[发明专利]具有光学通信小芯片的电致发光显示器件

说明书

与相关申请的交叉引用

参考2009年9月28日递交的题为“CHIPLET DISPLAY WITH OPTICAL CONTROL”的共同受让且同时待审的第12／549416号美国专利申请，其内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及具有基板的显示器件，该基板具有分布式(distributed)独立小芯片(chiplet)控制元件。

背景技术

平板显示器件广泛地与便携式装置中的计算装置结合使用，并用于娱乐装置，例如电视机。这种显示器件典型地采用分布于基板上的多个像素来显示图像。每个像素结合有数个一般称为子像素的不同颜色的发光元件，典型地为发红光、绿光和蓝光，以表示每个图像元件。此处并未区分像素和子像素；所有发光元件都称之为像素。已知有多种平板显示技术，例如等离子显示器、液晶显示器以及发光二极管显示器。有源矩阵元件未必限于显示器件，其可分布于基板上并用于其它要求控制分布控制的应用中。

包含有形成发光元件的发光材料的薄膜的区域发光二极管(LED)对平板显示器件而言具有许多优点并在光学系统中是有用的。包含有机LED发光元件阵列的有机LED彩色显示器是公知的。可选地，可使用无机材料，其可将磷光晶体或量子点加入多晶半导体矩阵中。也可采用其他有机或无机材料的薄膜来控制对发光薄膜材料的电荷注入、电荷传输或电荷阻挡，这是本领域公知的。这些材料置于电极之间的基板之上，并具有封装覆盖层或板。当电流流经发光材料时，光便从像素发出。所发出的光的频率取决于使用的材料的特性。在这种显示器件中，光可穿透基板(底部发射器)或穿过封装覆盖体(顶部发射器)或穿过两者而发出。

LED器件可包括构图的发光层，其中在图案中使用不同的材料以便电流流经该材料时发出不同颜色的光。可选地，可采用单个发光层，例如，白光发射体，配合滤色器来形成全彩色显示。又已知采用未包括滤色器的白光子像素，或采用未构图的白光发射体来改善器件的效率，该白光发射体具有包括红、绿和蓝色滤色器和子像素以及未过滤的白光子像素的四色像素。

已知的两种用以控制平板显示器件的像素的不同方法：有源矩阵控制和无源矩阵控制。在有源矩阵控制中，控制元件分布在平板基板上。典型地，每个子像素由一个控制元件控制，并且每个控制元件包括至少一个晶体管。例如，在单个有源矩阵有机发光(OLED)显示器件中，每个控制元件包括两个晶体管(一个选择晶体管和一个供电晶体管)以及一个用于存储确定子像素亮度的电荷的电容器。每个发光元件典型地采用一个独立的控制电极和一个公共电极。

现有技术有源矩阵控制元件典型地包括通过光刻工艺而形成晶体管和电容器的薄膜半导体材料，例如硅。薄膜硅可为非晶或多晶。由非晶或多晶硅制成的薄膜晶体管相对较大，且性能比由结晶硅片制成的传统晶体管要低。此外，该薄膜装置典型地表现出局部或大面积的不均匀性，导致采用该材料的显示器件中的明显的不均匀性，并且其制造工艺成本高。

Matsumura等人于美国2006／0055864中讨论了与液晶显示器共同使用的结晶硅基板。Matsumura描述了一种供选择性运送且将由第一半导体基板制成的像素控制装置附加于第二平面显示基板上的方法。并示出该像素控制装置内的线路互联以及从总线和控制电极到像素控制装置的连接。

无论平板显示器件的哪种控制方法，有源矩阵显示器件均包含位于平板内的用于控制各个像素的控制元件。这些控制元件接收来自显示器件外部的显示控制器的数据。该数据则经由通过形成于平板显示基板上的线路而传输的电信号来传送。所述控制信号因线路长度、线路导电性及线路配置而受限于带宽。对大型高分辨率显示器件而言，这种通信带宽限制可能会限制显示器件的刷新率、分辨率或显示信号的准确度与精度。

电路板上的光学通信描述于第7095620号和第7120327号美国专利。光子互联系统描述于第7546004号美国专利。具有光学总线架构的计算机系统则描述于第2002／0178319号美国专利。然而，这些公开内容并未提供改良的平板显示器件中像素控制元件之间的通信。

第5200631号美国专利描述了堆叠基板(例如，插入底板中的电路板)上的芯片间通信。第2009／028965号美国专利则描述了类似的方案，其仅用于多芯片系统级封装中的垂直堆叠数字集成电路元件。这些方案并不适用于显示器件，其中使用者所观看的基板无法由堆叠基板或其他组件遮蔽。