[发明专利]具有嵌入的芯片驱动部的OLED装置

说明书

技术领域

本发明涉及具有半导体驱动元件的电致发光显示器。

背景技术

按照最简单的形式，有机电致发光(EL)装置包括设置在作为用于空穴注入的阳极的第一电极与作为用于电子注入的阴极的第二电极之间的有机电致发光介质。有机电致发光介质支持空穴与电子的再结合，空穴与电子的再结合导致发光。这些装置还被统称为有机发光二极管或OLED。美国专利No.4,356,429中描述了基本的有机EL元件。为了构造用作诸如电视机、计算机监视器、蜂窝电话显示器或数字相机显示器的显示器的像素化的OLED显示装置，单独的有机EL元件可以设置为矩阵图案中的像素。可以使这些像素全部发射相同的颜色，由此产生单色显示，或者可以使它们产生多种颜色，诸如三像素红、绿和蓝(RGB)显示器。还可以利用有源矩阵(AM)驱动电路来制造OLED显示装置，以生产高性能显示器。美国专利No.5,550,066中公开了这种AM OLED显示装置的示例。通常通过在基板上形成薄膜晶体管(TFT)并在TFT上形成有机电致发光介质来实现有源矩阵电路。

这些TFT由诸如非晶硅或多晶硅的半导体的薄层(通常为100nm-400nm)组成。但是，这些薄膜半导体的特性通常不足以构造高质量的OLED显示器。例如，非晶硅是不稳定的，因为非晶硅的阈值电压(Vth)和载流子移动性随着使用时期的延长而发生偏移。多晶硅通常由于结晶工艺而导致阈值电压(Vth)和载流子移动性在整个基板上具有较大程度的可变性。由于OLED装置通过电流注入进行操作，所以TFT中的可变性可导致OLED像素的亮度的可变性并使显示器的视觉质量下降。已经提出诸如在各个像素中添加附加的TFT电路的新的补偿图案，以补偿TFT的可变性，但是这种补偿增加了复杂性，这将对产量、成本或减小OLED的发光面积产生负面影响。此外，随着薄膜晶体管制造工艺被应用于诸如用于大的平板电视应用的较大的基板，可变性和工艺成本增加。

避免薄膜晶体管的这些问题的一种方法是在半导体基板中制造常规的晶体管并接着将这些晶体管转移到显示器基板上。Matsumura等在美国专利申请公开NO.2006/0055864A1中教导了一种显示器的组装方法，该方法使用在显示器内附接的半导体集成电路(IC)来控制像素元件，其中IC中的嵌入的晶体管替代由现有技术的显示器的TFT执行的正常功能。Matsumura教导应当例如通过抛光将半导体基板变薄为20微米至100微米之间的厚度。接着基板被切成包含集成电路的更小的片，下文称为“小芯片(chiplets)”。Matsumura教导例如通过蚀刻、喷沙、激光束加工或切片的切割半导体基板的方法。Matsumura还教导一种拾取(pick up)方法，其中使用具有与希望的间距相对应的真空孔的真空吸盘系统来选择性地拾取这些小芯片。接着这些小芯片被转移到显示器基板，在显示器基板处它们被嵌套(nest)在厚的热塑性树脂中。

但是，Matsumura所教导的工艺具有多个缺点。首先，半导体基板通常厚度为500微米至700微米。难以按照该方式使基板变薄，并且晶体基板在低厚度时非常易碎并容易破裂。因此，小芯片很厚，根据Matsumura的教导为至少20微米。希望小芯片具有小于20微米的厚度，并且优选地小于10微米。还希望在小芯片中包括多个金属布线层，因而小芯片的半导体部分的厚度必须比小芯片的总厚度薄得多。Matsumura的厚的小芯片导致整个基板的很多的(substantial)表面状况(topography)，这使得金属层在小芯片上的后续的沉积和构图困难。例如，Matsumura描述凹状变形作为一种不利的结果。更薄的小芯片将减少这些表面状况问题并便于小芯片上的后续层的形成。

Matsumura教导的工艺的另一缺点在于小芯片的表面面积必须足够大，以利用真空孔夹具(fixture)进行拾取。结果，小芯片必须具有比真空孔的最小尺寸大的长度和宽度。希望小芯片的表面面积小，以实现高分辨率显示器，并使得可以在单个基板上生产很多小芯片，由此实现低的单位生产成本。还希望使小芯片的形状在像素之间适配而不阻挡发光。因此，小芯片应该具有比其它尺寸(dimension)窄的长度或宽度，使得它可以放置在像素的行或列之间的间隔中。