TWI416720B - 具有晶片載置器驅動器的顯示裝置 - Google Patents

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Description

具有晶片載置器驅動器的顯示裝置
本發明涉及顯示裝置，具有用於控制像素陣列之分佈且獨立之晶片載置器的基板。
平面顯示裝置廣泛地用在與電腦裝置接合、在可攜式裝置以及如電視的娛樂裝置。典型的顯示器一般用複數個分佈在基板上的像素來顯示影像。每個像素結合一些不同顏色一般稱作子像素(sub-pixels)的發光元件，通常發射紅、綠與藍光代表每個影像元件。本文所述像素，可視為一單一發光元件或一群不同顏色發光元件。現已有許多不同的平面顯示技術廣為人知，例如電漿顯示器、液晶顯示器與發光二極體(light-emitting diode，LED)顯示器。
發光二極體LED結合了發光材料薄膜形成發光元件，在平面顯示裝置中具有許多優點，且在光學系統很有用。由Tang等人發明的美國專利第6,384,529號揭示了包含有機LED發光元件陣列的有機發光二極體(organic light-emitting diode，OLED)彩色顯示器。另外可使用無機材料，無機材料並可包括在多晶系半導體陣列中的磷光晶體(phosphorescent crystal)或量子點(quantum dot)。其他有機或無機材料薄膜也可使用，以控制對發光薄膜材料的電荷注入、傳送或阻擋，且在習知技術中為已知。該等材料係安置在電極間的基板上，具有封包覆蓋層或平板。當電流穿過發光材料時，光線從像素射出，發射頻率取決於所用材料的特性。在這種顯示器中，光線可經基板(底部發射器)、或經封包覆蓋層(頂部發射器)或經兩者而射出。
LED裝置可包含圖案化的發光材料層，其中當電流通過該等材料時，在圖案內使用不同材料而發射出不同顏色的光線。另一方式，可用單一放光材料層例如白光發射體，結合彩色濾光片用以形成一全彩顯示器，如Cok的美國專利第6,987,355號所教示。而且已知的是可使用不含彩色濾光片的白色子像素，例如Cok等人的美國專利第6,919,681號所教示。此與其他揭露教示了一種設計使用未圖案化的白光發射體，連同包含紅、綠、藍彩色濾光片和子像素的四色像素以及未經濾光的白色子像素，藉以改善裝置的效率(見Miller等人的美國專利第7,230,594號)。
一般，已知二種控制平面顯示器中像素的不同方法為：主動矩陣控制及被動矩陣控制。在被動矩陣控制中，基板不包含任何主動電子元件(比如電晶體)。列電極陣列及在分開層中正交的行電極陣列係在基板上形成；列電極陣列及行電極陣列間的交叉處形成發光二極體的電極。然後外部驅動器晶片依序提供電流至每個列(或行)，當正交的行(列)提供適當電壓時，點亮該列(或行)中的每個發光二極體。因此，被動矩陣設計使用2n個連接線以產生n2 個分開且可控制的發光元件。然而，被動矩陣驅動裝置受限於可包含在該裝置中的列(或行)數目，因為列(或行)驅動的依序特性會產生閃爍。如果有太多列，閃爍可能會變得無法辯識。另外，當被動矩陣顯示器面積增加時，驅動顯示器中整個列(或行)所必需電流會有問題，而用在非成像預充電的必要電力與被動矩陣驅動的放電步驟變得更加關鍵。這兩個問題限制了被動矩陣顯示器的實際尺寸大小。
在主動矩陣裝置中，主動控制元件由例如非晶矽或多晶矽的半導體材料薄膜而形成，分佈在平面基板上。典型地，每個子像素內由一個控制元件控制，而每個控制元件包含至少一個電晶體。舉例來說，在一簡單的主動矩陣OLED顯示器中，每個控制元件包含兩個電晶體(一選擇電晶體與一驅動電晶體)，以及一個電容器，用以儲存設定子像素亮度的電荷。每個發光元件通常使用一獨立控制電極與一共同電極。發光元件的控制通常是經由一資料信號線、一選擇信號線、一電源連接與接地而提供。主動矩陣元件並不限定在顯示，且可分佈在基板上並使用在其他需要空間分佈控制之應用中。同樣數目的外部控制線(除了電源線與接地線)可用在主動矩陣裝置中，如同被動矩陣裝置中。然而，在主動矩陣裝置中，每個發光單元具有由控制電路而來的分開驅動連接，並且即使在未被選擇為資料儲存時也是主動，因而可以消除閃爍現象。
共通點是，形成主動陣列控制元件的習用技術方法通常將半導體材料薄膜，比如矽，沉積在玻璃基板上，然後經由微影蝕刻製程使半導體材料形成電晶體及電容。薄膜矽可以是非晶或多晶。由非晶或多晶矽所製成的薄膜電晶體(TFT)，比起由結晶矽晶圓所製成的傳統電晶體，係相當大且具較差性能。此外，這種薄膜元件通常在玻璃基板上會展現出局部或大面積的非均一性，造成在使用這類材料之顯示器的電氣性能及視覺表象中的非均一性。
使用另一控制技術，如Matsumura等人在美國專利申請公開第2006/0055864號，描述用以驅動LCD顯示器的結晶矽基板。該申請案描述一種方法，選擇性傳送及附加像素控制裝置，係由落在第二平面顯示器基板上的第一半導體基板製成。顯示出像素控制裝置內的線路互連，以及由接觸線及控制電極至像素控制裝置的連接。
由於傳統的被動矩陣顯示器設計受限於發光元件的大小與數目，且使用TFT的主動矩陣設計，其電氣性能更低，需要改善的控制用於使用LED的顯示裝置，來克服這些問題。
根據本發明，提供一種顯示裝置，包括：
(a)一基板；
(b)具有以第一方向在橫跨在該基板之複數列中形成的列電極之陣列的一第一層，以及有以相異於該第一方向之第二方向在橫跨在該基板之複數行中形成的行電極之陣列的第二層，其中列與行電極重疊以形成像素位置；
(c)在列與行電極之間形成的一或多層發光材料層，以形成一二維像素陣列，該等像素位在該等像素位置中；以及
(d)位在基板上的複數個晶片載置器，晶片載置器的數目小於像素的數目，每個晶片載置器獨自控制一列電極的子集與一行電極的子集，在此控制像素以顯示影像。
藉由提供一含有晶片載置器驅動器的顯示裝置，該等晶片載置器驅動器具有列與行電極的連結，本發明具有減少連接墊的數目以及晶片載置器的數目與大小的優點。在本發明的一實施例中，複數個陣列提供了降低的閃爍與較低的電力需求。藉由提供更大的顯示基板空間來接線，本發明另一個優點為可用更大而成本更低的線路來提升電氣性能。更進一步的優點是，單晶矽晶片載置器有更好的移動性與均一性。
參閱圖3A，在一實施例中，本發明包含一顯示裝置，該裝置包含基板10、以及具有以第一方向在橫跨在基板10之複數列中形成的列電極16之陣列的第一層，和以相異於該第一方向之第二方向在橫跨在基板10之複數行中形成的行電極12之陣列的第二層，其中第一與第二電極重疊以形成像素位置30。並參考圖1A，一或更多層的發光材料層14在列電極16與行電極12間形成。發光二極體(LED)15是在像素位置中形成二維陣列32的像素30，並當電流從列電極16與行電極12經過發光材料層14時發光。複數個晶片載置器20位在基板10上，晶片載置器20的數目小於像素30的數目，每個晶片載置器20獨自控制一列電極16的子集以及一行電極12的子集，以控制像素來顯示影像。每個晶片載置器具有獨立並分離於顯示裝置基板10之基板28。在本揭露中，像素、子像素以及發光元件皆與發光二極體15有關。
每個晶片載置器20可包含電路22用以控制像素30，而晶片載置器20經由連接墊24連接至像素30。電路22可包含儲存元件26，儲存元件26儲存每個像素30亮度的值，而晶片載置器20在一個列或行的子集內連接至像素30，並用此值控制連到像素30的列電極16或行電極12來激發像素30發光。舉例來說，如果一個晶片載置器20連接至8列與8行的子集，則八個儲存元件26可用來儲存8列或8行的亮度資訊。每次一個新的列或行被激發，便提供一個新的亮度資訊之子集給晶片載置器20。在本發明的一實施例中，兩個儲存元件26可被用在每個列或行的子集，以至於亮度資訊可被儲存在其中一個儲存元件26中，同時另一個儲存元件26用來顯示亮度資訊。在本發明的另一個實施例中，一個或兩個儲存元件26可被用在晶片載置器20連接的每個發光元件30。
平坦化層(planarization layer)18可用來形成一光滑表面，而列與行電極16、12以及發光材料層14可形成在該光滑表面上之處。如圖1A所示，晶片載置器20的連接墊24可連接至LED15的底部電極，即如圖示的行電極12，及圖2所表示的1A-1A’剖線之處。或另一種情形如圖1B所示，晶片載置器20的連接墊24可連接至LED 15的頂部電極，即如圖示的列電極16，在圖2表示1B-1B’剖線之處。由此，晶片載置器20的連接墊24可連接至列電極16或行電極12。圖2中，晶片載置器20的連接墊24被明顯區分為連接至行電極12的行連接墊24A以及連接至列電極16的列連接墊24B。因此，在本發明的一實施例中，晶片載置器20具有兩列(圖10B的25A與25B)的連接墊24，其中一列的連接墊24A連接至對應的列電極16，另一列的連接墊24B連接至對應的行電極12。然而，如圖3所示，藉由提供行連接墊24A和列電極16間的充足空間以及提供列連接墊24B和行電極12間的充足空間，佈線於基板10之行與列電極墊24A與24B避免行與列電極12、16之間的電氣短路。圖3A是為了示意用的簡單圖式。在圖3B所示例的實施例中，行連接墊24A(未圖示)可被列電極16覆蓋，以增加用來定義像素30的重疊區域，進而增加顯示裝置的孔徑比(aperture ratio)與顯示器的壽命。視建構本發明顯示裝置製程的容錯率，只要行電極12、列連接墊24B與列電極16之間沒有短路，便可加大行電極12的尺寸。
請參考圖4，本發明的顯示裝置的一實施例可包含分佈在二維像素陣列32上的多晶片載置器(20A、20B、20C)，該二維像素陣列32由列與行電極16、12交叉而形成。(需要注意的是晶片載置器乃位在電極之後，如此電極可連接至連接墊如圖1A與圖1B，但圖4、圖6、圖11中的晶片載置器為了解說方便而顯示在電極之前。)每個晶片載置器20連接至互為排他的列電極16與行電極12之子集。如圖4所示，在二維像素陣列32中晶片載置器20A連接至最上6列的列電極16與最左6行的行電極12。在二維像素陣列32中晶片載置器20B連接至最中6列的列電極16與最中6行的行電極12。在二維像素陣列32中晶片載置器20C連接至最下6列的列電極16與最右6行的行電極12。因此，像素陣列32具有由三個晶片載置器20所控制的18乘18或324個元件，每個晶片載置器20有12個連接墊。進一步仔細看圖4可見，每個晶片載置器20控制一個分開的行與列電極12、16群組。
圖5更詳細地解說兩個晶片載置器20A、20B。晶片載置器20A連接至列電極16A與行電極12A。晶片載置器20B連接至列電極16B與行電極12B。如此一來，晶片載置器20A控制第一像素子集32A而晶片載置器20B控制第一像素子集32D。晶片載置器20A只對像素陣列32中像素30的第二像素子集32C控制行電極12A，並只對像素陣列32中像素30的第三像素子集32B控制列電極16A。以此類推，晶片載置器20B只對像素陣列32中像素30的第二像素子集32B控制行電極12B，並只對像素陣列32中像素30的第三像素子集32C控制列電極16B。像素子集32A、32B、32C、32D互斥。如此一來，由於晶片載置器20A同時控制列電極16A與行電極12A，為控制像素子集32A中的像素30所必須，故，晶片載置器20A對像素子集32A中的像素30有完整的控制。以此類推，由於晶片載置器20B同時控制列電極16B與行電極12B，為控制像素子集32D中的像素30所必須，故，晶片載置器20B對像素子集32D中的像素30有完整的控制。因此，列電極16A、16B為電氣獨立，行電極12A、12B為電氣獨立。然而，晶片載置器20A與晶片載置器20B兩者協調地控制像素子集32B、32C中的像素30。這樣的控制由晶片載置器20中的電路22所提供。由於像素子集32A、32D被完全地控制，它們可當做直接被驅動的像素陣列，而像素子集32B、32C當做間接被驅動的像素陣列。
本發明可比先前技術的成本更為降低。舉例來說，如果一傳統的主動矩陣背板(backplane)被用來驅動圖4中的324個像素30，就必須要相對貴而性能低的薄膜半導體背板。本發明反而採用了一些高性能、不昂貴的晶片載置器來驅動像素30。
有非常多樣的晶片載置器佈局可用於本發明不同的實施例。如圖3A、圖3B、圖4與圖5所示，晶片載置器20位在像素陣列32的對角線13上。相鄰的晶片載置器20控制著相鄰行電極的第二子集，以及相鄰晶片載置器控制相鄰列電極的第三子集。如預設中，對角線關於列電極或行電極或兩者都是偏斜或傾斜的線。然而，晶片載置器20不一定要排列成單一個對角線。請參考圖6並比較圖4，晶片載置器20位在多個間隔開的對角線。晶片載置器20A控制最上6列的列電極與最左6行的行電極(如圖4)。然而，晶片載置器20B控制最右6行的行電極與最中6列的列電極。晶片載置器20C控制最中6行的行電極與最下6列的列電極。這樣的替代排列方式十分實用，因為其分開晶片載置器20對晶片載置器20提供更多的空間。尤其，如果電路在晶片載置器中佔了明顯的空間，例如晶片載置器20在其一端有一顯示連接部位21A而另外一端有一控制電路連接部位21B，那把晶片載置器20分開更遠的排列即非常有用。在另外一種設計中(如圖12A、圖12B、圖13)，一顯示連接部位21A可位在晶片載置器20的任一端，控制電路連接部位21B則在晶片載置器20的中間。
在本發明另一實施例中，晶片載置器並非佈設在像素陣列32的對角線上。雖然對角線排列對於最小化相連距離很有用，但這需要參考連接墊24與列和行電極16、12來小心的對齊。更何況，列電極16與行電極12的間隔會造成晶片載置器20更大於所需，如圖3A、圖3B、圖4、圖5與圖6所示。在本發明另一實施例中，請參考圖7，晶片載置器20可以相對於像素陣列32與基板10之任何方位作對齊，包含將晶片載置器20的邊緣與列電極16或行電極12對齊。晶片載置器20可有一長邊D1與一短邊D2。長邊D1可平行於列電極的第一方向或行電極的第二方向(圖10B)。
不同的晶片載置器20的確可有不同的排法。如圖7所示，晶片載置器20的一長邊可順著列電極16對齊。連接墊24以線路連接至行電極12與列電極16。導孔(vias)50可用以從一線路層連接至另一線路層並形成在其間，例如，避免列電極16與行電極12間的短路。由於線路52必須將連接墊24電氣連接至列與行電極16、12，需要有一頂端發射構造，其中頂電極(如圖1A、圖1B的16)為透明的而底電極(如圖1A、圖1B的12)可以反射，基板10則可為不透明的。
請參考圖8本發明的另一實施例，晶片載置器20可透過接觸線42連接至外部控制器40。接觸線42可為串列、平行或點對點的接觸線，並可為數位或類比。如圖9所示，串列接觸線係在其中資料在一電氣隔離之電氣連接上從一個晶片載置器再傳輸到下一個。如圖8所示，平行接觸線係在其中資料在一電氣共用之電氣連接上同時傳播到所有的晶片載置器。接觸線42連接到晶片載置器來提供信號，如電源、接地或選擇性信號。可以用超過一個以上的接觸線42。晶片載置器20其中一端可有像素連接部位21A，而在其另一端可有連接至接觸線42的電路部位21B。請參考圖10A與圖10B，每個晶片載置器可有連接到列與行電極的第一群連接墊24，以及連接到控制接觸線的第二群連接墊25，其中第一與第二群的連接墊在空間上是分隔的。如圖10A與圖10B所示，每個晶片載置器亦可具有在晶片載置器的中間之第三群連接墊25，第三群連接墊25連接到一控制接觸線，而第一、第二、第三群的連接墊在空間上是分開的。
或另一法，不使用分開的晶片載置器。請參考圖10A與10B，用來連接到接觸線42的額外連接墊25可加在晶片載置器20，且位於晶片載置器的電路部位或長邊D1的任一端，或在晶片載置器20的中間。內部晶片載置器連接44可用來讓接觸線連接晶片載置器20的一端至另一端。
請回頭參考圖8，可解釋晶片載置器排列對應至圖5所表示的圖面。此排列的優點為在裝置基板10多了沒被晶片載置器10佔據的區域而可供決定接觸線42之路線用。如圖8，舉例來說，晶片載置器20A、20B、20C與20D分別至少部份地佔據了用以形成像素連接區域的像素子集32A、32D、32E與32H。相反地，接觸線連接區域32B、32C、32F與32G形成可用於定位接觸線42路線的接觸線連接區域。因此本發明的一些實施例中接觸線可以有蛇形的路徑。
圖8闡述了接觸線42共同平行連接到所有晶片載置器20A、20B、20C與20D的實施例。在圖9的另個替代實施例中，串列接觸線42連接可經過晶片載置器20A、20B、20C與20D來定位。
請參考圖11，本發明更進一步的實施例，複數個像素的二維像素陣列32可位在共用基板10之上，每個二維像素陣列32具有分開的一組列電極16、行電極12以及晶片載置器20。如此，上述結構可複製到更大的基板10。每個二維陣列結構可獨立運作，來降低電極阻抗、預充與放電耗損、以及降低閃爍效應。該結構可連接至一共用接觸線42系統，如此一來，在本發明的一實施例中，一顯示裝置可包含一基板；具有以第一方向在橫跨在該基板之複數列中形成的列電極之陣列的第一層，以及以相異於該第一方向之第二方向在橫跨在該基板之複數行中形成的行電極之陣列的第二層，其中第一與第二電極重疊以形成像素位置；形成在列電極與行電極間之一或多個發光材料層，以形成二維像素陣列，像素位於像素位置內；以及用在每個位於該基板上的陣列之複數個晶片載置器，在每個陣列的晶片載置器的數目小於對應陣列中像素的數目，每個陣列晶片載置器為對應的陣列獨自控制一列電極子集與一行電極子集。
圖12A說明了在一實施例中晶片載置器20位在間接被驅動之像素陣列中，具有直接在接觸線下之晶片載置器的控制電路連接部位21B。晶片載置器20具有兩個顯示連接部位21A，各自在晶片載置器20的兩端。在相鄰直接被驅動之像素陣列中，每個顯示連接部位21A由線路連接至垂直電極與水平電極。像素的直接被驅動區塊在圖12A裡以陰影表示，此在顯示器上形成一棋盤圖形，而線路接觸線因為越過間接被驅動之像素陣列上之晶片載置器20的控制電流連接部位21B而呈蛇形狀。
圖12B說明了晶片載置器20之顯示連接部位21A與垂直與水平電極間的詳細線路連接。本圖說明了在直接被驅動之像素陣列中6個水平與6個垂直電極的簡單事例。連接至垂直電極的線路以陰影方塊表示，連接至水平電極的線路以空白方塊表示。任何數目的水平與垂直連接可運作在類似的設計。
圖12A與圖12B顯示了電極連接線可圖案化以留下寬廣區域給控制與電源接觸線42，如此兩種線路皆可以同一金屬層建構，比起需要2個或更多線路層的設計，降低了顯示器不少成本。是故，控制接觸線可位於與用於列電極與行電極之第一、第二層分開的第三層中。
由於線路有充足的區域，此設計還有一個優點是線路可以低成本方式來圖案化。舉例來說，為了印刷電路板製造而開發的系統使用了低成本光罩與可製造25μm線條與25μm空間的接近式曝光(proximity exposure)工具。這些的成本都比TFT光罩與TFT步進機曝光(stepper exposure)工具便宜許多。這使得在背板製程中需要較少資金花費、較少運行花費以及降低製造時間。
請參考圖10B，連接墊具有中心到中心之間距(pitch)23，該間距23用以在晶片載置器上間隔出連接墊。導孔(圖1B)形成開口，該等開口曝露出讓控制接觸線可以第一部份連結過來的連接墊，該第一部分係從開口延伸至連接墊。控制接觸線可有一分開的第二部位，該第二部位比連接墊的間距還寬，因而能用更寬的接觸線線路以及改善傳導性。
在一些案例中，可以縮小晶片載置器的實體長度，像是根據晶片載置器轉移系統的極限或因為可在晶片載置器內容納電導體的數目。在這樣的案例中，晶片載置器的顯示連接部位的長度可減少一半，而加入了晶片載置器的第二蛇形線。如圖13所示。在此實施例中間接被控制區域增加了(非陰影區域)，騰出了更大的空間給控制與電源接觸線線，讓製程不用這麼精密，並減少成本高昂的工序。
請參考圖11，在運行當中，根據顯示裝置的需要控制器40接受並處理資訊信號，並透過一或更多個接觸線42傳送處理過的資訊信號至裝置中的每個晶片載置器20。該處理過的信號包含了對應晶片載置器20的每個發光像素30的亮度資訊。對應每個發光像素30，亮度資訊可被儲存至一儲存元件26。晶片載置器接著激發所連接的列電極與行電極。當一個像素的列電極與行電極皆被激發後，電流便流經該行與列電極所界定出來的像素而發光。典型地，像素陣列中之一整列或一整行的電極同時被激發為一次激發全部行電極及一列電極。行電極被控制來提供列電極上的每個像素需要的獨立亮度。然後再選擇第二列，重覆處理流程直到所有列都被激發，而所有像素發光。接著該流程可重覆。注意有些像素是被一個晶片載置器所控制，有些像素需要兩個晶片載置器協同控制。注意所述“列”與“行”的定義是任意單位。列電極與行電極的功能可顛倒。
雖然顯示裝置中分開列(或行)的連續激發可能導致閃爍，但只要利用多個、獨立控制之像素陣列32便可降低每個分開控制之像素陣列內列或行的數目。由於像素群32是同時被激發，閃爍現象可大致上被降低。再者，因為一群列電極16與一群行電極12只在一像素陣列32內連結，一群列電極16與一群行電極12又很短，減少了電容與電阻，以及降低了驅動晶片載置器20中的電路的高電能需求。如此一來，每個像素列發光的時間部份都增加了，閃爍變減少，電流密度亦減少了所欲亮度。
接觸線42可提供各種不同的信號，包含時序(如時脈器)信號、資料信號、選擇信號、電源連接或接地連接。信號可為類比或數位，例如數位地址或資料值。類比信號值可以以電荷形式提供。儲存元件26可為數位(例如包含正反器)或類比(例如包含用來儲存電荷的電容)。
在本發明的各種實施例中，分佈在基板10的晶片載置器20可以完全相同。然而，一個獨特的辨識數值，如身份(ID)，可與每個晶片載置器20相關。可在晶片載置器20位在基板10上之前、或較佳地之後指定該ID，且該ID可反射出基板10上之晶片載置器20的相對位置，亦即，該ID可為一位址。例如，該ID可藉由通過由一列或行中某一晶片載置器20至下一晶片載置器的計數信號而被指定。可使用分開的列或行ID值。
控制器40可實施作為晶片載置器，並附加在基板10。控制器40可位於基板10的周圍，或可在基板10的外部並包含傳統的積體電路。
根據本發明的各種實施例，晶片載置器20可以各種方式建置，例如利用沿著晶片載置器20長邊的一列或兩列的連接墊24。互連接觸線42或線路52可以由各種材料做成，且可用各種方法沉積在裝置基板上。例如，互連接觸線42或線路52可為濺鍍或蒸鍍的金屬，例如鋁或鋁合金。或另一方式，互連接觸線42或線路52可由固化的導電油墨或金屬氧化物製成。在一具成本優勢的實施例中，互連接觸線42或線路52，或兩者，係在同一層形成。
本發明對於使用大型裝置基板如玻璃、塑膠或鋁箔的複數個像素裝置實施例特別有用，這些實施例具有以規律排列配置在裝置基板10上的複數個晶片載置器20。每個晶片載置器20能根據晶片載置器20的電路並響應控制信號以控制形成在基板10上的複數個像素30。個別的像素群組或複數個像素群組可位於能組合以形成整個顯示器的區塊(tiled)元件上。
依據本發明，晶片載置器20提供在元件基板10上分佈的像素控制元件。晶片載置器20比起裝置基板10是非常小的積體電路，而且包括在獨立基板28上形成的電路22，包含線路、連接墊、如電阻或電容的被動元件，或如電晶體或二極體的主動元件。晶片載置器20係與顯示基板10分開製造，然後塗佈至顯示基板10上。較佳地，晶片載置器20是藉用以製造半導體裝置的已知製程使用矽或矽上絕緣體(SOI)晶圓而製成。然後每個晶片載置器20在貼附至裝置基板10之前先分開。因此每個晶片載置器20的結晶基底可視為由裝置基板10分開的基板28，並在其上安置晶片載置器電路22。該複數個晶片載置器20因此具有由裝置基板10及彼此分開的相對應複數個基板28。尤其，獨立的基板28係與在其上形成像素30的基版10分開，且該獨立晶片載置器基板28的面積整體來看是小於裝置基板10。比起在例如薄膜非晶或多晶矽元件所看到的，晶片載置器20可具有結晶基板28以提供較佳性能的主動元件。晶片載置器20可具有較佳為100um或更小的厚度，且20um或更小則更佳。這方便在晶片載置器20上形成黏接劑與平坦化層18，接著可使用傳統旋轉塗佈技術而塗上。依據本發明的實施例，在結晶矽基板上形成的晶片載置器20是以幾何陣列配置，並用黏接劑或平坦化材料而黏接至裝置基板(如元件符號10)。晶片載置器20表面上的連接墊24係用以連接每個晶片載置器20至信號線、電源接觸線及列電極16或行電極12以驅動像素30。晶片載置器20可控制至少四個像素30。
既然晶片載置器20是在半導體基板上形成，所以晶片載置器的電路可使用現代微影蝕刻工具而形成。利用這類工具，05微米或更小的特徵尺寸隨時可用。例如，現代半導體製造線可達到線寬90nm或45nm，且可用以製造本發明的晶片載置器。然而，一旦組合至顯示基板10時，晶片載置器20也需要連接墊24以製造電氣連接至晶片載置器上的線路層。連接墊24可依據顯示基板10所使用之微影蝕刻工具的特徵尺寸及晶片載置器20對齊至線路層(例如+/-5um)，以調整大小(例如5um)。因此，例如連接墊24可為寬15um且連接墊間的間距5um。該等連接墊一般是很大於晶片載置器20中所形成之電晶體電路。
該等連接墊一般是在電晶體上之晶片載置器上的金屬化層中形成。需要製造具儘可能小之表面積的晶片載置器，以能降低製造成本。因此，連接墊的尺寸與數目而非電晶體才會限制晶片載置器的大小。
藉使用具獨立基板(比如包含結晶矽)之晶片載置器，比直接在基板(比如非晶或多晶矽)上形成之電路具有較佳性能之電路，以提供高性能裝置。既然結晶矽不僅具有較高性能而且還有更小的主動元件(比如電晶體)，所以電路尺寸會大幅降低，以至於晶片載置器的尺寸由需要控制及供電予該裝置之連接墊的數目與間距來決定。一有用的晶片載置器亦可用微機電(MEMS)構造製成，例如Yoon、Lee、Yang與Jang等人在Digest of Technical Papers of the Society for Information Display,2008年3.4第13頁之“A novel use of MEMS switches in driving AMOLED”文章中所描述。
裝置基板10可包含玻璃與線路層，該線路層在平坦化層(如樹脂)上由蒸鍍或濺鍍金屬如鋁或銀製成，以習知的光顯影術圖案化。晶片載置器20可使用積體電路工業已建立完善的傳統技術而形成。
本發明可用在具複數個像素結構的裝置中。尤其是本發明可用在有機或無機的LED裝置而實現，且在資訊顯示裝置特別有用。在最佳實施例中，本發明用於由小分子或聚合物OLED組成的平面顯示OLED裝置，如Tang等人的美國專利第4,769,292號以及VanSlyke等人的美國專利第5,061,569號所述但不此為限。無機裝置，例如，形成在多晶系半導體矩陣中的量子點(例如Kahen的美國專利第2007/0057263號所示)，並使用有機或無機的電荷控制層，或混合有機/無機裝置。許多有機或無機發光顯示器的組合與變化可用來製造這類的裝置，包含具有頂部發射器或底部發射器結構的主動矩陣顯示器。
D1．．．長邊
D2．．．短邊
10．．．基板
12．．．行電極
12A、12B．．．行電極群組
13．．．對角線
14．．．發光材料層
15．．．發光二極體
16．．．列電極
16A、16B．．．列電極群組
18．．．平坦化層
20．．．晶片載置器
20A、20B、20C、20D．．．晶片載置器
21A．．．顯示連接部位
21B．．．控制電路連接部位
22．．．電路
23．．．間距
24．．．連接墊
24A．．．行連接墊
24B．．．列連接墊
25．．．接觸線連接墊
25A、25B．．．連接墊列
26．．．儲存元件
28．．．晶片載置器基板
30．．．像素
32．．．二維像素陣列
32A、32B、32C、32D、32E、32F、32G、32H．．．像素子集
40．．．控制器
42．．．接觸線
44．．．內部晶片載置器連接
50．．．導孔
52．．．線路
圖1A係根據本發明一實施例之晶片載置器的截圖，顯示圖2中1A-1A’的剖線，具有兩個連結至LED的底部電極；
圖1B係根據本發明一實施例之晶片載置器的截圖，顯示圖2中1B-1B’的剖線，具有兩個連結至LED的頂部電極；
圖2係根據本發明一實施例之斜置的晶片載置器的平面示意圖，該晶片載置器具有連接墊；
圖3A與3B係根據本發明一實施例之顯示裝置的示意圖，該裝置具有列電極與行電極以及斜置的晶片載置器；
圖4係根據本發明一實施例之顯示裝置的示意圖，該裝置具有列電極與行電極以及三個斜置的晶片載置器；
圖5係根據本發明一實施例之顯示裝置的示意圖，該裝置具有像素陣列分割成互為獨立的子陣列以及兩個斜置的晶片載置器；
圖6係根據本發明一變換實施例之顯示裝置的示意圖，該裝置具有像素陣列以及三個斜置的晶片載置器；
圖7係根據本發明另一實施例之顯示裝置的示意圖，該裝置具有列電極與行電極，以導孔連接至晶片載置器的連接墊；
圖8係根據本發明另一實施例之顯示裝置的示意圖，該裝置具有複數個晶片載置器，以及被定位的接觸線以回避晶片載置器裝置；
圖9係根據本發明另一實施例之顯示裝置的示意圖，該裝置具有由接觸線連接的複數個晶片載置器；
圖10A係根據本發明另一實施例之晶片載置器的截圖，該晶片載置器具有不同的連接墊；
圖10B係在本發明一實施例中，圖10A的俯視圖；
圖11係根據本發明一實施例之複數個二維像素陣列的截圖；
圖12A係根據本發明一實施例之複數個晶片載置器與接觸線的解說圖，晶片載置器與接觸線位在基板上以蛇形排列；
圖12B係晶片載置器的俯視圖，該晶片載置器具有連結，用以更加理解圖12A的解說；以及
圖13係根據本發明一實施例之複數個晶片載置器與接觸線較大尺度的解說圖，該晶片載置器與接觸線位在基板上以蛇形排列。
因為所有圖中的元件與不同的層有很大尺寸差異，圖式皆不依照比例尺。
10．．．基板
12．．．行電極
13．．．對角線
16．．．列電極
20．．．晶片載置器
24A．．．行連接墊
24B．．．列連接墊
30．．．像素
32．．．二維像素陣列

Claims (17)

  1. 一種顯示裝置，包括：a)　一基板；b)　具有以第一方向在橫跨該基板之複數列中形成的列電極之陣列的一第一層，以及以相異於該第一方向之第二方向在橫跨該基板之複數行中形成的行電極之陣列的一第二層，其中該等列電極與該等行電極重疊以形成像素位置；c)　在該等列與行電極之間所形成的一或多層發光材料層，以形成一二維像素陣列，該等像素位於該等像素位置中；以及d)　位於該基板上的複數個晶片載置器，該等晶片載置器的數目小於該等像素的數目，每個晶片載置器獨自控制一列電極的子集與一行電極的子集，藉以控制該等像素以顯示一影像。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中每個晶片載置器對至少每個像素具有一儲存元件，並在一列或行的子集內連接至該像素，該儲存元件對每個像素儲存所需亮度的值，而該晶片載置器使用該值來控制連接到該像素的該等列電極或該等行電極。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中一第一晶片載置器對像素的第一子集控制該等行電極，以及一第二晶片載置器對像素的該第一子集控制該等列電極。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之顯示裝置，其中一晶片載置器控制不同於該第一子集之像素的一第二子集之該等行電極與像素之該第二子集之該等列電極兩者。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之顯示裝置，其中該等晶片載置器位在該基板上該像素陣列的一對角線上。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之顯示裝置，其中該等晶片載置器位在該像素陣列之複數個分隔開的對角線上。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，進一步包含一控制器，用以經由一或多個接觸線控制傳送至該等晶片載置器的信號。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，進一步包括電氣連接至每個晶片載置器的一或多個串列或平行接觸線連接。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之顯示裝置，其中一接觸線提供了一電源或接地電氣連接，或一接觸線傳送一資料信號或一控制信號。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，進一步包括一控制接觸線，且其中每個晶片載置器具有連接至該等列與行電極的第一群連接墊以及連接至該控制接觸線的第二群連接墊，其中該第一群與第二群連接墊在空間上相離。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之顯示裝置，其中每個晶片載置器具有連接至該控制接觸線的第三群連接墊，其中該第一、第二與第三群連接墊在空間上相離。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之顯示裝置，其中每個晶片載置器進一步包含連接至該等列與行電極的第三群連接墊，其中該第一、第二與第三群連接墊在空間上相離。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該晶片載置器具有一長邊與一短邊，且其中該長邊與該第一方向或該第二方向平行。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中每個晶片載置器具有兩列的連接墊，且其中一列的連接墊連接至對應的列電極，而一列的連接墊連接至對應的行電極。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，進一步包括一與該第一層和該第二層分開的第三層，以及一位在該第三層內之控制接觸線。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之顯示裝置，進一步包含分隔開的連接墊，該等連接墊具有形成在該等晶片載置器上之一間距及形成以暴露該等連接墊之開口，且其中該控制接觸線具有經該等開口延伸至該等連接墊的一第一部位，以及具有比該等連接墊之該間距寬的一分開的第二部位。
  17. 一種顯示裝置，包括：a)　一基板；b)　具有以第一方向在橫跨該基板之複數列中形成的複數個電氣獨立列電極之陣列的一第一層，以及具有以相異於該第一方向之第二方向在橫跨該基板之複數行中形成之對應的複數個電性獨立行電極陣列的一第二層，其中第一電極與第二電極重疊以形成像素位置；c)　在該等列與行電極之間形成的一或多層發光材料層，用以形成二維像素陣列，該等像素位在該等像素位置中；以及d)位在該基板上每個二維像素陣列之複數個晶片載置器，每個二維像素陣列之晶片載置器的數目小於對應該二維像素陣列之像素數目，每個陣列晶片載置器對該對應二維像素陣列獨自控制一列電極的子集與一行電極的子集。
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