(57)【要約】  表示エリア内に複数の制御電極を有するディスプレイ基板を設けることと、コントローラーに応答して、電流を制御電極に提供する複数のチップレットを配置することであって、各チップレットは、別個の基板を有し、少なくとも１つのピクセル接続パッドが制御電極に電気的に接続され、制御電極に提供される電流に応答して発光する１つ又は複数のテスト発光器が、チップレット内に形成されることと、チップレット内に形成されたテスト発光器のうちの１つ又は複数に電流を通して、発光させるようにチップレットを制御することと、テスト発光器が発した光を検出することであって、欠陥のあるチップレット又はチップレット相互接続を特定することと、欠陥のあるチップレット又はチップレット相互接続を交換又は修理することと、制御電極に接続された表示エリア内の基板上に有機発光ダイオードを形成することとを含むディスプレイを製造する方法。
2013502609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）表示エリアを有するディスプレイ基板及び前記表示エリア内の前記ディスプレイ基板上に配置された前記ディスプレイ基板とは独立した基板を有する複数のチップレットであって、各チップレットは、少なくとも１つの接続パッド、少なくとも１つのピクセル制御回路、及び少なくとも１つのピクセルテスト回路を有する、ディスプレイ基板及び複数のチップレットと、
（ｂ）前記表示エリアに配置された複数のピクセルであって、各ピクセルは、制御電極、第２の電極、及び前記制御電極と前記第２の電極との間に配置された少なくとも１つの発光材料層を含み、前記ピクセル制御回路は、前記制御電極に接続されて、前記制御電極を駆動し、前記発光材料を発光させる、複数のピクセルと、
（ｃ）１つ又は複数のチップレットに接続され、外部制御信号を該チップレットに提供するコントローラーと、
を備え、
（ｄ）前記ピクセルテスト回路は、前記外部制御信号に応答する１つ又は複数のテスト発光器を含み、該テスト発光器は、前記発光材料層から独立して発光する、ディスプレイ。
【請求項２】
各ピクセルは、独立して制御される制御電極を有し、前記第２の電極は共通であり、前記ピクセル制御回路はアクティブマトリックス制御を前記ピクセルに提供する、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項３】
前記ピクセル制御回路は２つ以上のピクセルを駆動する、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項４】
ピクセルグループの前記制御電極及び前記第２の電極は、行電極及び列電極のアレイを形成し、各行電極及び各列電極は異なる方向に向けられ、前記ピクセルは、前記制御電極と前記第２の電極との重なりにより規定され、前記ピクセル制御回路のうちの１つ又は複数は、パッシブマトリックス制御を前記ピクセルグループに提供する、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項５】
各ピクセルからテスト発光器を、そのピクセルに提供される電流に応答して駆動する手段を備える、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項６】
各ピクセル制御回路からテスト発光器を駆動する手段を備える、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項７】
１つのテスト発光器を、２つ以上のピクセルに提供される電流に応答して駆動する手段を備える、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項８】
各ピクセルテスト回路は、少なくとも１つのピクセルに提供される電流に応答して、前記テスト発光器を駆動するトランジスタを含む、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項９】
前記テスト制御回路は、前記テスト発光器を制御するテスト信号を更に含む、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項１０】
前記チップレット基板はシリコンである、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項１１】
前記テスト発光器は無機点源発光器である、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項１２】
（ａ）表示エリアを有するディスプレイ基板及び前記表示エリア内の複数の制御電極を設けることと、
（ｂ）コントローラーに応答して、電流を前記制御電極に提供する複数のチップレットを配置することであって、各チップレットは、前記ディスプレイ基板とは別個のチップレット基板を有し、少なくとも１つのピクセル接続パッドが制御電極に電気的に接続され、前記制御電極に提供される前記電流に応答して発光する１つ又は複数のテスト発光器が、前記チップレット内に形成されることと、
（ｃ）前記チップレット内に形成された前記テスト発光器のうちの１つ又は複数に電流を通して、前記チップレットから発光させるように前記チップレットを制御することと、
（ｄ）前記テスト発光器が発した光を検出することであって、欠陥のあるチップレット又はチップレット相互接続を特定することと、
（ｅ）前記欠陥のあるチップレット又は前記チップレット相互接続を交換又は修理することと、
（ｆ）前記制御電極に接続された前記表示エリア内の前記基板上に有機発光ダイオードを形成することと、
を含む、ディスプレイを製造する方法。
【請求項１３】
ステップｆ）は、少なくとも１つの発光材料層を前記制御電極上に形成することと、第２の電極を前記１つ又は複数の発光材料層上に形成することとを含み、前記制御電極、前記少なくとも１つの発光材料層、及び前記第２の電極は、前記制御電極及び前記第２の電極により提供される電流に応答する発光ピクセルを形成する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記テスト発光器を発光するように制御している間、イメージセンサーを利用することにより前記光を検出し、前記表示エリアの画像を形成する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
同時に発光するように前記テスト発光器を制御するステップを更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
逐次発光するように前記テスト発光器を制御するステップを更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
（ａ）４０μｍ厚未満のチップレット基板と、
（ｂ）前記チップレット基板上又は前記チップレット基板内に形成されるピクセル制御回路及び前記チップレット基板上又は前記チップレット基板内に形成されるピクセルテスト回路と、
（ｃ）前記チップレット基板上に形成され、前記ピクセル制御回路に電気的に接続される複数の接続パッドと、
を備え、
（ｄ）前記ピクセル制御回路は、第１の接続パッドを通じて送信される信号に応答して、前記第１の接続パッドとは異なる第２の接続パッドに接続されたピクセル駆動信号を形成し、
（ｅ）前記ピクセルテスト回路は、前記ピクセル駆動信号に応答し、１つ又は複数のテスト発光器を含み、該テスト発光器は、前記ピクセル駆動信号に応答して発光する、チップレット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分散した独立チップレット制御素子を有する基板を有するディスプレイデバイス及びそのようなチップレットの光学テストに関する。
【背景技術】
【０００２】
フラットパネルディスプレイデバイスは、コンピューティングデバイスとともに、そしてポータブルデバイスにおいて、更にはテレビ等の娯楽デバイス用に広く用いられている。そのようなディスプレイは通常、基板上に分散配置される複数のピクセルを用いて画像を表示する。各ピクセルは、各画素を表すために、通常赤色光、緑色光、及び青色光を放射する、一般的にサブピクセルと呼ばれるいくつかの異なる色の発光素子を組み込んでいる。ピクセル及びサブピクセルは、本明細書では区別されず、全ての発光素子はピクセルと呼ばれる。様々なフラットパネルディスプレイ技術、例えば、プラズマディスプレイ、液晶ディスプレイ、及び発光ダイオードディスプレイが知られている。アクティブマトリックス素子は、必ずしもディスプレイには限定されず、基板上に分散配置することができ、空間的な分散制御を必要とする他の用途において用いることができる。
【０００３】
発光素子を形成する発光材料の薄膜を組み込んだ発光ダイオード（ＬＥＤ）は、フラットパネルディスプレイデバイスにおいて数多くの利点を有し、光学システムにおいて有用である。Tang他に対する特許文献１は、有機ＬＥＤ発光素子のアレイを含む有機ＬＥＤカラーディスプレイを示している。代替的には、無機材料を用いることができ、無機材料は多結晶半導体マトリックス内に燐光性結晶又は量子ドットを含むことができる。有機材料又は無機材料の他の薄膜を用いて、発光薄膜材料への電荷の注入、輸送、又は遮断を制御することもでき、そのような薄膜が当該技術分野において知られている。それらの材料は基板上において電極間に配置され、封入カバー層又はプレートを備える。発光材料に電流が通電するときに、ピクセルから光が放射される。放射される光の周波数は、用いられる材料の特性に依存する。そのようなディスプレイでは、基板を通じて（ボトムエミッター）、若しくは封入カバーを通じて（トップエミッター）、又はその両方を通じて光を放射することができる。
【０００４】
ＬＥＤデバイスは、パターニングされた発光層を備えることができ、材料に電流が通電するときに異なる色の光を放射させるために、そのパターンにおいて異なる材料が用いられる。代替的には、Cokによる特許文献２において教示されているように、フルカラーディスプレイを形成するために、カラーフィルターとともに単一の発光層、例えば、白色光エミッターを用いることができる。例えば、Cok他による特許文献３において教示されているように、カラーフィルターを含まない白色サブピクセルを用いることも知られている。デバイスの効率を改善するために、赤色、緑色、及び青色のカラーフィルター及びサブピクセルと、フィルターを備えていない白色サブピクセルとを含む４色ピクセルとともに、パターニングされていない白色エミッターを用いる設計が提案されている（例えば、Miller他に対する特許文献４を参照されたい）。
【０００５】
フラットパネルディスプレイデバイス内のピクセルを制御するための２つの異なる方法、すなわち、アクティブマトリックス制御及びパッシブマトリックス制御が一般的に知られている。アクティブマトリックスデバイスでは、制御素子がフラットパネル基板上に分散配置される。通常、各サブピクセルは１つの制御素子によって制御され、各制御素子は少なくとも１つのトランジスタを含む。例えば、簡単なアクティブマトリックス有機発光（ＯＬＥＤ）ディスプレイでは、各制御素子は２つのトランジスタ（選択トランジスタ及びパワートランジスタ）と、サブピクセルの輝度を指定する電荷を蓄えるための１つのキャパシタとを含む。各発光素子は通常、独立した制御電極及び共通電極を用いる。
【０００６】
従来技術のアクティブマトリックス制御素子は通常、フォトリソグラフィプロセスを通じてトランジスタ及びキャパシタに形成されるシリコン等の薄膜半導体材料を含む。薄膜シリコンは、アモルファス又は多結晶のいずれかとすることができる。アモルファスシリコン又は多結晶シリコンから作製される薄膜トランジスタは、結晶シリコンウェハーから作製される従来のトランジスタと比較して相対的に大きく、かつ性能が低い。さらに、そのような薄膜デバイスは通常、局所的な又は広域の不均一性を示し、結果として、そのような材料を用いるディスプレイにおいて知覚可能な不均一性が生じる。製造プロセス及び材料プロセスの改良が行われるが、製造プロセスは高価であり、薄膜デバイスの性能は、結晶シリコンデバイスの性能よりも低いままである。
【０００７】
Matsumura他は、特許文献５において、ＬＣＤディスプレイとともに用いられる結晶シリコン基板を考察している。Matsumuraは、第１の半導体基板から作成されるピクセル制御デバイスを第２の平坦なディスプレイ基板に選択的に移し、固定する方法を記載している。ピクセル制御デバイス内の配線相互接続並びにバス及び制御電極からピクセル制御デバイスへの接続が示される。しかし、ディスプレイの開口率の改良、ディスプレイデバイスと協働してのそのようなピクセル制御デバイスのコストの低減、又はピクセル制御デバイスのテストについての教示はない。
【０００８】
電子デバイスのテストは、従来技術において既知である。例えば、特許文献６には、ＬＥＤによる電流使用量を監視することによる、ＬＥＤディスプレイデバイス内での自己テストルーチンが記載されている。特許文献７には、ＣＣＤの変調伝達関数をテストするＣＣＤイメージャの光学的に動作するテスト構造が記載されている。ＯＬＥＤデバイスの電気的なテスト方法が、特許文献８及び特許文献９に記載されている。
【０００９】
歩留まりは、低コストフラットパネルディスプレイを製造するにあたり、重要である。したがって、製造プロセスでのいかなる欠陥も可能な限り早期に検出して、欠陥を修理するか、又は更なるいかなる製造費用も発生させずに欠陥のあるデバイスを破棄することが重要である。従来技術では、フラットパネルディスプレイは、製造後にテストされ、必要な場合には修理される。製造プロセス中にディスプレイをテストすることにより、修理のコストが低減され、製造の歩留まりが改良する。デバイスを効率的にテストすることも重要である。特に、多くのピクセルを有するディスプレイ（例えば、高精細テレビ）は、各ピクセルを逐次テストするために長い時間がかかり得る。したがって、素早く実施できるテスト方法が、製造プロセスにおいて有用である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第６，３８４，５２９号明細書
【特許文献２】米国特許第６，９８７，３５５号明細書
【特許文献３】米国特許第６，９１９，６８１号明細書
【特許文献４】米国特許第７，２３０，５９４号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２００６／００５５８６４号明細書
【特許文献６】米国特許第６，０２８，４４１号明細書
【特許文献７】米国特許第５，３６９，３５７号明細書
【特許文献８】米国特許出願公開第２００７／００４６５８１号明細書
【特許文献９】米国特許第６，９９５，５１９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、アクティブマトリックス発光ディスプレイの性能を改良し、製造中又は製造後、短時間期間でそのようなディスプレイを効率的かつ効果的にテストして、アクティブマトリックス発光ディスプレイの製造歩留まりを改良することが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、ディスプレイを製造する方法であって、
（ａ）表示エリアを有するディスプレイ基板及び前記表示エリア内の複数の制御電極を設けることと、
（ｂ）コントローラーに応答して、電流を前記制御電極に提供する複数のチップレットを配置することであって、各チップレットは、前記ディスプレイ基板とは別個のチップレット基板を有し、少なくとも１つのピクセル接続パッドが制御電極に電気的に接続され、前記制御電極に提供される前記電流に応答して発光する１つ又は複数のテスト発光器が、前記チップレット内に形成されることと、
（ｃ）前記チップレット内に形成された前記テスト発光器のうちの１つ又は複数に電流を通して、前記チップレットから発光させるように前記チップレットを制御することと、
（ｄ）前記テスト発光器が発した光を検出することであって、それにより、欠陥のあるチップレット又はチップレット相互接続を特定することと、
（ｅ）前記欠陥のあるチップレット又はチップレット相互接続を交換又は修理することと、
（ｆ）前記制御電極に接続された前記表示エリア内の前記基板上に有機発光ダイオードを形成することと、
を含む。
【００１３】
本発明の別の態様は、ディスプレイであって、
（ａ）表示エリアを有するディスプレイ基板及び前記表示エリア内の前記ディスプレイ基板上に配置された前記ディスプレイ基板とは独立した基板を有する複数のチップレットであって、各チップレットは、少なくとも１つの接続パッド、少なくとも１つのピクセル制御回路、及び少なくとも１つのピクセルテスト回路を有する、ディスプレイ基板及び複数のチップレットと、
（ｂ）前記表示エリアに配置された複数のピクセルであって、各ピクセルは、制御電極、第２の電極、及び前記制御電極と前記第２の電極との間に配置された少なくとも１つの発光材料層を含み、前記ピクセル制御回路は、前記制御電極に接続されて、前記制御電極を駆動し、前記発光材料を発光させる、複数のピクセルと、
（ｃ）１つ又は複数のチップレットに接続され、外部制御信号を該チップレットに提供するコントローラーと、
を備え、
（ｄ）前記ピクセルテスト回路は、前記外部制御信号に応答する１つ又は複数のテスト発光器を含み、該テスト発光器は、前記発光材料層から独立して発光する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、フラットパネル基板内の制御素子の性能を改良するとともに、チップレット及び電気的接続をテストする効率的な方法を提供するという利点を有する。本発明は、チップレットを含むＯＬＥＤデバイスの製造中、デバイス内のＯＬＥＤ層を製造する前に、チップレットが適宜動作することを保証するために特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態によるディスプレイの概略図である。
【図２】本発明の一実施形態によるディスプレイの一部分の概略図である。
【図３】本発明の一実施形態によるチップレットの断面図である。
【図４Ａ】本発明の代替の実施形態による様々なピクセル及びテスト発光器駆動回路の概略図である。
【図４Ｂ】本発明の代替の実施形態による様々なピクセル及びテスト発光器駆動回路の概略図である。
【図４Ｃ】本発明の代替の実施形態による様々なピクセル及びテスト発光器駆動回路の概略図である。
【図５】本発明の別の実施形態によるピクセル及びテスト発光器駆動回路の概略図である。
【図６】本発明の方法の流れ図である。
【図７】本発明の別の実施形態によるピクセル及びテスト発光器駆動回路の概略図である。
【図８】本発明の一実施形態によるディスプレイ及びチップレットの部分断面図である。
【図９】本発明の一実施形態によるピクセルグループの概略図である。
【図１０】本発明の方法の流れ図である。
【図１１】本発明の方法によるテスト発光器ディスプレイ及び電子カメラのシステム図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
概略的な図１及び断面の図８を参照すると、本発明の一実施形態によるディスプレイは、表示エリア１１を有するディスプレイ基板１０を含む。複数のピクセル５０が表示エリア１１に配置され、各ピクセル５０は、制御電極１２と、第２の電極１６と、制御電極１２と第２の電極１６との間に配置され、制御電極１２及び第２の電極１６により提供される電流に応答して発光する少なくとも１つの発光材料層１４とを含む。ディスプレイ基板１０から独立したチップレット基板２８を有する複数のチップレット２０が、表示エリア１１内のディスプレイ基板１０上に配置され、各チップレット２０は、少なくとも１つの接続パッド２４と、少なくとも１つのピクセル制御回路２２と、少なくとも１つのピクセルテスト回路２３とを有する。ピクセル制御回路２２は、電気的接続３２を通じて制御電極１２に接続され、制御電極１２及び発光材料層１４を駆動して、発光させる。ピクセル制御回路２２は、１つ又は複数のチップレット２０に接続された、外部制御信号をチップレット２０に提供するコントローラー６０からの外部制御信号３０、３４、３６に応答する。ピクセルテスト回路２３は、外部制御信号３４、３６に応答する１つ又は複数のテスト発光器２６を含み、テスト発光器２６は、発光材料層１４及び第２の電極１６から独立して発光する。
【００１７】
本明細書で使用される場合、発光ピクセルは、基板上に被膜された材料層を利用し、材料層上又は材料層下に被膜された電極により駆動される面発光器である。発光材料層は、結晶質でもなければ、シリコンで形成されるものでもない。逆に、テスト発光器は、小さな点源から発光する、シリコン等の結晶材料で形成される従来の無機ダイオードとすることができる。
【００１８】
図２は、本発明の一実施形態のより詳細な部分を示す。図２を参照すると、テスト発光器２６は、表示エリア１１内の基板１０上のピクセル５０ごとに設けられる。各チップレット２０内のピクセルテスト回路２３が、例えば、制御信号３６、データ信号３４、又は選択信号３０等の外部制御信号に応答して、テスト発光器２６を駆動して、発光させる。各ピクセル５０は、接続パッド２４を通じてピクセル５０をチップレット２０に接続する電気的接続３２を用いて、ピクセル制御回路２２により駆動することができる。テスト発光器２６は、関連付けられたピクセル５０に提供される電流に応答することができる。
【００１９】
図８に示されるように、チップレット２０制御デバイスを有する本発明のアクティブマトリックスの一実施形態によれば、各ピクセル５０は、独立して制御される制御電極１２を有することができ、第２の電極１６は、複数のピクセル５０に共通とすることができ、ピクセル制御回路２２は、アクティブマトリックス制御をピクセル５０に提供する。これもまた図８に示されるように、ピクセル制御回路２２は、２つ以上のピクセル５０を駆動することができる。チップレット２０上の接続パッド２４は、制御電極１２に直接接続することができ（示されるように）、又は電気的接続３２を通じて制御電極１２に接続することができる。図９に示される本発明の代替の実施形態では、１つ又は複数のピクセル制御回路２２は、パッシブマトリックス制御をピクセル５０の複数のグループ５２に提供することができる。そのようなパッシブマトリックス制御のピクセルグループ５２は、電極１２及び１６に対応することができる異なる方向に向けられた、直交する独立した列電極及び行電極の重なりにより形成することができる。例えば、チップレット２０内のピクセル制御回路２２は、駆動電流を提供して、列電極１２及び行電極１６をアクティブ化させて、ピクセル５０を通る電流を駆動することができる。接続パッド２４は、チップレット２０を電極１２、１６に接続することができる。図８は、図９の線Ａ、Ａ’に沿った断面である。
【００２０】
様々な実施形態のピクセル制御回路２２は、基板上の薄膜回路内に実施することができる。しかし、そのような回路は、大きく、結晶シリコンに形成される回路よりも比較的低い性能を有する。したがって、本発明の一実施形態では、ピクセル制御回路２２は、ディスプレイ基板１０に接着される別個の基板２８を有するチップレット２０に形成される。図８をより詳細に参照すると、別個のチップレット基板２８を有するチップレット２０は、基板１０に接着され、接着平坦化層１８で埋められる。チップレット２０は、ピクセル制御回路２２を含む。第１の電極１２は、チップレット２０上に形成される接続パッド２４に電気的に接続される。発光材料層１４は、第１の電極１２上に配置され、第２の電極１６は、発光材料層１４上に形成される。発光材料層１４は、複数の発光材料層１４並びに有機発光ダイオード及び無機発光ダイオードの分野で既知の様々な電荷制御層を含むことができる。電極１２、１６及び発光材料層１４（複数の場合もあり）は、発光ダイオード１５を形成する。
【００２１】
図３は、本発明の一実施形態による図２の線Ｂ、Ｂ’からのチップレット２０の断面を示す。チップレット２０は、例えば、樹脂を含む接着・平坦化層１８を用いて基板１０に接着される。ワイヤ等の内部電気的接続４４が、チップレット２０内の接続パッド２４を接続することができ、ピクセル制御回路２２を用いて、外部信号３０、３４、及び３６に応答して、ピクセル５０に接続された電気的接続３２を駆動するとともに、チップレット２０に形成されたテスト発光器２６を駆動することができる。信号３０、３４、３６は、チップレット２０の上で接続することができ、又はチップレット２０を通じて電気的に接続することができる（選択信号３０に示されるように）。
【００２２】
図１に示されるように、テスト発光器２６は、各チップレット２０に形成され、各ピクセルテスト回路２３が関連付けられる。この構成では、テスト発光器２６は、ピクセル制御回路２２を通じて制御される２つ以上のピクセル５０、例えば、同じチップレット２０に接続されたピクセル５０に提供される電流に応答することができる。本発明の一実施形態では、テスト発光器２６は、１つのチップレット２０内のピクセル制御回路２２により駆動されるピクセル５０のそれぞれに提供される電流に逐次応答する。
【００２３】
ピクセルテスト回路２３は、本発明の様々な実施形態による様々な方法でテスト発光器２６を駆動することができる。例えば、図４Ａに示されるように、テスト発光器２６は、発光ダイオード１５が駆動トランジスタ５６により駆動される場合は常に、発光ダイオード１５及びテスト発光器２６の両方が発光するように、発光ダイオード１５に並列接続することができる。ディスプレイ駆動トランジスタ５６は、蓄積キャパシタ６１内に蓄積された電荷に応答し、この電荷は、制御トランジスタ５４通じて外部選択信号３０及びデータ信号３４により堆積される。
【００２４】
代替的に、図４Ｂに示されるように、テスト発光器２６は、少なくとも１つのピクセルに提供される電流に応答して、テスト制御トランジスタ５８により駆動することができる。テスト制御トランジスタ５８は、駆動トランジスタ５６の出力に接続し、テスト信号５７により制御することができ、その結果、テスト信号５７が提供されると、電流は、駆動トランジスタ５６からテスト発光器２６を通って流れることができる。駆動トランジスタ５６は、蓄積キャパシタ６１内に蓄積された電荷に応答し、この電荷は、制御トランジスタ５４を通じて外部選択信号３０及びデータ信号３４により堆積される。
【００２５】
図４Ｃを参照すると、複数のテスト信号は、出力がワイヤードＯＲ構成で接続された対応する複数のテスト制御トランジスタ５８を制御することができる。テスト制御トランジスタ５８のうちのいずれかが、テスト信号５７によりオンになった場合、テスト発光器信号Ｐ４は、テスト発光器２６に電流を通す。別個のテスト信号５７及びテスト制御トランジスタ５８をそれぞれ有する同様の回路が、テスト発光器信号Ｐ１、Ｐ２、及びＰ３に接続され、それにより、テスト信号５７が加えられると、対応するテスト制御トランジスタ５８がアクティブ化され、対応するテスト発光器信号が、テスト発光器２６に電流を通す。したがって、単一のテスト発光器２６は、テスト信号５７に応じて、複数のピクセル制御回路２２に対して一緒に、又は独立して応答することができる。駆動トランジスタ５６は、蓄積キャパシタ６１内に蓄積された電荷に応答し、この電荷は、トランジスタ５４を通じて外部選択信号３０及びデータ信号３４により堆積される。
【００２６】
図５を参照すると、テスト光駆動トランジスタ５９は、テスト制御トランジスタ５８の出力をテスト光駆動トランジスタ５９のゲートに接続することにより、独立して制御される電流を用いてテスト発光器２６を駆動することができる。これは、発光ダイオード１５に意図される電流が、テスト発光器２６の駆動に用いられることを回避する。テスト発光器２６を通じて駆動される電流量が、制御可能であり、発光ダイオード１５を通じて駆動される電流に対応し、それにより、テスト発光器２６が、発光ダイオード１５の発光範囲に対応する範囲の発光を提供でき、広範囲のテスト性能を可能にすることに留意されたい。駆動トランジスタ５６は、蓄積キャパシタ６１内に蓄積された電荷に応答し、この電荷は、トランジスタ５４を通じて外部選択信号３０及びデータ信号３４により堆積される。
【００２７】
本発明の一実施形態では、テスト発光器２６は、ドープエリア又は非ドープエリアを有するシリコン基板を有するチップレット内に形成することができる。したがって、テスト発光器２６は、無機点源発光器を提供する無機発光ダイオード、例えば、シリコン等の結晶半導体材料内に形成される従来の発光ダイオードとして構築することができる。図７に示されるように、テスト発光器２６は、発光ＮＰＮバイポーラトランジスタ２７とすることができる。ＮＰＮバイポーラトランジスタ２７は、エミッタ−ベース接合を含むことができ、回路は、エミッタ−ベース接合の両端に非破壊逆方向ブレークダウン電圧を提供して、トランジスタを発光させる構造を含むことができる。トランジスタはチップレットの表面上及び表面内に形成されるため、トランジスタが発する光は、チップレットから目に見えるように脱出することができる。
【００２８】
図６を参照すると、テスト発光器２６は、本発明の一実施形態によれば、ディスプレイを作製する方法に利用することができる。ディスプレイ基板が設けられ（ステップ１００）、複数のチップレットがコントローラーに応答して、表示エリア内の基板上に配置された（ステップ１０５）複数の制御電極に電流を提供する。各チップレットは、ディスプレイ基板とは別個のチップレット基板を有することができ、少なくとも１つのピクセル接続パッドを、制御電極と、制御電極に提供される電流に応答して発光するチップレット内に形成される１つ又は複数のテスト発光器とに電気的に接続することができる（ステップ１１０）。チップレットは、チップレット内に形成されたテスト発光器のうちの１つ又は複数に電流を通じて、チップレットを発光させるように制御される（ステップ１１５）。本発明の一実施形態によれば、かつ図６に示されるように、チップレットは、全てのテスト発光器から同時に発光させるように制御することができる。あるいは、テスト発光器は、例えば、図１０に示されるように、個々に順番に制御することができる。図１０を参照すると、テスト発光器を制御するステップ１１５は、ピクセルカウンタ番号がまずゼロに設定され（ステップ１１６）、ピクセルカウンタに対応するピクセルが発光し（１１７）、ピクセル番号が増分され（ステップ１１８）、テストされる（ステップ１１９）という一連のステップで実行することができる。全てのピクセルがテストされた場合、図１０のプロセスは完了し、ピクセルが全てはテストされていない場合、次のピクセルがテストされる。
【００２９】
テスト発光器が発する光を検出し（ステップ１２０）、欠陥のあるチップレット又は欠陥のあるチップレット相互接続を特定することができる（ステップ１２５）。例えば、図１１に示されるように、分散したテスト発光器２６を有する基板１０を、電子カメラ７０により撮影することができる（図６のステップ１２０）。次に、例えば、コントローラー６０又は別個のコンピューターシステム（図示せず）により画像を解析して（図６のステップ１２５）、テスト発光器、チップレット、又はチップレット相互接続のあらゆる欠陥を特定することができる。図６に戻ると、欠陥のあるチップレット又は欠陥のあるチップレット相互接続は、交換又は修理される（ステップ１３０）。プロセスは、ステップ１１５に戻り、修理が正確で完了したことを確認することができる。プロセスのこの時点で、機能するバックプレーンが構築される。
【００３０】
少なくとも１つの発光材料層が、制御電極上に堆積され（ステップ１３５）、第２の電極が、１つ又は複数の発光材料層上に形成される（ステップ１４０）。制御電極、少なくとも１つの発光材料層、及び第２の電極は、制御電極及び第２の電極により提供される電流に応答する発光ピクセルを形成する。次に、コントローラーを用いてチップレットを制御して、制御電極を駆動し、ピクセルが発光するように、発光層を通る電流を提供することにより、ディスプレイを動作させる（ステップ１４５）。
【００３１】
本発明の一実施形態では、テスト発光器からの光は、テスト発光器が発光するように制御されている間（図１１）、イメージセンサーを利用して、表示エリアの画像を形成することにより、検出される。テスト発光器は、同時に発光するように制御することができ、あるいは、テスト発光器は、逐次発光するように制御することができる（図１０）。本発明の更に別の実施形態では、テスト発光器は、ピクセルに望ましい輝度に対応する輝度で発光するように制御することができる。形成されるテスト発光器の単数又は複数の画像を解析し、数学的解析ソフトウェア及び画像解析ソフトウェアを用いて欠陥を特定することができる。
【００３２】
チップレットは、比較的短い隣り合った辺よりも長いチップレットの比較的長い辺に沿って単一又は複数の行になった接続パッドを有することができる。チップレットは、単数又は複数のバスを通じて外部コントローラーに接続することができる。バスは、シリアルバス、パラレルバス、又はポイントツーポイントバスとすることができ、デジタル又はアナログとすることができる。バスは、チップレットに接続されて、電力信号、接地信号、クロック信号、データ信号、又は選択信号等の信号を提供する。１つ又は複数のコントローラー又はチップレットに別個に接続された２つ以上のバスを利用することができる。
【００３３】
動作にあたり、コントローラーは、ディスプレイデバイスの必要に従って情報信号を受信して処理するとともに、デバイス内の各チップレットに処理された信号及び制御情報を送信する。処理された信号は、各発光ピクセル素子の輝度情報を含む。輝度情報は、各発光ピクセル素子に対応するアナログ又はデジタルの記憶素子に記憶することができる。次に、チップレットは、接続されたピクセル電極をアクティブ化する。同時に、又はテスト信号に応答して、テスト発光器が、回路を通じて照明され、テスト発光器からの発光の画像が形成される。画像が解析されて、ディスプレイデバイスの欠陥が特定される。修理を行い、欠陥を正すことができる。発光ダイオードがまだ構築されていない場合、発光ダイオードを構築し、ディスプレイデバイスを完成させ、動作させることができる。
【００３４】
追加のバスが、タイミング（例えば、クロック）信号、データ信号、選択信号、電力接続、又は接地接続を含む様々な信号を供給することができる。信号は、アナログ又はデジタルとすることができ、例えば、デジタルアドレス又はデータ値とすることができる。アナログデータ値は、電荷又は電圧として供給することができる。記憶レジスタは、デジタル（例えば、フリップフロップを含む）又はアナログ（例えば、電荷を蓄積するキャパシタを含む）とすることができる。
【００３５】
本発明の一実施形態では、ディスプレイデバイスはＯＬＥＤディスプレイである。コントローラーは、チップレットとして実装し、基板に固定することができる。コントローラーは、基板の周辺に配置することができるか、又は基板の外部に配置することができ、従来の集積回路を含むことができる。
【００３６】
本発明の様々な実施形態によれば、チップレットは様々な方法で構成することができ、例えば、チップレットの長い寸法に沿って１行又は２行の接続パッドを用いて構成することができる。相互接続バス及びワイヤは、様々な材料から形成することができ、デバイス基板上での様々な堆積方法を用いることができる。例えば、相互接続バス及びワイヤは、蒸着又はスパッタリングされる金属、例えば、アルミニウム若しくはアルミニウム合金、マグネシウム、又は銀とすることができる。代替的には、相互接続バス及びワイヤは、硬化した導電性インク又は金属酸化物から作製することができる。コストに関して有利な１つの実施形態では、相互接続バス及びワイヤは、単層内に形成される。
【００３７】
本発明は、大きなデバイス基板、例えば、ガラス、プラスチック又はフォイルを用い、デバイス基板上に複数のチップレットが規則的な配列で配置されるマルチピクセルデバイスの実施形態に特に有用である。各チップレットは、そのチップレット内の回路部に従って、かつ制御信号に応答して、デバイス基板上に形成された複数のピクセルを制御することができる。個々のピクセルグループ又は複数のピクセルグループをタイル状の素子上に配置することができ、それらの素子を組み立てて、ディスプレイ全体を形成することができる。
【００３８】
本発明によれば、チップレットは、基板上に分散配置されるピクセル制御素子を提供する。チップレットは、デバイス基板に比べて相対的に小さな集積回路であり、独立した基板上に形成される、ワイヤ、接続パッド、抵抗器若しくはキャパシタ等の受動構成要素、又はトランジスタ若しくはダイオード等の能動構成要素を含む回路を備える。チップレットは、ディスプレイ基板とは別に製造され、その後、ディスプレイ基板に付着される。チップレットは、半導体デバイスを製造する既知のプロセスを用いて、シリコン又はシリコン・オン・インシュレーター（ＳＯＩ）ウェハーを用いて製造されることが好ましい。各チップレットは、その後、デバイス基板に取り付けられる前に分離される。それゆえ、各チップレットの結晶性基部は、チップレットの回路部がその上に配置されるデバイス基板とは別の基板とみなすことができる。それゆえ、複数のチップレットは、デバイス基板とは別であり、かつ互いに別である対応する複数の基板を有する。詳細には、独立した基板は、その上にピクセルが形成される基板とは別であり、独立したチップレット基板の面積は、合わせても、デバイス基板よりも小さい。
【００３９】
チップレットは、例えば、薄膜アモルファスシリコンデバイス又は多結晶シリコンデバイスにおいて見られる能動構成要素よりも、高い性能の能動構成要素を提供する結晶基板を有することができる。チップレットは１００μｍ以下の厚みを有することができることが好ましく、２０μｍ以下であることがより好ましい。これは、チップレット上に接着剤及び平坦化材料を形成するのを容易にし、その際、それらの材料は、従来のスピンコーティング技法又はカーテンコーティング技法を用いて付着することができる。本発明の一実施形態によれば、結晶シリコン基板上に形成されるチップレットは、幾何学的なアレイに配列され、接着剤又は平坦化材料を用いてデバイス基板に接着される。チップレットの表面上の接続パッドを用いて、各チップレットを信号ワイヤ、電力バス及び電極に接続し、ピクセルを駆動する。チップレットは少なくとも４つのピクセルを制御することができる。
【００４０】
チップレットは半導体基板内に形成されるので、チップレットの回路部は、最新のリソグラフィツールを用いて形成することができる。そのようなツールによれば、０．５ミクロン以下の機構サイズを容易に手に入れることができる。例えば、最新の半導体製造ラインは、９０ｎｍ又は４５ｎｍの線幅を達成することができ、本発明のチップレットを作製する際に用いることができる。しかしながら、チップレットは、ディスプレイ基板上に組み付けられると、チップレット上に設けられた配線層への電気的接続を作製するための接続パッドも必要とする。接続パッドのサイズは、ディスプレイ基板上で用いられるリソグラフィツールの機構サイズ（例えば、５μｍ）、及び配線層に対するチップレットの位置合わせ（例えば、±５μｍ）に基づく。それゆえ、接続パッドは、例えば、１５μｍ幅にすることができ、パッド間に５μｍの間隔をあけることができる。これは、パッドが一般的には、チップレット内に形成されるトランジスタ回路部よりも著しく大きいことを示す。
【００４１】
パッドは一般的に、トランジスタを覆う、チップレット上のメタライゼーション層内に形成することができる。製造コストを下げることができるように、できる限り小さな表面積を有するチップレットを作製することが望ましい。
【００４２】
基板（例えば、アモルファスシリコン又は多結晶シリコン）上に直接形成される回路よりも高い性能を持った回路部を有する独立した基板（例えば、結晶シリコンを含む）を備えるチップレットを用いることによって、より高い性能を有するデバイスが提供される。結晶シリコンは、より高い性能を有するだけでなく、はるかに小さな能動素子（例えば、トランジスタ）も有するので、回路部サイズは非常に小さくなる。例えば、Yoon、Lee、Yang及びJang著「A novel use of MEMS switches in driving AMOLED」（Digest of Technical Papers of the Society for Information Display, 2008, 3.4, p.13）に記述されているように、微小電気機械（ＭＥＭＳ）構造を用いて有用なチップレットを形成することもできる。
【００４３】
デバイス基板はガラスを含むことができ、蒸着又はスパッタリングされる金属又は金属合金、例えば、アルミニウム又は銀から作製される配線層が、平坦化層（例えば、樹脂）上に形成され、当該技術分野において知られているフォトリソグラフィ技法を用いてパターニングされる。チップレットは、集積回路業界において十分に確立されている従来の技法を用いて形成することができる。
【００４４】
本発明はマルチピクセルインフラストラクチャを有するデバイスにおいて用いることができる。詳細には、本発明は、有機又は無機のいずれかのＬＥＤデバイスで実施することができ、情報表示デバイスにおいて特に有用である。好ましい実施形態では、本発明は、限定はしないが、Tang他に対する米国特許第４，７６９，２９２号及びVan Slyke他に対する米国特許第５，０６１，５６９号に開示されるような小分子ＯＬＥＤ又はポリマーＯＬＥＤから構成されるフラットパネルＯＬＥＤデバイスにおいて用いられる。例えば、多結晶半導体マトリックス内に形成される量子ドットを用い（例えば、Kahenによる米国特許出願公開第２００７／００５７２６３号において教示される）、有機電荷制御層若しくは無機電荷制御層を用いる無機デバイス、又はハイブリッド有機／無機デバイスを用いることができる。有機発光ディスプレイ又は無機発光ディスプレイの数多くの組み合わせ及び変形を用いて、トップエミッターアーキテクチャを有するか又はボトムエミッターアーキテクチャを有するアクティブマトリックスディスプレイを含む、そのようなデバイスを製造することができる。
【００４５】
本発明は、或る特定の好ましい実施形態を特に参照しながら詳細に説明されてきたが、本発明の趣旨及び範囲内で変形及び変更を実施できることが理解されるべきである。
【符号の説明】
【００４６】
Ａ、Ａ’  断面線
Ｂ、Ｂ’  断面線
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４  テスト発光器信号
１０  基板
１１  表示エリア
１２  電極
１４  発光材料層
１５  発光ダイオード
１６  電極
１８  接着・平坦化層
２０  チップレット
２２  ピクセル制御回路
２３  ピクセルテスト回路
２４  接続パッド
２６  テスト発光器
２７  発光トランジスタ
２８  チップレット基板
３０  選択信号
３２  電気的接続
３４  データ信号
３６  制御信号
４４  チップレット内部の電気的接続
５０  ピクセル
５２  ピクセルグループ
５４  制御トランジスタ
５６  ディスプレイ駆動トランジスタ
５７  テスト信号
５８  テスト制御トランジスタ
５９  テスト光駆動トランジスタ
６０  コントローラー
６１  蓄積キャパシタ
７０  電子カメラ
１００  ディスプレイを設けるステップ
１０５  チップレットを配置するステップ
１１０  接続を形成するステップ
１１５  チップレットを制御するステップ
１１６  ピクセル番号を設定するステップ
１１７  テスト光を発するステップ
１１８  ピクセル番号を増分するステップ
１１９  ピクセルカウントを検査するステップ
１２０  光を検出するステップ
１２５  欠陥を特定するステップ
１３０  欠陥を修理するステップ
１３５  ＯＬＥＤ材料を堆積するステップ
１４０  第２の電極を形成するステップ
１４５  ディスプレイを動作させるステップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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2013502609.tif 000017
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