CN113781953A - 具有分布式驱动器电路和传感器的阵列的显示装置 - Google Patents

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Abstract

涉及具有分布式驱动器电路和传感器的阵列的显示装置。还涉及用于操作显示装置的方法。显示装置包括分布在显示区域中用于驱动对应的LED区的驱动器电路的阵列和分布在显示区域中用于感测与驱动器电路或LED区相关联的条件的传感器电路的阵列。可以采用各种通信协议和连接配置来向驱动器电路传送驱动器控制信号，并且从传感器获得读回数据。控制电路基于从传感器获得的传感器数据来调整显示装置的操作。

Description

具有分布式驱动器电路和传感器的阵列的显示装置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年5月22日提交的美国临时申请第63/029,389号、于2020年6月22日提交的美国临时申请第63/042,548号和于2020年7月31日提交的美国临时申请第63/059,737号的权益，这些申请的全部内容均通过引用合并到本文中。
技术领域
本公开内容总体上涉及用于显示器的发光二极管(LED)和LED驱动器电路，并且更具体地，涉及具有分布式驱动器电路的显示器架构。
背景技术
LED在许多电子显示装置例如电视、电脑显示器、笔记本电脑、平板电脑、智能手机、投影系统和头戴式装置中使用。现代显示器包括非常大量的各个LED，这些LED可以在显示区域中布置成行和列。为了驱动每个LED，当前的方法采用需要大量外部芯片面积的驱动器电路，这影响了显示装置的大小。
发明内容
一种显示装置，包括：发光二极管区的阵列，每个发光二极管区包括响应于相应的驱动器电流来产生光的一个或更多个发光二极管；驱动器电路的阵列，其分布在显示装置的显示区域中，每个驱动器电路通过响应于驱动控制信号来控制相应的驱动器电流从而驱动相应的发光二极管区；传感器电路的阵列，其分布在显示装置的显示区域中，其响应于命令信号输出包括传感器数据的相应的读回信号；控制电路，其产生用于请求读回信号的命令信号，从传感器电路接收相应的读回信号，并且至少部分地基于读回信号产生控制信号以调整显示装置的操作。
在实施方式中，驱动器电路的阵列以成组的驱动器电路布置，每组成组的驱动器电路共享用于提供驱动器控制信号的公共命令线和公共电力供应线。传感器电路的阵列也以成组的传感器电路布置，每组成组的传感器电路共享用于提供命令信号的公共命令线和公共电力供应线。
在另一实施方式中，驱动器电路的阵列和传感器电路的阵列被布置成驱动器电路和传感器电路的混合组。每个混合组共享用于提供控制信号的公共命令线，并且共享公共电力供应线。
在另一实施方式中，显示装置包括：一个或更多个发光二极管，其响应于相应的驱动器电流而产生光；区集成电路的阵列，其分布在显示装置的显示区域中，区集成电路的阵列被成组布置，成组布置的区集成电路共享公共命令线和公共电力供应线，每组区集成电路包括：至少一个驱动器电路，用于通过响应于驱动器控制信号来控制相应的驱动器电流从而驱动相应的发光二极管区，以及至少一个传感器电路，用于响应于命令信号输出包括传感器数据的相应的读回信号；控制电路，其产生用于请求读回信号的命令信号，从传感器电路接收相应的读回信号，并且至少部分地基于读回信号产生控制信号以调整显示装置的操作。
附图说明
通过结合附图考虑以下具体实施方式可以容易地理解本发明的实施方式的教导。
图1A是根据一个实施方式的包括分布式区集成电路(IC)的显示装置的电路图，该分布式区集成电路(distributed zone integrated circuit)包括驱动器电路和传感器电路的混合。
图1B是区IC的第一实施方式。
图1C是区IC的的第二实施方式。
图1D是区IC的的第三实施方式。
图1E是区IC的的第四实施方式。
图2是根据一个实施方式的包括成组的区IC的显示装置的电路图，所述成组的区IC被耦接成经由串行通信链从传感器电路向控制电路提供读回数据。
图3是根据一个实施方式的包括成组的区IC的显示装置的电路图，所述成组的区IC被耦接成经由共享的单线式通信线从传感器电路向控制电路提供读回数据。
图4是根据一个实施方式的包括传感器电路的阵列的显示装置的电路图，所述传感器电路的阵列被耦接成经由沿着第一维度的共享线接收命令并经由沿着第二维度的共享线提供读回数据。
图5是根据一个实施方式的包括成组布置的传感器电路的阵列的显示装置的电路图，所述传感器电路阵列被耦接成经由第一共享线接收命令并经由第二共享线提供读回数据。
图6是根据一个实施方式的包括成组布置的传感器电路的阵列的显示装置的电路图，所述传感器电路阵列被耦接成经由串行连接接收命令并经由共享并行通信线提供读回数据。
图7是包括成组布置的区IC阵列的显示装置的电路图，成组布置的区IC包括共享公共通信和电力供应线的驱动器电路和传感器电路的混合。
图8A是可以在显示装置中使用的LED和驱动器电路的第一实施方式的截面图。
图8B是可以在显示装置中使用的LED和驱动器电路的第二实施方式的截面图。
图8C是可以在显示装置中使用的LED和驱动器电路的第三实施方式的截面图。
图9是根据一个实施方式的使用LED和驱动器电路的显示装置的从顶到下视图。
图10示出了根据一个实施方式的用于显示装置的LED和驱动器电路的若干层的示意图。
本说明书中描述的特征和优点并非是包括一切的，并且特别地，鉴于附图、说明书和权利要求书，许多另外的特征和优点对于本领域普通技术人员将是明显的。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是出于可读性和指导目的而选择的，而并非是为了界定或限制发明主题而选择的。
具体实施方式
显示装置包括分布在显示区域中用于驱动对应的LED区(LED zone)的驱动器电路的阵列和分布在显示区域中用于感测与驱动器电路或LED区相关联的条件的传感器电路的阵列。可以采用各种通信协议和连接配置来向驱动器电路传送驱动器控制信号，并且从传感器获得读回数据。控制电路基于从传感器获得的传感器数据来调整显示装置的操作。
图1A是用于显示图像或视频的显示装置100的电路图。在各种实施方式中，显示装置100可以以任何合适的形状因素实现，包括用于计算机显示面板、电视、移动装置、广告牌等的显示屏。显示装置100可以包括液晶显示(LCD)装置或LED显示装置。在LCD显示装置中，LED提供穿过液晶彩色滤光片的白光背光，该液晶彩色滤光片控制显示器的各个像素的色彩。在LED显示装置中，LED被直接控制以发射对应于显示器的每个像素的彩色光。
显示装置100可以包括器件阵列105和控制电路110。器件阵列105包括可以具有不同配置的区集成电路(IC)120的阵列，不同配置的示例在图1B至图1E中示出。如图1B所示，区IC 120可以包括集成封装，该集成封装包括LED区140和驱动对应的LED区140的驱动器电路150。如图1C所示，区IC 120可以包括驱动器电路150，该驱动器电路150耦接至在单独的物理封装中的外部LED区140。如图1D所示，区IC 120可以包括传感器电路160，例如温度传感器、光传感器、电压传感器、音频传感器或执行感测功能的组合的装置。如图1E所示，区IC120可以包括集成封装，该集成封装包括LED区140、驱动器电路150和传感器电路160。器件阵列105通常包括至少两种不同类型的区IC 120的混合，其中，区IC 120中的一些包括驱动器电路150，并且区IC 120中的至少一些包括传感器电路160。
如下文将进一步详细描述的，图1B或图1E的配置中的区IC 120中的至少一些可以物理地构造有堆叠在驱动器电路150之上的LED区140。换句话说，LED区140的阵列布置在第一x-y平面中，以及驱动器电路150的阵列布置在平行于第一x-y平面的第二x-y平面中，其中，每个LED区140堆叠在(即，在z方向上)驱动它的对应驱动器电路150之上。此外，区IC120的LED区140和驱动器电路150可以集成在相同的基板上和相同的封装中，如图8A至图10中进一步描述的。这种结构实现了其中驱动器电路150分布在显示区域中的显示装置100，并且因此实现了比驱动器电路150在显示区域外部的装置更紧凑的显示装置100。
每个LED区140的LED可以是有机发光二极管(OLED)、无机发光二极管(ILED)、微型发光二极管(mini-LED)(例如，大小范围在100微米与300微米之间)、微发光二极管(micro-LED)(例如，大小小于100微米)、白色发光二极管(WLED)、有源矩阵OLED(AMOLED)、透明OLED(TOLED)或一些其他类型的LED。
LED区140可以被布置成二维阵列(例如，布置成行和列)。在LCD显示器中，LED区140可以具有为背光区(backlighting zone)提供背光的一个或更多个LED，背光区可以包括一维像素阵列或二维像素阵列。在LED显示器中，LED区140可以包括对应于单个像素的一个或更多个LED，或者可以包括对应于像素阵列(例如，一个或更多个列或行)的一维LED阵列或二维LED阵列。例如，在一个实施方式中，LED区140可以包括各自对应于像素的子像素的红色LED、绿色LED和蓝色LED的一个或更多个组。在另一实施方式中，LED区140可以包括对应于子像素的列或列的一部分或者对应于子像素的行或行的一部分的红色LED串、绿色LED串和蓝色LED串的一个或更多个组。例如，LED区140可以包括红色子像素的集合、绿色子像素的集合或蓝色子像素的集合。
在实施方式中，驱动器电路150和传感器电路160可以类似地布置成二维阵列。具有驱动器电路150的区IC 120通常分布在整个显示区域中，以驱动对应的LED区140。传感器电路160也可以分布在整个器件阵列105中，以感测与一个或更多个相邻驱动器电路150的集合的操作相关的条件，这将在下面进一步详细描述。传感器电路160可以位于例如每个驱动器电路150旁边，或者可以分布在成组的驱动器电路之间(例如，每行中一个传感器电路160)。
区IC 120可以在各种模式下操作，所述模式至少包括定址模式、配置模式和操作模式。在定址模式期间，控制电路110启动定址过程，以使得向每一个区IC 120分配地址。在配置模式和操作模式期间，控制电路110可以基于特定区IC 120的地址发送定向到特定区IC 120的命令和数据。在配置模式下，控制电路110向区IC 120的驱动器电路150配置一个或更多个操作参数(例如，过电流阈值、过电压阈值、时钟分频比和/或转换速率控制)。在操作模式期间，控制电路110向驱动器电路150提供控制数据，该控制数据使驱动器电路150控制去往LED区140的相应的驱动器电流，从而控制亮度。例如，在一系列图像帧中的每一个图像帧中，控制电路110向驱动器电路150提供驱动控制信号，以控制LED区140的驱动器电流(例如，通过控制一个或更多个LED串的占空比和/或电流水平)。控制电路110还可以发出命令以从传感器电路160请求读回数据，并且传感器电路160响应于该命令向控制电路110提供传感器数据。控制电路110可以根据从传感器电路160接收的反馈数据来调整驱动器控制信号、供应电压电平、传感器参数或其他显示参数。例如，控制电路110可以基于感测到的数据来校准驱动器电路150，使得每个LED区140响应于相同的亮度控制信号而各自输出相同的亮度，而不管过程变化或可能会引起变化的其他感测到的条件。校准处理可以通过测量光输出、通道电压、温度或其他可能影响LED性能的数据来执行。校准处理可以随时间重复(例如，当显示装置100在操作期间变热时)。控制电路110还可以基于读回数据来校准传感器电路160、调整供应电压电平或者调整与显示装置100相关联的参数。
区IC 120可以以共享公共电力线、地线和/或通信线的成组的区IC 120连接至控制电路110。在不同的实施方式中，可以采用不同的连接配置来将控制电路110耦接至每组区IC 120。例如，在实施方式中，每组区IC 120由共享的并行通信线耦接，该并行通信线向该组内的区IC 120提供驱动器控制信号和/或读回命令，并且基于它们的地址将不同的信号定向到不同的区IC 120。共享的并行通信线可以包括专用通信线，或者可以包括既向区IC 120提供供应电压又在供应电压上包括调制的数字数据的电力通信线。区IC 120还可以包括组中相邻区IC 120之间以及区IC 120的组与控制电路110之间的串行连接，以形成串行通信链。串行通信链可以用于在启动时便于向区IC 120分配地址，可以用于向区IC 120传送各种命令，以及/或者可以用于从区IC 120向控制电路110传送读回数据。在其他实施方式中，组内的一些区IC 120(例如，包括驱动器电路150的区IC 120)可以串行连接，而串行通信线绕过组内的其他区IC 120(例如，传感器电路160)。
可替选地，控制电路110可以包括跨越多个维度的成组的控制线，以促使无地址地传送驱动器控制信号。此处，可以基于耦接至组中所有区IC120的第一共享控制线来选择沿着第一维度(例如，行)的成组的区IC 120。然后，可以使用可以在沿第二维度(例如，列)的区IC 120之间共享的一组单独的控制线来并行传送控制信号。在一些实施方式中，显示装置100可以利用针对驱动器电路150的地址，而不是针对传感器电路160的地址。在又一实施方式中，驱动器电路150可以与对应的传感器电路160(例如，相邻的传感器电路160)共享地址。
每组区IC 120可以包括例如区IC 120的行或行的一部分、区IC 120的列或列的一部分、相邻的区IC 120的块或区IC 120的任意子集。在一些实施方式中，每组区IC 120都是统一类型，使得例如区IC 120的一些组包括驱动器电路150，而区IC 120的其他组包括传感器电路160。在这种情况下，不同类型的组中的连接配置可能不同。可替选地，区IC 120的组可以包括具有传感器电路160的区IC 120(例如，在图1D的配置中)和具有驱动器电路150的区IC(例如，在图1B或图1C的配置中)的混合。此处，通信线的集合可以在包括至少一个驱动器电路150与至少一个传感器电路160的区IC 120的集合之间共享。下面参照图2至图7进一步详细描述不同连接配置的示例。
图2示出了用于显示装置200的器件阵列205的连接配置的一个示例。在该实施方式中，区IC 220被成组(例如，成行)布置，其中，每组中的区IC 220的集合共享公共电力供应线和公共通信线。在示出的配置中，组中的区IC 220并行耦接至共享命令线265。在实施方式中，共享命令线265可以包括将电力和数据二者作为用数字数据调制的供应电压提供给区IC 220的电力通信线。可替选地，共享命令线265可以包括专用信号线，并且可以经由单独的专用电力供应线(未示出)向区IC 220供电。
串行通信线255也将组中的区IC 220彼此串行耦接并且耦接至控制电路210，以使得能够经由串行通信链在区IC 220与控制电路210之间进行通信。在不同的实施方式中，串行通信线255可以被配置用于单向或双向通信。在单向串行通信线255的情况下，读回线225可以将每个组中的最后的区IC 220-N耦接至控制电路210。在双向串行通信线255的情况下，可以可选地省略读回线225。
可以在定址模式下使用串行通信线255以促使地址的分配。此处，定址信号从控制电路210经由串行通信线255发送至区IC 220的组中的第一区IC 220-1。第一区IC 220-1基于传入定址信号来存储地址，并且产生用于经由串行通信线255输出至下一区IC 220-2的传出定址信号。第二区IC 220-2类似地从第一区IC 220-1接收定址信号，基于传入定址信号存储地址，并且将传出定址信号输出到下一区IC 220-3。该处理通过区IC 220的链继续。最后的区IC 220-N可以可选地将其分配的地址发送回控制电路210，以使得控制电路210能够确认地址已经被正确地分配。可以并行或顺序地对每组区集成电路220执行定址处理。
在示例定址方案中，每个区IC 220可以接收地址，存储地址，使地址递增1或另一固定量，并且将递增后的地址作为传出定址信号发送至组中的下一区IC 220。可替选地，每个区IC 220可以接收前一区IC 220的地址，使地址递增，存储递增后的地址，并且将递增后的地址发送至下一区IC 220。在其他实施方式中，区IC 220可以根据不同的函数(例如，递减函数)基于传入地址信号生成地址。
在定址之后，可以基于地址将命令发送至区IC 220。这些命令可以包括用于驱动器电路150的调光命令，以控制对应的LED区140的调光，或者用于请求读回数据的针对传感器电路160的读回命令。对于调光命令，驱动器电路150接收调光数据并且调节去往对应LED区140的驱动器电流以实现期望亮度。反馈命令可以从传感器电路160请求信息，例如通道电压信息、温度信息、光感测信息、状态信息、故障信息或其他数据。响应于这些命令，驱动器电路160可以从集成的传感器获得数据，并且将读回数据发送至控制电路210。
命令可以经由共享命令线265或者经由串行通信线255和串行连接的区IC 220发送至区IC 220。如果经由共享命令线265发送命令，则具有指定地址的目标区IC 220处理该命令，而其他区IC 220可以忽略该命令。如果经由串行通信线255发送命令，则未被命令作为目标的区IC 220可以经由串行通信线255将命令传播到相邻区IC 220，直到命令到达处理命令的目标区IC 220。
响应于读回命令，目标区IC 220经由串行通信线255将所请求的读回数据发送至控制电路220。例如，在接收到命令时，目标区IC 220的传感器电路160经由串行通信线255向相邻区IC 220输出读回数据。每个后续区IC 220接收读回数据并将其传播到串行链中的下一区IC 220，直到读回数据到达控制电路210。读回数据可以在任一方向上通过链传播。例如，区IC 220可以沿前向方向传播读回数据，其中，每个区IC 220将读回数据输出到远离控制电路210一跳的相邻区IC 220，直到读回数据到达最后的区IC 220，然后经由读回线225返回读回数据。可替选地，组中的区IC 220可以沿后向方向(反向方向)传播读回数据，其中，每个区IC 220将读回数据输出到靠近控制电路210一跳的相邻区IC 220，直到读回数据到达控制电路210。在实施方式中，对读回命令的响应可以包括目标区IC 220的地址，以使得控制电路210能够确认哪个区IC 220提供了该响应。
在其他实施方式中，控制电路210可以发出以区IC 220的组为目标而不是以单独的区IC 220为目标的组命令。在这种情况下，当命令和数据通过链传播时，数据可以由每个区IC 220处理，以向控制电路210提供单个结果。例如，在一个实施方式中，控制电路210可以通过串行通信线255发出通道感测命令。与第一区IC 220-1相关联的传感器电路160接收通道电压感测命令，并且将该命令与感测到的对应LED区140的通道电压一起输出到下一区IC 220-2。下一区IC 220-2接收来自前一区IC220-1的命令和传入通道电压值，感测对应LED区140的通道电压，并且对传入通道电压值和感测的通道电压应用函数，以产生经由串行通信线255输出的传出通道电压值。此处，该函数可以包括最小值函数，使得区IC 220将接收的通道电压与其感测的通道电压进行比较，并且经由串行通信线255输出以下中的较小者：来自先前区IC 220的接收的通道电压和来自当前区IC 220的感测的通道电压。可替选地，该函数可以包括例如最大值函数、平均值函数或其他函数。该处理在整个区IC 220链中重复，使得每个区IC 220基于在当前区IC 220和所有先前区IC 220中检测到的感测通道电压来输出结果值(例如，最小值、最大值或平均值)。在区IC220的组包括一些不具有通道电压传感器电路160的区IC 220的情况下，这些区IC 220可以在不执行任何感测或组合功能的情况下传播接收的数据。由控制电路210接收的结果读回数据表示与区IC 220组相关联的LED区140的检测到的通道电压的每一个的函数(例如，最小值函数、最大值函数或平均值函数)。然后，控制电路210可以根据读回数据设置用于每个组中的LED区140的共享供应电压或设置另一控制参数。例如，通过应用最小值函数以获得组中的最低通道电压，控制电路210可以将用于LED区140的供应电压设置为足以驱动具有最低感测通道电压的LED区140的最小水平。
在另一示例中，可以使用组命令来进行温度感测。此处，如上所述，命令和数据传播通过每个区IC 220组中的串行通信链。对于包括温度传感器电路160的每个区IC 220，区IC 220从相邻的区IC 220接收温度，对接收的温度和其自身感测的温度应用函数以产生传出温度值，并且将传出温度输出到下一区IC 220。不具有温度传感器电路160的区IC 220可以简单地将命令和数据传播到下一区IC 220。因此，控制电路210可以获得与组中的驱动器电路160的每一个相关联的感测温度的函数。此处，该函数可以包括例如求和或平均，或者检测最小值或最大值。然后，控制电路210可以调整驱动器电路150、传感器电路160的操作、供应电压或显示装置200的其他参数，以解决与温度传感器电路160的组相关联的LED区140的输出中的与温度相关的变化。
在另一示例中，可以使用组命令来进行故障检测。此处，每个区IC 220可以通过链来传播故障状态请求命令，并且如果检测到故障则设置故障状态标志。然后，故障状态标志可以被传播到控制电路210，以使得控制电路210能够检测到故障区IC 220并相应地调节显示装置200的操作。在实施方式中，故障区IC 220的地址可以与故障状态标志一起被发送，以使得控制电路210能够检测到故障区IC 220。
图3示出了用于显示装置300的替选连接配置。类似于图2，显示装置300包括控制电路310和器件阵列305，器件阵列305包括布置成组(例如，行)的区IC 320的阵列。如上所述，每组中的区IC 320经由一组串行通信线355以串行通信链相互耦接并耦接至控制电路310。然而，代替经由串行通信链提供感测数据的读回，组中的每个区IC 320具有到单线式读回线325的并行连接。此处，区IC 320可以通过如上所述的串行通信线355或经由电力通信线或其他专用命令线(图3中未示出)接收命令。命令通常(例如，通过指定地址)指定目标区IC 320。目标区IC 320处理该命令，并且在单线式读回线325上而不是通过串行通信链输出所请求的读回数据。其他区IC 320可以确定它们不是该命令的目标，并且将其耦接至单线式读回线325的输出引脚配置为高阻抗状态，使得它们不影响单线式读回线325上的电压。显示装置300可以利用该通信方案来检测对应的LED区140的通道电压、温度数据、状态信息或其他数据，并且如上所述相应地调整操作。在实施方式中，不包括传感器电路160的区IC 320可以缺少到单线式读回线325的连接。
在2020年10月9日提交的标题为“Display Device with Feedback via SerialConnections Between Distributed Driver Circuits”的美国专利申请第17/067,427号和2020年10月9日提交的标题为“Display Device with Feedback via ParallelConnections from Distributed Driver Circuits to a Single Wire Interface”的美国专利申请第17/067,432号中进一步详细描述了用于显示装置的另外的连接配置，这两个专利申请通过引用合并到本文中。
图4示出了用于显示装置400中的传感器电路460的阵列的连接配置的示例，显示装置400不一定需要向传感器电路460分配地址。传感器电路460的阵列包括多组传感器电路460，每组传感器电路460共享公共地(Gnd)和电力通信线465。在示出的实施方式中，传感器电路460包括3引脚器件，包括电力引脚(Pwr)424、接地引脚(Gnd)428和用于提供传感器输出426的输出引脚(Out)，Pwr引脚424用于接收来自电力通信线465的电力线通信信号，电力通信线465为器件460供电并对命令数据进行编码。每列中的传感器电路460的输出引脚426并行耦接至相应的共享读回线425(即，每列一条读回线425)。在替选配置中，传感器电路460可以包括代替电力通信线465耦接至单独的电力线和命令线的4引脚器件。
控制电路410可以通过在电力通信线465上发送命令来请求针对耦接至该电力通信线465的所有传感器电路460的传感器数据，从而启动组内传感器电路460的读回。传感器电路460在其输出引脚426上输出其相应的传感器数据，该传感器数据在控制电路410处由对应于每一列的相应的传感器输入引脚(RTS-n)接收。通过经由电力通信线465在行上做出读回请求，并且在连接至RTS引脚的基于列的读回线425上读取数据，来自每个传感器电路460的数据可以由控制电路410唯一地读取，而不必向传感器电路460分配唯一的地址。
可替选地，传感器电路460可以具有唯一的地址。例如，在实施方式中，传感器电路460可以预先配置有地址。可替选地，读回线425可以是双向的，并且电力通信线465可以与双向读回线425结合使用，以向每个传感器电路460分配唯一的地址。如果分配了地址，则控制电路410就可以同时从多个传感器电路460请求传感器信息，只要一次仅一个传感器460输出到相同的读回路径425。
图4仅示出了显示装置400中的传感器电路460的组的连接，但是没有明确示出驱动器电路150和LED区140。这些另外的区IC 120可以根据上述任何配置相互连接并连接至控制电路410。在另外的实施方式中，具有上述任何连接配置的成组的驱动器电路150可以与具有图4的连接配置的成组的传感器电路460共享公共电力通信线465。
图4中示出的传感器电路460阵列可以被物理定位成使得传感器电路460在驱动器电路150的阵列和对应的LED区140的阵列内交错。这使得传感器电路460能够检测与附近的驱动器电路150和LED区140的操作相关的条件(例如，温度或通道电压)。控制电路410可以将感测的数据与附近的驱动器电路150相关联，以单独校准驱动器电路150或控制受感测的条件影响的显示装置400的其他参数。
图5示出了显示装置500内的控制电路510与传感器电路560阵列之间的另一连接配置。传感器电路560的每一个包括电力线通信引脚524、输出引脚526和接地引脚528。组(例如，行)内的传感器电路560经由其电力线通信引脚524耦接至公共电力通信线565，并且经由其输出引脚526耦接至公共读回线525。在替选的配置中，传感器电路560可以包括耦接至代替电力通信线565的单独的电力线和命令线的4引脚器件。
在实施方式中，传感器电路560的每一个存储预编程地址，使得控制电路510可以唯一地访问组内的每个传感器电路560。在这种情况下，控制电路510可以在电力通信线565上发出包括地址的电力线通信命令，并且目标传感器电路560经由其输出引脚526在共享读回线525上提供感测的数据。在每组中只有特定类型的单个传感器电路560的情况下，则不一定需要定址。
在另一实施方式中，组中的所有传感器电路560响应于请求来提供感测数据。在传感器电路560不具有单独地址的情况下，控制电路510可以组合每组中的结果。例如，控制电路510可以确定由该组中的传感器560的每一个返回的感测数据的平均值、最小值或最大值。在该实现方式中，传感器电路560可以采用机制来避免并行读回线525上的数据冲突。例如，在一个通信协议中，传感器电路560在输出感测数据之前输出请求以获得对读回线525的控制。在没有读回线525可用的确认的情况下，传感器电路560在再次尝试之前等待一段时间。在实施方式中，传感器电路560可以利用随机化机制来控制它们对命令的初始响应时间，从而降低数据冲突的可能性。
图5仅示出了显示装置500中的传感器电路560组的连接，并且没有明确示出驱动器电路150和对应的LED区140。这些另外的区IC 120可以根据上述任何配置相互连接并连接至控制电路510。在另外的实施方式中，具有上述任何连接配置的驱动器电路150组可以与具有图5的连接配置的传感器电路560组共享公共电力通信线565。
图6示出了显示装置600中的控制电路610与传感器电路660阵列之间的另一连接配置。每个传感器电路660包括电力线通信引脚624、输入引脚(In)632、输出引脚626和接地引脚628。传感器电路660被布置成组(例如，行)，每个组经由其电力线通信引脚624耦接至公共电力通信线665。传感器电路660还经由在相邻的传感器电路660的输入引脚632与输出引脚626之间以及在控制电路610与每组(例如，每行)中的第一个和最后一个传感器电路660之间的串行通信线655彼此串行耦接并耦接至控制电路610。如上所述，传感器电路660可以经由串行通信线655执行串行通信，以便于地址分配以及将传感器数据传送到控制电路610。在替选配置中，传感器电路660可以包括耦接至代替电力通信线665的单独的电力线和命令线的5引脚器件。
图6仅示出了显示装置600中的传感器电路660组的连接，并且没有明确示出驱动器电路150和对应的LED区140。这些另外的区IC 120可以根据上述任何配置相互连接并连接至控制电路610。在另外的实施方式中，具有上述任何连接配置的驱动器电路150组可以与传感器电路660组共享公共电力通信线665，并且可以在与具有图6的连接配置的传感器电路660相同的串行通信链中耦接。
图7示出了包括器件阵列705的显示装置700的示例实施方式，器件阵列705在每组(例如，行)中具有驱动器电路750和传感器电路760的混合。在示出的实施方式中，驱动器电路750包括输入引脚754、电力线通信引脚756、一个或更多个输出引脚758和接地引脚752。在实施方式中，输出引脚758在每个驱动器电路750上可以包括多个引脚的集合，以控制LED区740的多个通道。例如，输出引脚758可以各自在每个驱动器电路750中包括3个引脚，以控制LED区740的红色通道、绿色通道和蓝色通道。
接地引脚752被配置成向驱动器电路750提供到接地线的路径。电力线通信输入引脚756被配置成经由公共电力通信线765从控制电路710接收电力线通信信号。数据输入引脚752和输出引脚758耦接至串行通信线755，以便于去往和来自驱动器电路750的串行通信。串行通信线755可以用于例如响应于如上所述的命令来向驱动器电路750分配地址或者向控制电路710传播读回数据。输出引脚758具有取决于操作模式的双重作用。在定址模式下和在读回操作期间，如上所述，输出引脚758便于串行通信线755上的通信。输出引脚758还被耦接以从对应的LED区740吸收电流来控制驱动器电流的供应。当LED区740没有被主动驱动时，驱动器电路750可以定时发生串行通信，以避免干扰LED区740的操作。因此，在一个实施方式中，串行通信仅在LED驱动器关闭去往其对应的LED区740的电流期间执行。当使用PWM调光时，驱动器电路750根据其编程的占空比，每个周期关闭一次去往LED区740的电流。
传感器电路760包括输入引脚764、电力线通信引脚766、输出768和接地引脚762。接地引脚762耦接至地。电力线通信输入引脚766被配置成经由公共电力通信线765从控制电路710接收读回命令。数据输入引脚764耦接至相邻驱动器电路750的两用输出引脚758，并且因此可以从相邻驱动器电路750接收串行通信，并且可以感测LED区740的通道电压。输出引脚768耦接至用于向控制电路110提供读回数据的共享读回线725。
在每组中，驱动器电路750和传感器电路760共享公共电力通信线765。驱动器电路750也经由串行通信线755彼此串行耦接并耦接至控制电路710。此处，与传感器电路760-1相邻的驱动器电路750-4可以将其输入引脚756耦接至先前驱动器电路750-3的输出，绕过传感器电路760-1。传感器电路760具有耦接至相邻驱动器电路750的输出引脚758的输入引脚764和并行耦接至单线式读回线725的输出引脚768。
在定址模式下，上述定址方案可以促使经由串行通信线755向驱动器电路750分配地址。由于传感器电路760具有与相邻驱动器电路750的输入引脚754共享公共连接的输入引脚764，因此传感器电路760和相邻驱动器电路750可以获得公共地址。例如，传感器电路760-1与驱动器电路750-4共享公共地址，但是可以响应于不同的命令，因此电路760-1、750-4不执行针对另一电路的命令，即使它们具有相同的地址。
在实施方式中，传感器电路760包括温度-电压感测电路(“T-V”电路)，该温度-电压感测电路可以感测耦接至其相应的输入引脚764的LED区740的温度和通道电压。在操作中，传感器电路760经由电力通信线765接收请求温度读数、通道电压读数或两者的命令，感测相关数据，并且经由其输出引脚768将结果输出至读回线725。
在实施方式中，通过利用指示电力通信线765上的每个传感器电路760向读回线725输出其传感器数据和地址的单个命令，可以减少经由电力通信线765发送的命令的数量。由于地址与数据一起发送，控制电路710可以区分哪个传感器电路760提供了数据。在实施方式中，传感器电路760可以错开它们输出到读回线725的定时，以避免数据冲突。例如，当一个传感器电路760正在读回线725上输出数据时，其他传感器760在开始它们自己的传输之前等待其传输完成。在另一实施方式中，电力线通信命令指示传感器电路760在读回线725上连续或周期性地输出它们的地址、电压和温度数据。该命令不一定要发出超过一次，并且因此避免了电力通信线765上的拥塞。
在实施方式中，类似于驱动器电路750，传感器电路760可以在定址之后的配置模式期间被配置。例如，控制电路710可以将传感器电路760配置成在指定的定时处输出传感器数据。在实施方式中，传感器电路760可以监控电力通信线765，以基于驱动器控制信号来确定相邻驱动器电路750何时将主动驱动其LED区740。传感器电路760可以在相对于所确定的驱动时间段的特定时间期间输出传感器数据，以避免与共享读回线725上的其他传感器电路760的数据冲突。例如，如果存在耦接至一个电力通信线765的四个传感器电路760，则第一传感器电路760可以被配置成在帧的第一个25％期间输出，第二传感器电路760可以被配置成在帧周期的第二个25％期间输出，以此类推。
在其他实施方式中，传感器电路760不一定是温度和/或电压传感器。其他传感器电路760可以用于测量参数，例如压力、振动、辐射、光或其组合。例如，传感器电路760可以测量温度、电压和光(“T-V-L”传感器)。此处，控制电路710可以使用光信息来控制自校准显示器。可以检测从每个LED区740或选定的LED区740发出的光，并且控制电路710可以调整LED电流和/或PWM占空比，使得每个LED区740在由相同的亮度信号驱动时提供相同或相似的光输出。
在不同的实施方式中，任何数量的传感器760可以使用上述连接配置与驱动器电路720的任何组一起放置在任意位置处。
图8(即附图8A至图8C)至图10示出了用于显示装置800的集成封装的示例实施方式，显示装置800包括集成的驱动器电路150和LED区140。这种结构使得驱动器电路150能够分布在与其相应的LED区140相邻的显示装置800的显示区域中。图8至图10中未示出的例如传感器电路160的其他结构可以与驱动器电路150和LED区140一起类似地集成在公共封装中。
图8A是包括集成的LED和驱动器电路805的显示装置800的第一实施方式的截面图。在图8A所示的示例中，电路800包括：印刷电路板(PCB)810、PCB互连层820、以及集成的LED和驱动器电路805，该集成的LED和驱动器电路包括：基板830、驱动器电路层840、互连层850、传导再分布层860、以及LED层870。可以包括接合引线855以用于PCB互连层820与集成的LED和驱动器电路805之间的连接。PCB 810包括用于安装集成的LED和驱动器电路405、控制电路110和各种其他支持电子器件的支承板。PCB 810可以包括提供电子器件之间的电连接的内部电走线和/或过孔。PCB互连层820可以形成在PCB 810的表面上。PCB互连层820包括用于安装各种电子器件的焊盘和用于在其间进行连接的走线。
集成LED和驱动器电路805包括可安装在PCB互连层820的表面上的基板830。基板830可以是例如硅(Si)基板。在其他实施方式中，基板830可以包括各种材料，例如砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)、氮化镓(GaN)、AlN、蓝宝石、碳化硅(SiC)等。
可以使用硅晶体管工艺(例如，BCD工艺)或其他晶体管工艺将驱动器电路层840制造在基板830的表面上。驱动器电路层840可以包括一个或更多个驱动器电路150(例如，单个驱动器电路150或被布置成阵列的驱动器电路150组)。互连层850可以形成在驱动器电路层840的表面上。互连层850可以包括一种或更多种金属或金属合金材料，例如Al、Ag、Au、Pt、Ti、Cu或其任意组合。互连层850可以包括电走线，以将驱动器电路层840中的驱动器电路150电连接至引线接合855，引线接合855进而连接至PCB 810上的控制电路110。在实施方式中，每个引线接合855为上述各种连接提供电连接。
在实施方式中，互连层850不一定与驱动器电路层840不同，并且这些层840、850可以在单个处理中形成，其中，互连层850表示驱动器层840的顶表面。
传导再分布层860可以形成在互连层850的表面上。传导再分布层860可以包括由例如Cu、Ag、Au、Al等的导电材料制成的金属栅格。LED层870包括位于传导再分布层860的表面上的LED。LED层870可以包括如上所述布置成LED区140的LED阵列。传导再分布层860提供LED层870中的LED与驱动器电路层840中的一个或更多个驱动器电路之间的电连接以用于供应驱动器电流，并且提供将LED固定在基板830上的机械连接，使得LED层870和传导再分布层860竖向堆叠在驱动器电路层840之上。
因此，在所示电路800中，一个或更多个驱动器电路150和包括LED的LED区140被集成在包括基板830的单个封装中，其中，LED层870中的LED堆叠在驱动器电路层840中的驱动器电路150之上。通过以这种方式将LED层870堆叠在驱动器电路层840之上，驱动器电路150可以分布在显示装置100的显示区域105中。
图8B是根据一个实施方式的包括集成的LED和驱动器电路885的显示装置880的第二实施方式的截面图。装置880基本类似于图8A所描述的装置800，但是利用过孔832和对应的连接焊料球834而不是引线855来在驱动器电路层840与PCB 810之间形成电连接。此处，过孔832是完全穿过基板层830的电镀竖向电连接。在一个实施方式中，基板层830是Si基板，并且穿透式芯片过孔832是穿透硅过孔(Through Silicon Vias,TSV)。在制造期间向基板层830中蚀刻穿透式芯片过孔832并使其穿透基板层830，并且穿透式芯片过孔832可以填充有金属，例如钨(W)、铜(C)或其他导电材料。焊料球834包括导电材料，其提供到PCB互连层820上的电走线和过孔832的镀层的电和机械连接。在一个实施方式中，每个过孔832提供电连接以用于将来自PCB 810上的控制电路110的例如驱动器控制信号的信号提供到驱动器电路层840上的驱动器电路150组。过孔832还可以为传入定址信号和传出定址信号、到LED层870上的LED区140中的LED的供应电压(例如，VLED)、以及到电路地(GND)的路径提供连接。
图8C是包括集成的LED和驱动器电路895的显示装置890的第三实施方式的截面图。装置890基本类似于图8B中描述的装置880，但是包括处于基板830的与传导再分布层860和LED层870相对的侧上的驱动器电路层840和互连层850。在该实施方式中，互连层850与驱动器电路层840经由下传导再分布层865和焊料球834与PCB 810电连接。下传导再分布层865和焊料球834在驱动器电路层840与PCB互连层820之间提供机械和电连接(例如，用于驱动器控制信号)。驱动器电路层840和互连层850经由穿过基板830的一个或更多个电镀过孔832电连接至传导再分布层860和LED层870的LED。图8C中所见的一个或更多个过孔832可以用于将来自驱动器电路层840中的驱动器电路的驱动器电流提供到LED层870中的LED以及提供如上所述的其他信号。
在替选实施方式中，集成的驱动器和LED电路805、885、895可以安装到不同的基座，例如玻璃基座以替代PCB 810。
图9是根据一个实施方式的使用集成LED和驱动器电路的显示装置的从顶到下视图900。该电路可以对应于图8A至图8C中描绘的集成LED和驱动器电路805、885、895中的任何一个的从顶到下视图。图9中，LED区870的多个LED被布置成行和列(例如，C1、C2、C3、……Cn-1、Cn)。对于无源矩阵架构，LED的每一行通过传导再分布层860连接至输出多个VLED信号(即VLED_1……VLED_M)的解复用器。VLED信号经由传导再分布层860向对应的LED的行提供电力(即，供应电压)。
图10示出了根据一个实施方式的具有集成的LED和驱动器电路的显示装置的若干层的示意图1000。该示意图包括图8A至图8C中描述的PCB810、驱动器电路层840、传导再分布层860和LED层870。图10的示意图示出了用于图8A至图8C的电路805、885、895的电路连接，但不反映物理布局。如上所述，在物理布局中，LED层870位于传导再分布层860的顶部(即，竖向堆叠在传导再分布层860之上)。传导再分布层860位于驱动器电路层840的顶部并且驱动器电路层840位于PCB 810的顶部。
PCB 810包括到向LED供电的电源(例如，VLED)的连接、用于生成控制信号的控制电路、通用I/O连接和地(GND)连接。驱动器电路层840包括多个驱动器电路(例如，DC1、DC2、……DCn)和解复用器DeMux。传导再分布层860提供驱动器电路层840中的驱动器电路和解复用器DeMux到LED层870中的多个LED之间的电连接。LED层870包括布置成行和列的多个LED。在该示例实现方式中，每个LED列经由传导再分布层860电连接至驱动器电路层840中的一个驱动器电路。在每个驱动器电路与其相应LED列之间建立的电连接控制从驱动器电路到该列的驱动器电流的供应。在该实施方式中，LED层中所示的每个二极管对应于LED区。LED的每一行经由传导再分布层860电连接至驱动器电路层840中的解复用器DeMux的一个输出端(例如，VLED_1、VLED_2、……VLED_M)。驱动器电路层840中的解复用器DeMux连接至电源供应(VLED)和来自PCB 810的控制信号。控制信号向解复用器DeMux指示要启用哪个或哪些LED行并且使用VLED线向其供电。因此，当在与LED层870中的特定LED相关联的行上供应电力(VLED)并且向其相关联的列供应驱动器电流时，该特定LED被激活。
在阅读本公开内容时，本领域技术人员将认识到，可以通过本文所公开的原理来实现额外的替选实施方式。因此，尽管已经示出并且描述了特定实施方式和应用，但是应当理解，所公开的实施方式不限于本文所公开的确切结构和部件。在不背离本文所描述的精神和范围的情况下，可以对本文所公开的方法和装置的布置、操作和细节做出对于本领域技术人员而言明显的各种修改、改变和变型。

Claims (20)

1.一种显示装置，包括：
发光二极管区的阵列，每个发光二极管区包括响应于相应的驱动器电流来产生光的一个或更多个发光二极管；
驱动器电路的阵列，其分布在所述显示装置的显示区域中，所述驱动器电路的阵列中的每个驱动器电路通过响应于驱动器控制信号来控制相应的驱动器电流从而驱动相应的发光二极管区；
传感器电路的阵列，其分布在所述显示装置的显示区域中，所述传感器电路的阵列响应于命令信号来输出包括传感器数据的相应的读回信号；以及
控制电路，其用于从所述传感器电路接收所述相应的读回信号，并且至少部分地基于所述相应的读回信号来控制所述显示装置的操作，所述控制电路还用于生成用于请求所述读回信号的命令信号，并且生成用于控制所述驱动器电路的操作的驱动器控制信号。
2.根据权利要求1所述的显示装置，
其中，所述驱动器电路的阵列以成组的驱动器电路布置，每组成组的驱动器电路共享用于提供所述驱动器控制信号的公共命令线和公共电力供应线，以及
其中，所述传感器电路的阵列以成组的传感器电路布置，每组成组的传感器电路共享用于提供所述命令信号的公共命令线和公共电力供应线。
3.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述驱动器电路的阵列和所述传感器电路的阵列被布置成驱动器电路和传感器电路的混合组，其中，每个混合组共享用于提供所述驱动器控制信号和所述命令信号的公共命令线，并且共享公共电力供应线。
4.根据权利要求1所述的显示装置，还包括：
共享线的集合，其包括沿着所述传感器电路的阵列的第一维度耦接传感器电路的第一子集共享线和沿着所述传感器电路的阵列的第二维度耦接传感器电路的第二子集共享线，所述第一子集共享线将所述命令信号从所述控制电路传送至所述传感器电路，并且所述第二子集共享线将所述读回信号从所述传感器电路传送至所述控制电路。
5.根据权利要求4所述的显示装置，其中，所述第一维度对应于行，以及其中，所述第二维度对应于列。
6.根据权利要求4所述的显示装置，其中，所述第一子集共享线还沿着所述第一维度耦接至驱动器电路，以向所述驱动器电路提供用于驱动所述发光二极管区的驱动器控制信号。
7.根据权利要求1所述的显示装置，还包括：
共享线的集合，其包括耦接至成组的传感器电路中的每个传感器电路的第一共享线和第二共享线，所述第一共享线用于将所述命令信号从所述控制电路传送至所述成组的传感器电路，以及所述第二共享线用于将所述读回信号从所述成组的传感器电路传送至所述控制电路。
8.根据权利要求7所述的显示装置，其中，所述成组的传感器电路包括传感器电路的行。
9.根据权利要求7所述的显示装置，其中，所述第一共享线还耦接至成组的驱动器电路，以向所述驱动器电路提供用于驱动所述发光二极管区的驱动器控制信号。
10.根据权利要求1所述的显示装置，还包括：
成组的串行通信线，其以串行通信链将成组的传感器电路彼此串行耦接并耦接至所述控制电路，其中，所述成组的传感器电路通过所述串行通信链将所述读回信号传送至所述控制电路。
11.根据权利要求10所述的显示装置，其中，所述成组的传感器电路将所述读回信号沿前向方向传送通过依次距所述控制电路更远的各个传感器电路，并且经由读回线将所述串行通信链中的最后的传感器电路耦接至所述控制电路。
12.根据权利要求10所述的显示装置，其中，所述成组的传感器电路将所述读回信号沿反向方向传送通过距所述控制电路依次更近的各个传感器电路。
13.根据权利要求10所述的显示装置，还包括：
共享线，其将所述成组的传感器电路并行耦接，以将所述命令信号从所述控制电路提供给所述成组的传感器电路。
14.根据权利要求10所述的显示装置，其中，所述命令信号经由所述成组的串行通信线从所述控制电路发送至所述成组的传感器电路。
15.根据权利要求1所述的显示装置，还包括：
成组的串行通信线，其以串行通信链将成组的驱动器电路彼此串行耦接并耦接至所述控制电路，其中，所述成组的驱动器电路中的每个驱动器电路在定址模式期间基于通过所述串行通信链传播的定址信号获得相应的地址，并且每个驱动器电路存储所述相应的地址，
其中，所述传感器电路的阵列中的传感器电路每个被耦接成接收并存储与相应的相邻驱动器电路共同的公共定址信号；
共享命令线，其用于向所述成组的驱动器电路发送所述驱动器控制信号，并且向所述传感器电路发送所述命令信号，所述驱动器控制信号和所述命令信号包括用于将所述成组的驱动器电路或所述传感器电路中之一作为目标的目标地址；
共享读回线，其耦接至所述传感器电路，以响应于所述命令信号将来自所述传感器电路的读回信号传送至所述控制电路。
16.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述发光二极管区中的每一个发光二极管区和对应的驱动器电路以集成封装堆叠在基板之上。
17.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述传感器电路包括以下中的至少一个：通道电压感测电路、温度感测电路和光感测电路。
18.一种显示装置，包括：
发光二极管区的阵列，每个发光二极管区包括响应于相应的驱动器电流来产生光的一个或更多个发光二极管；
区集成电路的阵列，其分布在所述显示装置的显示区域，所述区集成电路的阵列被成组布置，所述成组布置的区集成电路共享公共命令线和公共电力供应线，其中，每组区集成电路包括：
至少一个驱动器电路，用于通过响应于驱动器控制信号来控制相应的驱动器电流从而驱动相应的发光二极管区；以及
至少一个传感器电路，用于响应于命令信号输出包括传感器数据的相应的读回信号；以及
控制电路，用于从所述传感器电路接收所述相应的读回信号，并且至少部分地基于所述读回信号来控制所述显示装置的操作，所述控制电路还用于生成用于请求所述读回信号的命令信号，并且生成用于控制所述驱动器电路的操作的驱动器控制信号。
19.根据权利要求18所述的显示装置，还包括：
成组的串行通信线，用于以串行通信链耦接所述控制电路和所述成组的区集成电路，其中，所述控制电路促使经由所述串行通信链向所述区集成电路分配地址。
20.一种用于操作显示装置的方法，包括：
由控制电路产生命令信号，以用于从分布在所述显示装置的显示区域中的多个传感器电路请求读回信号；
响应于所述命令信号，从所述传感器电路接收所述读回信号；
基于图像数据和所述读回信号来生成用于控制所述显示装置的操作的控制参数；以及
由分布在所述显示装置的显示区域中的驱动器电路的阵列基于所述控制参数来驱动发光二极管区。
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