大面积显示器及其制作方法.pdf

根据本发明的大面积显示器的一个实施例可包括：像素层，包含显示元件；连接层；与像素层和连接层通信的驱动器，驱动器配置用于驱动像素层中的像素以及配置成通过连接层进行通信。大面积显示器的实施例还包括由像素层、连接层及驱动器组成的叠层。本发明的一个实施例包括用于制作大面积显示器的方法和设备。

1.  一种大面积显示器(100，200)，包括：
像素层(102)，其中包括显示元件；
连接层(104)；
驱动器(106)，与所述像素层(102)和所述连接层(104)通信，所述驱动器(106)配置成驱动所述像素层(102)中的所述显示元件，以及配置成通过所述连接层(104)进行通信；以及
由所述像素层(102)、所述连接层(104)和驱动器(106)组成的叠层，包括所述大面积显示器(100，200)。

2.  如权利要求1所述的大面积显示器(100，200)，其特征在于，所述驱动器(106)包括硅或玻璃衬底上的互补金属氧化物半导体(CMOS)电路。

3.  一种大面积显示器(100，200)，包括：
多个子显示(202)，所述多个子显示的每个包括：
显示元件层(102)，用于发光；
驱动器(106)，与所述显示元件层进行通信，以及配置用于驱动所述显示元件层中的像素；以及
连接层(104)，与所述驱动器(106)进行通信，并配置用于串行数据路由选择；以及
所述多个子显示(202)组成大面积显示器(100，200)。

4.  如权利要求3所述的大面积显示器(100，200)，其特征在于还包括与所述多个子显示(202)的每个的所述连接层(104)进行通信并配置用于高速数据通信的总线(204)。

5.  如权利要求4所述的大面积显示器(100，200)，其特征在于，所述总线(204)包括低电压差分信令(LVDS)。

6.  一种制作大面积显示器(100，200)的方法(300)，包括：
提供(302)像素层(102)，包括像素的矩阵；
提供(304)连接层(104)；
提供(306)驱动器(106)；以及
把所述像素层(102)、所述驱动器(106)和所述连接层(104)层叠(308)在一起，以形成可操作的大面积显示器(100，200)。

7.  如权利要求6所述的方法(300)，其特征在于，提供像素层(102)包括提供液晶显示器(LCD)像素层、发光二极管(LED)像素层、有机LED(OLED)像素层、聚合体发光装置(PLED)像素层、电致发光(EL)像素层、电泳显示层、电致变色显示层、电湿显示层、气体等离子体显示层以及光纤等离子体显示层其中之一。

8.  一种大面积显示器(100，200)，包括：
用于发光的部件(102)，包括子阵列(202)的阵列，各子阵列(202)包括像素的阵列；
用于驱动所述子阵列(202)的阵列的各子阵列(202)的各像素阵列的部件(106)；以及
用于传递显示数据、检测和测试送往数据源以及从数据源送往用于驱动所述像素阵列的所述部件(106)的信号的部件。

9.  如权利要求8所述的大面积显示器(100，200)，其特征在于，所述用于驱动的部件(106)包括互补晶体管。

10.  如权利要求9所述的大面积显示器(100，200)，其特征在于，所述互补晶体管包括p沟道和n沟道非晶或多晶或单晶硅。

大面积显示器及其制作方法
技术领域
本发明涉及大面积显示器及其制作方法。
背景技术
视频显示器和计算机监视器是本领域众所周知的。较早的显示技术、如阴极射线管(CRT)显示器正在被较新的技术、如液晶显示(LCD)技术、电致发光(EL)显示技术以及气体等离子体显示技术所取代。对于CRT显示技术，这些较新的显示技术在要求更轻重量、低功率和超薄显示器的应用中是有益的。
例如，LCD显示装置通常包括一对彼此重叠的玻璃基底或“半单元(half-cells)”，其中液晶材料被限定在玻璃基底之间。基底的周围经过密封，从而形成单元或LCD。透明电极通常施加到基底的内表面，从而允许在基底的各个点上施加电场。这些各种点可组成显示器上的可寻址像素区域。
注意，传统的行和列交叉点显示器在阵列尺寸达到某个极限时会遇到困难。这是由于当显示器变得更大时，行和列的电阻以及寄生电容结合，使驱动速度减缓到不可用的点。希望能够制作与诸如膝上型、笔记本和平板计算机等便携装置以及个人数字助理配合使用的大面积显示器以及用于诸如壁挂式显示器的大面积显示器。因此，本领域存在对大面积显示器及其制作方法的需要。
发明内容
根据本发明的大面积显示器的一个实施例可包括：像素层，包含显示元件；连接层；与像素层和连接层通信的驱动器，驱动器配置用于驱动像素层中的像素以及配置成通过连接层进行通信。大面积显示器的实施例还包括由像素层、连接层及驱动器组成的叠层。
通过以下作为实例、共同描述本发明的实施例的特征的、结合附图的详细说明，本发明的其它特征和优点将会非常明显。
附图说明
以下附图说明实现本发明的示范实施例。相同的附图标记表示附图中不同视图或本发明的实施例中的相同部件。
图1是根据本发明的一个实施例的、组装之前的大面积显示器的组件的侧视图。
图2是根据本发明的一个实施例的大面积显示器的实施例的后视图。
图3是根据本发明的一个实施例的、制作大面积显示器的方法的流程图。
图4是根据本发明的一个实施例的、制作大面积显示器的设备的示图。
具体实施方式
现在参照附图所示的示范实施例，以及在本文中将使用具体语言对其进行描述。但是要理解，这不是用来限制本发明的范围。掌握了本公开的本领域技术人员会想到的本文所述的本发明特征的变更和其它修改、本文所述的本发明的原理的其它应用被视作在本发明的范围之内。
图1是根据本发明的一个实施例的、组装之前的大面积显示器100的组件的侧视图。大面积显示器100的一个实施例可包括像素层102、连接层104以及与像素层102和连接层104进行通信的驱动器106(图1中表示了三个驱动器106)。驱动器106可配置成驱动像素层102中的像素，以及配置成通过连接层104进行通信。根据本发明的一个实施例，大面积显示器100还可包括由像素层102、连接层104和驱动器106组成的叠层。
根据大面积显示器100的另一个实施例，驱动器106层叠在像素层102与连接层104之间。驱动器106在图1所示组件被组装之后与像素层102和连接层104进行通信。连接层104可包括：第一导电层，用于对与驱动器106相关的电子元件提供电力和地连接；以及第二导电层，用于提供对输入/输出(I/O)连接器的串行数据连通性。因此，连接层104可用来提供电力路径以及传递显示数据。下面参照图3和图4详细说明用于组装大面积显示器的方法300和设备400。
像素层102可包括有源矩阵显示或无源矩阵显示。像素层102可具有根据本发明地实施例的至少一个子显示202的重复模式(参见图2及以下的相关描述)。各个子显示202可包括显示元件阵列，显示元件在本文又称作“像素”，可由大面积显示器100的用户观看。显示元件向大面积显示器的用户发出可见光。像素层102的显示元件可包括任何适当的显示技术，其中包括但不限于LCD、发光二极管(LED)、有机LED(OLED)、聚合体发光装置(PLED)、EL、电泳显示器、电致变色显示器、电湿(electrowetting)、气体等离子体和光纤等离子。这类显示技术是掌握了本公开的本领域技术人员已知的，因此本文不再进一步详细说明。
大家理解，对于某些类型的显示技术，不需要任何“控制元件”。控制元件可以是晶体管、二极管或者其它开关一个或多个显示元件的有源装置。根据本发明的一个实施例，像素层102还可包括行和列信号线的矩阵，其中在行和列信号线的交叉点处具有控制元件，用于驱动像素。像素层102可包括每个像素的一个或多个控制元件。根据本发明的一个实施例，控制元件可包括薄膜晶体管(TFT)、金属绝缘体金属(MIM)装置或二极管。根据本发明的另一个实施例，控制元件可以是显示元件的组成部分、例如在光纤等离子显示器中。行和列信号可通过来自配置成与驱动器106的表面匹配的像素层102的内表面上的衬垫(pad)的信号线的扇出图案进行连接(参见图2中的208及以下的相关描述)。
各驱动器106可配置成驱动子显示202的像素。多个驱动器106可设置成子显示202的二维阵列，从而组成大面积显示器100。根据本发明的实施例，驱动器106可包括互补晶体管。作为示例但不是限制，互补晶体管可包括互补金属氧化半导体(CMOS)电路、p和n沟道非晶或多晶硅或者与p沟道多晶硅配对的n沟道有机半导体。根据本发明的另一个实施例，CMOS电路可在单晶硅上形成。根据本发明的其它实施例，驱动器106可包括用于接收显示数据的串行数据输入。根据本发明的又一些实施例，驱动器106还可包括用于进行检测和测试的数据输出。
根据本发明的实施例，包括互补晶体管、用于驱动像素层102中的像素的电子电路可在硬硅或玻璃基底上、或者在柔性塑料基底上形成。用于把CMOS电子元件施加到硅基底、如驱动器106上的技术自然是本领域的技术人员已知的。柔性塑料基底、例如可向DuPontHigh Performance Materials，Circleville，OH购买的KAPTON聚酰亚胺薄膜也是用于驱动器106的电子电路的适当基底。用于在柔性基底上构造通孔及其它互连结构的技术也是本领域的技术人员已知的。例如参见Neuberger等人的“用于多层制造的新型层间互连技术”(1998International Conference on Multichip Modules and High DensityPackaging，第218-23页)。
大面积显示器100的一个实施例还可包括与总线204进行通信以及又与连接层104进行通信的输入/输出(I/O)连接器206。I/O连接器206还配置成用于与数据源的外部通信(未示出，参见图2及以下的相关描述)。I/O连接器206可以是用于把大面积显示器100电连接到其它电组件、如视频源(未示出)的任何适当的电连接器。总线204可用来路由显示数据，检测和测试I/O连接器206与连接层104之间的信号。
图2是根据本发明的大面积显示器200的一个实施例的后视图。大面积显示器200可包括多个子显示202(图2中表示了九个子显示202)。多个子显示202中的每个可包括：像素层102，用于发光；驱动器106，与像素层102进行通信并配置成驱动像素层102中的像素；以及连接层104，与驱动器106进行通信并配置用于串行数据路由选择。多个子显示202可以层叠在一起以形成大面积显示器200。大面积显示器200还可包括与多个子显示202的每个的连接层104进行通信并配置用于与外部数据源(未示出)进行通信的输入/输出(I/O)连接器206。
如上所述，具有单驱动器的传统大面积显示器的一个问题是用于对各像素寻址的行和列线的电阻及电容负载。电阻和电容负载限制了各显示元件的转换速度。与传统的大面积显示器相比，大面积显示器200中的子显示202的使用允许与各驱动器相关的更短的行和列连接。因此，通过把大面积显示器200的区域分解为较小的子显示202，可取得更快的转换。另外，根据本发明的实施例，子显示202的各驱动器106的面积可以比相关像素层102和连接层104更小。因此，因驱动器106的更小尺寸而可以实现更高的产品收益以及可能更低的成本。
连接层104和/或总线204和/或I/O连接器206可包括用于高速低功率数据传输的低电压差分信令(LVDS)技术。定义LVDS的两个工业标准是ANSI/TIA/EIA-644和IEEE 1596.3 SCI-LVDS。ANSI/TIA/EIA-644定义LVDS的一般电气层，以及IEEE 1596.3SCI-LVDS是电气和电子工程师协会(IEEE)颁布的名为“可缩放相干接口(SCI)的专用标准。LVDS技术利用差分逻辑来发送数据。
非常显然，对于本发明的特定实施例，用于组成大面积显示器200的子显示202的数量以及特定铺瓦布置(tiling arrangement)可任意选择。虽然图2所示的子显示202大致为正方形，但本发明的其它实施例考虑任意尺寸的任意矩形形状。因此，大面积显示器200的大小实际上可确定为任何尺寸，或者具有任何所需的纵横比(W∶H，其中W＝宽度以及H＝高度)。例如，大面积显示器200的实施例可具有传统的纵横比4∶3或者影院纵横比16∶9。此外，大面积显示器200可具有任意的大视域。例如，大面积显示器的一个实施例可由若干子显示202组成，其中的每个具有尺寸大于或等于大约一千平方厘米的视域。大面积显示器200的其它实施例可具有一平方米或一平方米以上的总视域。
图3是根据本发明的一个实施例的、制作大面积显示器的方法300的流程图。方法300可包括提供(302)像素层、提供(304)连接层以及提供(306)驱动器。方法300还可包括层叠(308)像素层、驱动器和连接层，从而组成可操作的大面积显示器。
提供(302)像素层可包括提供LCD、OLED、EL、PLED、LED、电泳显示器、电致变色显示器、电湿、气体等离子体、光纤等离子体或者符合本发明的实施例的其它适当显示器中的至少一个。根据本发明的另一个实施例，提供(302)像素层还可包括为各像素提供至少一个晶体管。根据本发明的又一个实施例，各晶体管可以是薄膜晶体管(TFT)。提供(302)像素层可包括提供一块增强模式有机半导体。
层叠(308)可包括在像素102与连接层104之间层叠驱动器106。用于使具有由叠层、如驱动器106所引起的厚度偏移的大面积显示器平坦的技术和材料是本领域的技术人员已知的。例如，参见Greenfield等人的“复合LCD平面显示器的叠层研究“(2002 Inter SocietyConference on Thermal Phenomena，第1001-06页)。用于连接内嵌于多层叠层的IC、如驱动器106的硅实施例的CMOS的技术也是本领域的技术人员已知的。例如，参见Jung等人的“聚合体中的芯片：采用PCB技术的容积封装解决方案“(2002 SEMI/IEEE IEMT，第46-49页)。
图4是根据本发明的一个实施例的、制作大面积显示器的设备400的示图。根据本发明的一个实施例，设备400可包括像素层102的源402、驱动器106的源404和连接层104的源406。根据本发明的一个实施例，像素层102的源402可以是通过卷装进出(ro1l to roll)生产工艺执行或处理的像素层材料辊筒。根据本发明的一个实施例，连接层104的源406可以是通过卷装进出生产工艺执行或处理的连接层材料的辊筒。根据本发明的一个实施例，驱动器的源404可以是CMOS生产线。驱动器106的源404可以是取放机器与按照本发明的另一个实施例来进行的驱动器106。
根据本发明的另一个实施例，设备400还可包括设备408，用于层叠像素层、驱动器和连接层，从而组成可操作的大面积显示器。用于层叠像素层102、驱动器106和连接层104以便组成可操作的大面积显示器100、200的一个实施例可包括用于压合从而层叠像素层102、驱动器106和连接层104以形成可操作的大面积显示器100、200的滚筒410的耦合，如图4所示。
用于层叠的设备408的另一个实施例可包括卷装进出生产。用于生产显示器的示范卷状生产工艺可见于R.C.Liang的“根据卷装进出生产工艺的MICROCUP电泳及液晶显示器”(SiPix Imaging，Inc.，1075 Montague Expressway，Milpitas，California，95035)。卷装进出生产技术是本领域的技术人员已知的，因此本文不再进一步详细说明。
设备400的一个实施例还可包括用于在像素层或连接层上设置功能部件的设备(未示出)。该设备可包括卷装进出生产工艺中具有图案的凸印滚筒(embossing roller)。卷装进出生产允许在像素层102上复制子显示202。根据本发明的一个实施例，玻璃和塑料基底上的电子元件的图案还可通过利用低温多晶硅(LTPS)技术来实现。LTPS技术包括在基底上形成非晶硅层的薄层，随后再加热而将其晶化作为多晶硅层。根据本发明的另一个实施例，称作“CG硅”的非晶硅晶体生长技术也可用于直接在玻璃基底上设置电子元件。传统的模拟、数字和混合信号电路则可根据需要被施加到多晶硅或CG硅层。LTPS和CG硅技术本领域的技术人员已知的，因此本文不再进一步详细说明。
大家理解，上述配置是对本发明原理的应用进行说明。虽然本发明已经通过附图表示并结合本发明的示范实施例进行了以上描述，但不用背离本发明的精神和范围而可以设计许多修改和备选配置。本领域的技术人员十分清楚，不用背离如权利要求书所述的本发明的原理和概念就可以进行许多修改。