TWI381524B - 具有整合機械開關的電致發光區域照明裝置 - Google Patents

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Description

具有整合機械開關的電致發光區域照明裝置
本發明關於一種電致發光燈用的控制裝置。
由區域-發光發光二極體製成的有機和無機固態電致發光(electroluminescent,EL)裝置越來越多地用於需要穩健性和長壽命的應用中。這種固態照明裝置因為可提供不同於光的點源(如發現在形成於半導體晶體中的無機發光二極體中)的發光區域所以引起廣大的興趣。這種電致發光裝置的屬性降低了裝置的最大熱量，便於自燈具或照明用具中的二極體有效地擷取光，並提供大區域擴散照明源，所述EL照明裝置優先在很多環境中使用從而降低眼睛的疲勞並提供舒服的可視環境。為了獲得這些優點，較佳地是燈具具有大區域，典型地大於200cm2 並通常超過3000cm2 。
有機電致發光裝置，如有機發光二極體(OLED)，可藉由在基板上沉積材料且利用蓋或層密封而製造。這個過程使單一及整體照明元件在單一基板上產生。這種基板為可卸除地插入插槽並受到例如利用安裝在牆壁或燈具上的光開關所控制。另外，控制開關可直接安裝在插槽內，例如如美國專利第6,819,036號中所教示。
在沉積過程中，非常薄層的發光材料，通常按照10s或100s的nm厚度順序沉積在成對電極之間。由於這些電極之間的距離非常短，所以在電極之間可能出現短路。這些短路可能立即被看到但也可能隨時間經過而形成，並能使燈整體喪失功能性，降低了燈的照明，或減損燈的外觀。
工業中已知用於照明之智慧複雜的控制系統。例如，美國專利第7,521,667號包括關於具有感測器的無機、點光源LED燈的內容。美國專利第7,265,332號描述了光顯示器和照明控制系統並討論經濟、小型化的光顯示系統以及用在大型建築照明網中的控制系統。WO2009/060373討論了OLED可用作發光器和感測器的光通信。美國專利第7,386,421號揭露了用於優化所需位置區域照明的照明控制系統。美國專利第6,791,824號描述了一種室外照明系統網路的室外照明控制系統，用於自動感測、輸送和記錄關於照明系統網路的運作資料，從而可更有效地執行控制和維護。在所述網路的複數個燈中每一個的所處位置，存在接收電能輸入並為剩餘燈的位置提供電能的控制器模組。每個控制器模組具有第一繼電器以使電流流至處於控制器模組的位置的至少一室外照明燈，且具有第二繼電器用於開啟電能至下一燈的位置。第一電流感測器監測流至位於每個燈位置的燈的電流，以及第二電流感測器監測流至剩餘位置的電流。
這種平板區域發光照明的控制方法很有用，但傳統用於照明的開關機械很大且相對昂貴。進而，應用OLED材料的典型燈應用單一基板上的複數個發光元件，從而提高燈的穩健性。較佳地是單獨控制不同的發光元件，或全都在單一基板上形成的電性連接發光元件組，如美國專利第6,680,578號中所教示。此技術可能需要過多數量的外部連接至基板、燈的佈線，及開關。另外，用以提供智慧照明而使用感測器和複雜控制機械可能在應用智慧照明控制系統的組裝中產生複雜且昂貴的佈線電路和感測器。
鑒於前面所述，因此，本發明的目的是提供一種可用於平板及區域發光之改良的控制裝置，其提供一降低製造成本、智慧控制、及降低基礎結構需求的高度整合。
依據本發明的一個方面，提供一種電致發光燈，包括：
(a)　一燈基板，具有一裝置面；
(b)　一形成在該燈基板裝置面上的第一電極、形成在該第一電極上具有發光材料的一個或多個發光層、以及形成在該一個或多個發光層上的第二電極，該第一電極和該第二電極提供電流以使該發光材料在一發光區域中發光；
(c)　一晶片載置器，具有一單獨且獨立於該燈基板並黏接於該燈基板裝置面的晶片載置器基板、至少一個或多個連接墊、一機械開關、以及一控制該機械開關的控制電路，該機械開關電性連接至一個或多個連接墊且至少一個連接墊利用一個或多個電連接電性連接至該第一電極或該第二電極；以及
(d)　一絕緣平坦化層，形成在該晶片載置器和該等電連接的至少一部分上，使該晶片載置器為一嵌入晶片載置器。
本發明提供了一種可用於平板及區域發光之改良的控制裝置，其包括一降低製造成本、智慧控制、及降低基礎結構需求的高度整合。
本發明的這些和其他方面，目的，特點和優點將通過探討下面最佳實施例的詳細描述以及所附申請專利範圍並參考附圖說明中清楚地理解和獲得。
參考第1圖，電致發光(EL)燈1包括具有裝置面9的燈基板10。第一電極12形成在裝置面9上的燈基板10上面，具有發光材料的一個或多個發光層14形成在第一電極12上面，且第二電極16形成在發光材料的一個或多個發光層14上面以便形成發光二極體15。第一電極12和第二電極16提供電流促使發光材料的一個或多個發光層14在發光區域70內發出光5。
具有單獨且獨立於燈基板10的晶片載置器基板28的晶片載置器20位於且黏接於具有絕緣平坦化層18和18B的燈基板10裝置面9。晶片載置器20包括一個或多個連接墊24、機械開關50、和形成在晶片載置器20內用於控制機械開關50的控制電路22。晶片載置器20位於燈基板10的裝置面9上面且黏接於燈基板10的裝置面9。機械開關50電性連接於一個或多個連接墊24並且至少一個連接墊24利用一個或多個電連接30電性連接於第一電極12或第二電極16。絕緣平坦化層18B形成於至少一部分晶片載置器20和電連接30的上面，從而晶片載置器20為嵌入晶片載置器。在本發明的一個實施例中，第一電極12或第二電極16或發光層14設置在嵌入晶片載置器20的至少一部分上。
蓋60可密封和保護電致發光燈1。本文所使用的用語“機械開關”與用語“MEMS開關(微機電開關)”交換使用。在本發明書中，用語“機械開關”或“MEMS開關”50為用於控制晶片載置器內電流流動以響應控制電路之具有物理移動部分的裝置。機械或MEMS開關不同於，例如，使用電場控制電流的流動或電壓的電晶體。機械開關將典型地包括一導體元件，其物理移入或移出、物理接觸另一導體，以使電流流動或不使電流流動，例如以響應一磁場。應注意到用語“機械開關”或“MEMS開關”代表具有至少一個所述導電開關的裝置但可代表具有串聯或並聯的多個導電元件的裝置。並聯所述裝置可防止開關故障時開路故障的錯誤模式，並防止電接觸。並聯還可使機械或MEMS開關支援更大的電流。這些裝置還可串聯。串聯可防止開關故障時閉路故障的錯誤模式，防止裝置關閉。應注意到在一些實施例中，導電元件可被形成用於防止超大電流流動。例如，導電元件的區域內的薄膜可設為高電阻以便導電元件在超高電流如第一和第二電極之間由於短路發生的電流通過時作為保險絲。
在本發明的一個實施例中，機械開關50為適於在嵌入晶片載置器20內構建用作延遲的微機電開關。這個機械開關50提供至少兩個不同之可在其中選擇的物理位置。在一些結構中，這兩個不同的物理位置將包括一個其中在與電壓源90或電流源92(如第5圖和第6圖所示)連接的連接墊24和控制自電導體至第一電極12和第二電極16的電流的獨立連接墊24之間形成電接觸的物理位置。典型地，這至少兩個不同的物理位置還包括一個其中在與電導體80連接的連接墊和與第一電極12或第二電極16連接的連接墊24之間的連接不為電性連接的物理位置。機械開關50的定位取決於控制電路22提供的MEMS控制信號。
通常，控制電路22透過控制機械開關50的定位以控制至第一電極12或第二電極16的電流或藉由控制經第一電極12和第二電極16提供的電壓，以控制發光二極體15發出的光的亮度。例如，如第8圖所示，控制電路22可控制機械開關(如，MEMS)50的狀態。機械開關50連接至電源，例如提供所需電壓的電壓源90或提供所需電流的電流源92，以及連接至發光二極體15。藉由控制電路22控制機械開關50，能量提供至發光二極體15使其發光。由於發光二極體一般僅以單一方向導引電流，參考第9圖，整流器94可自電源90、92轉換交流電並將其通過機械開關50在控制電路22的控制下提供至發光二極體15。整流器94可當作控制電路22的一部分。在一些實施例中，機械開關50可具有兩個以上的物理位置及提供一個以上的電壓源90或電流源92供應複數個不同位準的電壓或電流，且機械開關可形成電連接以在複數個不同的電壓或電流中選擇。
為了完全瞭解本發明的結構的優點，應先理解一般使用電晶體控制電極上的電流或電壓的電致發光顯示裝置的習知技術控制結構。這些電晶體一般為低成本薄膜電晶體。由常見材料，如結晶矽、多晶矽或非晶矽形式形成的電晶體無法控制具有超出20V壓差的電源且由可提供更高電壓的小量常見材料形成的電晶體更加昂貴。進一步地，電流流經TFT內半導體。所有的半導體意義上具有相對低的電子遷移率，因此形成承載大電流的電晶體將具有大區域且需要形成具有大物理區域的晶片，其非常昂貴。因此，電子式電源開關無法整合為一區域發光燈。
本發明的機械開關50的使用可藉由使電流通過或不通過高導電金屬以控制電流或電壓。因為電子可輕鬆地流經這個高導電材料，機械開關50可以是小元件而仍舊能使具有更高電壓的大電流流至電極12、16。控制電路22可包括電晶體，以提供MEMS控制信號。然而，MEMS控制信號的電壓和電流典型地將比機械開關50自電源90、92發送至第一電極12或第二電極16的電壓和電流小的多。因此，根據本發明實施例，這些電晶體可以很小，從而能構建出用於控制適於整合區域發射電致發光燈之大電流的體積小而低成本的晶片載置器。
在較佳實施例中，這些晶片載置器將在第一電極12或第二電極16的每一個上提供至少1mW的電源。在一些更佳實施例中，這些晶片載置器將為第一電極或第二電極的每一個上提供至少50mW的電源，以及在又一些最佳實施例中，這些晶片載置器為第一電極或第二電極提供至少100mW的電源。應注意到晶片載置器黏接於基板且嵌入於絕緣平坦化層是很重要的。這種結構允許連接墊的尺寸減小到最小，由於一旦這些晶片載置器固定於基板，可以使用傳統、高解析度圖案化過程如光刻精確地定位並打開通過絕緣平坦化層至接觸墊的路徑然後精確地圖案化導電層，從而可對準這些路徑，再次能夠使用具有小區域的晶片載置器，因此可降低成本。
參考第2圖，本發明的電致發光燈1可進一步包括電導體32、80，例如電匯流排，其係外部連接電致發光燈1且電性連接至接收例如電控制信號82的控制信號的嵌入晶片載置器20上的連接墊24。另外，晶片載置器20可包括用於接收光學控制信號82的光感測器。嵌入晶片載置器20可進一步包括用於接收控制信號82的信號接收電路27(也在第4A圖中)。控制信號82可在電導體32上實現電通信。電導體80還可為電致發光燈1提供電能。控制信號82可具有比電極12、16所使用的電壓或電流的幅值低的電壓或電流的幅值從而提供電流使發光材料(如第1圖所示)的發光層14發出光5。在實施例中，控制信號82可具有比電極12，16使用的電壓或電流信號頻率更高的時間頻率，從而提供電流使發光材料(如第1圖所示)的發光層14發出光5。
參考第1圖和第3圖，電致發光燈1可包括具有裝置面9的燈基板10，在裝置面9上形成有複數個可獨立控制的第一電極12、形成在第一電極12上面具有發光材料的一個或多個發光層14、以及形成在一個或多個發光層14上面的一個或多個第二電極16，第一電極12和第二電極16提供電流使發光層14在複數個可獨立控制之單獨的發光區域70內發出光5。為了清楚，僅顯示出一部分發光區域70。
晶片載置器20具有單獨且獨立於燈基板10的晶片載置器基板28並黏接於燈基板10裝置面9，其包括複數個連接墊24、機械開關50、和形成在晶片載置器20內用於控制機械開關50的控制電路22。機械開關50電性連接至一個或多個連接墊24且至少一個連接墊24電性連接至具有單獨電連接30的複數個第一電極12的每一個，從而控制可獨立控制之單獨的發光區域70。絕緣平坦化層18B形成在晶片載置器20和電連接30的至少一部分上，使晶片載置器為嵌入晶片載置器。
又參考第2圖，由複數個電獨立的第一電極12或第二電極16形成的發光區域70可定義共同控制的發光區域70的組72。每個組72可電串聯複數個發光區域70。每個發光區域70可為例如有機發光二極體(OLED)。如第2圖所示，組72電性並聯。另外，參考第3圖，定義了單獨發光區域70的複數個圖案化第一電極12或第二電極16的每一個都通過單獨電連接30和連接墊24電性連接至嵌入晶片載置器20，並由嵌入晶片載置器20獨立控制。發光區域70或發光區域70的組72可位於基板10上的單行或單列內。不同的發光區域70或組72可在控制電路22的控制下在不同的時間發出不同顏色的光，從而提供賞心悅目的藝術或有趣的照明效果。
參考第5圖，在本發明的一個實施例中，第2圖的電致發光燈1進一步包括複數個圖案化第一電極12或第二電極16，圖案化第一電極12和圖案化第二電極16的每一個都通過電導體80和電連接30自電壓源90提供電流至對應第一或第二電極圖案之單獨的發光區域70。複數個圖案化第一電極12或圖案化第二電極16的每一個都通過單獨連接墊24電性連接至嵌入晶片載置器20。電流自嵌入晶片載置器20和電源90提供至電極12、16，使光5自電極12、16之間形成的發光層14中發出。又參考第6圖，第一電極12和第二電極16都通過連接至兩個單獨連接墊24的電導體32連接至嵌入晶片載置器20。在兩種情形下，絕緣平坦化層18B可為有機材料、電連接及晶片載置器提供物理、化學及電保護。第6圖的電源可為電流控制電源92。
參考第4A圖、第4B圖和第4C圖，電獨立發光區域或發光區域組可通過一個或多個由嵌入晶片載置器20內的控制電路26控制的微電機械開關50(MEMS)控制。在第4A圖所示的實施例中，具有單個微電機械開關50的晶片載置器20可為連接至由控制電路22控制的多個電極(如第2圖所示)的多個共同連接的連接墊24提供電能。然而，單個微電機械開關的載流能力可受到限制。另外，如果需要額外的電能，如第4B圖所示，具有多個微電機械開關50的晶片載置器20可與控制電路22並聯從而提供更大的載流能力。在第4C圖所示的又一實施例中，單獨的微電機械開關50可由控制電路22獨立控制至單獨的連接墊24以便單獨地控制獨立的第一電極或第二電極。在其他實施例中，這些結構可組合，從而，例如一個連接墊利用並聯兩個微電機械開關驅動且另一連接墊利用其他兩個並聯的微電機械開關驅動。因此，本發明各個實施例中具有單個燈基板的電致發光燈可具有由一個機械開關控制的一個發光區域；由並聯的複數個機械開關控制的一個發光區域；複數個獨立控制的發光區域，複數個獨立控制的發光區域的每一個由單個機械開關控制；或者複數個獨立控制的發光區域，複數個獨立控制的發光區域的每一個都由並聯的複數個機械開關控制。在上述實施例的任意一個中，獨立控制的發光區域可在共同控制下(如第2圖和第3圖所示)進一步分為多個發光區域。在一照明系統中可提供多個燈，可受到共同控制，並可與使用者互動或各個燈可彼此互動。
如第2圖所示，在本發明再一實施例中，電致發光燈1可包括檢測燈的性能屬性的檢測電路36，屬性例如光輸出、電壓、電阻或電流。這些性能屬性可經由通信電路34利用信號84與外部監測系統(圖中未示)保持通信。與這些性能屬性相關的信號可提供至晶片載置器控制電路22，其可進一步修改至MEMS開關50的控制信號82。電致發光燈1還可包括檢測環境屬性的感測器，例如檢測是否有人在的運動感測器54，檢測電致發光燈的運作的加速度計56，或感測室內照明、反映的區域照明、或自發光區域70輸出的光的光感測器52。一個或多個感測器可檢測是否有人。還可使以響應來自任意一個或所有的感測器的信號。這些感測器還可利用檢測電路36控制並利用通信電路34透過信號84與監測系統(圖中未示)通信。另外，自檢測電路36的信號可提供至將修改至MEMS開關50的控制信號82的晶片載置器22，以控制流至第一電極或第二電極的電流從而響應自任意一個或所有的感測器的信號。光學感測器52可感測光以提供進而由信號接收電路27接收的光學控制信號。光學控制信號可為例如紅外信號，用於開啟或關閉電致發光燈1，或提供藉由控制流至第一電極或第二電極(如第1圖所示)的電流的調光控制。因此，光學控制信號可具有至少局部在紅外頻率範圍的頻率。通信電路34可傳輸一信號84(如，狀態信號)，以響應檢測的電流、電壓，或至外部監測系統(未顯示)的檢測器信號。這種外部檢測系統可例如報告包括電致發光燈和日常保養的大照明系統的狀態。
晶片載置器電路22可包括各種不同的電路以為機械開關50提供控制並控制自發光材料的一個或多個發光層14發出的光。參考第4A圖，在本發明實施例中，包括晶片載置器電路22的晶片載置器20包括控制至第一電極12或第二電極16的電流控制電路26。另外，如第6圖所示，可提供電流控制電源。晶片載置器22可藉由控制經第一電極12和第二電極16(第8圖)提供的電壓而可選地控制發光層14發出的光的亮度。另外，如第5圖所示，可提供電壓控制電源。如果提供的電能為交流電，則可包括整流器94，如第9圖所示。整流器94可為控制電路22的一部分。
在另一實施例中，晶片載置器控制電路22藉由控制第一電極12和第二電極16為發光層14提供電流的時間量來控制由發光層14發出的光的亮度。燈的亮度因此通過脈寬調製的形式控制。光輸出週期可以足夠短以避免感知的頻閃。在本發明另一實施例中，發光區域的不同組(如第2圖所示)可在控制電路22的控制下發出異相的光，從而減少了電致發光燈1中感知的頻閃。異相的意思是一個發光元件可在與另外一個不同的時間發光。因此，燈可一直發光；如果一個發光區域沒有亮度，而另外一個有。如果發光區域很小，任意頻閃都無法感知。在其他實施例中，發光區域的不同組可具有不同的截止週期以控制電致發光燈的平均亮度。在另外的其他實施例中，發光區域的不同組可利用更長的截止週期發光以提供所需效果。
第10圖顯示了另一個有用的實施例。如這個平面圖所示，可形成本發明的電致發光燈1，從而每一個都包含MEMS開關50的多個晶片載置器102a、102b形成且位於基板100上。絕緣平坦化層18B(如第1圖所示)可進而形成在晶片載置器20上面以密封且將晶片載置器20嵌入於基板100並可覆蓋整個基板100或形成了發光區域的基板100的一部分。路徑可通過絕緣平坦化層18B形成以提供與連接墊24(如第1圖所示)的連接。金屬層進而可形成在絕緣體上面並圖案化以形成用於將晶片載置器連接於電壓或電源或外部通信系統的電連接104，以為嵌入晶片載置器提供信號。在這個金屬層沉積並圖案化以形成電連接104的過程中，金屬電極線106a、106b可形成以連接於晶片載置器20上的連接墊24並用於在相對長的距離上面分配電能。第一電極110a、110b可形成並圖案化從而第一電極110a、110b的每一個都與金屬電極線106a、106b的至少其中之一接觸。這些電極最佳地是由透明或半透明材料層形成，如ITO層。第二絕緣層108形成在晶片載置器20上面並典型地在至少一部分金屬電極線106a、106b上面延伸。發光層和第二電極層形成在裝置上面。
如第10圖所示，機械開關控制單獨地流至金屬電極線106a、106b的每一個並從而流至每一個第一電極110a、110b的電流。單獨且獨立控制的發光區域進而形成在每個第一電極110a、110b的區域上面並由該些區域所定義。在這個實施例中重要地是發光區域長而窄。實際上，這些發光區域最佳地具有大的高寬比，沿長維度的長度至少為其窄方向中寬度的10倍。此為較佳地，因為具有更小的高寬比的區域上因短路導致停止運行的任意區域的可見度將明顯減少。在特別地更佳實施例中，寬度實際上小於5mm且更佳小於3mm。再者，每個機械開關黏接於為至少3cm2 面積的發光區域提供電能的連接墊且更佳地是發光區域至少為10cm2 面積。應注意的是如果第一電極110a、110b由ITO形成或相似的透明或半透明導體形成而沿第一電極110a、110b的長度的重要部分不存在金屬電極線106a、106b，第一電極沿這些第一電極110a、110b的長度的電阻率將在電流中明顯降低。再者，在如第1圖所示的底部發光燈中，光通過基板100發出，第一電極110a、110b典型地由透明或半透明材料形成以允許產生的光自裝置發出。
在相似的裝置中，第一電極110a、110b還可由金屬，更佳地是與金屬電極106a、106b相同的金屬形成，從而這些第一電極110a、110b與金屬電極線106a、106b和電連接104相同的步驟中形成。在這種裝置中，可避免透明或半透明層的沉積且第二電極可由這個材料形成。因此僅需要單個金屬層和透明或半透明材料的單個層形成第一電極和第二電極、金屬電極線106a、106b、和電連接104。然而，在這種裝置中，較佳地形成自金屬層的回線(圖中未示)並通過發光層中的路徑將第二電極連接至回線。
在這種燈中，多個晶片載置器20的每一個都具有晶片載置器基板28，且黏接於燈基板10，這裡每個晶片載置器20包含多個獨立控制流至複數個獨立定址發光區域的電流或電壓的MEMS開關50，這裡發光區域沿長維度的長度至少為窄方向中寬度的10倍。
參考第7圖，本發明的複數個電致發光燈1可用於形成照明系統。至少一個電致發光燈1A可為控制燈1A且控制燈1A的晶片載置器22可包括發送控制信號至另一個電致發光燈1B的結構。因此，電致發光燈1的至少一個可為接收燈1B且接收燈1B的晶片載置器22可包括自控制燈1A接收控制信號並控制發光層的亮度以響應自控制燈1A的控制信號的結構。控制信號可為光學控制信號83且接收燈1B可包括響應光學控制信號83的光學感測器。另外，控制信號為電信號且接收燈可包括響應電控制信號(如第2圖所示)的電通信電路。最後，控制信號可為RF信號且接收燈可包括天線以及相應RF控制信號的RF通信電路以接收控制信號。
在運行中，根據本發明的各個實施例，電致發光燈可通過自外部源的電連接提供電能。外部控制器可用於發送控制信號至一個或多個嵌入晶片載置器從而切換電致發光燈的燈基板上的一個或多個機械開關。控制信號可為電信號(即，有線的)或光學信號(即，自光學遠端控制)。控制信號可發送資訊至控制機械開關的晶片載置器控制器以提供電能至電致發光燈基板上形成的一個或多個發光區域，藉以發光。晶片載置器內形成的感測器或燈基板上的感測器可響應光學控制信號。
本發明的電致發光燈還可包括感測器。當啟動感測器時，電致發光燈可改變其發光狀態，例如開啟或關閉，或增加或降低亮度。這種感測器可影響例如另一感測器的運作，或自身的運作。從而，本發明的電致發光燈可開啟或關閉以響應移動的人的存在或通過在選擇方向中搖晃(加速或減速)燈。本發明的電致發光燈還可通信並對應自其他燈的信號。例如，本發明的一個燈可通過光學地或電學地發送信號至其他燈而控制其他燈。因此，不是所有的燈都需要具有人為操作外部控制機制。以操控員而言，例如可控制一控制燈然後該控制燈進而通過電連接或通過調製自控制燈的光發射控制其他燈。這個調製的光可被其他燈檢測到進而響應具有適當功能的控制燈。
本發明和習知技術相比可提供數個優點。通過使用晶片載置器在燈的基板上整合機械開關，提供小損失的大電流切換。嵌入晶片載置器可具有數位電路和內嵌的感測器以提供智慧照明機制並響應外部環境。這些能力依序可提供有效性和可用性，並減少其他需要控制應用本發明電致發光燈的控制照明系統的基礎設施(即，佈線)。
藉由提供複數個獨立可控第一電極，可形成複數個獨立控制的發光區域並通過提供獨立於其他小範圍的相對小範圍的燈具提供更可靠的操作。當短路發生時，數個小範圍的獨立控制使得大量光準確運行，儘管一個小範圍可能停止運行。
進而，因為晶片載置器可由半導體工業中的矽晶圓大量製造，因此成本相對不會昂貴。本發明的電致發光燈內嵌入的晶片載置器還可通過監測光輸出或電流使用自測試。監測的結果可報告給維修中心位置或自適應局部控制中心位置。例如，如果本發明電致發光燈的一個發光區域失敗，通過監測使用的電流或發光區域的光輸出可檢測失敗。其他發光區域進而可控制發出更多的光(具有相應減少的使用時間)以維持燈的短期性能。燈性能中的變化進而可報告給中心位置，然後定期更換燈。同時，燈可按設計發光。
本發明的電致發光燈中應用的電致發光材料為現有技術。進而，基板上面線路的形成也已知，例如在光刻工業中。微機械開關在文獻中討論過，例如，Qiu等之“大電流電熱雙穩態MEMS繼電器”，微電機械系統，2003年1月出版，第64-67頁。
根據本發明各個實施例，晶片載置器可以各種方式構造，例如利用一行或兩行沿晶片載置器的長維度的連接墊。互連匯流排和線路可由各種材料形成並可沉積在使用各種方法的裝置基板上。例如，互連匯流排和線路可為蒸發或濺射的金屬，例如鋁或鋁合金。另外，互連匯流排和線路可由固化導電油墨或金屬氧化物製成。在一個成本優勢的實施例中，互連匯流排和線路形成為單個層。
晶片載置器與燈基板相比為相對小的積體電路並可在獨立基板上包括含有線路、連接墊，如電阻或電容的被動元件，或電晶體或二極體的主動元件的電路，以及至少一機械開關。晶片載置器可獨立於燈基板製造然後應用於燈基板。晶片載置器更佳地是使用已知製造半導體裝置的過程使用矽或絕緣體上矽(SOI)晶圓製造。每個晶片載置器進而在黏接於燈基板之前為單獨的。每個嵌入晶片載置器的結晶基底可因此當作獨立於燈基板的基板並且在其上面設置晶片載置器電路。複數個晶片載置器從而具有相應的複數個獨立於燈基板且相互獨立的基板。尤其，獨立的晶片載置器獨立於形成有電致發光發光區域的燈基板，且獨立的，晶片載置器基板的面積結合在一起小於燈基板的面積。晶片載置器可具有結晶基板以提供比薄膜非晶矽或多晶矽裝置中更佳的高效能主動元件。晶片載置器可具有更佳100um或以下的厚度，且最佳地是20um或以下。這便於在晶片載置器上面形成黏接平面化材料，進而使用傳統旋轉塗覆技術應用於所述材料。根據本發明的一個實施例，形成在結晶矽基板上的晶片載置器佈置為幾何陣列並利用黏合劑或平坦化材料黏接於裝置基板。晶片載置器的表面上的連接墊用於將每個晶片載置器連接於信號線、電源匯流排和電極從而驅動發光區域。
由於晶片載置器形成在半導體基板內，晶片載置器的電路使用當前的光刻工具形成。利用這種工具，可輕易地實現0.5微米或以下的特徵尺寸。例如，當前半導體生產線可獲得90nm或45nm的線寬並可用於製造本發明的晶片載置器。晶片載置器一旦裝配至顯示基板上面也需要實現與晶片載置器上面提供的線路層電性連接的連接墊。連接墊基於顯示基板上使用的光刻工具的特徵尺寸(例如5um)以及晶片載置器與線路層的配向(例如+/-5um)實現尺寸。因此，連接墊例如可為例如具有5um墊間空間的15um寬。連接墊因此通常明顯大於晶片載置器內形成的電晶體電路。
連接墊通常可形成在電晶體上面晶片載置器上的金屬化層。較佳地是晶片載置器的表面積盡可能的小從而降低製造成本。
通過應用具有獨立基板的晶片載置器(如，包含結晶矽)，提供了高性能的裝置。由於結晶矽不僅僅具有高性能而且還具有比例如使用多晶矽或非晶矽等其他電路形成方法中更小的主動元件(如電晶體)，從而電路的尺寸大大的減小。有用的晶片載置器還可使用微電機械(MEMS)結構形成，例如，Yoon、Lee、Yang、和Jang之“驅動AMOLED中MEMs開關的新式用法”資訊顯示器協會的技術論文文摘，2008，3.4，第13頁。
裝置基板可包括在利用已知的光刻技術圖案化的平坦化層(如樹脂)上面形成的玻璃和由蒸發或濺射如鋁或銀的金屬或金屬合金製成的線路層。晶片載置器可使用積體電路工業中已知的傳統的技術形成。
本發明廣泛可用於各種傳統應用中，例如在臺面燈，落地燈，或吊燈。另外，本發明可用作傳統吊頂的平板照明裝置。本發明還可用於使用DC電源的便攜照明裝置。
本發明可用在多個燈基礎設施的裝置中。尤其，本發明可與LED裝置，有機或無機，一起實際應用。在更佳實施例中，本發明應用於由小分子或聚合OLED構成的平板OLED裝置中，如Tang等人申請之美國專利第4,769,292號、以及Van Skyke等人申請之美國專利第5,061,569號中所揭露的，但不侷限於此。無機裝置，例如，應用多結晶半導體矩陣形式的量子點(例如，如Kahen申請之美國專利申請公開第2007/0057263號)，以及應用有機或無機充電控制層，或可應用混合有機/無機裝置。有機或無機發光顯示器的很多組合和變形可用於製造這種包括具有頂部發射結構或底部發射結構的主動矩陣顯示器的裝置。
本發明已經參考一些較佳的實施例詳細描述，但可以理解地是變形和修改可在本發明的範圍內涵蓋。
1、1A、1B．．．電致發光燈
5．．．光
9．．．裝置面
10．．．燈基板
12．．．第一電極
14．．．發光層
15．．．發光二極體
16．．．第二電極
18、18B．．．平面絕緣層
20．．．晶片載置器
22．．．控制電路
24．．．連接墊
26．．．電流控制電路
27．．．信號接收電路
28．．．晶片載置器基板
30．．．電連接
32、80．．．電導體
34．．．通信電路
36．．．檢測電路
50．．．機械開關(MEMS開關)
52．．．光學感測器
54．．．運動感測器
56．．．加速度計
60．．．蓋
70．．．發光區域
72．．．組
82．．．控制信號
83．．．光學控制信號
84．．．信號
90．．．電壓源
92．．．電流源
94．．．整流器
100．．．基板
102a、102b．．．晶片載置器
104．．．電連接
106a、106b．．．電極線
108．．．絕緣層
110a、110b．．．第一電極
所附圖式其中提供關於本發明實施例的進一步理解並且結合與構成本說明書的一部份，說明本發明的實施例並且描述一同提供對於本發明實施例之原則的解釋。
圖式中：
第1圖為本發明一實施例的局部剖面圖；
第2圖為說明本發明的電致發光燈的一實施例的示意圖；
第3圖為說明本發明的電致發光燈的另一實施例的示意圖；
第4A圖為本發明一實施例中晶片載置器的剖面圖；
第4B圖為本發明又一實施例中晶片載置器的剖面圖；
第4C圖為本發明再一實施例中晶片載置器的剖面圖；
第5圖為本發明實施例中晶片載置器和具有電源的電致發光燈的示意剖面圖；
第6圖為本發明實施例中晶片載置器和具有可選連接的電源的電致發光燈的示意剖面圖；
第7圖為本發明實施例中照明系統；
第8圖為本發明實施例中發光二極體驅動電路；
第9圖為本發明實施例中具有整流器的發光二極體驅動電路；以及
第10圖為本發明實施例中一部分的電致發光燈的平面圖。
可以理解地，由於各個層非常薄且各層的厚度差異過大而無法按照尺寸繪製。
1．．．電致發光燈
5．．．光
9．．．裝置面
10．．．燈基板
12．．．第一電極
14．．．發光材料層
15．．．發光二極體
16．．．第二電極
18、18B．．．絕緣平坦化層
20．．．晶片載置器
22．．．控制電路
24．．．連接墊
28．．．晶片載置器基板
30．．．電連接
50．．．MEMS開關
60．．．蓋
70．．．發光區域

Claims (21)

  1. 一種電致發光燈，包括：(a)　一燈基板，具有一裝置面；(b)　一第一電極，形成在該燈基板裝置面上、形成在該第一電極上具有發光材料的一個或多個發光層、以及形成在該一個或多個發光層上的第二電極，該第一電極和該第二電極提供電流以使該發光材料在一發光區域中發光；(c)　一晶片載置器，具有單獨且獨立於該燈基板並黏接於該燈基板裝置面的一晶片載置器基板、至少一個或多個連接墊、一機械開關、以及控制該機械開關的一控制電路，該機械開關電性連接至一個或多個連接墊且至少一個連接墊利用一個或多個電連接電性連接至該第一電極或該第二電極；以及(d)　一絕緣平坦化層，形成在該晶片載置器和該等電連接的至少一部分上，使該晶片載置器為一嵌入晶片載置器。
  2. 依據申請專利範圍第1項所述的電致發光燈，其中，該第一電極或第二電極或發光層係設置於該嵌入晶片載置器的至少一部分上面。
  3. 依據申請專利範圍第1項所述的電致發光燈，其中，該控制電路藉由控制流至該第一電極或第二電極的電流或藉由控制提供經過該第一電極和第二電極的電壓控制該發光層發出的光的亮度。
  4. 依據申請專利範圍第2項所述的電致發光燈，其中，該控制電路包括一整流器。
  5. 依據申請專利範圍第2項所述的電致發光燈，進一步包括一個或多個電導體，其係外部連接至該電致發光燈並電性連接至該嵌入晶片載置器上的一連接墊，用於接收控制或電能信號，且其中該嵌入晶片載置器進一步包括一信號接收電路，用於接收控制信號。
  6. 依據申請專利範圍第5項所述的電致發光燈，其中，該等控制信號具有比該等電極所用的電壓或電流的幅值小的電壓或電流的幅值以提供電流使該發光材料發光。
  7. 依據申請專利範圍第2項所述的電致發光燈，其中，該嵌入晶片載置器進一步包括一光學感測器，用於感測光以提供光學控制信號，且其中該控制電路進一步包括一信號接收電路，用於接收該等光學控制信號。
  8. 依據申請專利範圍第7項所述的電致發光燈，其中，該光學感測器接收具有至少局部在紅外線頻率範圍內的頻率的光。
  9. 依據申請專利範圍第1項所述的電致發光燈，其中，該電路藉由控制該第一電極和第二電極提供電能至該發光材料層的時間量來控制該發光材料層發出的光的亮度。
  10. 依據申請專利範圍第1項所述的電致發光燈，進一步包括一光學感測器，在該嵌入晶片載置器中用於感測環境光，其中該等控制電路控制該電致發光燈的亮度以響應該感測的環境光。
  11. 依據申請專利範圍第1項所述的電致發光燈，其中該機械開關為一微電機械開關。
  12. 依據申請專利範圍第1項所述的電致發光燈，其中該嵌入晶片載置器進一步包括一運動感測器或一用於控制該電致發光燈的亮度的加速度計。
  13. 依據申請專利範圍第1項所述的電致發光燈，進一步包含複數個嵌入晶片載置器，每個嵌入晶片載置器包括一機械開關。
  14. 依據申請專利範圍第1項所述的電致發光燈，其中該嵌入晶片載置器進一步包括一檢測電路，用於檢測經過該發光層的電流或該發光層發出的光、以及一通信電路，用於提供一狀態信號響應該檢測的電流或檢測的光輸出。
  15. 依據申請專利範圍第1項所述的電致發光燈，其中，該第一電極和第二電極透過兩個單獨的連接墊連接至該嵌入晶片載置器。
  16. 一種電致發光燈，包括：(a)一燈基板，具有一裝置面；(b)複數個可獨立控制的第一電極，形成在該燈基板裝置面上、形成在該等第一電極上具有發光材料的一個或多個發光層、以及一個或多個第二電極，形成在該一個或多個發光層上，該等第一電極和第二電極提供電流以使該發光材料在複數個可獨立控制之單獨的發光區域中發光；(c)一晶片載置器，具有單獨且獨立於該燈基板並黏接於該燈基板裝置面的一晶片載置器基板、複數個連接墊、一機械開關、以及一控制電路，形成在該晶片載置器內用於控制該機械開關，該機械開關電性連接至一個或多個連接墊且至少一個連接墊利用獨立的電連接電性連接至該複數個第一電極的每一個以控制該等可獨立控制之單獨的發光區域；以及(d)一絕緣平坦化層，形成在該晶片載置器和該電連接的至少一部分上，使該晶片載置器為一嵌入晶片載置器。
  17. 依據申請專利範圍第16項所述的電致發光燈，其中，該等單獨的發光區域在該控制電路的控制下在不同時間發光。
  18. 依據申請專利範圍第16項所述的電致發光燈，其中，該嵌入晶片載置器獨立地控制該複數個第一電極或第二電極的每一個及對應的發光區域。
  19. 依據申請專利範圍第16項所述的電致發光燈，其中，該複數個發光區域發出不同顏色的光。
  20. 一種照明系統，包括：(a)複數個申請專利範圍第1項所述的電致發光燈；(b)其中，該電致發光燈的至少其中一個為控制燈，且該控制燈的嵌入晶片載置器進一步包括一用於發送控制信號至一接收的電致發光燈的裝置；以及(c)其中該接收的電致發光燈的嵌入晶片載置器包括一用於自該控制燈接收控制信號並控制該接收的電致發光燈的亮度以響應該等控制信號的裝置。
  21. 依據申請專利範圍第20項所述的照明系統，其中，該等控制信號為光學信號或電信號。
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