具有光学数据传输的显示装置的制作方法

专利名称：具有光学数据传输的显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有基板的显示装置，该基板具有针对像素阵列采用并行控制的分布式小芯片。
背景技术：
平板显示装置被广泛地与计算机设备结合使用、在便携设备中使用，以及用于诸如电视机的娱乐设备。这些显示器通常采用分布在基板上的多个像素来显示图像。基板通常是连续的玻璃板，但是也可以是塑料或者其它材料，并且可划分为多个相邻块。每个像素都包括统称为子像素的多个不同着色的发光元件，通常发射红色、绿色和蓝色光以代表每个图像元素。此处所用的像素和子像素是没有区别的并且被称为单个发光元件。已知多种平板显示技术，例如等离子体显示器、液晶显示器、和诸如发光二极管(LED)显示器的电致发光(EL)显示器。包括形成发光元件的发光材料薄膜的EL显示器在平板显示装置中具有很多优点并且在光学系统中是有用的。Tang等的美国专利No. 6，384，529示出了有机发光二极管 (OLED)彩色显示器，包括有机LED发光元件的阵列。另选地，可采用无机材料并且可包括磷光晶体或者多晶半导体矩阵中的量子点。还可以采用其它有机或者无机材料膜以控制到发光薄膜材料的电荷注入、输送或者阻挡。材料被布置在电极之间的基板上，具有封装覆盖层或者板。当电流经过发光材料时从像素发射光。发射的光的频率取决于所使用的材料的性质。在这种显示器中，可通过基板(底发光器)或者通过封装盖(顶发光器)或者两者发光。如本领域已知的，有源或者无源矩阵构造中，通常用行电极和正交的列电极实现子像素的控制。然而，这种构造限制了显示器的时序灵活性。此外，在有源矩阵显示器中， 每个子像素都包括一个或者更多个薄膜晶体管(TFT)，并且这些晶体管具有不期望的非均勻性(例如，低温多晶硅、LTPS、TFT)或者老化(例如非晶硅、a-Si、TFT)。采用替代的控制技术，Mats μ mura等在美国专利申请公布No. 2006/0055864描述了一种用于驱动LCD显示器的晶体硅基板。该申请描述了一种用于将由半导体基板制成的像素控制装置(小芯片)选择性地传递和固定在单独的平面显示基板上的方法。给出了像素控制装置中的导线互联和从总线和控制电极到像素控制装置的连接。教导了矩阵寻址像素控制技术。Mats μ mura的技术克服了现有技术的TFT限制。然而，在高分辨率或者高帧率显示器中，这种技术受到尽量用于向小芯片发送作为控制子像素的信息的像素信息的行电极和列电极的电气特性的限制。这些电极具有很难克服的串扰和电阻性、电感性和电容性延迟。在其它领域，已知使用光信令来克服电信号的限制。例如，授予Heflinger的美国专利No. 5，726，786教导了自由空间光互连(FSOI)，其中收发机使用经过诸如积分室的传输体的光传播来发送和接收信息。授予Dress等人的美国专利申请公报No. 2008/0008472 教导了光学广播互连，其中每个发射器使用一个透镜，每个接收器使用一个透镜，以允许发射器有效地同时向多个接收器发射光。这两种应用允许有效的光学通信，例如从控制器到很多接收器，但是仅仅在大的光学体积中。因此这些方案不适用于平板显示器，其中对空间特别是厚度有严格的限制。授予Bischel等人的美国专利No. 6，141，465教导了一种使用光波导和极化光电结构的显示器，以从平板显示器的边缘将光引导出来给观众。该方案允许光透过显示器的基板并且在期望角度提取。然而，极化光电结构很复杂并且需要昂贵的制造工艺。此外，该方案关注于像素的光输出，这是一个与小芯片的控制信号分配不同的问题。授予Singh等人的美国专利No. 6，259，838教导了一种采用沿着诸如光纤的发光光纤的长度布置的多个发光元件的显示装置。该方案提供对OLED显示器元件的光学控制。 然而，在高分辨率显示器中，该方案需要精确定位大量光纤，例如，每行一个。定位误差将造成可视的非均勻性并且降低产量。此外，光纤的任何断裂可在断裂之后禁用全部像素，或者附接到该光纤的所有像素。因此需要改进向显示装置上的小芯片的像素控制信息的分配。

发明内容
本发明提供了一种对控制器进行响应的显示装置，所述显示装置包括(a)显示基板，其限定了用于传输承载有像素信息的光并且具有选定控制波长下的折射率的光波导、长维度、显示区域，和在该选定控制波长下沿着所述长维度小于20dB 的光功率衰减；(b)布置在所述显示基板上方的小芯片，其具有与所述显示基板隔开的小芯片基板、对来自所述光波导的选定控制波长的光进行响应以提供所述像素信息的光电传感器、 对所述像素信息进行响应以提供控制信号的选择电路，以及对所述控制信号进行响应的驱动电路，其中，所述小芯片被设置为接收所传输的光；(c)光学发射器，其用于将所述像素信息作为选定控制波长的光发射到所述光波导中，其中，所述光学发射器响应于所述控制器提供的像素信息来发射光，并且其中，所发射的光由所述光波导传输到所述光电传感器；以及(d)显示光学元件，其位于所述显示区域中或者上方，并且对所述驱动电路进行响应以提供光。本发明的优点是与现有技术相比减小了小芯片的吃出和成本。与现有技术相比， 可提供减小的显示器厚度。响应于像素信息来使用选择电路是一种更有效的设计，可降低显示装置的复杂度。此外，本发明的显示装置比现有技术更容忍引线和互联器故障，因为可能没有要发生故障的信号导线。另一优点是与现有技术相比可降低驱动电路的成本和显示器制造成本，并且减少了要焊接到面板上的电气驱动器的数量。本发明提供了一种向平板显示器上的小芯片光学地分配像素信息以控制附接到这些小芯片上的子像素的有效方式。光学分配消除了电气通信方法所遇到的延迟，包括传输线和RLC延迟。通过显示器背面发射光不再需要单独的波导，并且不会令人不快地增加显示器占据的体积。在小芯片上形成光电传感器允许使用高密度光刻在小芯片上形成有效的接收器电路。不同于基板光排线的现有技术方法，本发明不增加基板的制造成本。本发明提供了与小芯片的鲁棒通信，该通信仅仅会由于基板的折断而中断。


图IA是根据本发明实施方式的显示装置的框图；图IB是根据本发明的显示装置的实施方式的框图；图IC是可用于本发明的电致发光(EL)子像素的示意图；图ID是根据本发明的显示装置的实施方式的框图；图2A是根据本发明实施方式的显示基板和小芯片的截面图；图2B是根据本发明实施方式的显示基板和小芯片的截面图；图2C是根据本发明实施方式的显示基板和小芯片的截面图；图2D是根据本发明实施方式的基板和小芯片的立体图；图3是根据本发明实施方式的基板和支承件的截面图；图4A是根据本发明实施方式的噪声抑制电路和相关部件的示意图；图4B是根据本发明实施方式的噪声抑制电路和相关部件的示意图；图4C是根据本发明实施方式的噪声抑制电路和相关部件的示意图。因为附图中各个层和元件具有显著不同的大小，所以附图未按照比例绘制。
具体实施例方式参照图1A，根据本发明实施方式的显示装置10包括显示基板11，在显示基板11 上形成有多个子像素12。每个子像素12都具有选择电路16和驱动电路17。每个子像素 12都还包括显示光学元件18，例如电致发光(EL)发射器(发光元件)。每个显示光学元件 18都位于显示区域14中或上方，并且对驱动电路进行响应以便提供光。可以电气、光学或者通过本领域已知的其它方式实现子像素12内的连接。控制器19向每个选择电路16提供像素信息以确定每个子像素12提供了多少光。显示基板11限定了用于传输承载像素信息的光的光波导。在本申请中，当指代像素信息时“光”包括全部电磁辐射(通常称为“无线电波”)，而不仅仅限于电磁频谱的可见区域内的电磁辐射。因而，“光”包括无线电(3kHz-300GHz)、红外、可见光(大约 400THz-800THz)、紫外和其它电磁波。“光学”和“光”类似地指代任意电磁波，从而例如“光学发射器”和“光电传感器”可在电磁频谱的任意位置工作，而不仅仅在可见光区域中。光学发射器可称为“电磁波发射器”，并且光电传感器可称为“电磁波传感器”或者“电磁波接收器”。控制器19向光学发射器191发送像素信息，在本图和其它附图中用带有平坦左手端部的块箭头来表示。像素信息被光电传感器192提供到每个子像素，在附图中用带有凹入左手端部的块箭头来表示。光学发射器191将控制器19提供的像素信息作为像素信息信号经过显示基板11所限定的光波导光学地发射到一个或者更多个光电传感器192。该像素信息信号在IrDA标准所使用的选定控制波长例如875nm下作为光发射。来自光学发射器191的光经过显示基板11并且通过每个光电传感器192，尽管不必须同时。光电传感器 192可以是光电二极管或者光电晶体管，或者是本领域已知的其它光学传感器类型。光电传感器192响应于像素信息信号，即在选定控制波长下来自光学发射器191 经过显示基板11的光波导的光，以向选择电路16提供像素信息。选择电路16响应于像素信息以向驱动电路17提供控制信号，如以下将进一步详细描述的。驱动电路17通过使显示光学元件18产生或者提供对应于像素信息的光来对控制信号进行响应。显示光学元件 18可提供等于或者不等于选定控制波长的一个或者更多个发射波长的光。参照图1B，在一个实施方式中，如图IA的具有显示基板11、一个或者更多个显示光学元件18、控制器19和光学发射器191的显示装置10还包括布置在显示基板11上方的用于控制一个或者更多个子像素12的小芯片21。小芯片21包括用于从控制器19接收像素信息的选择电路16和光电传感器192。小芯片21还包括与每个显示光学元件18相对应的驱动电路17。尽管如在图IA的实施方式中，本实施方式中的子像素12不完全独立，但是子像素12的全部部件存在并且执行类似的功能。请注意对本领域技术人员明显的是接收器和选择电路可按照多种方式组合或者分隔。图IC示出了用于本发明的电致发光(EL)子像素。如上所述，子像素12具有选择电路16和驱动电路17。每个子像素12都包括作为EL发射器的显示光学元件18，例如有机发光二极管(OLED)。显示光学元件18可还包括滤色器。驱动电路17包括充当电压-电流转换器的驱动晶体管171，并且包括用于存储施加到驱动晶体管171的栅极的电压的可选存储电容器172。选择电路16向驱动电路17提供与从显示光学元件18的期望光输出相对应的作为电压的控制信号。控制信号可选地存储在存储电容器172上。控制信号被施加到驱动晶体管172的栅极并且造成驱动晶体管172流过与所施加的栅极电压相对应的电流。该电流流过OLED显示光学元件18，OLED显示光学元件18发射相应量的光。选择电路16经过可以是电连接器的连接器175从光电传感器192接收像素信息。 选择电路16或者驱动电路17可包括本领域已知的其它电连接器。驱动晶体管171连接到第一电源线173以从电源(未示出)接收电流。显示光学元件18连接到第二电源线174 以将电流发送回电源以完成电路。类似地，除了连接到光电传感器192，选择电路16还可按照本领域已知地通过电连接器176 (例如通过源极线和栅极线)电连接到控制器19。返回图1B，在小芯片实施方式中，小芯片21可通过电连接器176电连接到控制器 19。电连接器176是除了通过光学发射器191和光电传感器192的光学连接器之外附加的， 而不是代替光学连接器。控制器19通过电连接器176向选择电路16提供补充像素信息，并且选择电路16还对补充像素信息响应以提供控制信号。在一个实施方式中，如本领域已知地用数字驱动来驱动显示光学元件18。像素信息是光学地向全部小芯片提供的时钟信号， 优选地具有大于IOMHz的频率(例如60Hzx720行x8比特时分数字驱动=11. 06MHz)。补充像素信息是针对被小芯片21控制的每个显示光学元件18的数字值，指示了用于驱动显示光学元件18的占空比。像素信息信号有利地通过光学方式发送时钟，而没有与显示装置 10上高速时钟的电气分配相关联的扭曲和噪声，并且补充像素信息有利地每个小芯片或者每个子像素地来分配信息而不需要像素信息信号的高的信息密度。在一个实施方式中，显示器用于形成3D图像，例如多观众位置立体图像。在本实施方式中，时钟信号可以具有至少50MHz的频率，从而允许显示装置10工作在至少300Hz的帧率下。控制信号可以是电流、脉冲列、或者本领域已知的其它信号类型。显示光学元件18 还可以是光控制元件，如液晶光调制器。光控制元件可包括包围液晶的交叉偏振片以根据像素驱动电路向光控制元件所提供的电压来限定来自背光的光。参照图2A，小芯片21具有与显示基板11隔开的小芯片基板22。小芯片基板22 可优选地具有小于20 μ m的厚度。小芯片21适用于从光学发射器191接收像素信息信号， 即经过如光路23a指示的光波导传输的光。光可透过显示基板11并且进入小芯片基板22， 如以下进一步描述的。显示基板11具有长维度201。在此示例中，像素信息信号的光沿着长维度201经过光路23a。如本领域已知的，随着光经过光路23a，它会衰减。衰减按照单位长度上在特定方向上的光功率衰减以dB为单位进行测量。例如，用于通信的典型光纤在 850nm处具有3dB/km的光功率衰减。根据本发明，显示基板11在选定控制波长下具有小于20dB在长维度201沿着显示基板11的长度的光功率衰减。也就是说，当沿着长维度201行进时，在选定控制波长下在显示基板11的一个端部注入的光功率的至少将到达显示基板11的另一端部。从此看来，术语“沿着”本发明的部件(例如，显示基板11、小芯片基板22)的轴或者维度将被本领域技术人员理解为指代在轴或者维度的方向上，直至相应部件的长度的长度。例如，“沿着显示基板11的长轴”指代在长维度201的方向上行进达该方向上显示器11的长度，并且不再前进。本领域已知光波导通常是具有比相邻材料更高折射率的材料，其中通过全反射来传输光。显示基板11在选定控制波长下具有比周围空气更高的折射率，因此形成了光波导。例如，玻璃显示基板通常具有1.5的折射率，空气通常具有1.0的折射率。形成光波导的显示基板11具有关于显示基板11的法线的临界角。当光路23a以超过该临界角(比其临界角更远离法线)的角度遇到显示基板11的顶面Ila时，其被反射回显示基板11。因此，入射角超过显示基板11的顶面Ila的临界角的光束将被束缚在显示基板11中。如图 2A所示，为了将这些光束提取到小芯片22中，小芯片基板22可具有大约等于显示基板11 的折射率的折射率并且布置为与显示基板11直接接触，允许光从显示基板11直接透过到小芯片基板22而几乎不反射。请注意“顶面”并不要求显示基板11的任何特定取向。参照图2B，在另一个实施方式中，使用布置在显示基板和小芯片基板22之间的粘合剂24将小芯片基板22粘贴到显示基板11上。粘合剂24可以是树脂(例如，RTV、室温硫化)、光刻胶(例如，Rohm&Haas MEGAPOSIT SPR 955-CM通用光刻胶)，或者本领域已知的其它粘合剂。粘合剂24可均勻地布置在整个显示基板11上，或者如此处所示的可以仅仅布置在相应的小芯片基板22和显示基板11之间。粘合剂24具有由厚度轴241T限定的厚度24T。所谓量由轴来“定义”，例如厚度 24T由厚度轴241T定义，是指该量(例如厚度24T)是沿着该轴(例如，厚度轴241T)测量的。沿着轴，该量通常是最小的。例如，房屋的底板和天花板之间的距离竖直地测量而不是对角地测量(将给出比竖直地更大的测量值)，从而房屋的高度由竖直轴定义。该厚度优选地大于或者等于一微米并且小于或者等于10微米。厚度轴241T大致平行于限定了显示基板10的厚度的厚度轴101T。所谓“大致平行”是指厚度轴241T和厚度轴IOlT之间的角是+/-10度。
为了允许光经过粘合剂24到达小芯片基板22，粘合剂24在选定控制波长下具有小于IOdB的沿着粘合剂24的厚度轴241T的光功率衰减。在本发明的实施方式中，粘合剂 24可用作光学滤波器，例如滤色器，以区分选定控制波长的光和其它光。例如，粘合剂24可以是由光刻胶形成的滤色器，具有染料(例Clariant PY74或者BASFPalitol (R) Yellow L 0962 HD PY138用于绿色滤色器的透过黄光的染料，或者Toppan染料)混合在例如彩色光刻胶中(例如，Fuji-Hunt Color Mosaic CBV蓝色阻止)。粘合剂24可还在不同于选定控制波长的选定波长下具有沿着粘合剂24的厚度轴241T的大于或者等于IOdB的光功率衰减。例如，粘合剂24可透过红外光并且阻挡可见光。小芯片22具有选定控制波长下的折射率。例如，室温下的体硅在1000 μ m下具有约3. 5的折射率。粘合剂24也具有选定控制波长下的折射率。例如，IntertronicsDYMAX 0P-4-20658光纤UV可固化阴向离子环氧树脂粘性剂在红外波长下具有1. 585的折射率。 小芯片基板22可优选地在选定控制波长具有大于显示基板11在选定控制波长下的折射率的折射率。这造成当光束从显示基板11透过到小芯片基板22时向法线偏折而不是离开法线，增加了给定光线撞击光电传感器192的可能性。粘合剂24可优选地在选定控制波长下具有大于显示基板11在选定控制波长的折射率的80%并且小于小芯片基板22在选定控制波长下的折射率的120%的折射率。这会使由于显示基板11的全反射所造成的光损耗最小化。粘合剂24可优选地在选定控制波长下具有大于或者等于显示基板11在选定控制波长下的折射率并且小于或者等于小芯片基板22在选定控制波长下的折射率的折射率，更优选地，粘合剂24可优选地在选定控制波长下具有大于显示基板11在选定控制波长下的折射率并且小于小芯片基板22在选定控制波长下的折射率的折射率。这最终提供了光路 23b，其中当光束透过显示基板11到位于显示基板11的顶面Ila处的粘合剂24时向法线 25a偏折，当从粘合剂24透过到位于124的顶面24a处的小芯片基板22时更向法线25b偏折。请注意当顶面24a平坦时法线25a和25b平行，但是不要求这样。图2A和图2B示出了沿着长维度201的光路23a和23b。然而，光可在很多路径中经过显示基板11，诸如任何方向的直线或者球形波前。参照图2D，在立体图中示出了显示基板11和小芯片基板22。显示基板11具有长度11L，宽度11W，厚度11T。这些维度分别由三个大致正交的轴限定长度轴101L、宽度轴 101W和厚度轴101T。所谓“大致正交”，是指轴之间具有90+/-10度的角。显示基板11的长维度201可以测量为长度IlL和宽度IlW中的更长的一个。另选地，可以沿着显示基板的长-宽(101L-101W)平面上的对角线测量长维度。厚度IlT小于长度IlL和宽度IlW中的较短一个，优选地小于或者等于20mm。例如，长度IlL和宽度IlW可具有16 9的比例， 以及大于10"的值，厚度IlT可以小于或者等于2mm。小芯片基板22具有厚度22T，可以小于20 μ m。厚度22T由厚度轴221T限定，厚度轴22IT大致平行于显示基板11的厚度轴101T。厚度轴22IT与包含长度轴101L和宽度轴101W的平面之间的角可以在厚度轴101T与包含长度轴101L和宽度轴101W的平面之间的角的+/-10度之内。也就是说，定义PnS长度轴101L与宽度轴101W的向量叉积，则厚度轴2211~与？11之间的角在厚度轴101T与pn之间的角的+/-10度之内。为了允许光经过小芯片基板22到达布置在之上的光电传感器，小芯片基板22在选定控制波长下具有小于20dB的沿着小芯片基板22的厚度轴221T的光功率衰减。
光学发射器191发射的像素信息信号在与显示基板11的厚度轴IOlT大致平行的一个或者更多个方向上经过光波导行进，如光路23c所示。当像素信息信号到达小芯片基板22下方的区域时，如上所述其被从光波导提取，并且被光电传感器192接收。像素信息信号到达每个小芯片21，但是小芯片21可在不同时间或者通过不同路径来接收像素信息信号。光不需要经过显示基板11的整个区域。光学发射器191可以是诸如激光器或激光二极管的窄束光源，诸如灯或者各向同性发光器的宽束光源，或者处于之间，如LED。光学发射器191可以构建在基板上(例如，电致发光发光器)，安装在基板上(例如表面安装 LED)，附接到基板(例如，机械地置于与基板相邻的分立LED)，靠近基板(例如，激光器，其光束指向基板内)，或者本领域技术人员已知的其它选项。光学发射器191可以定位在或者靠近显示基板11的顶面、底面或者边缘。如本领域已知的，矩形波导的厚度通过算式1涉及波导承载的频率f (Hz)。f = kc/T(算式 1)其中k是从约0. 3到0. 5的无维度常数，c是光速(3xl08m/S)。存在k值的范围， 因为特定厚度的波导可承载一个频带。使用k的典型值0. 4，可优选地在1500到3000埃厚度的波导中承载可见光范围(约380到750nm，或者约400到SOOTHz)。可以通过现有设备来沉积具有此厚度的层。例如，现有的溅射金属层厚度是2000埃。因此这种波导可以是位于支承件32上的透明波导显示基板层，如上所述。为了使选定控制波长的光对观众可见， 优选地对约6000埃厚度的显示基板11使用约1. 5 μ m波长的眼睛安全红外光，或者对约 8000埃厚度使用2 μ m。另选地，针对微波频率范围内的光，可使用现有的玻璃显示基板11作为波导。玻璃显示基板11可以在0. 3mm到2mm之间，包括两端，优选地在0. 5mm到Imm之间，包括两端。2mm的玻璃优选地可承载约50到70GHz之间的频率，包括61. 25GHz的ISM(工业、科学、医疗)未许可频带，以及在美国从59到64GHz的未许可频带。1. Imm的玻璃优选地可承载85到130GHz之间的频率，包括小芯片基板22. 5GHz的ISM频带。0. 5mm的玻璃优选地可承载190到280GHz之间的频率，包括245GHz的ISM频带。0. 3mm的玻璃优选地可承载约 315到470GHz (约650到950 μ m)的次毫米范围的光，在大多数法律体系下未许可，因为大于 300GHz。显示基板11限定的光波导可承载比优选范围更高频率的光。例如，地球表面和电离层包围波导，使用空气作为介质，针对超低频(例如40Hz以下的舒曼谐振)，但是高得多的频率(例如，30KHz到3PHz)的无线电波也在空气中传播。类似地，玻璃显示基板11可承载上面列出的优选范围以上的频率(例如，针对0. 5mm玻璃，280GHz)，包括例如约400到 SOOTHz的可见光频率。在高于显示基板11的优选范围的频率下，光不完全包含在波导内， 一些光会逃离。本发明仅仅要求像素信息信号的足够的光到达光电传感器192以允许光电传感器192向选择电路提供控制信息。本领域已知的光电传感器具有检测阈值，从而在选定控制波长下到达光电传感器的光可优选地具有大于检测阈值的振幅。由于显示基板11可承载超过一个波长，可在超过一个波导上发射像素信息(波分复用，“WDM”)。返回图1B，控制器19可提供像素信息和第二像素信息。光学发射器191可同时发射两个波长，或者包括在不同波长上进行发射的两个发射器。这两个波长分别是选定控制波长和第二选定控制波长。像素像素信息在选定控制波长上发射，第二像素信息在第二选定控制波长上发射。显示基板11适用于传输在第二选定控制波长下承载第二像素信息的光，该光在第二选定控制波长下沿着长维度201具有小于20dB的光功率衰减。小芯片21适用于接收在第二选定控制波长下传输的光。光电传感器192可具有选择性的频率响应，从而可接收两个波长的光，或者包括两个波长的接收器。参照图1D，在另一个实施方式中，像素信息被划分为选定控制波长下的第一像素信息信号和第二选定控制波长下的第二像素信息信号，并且作为选定控制波长下的第一像素信息信号和第二选定控制波长下的第二像素信息信号被发射。如图IB上所示，显示装置 10包括显示基板11、一个或者更多个显示光学元件18、控制器19、光学发射器191，以及具有光学发射器191、选择电路16和驱动电路17的小芯片21。控制器19还连接到第二光学发射器191a，第二光学发射器191a用于将第二像素信息作为第二选定控制波长的光发射到光波导中，并且光学发射器191发射第一像素信息信号。小芯片21适用于接收在第二选定控制波长下传输的光。光电传感器192可对第一和第二像素信息信号进行响应，或者可包括第二光电传感器192a，其对第二像素信息信号(光波导在第二选定控制波长下传输的光)进行响应，并且光电传感器192对第一像素信息信号进行响应。选择电路16对第一像素信息信号中承载的第一像素信息进行响应，并且对第二像素信息信号中承载的第二像素信息进行响应，以向每个驱动电路17提供各自的控制信号。在本实施方式中，显示基板11 适用于传输在第二选定控制波长下承载像素信息的光，并且在第二选定控制波长下沿着长维度具有小于20dB的光功率衰减。参照图3，当沿着光路23d经过显示基板11的光击中显示基板11的边缘22e时，可被折射出显示基板11。边缘22e大致垂直于长度轴IOlL(在此示出)或者宽度轴101W(图 2D)。所谓“大致垂直”是指边缘22e的平面内的向量对长度轴IOlL形成90+/-10度的角。 如果选定控制波长是可见光波长(例如，在380nm到750nm之间)，则令人不快地从显示基板11出来的光会被用户看见。为了减少此问题，在一个实施方式中，显示装置10包括位于边缘旁边并且大致平行于边缘的吸收元件131。吸收元件131可以是任意能够吸收选定控制波长下的光的材料，例如具有毛面的黑塑料条。吸收元件131具有在选定控制波长下大于零的吸收百分比，优选地在选定控制波长下大于75%的吸收百分比。吸收百分比越高，用户将看见越少的光。吸收元件131可直接接触显示基板11，或者靠近但是通过空气、粘合剂或者本领域已知的其它填料与其隔开。在一个实施方式中，显示基板11安装在支承件上。例如，透明玻璃显示基板11可安装在透明塑料支承件32上以增加机械稳定性。另选地，显示基板11可以是通过旋涂或者其它薄膜沉积方法沉积在箔支承件上的透明波导显示基板层。支承件优选地可反射选定控制波长的光，或者具有小于显示基板11的折射率的折射率，以减小显示基板11与支承件 32之间的界面处的光损耗。支承件32具有与显示基板11的长维度大致平行的长维度301。 支承件32沿着长维度301在选定控制波长的光功率衰减大于显示基板11沿着长维度201 在选定控制波长下的光功率衰减。请注意尽管在同一附图示出吸收元件31和支承件32，但是这两个可独立或者组合使用。吸收元件31可以置于支承件32上方，但是不是必须这样。 在包括支承件32的实施方式中，显示基板11可以是非矩形的。例如，显示基板11可以是形成如上所述的光波导的构图层。显示基板11完全连接，从而经过显示基板11存在光从光学发射器191到达与显示基板11光学接触(例如与顶面Ila光学接触)的每个光电传感器192的路径。本领域已知的调制方案具有使进入信号可被正确接收的噪声基底，或者最小可接受信噪比(S/N)。针对所选择的调制方案，到达光电传感器的选定控制波长的光可来自光学发射器经过显示基板的光波导，来自其它光源经过该光波导，或者来自其它光源经过不同于该光波导的介质(例如，显示器周围的空气)。到达光电传感器的选定控制波长的不同于来自光学发射器的(像素信息信号)光是噪声。参照图4A，选择电路16可包括对来自192的控制信号进行响应的噪声抑制电路 42，用于向驱动电路17提供像素信息。在一个实施方式中，来自显示光学元件18的光对于光电传感器192来说是噪声。噪声抑制电路42因而包括用于存储一个或者更多个接收的控制信号的存储器421和对所存储的控制信号进行响应的处理器422以便调整所接收的控制信号来补偿显示光学元件18在选定控制波长下发射的光。显示光学元件18发射的光是已知的，因为它对应于所存储的控制信号，从而可从光电传感器192接收的光减去该光，来减小噪声。参照图4B，在另一个实施方式中，来自显示光学元件18的光对于光电传感器192 来说是噪声，显示光学元件18是电致发光发光器。噪声抑制电路42包括第二光电传感器 192b，第二光电传感器192b用于检测EL发光器(显示光学元件18)在不同于选定控制波长的选定非控制波长下发射的光。处理器422基于来自光电传感器192b的信号来调整从处理器192接收的控制信号以补偿OLED EL发光器在选定控制波长下发射的光从而减小噪声。本领域已知的宽带EL发光器通常在超过一个波长产生光，每个波长的光量是相关的 (例如固定比例)。因此，测量EL发光器在非控制波长下的光输出，并且使用所测量的或者已知的非控制波长的光和控制波长的光之间的相关关系，可确定控制波长的光量，并且从光电传感器192接收的光中减去该量以减小噪声。参照图4C，在另一个实施方式中，来自显示装置10中的第二子像素12b的光对子像素12a中的光电传感器192来说是噪声。如上所述，子像素12b包括驱动电路17和显示光学元件18。子像素12a中的噪声抑制电路42包括第二光电传感器192b，第二光电传感器192b用于检测子像素12b中的显示光学元件18所发射的光。处理器422基于来自光电传感器192b的信号来调整从192接收的控制信号以补偿子像素12b中的显示光学元件18 在选定控制波长上发射的光从而减小噪声。光电传感器192b可被光学地屏蔽从而其仅仅从子像素12b中的显示光学元件18接收光。参照图2C，像素信息信号可以在显示基板11中跳跃，并且多次被单个光电传感器 192接收。光电传感器192布置在具有顶面Ila的显示基板11上方(例如，如上所述在小芯片基板22上)。光路23b示出了来自光学发射器191的光行进经过显示基板11并且击中光电传感器192。光可在顶面Ila上反射并且折射。光路23d示出了反射光进一步行进经过显示基板11并且返回到光电传感器192。来自路径23d的光比来自路径23b的光更晚到达光电传感器192。因此，光电传感器192接收相同的像素信息两次(“回声”)。选择电路16因此包括噪声抑制电路42，例如回声消除单元，以减小由于回声引起的错误。例如，像素信息可以按照多个包格式化以便发射，并且每个包可包括时间戳、序列号或者其它唯一标识符，允许当包被光电传感器192第二次接收时被丢弃。返回图4A，存储器421可存储像素信息的一个或者更多个接收包的唯一标识符，并且仅仅向处理器422提供未接收过的包(即，未曾存储其唯一标识符的那些包)。噪声抑制电路42可包括存储器421和处理器422。本发明可采用本领域已知的其它回声消除技术。像素信息在像素信息信号中承载，像素信息信号可根据本领域技术已知的多种技术来调制，如Trellis调制、非归零(NRZ)开-关键控(OOK)、强度调制(IM)、或者子载波复用(SCM)；可使用本领域已知的技术来压缩，如Huffman编码或者DCT;或者可使用本领域已知的技术来编码，如Manchester编码或者SblOb编码。像素信息包可按照需要被组合或者划分以经过显示基板11鲁棒地传输，如光通信和互联领域已知的。参照图1A，像素信息信号行进到全部子像素12。然而，每个驱动电路17仅仅需要信息的不同子集。每个选择电路16因而仅仅选择与连接到该选择电路16的驱动电路17 相关的像素信息。不同于现有技术，选择电路16响应于像素信息信号来选择像素信息的与相应子像素12相关的部分。可采用多种技术向子像素12 (或者图IB的小芯片21)分配信息，并且允许选择电路16选择相关的像素信息。在本发明的一个实施方式中，像素信息(因而像素信息信号)被控制器19划分为多个包。包按照时域顺序方式排列，并且发送给子像素12或者小芯片21。从此开始，术语 “接收者”将被本领域技术人员理解为在小芯片21驱动多个子像素12时的实施方式中包括小芯片，如图IB所示，或者在诸如图IA所示的实施方式中，包括子像素12。每个接收者都具有唯一的计数值，例如指定了二进制值的一组开关或者焊盘连接。每个选择电路16都包括计数器，该计时器用来计数所接收的像素信息的包直至接收到与特定接收者相关联的像素信息为止，即针对计数值为i的接收者，直至接收到第i个像素信息包为止。当接收到相关联的像素信息的包时，其被接收者存储，例如存储在诸如触发器或者存储器的数字存储元件中，或者存储在诸如电容器(例如172)的模拟存储元件中。针对子像素12的计数值可代表按照显示器上的子像素12的栅格顺序(诸如从左到右，从上到下)的子像素12数量。当单个小芯片21控制多个子像素12时，每个小芯片21可优选地具有唯一计数值，并且每个像素信息包都可包括针对被对应小芯片21控制的每个子像素12的像素信息。在本发明的替代实施方式中，像素信息按照包格式化，每个包都包括各自的地址值。以下将更进一步讨论地址值。多个子像素12或者小芯片21中的每一个都具有相应的地址。从这里开始，术语“目的地地址”是指包的地址值，并且本领域技术人员将理解为在当时小芯片21驱动多个子像素12时的实施方式中包括对应于小芯片的包地址值，如图IB 所示，除了在如图IA所示的实施方式中包括对应于单独子像素12的包地址值以外。具体地，多个接收者(子像素12或者小芯片21)的每一个中的选择电路16都具有各自的地址值。每个选择电路16都包括匹配电路(例如比较器)，其比较所接收的每个包的目的地地址和接收者的各自地址值。当匹配电路指示目的地地址与接收者的地址值匹配时，包中具有匹配目的地地址的像素信息被存储并且作为控制信号提供到相应的驱动电路17。在本发明的各个实施方式中，可采用各种驱动电路17，例如恒流或者恒压，有源或者无源矩阵。可使用多种技术，例如小芯片或者薄膜硅电路，来构建选择电路16和驱动电路17。在使用OLED作为显示光学元件18的实施方式中，可采用顶发射器或者底发射器架构。可优选地采用顶发射器架构来改善装置的孔径比以及在显示基板11上方提供额外空间以引导电力线和任何其它总线。小芯片21的地址值可以任意选择，例如根据计算机领域已知的128比特全局唯一 ID (⑶ID)。每个子像素12 (或者小芯片21)都可具有唯一地址值，也就是说，不同于全部其它子像素12的地址的地址。当单个小芯片21控制多个子像素12时，每个小芯片21都可优选地具有唯一的地址，并且每个像素信息包可包括针对具有与该包的地址相对应的地址的小芯片21内实现的每个子像素12的像素信息。也就是说，每个包都可具有标识了特定小芯片的相应地址。地址值可通过激光微调或者连接焊盘捆扎分配到小芯片，如电子技术领域已知的。地址值还可通过调整用于小芯片的硅晶片的掩模而被分配到小芯片以提供针对基板上的每个小芯片的唯一的晶片编码地址。当使用晶片编码地址时，可针对每个晶片使用相同的地址集合。根据本发明的一个实施方式，为了使用小芯片21来制造显示装置10，执行以下步骤。如上所述制备分别具有唯一地址的一个或者更多个小芯片晶片，和显示基板11。从晶片选择多个小芯片21。接着针对每个所选择的小芯片21来选择唯一的基板位置。记录每个小芯片21的地址和基板位置。在对应的基板位置将小芯片21粘贴到显示基板11。接着将所记录的地址和基板位置存储在非易失性存储器中，该非易失性存储器可以是本领域已知的闪存、EEPR0M、磁盘或者其它存储介质。接着将非易失性存储器与显示基板11关联起来。例如，当该非易失性存储器是在存储器小芯片中存储的EEPROM时，可将存储器小芯片粘贴到显示基板11上并且引线连接到控制器19。当该非易失性存储器是磁盘时，可用对应于显示基板11的唯一代码来标记该磁盘。使用显示装置10时，控制器19读取所存储的小芯片21的地址和基板位置。控制器19将所接收的图像信号32划分为对应于基板位置的像素信息包，每个基板位置一个包， 因此每个小芯片21 —个包。控制器19向每个包分配与该包的基板位置相对应的的小芯片地址。这就允许每个小芯片21获取对应的像素信息，如上所述。每个小芯片21都具有与显示基板11独立并且分离的基板。此处所用在显示基板 11 “上方分布”表示小芯片21不仅仅在显示区域14周围而是位于子像素阵列内，也就是说，在显示区域14中的子像素12之下、之上或者之间，优选地在显示基板11上的与显示区域14相同的侧。在工作中，显示器控制器19根据显示装置10的需要而接收并且处理图像信号32 以产生像素信息。控制器19接着向装置中的每个小芯片21发射像素信息和可选的附加控制信号。像素信息包括每个显示光学元件18的亮度信息，该亮度信息可用电压、电流、或者与像素亮度相关的其它测量值来表示。选择电路16和驱动电路17接着控制子像素12中的显示光学元件18使它们提供根据相关联的数据值的光。像素信息信号可包括时序信号 (例如时钟)、数据信号、选择信号或者其它信号。在一个实施方式中，将像素信息划分为多个包，每个包都具有所选数量的η比特的二进制信息。针对每个包的像素信息信号是该包根据IEEE 802. 3以太网标准的 Manchester编码(“0”比特是1到0转换，“1”比特是0到1转换)，开-关键控调制，光的脉冲代表经Manchester编码的数据中的“1”比特，并且光脉冲的不存在代表“0”比特。如上所述，像素信息的每个包都具有地址或者计数、时间戳以及亮度信息。例如，在1920xl280RGBW正交模式显示器中，其中每个小芯片控制具有8比特亮度分辨率的四个像素(16个子像素)，显示器上存在518，400个小芯片。当显示器处于其正常观看方向时每个小芯片被按照栅格顺序、从左向右、接着从上向下，分配计数(0到 518，399)。用19比特二进制整数来表示该计数。使用1比特时间戳，时间戳允许小芯片丢弃所接收的具有与先前接收的包相同的时间戳的任何包，因为每个小芯片仅仅旨在每帧接收一个包。附接到小芯片的子像素被标号(x，y)其中χ是列0... 3，y是行0... 3。亮度信息在像素信息的包中按照栅格顺序从左向右之后从上到下排列(增加X，接着增加y)。根据(下面的)表1来格式化像素信息的每个包，各个比特从0开始标号，即发射的第一个比特，到对于η比特包(在此η= 148)的η_1，并且最高字节和最高比特首先发射整数(网络字节顺序)。[表1]像素信息包布局

权利要求
1.一种对控制器进行响应的显示装置，该显示装置包括(a)显示基板，其限定了用于传输承载有像素信息的光并且具有选定控制波长下的折射率的光波导、长维度、显示区域，和在该选定控制波长下沿着所述长维度小于20dB的光功率衰减；(b)布置在所述显示基板上方的小芯片，其具有与所述显示基板隔开的小芯片基板、对来自所述光波导的所述选定控制波长的光进行响应以提供所述像素信息的光电传感器、对所述像素信息进行响应以提供控制信号的选择电路，以及对所述控制信号进行响应的驱动电路，其中，所述小芯片被设置为接收所传输的光；(c)光学发射器，其用于将所述像素信息作为所述选定控制波长的光发射到所述光波导中，其中，所述光学发射器响应于所述控制器提供的像素信息来发射光，并且其中，所发射的光由所述光波导传输到所述光电传感器；以及(d)显示光学元件，其位于所述显示区域中或者上方，并且对所述驱动电路进行响应以提供光。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述小芯片电连接到所述控制器，所述控制器还提供补充像素信息，并且所述选择电路还对所述补充像素信息进行响应以提供所述控制信号。
3.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述控制器被设置为提供被划分为多个包的像素信息，每个包都具有标识了特定小芯片的相应地址，并且所述显示装置还包括第二小芯片，其中，每个小芯片中的所述选择电路都具有各自的地址，这些地址是不同的，并且每个选择电路都对具有与所述选择电路的地址相匹配的相应地址的像素信息的包进行响应以将相应的控制信号提供给对应的驱动电路。
4.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述选择电路还包括噪声抑制电路，该噪声抑制电路对所述控制信号进行响应以向所述驱动电路提供所述像素信息。
5.根据权利要求4所述的显示装置，其中，所述噪声抑制电路还包括用于存储一个或更多个所接收的控制信号并且进一步对所存储的控制信号进行响应的装置，并且还包括用于对所述显示光学元件在所述选定控制波长下发射的光进行补偿以减小噪声的装置。
6.根据权利要求4所述的显示装置，其中，所述显示光学元件是电致发光(EL)发光器， 并且其中，所述噪声抑制电路还包括用于检测所述EL发光器在不等于所述选定控制波长的波长下发射的光的第二光电传感器，以及用于对所述EL发光器在所述选定控制波长下发射的光进行补偿以减小噪声的装置。
7.根据权利要求4所述的显示装置，该显示装置还包括第二驱动电路和对所述第二驱动电路进行响应以显示光的第二显示光学元件，其中，所述噪声抑制电路还包括用于检测第二显示光学元件所显示的光的第三光电传感器，以及用于对第二显示光学元件在所述选定控制波长下发射的光进行补偿以减小噪声的装置。
8.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述小芯片基板具有小于20μ m的厚度。
9.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述显示基板具有由三个大致正交的轴限定的长度、宽度和厚度，所述长维度是所述长度或者所述宽度，并且所述厚度小于所述长度和所述宽度中的较小者。
10.根据权利要求9所述的显示装置，其中，所述小芯片基板具有由厚度轴限定的厚度，所述厚度轴大致平行于所述显示基板的厚度轴，并且所述小芯片基板在所述选定控制波长下沿着所述小芯片基板的厚度轴具有小于20dB的光功率衰减。
11.根据权利要求9所述的显示装置，其中，所发射的光在大致垂直于限定了所述基板的厚度的轴的一个或者更多个方向上行进。
12.根据权利要求9所述的显示装置，其中，所述显示基板具有大致垂直于所述长度轴或者所述宽度轴的边缘，并且还包括与所述边缘相邻并且大致平行的吸收元件，其中，所述吸收元件在所述选定控制波长下具有大于零的吸收百分比。
13.根据权利要求1所述的显示装置，该显示装置还包括上面安装了所述显示基板的支承件，所述支承件具有长维度，并且在所述选定控制波长下沿着所述长维度的光功率衰减大于在所述选定控制波长下沿着所述显示基板的长维度的光功率衰减。
14.根据权利要求1所述的显示装置，该显示装置还包括粘合剂，该粘合剂布置在所述显示基板与所述小芯片之间，用于将所述小芯片基板粘贴到所述显示基板上，其中，所述小芯片基板在所述选定控制波长下的折射率大于所述显示基板在所述选定控制波长下的折射率，并且其中，所述粘合剂在所述选定控制波长下的折射率比所述显示基板在所述选定控制波长下的折射率大80%并且比所述小芯片基板在所述选定控制波长下的折射率小 120%。
15.根据权利要求14所述的显示装置，其中，所述粘合剂是光刻胶，具有由与限定了所述显示基板的厚度的轴大致平行的厚度轴限定的厚度，并且在所述选定控制波长下沿着所述粘合剂的厚度轴具有小于IOdB的光功率衰减。
16.根据权利要求15所述的显示装置，其中，所述粘合剂是滤光器，在不同于所述选定控制波长的选定波长下沿着所述粘合剂的厚度轴的光功率衰减大于或者等于 10dB。
17.根据权利要求14所述的显示装置，其中，所述粘合剂仅设置在其对应小芯片与所述显示基板之间。
18.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述显示光学元件是电致发光发射器或者液晶光调制器。
19.根据权利要求19所述的显示装置，其中，所述显示光学元件是有机发光二极管。
20.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述显示基板被设置为传输承载了第二像素信息的第二选定控制波长的光，并且在第二选定控制波长下沿着所述长维度具有小于 20dB的光功率衰减；所述小芯片被设置为接收所传输的第二选定控制波长的光，所述小芯片还包括对来自所述光波导的第二选定控制波长的光进行响应以提供第二像素信息的第二光电传感器；并且所述选择电路还对第二像素信息进行响应以提供所述控制信号；并且所述显示装置还包括第二光学发射器，所述第二光学发射器用于将第二像素信息作为第二选定控制波长的光发射到所述光波导中，其中，第二光学发射器响应于所述控制器提供的第二像素信息来发射光，并且其中，所发射的光由所述光波导传输到第二光电传感器。
全文摘要
一种显示装置，其具有显示基板，该显示基板限定了用于传输承载有像素信息的光的光波导；布置在显示基板上方的小芯片，所述小芯片具有与所述显示基板隔开的小芯片基板、对来自光波导的选定控制波长的光进行响应以提供所述像素信息的光电传感器、对所述像素信息进行响应以提供控制信号的选择电路、以及对所述控制信号进行响应的驱动电路，其中所述小芯片被设置为接收传输的光；光学发射器，所述光学发射器用于将所述像素信息作为选定控制波长的光从所述控制器发射到所述光波导中；以及显示光学元件，所述显示光学元件位于显示区域中或者上方，并且对驱动电路进行响应以提供光。
文档编号G09G3/30GK102483897SQ201080038398
公开日2012年5月30日 申请日期2010年8月6日 优先权日2009年8月28日
发明者克里斯多佛·J·怀特, 约翰·W·哈默 申请人:全球Oled科技有限责任公司