[发明专利]具有集成的计算电路的数字式显示器

说明书

相关申请的交叉引用

参照R.Cok等人在2011年2月10日提交的共同转让、共同提交的题为“CHIPLET DISPLAY DEVICE WITH SERIAL CONTROL”的美国专利申请No.13/024,771，通过引用的方式将其公开结合于此。

技术领域

本发明涉及具有基板的数字式显示设备，该基板具有用于控制显示器中的像素的分布式独立小芯片。

背景技术

很多现代计算装置采用在显示器上示出的图形用户界面来提供用户交互。显示器可以是通过通信总线被计算机控制的很多外围元件中的一个。计算机的核心元件是中央处理单元（CPU）。CPU是存储了程序的机器，其执行存储在通过通信总线连接到CPU的存储装置中的软件程序。通常，通信总线还将CPU连接到其它计算机外围设备，包括例如盘驱动器、键盘和诸如触摸屏、鼠标、拨杆、触摸板或轨迹球这样的指点装置。有时外围设备通过诸如通用串行总线（USB）这样的单个连接端口连接。一些连接端口和总线可以串行或并行地连接到多个设备。

用于计算机的传统架构是非常适合的，因为每一个计算元件通常执行单个功能并且通过单个通信路径连接到其它计算元件，传统计算机架构受到由单个部件的性能造成的性能限制，例如，存储器、存储器存取速率、通信总线或端口、或者中央处理单元的速度。已经设计了并行计算机以应对有限的CPU性能、存储器存取速率和存储器与CPU之间的相互连接的限制的问题。一些并行计算机采用多个CPU，每一个CPU具有自己的存储器，通过通信端口点对点或通过全局接入总线连接。其它并行计算机采用多个CPU和具有高速度、多个连接接入总线的大型可全局访问的存储器。一些设计解决了CPU性能和存储器存取的问题。

然而，在诸如因特网接访问、移动通信和诸如视频游戏和观看视频系列这样的娱乐的用户交互、便携、图形、显示和图像为中心的应用中越来越多地使用计算机。这些应用对适于用户和环境交互的小、薄、柔性、低功率的显示器要求非常高的带宽。传统的计算机架构设计不能很好地适用于这些应用。具体地，大多数传统设计采用图形处理器，图形处理器可以将数字信号解码和解压缩为光栅化信号或者将图形对象成为光栅化信号。这个光栅化信号接着被通过高带宽连接提供给显示器。然而，高带宽连接可能非常昂贵并且通常被限制于每秒几兆，使得难以按照要求的刷新率向具有超过几百万像素的显示器提供图像。

平板显示设备（例如，等离子体显示器、液晶显示器和区域发射（area emissive）发光二极管（诸如有机发光二极管或OLED）显示器）与计算设备结合地广泛用于便携式电子装置中，并且用于诸如电视机这样的娱乐装置。这些显示器通常采用分布在基板上的显示区域中的多个像素来显示图像。每个像素包括通称为子像素的通常发射红、绿和蓝光的多个不同着色的发光元件来表现每个图像元素。如此处所用的，不区分像素和子像素并且称为单个发光元件。显示区域外的控制器通过有源矩阵或无源矩阵控制来驱动用于激活每一个像素的电路。控制器可以包括多个芯片，例如，在美国专利7,361,939和6,582,980中教导的。控制器芯片可以位于显示器基板上，如在美国专利申请2005/0073260中公开的。有源矩阵电路包括位于平板显示器基板上的显示区域中利用高温处理构造的薄膜电子电路。无源矩阵电路采用显示器外部的控制器并且被限制于相对小的显示器。在美国专利申请公开No.2006/0055864中描述了使用晶体硅基板来驱动LCD显示器的另选的像素控制方法。这种平板显示器和控制方法在像素在控制器能够控制像素的数据速率方面或或控制器与像素之间的通信路径方面受到限制。

WO2010046638描述了有源矩阵装置，其中小芯片连接成逻辑链。

很多便携式膝上型计算机将显示器和计算元件集成在折叠翻盖中，并且已知将显示器和计算机集成在共用壳体中（参见例如美国专利公布2008/0024971），但是这些系统被构造在刚性基板上并且比所期望的厚且重。尽管平板显示设备，特别是OLED显示器可以非常薄，但是难以在柔性结构上构造平板显示器。柔性基板通常限制于低温处理并且要求附加的处理来构造传统的有源矩阵薄膜电子电路。

已知将传统的封装的集成电路固定在显示区域之外的显示器基板上，以减少外部部件计数和物理上独立的系统元件的数量。能够以几毫米或更小的厚度形成的诸如OLED显示器这样的显示器中，薄的形状系数特别重要。在这种显示器中，在显示器外部封装的电子器件可以要求比显示器厚几倍的厚度，因此增加了显示器总厚度。