(57)【要約】  ディスプレイデバイス内の駆動回路の欠陥検出が開示される。ディスプレイデバイスは、表示エリア内の基板上に形成されたピクセルアレイを有し、各ピクセルは、駆動回路及び関連付けられた通信回路を有し、通信回路は合わせて、マルチピクセルシリアルシフトレジスタを形成する。マルチピクセルシリアルシフトレジスタを用いて、マルチピクセルシリアルシフトレジスタを通じて所望のピクセル輝度値をディスプレイコントローラーから対応する駆動回路にシフトさせ、駆動電気信号を用いてピクセルを駆動し、所望のピクセル輝度値に対応する光を発せさせ、感知回路を用いて、駆動電気信号に対応する電気信号を感知する。さらに、感知電気信号は、マルチピクセルシリアルシフトレジスタによりディスプレイコントローラーにシフトされ、欠陥が、感知電気信号を解析することにより駆動回路内で検出される。
2013502610.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）所望のピクセル輝度値を提供するディスプレイコントローラー及び表示エリアを有するディスプレイ基板と、
（ｂ）前記表示エリア内の前記ディスプレイ基板上に形成された複数のピクセルであって、各ピクセルは、第１の電極、該第１の電極上に形成された発光材料の１つ又は複数の層、及び該発光材料の１つ又は複数の層上に形成された第２の電極を含み、前記発光材料は、複数の駆動電気信号を用いて前記第１の電極及び前記第２の電極により前記発光材料を通された電流に応答して発光する、複数のピクセルと、
（ｃ）駆動電気信号毎に前記表示エリア内に配置された駆動回路であって、各所望のピクセル輝度値に対応する前記駆動電気信号を対応するピクセルの前記第１の電極又は前記第２の電極に提供し、前記駆動電気信号は、前記発光材料を通って該発光材料を発光させる電流を生成する、駆動回路と、
（ｄ）駆動電気信号毎に前記表示エリア内に配置された感知回路であって、前記駆動電気信号又は各ピクセルが発した光に対応する感知電気信号を感知する、感知回路と、
（ｅ）駆動電気信号毎に前記表示エリア内に配置された通信回路であって、２つ以上の通信回路が合わせてマルチピクセルシリアルシフトレジスタを形成し、該マルチピクセルシリアルシフトレジスタは、所望の輝度値を前記ディスプレイコントローラーから受信し、該所望の輝度値を各ピクセルの対応する駆動回路に提供し、かつ前記感知電気信号を駆動電気信号毎に前記感知回路から受信し、駆動電気回路毎に前記感知電気信号を前記ディスプレイコントローラーに通信するマルチピクセルシリアルシフトレジスタを形成する、通信回路と、
（ｆ）前記ディスプレイコントローラー内の前記感知電気信号に応答して、前記駆動回路の性能の欠陥を特定する手段と、
を備える、ディスプレイ駆動回路の欠陥を特定するエレクトロルミネセントディスプレイデバイス。
【請求項２】
前記駆動回路、前記感知回路、及び前記通信回路は、前記表示エリア内の前記ディスプレイ基板上に形成された薄膜トランジスタ回路である、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
【請求項３】
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、該ディスプレイ基板とは別個の基板を有するチップレットを更に含み、各チップレットは１つ又は複数のピクセルと関連付けられ、前記駆動回路、前記感知回路、及び前記通信回路は、対応する前記チップレット内に形成される、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
【請求項４】
少なくとも１つのシリアルシフトレジスタが、各チップレット内に形成される、請求項３に記載のディスプレイデバイス。
【請求項５】
前記所望のピクセル輝度値のそれぞれを記憶するか、又は前記感知電気信号のそれぞれを記憶する記憶素子を更に備える、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
【請求項６】
前記所望の輝度値は、電荷又は電圧として表される、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
【請求項７】
前記感知電気信号は、電荷又は電圧として表される、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
【請求項８】
前記感知回路は、対応する前記第１の電極又は前記第２の電極に接続される、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
【請求項９】
前記感知電気信号は、対応する前記第１の電極若しくは前記第２の電極に提供される電圧、又は前記第１の電極及び前記第２の電極により前記発光層を通して提供される電流に対応する、請求項８に記載のディスプレイデバイス。
【請求項１０】
前記感知回路は、前記発光材料により発せられた光に応答して、該発光材料が発した光に対応する感知電気信号を生成する光応答回路を含む、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
【請求項１１】
前記光応答回路は、周囲光に応答して、周囲光に応答する感知電気信号を生成する、請求項１０に記載のディスプレイデバイス。
【請求項１２】
前記コントローラー内に、前記感知電気値を解析することにより、前記発光材料が発した前記感知光の前記所望のピクセル輝度値を補償する補償回路を更に備える、請求項１０に記載のディスプレイデバイス。
【請求項１３】
表示エリア内の基板上に形成されたピクセルアレイを有するディスプレイデバイス内の駆動回路における欠陥を検出する方法であって、各ピクセルは、駆動回路及び関連付けられた通信回路を有し、前記通信回路は合わせてマルチピクセルシリアルシフトレジスタを形成し、該方法は、
（ａ）前記マルチピクセルシリアルシフトレジスタを用いることであって、該マルチピクセルシリアルシフトレジスタを通じて所望のピクセル輝度値をディスプレイコントローラーから対応する駆動回路にシフトさせて、駆動電気信号を用いて前記ピクセルを駆動し、前記所望のピクセル輝度値に対応する光を発せさせることと、
（ｂ）感知回路を用いて、前記駆動電気信号に対応する電気信号を感知することと、
（ｃ）前記マルチピクセルシリアルシフトレジスタを用いて前記感知電気信号を前記ディスプレイコントローラーにシフトすることと、
（ｄ）前記感知電気信号を解析することにより、前記駆動回路の欠陥を検出することと
を含む、方法。
【請求項１４】
前記感知回路は、前記駆動電気信号を直接感知して、前記感知電気信号を形成する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記感知回路は、前記ピクセルが発した光を感知して、前記感知電気信号を形成する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記感知電気信号を解析することであって、前記ピクセルにより出力された光を特定する、解析することと、前記輝度値を補償することであって、前記所望の輝度を維持する、補償することとを更に含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
ディスプレイデバイス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を形成することであって、該表示エリア内に複数のピクセル電極が含まれることと、
（ｂ）ピクセル電極毎に、前記表示エリア内に通信回路を形成することであって、該通信回路は、所望の輝度値を各ピクセル電極にシフトするマルチピクセルシリアルシフトレジスタを形成することと、
（ｃ）前記表示エリア内に、前記ピクセル電極に関連付けられたピクセルの前記シフトされた所望の輝度値に対応する駆動電気信号を用いて前記ピクセル電極を駆動する駆動回路を形成することと、
（ｄ）ピクセル毎に前記表示エリア内に配置された感知回路を形成することであって、該感知回路は、前記駆動電気信号に対応する感知電気信号を感知することと、
（ｅ）ディスプレイコントローラーを提供することであって、該ディスプレイコントローラーは、前記マルチピクセルシリアルシフトレジスタを通じて所望の輝度値を前記駆動回路に通信し、前記マルチピクセルシリアルシフトレジスタを通じて該コントローラーへの前記感知電気信号を受信することと、
（ｆ）前記駆動電気信号を用いて前記ピクセル電極を駆動し、該駆動電気信号に対応する電気信号を感知し、前記マルチピクセルシリアルシフトレジスタを通じて前記感知電気信号を前記コントローラーに通信することと、
（ｇ）前記感知電気信号を解析し、欠陥のある駆動回路、感知回路、又は通信回路を検出し、該欠陥のある駆動回路、感知回路、又は補償回路を修理又は交換することと、
を含む、ディスプレイデバイスを製造する方法。
【請求項１８】
前記ピクセル電極上に発光材料の１つ又は複数の層を形成することと、次に、該発光材料の１つ又は複数の層上に１つ又は複数の第２の電極を形成することとを更に含む、請求項１７に記載のディスプレイデバイスを製造する方法。
【請求項１９】
（ａ）前記コントローラーに補償回路を提供することと、
（ｂ）前記駆動電気信号に対応する電流を用いて前記発光材料を駆動して、発光させ、該発光材料が発した光を感知して、前記駆動電気信号に対応する感知電気信号を形成し、前記マルチピクセルシリアルシフトレジスタを通じて前記感知電気信号をコントローラーに通信し、前記感知電気信号を解析して、ピクセル輝度補償値を決定することと、
（ｃ）前記補償値を前記補償回路に記憶することであって、前記発光材料が発し、感知された光に望ましいピクセル輝度値を補償することと、
を更に含む、請求項１８に記載のディスプレイデバイスを製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピクセルアレイを制御するとともに、ピクセルアレイと通信する分散した独立チップレットを有する基板を有するディスプレイデバイスにおける欠陥検出に関する。
【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。本明細書において用いられるとき、ピクセル及びサブピクセルは区別されず、単一の発光素子を指す。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（ＬＥＤ）ディスプレイが知られている。
【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（ＯＬＥＤ）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。しかし、特に有機材料の効率は、有機材料が使用されるため、低減する。
【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。パッシブマトリックスデバイスでは、基板はいかなるアクティブ電子素子（例えば、トランジスタ）も含まない。行電極のアレイ及び別の層内の列電極の直交アレイが、基板上に形成され、行電極と列電極との重複する交点が、発光ダイオードの電極を形成する。次に、外部駆動集積回路（チップ）が、電流を各行（又は列）に逐次供給し、その間、直交する列（又は行）が、適した電圧を供給して、行（又は列）内の各発光ダイオードを照明する。したがって、パッシブマトリックス設計は、２ｎ個の接続を利用して、ｎ2個の別個に制御可能な発光素子を生成する。しかし、パッシブマトリックス駆動デバイスは、行（又は列）駆動の逐次性がフリッカーを生じさせるため、デバイス内に含むことができる行（又は列）の数が制限される。多すぎる行が含まれる場合、フリッカーが知覚できるようになる可能性がある。さらに、ＰＭディスプレイの面積が大きくなるにつれて、ＰＭ駆動の非イメージング事前充電ステップ及び放電ステップに必要な電力が支配的になるため、ディスプレイの行（又は列）全体を駆動するために必要な電流が問題となる可能性がある。これらの問題は、パッシブマトリックスディスプレイの物理的なサイズを制限する。
【０００６】
アクティブマトリックスデバイスでは、アクティブ制御素子が、フラットパネル基板上に被膜した半導体材料、例えば、非結晶又は多結晶シリコンの薄膜で形成される。通常、各サブピクセルは、１つの制御素子により制御され、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、単純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電力トランジスタ）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、独立した制御電極と、共通に電気的に接続された電極とを利用する。発光素子の制御は通常、データ信号線、選択信号線、電力接続、及び接地接続を通じて提供される。アクティブマトリックス素子は、ディスプレイに必ずしも限定されず、基板上に分散することができ、空間分散制御が必要な他の用途に利用することができる。パッシブマトリックスデバイスと同様に、同数の外部制御線（電力及び接地を除く）をアクティブマトリックスデバイスに利用することができる。しかし、アクティブマトリックスデバイスでは、各発光素子は、制御回路とは別個の駆動接続を有し、データ堆積のために選択されていない場合であってもアクティブであるため、フリッカーがなくなる。
【０００７】
アクティブマトリックス制御素子を形成する一般的な従来技術による一方法は、通常、シリコン等の半導体材料の薄膜をガラス基板上に堆積し、次に、フォトリソグラフィプロセスを通じて半導体材料をトランジスタ及びキャパシタに形成する。薄膜シリコンは、非結晶又は多結晶のいずれかとすることができる。非結晶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（ＴＦＴ）は、結晶シリコンウェーハ内に作製される従来のトランジスタと比較して、比較的大きく、性能が低い。さらに、そのような薄膜デバイスは通常、ガラス基板にわたって局所的又は大きな面積の非均一性を示し、これは、そのような材料を利用するディスプレイの電気性能及び視覚的な外観に非均一性を生じさせる。そのようなアクティブマトリックス設計では、各発光素子は、駆動回路への別個の接続を必要とする。
【０００８】
代替の制御技法を利用して、Matsumura他は、特許文献５において、ＬＣＤディスプレイの駆動に用いられる結晶シリコン基板を記載している。Matsumura他は、第１の半導体基板から作製された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上に選択的に移し、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。そのような制御技法を用いる場合、すべての結晶シリコン基板が第２の平坦なディスプレイ基板上に適宜移され、固定されることが重要である。
【０００９】
画像データが通常、各ピクセルの駆動回路に接続されたデータ線及び選択制御線を通じてアクティブマトリックス制御されるディスプレイに分配される。これらの線は、基板上に制御ワイヤの格子を形成し、発光に利用可能な基板の面積を低減させる。例えば、特許文献６に記載のように、各ピクセル回路の性能を表すデータを収集し、デバイスの性能を向上させるために用いることができる。しかし、この設計の配線要件及び回路部要件は、発光に利用可能な基板の面積を更に低減する可能性がある。
【００１０】
集積回路及びディスプレイ内にテスト構造を利用して、ディスプレイの性能をテストし、回路内の欠陥を検出することが既知である。これらの欠陥は、集積回路又は集積回路が設計されたデバイスを妨害する可能性がある。例えば、上述した特許文献５には、ＯＬＥＤディスプレイ内の駆動トランジスタを電気的にテストすることが開示されている。特許文献７には、発光器、発光器に光学的に結合された光センサー、及びフィードバック読み出し回路を有するアドレス指定可能な画像表示ピクセルが記載されている。特許文献８には、ＬＥＤによる使用電流を監視することによるＬＥＤディスプレイデバイス内の自己テストルーチンが記載されている。特許文献９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。これらの設計の配線要件及び回路部要件は、発光に利用可能な基板の面積を低減する可能性がある。
【００１１】
従来のパッシブマトリックスディスプレイ設計は、発光素子のサイズ及び数を制限するため、ＴＦＴを用いるアクティブマトリックス設計は、より低い電気性能及び複雑な基板並びに大きな配線要件を有し、デバイスのテスト及び欠陥の検出は、製造歩留まり及びディスプレイ寿命にとって重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【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６，９９５，５１９号明細書
【特許文献７】米国特許第６，７２０，９４２号明細書
【特許文献８】米国特許第６，０２８，４４１号明細書
【特許文献９】米国特許第５，３６９，３５７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
改良された制御、欠陥検出テスト構造、及びディスプレイデバイスを製造する改良された方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明によれば、表示エリア内の基板上に形成されたピクセルアレイを有するディスプレイデバイス内の駆動回路における欠陥を検出する方法であって、各ピクセルは、駆動回路及び関連付けられた通信回路を有し、前記通信回路は合わせてマルチピクセルシリアルシフトレジスタを形成し、該方法は、
（ａ）前記マルチピクセルシリアルシフトレジスタを用いることであって、該マルチピクセルシリアルシフトレジスタを通じて所望のピクセル輝度値をディスプレイコントローラーから対応する駆動回路にシフトさせて、駆動電気信号を用いて前記ピクセルを駆動し、前記所望のピクセル輝度値に対応する光を発せさせることと、
（ｂ）感知回路を用いて、前記駆動電気信号に対応する電気信号を感知することと、
（ｃ）前記マルチピクセルシリアルシフトレジスタを用いて前記感知電気信号を前記ディスプレイコントローラーにシフトすることと、
（ｄ）前記感知電気信号を解析することにより、前記駆動回路の欠陥を検出することと
を含む、方法が提供される。
【００１５】
本発明は、チップレット制御及び欠陥検出を組み込んだディスプレイデバイスを提供することにより、向上した性能、向上した配線、及び製造歩留まりが向上するという利点を有する。通信のシリアルシフトレジスタが、ディスプレイデバイスを制御する単純で柔軟性のある方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態によるディスプレイデバイスの概略図である。
【図２】本発明の一実施形態による図１に示されるピクセル回路部の概略図である。
【図３】本発明の一実施形態によるチップレット回路を有するディスプレイデバイスの断面図である。
【図４Ａ】本発明の一実施形態による図１に示される感知回路の部分概略図である。
【図４Ｂ】本発明の一実施形態による光応答回路を有する図１に示される感知回路の部分概略図である。
【図５】本発明の一実施形態による動作流れ図である。
【図６】本発明の一実施形態による製造流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図面中の様々な層及び素子は大きく異なるサイズを有するため、図面は一定の縮尺ではない。
【００１８】
図１及び図３を参照すると、本発明の実施形態では、ディスプレイデバイスは、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８０が、表示エリア１１内のディスプレイ基板１０上に形成され、各ピクセルは、第１の電極１２と、第１の電極１２上に形成される発光材料１４の１つ又は複数の層と、発光材料１４の１つ又は複数の層上に形成される第２の電極１６とを含み、発光材料は、駆動電気信号を用いて第１の電極１２及び第２の電極１６により発光材料１４を通された電流に応答して発光する１４。駆動回路３０が、駆動電気信号毎に表示エリア１１内に配置され、駆動回路３０は、所望のピクセル輝度値７２に対応する駆動電気信号４０をピクセル８０の第１の電極１２又は第２の電極１６に提供し、駆動電気信号４０は、発光材料１４を通る電流を生成し、発光させる。感知回路３２が、駆動電気信号４０（各ピクセル８０に対応することができる）毎に表示エリア１１内に配置され、感知回路３２は、駆動電気信号４０又は各ピクセル８０が発した光に対応する感知電気信号４２を感知する。通信回路３４が、ピクセル８０毎に表示エリア１１内に配置される。通信回路３４は合わせてマルチピクセルシリアルシフトレジスタ３５を形成し、該マルチピクセルシリアルシフトレジスタ３５は、所望の輝度値７２をディスプレイコントローラー６０から各ピクセル８０の駆動回路３０に通信し、かつ各ピクセル８０の感知電気信号４２をディスプレイコントローラー６０に通信もする。本発明の一実施形態では、ディスプレイコントローラー６０は、ディスプレイデバイスの一部とすることができる。ディスプレイコントローラー６０は、画像信号７０に応答することができる。
【００１９】
図３も参照すると、別個のチップレット基板２８を有するチップレット２０は、ディスプレイ基板１０に接着され、接着剤層１８を用いて埋められる。チップレット２０は回路部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１４上に形成される。発光材料１４は、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ように、発光材料の複数の層並びに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１４は、発光ダイオード１５を形成する。
【００２０】
本発明の一実施形態では、駆動回路３０、感知回路３２、及び通信回路３４は、従来のフォトリソグラフィ技法を用いて表示エリア１１内のディスプレイ基板１０上に形成される薄膜トランジスタ回路である。しかし、そのような薄膜電子構成要素のサイズ及び性能により、そのような設計は、発光又は配線に利用可能なディスプレイ基板１０上の面積を大幅に低減させる可能性がある。本発明の代替の実施形態では、駆動回路３０、感知回路３２、及び通信回路３４は、ディスプレイ基板１０とは別個のチップレット基板２８上に形成され、かつ表示エリア１１内のディスプレイ基板１０上に配置された回路部２２を有するチップレット２０である。チップレット２０（例えば、図１の２０Ａ、２０Ｂ）は、チップレット及び表示エリア１１内での高速小型回路を可能にするより高性能の結晶シリコン内に形成することができる。例えば、図１及び図２を参照すると、本発明の一実施形態では、各チップレット通信回路３４は、近隣のチップレット通信回路３４のシリアルシフトレジスタ３６に直列接続されて、マルチチップレットマルチピクセルシリアルシフトレジスタ３５を形成するシリアルシフトレジスタ３６を含むことができ、チップレット通信回路３４Ａ（図１）のうちの少なくとも１つは、ディスプレイコントローラー６０に接続される。アクティブマトリックスディスプレイの実施形態では、駆動電気信号４０は、単一のピクセル８０に直接対応することができ、ピクセル電極（例えば、第１の電極１２）を直接駆動することができる。代替のパッシブマトリックスの実施形態では、各駆動電気信号４０は、電極の列（又は行）を駆動することができる。
【００２１】
図２を参照すると、ピクセル８０又は駆動電気信号４０と関連付けられた各回路は、ピクセル８０に望ましい輝度値を記憶する記憶素子３８を含むことができる。記憶素子３８は、駆動回路３０に接続され、望ましい輝度値で駆動電気信号４０を駆動する。対応する記憶素子３８は、所望であれば、感知回路３２（図２には示されず）と関連付けることができる。記憶素子３８は、制御信号５４を用いて、所望の輝度値を記憶するように制御することができる。所望の輝度値は、制御信号５２、例えば、クロック信号の制御下で、データ信号５０を用いてマルチピクセルシリアルシフトレジスタ３５を通じてシフトすることができる。データ信号５０は電荷又は電圧とすることができ、記憶素子３８及びレジスタ３４はアナログ記憶素子とすることができる。信号及び記憶素子並びにレジスタは、デジタルとすることもできる。アナログの記憶素子及びシフト素子が、従来技術において、例えば、ＣＣＤイメージセンサー及びＣＭＯＳイメージセンサーにおいて既知である。同様に、第２の電気信号もアナログとすることができ、電荷又は電圧により表すことができる。
【００２２】
感知電気信号４２は、関連付けられた各ピクセル８０の性能に対応する。本発明の一実施形態では、感知電気信号４２は、駆動電気信号４０からとられる（例えば、図４Ａに示されるようにトランジスタを制御することにより、又はトランジスタを通じて電圧を移すことにより）。ディスプレイからディスプレイコントローラー６０にシフトアウトした場合、感知電気信号４２を、所望のピクセル輝度信号から導出される期待駆動電気信号と比較して、ディスプレイデバイス内の回路部が正しく機能しているか否かを判断することができる。この場合、感知電気信号４２は、第１の電極１２又は第２の電極１６に接続することができ、第１の電極１２若しくは第２の電極１６に提供される電圧、又は第１の電極１２及び第２の電極１６により発光材料１４を通して提供される電流に対応することができる。感知電気信号４２が正しい信号ではない場合、回路部２２又はチップレット２０を修理又は交換することができる。
【００２３】
本発明の別の実施形態では、感知回路３２は、発光材料１４が発した光に応答し、発光材料１４が発した光に対応する感知電気信号４２を生成する光応答回路（例えば、図４Ｂに示されるように制御信号に応答して初期充電されたキャパシタを放電することができる感光性ダイオードを有する）を含むことができる。この場合、感知電気信号４２は、駆動電気信号４０により制御される発光材料１４の発光を通じて間接的に、駆動電気信号４０に対応する。この開示内で、感知電気信号４２は、駆動電気信号４０により駆動される発光器の光出力を感知することにより形成される場合、駆動電気信号４０に対応すると見なされる。ディスプレイからディスプレイコントローラー６０にシフトした場合、感知電気信号４２を、期待輝度値と比較して、ディスプレイデバイス内の発光素子が正しく機能しているか否かを判断することができる。正しく機能していない場合、感知電気値を解析することにより、所望のピクセル輝度値を補償する補償回路６２をディスプレイコントローラー６０内に含めることにより、駆動電気信号４０を発光素子性能に関して補償して、所望のピクセル輝度を達成することができる。そのような実施形態では、光応答回路は、周囲光にも応答して、周囲光に応答する感知電気信号を生成することができる。
【００２４】
図１及び図５を参照すると、本発明のディスプレイデバイスは、ディスプレイコントローラー６０を用いて画像信号を受信する（ステップ１００）ことにより動作することができる。ディスプレイコントローラー６０は、補償パラメーターが利用可能な場合、画像信号を補償することができる（ステップ１０５）。画像信号の補償されたか又は補償されていない輝度値は、通信回路３４及びマルチピクセルシリアルシフトレジスタ３５を通じて、例えば、チップレット回路部２２を通じてディスプレイコントローラー６０の制御下で表示エリア１１内にシフトアウトされる（ステップ１１０）。同時に、いかなる感知電気信号４２も、通信回路３４及びマルチピクセルシリアルシフトレジスタ３５を通じてディスプレイコントローラー６０にシフトされる。ディスプレイコントローラー６０は、感知電気信号を用いて補償パラメーターを計算することができる（ステップ１１５）。輝度値を記憶し（１３０）、次に、該輝度値を用いてピクセルを駆動し（ステップ１２０）電気信号を感知する（ステップ１２５）ことができる。図５の実施形態は、ピクセルにローカルな記憶素子３８に表示ピクセルを記憶することにより、前にシフトされた輝度値がピクセルの駆動及び回路又は発光器性能の感知に利用されるのと同時に、新しい輝度値をマルチピクセルシリアルシフトレジスタ３５を通じてシフトインすることができる。ピクセル輝度値のシフト、記憶素子の記憶、感知回路の感知、及び感知電気信号のシフト又は補償の計算は、複数段階のプロセスを形成することができる。プロセスの開始時、駆動ピクセル及び感知電気信号は有効でもなければ、ピクセルの駆動に用いられる有効なデータがないため、いかなる補償も実行することができない。最初の輝度データがディスプレイにシフトインした後、駆動ピクセル及び感知電気信号は有効になる。有効な感知電気信号がシフトアウトされた後、補償回路６２は、有効な補償パラメーターを計算することができ、入力画像信号を補償することができる。感知回路３２は、駆動回路３０の電気性能（例えば、電圧若しくは電流）又は発光材料１４が出力する光のいずれかを感知することができる。光出力が感知される場合、コントローラー６０内の補償回路６２は、感知電気信号４２を解析し、ピクセル８０により出力された光を求め、輝度値を補償して、所望の輝度を維持することができる。本発明のさらなる実施形態では、補償回路６２は、感知電気信号４２を利用し、ディスプレイ内の駆動回路又は通信回路内の欠陥を特定することができる。補償回路６２は、例えば、記憶されたプログラム、中央演算処理装置、状態機械、デジタル論理、及びメモリを含む当分野において既知のデジタル回路を含むことができる。
【００２５】
本発明を利用して、発光材料の堆積前に回路部をテストすることにより、ディスプレイの製造歩留まりを向上させることもできる。本発明の一実施形態では、かつ図１及び図６に示されるように、表示エリア１１を有するディスプレイ基板１０が形成され（ステップ２００）、駆動回路３０が、ディスプレイ基板１０上に形成され（ステップ２０５）、複数のピクセル電極１２が形成される（ステップ２１０）。各第１の電極１２は、ピクセル８０と関連付けることができる。感知回路３２も形成される（ステップ２１５）。各駆動電気信号４０（例えば、ピクセル８０）の表示エリア１１内の通信回路３４が形成され（ステップ２２０）、通信回路３４は、所望の輝度値を各第１の電極１２にシフトするとともに、感知電気信号４２をディスプレイコントローラー６０にシフトするマルチピクセルシリアルシフトレジスタ３５を形成する。ピクセル電極１２は、各ピクセル８０のシフトされた所望の輝度値に対応する駆動電気信号４０を用いて駆動される（ステップ２２５）。感知回路３２は、駆動電気信号４０に対応する感知電気信号４２を感知し（ステップ２３０）、感知電気信号４２を記憶する（ステップ２３５）。各ピクセル８０の通信回路３４が、マルチピクセルシリアルシフトレジスタ３５を通じて感知電気信号４２をディスプレイコントローラー６０に通信する（ステップ２４０）。次に、感知電気信号４２を解析して、欠陥のある駆動回路３０、感知回路３２、若しくは通信回路３４、配線、又は電気的接続が検出される（ステップ２４５）。検出された欠陥のある駆動回路３０、感知回路２１、通信回路３４、配線、又は電気的接続はいずれも、修理又は交換される（ステップ２５０）。次に、発光材料１４を堆積することができ（ステップ２５５）、第２の電極１６を発光材料１４上に形成することができ（ステップ２６０）、デバイスを上述したように動作させることができる（ステップ２６５）。
【００２６】
さらに、ディスプレイデバイスを製造する方法は、補償回路６２を有するディスプレイコントローラー６０を提供し、駆動電気信号４０に対応する電流を用いて発光材料１４を駆動して、発光させること、発光材料１４が発した光を感知して、駆動電気信号４０に対応する感知電気信号４２を形成すること、マルチピクセルシリアルシフトレジスタ３５を通じて感知電気信号４２をディスプレイコントローラー６０に通信すること、感知電気信号４２を解析して、ピクセル輝度補償値を決定すること、及び補償値を補償回路６２に記憶して、図５を参照して説明したように、発光材料１４が発し、感知された光に望ましいピクセル輝度値を補償することを更に含むことができる。
【００２７】
チップレット２０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２４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、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。
【００２８】
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、マルチピクセルシリアルシフトレジスタを通じて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。
【００２９】
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。
【００３０】
本発明の一実施形態では、ディスプレイデバイスは、ＯＬＥＤディスプレイ等のエレクトロルミネセントディスプレイである。本発明の別の実施形態では、通信回路は、所望のピクセル輝度に対応する値をコントローラーから各ピクセルに対応する駆動回路にシフトする、記憶素子を有する第２のシリアルシフトレジスタを更に含む。この場合、シリアルシフトレジスタを交互に用いることができる。値は電荷とすることができ、記憶素子はキャパシタとすることができる。電荷の記憶及びシフトは、ＣＣＤ分野において既知である。各ピクセルの駆動回路は、第１のシリアルシフトレジスタ又は第２のシリアルシフトレジスタ内に蓄積された電荷に対応する電気信号を用いてピクセルを駆動することができる。各ピクセルは、アクティブマトリックスピクセル素子とすることができる。代替的に、回路部、例えば、チップレット回路部が、ピクセルグループのパッシブマトリックス制御を提供することができる。ディスプレイは、上部エミッタ又は下部エミッタとすることができる。
【００３１】
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。
【００３２】
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、アルミニウム又はアルミニウム合金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。
【００３３】
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、デバイスディスプレイ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。
【００３４】
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。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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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】
【００４１】
１０  ディスプレイ基板
１１  表示エリア
１２  第１の電極
１２  ピクセル電極
１４  発光材料
１５  発光ダイオード
１６  第２の電極
１８  接着剤層
２０、２０Ａ、２０Ｂ  チップレット
２２  回路部
２４  接続パッド
２８  チップレット基板
３０  駆動回路
３２  感知回路
３４、３４Ａ  通信回路
３５  マルチピクセルシリアルシフトレジスタ
３６  シリアルシフトレジスタ
３８  記憶素子
４０  駆動電気信号
４２  感知電気信号
５０          データ信号
５２  制御信号
５４  制御信号
６０  ディスプレイコントローラー
６２  補償回路
７０  画像信号
７２  所望のピクセル輝度値
８０  ピクセル
１００  画像信号を受信するステップ
１０５  信号を補償するステップ
１１０  輝度及び感知信号をシフトするステップ
１１５  補償／補正を計算するステップ
１２０  ピクセルを駆動するステップ
１２５  信号を感知するステップ
１３０  輝度及び感知信号を記憶するステップ
２００  ディスプレイ基板を形成するステップ
２０５  駆動回路を形成するステップ
２１０  ピクセル電極を形成するステップ
２１５  感知回路を形成するステップ
２２０  通信回路を形成するステップ
２２５  信号を駆動するステップ
２３０  信号を感知するステップ
２３５  感知電気信号を記憶するステップ
２４０  感知信号をコントローラーにシフトするステップ
２４５  欠陥のある回路を検出するステップ
２５０  欠陥のある回路を修理又は交換するステップ
２５５  発光器を設けるステップ
２６０  第２の電極を設けるステップ
２６５  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】
2013502610.tif 000007
【図５】
2013502610.tif 000008
【図６】
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【国際調査報告】
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