 참조하면, 수평 및 수직 방향 모두에서 픽셀 중심들 간의 간격은 균일하게 이루어질 수 있다. 칩렛(20A)은 픽셀(10A)에 있는 모든 서브픽셀들을 제어한다. 칩렛(20A)은 픽셀(10B)에 있는 B 및 G 서브픽셀들을 제어하고, 픽셀(10D)에 있는 B 및 W 서브픽셀들을 제어한다. 칩렛(20A)은 또한 픽셀(10E)에 있는 B 서브픽셀을 제어한다. 칩렛(20B)은 픽셀(10C)에 있는 모든 서브픽셀들을 제어한다. 칩렛(20B)은 픽셀(10B)에 있는 R 및 W 서브픽셀들을 제어하고, 픽셀(10F)에 있는 B 및 W 서브픽셀들을 제어한다. 칩렛(20B)은 또한 픽셀(10E)에 있는 W 서브픽셀을 제어한다. 칩렛(20C)은 픽셀(10G)에 있는 모든 서브픽셀들을 제어한다. 칩렛(20C)은 픽셀(10D)에 있는 G 및 R 서브픽셀들을 제어하고, 픽셀(10H)에 있는 B 및 G 서브픽셀들을 제어한다. 칩렛(20C)은 또한 픽셀(10E)에 있는 G 서브픽셀을 제어한다. 칩렛(20D)은 픽셀(10I)에 있는 모든 서브픽셀들을 제어한다. 칩렛(20D)은 픽셀(10H)에 있는 R 및 W 서브픽셀들을 제어하고, 픽셀(10F)에 있는 G 및 R 서브픽셀들을 제어한다. 칩렛(20D)은 또한 픽셀(10E)에 있는 R 서브픽셀을 제어한다. 이런 픽셀 배열로, 모든 픽셀들의 중심들이 수평방향으로 거리(H3)만큼 이격되어 있고 수직방향으로 거리(V3) 만큼 이격되어 있다.
본 발명은 스트립 배열 뿐만 아니라 쿼드(2×2 배열)로 높인 픽셀들에 적용될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 각 픽셀은 4개의 서브픽셀들을 포함할 수 있고 각 픽셀의 서브픽셀들은 스트립 형태로 배열될 수 있다. 대안으로, 각 픽셀은 3개의 서브픽셀들을 포함할 수 있고, 각 픽셀의 서브픽셀들은 스트립 형태로 배열될 수 있다.
도 9를 참조하면, 픽셀(10)의 배열에서, 각 픽셀(10)은 와이어(28)를 통해 칩렛(20)에 의해 제어되는 4개의 서브픽셀들, (R 12, G 16, B 18, W 14)을 갖는다. 이 예에서, 칩렛(20)은 8개 서브픽셀들을 제어한다. 픽셀 중심(11)은 수직거리(V1 및 V2)를 비교함으로써 알 수 있는 바와 같이 균일하게 분포되지 않는다. 도 10을 참조하면, 픽셀 위치와 서브픽셀들의 위치를 재배열함으로써, 픽셀 중심들이 수직방향으로 균일하게 분포될 수 있다. 칩렛(20A)은 픽셀(10A 및 10B)에 있는 서브픽셀들 모두를 제어한다. 이 배열은 일정한 수직픽셀 간격(V3)을 제공한다. 그러나, 이 배열은 스트립 배열을 쿼드 배열로 변환한 것으로, 거리(H1 및 H2)를 비교함으로써 알 수 있는 바와 같이, 수평거리에서의 간격이 균일하지 않다.
본 발명의 일실시예에 따른 도 11을 참조하면, 픽셀들은 수평거리(H3)와 수직거리(V3)로 도시된 바와 같이 수평 및 수직 거리 모두에서 일정한 중심간 간격을 제공하도록 배열될 수 있다. 이 배열에서, 칩렛(20A)은 픽셀(10A)에 있는 서브픽셀들 모두를 제어한다. 칩렛(20A)은 또한 픽셀(10B)에 있는 G 및 W 서브픽셀을 제어한다. 칩렛(20B)은 픽셀(10C)에 있는 서브픽셀들 모두를 제어하고 픽셀(10B)에 있는 R 및 B 서브픽셀을 제어한다. 도 8의 배열에 대해 보완적인 배열도 또한 사용될 수 있으며, 도 8의 배열에서 몇몇 픽셀들은 4개의 다른 칩렛들에 의해 제어되고, 픽셀들은 칩렛에 의해 이격되어 있다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 본 발명은 또한 단지 3개의 서브픽셀들(예컨대 R, G, 및 B)만을 갖는 픽셀들을 포함하는 픽셀 레이아웃에 적용될 수 있다. 도 12에서, 버스(22)는 한 쌍의 칩렛들에 신호를 제공하고 칩렛들을 이격시킨다. 각 칩렛은 각 픽셀에 있는 서브픽셀들 모두를 제어한다. 그러나, 이 배열은 수평 간격거리(H1 및 H2)를 비교함으로써 알 수 있는 바와 같이 중심이 균일하게 분포되지 않은 픽셀들을 야기한다. 본 발명의 실시예에 따르고 도 13에 도시된 바와 같이, (서브픽셀들 또는 서브픽셀들의 컨트롤이 아니라) 픽셀들을 재배열함으로써, 등거리의 균일하게 분포된 픽셀 중심들(11)을 얻을 수 있다. 이 배열에서, 칩렛(20A)은 G 및 B 서브픽셀을 제어하고 칩렛(20B)은 픽셀(10A)의 서브픽셀 R을 제어한다. 칩렛(20B)은 G 및 B 서브픽셀을 제어하고 칩렛(20C)은 픽셀(10B)의 서브픽셀 R을 제어한다. 칩렛(20C)은 픽셀(10C)의 G 및 B 서브픽셀을 제어한다.
이들 예로부터 알 수 있는 바와 같이, 각 인접한 픽셀의 중심들 간의 간격은 적어도 한 방향, 즉, 수평 또는 수직방향으로 동일할 수 있거나, 각 인접한 픽셀의 중심들 간의 거리는 적어도 2개의 직각 방향, 예컨대 수평 및 수직방향으로 동일할 수 있다.
픽셀 중심들의 간격이 균일해질 수 있는 한편, 픽셀들의 크기는 달라질 수 있다. 즉, 픽셀의 서브픽셀들 간의 간격을 포함해 픽셀의 전체 면적이 다른 픽셀들에 대해 달라질 수 있다. 일반적으로, 픽셀들의 크기는 칩렛들이 픽셀의 서브픽셀들 사이에 배치될 수 있기 때문에 다를 수 있다. 대안으로, 픽셀들의 크기는 도체(예컨대, 하나 이상의 와이어들을 포함한 버스들)가 픽셀의 서브픽셀들 사이에 배치될 수 있기 때문에 다를 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에서, 칩렛과 도체 모두가 픽셀의 서브픽셀들 사이에 배치된다. 따라서, 복수의 칩렛들에 의해 제어되는 픽셀의 크기는 단일 칩렛에 의해 제어되는 픽셀의 크기보다 더 작을 수 있다. 아주 극단적인 경우, 픽셀의 각 서브픽셀은 별개의 칩렛에 의해 제어된다. 예컨대, 4개 서브픽셀들을 갖는 픽셀이 4개의 다른 칩렛들에 의해 제어될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 칩렛(20)은 다양한 방식으로, 예컨대, 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 칩렛(20)의 길이 치수를 따라 연결패드(24)의 하나 또는 2개의 행들로 구성될 수 있다. 상호연결버스(26,22)는 다양한 재료들로 형성될 수 있고 디바이스 기판에 증착을 위해 다양한 방법을 사용할 수 있다. 예컨대, 상호연결버스(26,22) 또는 와이어(28)는 기화되거나 스퍼터링되는 금속, 예컨대, 알루미늄 또는 알루미늄 합금일 수 있다. 대안으로, 상호연결버스(26,22) 또는 와이어(28)는 경화성 도전 잉크 또는 금속 산화물로 제조될 수 있다. 한가지 비용 이점적인 실시예에서, 상호연결버스(26,22) 또는 와이어(28)는 단일층으로 형성된다.
본 발명은 복수의 칩렛들(20)이 디바이스 기판(8) 위에 규칙적인 배열로 배열된, 특히, 큰 디바이스 기판, 예컨대, 유리, 플라스틱 또는 호일을 이용하는 멀티픽셀 디바이스 실시예들에 유용하다. 각 칩렛(20)은 칩렛(20)의 회로에 따라 그리고 컨트롤 신호에 응답해 디바이스 기판(8) 위에 형성된 복수의 서브픽셀들을 제어할 수 있다. 각각의 픽셀 그룹들 또는 멀티픽셀 그룹들은 전체 디스플레이를 형성하도록 조립될 수 있는 타일 소자들에 위치될 수 있다.
본 발명에 따르면, 칩렛(20)은 기판(8) 위에 분포된 서브픽셀 컨트롤 소자들을 제공한다. 칩렛(20)은 디바이스 기판(8)에 비해 상대적으로 작은 집적회로이며 도체, 연결패드, 저항기 또는 커패시터와 같은 수동 구성부품 또는 트랜지스터나 다이오드와 같은 능동 구성부품을 포함하는 회로(22)를 구비한다. 칩렛(20)은 디스플레이 기판(8)과 별도로 제조되고 그런 후 디스플레이 기판(8)에 적용된다. 칩렛(20)은 바람직하게는 반도체 디바이스를 제조하기 위한 공지의 공정을 이용해 실리콘 또는 절연체 상의 실리콘(SOI) 웨이퍼를 이용해 제조된다. 각 칩렛(20)은 디바이스 기판(8)에 부착하기 전에 분리된다. 따라서, 각 칩렛(20)의 결정 베이스는 디바이스 기판(8)과 별개이며 칩렛 회로가 위에 및 내에 배치되는 기판인 것으로 고려될 수 있다. 따라서, 복수의 칩렛들(20)은 디바이스 기판(8)과 서로 별개인 해당하는 복수의 기판들을 갖는다. 특히, 별개의 기판들은 픽셀(10)이 형성되는 기판(8)과 별개이고 함께 취합되는 각각의 칩렛 기판들의 면적은 디바이스 기판(8)보다 더 작다. 칩렛(20)은 예컨대 박막 비정질 또는 다결정 실리콘 디바이스에서 발견되는 것보다 더 큰 성능의 능동 구성부품들을 제공하는 결정 기판을 가질 수 있다. 칩렛(20)은 바람직하게는 두께가 100㎛ 이하, 더 바람직하게는 20㎛이하일 수 있다. 이는 종래 스핀코팅 기술을 이용해 도포될 수 있는 칩렛(20) 위에 접착 및 평탄화 재료의 형성을 용이하게 한다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 결정 실리콘 기판에 형성된 칩렛(20)은 기하학적 어레이로 배열되고 접착 재료 또는 평탄화 재료로 디바이스 기판(예컨대, 8)에 부착된다. 칩렛(20)의 표면상의 연결패드(24)는 신호 도체, 전원 버스 및 행렬 전극에 각 칩렛(20)을 연결시켜 픽셀(10)을 구동하게 이용된다.
칩렛(20)은 반도체 기판에 형성되기 때문에, 칩렛의 회로는 현대적 리소그래픽 도구를 이용해 형성될 수 있다. 이런 도구들로, 0.5 마이크론 이하의 형태 크기가 쉽게 가용해질 수 있다. 예컨대, 현대적인 반도체 제조라인들은 90㎚ 또는 45㎚의 선폭을 달성할 수 있고, 본 발명의 칩렛을 제조하는데 이용될 수 있다. 그러나, 칩렛(20)은 또한 디스플레이 기판(8)에 조립된 후 칩렛 위에 제공된 와이어링층에 전기연결을 하기 위한 연결패드(24)를 필요로 한다. 연결패드(24)는 디스플레이 기판(8)에 사용된 리소그래피 도구의 형태 크기(예컨대, 5㎛)와 와이어링층에 대한 칩렛(20)의 정렬(예컨대, ±5㎛)를 기초로 한 크기로 만들어진다. 따라서, 연결패드(24)는 예컨대 패드들 사이에서 5㎛ 이격된 15㎛ 폭이 될 수 있다. 이는 패드가 일반적으로 칩렛(20)에 형성된 트랜지스터 회로보다 상당히 더 큰 것을 의미한다.
패드는 일반적으로 트랜지스터 위의 칩렛 상의 평탄화층에 형성될 수 있다. 낮은 제조비용을 가능하게 하기 위해 표면적이 가능한 한 작은 칩렛을 제조하는 것이 바람직하다.
기판(예컨대, 비정질 또는 다결정 실리콘)상에 직접 형성된 회로보다 더 큰 성능을 갖는 회로를 구비한 별개의 기판들을 갖는 (예컨대, 결정 실리콘을 구비한) 칩렛을 이용함으로써, 고성능을 갖는 디바이스가 제공된다. 결정 실리콘은 고성능을 가질 뿐만 아니라 훨씬 더 작은 능동소자(예컨대, 트랜지스터)를 갖기 때문에, 회로 크기가 훨씬 줄어든다. 예컨대, 윤(Yoon), 이(Lee), 양(Yang), 및 장(Jang)의논문 "A novel use of MEMS switches in driving AMOLED", Digest of Technical Papers of the Society for Information Display, 2008, 3.4, p. 13에 기술된 바와 같이, MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 구조를 이용해 유용한 칩렛이 또한 형성될 수 있다.
디바이스 기판(10)은 해당기술분야에 공지된 포토리소그래피 기술로 평탄화층(예컨대, 수지) 위에 형성된 기화되거나 스퍼터링된 금속 또는 금속합금(예컨대, 알루미늄 또는 은)으로 된 와이어링층들과 유리를 구비할 수 있다. 칩렛(20)은 집적회로 산업에 잘 확립된 종래 기술을 이용해 형성될 수 있다.
본 발명은 멀티픽셀 기반을 갖는 디바이스에 이용될 수 있다. 특히, 본 발명은 유기 또는 무기 LED 디바이스로 실행될 수 있고, 특히 정보디스플레이 디바이스에 유용하다. 바람직한 실시예에서, 본 발명은 1998년 9월 6일자로 출원된 탕 등(Tang et al.)의 미국특허 No. 4,769,292 및 1991년 10월 29일자로 출원된 반슬리케 등(VanSlyke et al.) 등의 미국특허 No. 5,061,569에 개시되어 있으나 이에 국한되지 않는 작은 분자 또는 폴리머 OLEDs로 구성된 플랫패널 OLED 디바이스에 이용된다. 예컨대, (예컨대, 카헨(Kahen)의 미국 공개공보 2007/0057263에 개시된) 다결정 반도체 매트릭스에 형성된 양자도트를 이용하고 유기 또는 무기 전하제어층을 이용한 무기 디바이스들 또는 하이브리드 유기/무기 디바이스들이 이용될 수 있다. 유기 또는 무기 발광 디스플레이의 많은 조합과 변형들이 상단 또는 하단 이미터 구조를 갖는 액티브 매트릭스 디스플레이를 포함한 이런 디바이스를 제조하는데 사용될 수 있다.
H 수평 픽셀 중심간격
H' 수평 픽셀 중심간격
H1 수평 픽셀 중심간격
H2 수평 픽셀 중심간격
H3 수평 픽셀 중심간격
V 수직 픽셀 중심간격
V' 수직 픽셀 중심간격
V1 수직 픽셀 중심간격
V2 수직 픽셀 중심간격
V3 수직 픽셀 중심간격
6 디스플레이 면적
8 기판
10 픽셀
10A 픽셀
10B 픽셀
10C 픽셀
10D 픽셀
10E 픽셀
10F 픽셀
10H 픽셀
10I 픽셀
11 픽셀 중심
12 적색 서브픽셀
14 백색 서브픽셀
16 녹색 서브픽셀
18 청색 서브픽셀
20 칩렛
20A 칩렛
20B 칩렛
20C 칩렛
20D 칩렛
20E 칩렛
20F 칩렛
22 버스
24 연결패드
26 버스
28 와이어

Claims (18)

  1. a) 기판과,
    b) 상기 기판 위에 형성되고, 각 픽셀은 2 이상의 서브픽셀들을 포함하며, 디스플레이 면적을 정의하는 복수의 픽셀들과,
    c) 상기 디스플레이 면적에 있는 상기 기판 위에 위치되어, 각 칩렛은 적어도 2개의 인접한 픽셀들의 서브픽셀들을 제어하는 복수의 칩렛들을 구비하고,
    상기 픽셀은 제1 칩렛 및 제2 칩렛에 의해 제어되고,
    상기 픽셀의 적어도 하나의 서브픽셀은 상기 제1 칩렛에 의해 제어되고, 같은 픽셀의 적어도 하나의 서브픽셀은 상기 제2의 칩렛에 의해 제어되는 디스플레이 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    각 픽셀은 적색 서브픽셀, 녹색 서브픽셀, 및 청색 서브픽셀을 포함하는 디스플레이 디바이스.
  3. 제 1 항에 있어서,
    각 픽셀은 적색 서브픽셀, 녹색 서브픽셀, 청색 서브픽셀 및 백색 서브픽셀을 포함하는 디스플레이 디바이스.
  4. 제 1 항에 있어서,
    각 픽셀은 4개의 서브픽셀들을 포함하고, 각 픽셀의 서브픽셀들은 2×2 형태로 배열되는 디스플레이 디바이스.
  5. 제 1 항에 있어서,
    각 픽셀은 4개의 서브픽셀들을 포함하고, 각 픽셀의 서브픽셀들은 스트립 형태로 배열되는 디스플레이 디바이스.
  6. 제 1 항에 있어서,
    각 픽셀은 3개의 서브픽셀들을 포함하고, 각 픽셀의 서브픽셀들은 스트립 형태로 배열되는 디스플레이 디바이스.
  7. 제 1 항에 있어서,
    서브픽셀들은 행렬을 갖는 어레이로 이루어지고, 칩렛은 모든 행 또는 열이 아니라 적어도 하나의 행 또는 열에서 서로 이격된 서브픽셀들 사이에 위치되며, 칩렛들에 의해 이격된 서브픽셀들 간의 간격은 칩렛에 의해 이격되지 않은 서브픽셀들 간의 간격보다 더 큰 디스플레이 디바이스.
  8. 제 1 항에 있어서,
    기판 위에 형성된 복수의 도체들을 더 구비하고, 서브픽셀들은 행렬을 갖는 어레이로 형성되며, 도체들은 모두가 아니라 적어도 하나의 행 또는 열에서 서로 이격된 서브픽셀들 사이에 위치되며, 도체들에 의해 이격된 서브픽셀들 간의 간격은 도체들에 의해 이격되지 않은 서브픽셀들 간의 간격보다 더 큰 디스플레이 디바이스.
  9. 제 1 항에 있어서,
    각 인접한 픽셀의 중심 사이의 간격은 적어도 한 방향에서 동일한 디스플레이 디바이스.
  10. 제 9 항에 있어서,
    각 인접한 픽셀의 중심 사이의 간격은 적어도 2개의 다른 방향에서 동일한 디스플레이 디바이스.
  11. 제 9 항에 있어서,
    픽셀의 크기는 이웃 픽셀의 크기와 다른 디스플레이 디바이스.
  12. 제 1 항에 있어서,
    칩렛은 픽셀의 서브픽셀들 사이에 배치되는 디스플레이 디바이스.
  13. 제 1 항에 있어서,
    칩렛은 픽셀들 사이에 배치되는 디스플레이 디바이스.
  14. 제 1 항에 있어서,
    기판 위에 형성된 복수의 도체들을 더 구비하고, 도체들은 픽셀의 서브픽셀들 사이에 배치되는 디스플레이 디바이스.
  15. 제 14 항에 있어서,
    칩렛과 도체 모두가 픽셀의 서브픽셀들 사이에 배치되는 디스플레이 디바이스.
  16. 제 1 항에 있어서,
    복수의 칩렛들에 의해 제어되는 픽셀의 크기는 단일 칩렛에 의해 제어되는 픽셀의 크기보다 더 작은 디스플레이 디바이스.
  17. 삭제
  18. 삭제
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