KR20140051145A - 컴퓨팅 집적회로를 갖는 디지털 디스플레이 - Google Patents

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KR20140051145A
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로널드 에스 코크
존 더블유 해머
마이클 이 밀러
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글로벌 오엘이디 테크놀러지 엘엘씨
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Abstract

디지털 디스플레이 디바이스는 디스플레이 기판(10); 상기 디스플레이 기판에 형성된 픽셀(30) 어레이; 디스플레이 기판에 위치된 구동회로(31) 어레이; 디스플레이 기판에 위치된 컴퓨팅 회로(29) 어레이; 디스플레이 기판에 형성되고 각각의 구동회로 및 디지털 컴퓨팅 회로에 연결된 복수의 도체들(34); 및 하나 이상의 도체들에 연결된 이미지 신호를 제공하기 위한 수단을 포함하고, 각 구동회로는 각 픽셀에 제공된 픽셀 전류를 컨트롤하기 위한 하나 이상의 픽셀들에 전기연결되며, 각 컴퓨팅 회로는 신호 또는 이미지 처리를 위한 그리고 이웃 컴퓨팅 회로들과 통신하기 위한 회로를 포함하고, 각 컴퓨팅 회로는 컴퓨팅 회로 어레이에서 각각의 이웃들에 전기도체로 연결된다.

Description

컴퓨팅 집적회로를 갖는 디지털 디스플레이{DIGITAL DISPLAY WITH INTEGRATED COMPUTING CIRCUIT}
알. 콕 등(R. Cok et al.)이 2011년 2월 10일자로 출원한 발명의 명칭이 "CHIPLET DISPLAY DEVICE WITH SERIAL CONTROL" 인 공동으로 양도되고 공동출원된 미국 가출원 No. 13/024,771을 참조로 하며, 상기 개시는 본 명세서에 참조로 합체되어 있다.
본 발명은 디스플레이내 픽셀들을 컨트롤하기 위한 분산된 별개의 칩렛들을 갖는 기판을 포함한 디지털 디스플레이 기기에 관한 것이다.
많은 현대의 컴퓨팅 디바이스들은 디스플레이상의 그래픽 사용자 인터페이스를 이용해 사용자 인터액션을 제공한다. 디스플레이는 통신버스를 통해 컴퓨터에 의해 컨트롤되는 다른 많은 주변 요소들 중 하나일 수 있다. 컴퓨터의 핵심요소는 중앙처리장치(CPU)이다. CPU는 통신버스를 통해 CPU에 연결된 메모리 디바이스들에 저장된 소프트웨어 프로그램을 실행하는 저장된 프로그램 장치이다. 일반적으로, 통신버스는 또한 CPU를 가령, 디스크 드라이브, 키보드, 및 터치스크린, 마우스, 조이스틱, 터치패드, 또는 트랙볼과 같은 포인팅 디바이스를 포함한 다른 컴퓨터 주변장치들에 연결시킨다. 때로, 주변장치는 범용직렬버스(USB)와 같은 단일 연결포트를 통해 연결된다. 몇몇 연결포트들과 버스들은 여러 디바이스들에 직렬로 또는 병렬로 연결될 수 있다.
종래의 컴퓨터용 아키텍쳐는 매우 적응력이 있으나, 각 컴퓨팅 요소는 일반적으로 단일 기능을 수행하며 단일 통신경로를 통해 다른 컴퓨팅 요소들에 연결되기 때문에, 종래 컴퓨터 아키텍쳐는 가령 메모리, 메모리 접속속도(memory access rates), 통신버스 또는 포트, 또는 중앙처리장치의 속도의 성능에 부과된 성능 한계를 받게 된다.
병렬 컴퓨터는 제한된 CPU 성능, 메모리 접속속도, 및 메모리와 CPU 간의 상호연결 문제를 다루도록 설계되었다. 몇몇 병렬 컴퓨터들은 각각이 자신의 메모리와 함께 점대점 통신포트를 통해 또는 글로벌 액세스 버스를 통해 연결된 복수의 CPU를 이용한다. 다른 병렬 컴퓨터들은 다수의 CPU와 고속의 다중연결 액세스 버스와 함께 대형 글로벌리 액세시블 메모리를 이용한다. 이들 설계는 CPU 성능과 메모리 액세스 문제를 해결한다.
그러나, 컴퓨터들은 인터넷 접속, 이동통신 및 비디오 게임 및 비디오 시퀀스 시청과 같은 오락과 같이 사용자 인터액티브, 휴대용, 그래픽, 디스플레이 앤 이미지 중심 애플리케이션에 점점더 이용된다. 이들 애플리케이션들은 사용자와 환경 인터액션에 적합한 매우 작고 얇으며 유연한 저전력 폼팩터의 디스플레이에서 매우 큰 대역폭을 필요로 한다. 종래 컴퓨터 아키텍쳐 설계들은 이런 애플리케이션들에 잘 맞지 않는다. 특히, 대부분의 종래 설계들은 디지털 신호를 래스터화 신호로 복호화 및 압축해제하거나 그래픽 객체를 래스터화 신호로 만들 수 있는 그래픽 프로세서를 이용한다. 이 래스터화 신호는 그런 후 고대역폭 연결을 통해 디스플레이에 제공된다. 그러나, 이 고대역폭 연결은 고가일 수 있고 종종 초당 수 메가바이트로 제한되어, 필요한 재생속도로 수백만 개 이상의 픽셀들을 갖는 디스플레이들에 이미지를 전하기 어렵게 한다.
평판 디스플레이 디바이스들, 가령, 플라즈마 디스플레이, 액정 디스플레이 및 (유기발광다이오드 또는 OLED와 같은) 면발광다이오드 디스플레이들이 컴퓨팅 디바이스와 연계해, 휴대용 전자 디바이스들에서 그리고 텔레비전과 같은 오락 다비아스용으로 광범위하게 사용된다. 이런 디스플레이들은 일반적으로 이미지를 디스플레이하기 위해 디스플레이 영역에 있는 기판 위에 분포된 복수의 픽셀들을 이용한다. 각 픽셀은 통상적으로 각 이미지 요소를 나타내기 위해 적색, 녹색, 및 청색광을 방출하는 서브픽셀이라고 하는 다수의 다른 컬러의 발광소자들을 포함한다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 픽셀 및 서브픽셀들을 구별하지 않고 하나의 발광소자라 한다. 디스플레이 영역 외부에 있는 컨트롤러가 액티브-매트릭스 또는 패시브-매트릭스 컨트롤과 함께 각각의 픽셀들을 활성화시키는 회로를 구동시킨다. 컨트롤러는 가령 미국특허 7,361 ,939 및 6,582,980에 개시된 바와 같이 다수의 칩들을 포함할 수 있다. 컨트롤러 칩들은 미국특허출원 No. 2005/0073260에 개시된 바와 같이 디스플레이 기판에 위치될 수 있다. 액티브-매트릭스 회로는 고온 처리를 이용해 구성된 디스플레이 영역에 있는 평판 디스플레이 기판 상에 박막 전자회로를 포함한다. 패시브-매트릭스 회로는 디스플레이 외부에 컨트롤러를 이용하고 상대적으로 작은 디스플레이들에 국한된다. LCD 디스플레이를 구동하는데 사용되는 대안적인 픽셀 컨트롤 방법이 미국특허출원 No. 2006/0055864에 기술되어 있다. 이런 평판 디스플레이 및 컨트롤 방법은 픽셀들이 컨트롤러에 의해 또는 컨트롤러와 픽셀 사이의 통신경로에 의해 제어될 수 있는 데이터 속도에 제한된다.
W02010046638은 논리 체인에 연결된 칩렛들을 갖는 액티브-매트릭스 디바이스들을 기술하고 있다.
많은 휴대용 랩탑 컴퓨터들은 접이식 클램쉘에 디스플레이와 컴퓨팅 소자들을 통합하며, 이는 공통 하우징에 디스플레이와 컴퓨터를 합친 것으로 알려져 있으나(가령, 미국특허출원 2008/0024971 참조) 이들 시스템들은 강체 기판들 위에 구성되고 요구될 수 있는 것보다 더 두껍고 무겁다. 평판 디스플레이 디바이스들, 특히 OLED 디스플레이가 매우 얇을 수 있으나, 가요성 기판 위에 평판 디스플레이를 만들기가 어렵다. 가요성 기판은 일반적으로 저온처리에 국한되며 종래 액티브-매트릭스 박막 전자회로를 구성하기 위해 추가적인 공정을 필요로 한다.
디스플레이 영역 외부에서 디스플레이 기판 상에 종래의 패키지 집적회로들을 부착시켜 외부 부품들의 개수와 물리적으로 별개의 시스템 요소들의 개수를 줄이는 것이 공지되어 있다. 수 밀리미터 이하의 두께로 형성될 수 있는 OLED 디스플레이와 같은 디스플레이에는 얇은 폼 팩터가 특히 중요하다. 이런 디스플레이에서, 디스플레이 외부에 패키지된 전자기기들은 디스플레이 두께의 수 배의 두께를 필요로 할 수 있고 따라서 총 디스플레이 두께를 증가시킨다.
OLED 픽셀 성능을 측정하는 외부 접속가능한 회로들이 종래 기술에 공지되어 있다. 그런 후 성능 측정은 가령 이미지가 디스플레이로 전달되기 전에 이미지를 처리하는 외부 룩업테이블로 보상을 제공하기 위해 사용된다. 이들 보상 설계는 종래 디스플레이 설계와 동일한 대역폭 제한을 받고 또한 외부 디스플레이 컨트롤러에 대한 계산 요구를 늘린다. 방출된 광을 검출하고 구동회로를 조절해 소정량의 광을 제공하는 회로들과 같은 최신 전류제어 픽셀구동 회로들이 또한 공지되어 있다. 이들 픽셀제어 회로들은 디스플레이가 픽셀 값에 의해 지정된 소정량의 광을 방출하는 것을 보장하는데 유용하나 실제로 이미지 픽셀값에 의해 지정된 바와 같이 이미지 컨텐츠를 변경시키지 못한다.
따라서, 향상된 디스플레이 대역폭을 갖는 디지털 디스플레이 디바이스, 외부 이미지 처리 및 대역폭에 대한 필요성 감소, 얇고 유연한 폼 팩터, 전력절감, 고도의 무결성, 및 양방향성을 제공하는 컴퓨터 및 디스플레이 아키텍쳐가 필요하다.
본 발명에 따르면,
(a) 디바이스 측에 디스플레이 영역을 갖는 디스플레이 기판;
(b) 디스플레이 영역에 있는 디스플레이 기판의 디바이스 측에 형성된 픽셀 어레이;
(c) 디스플레이 영역에 있는 디스플레이 기판의 디바이스 측에 위치된 구동회로 어레이;
(d) 디스플레이 영역에 있는 디스플레이 기판의 디바이스 측에 위치된 컴퓨팅 회로 어레이;
(e) 디스플레이 기판의 디바이스 측에 형성되고 각각의 구동회로 및 디지털 컴퓨팅 회로에 연결된 복수의 도체들; 및
(f) 하나 이상의 전기도체들에 연결된 이미지 신호를 제공하기 위한 수단을 포함하고,
각 픽셀은 제 1 전극, 상기 제 1 전극 위에 위치된 하나 이상의 발광재료층들, 및 상기 하나 이상의 발광재료층들 위에 위치된 제 2 전극을 각각 포함하며, 픽셀은 제 1 및 제 2 전극에 의해 하나 이상의 발광재료층들을 지나는 전류에 응답해 광을 방출하고,
각 구동회로는 각 픽셀에 제공된 픽셀 전류를 컨트롤하기 위한 하나 이상의 픽셀들에 전기연결되며,
각 컴퓨팅 회로는 신호 또는 이미지 처리를 위한 그리고 이웃 컴퓨팅 회로들과 통신하기 위한 회로를 포함하고,
각 컴퓨팅 회로는 컴퓨팅 회로 어레이에서 각각의 이웃들에 도체로 연결되는 디지털 디스플레이 디바이스가 제공된다.
본 발명은 향상된 디스플레이 대역폭을 갖는 디스플레이 디바이스, 외부 이미지 처리 및 디스플레이 대역폭에 대한 필요성 감소, 얇고 유연한 폼 팩터, 전력절감, 고도의 무결성, 및 양방향성을 제공하는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예를 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 2개의 칩렛과 픽셀층들의 횡단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 2개 칩렛들의 보다 상세한 횡단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치에서 픽셀과 칩렛의 어레이의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 다른 칩렛 및 회로의 횡단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 디바이스에서 픽셀 및 칩렛의 어레이의 개략도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 디바이스에서 픽셀과 칩렛의 부분 어레이의 개략도이다.
도면에서 다양한 층들과 요소들은 크기가 매우 다르기 때문에, 도면은 비율에 따르지 않는다.
본 발명의 일실시예로 도 1 및 2를 참조하면, 디지털 디스플레이 디바이스는 디바이스 측(9)을 갖는 디스플레이 기판(10)과 상기 디바이스 측(9) 상에 디스플레이 영역(11)을 포함한다. 픽셀 어레이(30)가 디스플레이 영역(11)에 있는 디스플레이 기판(10)의 디바이스 측(9)에 형성되고, 각 픽셀(30)은 제 1 전극(12), 상기 제 1 전극(12) 위에 위치된 하나 이상의 발광재료층들(14) 및 상기 하나 이상의 발광재료층들(14) 위에 위치된 제 2 전극(16)을 포함하고, 픽셀(30)은 제 1 및 제 2 전극(12,16)에 의해 하나 이상의 발광재료층들(14)을 통과한 전류에 응답해 광을 방출한다.
도 3을 또한 참조하면, 구동회로(31) 어레이가 디스플레이 영역(11)에 있는 디스플레이 기판(10)의 디바이스 측(9)에 위치해 있고, 각 구동회로(31)는 각 픽셀(30)에 제공된 픽셀 전류를 컨트롤하기 위한 하나 이상의 픽셀들(30)에 전기 연결된다. 컴퓨팅 회로(29) 어레이가 스플레이 영역(11)내 디스플레이 기판(10)의 디바이스 측(9)에 위치해 있고, 각 컴퓨팅 회로(29)는 신호 또는 이미지 처리 및 이웃 컴퓨팅 회로(29)와 통신을 위한 회로를 포함한다. 복수의 전기도체들(34)이 디스플레이 기판(10)의 디바이스 측(9)에 형성되고 구동회로(31)와 디지털 컴퓨팅 회로(29) 각각에 연결되며, 각 컴퓨팅 회로(29)는 상기 컴퓨팅 회로(29)의 어레이에서 각각의 이웃에 전기도체(34)로 연결된다. 전기도체(34)는 중개 연결부 또는 회로를 통해 구동회로(31) 및 디지털 컴퓨팅 회로(29)에 연결될 수 있다. 이미지 신호를 제공하기 위한 수단들이 제공되고, 상기 수단은 하나 이상의 전기도체들(34)에 연결된다. 이미지 신호는 전기도체(34)를 통해 구동회로 또는 컴퓨팅 회로(31,29) 중 하나 이상에 전달되는 디지털, 직렬신호일 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 구동회로(31) 또는 컴퓨팅 회로(29)는 칩렛(20)에 형성된다. 칩렛(20)은 결정 실리콘에 형성되고 디스플레이 영역(11)에 있는 디스플레이 기판(10)의 프로세스측(9)에 위치된 작은 집적회로이다. 각 칩렛(20)은 디스플레이 기판(10)과 분리되고 구별되는 칩렛 기판(28)을 포함한다. 하나 이상의 연결패드들(24)이 칩렛 기판(28) 위에 형성된다. 연결패드(24)는 칩렛(20)내에 형성된 (구동회로(31) 또는 컴퓨팅 회로(29)를 포함한) 픽셀회로(22)에 전기연결되고 전기도체(32,34,35,36)와 물리적으로 접촉해 전기연결을 이룬다. 구동회로 및 컴퓨팅회로(31,29)는 디지털 회로일 수 있다. 전기도체(32,34,35,36)는 픽셀회로(22)에 별도로 연결되거나(각 전기도체는 별개의 점대점 연결을 형성하거나) 복수의 픽셀회로들(22)에 연결될 수 있는 별개의 전기적으로 구별되는 도체들을 형성(공통버스를 형성)할 수 있다. 전기도체들은 연결패드(24)를 통해 제 1 또는 제 2 전극(12,16)에 픽셀회로(22)를 전기연결하는 전극 커넥션(32)일 수 있다. 전기도체는 또한 한 칩렛(20)에 있는 픽셀회로(22)를 연결패드(24)를 통해 또 다른 칩렛(20)에 전기연결하는 신호 커넥션(34,35,36)일 수 있다. 칩렛(20)은 신호 커넥션(가령, 34,35,36)을 통해 디스플레이 영역(11) 외부의 컨트롤러(60)에 연결될 수 있다. 칩렛(20)은 평탄화 및 절연층(18)과 함께 기판에 부착될 수 있다. 평탄화 및 절연층(18)은 도한 전기도체(32,34,35,36)를 서로 절연시키고 전극(12,16)을 절연시킬 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 각 칩렛(20)은 상기 칩렛(20)에 형성되고 전극 연결패드(24)에 전기연결된 적어도 하나의 픽셀회로(22)를 포함한다. 도 3에 도시된 본 발명의 일실시예에서, 한 칩렛(20)에 있는 픽셀회로(22)는 구동회로(31)와 컴퓨팅 회로(29) 모두를 포함한다. 본 발명의 또 다른 실시예에서, 구동회로(31)와 컴퓨팅 회로(29)는 다른 칩렛들(20)에 있는 픽셀회로들(22)에 형성된다. 픽셀회로들(22)은 또한 정보(가령, 신호 및 데이터) 저장회로(가령, 디지털 레지스터)를 포함할 수 있다. 레지스터는 다수의 칩렛들(20)에 축적전송회로(store-and-forward circuits)(26)를 포함한 직렬 시프트 레지스터(25)를 형성하도록 직렬로 상호연결된 축적전송회로(26)일 수 있다. 축적전송회로는 칩렛(20) 안팎으로, 한 칩렛(20)에서 또 다른 칩렛(20)으로 또는 컨트롤로부터 또는 컨트롤러로 정보의 전달을 중재하는 인터페이스 회로일 수 있다. 제 1 축적전송회로(26)는 연결패드(24)를 통해 신호 커넥터(34)에 연결된 입력부(27A)로부터 정보를 수신할 수 있다. 축적전송회로(26)는 가령 D 플립플롭과 같은 디지털 레지스터일 수 있다. 입력 정보는 구동회로(31)나 컴퓨팅 회로(29)에 또는 제 2 축적전송회로(26)에 전달될 수 있다. 제 2 축적전송회로(26)는 출력부(27B)를 통해 연결패드(24) 그리고 신호 커넥션(34)을 통해 정보가 수신되는 또 다른 칩렛(20)에 정보를 출력할 수 있다. 이런 식으로, 직렬 시프트 레지스터(25)는 다수의 칩렛들(20)을 통해 컨트롤러로부터 이미지 신호를 각 칩렛(20)에 있는 구동회로(31) 및 컴퓨팅 회로(29)로 보낼 수 있다.
구동회로(31)는 직렬 시프트 레지스터(25)로부터 정보를 수신하고 이미지 신호에 있는 픽셀 값 정보에 응답해 연결패드(24) 및 전극 커넥터(32)를 통해 전류 또는 전압으로 픽셀(30)을 구동시켜 전류가 하나 이상의 발광재료층들을 통해 전극(12 및 16) 사이에 흐르게 해 광을 방출할 수 있다.
컴퓨팅 회로(29)는 또한 도 3에서와 같이 직렬 시프트 레지스터(25)로부터 이미지 신호정보를 수신할 수 있다. 컴퓨팅 회로(29)는 이미지 처리회로(44)와 함께 필요에 따라 이미지 신호를 처리할 수 있다. 이미지 신호정보는 일반적으로 압축 또는 비압축 비트맵 데이터를 포함할 것이다. 그러나, 이는 반드시 필요한 것이 아니며 몇몇 실시예에서 이미지 신호는 가령 디스플레이에 표시되는 크기, 형태, 컬러, 및 그래픽 객체들의 위치를 나타내는 그래픽 명령을 포함할 것이다. 이런 셰이딩(shading)과 같은 다른 특징들도 또한 제공될 수 있다. 또한, 이미지 신호는 가령 다수의 외부 소스들로부터 제공되고 각각이 디스플레이에 표현되는 그래픽 오버레이인 다른 그래픽 윈도우에 해당하는 다수의 별개의 신호들을 포함할 수 있다. 이들 다수의 별개의 신호들은 중첩되는 그래픽 윈도우에 해당할 수 있고 각각 별개의 신호를 만들기 위해 우선순위를 나타내기 위한 우선순위 신호를 더 포함할 수 있어, 우선순위는 더 낮지만 우선순위가 더 높은 별개의 신호와 겹치는 또 다른 별개의 신호가 중첩 영역 내에서 디스플레이 상에 나타나지 않는 동안 우선순위가 가장 높은 별개의 신호가 디스플레이에 나타나진다.
이미지 처리는 종종 로컬화 톤스케일 또는 컬러 변환과 같은 일반적으로 단일 픽셀에 부착된 단일 컴퓨팅 회로(29)내에 수행되는 픽셀 수준의 계산을 포함한다. 이런 연산은 완전히 병렬 기반으로 수행될 수 있어, 각 컴퓨팅 회로는 디스플레이 상에 각 픽셀에 대한 동일한 조작을 수행할 수 있다. 이미지 처리는 또한 다수의 컴퓨팅 회로들(29)을 포함한 로컬 영역 계산을 포함할 수 있고 종종 다수의 컴퓨팅 회로들(29) 간에 그리고 다른 칩렛들 간에 통신을 필요로 한다. 이런 로컬 영역 계산은 표적 톤스케일 또는 컬러 변환, 셰이딩, 보간, 패닝, 주밍 또는 그래픽 객체들을 가로지르는 셰이딩 그레디언트의 렌더링과 같은 공간 조작 및 일반적으로 JPEG 압축에 이용되는 16×16 이미지 블록들과 같은 분산 이미지 블록들내에 비트맵 데이터의 압축해제를 결정하기 위한 이미지들의 영역 기반의 분석을 포함할 수 있다. 이미지 처리는 또한 이미지내 그래픽 객체들의 래스터화 및 렌더링과 같은 대면적 계산을 포함할 수 있다. 각 컴퓨팅 회로(29)는 픽셀값 스토리지, 가령 프레임-스토어(42)를 포함할 수 있다. 칩렛(20)에서 각 픽셀회로(22)내 개별 컴퓨팅 회로(29)는 완전한 이미지의 일부분, 가령 동일 칩렛(20) 또는 관련되거나 이웃한 칩렛(20)이 제어될 수 있는 디스플레이의 일부에 해당하는 타일을 저장할 수 있다. 컴퓨팅 회로(29)는 구동회로(31)와 동일한 칩렛에 있거나 또 다른 회로(20)에 있는 구동회로(31)와 연결될 수 있고 이로써 조작 및 이미지내 픽셀 타일의 디스플레이를 제어할 수 있다. 전체 이미지는 구동회로 및 컴퓨팅 회로(31,29)의 어레이내 픽셀회로들(22) 간에 분포될 수 있다. 컴퓨팅 회로(29)는 또한 직렬 시프트 레지스터(25)에 정보를 전달할 수 있어, 처리된 데이터가 다른 칩렛(20) 또는 컨트롤로에 전달될 수 있다. 이미지 처리 동작은 로컬인 경향이 있기 때문에, 여러 컴퓨팅 회로들 간에 이미지 분포는 이미지 처리의 효율적 수단을 제공할 수 있다. 여러 컴퓨팅 회로들이 이웃 컴퓨팅 회로들에 로컬로 연결되기 때문에, 로컬 이미지 처리 연산에 필요한 이미지 데이터가 이웃 컴퓨팅 회로들을 오가며 쉽게 전달될 수 있다. 이웃 컴퓨팅 회로들 또는 구동회로들 간의 상호연결은 가령 데이지 체인으로 연결된 직렬버스로 점대점일 수 있어, 각 컴퓨팅 회로는 디스플레이 디바이스에 매우 높은 대역폭을 제공하며 이웃 컴퓨팅 회로와 동시에 통신할 수 있다. 다수의 컴퓨텅 회로들이 픽셀 활성화를 로컬로 그리고 별개로 컨트롤하는 개개의 픽셀 구동회로에 로컬로 각각 연결되어 있기 때문에, 디스플레이가 매우 높은 데이터 속도로 구동될 수 있다. 따라서, 컨트롤러(60)는 종래 기술의 디스플레이에서 발견되는 것보다 더 많은 제한된 기능, 가령 이미지 신호 소스로서의 기능을 제공한다. 다수의 이런 컨트롤러 또는 이미지 소스들은 이미지 신호가 디스플레이 디바이스로 옮겨질 수 있는 데이터 속도를 더 높이기 위해 칩렛들(20)로의 별개의 버스 커넥션들에 연결될 수 있다. 종래 기술의 시스템에서, 래스터화 이미지 신호가 일반적으로 컨트롤러(60)와 디스플레이 간에 전달되고 이 신호는 데이터를 30Hz의 속도 이상 또는 일반적으로 70Hz의 속도 이상으로 각 픽셀에 전송하는데 필요한, 명멸이 없는 보기 및 연속 움직임을 제공하는 속도로 각 픽셀에 신호를 제공할 수 있어야 하는 것에 유의하라. 본 발명에서, 컨트롤러(60)는 새로운 데이터가 이용가능할 때마다 단지 픽셀에 업데이트 신호만을 제공할 필요가 있어, 컨트롤러(60)와 디스플레이 간에 요구되는 대역폭을 크게 줄인다.
비트맵 데이터의 일반적인 픽셀 수준의 조작은 비선형 공간에 일반적으로 저장된 입력 비트맵 데이터를 디스플레이 휘도와 관련해 값들이 선형인 컬러 공간으로 옮기는 디감마 함수(degamma function)의 적용을 포함하는 것에 또한 유의해야 한다. 이 조작은 종종 픽셀 구동회로에 의해 쉽게 수행될 수 있는 상대적으로 간단한 방정식으로 실행될 수 있으나, 선형 공간에서 최종 디스플레이 공간으로의 평행이동은 특히 픽셀 구동회로가 픽셀의 출력 휘도에 대해 비선형인 아날로그 신호를 제공할 때 비선형 룩업테이블을 포함한다. 종래 기술의 아키텍처에서, 이 비선형 룩업테이블은 하나의 위치에 저장되고 직렬버스에 접속된다. 그러나, 본 발명의 디스플레이 아키텍처에서는, 각 픽셀 구동회로에 대한 이런 비선형 룩업테이블을 복사하거나 이런 비선형 룩업테이블이 필요한 경우 공통 룩업테이블에 병렬 접속을 허용하는 것이 필요할 수 있다. 따라서, 본 발명의 몇몇 실시예에서, 픽셀 구동회로는 픽셀(30)의 휘도 출력과 선형인 구동신호를 제공할 것이므로, 이 비선형 룩업테이블이 필요하지 않다. 가령, 픽셀 구동회로가 픽셀(30)의 휘도 출력과 선형인 각 픽셀(30)에 전류를 제공하거나 픽셀(30)이 전류를 수신하는 시간의 비율에 의해 픽셀(30)의 휘도가 제어되는 픽셀(30)에 디지털 구동신호를 제공할 수 있다. 픽셀의 아날로그 신호가 선형이거나, 픽셀(30)의 휘도와 선형이거나 대략 선형이며 신호가 가령 아날로그 전압 신호들이 픽셀(30)의 휘도 출력과 선형이 아닌 것으로 알려져 있는 저휘도 값을 달성하도록 변조된 시간인 영역들에서만 픽셀이 아날로그 신호(전류 또는 전압)로 구동되는 하이브리드 접근들도 또한 유용하다.
"컴퓨팅 회로"는 폐쇄경로이거나 신호가 흐를 수 있고 입력 신호값들을 변경할 수 있는 전자 구성부품의 상호연결에 의해 형성된 경로이다. 일반적으로, 입력 신호값을 변경하는 것은 수학적 또는 논리적 연산을 제공하는 것을 포함한다. 몇몇 배열에서, 컴퓨팅 회로는 입력 신호값들을 변경해 디스플레이에 있는 픽셀들을 구동하는데 유용한 신호를 만든다. 몇몇 실시예에서, 외부 소스로부터 변경될 신호를 수용하는 것 이외에, 컴퓨팅 회로는 또한 외부 소스 또는 프로그램가능한 메모리로부터 컴퓨팅 회로의 연산에 영향을 끼치는 명령어 또는 파라미터를 수신한다. 몇몇 배열들에서, 컴퓨팅 회로는 디지털 프로세서를 포함한다. 개개의 컴퓨팅 회로는 디스플레이에 있는 하나 이상의 픽셀들과 관련있을 수 있다. 그러나, 이는 필요치 않으며 컴퓨팅 회로는 디스플레이 상에 있는 많은 픽셀들에 영향을 끼치는 신호를 변경할 수 있고, 디스플레이에 시각 정보로서 디스플레이되지 않고 디스플레이 외부에 보내지는 신호를 제공할 수 있다.
컴퓨팅 회로는 또한 하나 이상의 센서들(40)을 포함할 수 있다(도 3). 센서들은 가령 칩렛 상에 입사한 주변광 또는 방출광을 감지하거나 광 터치스크린과 같은 사용자 인터액티브 기능을 지원하는 환경 센서들일 수 있다. 센서들은 가령 광센서, 압력센서, 관성센서, 온도센서, 또는 방사선 센서를 포함할 수 있다. 몇몇 배열에서, 디스플레이의 일부분은 문자숫자 키에 해당하는 스크린 상의 터치로부터 키보드 입력정보를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 감지된 정보는 정보, 가령 이미지 신호를 처리하거나 동작을 하기 위해 로컬 칩렛 내에 사용된 컨트롤러에 전달될 수 있거나, 다른 칩렛들에 전달될 수 있다. 칩렛은 또한 이미지 또는 이미지의 일부를 저장하기 위한 프레임-스토어(42)뿐만 아니라 소프트웨어 프로그램을 저장하기 위한 메모리를 포함할 수 있다. 여기서, 컴퓨팅 회로는 기본적으로 저장된 프로그램 컴퓨터를 제공하며 프로그램가능할 수 있다. 다른 컴퓨팅 회로들내에 있는 프로그램들은 같거나 다를 수 있다. 프로그램은 상술한 바와 같이 버스를 통해 컨트롤러로부터 칩렛으로 로딩될 수 있다.
이미지 신호는 디스플레이가 픽셀들을 갖는 것보다 더 많거나 적은 픽셀 값들을 가질 수 있다. 컴퓨팅 회로는 이미지 신호 픽셀 값들의 서브세트를 디스플레이하기 위해 이미지 신호 픽셀 값들을 중에서 선택할 수 있거나, 디스플레이에 있는 픽셀들의 개수로 이미지 신호를 디스플레이하기 위해 이용가능한 픽셀 값들 간에 보간할 수 있다. 따라서, 프레임 스토어는 디스플레이 픽셀 어레이에 있는 것보다 더 많은 픽셀 값들을 저장할 수 있다. 이 특징은 사용자로부터 명령어에 더 빨리 응답하도록 하여 추가 세부사항을 보기 위해 디스플레이되는 이미지를 확대해 준다.
구동회로는 가령 윈터스 등(Winters et al.)이 2008년 8월 14일에 출원한 발명의 명칭이 "OLED device with embedded chip driving"인 미국특허출원 No. 12/191,478에 기술된 바와 같이 픽셀들의 액티브-매트릭스 컨트롤을 실행할 수 있다. 대안으로, 구동회로는 패시브-매트릭스 컨트롤을 제공할 수 있다. 패시브-매트릭스 컨트롤 방법에서, 픽셀들은 행렬 전극들이 중첩되는 픽셀을 정의하는 행렬 전극들의 직각 어레이를 갖는 상호 배타적 픽셀 그룹들로 나누어진다. 각 픽셀 그룹내에 있는 픽셀들은 2차원 어레이로 구성되고, 각 픽셀 그룹은 픽셀 그룹과 관련된 적어도 하나의 구동회로를 갖는 하나 이상의 칩렛들에 의해 제어된다. 이런 배열에서, 픽셀 그룹에 있는 컬럼 전극은 하나 이상의 칩렛 세트에 연결될 수 있은 반면, 행 전극은 하나 이상의 다른 칩렛 세트에 연결될 수 있다. 구동회로는 패시브-매트릭스 행 또는 열 컨트롤 회로일 수 있고 하나 또는 별개의 칩렛들로 형성될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 한 세트의 칩렛들(20A)이 컨트롤러(60)로부터의 이미지 신호에 응답해 기판(10)에 형성된 픽셀들(30)의 픽셀 그룹(37)에 열 제어를 제공할 수 있는 한편, 또 다른 칩렛(20B)이 픽셀 그룹에 행 제어를 제공할 수 있고, 본 발명의 다양한 실시예에서, 다른 칩렛들이 다른 구동회로들을 포함할 수 있다; 컴퓨팅 회로는 칩렛들 중 모두 또는 일부에만 또는 구동회로를 포함하지 않는 별개의 칩렛들에 포함될 수 있다. 대안으로, 도 5의 실시예에 도시된 바와 같이, 패시브-매트릭스 행렬 구동회로(50,52)가 연결패드(24)에 연결된 픽셀회로(22)에서 축적전송회로(26)와 함께 한 칩렛(20)에 포함될 수 있다. 따라서, 각각의 구동회로(31)는 픽셀회로(22)를 형성하는 관련되고 전기연결된 컴퓨팅 회로(44)를 갖는다. 도 6은 별개의 칩렛들(20)이 이미지 신호와 함께 신호 커넥션(35)과 구동픽셀(30)을 통해 컨트롤러(60)로부터 이미지 신호를 처리하기 위한 구동회로(31)와 컴퓨팅 회로(29)를 포함하는 실시예를 도시한 것이다. 컨트롤러는 한 행 이상의 칩렛들에 연결된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 이 실시예에서, 픽셀회로(칩렛(20)내에 미도시됨)는 디스플레이 영역(11)에 2차원 격자 어레이를 형성하고 픽셀회로는 전기도체(34)로 형성된 직렬통신버스에 의해 어레이에 있는 각각의 이웃들과 전기연결된다. 각 신호 커넥션은 각 쌍의 칩렛들에 고유하다. 대조적으로, 전기도체들(38)은 칩렛(20)내 모든 픽셀회로들에 연결된 공통 연결을 형성한다. 이런 공통 연결은 디스플레이 디바이스의 동작 및 픽셀들(30)의 활성을 제어하는데 보조하는 클록, 전력 또는 접지신호들과 같은 공통 신호들을 제공한다.
일반적으로, 각 컴퓨팅 회로는 신호 커넥션을 통해 이웃한 컴퓨팅 회로들과 소통한다. 각 신호 커넥션은 점대점일 수 있고 (도 6 및 도 7에서와 같이) 하나의 가장 가까운 이웃에만 연결할 수 있다. 대안으로, 신호 커넥션은 (도 4에 도시된 바와 같이) 2 이상의 컴퓨팅 회로들에 또는 심지어 공통 신호 커넥션 (가령, 전기도체(38)와 같이 연결된 신호 커넥션들)을 통해 모든 컴퓨팅 회로들에 공통으로 연결될 수 있다. 구동회로 및 컴퓨팅 회로가 하나 이상의 발광재료층들과 동일한 디스플레이 기판 면상의 디스플레이 영역에 있는 기판 위에 분포된다. 회로들은 픽셀 어레이의 외주 주위에만 위치되지 않고 픽셀 어레이 내에, 즉, 디스플레이 영역에서 픽셀들 아래, 위 또는 사이에 위치된다. 마찬가지로, 칩렛들이 구동회로 및 컴퓨팅 회로를 형성하는데 이용되면, 칩렛들은 하나 이상의 발광재료층들과 동일한 디스플레이 기판 면상의 디스플레이 영역에 있는 픽셀 어레이내에 위치된다.
직렬버스는 데이터가 한 회로에서 전기절연된 전기 커넥션들에 있는 다음 회로로 재전송되는 버스이다; 병렬버스는 데이터가 전기적으로 공통인 전기 커넥션들 상의 모든 칩렛들에 동시에 제공되는 버스이다. 복수의 직렬연결된 축적전송회로가 칩렛내에 포함될 수 있고 하나의 직렬버스 상에서 별개의 축적전송회로 세트를 형성하도록 직렬버스의 전기 커넥션에 연결될 수 있다. 더욱이, 복수의 세트들로 복수의 칩렛들(20)을 직렬 연결하는 복수의 직렬버스들이 이용될 수 있다. 이는 또한 다수의 직렬버스들을 칩렛에 연결시키고 한 칩렛 내에 다수의 직렬연결된 축적전송회로 세트들을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 직렬버스는 이미지 신호소스(가령, 컨트롤러)를 전기도체와 함께 제 1 축적전송회로에 연결시킨다. 직렬버스상의 각 축적전송회로는 전기적으로 별개의 전기도체를 이용해 다음 축적전송회로에 연결되어, 모든 전기도체들이 한 축적전송회로에서 다음 축적전송회로로 동시에, 가령 클록 신호에 응답해 다른 데이터를 전할 수 있다. 컨트롤러는 제 1 디지털 픽셀 값을 갖는 이미지 신호와 클록신호(가령, 클록)을 축적전송회로가 디지털 픽셀 값을 저장하게 할 수 있는 컨트롤러에 연결된 제 1 축적전송회로에 제공한다. 제 1 축적전송회로가 제 1 디지털 픽셀 값을 저장한 후에, 제 1 축적전송회로가 제 1 디지털 픽셀 값을 상기 제 1 축적전송회로에 연결된 제 2 축적전송회로에 제공하는 것과 동시에 제 2 디지털 픽셀 값이 제 1 축적전송회로에 제공될 수 있다. 컨트롤 신호(가령, 클록신호)가 축적전송회로들 모두에 함께 제공될 수 있거나, 디지털 픽셀 값들이 전파되는 만큼 하나의 축적전송회로로부터 다음 축적전송회로 전파될 수 있다. 제 1 축적전송회로가 그런 후 제 2 디지털 픽셀 값을 저장하는 한편, 제 2 축적전송회로는 제 1 디지털 픽셀 값을 저장한다. 그 후 프로세스는 제 3 디지털 픽셀 값과 제 3 축적전송회로 등등에 반복되어, 디지털 픽셀 값들이 순차적으로 한 축적전송회로에서 다음 축적전송회로로 이동된다. 각 칩렛은 하나 이상의 축적전송회로를 포함하므로 디지털 픽셀값들이 한 칩렛에서 다음 칩렛으로 이동된다.
디지털 이미지 신호는 픽셀회로와 축적전송회로를 제어하는데 돕기 위해 컨트롤 신호를 포함할 수 있다. 가령, 리셋 및 클록신호들이 이용될 수 있다. 이는 디지털 픽셀 값들이 전송되는 신호 커넥터들과 분리된 신호 커넥터들에 컨트롤 신호를 전송하는데 유용할 수 있다.
신호 커넥터들은 칩렛상의 연결패드에 연결될 수 있다. 본 발명의 일실시예에서, 신호는 전기 공통커넥터와 함께 모든 칩렛에 병렬 연결될 수 있다. 이 실시예에서, 모든 칩렛은 (전기 공통 커넥터에서 전파 지연을 무시하고) 동시에 동일한 정보를 수신할 것이다. 전기적 공통 커넥터는 칩렛을 통해 전파될 수 있다. 이런 병렬 연결은 동시에 각 칩렛에 제공될 필요가 있는 신호들(가령, 클록신호, 셀렉트 신호, 리셋신호 또는 인에이블 신호)에 유용하다. 다른 실시예에서, 신호는 상기 신호가 칩렛으로 전달되고, 상기 칩렛에 저장된 후 나중에(가령 클록 싸이클 후에) 다음 직렬 연결된 칩렛으로 옮겨지는 직렬연결을 이용해 하나 이상의 칩렛들에 연결될 수 있다. 이런 신호(가령, 데이터 신호)는 그 후 신호 무결성을 유지하기 위해 칩렛 내에서 재생될 수 있다. 칩렛들 내에 그리고 그 사이에서 직렬형태로 각 축적전송회로를 다음 축적전송회로에 연결하는데 내부 칩렛 커넥션들이 이용될 수 있다. 내부 칩렛 연결은 또한 칩렛 내에 있는 구동회로 또는 컴퓨팅 회로에 연결될 수 있다.
이미지 신호가 컴퓨팅 회로 또는 구동회로로 옮겨지고 나서, 디스플레이는 이미지 신호 픽셀 값을 디스플레이하도록 활성화될 수 있다. 픽셀이 활성화되는 것과 동시에 또는 전에 또는 후에, 컴퓨팅 회로는 픽셀 값들을 처리하고 픽셀 값을 처리된 이미지로 변환시킨다. 처리된 이미지는 구동회로에 의해 디스플레이되어 진다. 컴퓨팅 회로는 관련된 구동회로가 활성화할 수 있는 픽셀 개수보다 더 많거나 더 적은 픽셀 값들을 수신할 수 있다. 대안으로, 가공된 이미지는 디스플레이 또는 다른 프로세싱을 위해 컨트롤러나 다른 구동회로 및 컴퓨팅 회로들로 보내질 수 있다.
본 발명은 디스플레이 디바이스내에서 고속으로 통합된 이미지 처리 및 디스플레이를 제공하는 점에 종래 기술보다 이점을 제공한다. 가령 박막 트랜지스터를 이용하는 종래 기술의 방법들은 필요한 박막 로직이 너무 크고 성능이 낮기 때문에 디지털 신호 전파, 계산, 및 구동을 제공할 수 없다. 따라서, 본 발명은 종래기술에 개시된 기술보다 향상된 성능을 제공한다. 디지털 이미지 신호를 이용함으로써, 심지어 가령, 대각선으로 미터 이상인 대형 디스플레이 면적 위로 신호를 보낼 때에도 신호 정확도가 유지된다. 직렬 신호 커넥션은 디스플레이내 픽셀들을 컨트롤러에 연결하는데 필요한 와이어 개수를 줄이고 결정 실리콘에 형성된 칩렛은 일련의 디지털 픽셀 값들을 통신, 프로세싱, 및 디스플레이하는데 유용한 고속의, 고밀도 회로를 제공한다. 칩렛 어레이는 상대적으로 짧은 칩렛간 연결(즉, 전기 커넥션)을 가능하게 하여 신호전파지연을 줄이고 데이터 전송속도를 높인다. 축적전송회로는 데이터 및 컨트롤 신호가 한 칩렛에서 또 다른 칩렛으로 전송됨에 따라 데이터 및 컨트롤 신호 모두의 직렬 디지털 신호들 재구성할 수 있어, 고속 통신을 더 가능하게 한다. 결정 실리콘 칩렛 기판에 의해 가능해진 칩렛 내 회로들의 고밀도로 인해 가령 디지털-아날로그 컨버터, 액티브-매트릭스 컨트롤 회로, 패시브-매트릭스 회로 컨트롤러를 포함한 픽셀들에 대한 복잡한 계산 및 구동회로가 칩렛내에 형성될 수 있다. 피드백 또는 고장검출회로가 또한 칩렛내에 형성될 수 있어 픽셀 구동회로의 성능 및 정확도, 안정성 및 픽셀 출력의 균일성을 더 향상시킨다. 이런 피드백 신호는 픽셀 전류 또는 컨트롤 전압의 측정을 포함할 수 있다. 검출회로는 광센서들로 광검출을 포함할 수 있다.
특히, OLED 재료들은 사용시 주어진 광출력에 대해 구동전류가 증가함에 따라 노화되는 것으로 알려져 있다. 고회로밀도 칩렛 내에 해당기술분야에 공지된 바와 같은 최신 전류제어 픽셀 회로들을 이용함으로써, 시간에 걸쳐 광출력이 일정하게 제어될 수 있다.
컨트롤러는 칩렛으로서 구현될 수 있고 디스플레이 기판에 부착될 수 있다. 컨트롤러는 디스플레이 기판의 외주에 위치될 수 있거나, 디스플레이 기판 외부에 있을 수 있고 종래 집적회로를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 칩렛들은 다양한 방식으로, 가령 칩렛의 긴 치수를 따라 연결패드들의 하나 이상의 행들로 구성될 수 있다. 신호 및 전극 커넥터들이 다양한 재료들로 형성될 수 있고 디바이스 기판에 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 같이 증발되거나 스퍼터링되는 금속을 증착하기 위한 다양한 방법들을 이용할 수 있다. 대안으로, 신호 및 전극 커넥터들은 경화된 도전성 잉크 또는 금속 산화물로 제조될 수 있다. 한가지 비용이점적인 실시예에서, 신호 및 전극 커넥터들이 단일층에 형성된다.
본 발명은 복수의 칩렛들이 디스플레이 디바이스 기판 위에 규칙적인 배열로 배열되는 대형 디바이스 기판, 가령, 유리, 플라스틱, 또는 호일을 이용한 멀티픽셀 디바이스 실시예에 특히 유용하다. 각 칩렛 또는 칩렛 세트들은 칩렛(들)에 있는 회로도에 따라 그리고 컨트롤 신호에 응답해 디바이스 기판 위에 형성된 복수의 픽셀들을 제어할 수 있다. 개개의 픽셀 그룹들 또는 다수의 픽셀 그룹들이 전체 디스플레이를 형성하기 위해 어셈블리될 수 있는 타일화 소자들에 위치될 수 있다.
본 발명에 따르면, 칩렛은 기판 위에 분포된 픽셀 컨트롤과 컴퓨팅 소자들을 제공한다. 칩렛은 디바이스 기판에 비해 상대적으로 작은 집적회로이며 별개의 기판 위에 형성된 와이어, 연결패드, 저항이나 커패시터와 같은 수동소자들 또는 트랜지스터나 다이오드와 같은 능동소자들을 포함한 하나 이상의 픽셀회로들을 포함한다. 칩렛들은 디스플레이 기판과 별개로 제조되고 그런 후 디스플레이 기판에 부착된다. 이들 공정의 세부내용들은 가령 US 6,879,098; US 7,557,367; US 7,622,367; US20070032089; US20090199960 및 US20100123268에서 찾을 수 있다.
칩렛들은 바람직하게는 반도체 디바이스들을 제조하기 위한 공지의 공정을 이용해 실리콘 또는 SOI(Silicon On Insulator) 웨이퍼를 이용해 제조된다. 각 칩렛은 그런 후 디바이스 기판에 부착되기 전에 분리된다. 따라서, 각 칩렛의 결정 베이스는 디바이스 기판과 분리되고 칩렛 회로가 위에 배치되는 기판으로 간주될 수 있다. 그러므로, 복수의 칩렛들은 디바이스 기판과 서로 분리되는 대응하는 복수의 기판을 갖는다. 특히, 별개의 기판들은 픽셀들이 형성되는 기판과 분리되고 함께 취해지는 별개의 칩렛 기판들의 면적은 디바이스 기판보다 더 적다. 칩렛들은 가령 박막 비정질 또는 다결정 실리콘 디바이스에서 발견되는 것보다 더 높은 성능의 능동 구성부품들을 제공하기 위해 결정 기판을 가질 수 있다. 칩렛들은 바람직하게는 두께가 100㎛ 이하, 더 바람직하게는 20㎛ 이하일 수 있다. 이는 종래 스핀코팅 기술을 이용해 도포될 수 있는 칩렛 위에 접착 및 평탄화 재료의 형성을 용이하게 한다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 결정 실리콘 기판 상에 형성된 칩렛들은 기하학적 어레이로 배열되고 접착 또는 평탄화 재료들로 디바이스 기판(가령, 10)에 부착된다. 칩렛 표면 상의 연결패드들은 각 칩렛을 신호 와이어, 전력버스 및 행 또는 열 전극들에 연결하는데 이용되어 픽셀들을 구동시킨다. 칩렛들은 적어도 4개의 픽셀들을 컨트롤할 수 있다.
칩렛들이 반도체 기판에 형성되기 때문에, 칩렛의 회로도가 현대 리소그래피 툴들을 이용해 형성될 수 있다. 이런 툴들로, 0.5 마이크론 이하의 피처 크기들이 쉽게 가능해진다. 가령, 현대 반도체 제조라인들은 90㎚ 또는 45㎚의 선폭을 달성할 수 있고 본 발명의 칩렛을 만드는데 이용될 수 있다. 그러나, 칩렛은 또한 디스플레이 기판에 어셈블리되고 나서 칩렛 위에 제공된 와이어링 층에 전기연결을 하기 위한 연결패드를 필요로 한다. 연결패드는 디스플레이 기판에 사용된 리소그래피 툴의 피처 크기(가령 5㎛) 및 와이어링 층에 칩렛의 정렬(가령, ±5㎛)을 기초로 크기 맞춰질 수 있다. 따라서, 연결패드는 가령 패드들 간에 5㎛ 간격을 가지며 15㎛ 폭이 될 수 있다. 이는 패드가 일반적으로 칩렛에 형성된 트랜지스터 회로보다 상당히 더 커지는 것을 의미한다.
패드는 트랜지스터 위에 있는 칩렛 상의 금속화층에 형성될 수 있다. 낮은 제조단가를 가능하게 하기 위해 가능한 한 작은 표면적을 갖는 칩렛을 만드는 것이 바람직하다.
기판(가령 비정질 또는 다결정 실리콘)에 직접 형성된 회로보다 성능이 더 큰 회로를 갖는 (가령, 결정 실리콘을 포함한) 별개의 기판들과 함께 칩렛들을 이용함로써, 더 큰 성능과 더 큰 기능을 갖는 장치가 제공된다. 결정 실리콘은 더 큰 성능뿐만 아니라 훨씬 더 작은 소자들(가령, 트랜지스터들)을 갖기 때문에, 회로 크기가 크게 줄어든다. 유용한 칩렛은 가령 2008년 3월 4일자 Digest of Technical Papers of the Society for Information Display, p. 13에 게재된 윤(Yoon), 이(Lee), 양(Yang), 및 장(Jang)의 논문 "A novel use of MEMs switches in driving AMOLED"에 기술된 바와 같은 마이크로전자기계(MEMS) 구조들을 이용해 또한 형성될 수 있다.
디바이스 기판은 유리 및 해당기술분야에 공지된 포토리소그래피 기술로 패턴화된 평탄화층(가령, 수지) 위에 형성된 증발되거나 스퍼터링된 금속 또는 금속 합금, 가령, 알루미늄 또는 은으로 제조된 배선층들을 포함할 수 있다. 칩렛들은 집적회로 산업에서 잘 확립된 종래 기술들을 이용해 형성될 수 있다. 와이어링 및 제 1 전극들은 알려진 포토리소그래피 기술을 이용해 형성될 수 있다. 발광재료층 및 제 2 전극들은 OLED 기술에 알려진 공정을 이용해 형성될 수 있다.
다른 신호 쌍들을 이용한 본 발명의 실시예에서, 기판은 바람직하게는 호일이나 또 다른 고체 전기도전성 재료일 수 있고, 차동 신호쌍을 형성하는 2개의 직렬버스들이 전자공학 분야에 알려진 바와 같은 기판에 참조되는 차동 마이크로스트립 구성으로 레이아웃될 수 있다. 비도전성 기판을 이용한 디스플레이에서, 차동 신호쌍은 바람직하게는 제 2 전극에 참조될 수 있고, 임의의 픽셀의 제 1 전극의 어떠한 부분도 제 2 전극과 차동 쌍의 어느 한 직렬버스 사이에 위치되지 않도록 보내질 수 있다. LVDS(EIA-644), RS-485 또는 전자공학 분야에 알려진 다른 차동 시그널링 표준들이 차동 신호쌍들에 이용될 수 있다. 4b5b와 같은 밸런스 DC 인코딩이 해당기술분야에 알려진 바와 같이 차동 신호쌍을 가로질러 전달된 데이터를 포맷하는데 이용될 수 있다.
본 발명은 멀티픽셀 하부구조를 갖는 디바이스에 이용될 수 있다. 특히, 본 발명은 유기 또는 무기 LED 디바이스로 실시될 수 있고 특히 정보 디스플레이 디바이스에 유용하다. 바람직한 실시예에서, 본 발명은 미국특허 No. 4,769,292 및 미국특허 No. 5,061,569에 개시되어 있으나 이에 국한되지 않는 작은 분자 또는 풀리머 OLED로 구성된 평판 패널 OLED에 이용된다. 가령 (예를 들어, US 2007/0057263에 개시된 바와 같은) 다결정 반도체 매트릭스에 형성된 양자도트를 이용하고 유기 또는 무기 전하제어층 또는 하이브리드 유기/무기 디바이스들을 이용하는 무기 EL 디스플레이가 이용될 수 있다. 유기 또는 무기 발광 디스플레이의 많은 조합 및 변형들이 상단 이미터 또는 하단 이미터 아키텍쳐를 갖는 액티브-매트릭스 디스플레이를 포함한 이런 디바이스를 제조하는데 이용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 중요한 이점은 매우 무게가 가볍고 얇은 디스플레이 및 컴퓨팅 구조를 제공하는 것이다. 그러나, 휴대전화와 같은 종래기술의 디스플레이 시스템에서 본 바와 같이, 컴퓨팅 회로 이외에 전기 커넥터 및 전원을 수용하기 위해 상당한 부피가 요구된다. 따라서, 본 발명의 실시예 내에서 데이터가 무선, 전자기 통신을 통해 디스플레이에 전달될 수 있도록 무선 안테나를 이용해 RF 통신을 제공할 수 있는 디스플레이내 금속층들을 형성하는 것이 유용하다. 마찬가지로 하나 이상의 공진 안테나들이 디스플레이 기판에 형성되거나 또 다른 상대적으로 얇은 기판에 형성될 수 있고 공진 전자기 에너지 전달을 용이하게 하도록 디스플레이 기판에 부착될 수 있다. 이런 공진 전자기 에너지 전달방법은 US 1 1/481,077에 개시된 바와 같이 해당기술분야에 공지되어 있다.
이들 또는 다른 실시예에서, 별개의 회로들이 전력을 제어하기 위해 디스플레이 기판에 형성되거나 부착될 수 있다. 몇몇 유용한 실시예에서, 디스플레이의 나머지 소자들에 전력을 공급하기 위해 외부 소스로부터 각각의 전력 버스로 전력을 스위치하고 상태 조절할 수 있는 전력회로가 형성될 수 있다. 이런 전력회로는 실리콘으로 형성될 수 있으나 또한 갈륨을 포함한 다른 재료들로 형성될 수 있다. 이런 구성요소들은 디스플레이로 전력의 흐름을 컨트롤하고 상태 조절하기 위해 기판에 또한 부착될 수 있다.
특히 소정의 바람직한 실시예들을 참조로 본 발명을 상세히 설명하였으나, 변경 및 변형들이 본 발명의 기술사상과 범위 내에서 달성될 수 있음을 알아야 한다.
9 프로세스 측
10 디스플레이 기판
11 디스플레이 영역
12 제 1 전극
14 발광재료층
16 제 2 전극
18 평탄화/절연층
20 칩렛
20A 열구동 칩렛
20B 행구동 칩렛
22 픽셀회로
24 연결패드
25 직렬 시프트 레지스터
26 축적전송회로
27A 입력
27B 출력
28 칩렛 기판
29 컴퓨팅 회로
30 픽셀
31 구동회로
32 전극 커넥터, 전기도체
35 신호 커넥터, 전기도체
35 신호 커넥터, 전기도체
36 신호 커넥터, 전기도체
37 픽셀 그룹
38 공통 커넥터, 전기도체
40 센서
42 프레임-스토어
44 이미지 처리회로
50 열 드라이버 회로
52 행 드라이버 회로
60 컨트롤러

Claims (28)

  1. (a) 디바이스 측에 디스플레이 영역을 갖는 디스플레이 기판;
    (b) 디스플레이 영역에 있는 디스플레이 기판의 디바이스 측에 형성된 픽셀 어레이;
    (c) 디스플레이 영역에 있는 디스플레이 기판의 디바이스 측에 위치된 구동회로 어레이;
    (d) 디스플레이 영역에 있는 디스플레이 기판의 디바이스 측에 위치된 컴퓨팅 회로 어레이;
    (e) 디스플레이 기판의 디바이스 측에 형성되고 각각의 구동회로 및 디지털 컴퓨팅 회로에 연결된 복수의 도체들; 및
    (f) 하나 이상의 전기도체들에 연결된 이미지 신호를 제공하기 위한 수단을 포함하고,
    각 픽셀은 제 1 전극, 상기 제 1 전극 위에 위치된 하나 이상의 발광재료층들, 및 상기 하나 이상의 발광재료층들 위에 위치된 제 2 전극을 각각 포함하며, 픽셀은 제 1 및 제 2 전극에 의해 하나 이상의 발광재료층들을 지나는 전류에 응답해 광을 방출하고,
    각 구동회로는 각 픽셀에 제공된 픽셀 전류를 컨트롤하기 위한 하나 이상의 픽셀들에 전기연결되며,
    각 컴퓨팅 회로는 신호 또는 이미지 처리를 위한 그리고 이웃 컴퓨팅 회로들과 통신하기 위한 회로를 포함하고,
    각 컴퓨팅 회로는 컴퓨팅 회로 어레이에서 각각의 이웃들에 도체로 연결되는 디지털 디스플레이 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    컴퓨팅 회로는 직렬버스를 통해 통신되는 디지털 디스플레이 디바이스.
  3. 제 2 항에 있어서,
    컴퓨팅 회로는 직렬버스를 통해 구동회로에 연결되는 디지털 디스플레이 디바이스.
  4. 제 1 항에 있어서,
    픽셀들은 서로 배타적인 픽셀 그룹으로 나누어지고, 각 픽셀 그룹내 픽셀들은 2차원 어레이로 구성되며, 각 픽셀 그룹은 픽셀 그룹을 컨트롤 하기 위한 적어도 하나의 컴퓨팅 회로를 갖는 하나 이상의 칩렛들과 연계되는 디지털 디스플레이 디바이스.
  5. 제 4 항에 있어서,
    컴퓨팅 회로는 2차원 어레이를 형성하고 컴퓨팅 회로의 2차원 어레이의 각 행 또는 열에 연결된 패시브-매트릭스 행 또는 열 컨트롤 회로를 더 구비하는 디지털 디스플레이 디바이스.
  6. 제 5 항에 있어서,
    패시브-매트릭스 행 또는 열 컨트롤 회로가 칩렛(들)에 제공되는 디지털 디스플레이 디바이스.
  7. 제 1 항에 있어서,
    이미지 신호는 디지털 직렬신호인 디지털 디스플레이 디바이스.
  8. 제 1 항에 있어서,
    각각의 구동회로는 픽셀 회로를 형성하는 관련된 전기연결 컴퓨팅 회로를 갖는 디지털 디스플레이 디바이스.
  9. 제 8 항에 있어서,
    픽셀 회로는 디스플레이 영역에 있는 2차원 그리드 어레이를 형성하고 픽셀 회로는 전기도체로 형성된 직렬통신버스에 의해 어레이에 있는 각각의 이웃들과 전기연결되는 디지털 디스플레이 디바이스.
  10. 제 1 항에 있어서,
    컴퓨팅 회로에 센서를 더 포함하는 디지털 디스플레이 디바이스.
  11. 제 10 항에 있어서,
    센서는 광센서, 압력센서, 관성센서, 온도센서, 또는 방사선 센서인 디지털 디스플레이 디바이스.
  12. 제 1 항에 있어서,
    컴퓨팅 회로는 이미지 신호를 처리하기 위한 이미지 처리회로를 포함하는 디지털 디스플레이 디바이스.
  13. 제 12 항에 있어서,
    이미지 신호가 인코딩되고 컴퓨팅 회로는 이미지 신호를 복호화하는 이미지 처리회로를 포함하는 디지털 디스플레이 디바이스.
  14. 제 13 항에 있어서,
    컴퓨팅 회로에 센서를 더 포함하고, 컴퓨팅 회로는 센서에 응답해 이미지 신호를 처리하는 디지털 디스플레이 디바이스.
  15. 제 1 항에 있어서,
    컴퓨팅 회로는 이미지 프레임-스토어를 포함하는 디지털 디스플레이 디바이스.
  16. 제 15 항에 있어서,
    픽셀 어레이는 이미지 신호보다 적은 픽셀을 갖고 이미지 프레임-스토어는 픽셀 어레이보다 더 많은 픽셀을 저장하는 디지털 디스플레이 디바이스.
  17. 제 1 항에 있어서,
    컴퓨팅 회로는 디지털 회로인 디지털 디스플레이 디바이스.
  18. 제 17 항에 있어서,
    컴퓨팅 회로는 프로그램가능한 회로인 디지털 디스플레이 디바이스.
  19. 제 1 항에 있어서,
    도체는 전기도체 또는 광도체인 디지털 디스플레이 디바이스.
  20. 제 1 항에 있어서,
    무선 안테나로서 역할하는 하나 이상의 금속층들을 더 포함하고, 금속층(들)은 하나 이상의 컴퓨팅 회로 또는 외부 디스플레이 컨트롤러에 연결되는 디지털 디스플레이 디바이스.
  21. (a) 디바이스 측을 갖는 디스플레이 기판;
    (b) 디스플레이 영역에 있는 디스플레이 기판의 디바이스 측에 형성된 픽셀 어레이;
    (c) 디스플레이 영역에 있는 디스플레이 기판의 디바이스 측에 위치된 구동회로 어레이;
    (d) 디스플레이 영역에 있는 디스플레이 기판의 디바이스 측에 위치된 컴퓨팅 회로 어레이;
    (e) 디스플레이 기판의 디바이스 측에 형성되고 각각의 구동회로 및 디지털 컴퓨팅 회로에 연결된 복수의 전기도체들;
    (f) 하나 이상의 전기도체들에 연결된 이미지 신호를 제공하기 위한 수단을 포함하고;
    (g) 구동회로와 컴퓨팅 회로가 칩렛에 제공되어 있고, 각 칩렛은 디스플레이 기판과 분리되고 별개인 기판을 가지며,
    각 픽셀은 제 1 전극, 상기 제 1 전극 위에 위치된 하나 이상의 발광재료층들, 및 상기 하나 이상의 발광재료층들 위에 위치된 제 2 전극을 포함하며, 픽셀은 제 1 및 제 2 전극에 의해 하나 이상의 발광재료층들을 지나는 전류에 응답해 광을 방출하고,
    각 구동회로는 각 픽셀에 제공된 픽셀 전류를 컨트롤하기 위한 하나 이상의 픽셀들에 전기연결되며,
    각 컴퓨팅 회로는 신호 또는 이미지 처리를 위한 그리고 이웃 컴퓨팅 회로들과 통신하기 위한 회로를 포함하고,
    각 컴퓨팅 회로는 컴퓨팅 회로 어레이에서 각각의 이웃들에 도체로 연결되는 디지털 디스플레이 디바이스.
  22. 제 21 항에 있어서,
    컴퓨팅 회로 어레이와 외부 정보 소스에 연결된 인터페이스 회로를 더 포함하는 디지털 디스플레이 디바이스.
  23. 제 21 항에 있어서,
    구동회로는 제 1 칩렛에 제공되고 컴퓨팅 회로는 제 1 칩렛과 별개이고 다른 제 2 칩렛에 제공되는 디지털 디스플레이 디바이스.
  24. 제 21 항에 있어서,
    적어도 하나의 구동회로 및 적어도 하나의 컴퓨팅 회로가 동일 칩렛에 제공되는 디지털 디스플레이 디바이스.
  25. 제 21 항에 있어서,
    칩렛은 칩렛 기판에 형성된 하나 이상의 연결패드를 포함하고, 연결패드는 전기도체와 물리적으로 접촉하는 디지털 디스플레이 디바이스.
  26. 제 21 항에 있어서,
    픽셀은 서로 배타적인 픽셀 그룹들로 나누어지고, 각 픽셀 그룹내 픽셀들은 2차원 어레이로 구성되고 각 픽셀 그룹은 픽셀 그룹과 연관된 적어도 하나의 컴퓨팅 회로를 갖는 하나 이상의 칩렛들에 의해 컨트롤 되는 디지털 디스플레이 디바이스.
  27. 제 21 항에 있어서,
    각각의 구동회로는 픽셀 회로를 형성하는 연관되고 전기연결된 컴퓨팅 회로를 갖는 디지털 디스플레이 디바이스.
  28. 제 27 항에 있어서,
    픽셀회로는 디스플레이 영역에서 2차원 격자 어레이를 형성하고 픽셀회로는 전기도체의 형태로 직렬통신버스에 의해 어레이에서 각각의 이웃들과 전기연결되는 디지털 디스플레이 디바이스.
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