ПИКСЕЛЬНАЯ БЛОЧНАЯ СТРУКТУРА И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2021 года по МПК G02F1/136 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[1] Настоящее изобретение относится к пиксельной блочной структуре и способу ее изготовления, и, в частности, настоящее изобретение относится к пиксельной блочной структуре с модулем среды отображения и способу ее изготовления.

ОПИСАНИЕ УРОВНЯ ТЕХНИКИ

[2] С развитием технологии, пользователи предъявляют все большие требования к визуальному отображению и требуют устройства отображения с преимуществами компактности, высокого качества отображения, большого размера панели, высокой насыщенности цвета, низкой стоимости и низкого энергопотребления.

[3] Существующие устройства отображения можно классифицировать на самосветящиеся и несамосветящиеся. Устройства жидкокристаллического дисплея (LCD) являются одним из основных несамосветящихся плоскопанельных устройств отображения, где количество света, проходящего через жидкокристаллическую среду, модулируется путем управления напряжением верхнего и нижнего электродов жидкокристаллической среды. Эффект цветного дисплея достигается с дополнительным использованием слоя цветового фильтра, поляризатора и некоторых оптических пленок.

[4] Самосветящиеся плоскопанельные устройства отображения можно классифицировать на автоэмиссионный дисплей, плазменный дисплей, электролюминесцентный дисплей, дисплей на органических светодиодах и т.д. В дисплее на органических светодиодах (OLED), светоизлучающие полимеры осаждаются между слоем верхнего электрода и слоем нижнего электрода. Дополнительно, с использованием проводящего слоя электронов и дырок, свет генерируется посредством внешнего электрического поля, которое перемещает носители и вызывает рекомендацию электронов и дырок. В сравнении, устройство отображения на органических светодиодах характеризуется широким углом обзора, высокой скоростью срабатывания, тонкостью и гибкостью панели; кроме того, оно не требует ни задней подсветки, ни цветового фильтра и допускает изготовление в больших размерах.

[5] Отображающая панель устройств LCD и OLED имеет пластину из прозрачного стекла в качестве подложки, непосредственно образующей тонкопленочный транзистор, и на ней слой нижнего электрода, слой среды отображения, слой верхнего электрода и пр. Тонкопленочный транзистор может управлять напряжением или током, подаваемым на слой верхнего электрода и/или слой нижнего электрода, для управления состоянием среды отображения.

[6] Однако стеклянная подложка может не выдерживать высокую температуру отжига (температура деформации стекла составляет около 650°C). Таким образом, процесс изготовления вышеупомянутых элементов должен осуществляться при относительно низкой температуре. Это может обуславливать низкую подвижность электрона в тонкопленочном транзисторе, в связи с чем, для обеспечения достаточной зарядной способности требуется более крупный транзистор.

[7] Дополнительный, чем больше размер стеклянной подложки, тем больше площадь тонкопленочного транзистора, сформированного на стеклянной подложке (то есть размеры матрицы тонкопленочных транзисторов увеличены). К недостаткам процесса изготовления тонкопленочного транзистора можно отнести дороговизну оборудования, сложность процесса изготовления, продолжительное время изготовления и нестабильность качества и выхода массового производства. Таким образом, матрицу тонкопленочных транзисторов большого размера труднее изготавливать, и стоимость ее изготовления выше.

[8] Ввиду вышесказанного, существующие устройства отображения страдают рядом недостатков, которые требуется преодолевать.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[9] Основной задачей настоящего изобретения является обеспечение пиксельной блочной структуры и способа ее изготовления, причем пиксельная блочная структура может применяться в устройстве отображения для исправления одного из недостатков существующих устройств отображения, например, для повышения выхода производства, снижения стоимости производства, сокращения времени изготовления, или повышения подвижности электрона и т.д.

[10] Для решения вышеупомянутой задачи, настоящее изобретение предусматривает пиксельную блочную структуру, содержащую модуль среды отображения и активный переключающий элемент. Модуль среды отображения содержит первый электрод, второй электрод и среду отображения. Первый электрод и второй электрод отделены друг от друга, и среда отображения располагается между первым электродом и вторым электродом. Активный переключающий элемент электрически подключен к первому электроду для обеспечения возможности первому электроду и второму электроду изменять состояние среды отображения. Активный переключающий элемент содержит микросхемную часть и транзисторный участок, причем транзисторный участок сформирован на микросхемной части.

[11] Для решения вышеупомянутой задачи, настоящее изобретение предусматривает способ изготовления для изготовления пиксельной блочной структуры согласно настоящему изобретению, содержащий следующие этапы: отдельное изготовление модуля среды отображения и активного переключающего элемента; сборка активного переключающего элемента на модуле среды отображения; причем модуль среды отображения содержит первый электрод, второй электрод и среду отображения, причем первый электрод и второй электрод отделены друг от друга, среда отображения располагается между первым электродом и вторым электродом, активный переключающий элемент содержит микросхемную часть и транзисторный участок, причем транзисторный участок сформирован на микросхемной части, и активный переключающий элемент электрически подключен к первому электроду для обеспечения возможности первому электроду и второму электроду изменять состояние среды отображения.

[12] Таким образом, пиксельная блочная структура и способ ее изготовления согласно настоящему изобретению могут обеспечивать по меньшей мере следующие полезные результаты: активный переключающий элемент изготавливается до установки на модуле среды отображения; то есть активный переключающий элемент непосредственно не изготавливается на некотором участке модуля среды отображения. Таким образом, условие процесса изготовления активного переключающего элемента может в меньшей степени ограничиваться характеристиками модуля среды отображения (например, свойством материала). Кроме того, активный переключающий элемент изготавливается на кристаллической пластине, которая может выдерживать более высокую температуру технологической обработки, и метод обработки кристаллических пластин также является более развитым и продвинутым. Таким образом, активные переключающие элементы, изготовленные на кристаллических пластинах, могут иметь улучшенные характеристики (например, более высокую производительность или повышенную подвижность электрона в транзисторе).

[13] С другой стороны, пиксельную блочную структуру можно независимо размещать, собирать и разбирать. В случае, когда отображающая панель состоит из множества пиксельных блочных структур, поврежденную пиксельную блочную структуру можно разбирать и заменять новой. Таким образом, нет необходимости в замене всей отображающей панели с целью единой поврежденной пиксельной блочной структуры.

[14] Вышеупомянутые задачи, технические особенности и преимущества настоящего изобретения явствуют из нижеследующего подробного описания предпочтительных вариантов осуществления совместно с прилагаемыми чертежами.

[15] Эти и другие задачи настоящего изобретения несомненно будут очевидны специалистам в данной области техники на основании нижеследующего подробного описания предпочтительного варианта осуществления, который проиллюстрирован в различных фигурах и чертежах.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[16] Фиг. 1 - вид сверху пиксельной блочной структуры согласно первому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;

[17] фиг. 2A и 2B - виды в разрезе пиксельной блочной структуры на фиг. 1;

[18] фиг. 3A - 3C - виды в разрезе пиксельной блочной структуры согласно второму предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;

[19] фиг. 4A и 4B - виды в разрезе пиксельной блочной структуры согласно третьему предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;

[20] фиг. 5A и 5B - виды в разрезе пиксельной блочной структуры согласно четвертому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;

[21] фиг. 6 - блок-схема операций, демонстрирующая способ изготовления пиксельной блочной структуры согласно пятому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;

[22] фиг. 7A - трехмерный вид устройства отображения согласно шестому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;

[23] фиг. 7B - подробный чертеж, демонстрирующий устройство отображения, показанное на фиг. 7A в частично увеличенном виде;

[24] фиг. 7C - частичный вид в разрезе устройства отображения, показанного на фиг. 7A; и

[25] фиг. 8 - схема применения устройства отображения, показанного на фиг. 7A.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[26] Реализация способа настоящего изобретения будет дополнительно проиллюстрирована в нижеследующем описании шести предпочтительных вариантов осуществления. Однако следует отметить, что шесть описанных ниже предпочтительных вариантов осуществления предназначены для иллюстрации, но не ограничения применения настоящего изобретения к описанным окружению, применению, структуре, процедуре или этапам. Элементы, непосредственно не связанные с настоящим изобретением, исключены из чертежей. Масштабные соотношения между элементами в чертежах призваны иллюстрировать, но не ограничивать фактические масштабы настоящего изобретения. Если не указано обратное, одинаковые (или аналогичные) ссылочные позиции соответствуют одинаковым (или аналогичным) элементам.

[27] Обратимся к фиг. 1, демонстрирующей вид сверху пиксельной блочной структуры 1A согласно первому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения. Пиксельная блочная структура 1A может выступать в роли части отображающей панели (не показанной на чертеже) для отображения пиксельной части изображения; таким образом, отображающая панель может включать в себя один или множество пиксельных блочных структур 1A согласно настоящему варианту осуществления. Пиксельная блочная структура 1A может включать в себя активный переключающий элемент 13, модуль 15 среды отображения и другие элементы. Активный переключающий элемент 13 может использоваться для управления состоянием модуля 15 среды отображения для дополнительного управления количеством света, проходящего через модуль 15 среды отображения (или модулирования свойств света). Технические детали будут более подробно проиллюстрированы ниже.

[28] Обратимся к фиг. 2A и 2B, демонстрирующим виды в разрезе пиксельной блочной структуры 1A на фиг. 1. Активный переключающий элемент 13 может включать в себя микросхемную часть 133 и транзисторный участок 135, причем транзисторный участок 135 сформирован на микросхемной части 133. Таким образом, микросхемная часть 133 является частью кристаллической пластины (не показано на чертежах). Кристаллическая пластина может представлять собой кремниевую кристаллическую пластину, кристаллическую пластину из арсенида галлия, сапфировую кристаллическую пластину, кристаллическую пластину из фосфида индия или кристаллическую пластину из нитрида галлия и т.д. (кремниевая кристаллическая пластина используется в настоящем предпочтительном варианте осуществления). Транзисторный участок 135 формируется на кристаллической пластине в процессе изготовления полупроводника (экспонирования, проявки, травления, диффузии, осаждения и т.д.). На кристаллической пластине может одновременно формироваться множество транзисторных участков 135, и затем кристаллическая пластина может делиться на множество частей в процессе резания (причем каждая часть включает в себя один или более транзисторных участков 135). Каждая из этих частей является вышеупомянутым активным переключающим элементом 13. Активный переключающий элемент 13 также может рассматриваться как микросхема или кристалл.

[29] Дополнительный транзисторный участок 135 может быть сформирован из одного из следующих полупроводниковых материалов: кремния, кремния на изоляторе (SOI), германия, селена, арсенида галлия, нитрида галлия, соединения элементов третьей и пятой групп, соединения элементов второй и шестой групп, соединения элементов четвертой группы, сплава элементов четвертой группы, аморфного кремния и их комбинации. Кроме того, активный переключающий элемент 13 также может включать в себя множество электродов 137, сформированных на микросхемной части 133 и/или транзисторном участке 135 для электрического соединения с истоковым электродом, затворным электродом и стоковым электродом транзисторного участка 135 по-отдельности.

[30] Модуль 15 среды отображения содержит первый электрод 151, второй электрод 153 и среду 155 отображения. Первый электрод 151 и второй электрод 153 отделены друг от друга и могут быть обращены друг к другу. Среда 155 отображения располагается между первым электродом 151 и вторым электродом 153. Первый электрод 151 и второй электрод 153 также могут именоваться пиксельным электродом и общим электродом и могут быть прозрачными электродами (например, сформированными из оксида индия-олова). Электрическая энергия может подаваться на первый электрод 151 и второй электрод 153 для изменения величины и/или направления напряжения, тока, индуктивности, емкости, электрического поля и магнитного поля между первым электродом 151 и вторым электродом 153 и одной из их комбинаций.

[31] Первый электрод 151 также может быть электрически подключен к активному переключающему элементу 13 (например, через электрод 137 активного переключающего элемента 13). Активный переключающий элемент 13 может направлять электрическую энергию на первый электрод 151 и/или второй электрод 153.

[32] Среда 155 отображения также может именоваться средой модуляции света. Ее состояние может изменяться через первый электрод 151 и второй электрод 153 для управления количеством света, проходящего через (или модулировать свойства света). В частности, активный переключающий элемент 13 может управлять электрической энергией, подаваемой на первый электрод 151 и/или второй электрод 153, приводя к изменению напряжения и т.д. между первым электродом 151 и вторым электродом 153, что приводит к изменению состояния среды 155 отображения. В случае, когда среда 155 отображения выполнена из несамосветящегося жидкого кристалла, изменение состояния среды 155 отображения означает скручивание жидкого кристалла. В случае, когда среда 155 отображения выполнена из самосветящегося органического светодиода, изменение состояния среды 155 отображения означает генерацию света органического светодиода. Тип среды 155 отображения связан с конфигурацией первого электрода 151 и второго электрода 153. Например, если среда 155 отображения является жидким кристаллом плоскостной коммутации, первый электрод 151 и второй электрод 153 могут располагаться в одной плоскости.

[33] Помимо несамосветящихся и самосветящихся материалов среда, в других предпочтительных вариантах осуществления среда 155 отображения также может включать в себя материал цветового фильтра, проводящий материал, изолирующий материал, светопоглощающий материал, светоотражающий материал, светопреломляющий материал, светоотклоняющий материал, светорассеивающий материал и по меньшей мере один из вышеупомянутых материалов (вышеупомянутые материалы могут быть сформированы на первой подложке 157A и/или второй подложке 157B, описанных ниже, или могут быть сформированы в толще пластины до размещения на первой подложке 157A и/или второй подложке 157B). Несамосветящиеся материалы среды могут включать в себя по меньшей мере один из электрофоретического материала, материала электрической жидкости, жидкокристаллического материала, микроэлектромеханического отражающего материала, материала электросмачивания, материала электрических чернил, материала магнитной жидкости, электрохромного материала, электроморфного материала и термохромного материала, самосветящаяся среда материалов может включать в себя по меньшей мере один из электролюминесцентного материала, фотолюминисцентного материала, катодолюминесцентного материала, автоэмиссионного люминесцентного материала, материала флуоресценции в вакуумной области спектра и светодиодного материала для создания белого, красного, зеленого, синего, оранжевого, желтого и других цветов или их комбинации.

[34] Модуль 15 среды отображения также может включать в себя первую подложку 157A и вторую подложку 157B, которые расположены обращенными друг к другу и отделены друг от друга и используются для поддержки первого электрода 151, второго электрод 153 и/или среды 155 отображения. Первый электрод 151 может располагаться на первой подложке 157A, второй электрод 153 может располагаться на первой подложке 157A и/или второй подложке 157B (в зависимости от типа среды 155 отображения), и среда 155 отображения может располагаться между первой подложкой 157A и второй подложкой 157B (или, когда модуль 15 среды отображения содержит только одну из первой подложки 157A и второй подложки 157B, среда 155 отображения может располагаться на первой подложке 157A или второй подложке 157B). Активный переключающий элемент 13 может располагаться на первой подложке 157A и/или второй подложке 157B, но непосредственно не изготавливаться на первой подложке 157A и/или второй подложке 157B; то есть активный переключающий элемент 13 изготавливается до присоединения к первой подложке 157A и/или второй подложке 157B. Дополнительно, активный переключающий элемент 13 может располагаться на поверхности первой подложки 157A и/или второй подложки 157B.

[35] Первая подложка 157A или вторая подложка 157B могут быть выполнены (но без ограничения) из следующих материалов: прозрачного материала, полупрозрачного материала, гибкого материала, жесткого материала, металлического материала, керамического материала, изолирующего материала, материала из металлосодержащего соединения, материала металлического сплава, органического материала, неорганического материала, композитного материала, полупроводникового материала и одной из их комбинаций. В настоящем предпочтительном варианте осуществления, первая подложка 157A и вторая подложка 157B выполнены из прозрачного материала (например, стекла).

[36] Вышеупомянутый гибкий материал может включать в себя: полиэтилен-нафталат (ПЭН), поливинилхлорид (ПВХ), полиэфирсульфон (ПЭС), полиэтилен-терефталат (ПЭТ), полиарилат (ПАР), полистирол (ПС), поликарбонат (ПК), полиимид (ПИ), полиметилметакрилат (ПММА), полиакрилонитрил (ПАН), полиамид (ПА) и одну из их комбинаций.

[37] Пиксельная блочная структура 1A также может включать в себя линию 17 сигнала управления и линию 19 сигнала данных. Линия 17 сигнала управления и линия 19 сигнала данных могут быть сформированы на первой подложке 157A и/или второй подложке 157B и электрически подключены к активному переключающему элементу 13 (например, через электрод 137 активного переключающего элемента 13). Включением и отключением активного переключающего элемента 13 можно управлять по линии 17 сигнала управления, и электрическая энергия (т.е. пиксельное содержание, которое представлен в форме напряжения или электрического тока), может в необязательном порядке передаваться на активный переключающий элемент 13 по линии 19 сигнала данных и дополнительно подаваться на первый электрод 151. Линия 17 сигнала управления, линия 19 сигнала данных, первый электрод 151 и/или второй электрод 153 могут располагаться в одном и том же горизонтальном слое или в разных горизонтальных слоях первой подложки 157A и/или второй подложки 157B.

[38] Дополнительно, линия 17 сигнала управления, линия 19 сигнала данных, первый электрод 151 и/или второй электрод 153 могут быть выполнены (но без ограничения) из следующих материалов: прозрачного проводящего материала, непрозрачного проводящего материала, гибкого проводящего материала, жесткого проводящего материала, металлического проводящего материала, материала из металлосодержащего соединения, материала металлического сплава, органического проводящего материала, неорганического проводящего материала и композитного проводящего материала, и одной из их комбинаций.

[39] Как показано выше, активный переключающий элемент 13 выполнен из кристаллической пластины и непосредственно не сформирован на некотором участке модуля 15 среды отображения. Таким образом, изготовление активного переключающего элемента 13 может не ограничиваться характеристиками модуля 15 среды отображения. Кроме того, когда активный переключающий элемент 13 изготавливается на кристаллической пластине, поскольку кристаллические пластины могут выдерживать более высокую температуру технологической обработки, и поскольку метод обработки кристаллической пластины является более развитым и продвинутым, активный переключающий элемент 13, изготовленный на кристаллической пластине, может иметь улучшенные характеристики (например, меньший размер при более высокой производительности или повышенной подвижности в транзисторе).

[40] Кроме того, выше было отмечено, что отображающая панель (не показана в чертежах) может включать в себя множество пиксельных блочных структур 1A. В конфигурации этого типа первая подложка 157A модуля 15 среды отображения в этих пиксельных блочных структурах 1A может соединяться и интегрироваться, и поэтому может быть второй подложкой 157B. Один из первого электрода 151 и второго электрода 153 также может быть соединен и интегрирован, чтобы выступать в роли общего электрода.

[41] Вышеприведенное описание иллюстрирует технический состав пиксельной блочной структуры 1A согласно настоящему предпочтительному варианту осуществления. Ниже описан технический состав пиксельных блочных структур 1A согласно другим предпочтительным вариантам осуществления настоящего изобретения. Технический состав пиксельной блочной структуры в каждом из этих предпочтительных вариантах осуществления допускает перекрестную ссылку, поэтому одинаковое описание опущено или сокращено.

[42] Обратимся к фиг. 3A, демонстрирующей вид в разрезе пиксельной блочной структуры 1B согласно второму предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения. Пиксельная блочная структура 1B аналогична пиксельной блочной структуре 1A, включающей в себя как активный переключающий элемент 13, так и модуль 15 среды отображения. Пиксельная блочная структура 1B дополнительно содержит один или множество функциональных элементов 21 (множество функциональных элементов 21 используется в порядке примера в настоящем предпочтительном варианте осуществления).

[43] Функциональные элементы 21 представляют собой электронные элементы, каждый из которых имеет (но без ограничения) конкретную функцию, например: один из функционального элемента регистрации касания, функционального элемента регистрации перемещения, функционального элемента гигротермической регистрации, функционального элемента акустической регистрации, функционального элемента электромагнитной регистрации, функционального элемента захвата изображения, функционального элемента памяти, функционального элемента управления, функционального элемента беспроводной связи, самосветящегося функционального элемента, пассивного функционального элемента (дросселя, резистора, конденсатора или их комбинации) и фотогальванического функционального элемента.

[44] Функциональный элемент регистрации касания может включать в себя: один из светочувствительного элемента, элемента пьезоэлектрической регистрации, элемента емкостной регистрации, элемента резистивной регистрации, элемента индуктивной регистрации, элемента электромагнитной регистрации, элемента регистрации электрического заряда, элемента регистрации напряжения, элемента регистрации тока и элемента акустической регистрации.

[45] Множество функциональных элементов 21 может располагаться на первой подложке (не показан на чертеже) и/или второй подложке 157B модуля 15 среды отображения, но непосредственно не формироваться на некотором участке модуля 15 среды отображения. Таким образом, функциональные элементы 21 изготавливаются до установки на модуле 15 среды отображения. Таким образом, функциональные элементы 21 также могут изготавливаться независимо без ограничения характеристиками модуля 15 среды отображения. Функциональные элементы 21 могут быть электрически подключены к активному переключающему элементу 13, линия 17 сигнала управления, или линия 19 сигнала данных (или пиксельная блочная структура 1B может включать в себя другие линии сигнала или электроды для электрического подключения к функциональным элементам 21) для обеспечения управляющих функций функциональных элементов 21, управляемых функциональными элементами 21, передачи сигналов к функциональным элементам 21, или приема сигналов от функциональных элементов 21 и т.д.

[46] Функциональные элементы 21 позволяют пиксельной блочной структуре 1B обеспечивать другие функции помимо отображения изображения (отображения, касания, регистрации, фотографии, передачи данных, генерации мощности и т.д.). Например, функциональный элемент захвата изображения позволяет пиксельной блочной структуре 1B для захвата части изображения; в функциональном элементе памяти может записываться состояние пиксельной среды 155 или данные самого функционального элемента 21; функциональный элемент управления может управлять активным переключающим элементом 13; функциональный элемент беспроводной связи может в беспроводном режиме передавать и принимать данные от модуля управления устройства отображения (что будет дополнительно описано ниже в предпочтительных вариантах осуществления); фотогальванический функциональный элемент может преобразовывать освещение окружающим светом в электрическую мощность и т.д.

[47] Обратимся к фиг. 3B, демонстрирующей другой вид в разрезе пиксельной блочной структуры 1B согласно второму предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения. Пиксельная блочная структура 1B в необязательном порядке может дополнительно включать в себя корпус 23, в нем может быть упакован активный переключающий элемент 13 и/или функциональные элементы 21 до установки корпуса 23 в модуль 15 среды отображения. Таким образом, после изготовления активного переключающего элемента 13 или функциональных элементов 21 на кристаллической пластине, они сначала могут упаковываться в корпусе 23 до установки в модуль 15 среды отображения. Активный переключающий элемент 13 и функциональные элементы 21 могут изготавливаться на одной и той же кристаллической пластине (или на разных кристаллических пластинах) и затем упаковываться совместно в корпусе 23. Корпус 23 может защищать активный переключающий элемент 13 и функциональные элементы 21 и может облегчать процесс их установки в модуль 15 среды отображения.

[48] Материал изготовления корпуса 23 может включать в себя (но без ограничения): полупроводниковый материал, проводящий материал, изолирующий материал, органический материал, неорганический материал, металлический материал, материал металлического сплава, керамический материал, составной материал, прозрачный материал, полупрозрачный материал, гибкий материал, жесткий материал, неметаллический материал и одну из их комбинаций. Корпус 23 также может включать в себя подложку, проводящую линию, проводящую контактную площадку, проводящий контактный полюс, проводящий контактный столбик, проводящее контактное соединение, слой изолирующей среды, изолирующую среду, адгезивную среду, соединительную дорожку или их комбинацию и т.д.

[49] Обратимся к фиг. 3C, демонстрирующая другой вид в разрезе пиксельной блочной структуры 1B согласно второму предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения. После упаковки активного переключающего элемента 13 и функциональных элементов 21 в корпусе 23, другие функциональные элементы 21' также могут располагаться на корпусе 23 (например, фотогальванический функциональный элемент, который может преобразовывать освещение окружающим светом в электрическую энергию для подачи на корпус 23. Пиксельная блочная структура 1B может включать в себя один или множество оптических элементов 25, которые располагаются или формируются на корпусе 23, и располагаются в соответствии с функциональными элементами 21, связанными с оптикой (например, функциональным элементом захвата изображения). Оптические элементы 25 могут включать в себя по меньшей мере одну из выпуклой линзы, вогнутой линзы и оптической призмы для изменения направления освещения окружающим светом, подлежащего приему функциональными элементами 21.

[50] Обратимся к фиг. 4A и 4B, демонстрирующим виды в разрезе пиксельной блочной структуры 1C согласно третьему предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения. Пиксельная блочная структура 1C аналогична пиксельной блочной структуре 1A, включающей в себя как активный переключающий элемент 13, так и модуль 15 среды отображения. Пиксельная блочная структура 1C дополнительно содержит несущую плату 27.

[51] В частности, несущая плата 27 позволяет располагать на ней модуль 15 среды отображения, и активный переключающий элемент 13 может располагаться на несущей плате 27. Несущая плата 27 также может включать в себя провод, электрод и другие элементы для модуля 15 среды отображения и активный переключающий элемент 13 для электрического подключения друг к другу. Линия 17 сигнала управления и линия 19 сигнала данных также могут быть сформированы на несущей плате 27 и подключены к активному переключающему элементу 13.

[52] Дополнительно, несущая плата 27 может включать в себя углубление 271 (или сквозное отверстие), где может располагаться активный переключающий элемент 13. Первая подложка 157A и/или вторая подложка 157B модуля 15 среды отображения также может включать в себя сквозное отверстие 159A, и активный переключающий элемент 13 можно помещать в углубление 271 через сквозное отверстие 159A. Несущая плата 27 также может включать в себя изолирующий слой боковой стенки, электрический проводящий полюс, электропроводящую контактную площадку, изолирующую среду или их комбинацию, которая располагаются в углублении 271 для электрического подключения активного переключающего элемента 13 к другим элементам или изоляции активного переключающего элемента 13 из других элементов.

[53] Размещение несущей платы 27 облегчает установление электрического соединения между элементами пиксельной блочной структуры 1C, в особенности, когда пиксельная блочная структура 1C содержит множество функциональных элементов (не показаны в чертежах).

[54] Обратимся к фиг. 5A и 5B, демонстрирующим виды в разрезе пиксельной блочной структуры 1D согласно четвертому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения. Пиксельная блочная структура 1D аналогична пиксельной блочной структуре 1A, за исключением того, что первая подложка 157A и/или вторая подложка 157B пиксельной блочной структуры 1D содержит сквозное отверстие 159A и/или углубление 159B.

[55] Согласно фиг. 5A, когда активный переключающий элемент 13 располагается в сквозном отверстии 159A, его электрод 137 может открываться на первой подложке 157A и/или второй подложке 157B. Затем на электроде 137 может располагаться припой, проволока из припоя, столбик припоя и т.д. для электрического подключения электрода 137 к другим элементам. Согласно фиг. 5B, когда активный переключающий элемент 13 располагается в углублении 159B, активный переключающий элемент 13 лишь частично выступает из первой подложки 157A и/или второй подложки 157B, и активный переключающий элемент 13 может быть электрически подключен к линии 17 сигнала управления и линии 19 сигнала данных в углублении 159B.

[56] Пиксельная блочная структура 1D также может включать в себя оптический элемент 25', который может быть сформирован в модуле 15 среды отображения, например, сформирован на первом электроде 151 или втором электроде 153 (или оптический элемент 25' сформирован непосредственно из первого электрода 151 или второго электрода 153), и который может быть оптически связан со средой 155 отображения. Таким образом, оптический элемент 25' может направлять освещение окружающим светом на модуль 15 среды отображения, и затем среда 155 отображения может модулировать величину или характеристики освещения окружающим светом, покидающего модуль 15 среды отображения. При наличии достаточного освещения окружающим светом, пиксельная блочная структура 1D может непосредственно использовать освещение окружающим светом для достижения функции отображения пикселей изображения или модуляции света. Оптический элемент 25' может включать в себя по меньшей мере одну из выпуклой линзы, вогнутой линзы и оптической призмы.

[57] Ниже описан способ изготовления пиксельной блочной структуры согласно настоящему изобретению и ее применение в качестве устройства отображения.

[58] Обратимся к фиг. 6, демонстрирующей блок-схему операций способа изготовления пиксельной блочной структуры согласно пятому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения. Способ изготовления позволяет создавать один или множество одинаковых или аналогичных пиксельных блочных структур 1A - 1D вышеупомянутых предпочтительных вариантов осуществления. Таким образом, техническое содержание способа изготовления и техническое содержание пиксельных блочных структур 1A - 1D допускают перекрестную ссылку.

[59] На этапе S101 сначала изготавливается активный переключающий элемент; таким образом, в отличие от модуля среды отображения пиксельной блочной структуры, активный переключающий элемент изготавливается независимо, вместо того, чтобы изготавливаться непосредственно на модуле среды отображения. Функциональные элементы также изготавливается заранее и могут изготавливаться на той же кристаллической пластине, что и активный переключающий элемент (или на разных кристаллических пластинах). Функциональные элементы и активный переключающий элемент могут находиться на одной и той же микросхеме или кристалле (или разных микросхемах или кристаллах).

[60] Далее, на этапе S105, собирают заранее изготовленный активный переключающий элемент в модуль среды отображения. В этот момент, модуль среды отображения может все еще изготавливаться; например, только после размещения активного переключающего элемента на второй подложке модуля среды отображения среда отображения и первая подложка последовательно располагаются на второй подложке. Кроме того, на этапе S105, функциональные элементы также могут одновременно собираться в модуль среды отображения.

[61] Дополнительно, до осуществления этапа S105, заранее изготовленный активный переключающий элемент может в необязательном порядке упаковываться в корпусе (например, на этапе S103); функциональные элементы также могут одновременно упаковываться в корпусе. Таким образом, если корпус не нужен, S103 может быть опущен.

[62] Обратимся к фиг. 7A и 7B, демонстрирующим трехмерный вид и частично увеличенный вид устройства отображения согласно шестому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения. Устройство 2 отображения может включать в себя множество пиксельных блочных структур 1E и корпусную конструкцию 31. Множество пиксельных блочных структур 1E может быть одной из вышеупомянутых пиксельных блочных структур 1A - 1D или их технической комбинации, и множество пиксельных блочных структур 1E располагаются в корпусной конструкции 31. Корпусная конструкция 31 может включать в себя прозрачную подложку (например, стеклянную или пластмассовую подложку), чтобы множество пиксельных блочных структур 1E можно было наблюдать через прозрачную подложку.

[63] Дополнительно, если среды 155 отображения пиксельных блочных структур 1E выполнены из материала несамосветящейся среды, устройство 2 отображения может дополнительно включать в себя модуль 33 источника света, находящийся на любой стороне модуля 15 среды отображения из множества пиксельных блочных структур 1E (например, задней стороне, верхней стороне, нижней стороне, передней стороне, левой стороне, правой стороне) для подачи света на модуль 15 среды отображения. Если среды 155 отображения пиксельных блочных структур 1E выполнены из материала самосветящейся среды или используют освещение окружающим светом для своего источника света, модуль 33 источника света может, в необязательном порядке, быть опущен или отключен (т.е. модуль 33 источника света не обеспечивает свет); или, когда среды 155 отображения, выполненные из материала самосветящейся среды, не обеспечивают достаточного света или при недостаточном освещении окружающим светом, модуль 33 источника света может обеспечивать дополнительный свет.

[64] Дополнительно, пиксельная блочная структура 1E может включать в себя функциональный элемент 21, имеющий функцию беспроводной связи. Функциональный элемент 21 может в беспроводном режиме принимать сигналы управления и сигналы данных от модуля 35 управления устройства 2 отображения и дополнительно передавать эти сигналы на активный переключающий элемент 13. Таким образом, модуль 35 управления может не нуждаться в электрическом подключении к активному переключающему элементу 13 посредством физического провода (например, линии 17 сигнала управления и линия 19 сигнала данных, как показано на фиг. 1). Модуль 35 управления может в беспроводном режиме управлять активным переключающим элементом 13 для дополнительного управления состоянием среды 155 отображения. Кроме того, функциональный элемент 21 с функцией беспроводной связи может одновременно электрически подключаться к активным переключающим элементам 13 множества пиксельных блочных структур 1E. Таким образом, суммарное количество функциональных элементов 21 может быть меньше суммарного количества активных переключающих элементов 13.

[65] Вышеупомянутый функциональный элемент 21 с функцией беспроводной связи может относиться (но без ограничения) к любому из следующих типов: радиочастотной (RF) беспроводной передачи, беспроводной передачи Zigbee, связи по протоколу bluetooth, инфракрасной связи, беспроводной передачи по стандарту wireless fidelity (Wi-Fi), персональных сетей (PAN), локальных сетей (LAN), ближней бесконтактной связи (NFC), радиочастотной идентификации (RFID), глобальной системы мобильной связи (GSM) и общемировой совместимости широкополосного беспроводного доступа (WiMAX), проекта долгосрочного развития систем связи (LTE), беспроводной связи 5-го поколения и одной из их комбинаций.

[66] Дополнительно, модуль 15 среды отображения в пиксельной блочной структуре 1E может принимать (но без ограничения) следующую форму: квадрата, прямоугольника, веера, треугольника, трапеции, круга, многоугольника, неправильной фигуры, или одной из их комбинаций. В настоящем варианте осуществления модуль 15 среды отображения для примера имеет шестиугольную форму.

[67] Дополнительно, согласно фиг. 7C, пиксельные блочные структуры 1E могут располагаться как независимо собираемые и разбираемые, т.е. ни один из элементов любой пиксельной блочной структуры 1E не подключен и не интегрирован ни в один из элементов другой пиксельной блочной структуры 1E. Таким образом, каждая из пиксельных блочных структур 1E может независимо разбираться из корпусной конструкции 31. Таким образом, в случае повреждения одной из пиксельных блочных структур 1E, ее можно разобрать и заменить исправной пиксельной блочной структурой 1E.

[68] Обратимся к фиг. 8, демонстрирующей схему применения устройства 2 отображения на фиг. 7A. Устройство 2 отображения может применяться не только к таким электронным продуктам, как компьютер и мобильный телефон, но и к любому продукту, который может быть снабжен функцией отображения, например, транспортному средству, носимым продуктам, строению и рекламному щиту. В примере автомобиля 100, устройство 2 отображения может выступать в роли заднего фонаря 101 автомобиля 100 для демонстрации изображений 100A, представляющих различную информацию о его движении (например, поворот, смену полосы движения, замедление, ускорение, скорость в километрах час, предупреждение и пр.) другим транспортным средствам или пешеходам. Кроме того, функциональный элемент 21 пиксельной блочной структуры 1E позволяет снабжать устройство 2 отображения функциями регистрации перемещения, гигротермической регистрации, акустической регистрации, электромагнитной регистрации, захвата изображения и пр. Для регистрации различной информации об окружении автомобиля.

[69] Помимо заднего фонаря 101 автомобиля 100, устройство 2 отображения также может выступать в роли передней фары (не показано на чертеже), приборной панели (не показано на чертеже) и пр. автомобиля 100 или может располагаться на стекле автомобиля 100. Кроме того, поскольку модуль 15 среды отображения из множества пиксельных блочных структур 1E устройства 2 отображения может быть выполнен из гибкого материала, или множество пиксельных блочных структур 1E можно независимо собирать и разбирать, устройство 2 отображения может располагаться вдоль искривленного кузова 102 автомобиля 100 чтобы выступать в роли лакокрасочного покрытия на искривленном кузове 102. Таким образом, пользователю легко изменять лакокрасочное покрытие на искривленном кузове 102, и искривленный кузов 102 также может отображать изображения 100A информации о его движении.

[70] Устройство 2 отображения также может применяться к плате 200 уведомления о дорожном движении для демонстрации изображений 200A пункта назначения, маршрута и другой информации; устройство 2 отображения также может применяться к устройству 300 предупреждения о дороге для демонстрации изображения 300A, информирующего водителей о дорожных условиях впереди. Устройство 2 отображения также может выступать в роли дорожного указателя или дорожного знака и пр.

[71] Вышеприведенное описание иллюстрирует технический состав пиксельной блочной структуры, способ ее изготовления и устройство отображения согласно различным предпочтительным вариантам осуществления настоящего изобретения. Вышеприведенное описание иллюстрирует настоящее изобретение, но не ограничивает настоящего изобретение. Специалисты в данной области техники могут легко внести любое изменение в настоящее изобретение, или любая эквивалентная конфигурация укладывается в сущность и объем настоящего изобретения, что проиллюстрировано в нижеследующей формуле изобретения.

[72] Специалистам в данной области техники легко понять, что можно предложить многочисленные модификации и изменения устройства и способа без отхода от принципов изобретения. Соответственно, следует считать, что вышеприведенное раскрытие ограничивается только рамками нижеследующей формулы изобретения.

Изобретение относится к пиксельной блочной структуре и способу ее изготовления. Пиксельная блочная структура (1A) содержит модуль (15) среды отображения и активный переключающий компонент (13). Модуль (15) среды отображения содержит первый электрод (151), второй электрод (153) и среду (155) отображения. Первый электрод (151) и второй электрод (153) отделены друг от друга. Среда (155) отображения располагается между первым электродом (151) и вторым электродом (153). Активный переключающий компонент (13) электрически подключен к первому электроду (151), чтобы первый электрод (151) и второй электрод (153) могли изменять состояние среды (155) отображения. Активный переключающий компонент (13) содержит микросхемную часть (133) и транзисторную часть (135). Транзисторная часть (135) сформирована на микросхемной части (133), при этом элементы пиксельной блочной структуры не подключены и/или не интегрированы ни с одним из элементов другой пиксельной блочной структуры. Изобретение позволяет повысить эффективность ремонта панели в случае повреждения пиксельной блочной структуры. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Пиксельная блочная структура, содержащая:

модуль среды отображения, содержащий первый электрод, второй электрод и среду отображения, причем первый электрод и второй электрод отделены друг от друга, и среда отображения расположена между первым электродом и вторым электродом; и

активный переключающий элемент, электрически подключенный к первому электроду для обеспечения возможности первому электроду и второму электроду изменять состояние среды отображения, при этом активный переключающий элемент включает в себя микросхемную часть и транзисторный участок, причем транзисторный участок сформирован на микросхемной части,

при этом ни один из элементов пиксельной блочной структуры не подключен и/или не интегрирован ни с одним из элементов другой пиксельной блочной структуры.

2. Пиксельная блочная структура по п. 1, в которой модуль среды отображения дополнительно содержит первую подложку и вторую подложку, которые расположены обращенными друг к другу и отделены друг от друга; при этом первый электрод расположен на первой подложке, а второй электрод расположен на первой подложке или второй подложке; при этом активный переключающий элемент расположен на первой подложке и/или второй подложке.

3. Пиксельная блочная структура по п. 2, в которой первая подложка или вторая подложка выполнена из по меньшей мере одного из прозрачного материала, полупрозрачного материала, гибкого материала, жесткого материала, металлического материала, керамического материала, изолирующего материала, материала из металлосодержащего соединения, материала металлического сплава, органического материала, неорганического материала, композитного материала и полупроводникового материала.

4. Пиксельная блочная структура по п. 1, дополнительно содержащая корпус, в котором упакован активный переключающий элемент.

5. Пиксельная блочная структура по п. 4, дополнительно содержащая функциональный элемент, упакованный в корпусе, причем функциональный элемент содержит по меньшей мере один из функционального элемента регистрации перемещения, функционального элемента гигротермической регистрации, функционального элемента акустической регистрации, функционального элемента электромагнитной регистрации, функционального элемента регистрации касания, функционального элемента захвата изображения, функционального элемента памяти, функционального элемента управления, функционального элемента беспроводной связи, пассивного функционального элемента, самосветящегося функционального элемента и фотогальванического функционального элемента.

6. Пиксельная блочная структура по п. 3, дополнительно содержащая функциональный элемент, расположенный на первой подложке и/или второй подложке, причем функциональный элемент содержит по меньшей мере один из функционального элемента регистрации перемещения, функционального элемента гигротермической регистрации, функционального элемента акустической регистрации, функционального элемента электромагнитной регистрации, функционального элемента регистрации касания, функционального элемента захвата изображения, функционального элемента памяти, функционального элемента управления, функционального элемента беспроводной связи, пассивного функционального элемента, самосветящегося функционального элемента и фотогальванического функционального элемента.

7. Пиксельная блочная структура по п. 2, в которой первая подложка и/или вторая подложка содержат углубление или сквозное отверстие, и активный переключающий элемент расположен в углублении или сквозном отверстии.

8. Пиксельная блочная структура по п. 1, дополнительно содержащая несущую плату, причем модуль среды отображения расположен на несущей плате, и активный переключающий элемент расположен на несущей плате.

9. Пиксельная блочная структура по п. 8, в которой несущая плата включает в себя углубление или сквозное отверстие и активный переключающий элемент расположен в углублении или сквозном отверстии.

10. Пиксельная блочная структура по п. 8, дополнительно содержащая линию сигнала управления и линию сигнала данных, причем линия сигнала управления и линия сигнала данных сформированы на несущей плате и электрически подключены к активному переключающему элементу.

11. Пиксельная блочная структура по п. 2, дополнительно содержащая линию сигнала управления и линию сигнала данных, причем линия сигнала управления и линия сигнала данных сформированы на первой подложке и/или второй подложке модуля среды отображения и электрически подключены к активному переключающему элементу.

12. Пиксельная блочная структура по п. 1, в которой модуль среды отображения дополнительно содержит оптический элемент, оптически связанный со средой отображения, и оптический элемент содержит по меньшей мере одну из выпуклой линзы, вогнутой линзы и оптической призмы.

13. Пиксельная блочная структура по п. 1, в которой среда отображения содержит по меньшей мере один из материала самосветящейся среды, материала несамосветящейся среды, светофильтрующего материала, электропроводящего материала, изолирующего материала, светопоглощающего материала, светоотражающего материала, светопреломляющего материала, светоотклоняющего материала и светорассеивающего материала.

14. Пиксельная блочная структура по п. 13, в которой материал несамосветящейся среды содержит по меньшей мере один из электрофоретического материала, материала электрической жидкости, жидкокристаллического материала, микроэлектромеханического отражающего материала, материала электросмачивания, материала электрических чернил, материала магнитной жидкости, электрохромного материала, электроморфного материала и термохромного материала; причем материал самосветящейся среды может включать в себя по меньшей мере один из электролюминесцентного материала, фотолюминисцентного материала, катодолюминесцентного материала, автоэмиссионного люминесцентного материала, материала флуоресценции в вакуумной области спектра и светодиодного материала.

15. Устройство отображения, содержащее по меньшей мере пиксельную блочную структуру по п. 1 и корпусную конструкцию, причем пиксельная блочная структура расположена в корпусной конструкции.

16. Устройство отображения по п. 15, дополнительно содержащее модуль источника света, который расположен в корпусной конструкции и находится на любой стороне модуля среды отображения пиксельной блочной структуры.

17. Способ изготовления пиксельных блочных структур, содержащий этапы, на которых:

заранее изготавливают активный переключающий элемент; и

устанавливают активный переключающий элемент на модуле среды отображения;

причем модуль среды отображения содержит первый электрод, второй электрод и среду отображения, причем первый электрод и второй электрод отделены друг от друга, среда отображения расположена между первым электродом и вторым электродом, и активный переключающий элемент включает в себя микросхемную часть и транзисторный участок, причем транзисторный участок сформирован на микросхемной части;

при этом активный переключающий элемент электрически подключен к первому электроду для обеспечения возможности первому электроду и второму электроду изменять состояние среды отображения, и

при этом ни один из элементов пиксельной блочной структуры не подключен и/или не интегрирован ни с одним из элементов другой пиксельной блочной структуры.

18. Способ изготовления пиксельных блочных структур по п. 17, в котором активный переключающий элемент изготавливают на кристаллической пластине в процессе изготовления полупроводника.

19. Способ изготовления пиксельных блочных структур по п. 18, в котором активный переключающий элемент упаковывают в корпусе до установки на модуле среды отображения.

20. Способ изготовления пиксельных блочных структур по п. 19, дополнительно содержащий этап, на котором: упаковывают функциональный элемент в корпусе совместно с активным переключающим элементом.