JP2018519539A - 表示パネル用の発光制御装置及び方法 - Google Patents

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Abstract

表示パネルの発光の制御に関連する方法及び装置である。一実施形態では、表示ドライバハードウェア回路は、表示パネルの発光グループ内の行の数を選択する行選択論理であって、この行の数は表示パネルの単一の行から全パネルまで調整可能である行選択論理と、表示パネルの発光グループ内の列の数を選択する列選択論理であって、この列の数は表示パネルの単一の列から全パネルまで調整可能である列選択論理と、表示される１データフレーム当たりのパルスの数を選択する発光論理であって、１データフレーム当たりのパルスの数は１から複数まで調整可能であり、パルス長は連続デューティサイクルから非連続デューティサイクルまで調整可能である発光論理と、を含む。

Description

本開示は全般的に表示システムに関し、より具体的には、表示パネル用の発光制御装置及び方法に関する。
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１５年６月５日に出願された米国特許仮出願第６２／１７１，９２８号の利益を主張し、同文献は本明細書において参照により援用されている。
表示パネルは、幅広い電子デバイスにおいて利用されている。一般的なタイプの表示パネルは、各画素がデータフレームを表示するように駆動され得るアクティブマトリクス型表示パネルを含んでいる。コンピュータディスプレイ、スマートフォン、及びテレビなどの、高解像度カラー表示パネルは、アクティブマトリクス型ディスプレイ構造を用いる場合がある。ｍ×ｎ表示（例えば、画素）要素からなるアクティブマトリクス型ディスプレイは、ｍ本の行線及びｎ本の列線又はそれらのサブセットでアドレス指定することができる。従来のアクティブマトリクス型ディスプレイ技術では、スイッチングデバイス及び記憶デバイスがディスプレイの表示要素毎に位置している。表示要素は、発光ダイオード（ＬＥＤ）又は他の発光材料とすることができる。記憶デバイス（単数又は複数）（例えば、コンデンサ又はデータレジスタ）は、例えば、データ信号（例えば、その表示要素から発せられる発光に対応する）をその内部にロードするために、それぞれの表示（例えば、画素）要素と接続することができる。従来のディスプレイ内のスイッチは通常、堆積された薄膜からなり、ゆえに薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と呼ばれるトランジスタを通して実装されている。ＴＦＴ集積化のために使用される一般的な半導体は、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）であり、それにより、低温プロセスで大面積の製造が可能になる。ａ−Ｓｉ ＴＦＴと従来のシリコン金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）との主な違いは、電子トラップの存在によりａ−Ｓｉ内の電子移動度が低下することである。別の違いとしては、閾値電圧シフトがより大きいことが挙げられる。低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）はＴＦＴ集積化のために使用される代替材料を表す。ＬＴＰＳのＴＦＴは、移動度がａ−Ｓｉ ＴＦＴより高いが、ＭＯＳＦＥＴ用よりは依然として低い。
表示パネルの発光を制御する方法、システム、及び装置を説明する。一実施形態では、表示ドライバハードウェア回路は、表示パネルの発光グループ内の行の数を選択する行選択論理であって、この行の数は表示パネルの単一の行から全パネルまで調整可能である行選択論理と、表示パネルの発光グループ内の列の数を選択する列選択論理であって、この列の数は表示パネルの単一の列から全パネルまで調整可能である列選択論理と、表示される１データフレーム当たりのパルスの数を選択する発光論理であって、１データフレーム当たりのパルスの数は１から複数まで調整可能であり、パルス長は連続デューティサイクルから非連続デューティサイクルまで調整可能である発光論理と、を含む。表示ドライバハードウェア回路は、複数の非線形グレースケールクロックを含むことができ、発光論理は、第１のデータ信号を第１の非線形グレースケールクロックからのパルスの数と比較して、第１のデータ信号が第１の非線形グレースケールクロックからのパルスの数と異なる場合に第１の表示要素による発光を生じさせるものであり、また第２のデータ信号を第２の非線形グレースケールクロックからの第２のパルスの数と比較して、第２のデータ信号が第２の非線形グレースケールクロックからのパルスの数と異なる場合に第２の異なる色の表示要素による発光を生じさせるものである。表示ドライバハードウェア回路は、異なる時間に表示パネルの隣接する表示要素の発光を開始するタイミングオフセット回路を含むことができる。表示される１データフレーム当たりのパルスの数は複数のパルスとすることができ、発光論理は、それぞれ継続的なグレーレベルに対して、この複数のパルスのすべてより短いパルス長を増大させることができる。発光グループは、少なくとも１つの赤色発光ダイオード（ＬＥＤ）、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤを含む画素とすることができるが、この特定の構成は例示的なものであり、画素内の他のＬＥＤ色構成を使用してもよい。
一実施形態では、表示パネルを駆動する方法は、行選択論理を用いて表示パネルの発光グループ内の行の数を選択することであって、この行の数は表示パネルの単一の行から全パネルまで調整可能であることと、列選択論理を用いて表示パネルの発光グループ内の列の数を選択することであって、この列の数は表示パネルの単一の列から全パネルまで調整可能であることと、発光論理を用いて表示される１データフレーム当たりのパルスの数を選択することであって、この１データフレーム当たりのパルスの数は１から複数まで調整可能であり、パルス長は連続デューティサイクルから非連続デューティサイクルまで調整可能であることと、を含む。方法は、第１のデータ信号を第１の非線形グレースケールクロックからのパルスの数と比較して、第１のデータ信号が第１の非線形グレースケールクロックからのパルスの数と異なる場合に第１の表示要素による発光を生じさせるものであり、また第２のデータ信号を第２の非線形グレースケールクロックからの第２のパルスの数と比較して、第２のデータ信号が第２の非線形グレースケールクロックからのパルスの数と異なる場合に第２の異なる色の表示要素による発光を生じさせるものである。方法は、タイミングオフセット回路を用いて異なる時間に表示パネルの隣接する表示要素の発光を開始することを含むことができる。表示される１データフレーム当たりのパルスの数は複数のパルスとすることができ、発光論理は、それぞれ継続的なグレーレベルに対して、この複数のパルスのすべてより短いパルス長を増大させることができる。発光グループは、少なくとも１つの赤色発光ダイオード（ＬＥＤ）、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤを含む画素とすることができるが、この特定の構成は例示的なものであり、画素内の他のＬＥＤ色構成を使用してもよい。
一実施形態では、表示ドライバハードウェア回路は、非線形グレースケールクロックのパルスの数を記憶するカウンタと、複数のユニット回路と、を含む。各ユニット回路は、データ信号を記憶するデータレジスタと、データレジスタからのデータ信号をパルスの数と比較して、データ信号がパルスの数と異なる場合に表示要素による発光を生じさせる比較器と、異なる時間に隣接する表示要素の発光を開始するタイミングオフセット回路と、を含むことができる。隣接する表示要素は、表示パネルの行とすることができる。隣接する表示要素は、表示パネルの列とすることができる。隣接する表示要素は、表示パネルの複数の行及び複数の列とすることができる。各表示要素は画素とすることができる。
一実施形態では、表示パネルを駆動する方法は、非線形グレースケールクロックのパルスの数をカウントすることと、第１のデータ信号を第１のデータレジスタに、第２のデータ信号を第２のデータレジスタに記憶することと、第１のデータレジスタからの第１のデータ信号をパルスの数と比較して、第１のデータ信号がパルスの数と異なる場合に表示パネルの第１の表示要素による発光を生じさせることと、第２のデータレジスタからの第２のデータ信号をパルスの数と比較して、第２のデータ信号がパルスの数と異なる場合に表示パネルの隣接する第２の表示要素による発光を生じさせることと、異なる時間に第１の表示要素による発光及び隣接する第２の表示要素の発光を開始することと、を含む。方法は、第１の表示要素と隣接する第２の表示要素を、表示パネルの行として提供することを含むことができる。方法は、第１の表示要素と隣接する第２の表示要素を、表示パネルの列として提供することを含むことができる。方法は、第１の表示要素と隣接する第２の表示要素を、表示パネルの複数の行及び複数の列として提供することを含むことができる。方法は、第１の表示要素及び隣接する第２の表示要素のそれぞれを、画素として提供することを含むことができる。
一実施形態では、表示ドライバハードウェア回路は、データ信号を記憶するデータレジスタと、グレースケールクロックのパルスの数を記憶するカウンタと、データレジスタからのデータ信号をパルスの数と比較して、データ信号がパルスの数と異なる場合に表示要素による発光を生じさせる比較器と、を含み、この発光は、表示される各データフレームに対して複数のパルスを含むものであり、それぞれ継続的なグレーレベルは、複数のパルスのすべてより短いパルス長を増大させるものである（グレーレベルは、データフレーム内の複数のパルスのすべてより短い増大したパルス長で変調することができる）。グレースケールクロックは非線形グレースケールクロックとすることができる。それぞれ継続的なグレーレベルは複数のパルスのうち１つのパルスのみのパルス長を増大させることができる。複数のパルスは同一の振幅とすることができる。複数のパルスは少なくとも３つのパルスとすることができる。
一実施形態では、表示パネルを駆動する方法は、グレースケールクロックのパルスの数をカウンタすることと、データ信号をデータレジスタに記憶することと、データレジスタからのデータ信号をパルスの数と比較して、データ信号がパルスの数と異なる場合に表示要素による発光を生じさせることと、を含み、この発光は、表示される各データフレームに対して複数のパルスを含むものであり、それぞれ継続的なグレーレベルは、複数のパルスのすべてより短いパルス長を増大させるものである（グレーレベルは、データフレーム内の複数のパルスのすべてより短いパルス長を増大させることによって変調することができる）。このカウントすることは、非線形グレースケールクロックのパルスの数をカウンタすることを含むことができる。それぞれ継続的なグレーレベルは複数のパルスのうち１つのパルスのみのパルス長を増大させることができる。複数のパルスは同一の振幅とすることができる。複数のパルスは少なくとも３つのパルスとすることができる。
一実施形態では、表示ドライバハードウェア回路は、表示パネルの発光グループ内の行の数を選択する手段であって、この行の数は表示パネルの単一の行から全パネルまで調整可能である手段と、表示パネルの発光グループ内の列の数を選択する手段であって、この列の数は表示パネルの単一の列から全パネルまで調整可能である手段と、表示される１データフレーム当たりのパルスの数を選択する手段であって、１データフレーム当たりのパルスの数は１から複数まで調整可能であり、パルス長は連続デューティサイクルから非連続デューティサイクルまで調整可能である手段と、を含む。
一実施形態では、表示システムは、アクティブエリアを含むバックプレーンと、複数の列ドライバを含む列ドライバの行と、複数の行ドライバを含む行ドライバの列と、アクティブエリア内のマイクロドライバチップのアレイと、マイクロドライバチップのアレイと電気的に接続されたアクティブエリア内のマイクロＬＥＤのアレイと、発光コントローラと、を含む。
各マイクロドライバチップは複数の画素を制御することができる。一実施形態では、マイクロドライバチップは、アクティブエリア内のバックプレーン上に表面実装されている。複数の列ドライバ及び複数の行ドライバは同様にバックプレーン上に表面実装されてもよい。発光コントローラは、非線形クロック発生器を含むこともでき、それは、それに加えて、複数の非線形クロック発生器を含むことができる。例えば、複数の非線形クロック発生器は、赤色発光マイクロＬＥＤに対する非線形クロックパルス信号を提供する第１の非線形クロック発生器を含むことができる。別個の非線形クロック発生器が、それぞれ異なる色の発光マイクロをＬＥＤに対して提供されてもよい。一実施形態では、非線形クロック発生器は、青色及び緑色発光ＬＥＤの両方に対するなどの、非線形クロックパルス信号を異なる色の発光ＬＥＤのグループに提供する。
添付図面の図に、実施形態が、限定ではなく、例として図示されている。
一実施形態に係る半導体ベースのマイクロＬＥＤの動作電流に対する外部量子効率（ＥＱＥ）の関係のグラフである。 本開示の一実施形態に係る表示システムである。 本開示の一実施形態に係る、１画素当たりの電流レベルがグレーレベルを設定する振幅変調（ＡＭ）の図である。 本開示の一実施形態に係る、パルス幅がグレーレベルを設定するパルス幅変調（ＰＷＭ）の図である。 本開示の一実施形態に係る、パルス幅が粗いグレーレベルを設定するように変調され得、電流レベルが精細なグレーレベルを設定するように変調されるハイブリッド変調の図である。 本開示の一実施形態に係る、複数のマイクロドライバ（μＤ）を有する表示システムである。 本開示の一実施形態に係る、複数のマイクロドライバ（μＤ）を有する表示システムである。 本開示の一実施形態に係る、非線形クロック発生器の拡大図である。 本開示の一実施形態に係る、非線形の時刻対グレーレベルである。 本開示の一実施形態に係る、マイクロドライバのユニットセルである。 本開示の一実施形態に係るマイクロドライバである。 本開示の一実施形態に係る表示システムのブロック図である。 本開示の一実施形態に係る画素データ分布の図である。 本開示の一実施形態に係る発光クロック行ドライバのブロック図である。 本開示の一実施形態に係るクロック極性のオプションである。 本開示の一実施形態に係るクロック極性のオプションである。 本開示の一実施形態に係るクロック極性のオプションである。 本開示の一実施形態に係るクロック極性のオプションである。 本開示の一実施形態に係る、列駆動のシングルエンドモード及び差動モードを図示する。 本開示の一実施形態に係る発光パルスコントローラである。 本開示の一実施形態に係るパルス制御回路である。 本開示の一実施形態に係る発光パルス幅変調（ＰＷＭ）制御タイミング図である。 本開示の一実施形態に係る発光制御のブロック図である。 本開示の一実施形態に係る表示システムである。 本開示の一実施形態に係る、マイクロドライバのユニットセルである。 本開示の一実施形態に係る複数のユニットセルを含むマイクロドライバである。 本開示の一実施形態に係る発光パターンの時間及び行位置図である。 図２２Ａの発光パターンの時間及び列の位置図の一実施形態である。 図２２Ａ〜図２２Ｂのタイミング図に対応する（例えば、黒によって示される）発光している画素の推移の一実施形態の図である。 図２２Ａ〜図２２Ｃに対応する発光列選択ドライバのタイミング図の一実施形態である。 本開示の一実施形態に係る発光パターンの概略タイミング図である。 本開示の一実施形態に係る発光パターンの時間及び行の位置図である。 図２３Ｂの正方形のグリッドの時間及び行の位置図の一実施形態である。 本開示の一実施形態に係る発光制御のタイミング図である。 本開示の一実施形態に係る発光制御のブロック図である。 本開示の一実施形態に係る発光制御のパルス図である。 本開示の一実施形態に係る、アナログ画素回路又はユニットセルを含むことができるマイクロドライバを含む表示システムである。 本開示の一実施形態に係る、マイクロドライバのアナログ画素回路又はユニットセルである。 本開示の一実施形態に係る、マイクロドライバのアナログ画素回路又はユニットセルである。 本開示の一実施形態に係るマイクロドライバのハイブリッドデジタル及びアナログユニットセルである。 本開示の一実施形態に係るマイクロドライバのハイブリッドデジタル及びアナログユニットセルである。 本開示の一実施形態に係るフロー図である。
様々な実施形態では、図を参照して説明する。しかし、特定の実施形態は、これらの特定の詳細の１つ以上がなくても実施することができ、又は他の既知の方法及び構成と組み合わせて実施することができる。以下の説明において、本開示の完全な理解を提供するために、具体的な構成、寸法、及びプロセスなどの数多くの具体的な詳細が明らかにされる。他の例では、本開示を不必要に曖昧とさせないために、周知の技法及び構成要素ついては詳細に説明していない。本明細書全体を通じた「一実施形態（one embodiment）」、「一実施形態（an embodiment）」などへの言及は、本実施形態と関連して記載する特定の特徴、構造体、構成、又は特性が、本開示の少なくとも一実施形態の中に含まれることを意味するものである。したがって、本明細書全体を通じた種々の場所における語句「一実施形態（one embodiment）」、「一実施形態（an embodiment）」などの出現は必ずしも、本開示の同一実施形態について言及するものではない。更に、１つ以上の実施形態において、任意の好適なやり方で、特定の特徴、構造体、構成、又は特性を組み合わせることができる。
一部の実施形態によれば、マイクロドライバ（μＤ又はμドライバとも呼ばれる）チップ又はマイクロＬＥＤ（μＬＥＤとも呼ばれる）の構成を含む表示パネルを記載する。それに加えて、表示パネル（例えばその表示要素）の発光を制御する方法、システム、及び装置を本明細書に検討する。特に、マイクロドライバチップ及びマイクロＬＥＤの構成を含む表示パネルに特に適用することができるグレースケール制御を含む発光制御の方法、システム及び装置を記載する。
一実施形態では、マイクロＬＥＤは、１〜３００μｍ、１〜１００μｍ、１〜２０μｍ、又はより具体的には１〜１０μｍ、５μｍのような最大横寸法を有する半導体ベースの材料とすることができる。例えば、マイクロドライバチップは、１〜３００μｍの最大横寸法を有することができ、マイクロＬＥＤの画素レイアウト内に適合することができる。実施形態によれば、マイクロドライバチップは、ＴＦＴアーキテクチャに一般的に採用される各表示要素用のスイッチ（単数又は複数）と記憶デバイス（単数又は複数）を交換することができる。マイクロドライバチップは、デジタルユニットセル、アナログユニットセル、又はハイブリッドデジタル及びアナログユニットセルを含んでもよい。それに加えて、ａ−Ｓｉ又はＬＴＰＳ上でのＴＦＴ処理技法とは対照的に、ＭＯＳＦＥＴ処理技法が単結晶シリコン上でのマイクロドライバチップの製造に使用されてもよい。他の実施形態によれば、マイクロドライバは、表面実装チップではなく、ディスプレイ基板内、例えば単結晶シリコン基板内に形成された論理／回路を表すことができる。
一態様では、ＴＦＴ集積化技法より顕著な効率性を実現することができる。例えば、マイクロドライバチップは、ＴＦＴ技術より利用するディスプレイ基板の面積（real estate）を小さくすることができる。例えば、デジタルユニットセルを組み込んだマイクロドライバチップは、アナログ記録コンデンサよりも費やす面積が比較的少ないデジタル記憶要素（例えば、レジスタ）を使用することができる。マイクロドライバチップはアナログ構成要素を含む場合、単結晶シリコンへのＭＯＳＦＥＴ処理技法は、ａ−Ｓｉ又はＬＴＰＳ上に低効率で大型のデバイスを形成する薄膜技法を置き換えることができる。マイクロドライバチップは、それに加えて、ａ−Ｓｉ又はＬＴＰＳを用いて形成されたＴＦＴより少ない電力しか必要としないことがある。他の実施形態では、マイクロドライバ論理／回路は、ＴＦＴ集積化に比べて効率性を提供できるＭＯＳＥＴ処理技法を用いてディスプレイ基板内に、例えば、単結晶シリコン基板内に形成されてもよい。
別の態様では、マイクロＬＥＤ表示要素を利用できるので、例えば、マイクロＬＥＤによって消費される電力は、例えば、バッテリからのディスプレイデバイスの全電力消費のうちごく一部である。このような態様では、マイクロＬＥＤは、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）及び液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などの他の表示要素に比べて発光における効率が高く、発光時の消費電力を著しく（例えば、数桁）少なくすることができる。図１は、一実施形態に係る半導体ベースのマイクロＬＥＤの動作電流に対する外部量子効率（ＥＱＥ）の関係のグラフである。実施形態は、図１に図示する例示的なＥＱＥ曲線及び動作電流に限定されるものではないが、本図は１つ以上の実施形態に適用可能とすることができるいくつかの関係を示すものである。例えば、異なる色の発光に対して設計されたマイクロＬＥＤは、異なる特性の効率を有する場合がある。図示する特定の実施形態では、青色及び緑色発光マイクロＬＥＤは赤色発光マイクロＬＥＤより類似の特性のＥＱＥ曲線を有する。効率は、材料の選択、製造方法、大きさ、形状などを含む各種要因に依存する場合がある。それに加えて、最大効率範囲は、異なるマイクロＬＥＤに対して異なる動作電流及び電流密度で発生するものである。図１に図示する実施形態では、青色及び緑色発光マイクロＬＥＤは、０．１〜２０μＡの特性最大効率範囲を有することができるが、赤色発光マイクロＬＥＤは１０〜２００μＡの特性最大効率範囲を有することができる。更に、例示的な図１に図示する電流範囲は、ＯＬＥＤ又はＬＣＤに比べて比較的高い場合がある。
別の態様では、実施形態は、短パルスを、色固有のＬＥＤのＥＱＥ曲線上の特定のレベルで定電流源から供給できるデジタルディスプレイアーキテクチャを記載する。例えば、発光パルス幅は、マイクロＬＥＤのパルススルーレートに反応しない１０ｎｓくらいに低くしてもよい（例えば、すべてのグレーレベルに対して２つのエッジが存在するであろう）。最小パルス幅、例えば、１０ｎｓは、ライン時間、例えば、４０μｓよりはるかに短くしてもよい。発光グループ内の行の数は、単一の行から全パネルまで調整可能とすることができる。１フレーム当たりのパルスの数は、例えば、１〜１０まで調整可能とすることができる。発光パルス長は、連続（１００％デューティサイクル）から１０ｎｓまで調整可能とすることができる。制御列は、どの画素が列内で発光するかを特定することができ、列の数は、単一の列から全パネルまで調整可能とすることができる。一部の実施形態では、複数の発光パルスは各データフレームで供給されてもよい。特定の実施形態では、グレーレベルは、表示要素への発光パルスのパルス幅変調（ＰＷＭ）によって達成される。１データフレーム当たり複数の発光パルスを含む一部の実施形態では、１つ以上のパルス幅を調整し、特定のグレーレベルを得ることができる。
図２は本開示の一実施形態に係る表示システム１００である。発光コントローラ１０２は、表示パネル１１０（例えば、の全部又は部分）上に表示されるコンテンツを、入力、例えば、画像情報（例えば、データフレーム）に対応する入力信号として受信することができる。発光コントローラは、表示要素を選択して発光（例えば、人間の目で見える）させる回路（例えば、論理）を含むことができる。発光コントローラは、（例えば、複数の表示要素のうち）ある表示要素用の（例えば、それを動作させるための）記憶デバイス（単数又は複数）（例えば、コンデンサ又はデータレジスタ）にデータ信号（例えば、表示要素をオフ又はオンする信号）を受信させることができる。列ドライバ１０４及び／又は行ドライバ１０６は、発光コントローラの構成要素とすることができる。列ドライバ１０４は、発光コントローラ１０２が表示要素の列と通信する（例えば、制御する）のを可能にすることができる。行ドライバ１０６は、発光コントローラ１０２が表示要素の行と通信する（例えば、制御する）のを可能にすることができる。列ドライバ１０４及び行ドライバ１０６は、発光コントローラ１０２が個々の表示要素又は表示要素のグループ（例えば、画素又はサブ画素）と通信する（例えば、制御する）のを可能にすることができる。
表示パネル１１０は、画素のマトリクスを含むことができる。各画素は、異なる色の光を発する複数のサブ画素を含むことができる。赤−緑−青（ＲＧＢ）サブ画素構成では、各画素は、赤色光、緑色光及び青色光をそれぞれ発する３つのサブ画素を含むことができる。なお、このＲＧＢ構成は例示的なものであり、本開示はそのように限定されるものではないことを理解されたい。利用され得る他のサブ画素構成の例としては、赤−緑−青−黄（ＲＧＢＹ）、赤−緑−青−黄−シアン（ＲＧＢＹＣ）、若しくは赤−緑−青−白（ＲＧＢＷ）、又は画素が様々な数のサブ画素を有することができる他のサブ画素マトリクススキームが挙げられるが、これらに限定されない。一実施形態では、１つ以上の表示要素（例えば、ＬＥＤ１０１）は、１つ以上の表示要素からの発光を（例えば、発光コントローラ１０２にしたがって）駆動するマイクロドライバ（例えば、μＤ１１１）と接続することができる。例えば、マイクロドライバ１１１及び表示要素１０１は、表示パネル１１０上に表面実装することができる。図示するマイクロドライバは１０個の表示要素を含むが、本開示はそのように限定されるものではなく、マイクロドライバは、１個の表示要素を駆動してもよいし、任意の複数の表示要素を駆動してもよい。一実施形態では、表示要素（例えば、１０１）は画素とし、例えば、各画素は３つの表示要素サブ画素（例えば、赤色、緑色、及び青色ＬＥＤ）とすることができる。
一実施形態では、表示ドライバハードウェア回路（例えば、ハードウェア発光コントローラ）は、表示パネルの発光グループ内の行の数を選択する（例えば、行選択）論理であって、この行の数は表示パネルの単一の行から全パネルまで調整可能である（例えば、行選択）論理と、表示パネルの発光グループ内の列の数を選択する（例えば、列選択）論理であって、この列の数は表示パネルの単一の列から全パネルまで調整可能である（例えば、列選択）論理と、表示される１データフレーム当たりのパルスの数を選択する（例えば、発光）論理であって、このデータフレーム当たりのパルスの数は１から複数まで調整可能であり、パルス長は連続デューティサイクルから非連続デューティサイクルまで調整可能である（例えば、発光）論理、のうち１つ以上を含むことができる。発光コントローラは、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はそれらの任意の組み合わせを含むことができる。一実施形態では、発光コントローラは、１ビデオフレーム当たり表示要素（例えば、ＬＥＤ）の４つのパルスで６０Ｈｚ〜２４０Ｈｚのディスプレイリフレッシュを生じさせる。
図３Ａ〜図３Ｃは、実施形態に係る、グレースケール、すなわち人間の目で見た知覚輝度を制御するために表示要素に対して発光パルスを制御する様々なやり方の一般的な図である。図３Ａは、一実施形態に係る、１画素当たりの電流レベルがグレーレベルを設定する振幅変調（ＡＭ）の図である。図示するように、より高い電流レベルはより高い輝度に対応し、より低い電流レベルはより低い輝度、又は暗い画素に対応する。一実施形態では、グローバルパルス幅又はグローバルパルス長を、振幅変調がグレーレベルを設定するのに使用される定数で設定することができる。図１に簡潔に戻って参照すると、ＡＭを使用する一実施形態では、可変電流範囲は、ＬＥＤの特定のＥＱＥ範囲に対応する特定の電流範囲で選択することができる。
図３Ｂは、一実施形態に係る、パルス幅又はパルス長がグレーレベルを設定する、パルス長変調とも呼ばれるパルス幅変調（ＰＷＭ）の図である。図示するように、より広いパルス幅又はより長いパルス長はより高い輝度に対応し、より狭いパルスはより低い輝度、又は暗い画素に対応する。一実施形態では、グローバル電流を、ＰＷＭがグレーレベルを設定するのに使用される定数で設定することができる。図１に簡潔に戻って参照すると、ＰＷＭを使用する一実施形態では、定電流レベルは、ＬＥＤの特定のＥＱＥに対応する特定の電流で選択することができる。
ＡＭを使用する実施形態によれば、ＬＥＤを電流レベルの範囲で駆動することができる。ＬＥＤの性能のずれがＬＥＤの寿命の間に生じる場合、ＬＥＤは潜在的に、寿命の後半に低電流レベルで異なったように挙動する場合もあるし、ＥＱＥは低電流レベルで最適（例えば、ＥＱＥ曲線上の下方）とならない場合がある。ＰＷＭを使用する実施形態によれば、ＬＥＤは、パルス幅の範囲で駆動され、それは潜在的に、最低グレーレベルを生成するのに非常に小さいパルス幅を必要とする場合がある。図３Ｃは、パルス幅が粗いグレーレベルを設定するように変調され得、電流レベルが微細なグレーレベルを設定するように変調される一実施形態に係るハイブリッド変調の図である。図示するように、より高い電流レベル及びより広いパルス幅はより高い輝度に対応し、より低い電流レベル及びより狭いパルスはより低い輝度、又は暗い画素に対応する。一実施形態では、ハイブリッド変調は、最大１０6までのダイナミックレンジを必要とする場合がある高ダイナミックディスプレイに採用され、その場合、ＡＭ又はＰＷＭだけに依存する際の欠陥が明らかになる場合がある。
図４は本開示の一実施形態に係る表示システム４００である。発光コントローラ４０２は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＧＰＡ）集積回路とすることができる。図示された発光コントローラ４０２は、例えば、タイミング制御信号をディスプレイバックプレーン４１２に提供するビデオタイミングコントローラ４１４と、発光タイミングコントローラ４１６によって制御され得る（例えば、非線形）クロック発生器４１８と、調光コントローラ４２０と、を含む。給電モジュール４１５は、表示システム４００の構成要素に給電することができる。発光コントローラ４０２は、ディスプレイ（例えば、画素）データを含むデータ（例えば、信号）の入力を受信し、ディスプレイデータにしたがってアクティブエリア４１０の表示要素（例えば、ＬＥＤ）に発光させるデータ（例えば、信号）を提供することができる。一実施形態では、図示されたバックプレーン４１２は、例えば、クロック信号をアクティブエリア４１０に配信するための（例えば、非線形）パルス幅変調（ＰＷＭ）クロック配信回路４０６を含む。図示されたバックプレーン４１２は、例えば、ビデオ信号をアクティブエリア４１０に配信するための直列入力並列出力回路４０４を含む。図示されたバックプレーン４１２は、例えば、ディスプレイデータ信号をアクティブエリア４１０に配信するためのスキャン制御回路４０８を含む。１つ以上の表示要素（例えば、ＬＥＤ４０１）は、１つ以上の表示要素からの発光を（例えば、発光コントローラ４０２にしたがって）駆動するマイクロドライバ（例えば、μＤ４１１）と接続することができる。図示するマイクロドライバは１０個の表示要素を含むが、本開示はそのように限定されるものではなく、マイクロドライバは、１個の表示要素を駆動してもよいし、任意の複数の表示要素を駆動してもよい。表示要素（例えば、４０１）は画素とすることができ、例えば、各画素は３つの表示要素サブ画素（例えば、赤色、緑色、及び青色ＬＥＤ）を含むものである。
図５は本開示の一実施形態に係る、複数のマイクロドライバ（μＤ）を有する表示システム５００である。発光コントローラ５０２はフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＧＰＡ）集積回路とすることができる。図示された発光コントローラ５０２は、例えば、タイミング制御信号をディスプレイバックプレーン５１２に提供するビデオタイミングコントローラ５１４と、発光タイミングコントローラ５１６によって制御され得る非線形クロック発生器５１８と、調光コントローラ５２０と、を含む。図示された非線形クロック発生器３１８は、２つのルックアップテーブル（ＬＵＴ）、例えば、赤色発光要素用の１つの非線形クロック信号と、緑色及び青色発光要素用の別の非線形クロック信号を提供するための、赤色（Ｒ）発光要素ＬＵＴ５１９Ｒと緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）ＬＵＴ５１９Ｇ／Ｂと、を含む。非線形クロック発生器からの各パルスは、同一の振幅（例えば、高さ）を有してもよいが、（例えば、パルスがアクティブになる（ハイになる）時間量の関数として）様々な幅とすることができる。一実施形態では、発光要素の各色（例えば、赤色、緑色及び青色）はそれ自身の非線形クロック信号を有することができる。給電モジュール５１５は表示システム５００の構成要素に給電することができる。発光コントローラ５０２は、ディスプレイ（例えば、画素）データを含むデータ（例えば、信号）の入力を受信し、アクティブエリア５１０内のマイクロドライバを介したディスプレイデータにしたがってアクティブエリアの表示要素（例えば、ＬＥＤ）に発光させるデータ（例えば、信号）を提供することができる。図示されたバックプレーン５１２は、例えば、クロック信号をアクティブエリア５１０に配信するための非線形パルス幅変調（ＰＷＭ）クロック配信回路５０６を含む。図示されたバックプレーン５１２は、例えば、ビデオ信号をアクティブ（例えば、表示）エリア５１０に配信するための直列入力並列出力回路５０４を含む。図示されたバックプレーン５１２は、例えば、ディスプレイデータ信号をアクティブエリア５１０に配信するためのデータクロック配信（例えば、スキャン制御）回路５０８を含む。データクロック配信（例えば、スキャン制御）回路５０８は、線形クロック信号を使用して、例えば、ディスプレイデータ信号をその回路系の中にゲート制御することができる。このクロック信号は、ビデオタイミングコントローラ５１４によって提供されてもよい。１つ以上の表示要素（例えば、ＬＥＤ５０１）は、１つ以上の表示要素からの発光を（例えば、発光コントローラ５０２にしたがって）駆動するマイクロドライバ（例えば、μＤ５１１）と接続することができる。図示するマイクロドライバは１０個の表示要素を含むが、本開示はそのように限定されるものではなく、マイクロドライバは、１個の表示要素を駆動してもよいし、任意の複数の表示要素を駆動してもよい。表示要素（例えば、５０１）は画素とし、例えば、各画素は３つの表示要素サブ画素（例えば、赤色、緑色、及び青色ＬＥＤ）とすることができる。
図６は一実施形態に係る非線形クロック発生器６１８の拡大図である。図６に図示する実施形態では、非線形クロック発生器６１８は、クロックデータを個々の非線形クロック発生器６１８Ｒ、６１８Ｇ、６１８Ｂの中にロードする（例えば、高速）クロック６２１を含み、各非線形クロック発生器は、１つ以上の対応するルックアップテーブル（ＬＵＴ）、例えば、赤色（Ｒ）発光要素ＬＵＴ６１９Ｒ、緑色（Ｇ）発光要素ＬＵＴ６１９Ｇ、及び青色（Ｂ）発光要素ＬＵＴ６１９Ｂを含むものである。ルックアップテーブルＬＵＴ６１９Ｒ、ＬＵＧ６１９Ｇ、ＬＵＴ６１９Ｂは、クロック６２１パルス（例えば、２００ＭＨｚクロックサイクルで表される）が各グレーレベルに対してどのくらい長くなるかについてのデータを記憶する。図示するように、各非線形クロック発生器６１８Ｒ、６１８Ｇ、６１８Ｂは、対応する各発光要素Ｒ、Ｇ、Ｂに対して別個の非線形クロックパルス信号を提供することができる。
グレースケールクロックからの信号は、例えば、様々な持続時間であるが、同一の振幅である一連の（例えば、非線形の）パルスとすることができる。グレースケールクロックは、時間ドメイン内でグレースケール制御を可能にすることができる。グレースケールクロックのそれぞれの単一パルスは、例えば、各発光パルスがより高いグレーレベルに対して次第に長くなるように、異なるグレースケールレベルに非線形に対応することができる。図７は、カウンタは（例えば、対応するグレーレベルで）任意の大きさとすることができるが、例示的な５ビットカウンタ値（例えば、３２グレーレベル）の非線形の時間対グレーレベルの図である。一実施形態では、異なるパルス幅は、それぞれの（例えば、異なる色の）表示要素に対する同一のグレースケールレベルに対応する。例えば、図６の例に示すように、各非線形クロック発生器６１９Ｒ、６１９Ｇ、６１９Ｂは、異なる色の表示要素に対して別個の信号パルスを発する。図５の例に示すように、一実施形態では、非線形クロック発生器５１８は、赤色ＬＵＴ５１９に基づいて赤色発光表示要素に対する別個の信号パルスを、緑色及び青色ＬＵＴ５１９Ｇ／Ｂに基づいて緑色及び青色発光表示要素の両方に対する別の信号パルスを発することができる。図１に表すＥＱＥ曲線に戻って参照すると、これは、緑色及び青色マイクロＬＥＤに対するＥＱＥ曲線が類似のため、可能となる場合がある。
図４〜図６を参照してこれまで図示かつ記載した実施形態では、ガンマ補正は、各マイクロドライバ（例えば、４１１、５１１）ではなく、発光コントローラ４０２、５０２上の非線形クロック発生器（単数又は複数）によって実行される。したがって、ビデオデータ（例えば、８ビット）は、マイクロドライバ上で補正されず記憶され得る。非線形クロック発生器（単数又は複数）でガンマ補正を実行することは、マイクロドライバチップの大きさを最小化するのに有用な場合があり、より高いビットの論理に対して回路の大きさ及び複雑さが必要ないので、アクティブエリア内の１インチ当たりの画素を高密度化するのを容易にする。それに加えて、データをロードするためのデータクロックサイクルを短く、クロック遷移のグレーレベルを少なくして電力削減を実現できる。
図８は本開示の一実施形態に係るマイクロドライバのユニットセル８００である。図９は本開示の一実施形態に係るマイクロドライバ９１１である。以下の検討では、マイクロドライバ９１１は本明細書に記載するマイクロドライバ（例えば、１１１、４１１、５１１）のいずれかとすることができる。マイクロドライバ９１１は１つ以上のユニットセル（例えば、８００）を含むことができる。マイクロドライバ（例えば、１１１、４１１、５１１、９１１）はユニットセル（例えば、８００）の１つ以上の構成要素を含むことができる。図示するユニットセル８００は、表示要素（例えば、ＬＥＤ８０１）から出力される発光に対応するデータ８７２信号を記憶するレジスタ８３０（例えば、デジタルデータ記憶デバイス）を含む。レジスタに記憶されたデータは、例えば、コンデンサに記憶されたアナログデータとは対比して、デジタルデータとも呼ばれる場合がある。データ８７２（例えば、ビデオ）信号は、任意の方法、例えば、データクロック８７４にしたがってクロック制御されることによって、レジスタの中にロード（例えば、記憶）されてもよい。一実施形態では、データクロック８７４信号がアクティブになる（例えば、ハイになる）と、データ８７２がレジスタに入力できるようになり、その後、データクロック信号が非アクティブになる（例えば、ローになる）と、データはレジスタの中にラッチされる。信号（例えば、非線形）グレースケール（例えば、レベル）クロック８８０はカウンタ８３２を増分することができる。グレースケールクロック８８０はまた、カウンタをその元の値（例えば、ゼロ）にリセットすることもできる。
ユニットセル８００は比較器８３４も含む。比較器は、レジスタ８３０からのデータ信号を、カウンタ８３２によってカウントされた（例えば、非線形）グレースケールクロック８８０からのパルスの数と比較して、例えば、データ信号が非線形グレースケールクロックからのパルスの数と異なる（例えば、又はそれ以上若しくはそれ以下である）場合、表示要素（例えば、ＬＥＤ８０１）による発光を生じさせることができる。図示された比較器は、スイッチに電流源８３６をアクティブにさせ、それにしたがって表示要素（例えば、ＬＥＤ８０１）に照明させることができる。電流源（例えば、限定するものではないが、基準電圧（Ｖｒｅｆ）などの入力を介して調整される）は、表示要素（例えば、μＬＥＤ）を、例えば、図１に関して記載するような効率性のために、その最適電流で動作させるように電流を提供することができる。電流源は、制御信号、例えば、電流を設定するバイアス電圧、（例えば、Ｖｔｈ）補償画素回路の使用、又はオペアンプの電流の出力を制御するための定電流オペアンプ（ｏｐａｍｐ）のレジスタの調整によって設定された電流を有することができる。
図９は本開示の一実施形態に係るマイクロドライバ９１１である。マイクロドライバ９１１は表示システム内のマイクロドライバとして利用されてもよい。マイクロドライバ９１１は、ユニットセル８００の特定の構成要素のうちの複数を含む。単一のカウンタ９３２が示されているが、各表示要素、又は（例えば、同一又は類似の色の）表示要素の各グループがそれ自身のカウンタ（例えば、及びそれ自身の非線形ＰＷＭクロック）を有してもよい。他の構成要素は図８の記載のように機能することができる。発光コントローラは図９の（例えば、入力）信号を提供することができる。ディスプレイデータ（例えば、図９のデータ０及びデータ１）は、例えば、ビデオ又は他の視覚コンテンツから調達されるように、発光コントローラによって提供されてもよい。表示要素用（単数又は複数）又は（例えば、同一又は類似の色の）表示要素のグループ用の各電流源は、（例えば、発光コントローラから）制御信号を受信し、オンのとき、定電流を出力することができる。電流源の電流は製造中（例えば、１回）設定されてもよいし、（例えば、表示システムの使用中に）動的に調整可能としてもよい。各画素（例えば、９３８）はそれ自身のマイクロドライバを有してもよい。レジスタ９３０は、例えば、ベクトルの各要素がその特定の表示要素に対するデータ信号を記憶するようにベクトルレジスタとしてもよい。
ここで図１０を参照すると、本開示の一実施形態に係る表示システム１０００のブロック図が提供されている。アクティブ（例えば、表示）エリア１０１０は複数のマイクロドライバ（例えば、例としてマイクロドライバ１０１１）を含む。マイクロドライバはその対応する表示要素（単数又は複数）（例えば、ＬＥＤ（単数又は複数））を選択して照明することができる。表示システム１０００は、（例えば、図示しない発光コントローラを介して）列ドライバ（単数又は複数）１００４及び／又は行ドライバ（単数又は複数）１００６を含むことができる。列ドライバ１００４は、各列に対する個々のドライバを含むことができる。行ドライバ１００６は、各行に対する個々のドライバを含むことができる。一実施形態では、列ドライバ（単数又は複数）は、例えば、外界に晒されているインタフェース信号用の静電気放電（ＥＳＤ）保護を提供し、入ってくるデータ８７２（例えば、８７２［列数］）に対するバッファと行スキャン制御（例えば、データクロック８７４及び発光（グレースケール）クロック８８０）を提供し、列又は複数の列を選択してオン・オフする発光列選択信号を提供し、かつ／又は読み出し発光電流に対してアナログマルチプレクサを実行する。各列ドライバは１つのマイクロドライバ列（例えば、４つの表示要素（例えば、画素）列と等しくなり得る）を制御することができる。
一実施形態では、（例えば、アクティブエリア１０１０の左又は右縁部に沿って配置された）行ドライバ（単数又は複数）は、表示要素（例えば、ＬＥＤ）搬送プロセス中、行ルーティングのＥＳＤ保護を提供し、例えば、入ってくる行スキャン制御に基づいて、各ディスプレイ行に対して、例えば、各マイクロドライバ内に入ってくるデータ８７２のラッチクロックとして使用され得るデータクロック８７４信号を生成し、かつ／又は、例えば、入ってくる行スキャン制御に基づいて、各ディスプレイ行に対して、例えば、各マイクロドライバ内の発光制御に使用され得るグレースケールクロック８８０信号を生成する。一実施形態では、各行ドライバは１つの表示要素（例えば、画素）行を制御することができる。
一実施形態では、マイクロドライバ（単数又は複数）は、例えば、列ドライバから入ってくるデータ８７２ルーティングへの（例えば、画素）値をラッチし、かつ／又は、行ドライバからくる場合があるデータクロック７７４信号を使用し、各サブ画素に対する受信した画素値まで発光（例えば、グレースケール）クロック８８０パルスの数をカウントし、例えば、各表示要素（例えば、ＬＥＤ）の輝度を、（例えば、ＰＷＭ方法によって）グレーコードの関数として制御する。
図１１は本開示の一実施形態に係る画素データ分布１１００の図である。データスキャンは、（例えば、発光コントローラによって生成されたかつ／又は列ドライバ１１０４によってバッファされた）垂直方向のデータ８７２信号と、（例えば、発光コントローラからのスキャン制御信号を用いて行ドライバ１１０６によって生成された）水平方向のデータクロック８７４信号を用いることによって、ラスタースキャンに基づいてもよい。データ８７２信号は、（例えば、発光コントローラによって生成された、かつ／又は列ドライバによってバッファされた）マイクロドライバに対する（例えば、画素）データ信号を含んでもよい。各列ドライバは、マイクロドライバの１つの列に対するデータを提供することができ、それは、表示要素（例えば、画素）の複数の（例えば、４つの）列に対応することができる。行ドライバ７０６は各ディスプレイ行に対してデータクロック８７４を生成することができ、各マイクロドライバは入ってくるデータクロック８７４を使用して、列ドライバ７０４から入ってくるデータ８７２をラッチすることができる。行ドライバは一緒にシフトレジスタを形成しデータクロック８７４を生成することができる。データクロックシフトレジスタは、第１ステージシフトレジスタと、第２ステージラッチと、第３ステージクロックゲートアレイから構成されてもよい。第１ステージは、スキャンシフトクロック８８２信号（例えば、行スキャンシフトレジスタクロックからの）と、スキャン開始８８４信号（例えば、行スキャン開始）によって制御されてもよい。パネルクロック８８６信号（例えば、行スキャンラッチクロックからの）は第１ステージのコンテンツを第２ステージラッチにロードするのに使用されてもよい。
図１２は本開示の一実施形態に係る発光クロック行ドライバ１２００のブロック図である。一点鎖線は、本実施形態における個々の行ドライバの外形図を示す。図示する行ドライバはシフトレジスタを形成し、マイクロドライバの行に提供された発光（例えば、グレースケール）クロックパルス（例えば、発光クロック８８０）を駆動する。例えば、図１０を参照されたい。マイクロドライバは、ＰＷＭパルス生成の基準として発光クロック８８０を使用し、例えば、デジタル画素データに対応する必要な輝度出力を生成することができる。発光クロック８８０生成のシフトレジスタは、第１ステージシフトレジスタと、第２ステージラッチと、第３ステージマルチプレクサアレイから構成されてもよい。第１ステージシフトレジスタは、発光行開始シフトレジスタクロック１２０２及び発光行開始シフトレジスタ入力１２０４によって駆動されてもよい。発光行開始ラッチクロック１２０６は、第１ステージのコンテンツを第２ステージにラッチすることができる。（例えば、デフォルト）動作では、１２０２、１２０４及び１２０６はすべて公称ラインレート（例えば、公称ライン時間、６０Ｈｚデータフレッシュレートでおおよそ４０μｓ）で動作させることができるが、例えば、１ライン時間内に第１ステージへの任意のパターンのロードを可能にするように、１２０２及び１２０４を（例えば、はるかに）高速で動作させることもできる。Ｓ＿ＶＳＴ及びマルチプレクサ制御（ＣＴＬ）は、３ビット信号とすることができ、例えば、以下の表１に記載するように最上位ビット（ＭＳＢ）は発光のオン・オフを制御し、発光相（Ф）を指す最下位２ビット（ＬＳＢ）。「ｘ」でマークされたビットは、０又は１のいずれかとすることができる。
図示する位相回転子は、第１ステージシフトレジスタのそれぞれの行の間に配置され、例えば、（例えば、典型的な）使用の場合の第１ステージのロードを簡略化し、それぞれ継続する行又は行のそれぞれ継続するブロックはそれぞれ、前の行又は行の前のブロックからずれた位相で発光することができる。各行ドライバは表２にしたがって動作させる位相回転制御を有することができる。
各行ドライバ及び／又はマイクロドライバからの発光クロック８８０出力は、シングルエンド又は差動のいずれか駆動するための、かつ／又は例えば、電磁干渉（ＥＭＩ）を最小化するためにＥＭＩ性能を比較するための（例えば、位相回転制御信号を介した）オプションを有することができる。図１４は、本開示の一実施形態に係る、個々の列ドライバ（例えば、図１０を参照されたい）の列駆動のシングルエンドモード及び差動モードを図示する。それに加えて、又は代替として、これは、シングルエンドモード又は差動モードの個々の行ドライバ（例えば、図１０を参照されたい）に対して利用されてもよい。一実施形態では、各マイクロドライバは、内部論理に入ってくる発光クロック８８０を使用する前に、かつ／又は次のマイクロドライバに中継する前に、それを反転するオプションを有するべきである。２つのオプションを組み合わせることによって、例えば、ＥＭＩ性能を比較するために、図１３Ａ〜図１３Ｄの以下の４つのクロック極性オプションをサポートすることができる。シングルエンド交番極性及び擬似ツイストペアについては、他のすべてのマイクロドライバ（例えば、奇数列又は偶数列）は、例えば、入ってくる発光クロック信号を反転するオプションを含む、反転した、入ってくる発光クロック信号を使用することができることに留意されたい。
図１５は本開示の一実施形態に係る発光パルスコントローラ１５０２の拡大図である。図１６は本開示の一実施形態に係るパルス制御回路１６００である。図１５〜図１６を参照すると、（例えば、行）発光制御は、シフトレジスタ及びラッチを用いることで、発光パルスの開始時間及び終了時間の制御を提供することができる。図示する（例えば、行）ドライバは、以下の構成要素（例えば、各色チャネルに対して１つ）からなる。開始論理：ラッチ１５０４を有するシフトレジスタ１５０３は、グループ（例えば、行）に対するパルスを生成することができる。パルスのエッジは、グループ（例えば、任意の他の行の発光に影響を与えないような行）内の表示要素（例えば、サブ画素）の発光開始時間を示すことができる。終了論理：シフトレジスタ１５０５及びラッチ１５０６を有する開始論理に類似しているが、その出力パルスの立ち上がりエッジは、グループ（例えば、行）内の発光パルスの終了時間を示すことができる。非同期ＪＫラッチ１５０７は、各グループ（例えば、行）の状態を追跡することができる。シフトレジスタ内のパターンクロック、例えば、シフトレジスタ入力１２０４は、１グループ内の表示要素（例えば、行）の数を設定することができる。シフトレジスタクロック１２０２は、ライン周波数（例えば、約１／１０μｓ）でパターンをシフトすることができるが、シフト周波数は最大１００ＭＨｚまで上がる可能性がある。選択ラッチクロック１２０６は、発光パルスエッジの正確な場所を特定することができる。この信号は精細な精度（例えば、約１０ｎｓ）を有することができる。（色毎の）これらの入力信号のうち全６つは、発光コントローラ（例えば、そのタイミングコントローラ（ＴＣＯＮ））によって生成され得る。シフトレジスタは、例えば、より柔軟性を提供するため、双方向（図面には示していない）とすることができる。赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）は、個々に制御可能なパルス幅を有するチャネルを含むことができる。こうして、発光制御回路を、３倍してもよいし、緑色及び青色の回路が一緒にグループにされる場合は、２倍してもよい。上記は、発光コントローラによる行制御に使用されてもよい。発光コントローラによる列制御は、列パターンがクロックインされ、図１０の列制御ドライバ１００４を介して、例えば、左から右へシリアルに移動される双方向シフトレジスタを含むことができる。これは、どの列が特定の瞬間に発光しているかを制御することができる。
図１６は本開示の一実施形態に係る発光パルス幅変調（ＰＷＭ）制御タイミング図である。各マイクロドライバ（例えば、マイクロドライバのユニットセル又はマイクロドライバの他のグループ）は、例えば、各色に対して、グレーレベル（例えば、発光（ＥＭ））カウンタ８３２を使用することができる。発光カウンタ８３２は、発光クロック８８０信号（例えば、その信号の非線形特性を図示する図１７）によって切り替えることができ、発光カウンタリセット８７６によってリセットすることができる。各表示要素（例えば、画素）について、発光カウンタ値を記憶された（例えば、画素）データと比較して、特定数の発光クロック期間に表示要素（例えば、μＬＥＤ）の発光をオンするための発光ＰＷＭ制御ブロック（例えば、比較器）があってもよい。一実施形態では、発光カウンタは、例えば、図１７に示すように、１ずつカウントする（例えば、０〜２５５まで）ことができ、対応する発光ＰＷＭ信号（例えば、パルス）を生成することができる。また、図７〜図８及びそれに関連する文章を参照されたい。マイクロドライバは、列単位で発光をオン・オフすることができる。この列及び／又は行選択特徴は、例えば、個々の表示要素を制御するために、（例えば、発光クロックによって制御された）行単位の方法だけでなく、列単位の方法、あるいは行（単数又は複数）及び列（単数又は複数）の組み合わせの、様々な発光パターンを実装するのに使用され得る。
図１８は本開示の一実施形態に係る発光制御１８００のブロック図である。発光制御１８００は、ユニットセル及び／又は発光コントローラの部分としてもよい。図示する回路（例えば、ユニットセル及び／又はマイクロドライバ）は、各表示要素１８０１（例えば、μＬＥＤ）の輝度を制御するパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を生成するために、入ってくる発光クロックエッジをカウントする、各表示要素１８０１（例えば、表示要素のグループ）の（例えば、発光クロック１８８０信号としての）グレースケールクロック入力を有する（例えば、ハードウェア）カウンタ１８３２を含む。図示する回路はまた、例えば、カウンタをゼロにリセットするためのカウンタ１８３２上の（例えば、発光カウンタリセット１８７６信号としての）リセット入力も含む。グレースケールクロックカウンタ値は、他の表示要素（例えば、画素）に配信され得る。（例えば、データを表示する）データ信号は、レジスタ（例えば、画素データラッチ１８３０）内に記憶され、比較器１８３４で発光カウンタ１８３２に記憶されたパルスの数と比較され、発光がデータ信号によって示された値に達したことを比較器が示すまで光の出力を生じさせることができる。動作の異なるモード、例えば、２つのモードのいずれかで動作させることが可能な回路があってもよい。モード０は、各（例えば、４．１７ｍｓ）期間における（例えば、８ビット）ＰＷＭパターンを生成するために初期値（例えば、０）から最大値（例えば、２５５）までカウントする発光カウンタを含むことができる。モード０を図１７〜図１８に関して図示かつ記載する。モード１を図２４〜図２６を参照して以下に記載する。発光カウンタリセット１８７６がアサートされると、発光カウンタ１８３２を０にリセットでき、それぞれ接続された表示要素（例えば、ＬＥＤ）の発光をオフすることができる。発光カウンタは、入ってくる発光クロック１８８０の立ち上がりエッジそれぞれで増分することができる。それぞれ接続された表示要素（例えば、ＬＥＤ）の発光は、発光カウンタのリセット後に最初の発光クロックで開始でき、発光カウンタがデータ（例えば、画素）値と一致すると、終了する（例えば、オフする）ことができる。ハードウェア発光コントローラは、例えば、結果として生じるＰＷＭパターンが所望のグレーレベル対輝度曲線と一致するように、発光クロック１８８０の不均一なサイクル時間を制御することができる。
（例えば、図８に示すように）比較器を電流源に接続するのではなく、比較器は、例えば、更に出力を制御するために、有限状態機械（ＦＳＭ）に接続することができる。ＦＳＭは、例えば、図１９〜図２１を参照して以下に記載するように、他の入力を、例えば、出力選択入力をとることができる。
特定の実施形態では、発光コントローラは、追加の出力選択信号を使用して、表示要素（例えば、ＬＥＤ）のそれぞれ又はグループの発光を更に制御することができる。図１９は、本開示の一実施形態に係る表示システム１９００であり、出力選択信号を提供する出力選択モジュール１９１５を含む。出力選択モジュール１９１５及び表示要素のグループへの経路設定は、タイミングオフセット回路とも呼ばれる場合がある。出力選択モジュールは出力選択信号を表示要素（例えば、画素）のそれぞれ、すべて、又はすべてより少ないグループに提供することができる。図示する出力選択モジュール１９１５は、出力選択信号を、行ドライバ（例えば、図２の１０６又は図１９の１９０６）及び／又は列ドライバ（例えば、図２の１０４又は図１９の１９０４）を通して表示要素（例えば、画素）のそれぞれ、すべて又はすべてよりも少ないグループに提供することができる。一実施形態では、発光コントローラは表示要素又はマイクロドライバに直接接続することができる。
出力選択特徴は、以下に説明するように、例えば、比較的短い発光クロックサイクルを必要とせずに、所望の（例えば、低い）発光デューティサイクルを達成するのに使用され得る。例えば、２４０Ｈｚ発光サイクルをサブフレームとして、６０Ｈｚサイクルをフレームとして、１％の発光デューティで２４０Ｈｚ発光サイクルを有する一実施形態では、６０Ｈｚフレーム内に４つのサブフレームのそれぞれにおいて、発光コントローラは、すべての４列のうちたった１列しかオンにしなくてもよい。４つのサブフレームの後、本例におけるすべての表示要素（例えば、画素）は４１．６μｓで正確に１回発光することができる。出力選択特徴を用いずに、すべての画素は、各フレーム内の各パルス（例えば、４回）、例えば、１０．４μｓ毎に発光することができる。この発光時間は最高グレーレベルのものであり、最低グレーレベルの発光時間は、タイミングオフセット回路の抵抗及びキャパシタンス（ＲＣ）時定数のために、（例えば、はるかに）短くしてもよいことに留意されたい。
図２０は、本開示の一実施形態に係るマイクロドライバのユニットセル２０００である。図２０は、図８のユニットセルと同様に動作することができるが、比較器の出力は、表示要素（例えば、ＬＥＤ２００１）に直接行くことはできない。このように、更なる入力（単数又は複数）がなくても表示要素（例えば、ＬＥＤ２００１）が照明するようにするためにスイッチにより、電流源８３６をアクティブにさせる図示された比較器の代わりに、（ＡＮＤゲート８３３として図示された）回路により、比較器及び出力選択信号の両方がハイ（例えば、二進法で１）の場合、表示要素のみが照明できるようにする場合がある。ＡＮＤゲートが図示されているが、例えば、「出力選択」又は状態の入力としての他の信号を含むＦＳＭと置き換えてもよい。
図２１は本開示の一実施形態に係る複数のユニットセル（例えば、２０００）を含むマイクロドライバ２１１１である。図２１は、出力選択信号が複数の表示要素（例えば、ＬＥＤ２００１）によって共用されていることを示す。一実施形態では、各ユニットセル又は表示要素は、発光コントローラから、それ自身（例えば、独立した）出力選択信号を受信することができる。
特定の実施形態では、回転発光パターンは、例えば、発光パルス長が比較的短い（例えば、最大パルス長の２５％より短い）場合、（例えば、かなりの）空白（例えば、発光するよりも発光しない時間が多い）を含んでもよい。特定の実施形態では、この空白（例えば、発光しない）はモーションアーチファクトを引き起こす場合がある。一実施形態では、１データフレーム当たり可能性のある４つのパルスの発光を１データフレーム当たり可能性のある８つのパルスに増やす図２２Ａに示すように、行内のパルスの数を増やす（例えば、２倍にする）ことによって位置図での空白を低減することができる。特定の実施形態では、各表示要素（例えば、μＬＥＤ）を周波数の２倍で発光すると、各パルスのパルス幅は、（例えば、デジタル）アーキテクチャにおけるＬＳＢパルスの大きさに追加の制約を課し得る全光出力の同一の量を得るには、２分の１に低減される場合がある。追加の出力選択（例えば、列選択）を発光制御に追加することによって、表示要素（例えば、μＬＥＤ）当たりの周波数を変えずに見かけのパルスの数を増加させる場合がある。例えば、発光コントローラは、列選択（例えば、及び／又は図２０〜図２１の出力選択）信号を使用して奇数列の発光と偶数列の発光を交互にすることができる。一例を以下に更に詳細に記載する図２２Ａ〜図２２Ｄに図示する。
図２２Ａは本開示の一実施形態に係る発光パターンの時間及び行の位置図である。白い箱は偶数列を示すことができ、暗い箱は奇数列を示すことができる。図２２Ｂは、図２２Ａの発光パターンの時間及び列の位置図の一実施形態である。図２２Ｃは、図２２Ａ〜図２２Ｂのタイミング図に対応する（例えば、黒によって示される）発光している画素の推移の一実施形態の図である。画素の例示のグループを用いると、本図は、図２２Ａにも示される瞬間（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ）で図２２Ａ〜図２２Ｂのタイミング図に対応する（本図では黒によって示される）発光している画素の推移を示す。図２２Ｄは、交互の奇数及び偶数列が選択される図２２Ａ〜図２２Ｃに対応する発光列選択ドライバのタイミング図の一実施形態である。上記の例は、奇数列及び偶数列の間で区別する列選択を使用するが、発光コントローラは、これをより高い増倍率まで拡張することができる。
図２２Ａ〜図２２Ｂの時間−位置図は正方形のグリッドとしてもよい。各正方形内に、（例えば、小さい）回転発光パターンが存在してもよい。正方形グリッドの密度を増大させることによって、発光コントローラは、より高い倍増率を得ることができる。グリッドの一例を図２３Ｂに示す。また、各正方形内の列対時間選択は、図２３Ｃの正方形としてもよい。例えば、図２２Ｄの図と比較して、より低周波数開始パルス（例えば、シフトレジスタ入力１２０４）をクロックインすることによって、この列選択を達成することができる。
図２３Ａは、各列が異なる時間に発光を開始する本開示の一実施形態に係る発光パターンの概略タイミング図２３００である。列のグループは、異なる時間に発光を開始でき、例えば、第２、第３、第４（例えば、図２３Ａに示すように）、第５、第６、第７、第８，第９，第１０、第１５、第２０などの列は、同時に発光を開始することができる。図２３Ｂは、データフレーム当たり４つの異なる列開始時間を有する本開示の一実施形態に係る発光パターンの時間及び行の位置図である。図２３Ｃは、図２３Ｂの正方形のグリッドの時間及び行の位置図の一実施形態である。発光コントローラは、出力選択信号をアサートし、（例えば、隣接する）表示要素が異なる時間に発光を開始させることができる。
図２４は、例えば、モード１で動作する場合の、本開示の一実施形態に係る発光制御のブロック図である。図２５は本開示の一実施形態に係る発光制御（モード１）のブロック図である。図２６は本開示の一実施形態に係る発光制御（モード１）のパルス図である。一実施形態では、複数のパルス間に等しいデータフレームに対して（例えば、最大長さより短いパルスのために）全パルス長を分割するのではなく、発光コントローラは、その代わりに、グレーレベルの継続的な各増加に対して複数のパルスシーケンスの１パルスの（例えば、時間の）長さを増分するだけでもよい。例えば、図２４及び図２６を参照すると、発光コントローラは、グレーレベルの継続的な各増加に対して単一のデータフレームを表示する複数のパルスのうち（例えば、増大された直前のパルスではない）１パルスの（例えば、時間の）長さを増大させるだけでもよい。こうして、グレーレベルは、データフレーム内の複数のパルスのすべてより短いパルス長を増大させることで変調することができる。一実施形態では、（例えば、ＦＳＭを介した）発光コントローラは、グレーレベルのそれぞれ継続的な増加に対して単一のデータフレームを表示する複数のパルスシーケンスの次の（又は前の）パルスの（例えば、時間の）長さを増分することができる（例えば、その増大がパルスを通して繰り返し巡回するように）。一実施形態では、（例えば、ＦＳＭを介して）発光コントローラは、グレーレベルの継続的な各増加に対して隣接しないパルスの（例えば、時間の）長さを増分することができる（例えば、その増大がパルスを通して巡回するように）。他の前の（例えば、ゼロではない）パルス長は、リセットされるまで、グレーレベルの継続的な各増加に対して、その値を維持してもよい。
例えば、図２４を参照すると、各データフレームに対して４つの可能性のあるパルスが存在する。グレースケール（例えば、パルス長）値が１のとき、４番目のパルスの長さは、ゼロからゼロでない値に変更される。グレースケール（例えば、パルス長）値が２のとき、２番目のパルスの長さは、ゼロからゼロでない値に変更され、４番目のパルスの長さは、前のゼロでない値のままにされる。グレースケール（例えば、パルス長）値が３のとき、３番目のパルスの長さは、ゼロからゼロでない値に変更され、２番目のパルス及び４番目のパルスの長さは、前のゼロでない値のままにされる。グレースケール（例えば、パルス長）値が４のとき、１番目のパルスの長さは、ゼロからゼロでない値に変更され、２番目のパルス、３番目のパルス及び４番目のパルスの長さは、前のゼロでない値のままにされる。このパターンは、例えば、最大グレースケールレベルを達成するまで、繰り返してもよい。図２６の実施形態は図２４と同様であるが、パルス１は合計ゼロから合計０．０１６（例えば、例示の数）までの増分で変更された（例えば、増加された）唯一のパルスであり、パルス３は次の継続的なグレースケールの増加で変更された唯一のパルスであり、パルス２は、その継続的なグレースケールの増加後に変更された唯一のパルスであり、パルス４は、その継続的なグレースケールの増加後に変更された唯一のパルスである。
図２５は本開示の一実施形態に係る発光制御のブロック図２５００である。発光制御は、ユニットセル及び／又は発光コントローラの部分としてもよい。図示する回路（例えば、ユニットセル及び／又はマイクロドライバ）は、各表示要素（例えば、μＬＥＤ）の輝度を制御するパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を生成するために、入ってくる発光クロックエッジをカウントする、各表示要素（例えば、表示要素のグループ）に対する（例えば、発光クロック８８０信号としての）グレースケールクロック入力を有する（例えば、ハードウェア）カウンタ２５３２を含む。図示する回路はまた、例えば、カウンタをゼロにリセットするためのカウンタ２５３２上の（例えば、発光カウンタリセット８７６信号としての）リセット入力も含む。グレースケールクロックカウンタ値は、他の表示要素（例えば、画素）に配信され得る。（例えば、データを表示する）データ信号は、レジスタ（例えば、画素データラッチ２５３０）内に記憶され、比較器２５３４で発光カウンタ２５３２に記憶されたパルスの数と比較され、発光がデータ信号によって示された値に達したことを比較器が示すまで光の出力を生じさせることができる。動作の異なるモード、例えば、２つのモードのいずれかで動作させることが可能な回路があってもよい。モード１は、各（例えば、４．１７ｍｓ）期間において（例えば、モード０のビットパターンより少ない６ビット）、人間の視覚系における時間的平均化よってカウンタを達成するよりも、精度が高い（例えば、８ビット）ＰＷＭパターンを生成するために、初期値（例えば、０）から最大カウンタ値（例えば、６４）までカウントする発光カウンタを含むことができる。モード１では、ＥＭカウンタを、例えば、モード０と同様に、（例えば、発光カウンタリセット８７６によって）リセットし、各発光クロック８８０のエッジで増分することができる。しかし、カウンタは、（例えば、０から６４までの）モード０より低い最大値までカウントすることができ、各（例えば、４．１７ｍｓ）期間内により少ないビット（例えば、６ビットのみ）の輝度を生成することができる。この（例えば、６ビット）発光カウンタ及びデータ（例えば、画素）値との比較に基づいて発光をオン・オフすることができるが、このデータ（例えば、画素）値は、例えば、発光カウンタ８３２の最上位２ビット（ＭＳＢ）と８ビット画素値の２ＬＳＢに基づいて、より大きな（例えば、８ビット画素）値＋１又は０である（例えば、６）ＭＳＢとしてもよい。本実施形態の最終結果は、見かけの８ビット輝度制御を提示するための６ビットの輝度の時間的ディザリングである。ディザ位相オフセットは、（例えば、表示要素又は表示要素のグループ当たり）この時間的ディザリングの位相を調整できる（例えば、２ビット）制御としてもよい。一実施形態では、この時間的ディザリングは、全スクリーンのフリッカーを引き起こす同じタイミングですべての画素に発光させるのを回避することができる。
この時点まで、ユニットセルを含むディスプレイアーキテクチャをデジタルとして説明してきた。しかし、すべての実施形態がデジタル回路に限定されるものではなく、一部の実施形態では、アナログ回路を使用してもよい。図２７は本開示の一実施形態に係る、アナログ画素回路又はユニットセルを実装することができる表示システム２７００である。例示的なユニットセル２８１１及び２９１１は、図２８及び図２９にそれぞれ図示されている。アクティブエリア２７１０は、１つ以上の表示要素（例えば、ＬＥＤ２７０１）を含むことができ、それは、１つ以上の表示要素からの発光を駆動する１つ以上のマイクロドライバ（例えば、μＤ２７１１）と接続することができる。図示するマイクロドライバは１０個の表示要素を含むが、本開示はそのように限定されるものではなく、マイクロドライバは、１個の表示要素を駆動してもよいし、任意の複数の表示要素を駆動してもよい。表示要素（例えば、２７０１）は画素とすることができ、例えば、各画素は３つの表示要素サブ画素（例えば、赤色、緑色、及び青色ＬＥＤ）を含むものである。直列入力並列出力モジュール２７０４は、シリアルデジタルビデオデータを（例えば、ストリームで）取り込み、それをパラレルビデオデータとしてデジタルーアナログコンバータ２７０５（ＤＡＣ）に出力することができ、デジタルーアナログコンバータは、パラレルビデオデータを、例えば、各列に対してアナログ電圧レベル（単数又は複数）に変換することができる。スキャン制御モジュール２７０６は、ＳＣＡＮ列信号（例えば、このときは１つ）を選択し、ＤＡＣ２７０５によって生成されたアナログ電圧をサンプリングすることができる。発光制御（例えば、発光行制御２７０８及び発光列制御２７０９）は、どの表示要素（例えば、サブ画素）が所与の瞬間に発光しているかを選択することができる。読出し制御（例えば、読出し行選択２７０７及び読出し列選択２７１３）は、どの表示要素（例えば、単一のサブ画素）を外部読出しピンに接続するかを選択し、例えば、その電圧及び／又は電流を測定することができる。一実施形態では、読出し行選択２７０７は、所与の時間に一つの行のみがアクティブになる基本的なシフトレジスタに基づくものである。例えば、表示要素（例えば、画素）と感知信号列との間の接続を作成するため、選択された行内のすべての表示要素（例えば、画素）に対してＲＥＡＤスイッチを閉じることができる。感知列は、信号を読出し列選択２７１３（例えば、所与の時間に１つの感知列のみ選択するシフトレジスタを有するマルチプレクサ）に運ぶことができる。選択された感知列は、測定ユニット２７１５、例えば、ソース測定ユニット（ＳＭＵ）に接続されたものとして図２７に示す出力ピンに配信されてもよい。アナログ出力は電流及び／又は電圧とすることができる。
アナログ画素回路、すなわち、ユニットセル２８１１及び２９１１は、単なる例にすぎず、他の（例えば、アナログ）画素回路を使用してもよい。図２８を参照すると、６トランジスタ（６Ｔ）及び１蓄積キャパシタ（１Ｃ）は、Ｃｓｔ：データ電圧を保持するための蓄積コンデンサと、Ｔ１：電流駆動トランジスタと、Ｔ２：サンプリングかつ保持するためのスイッチと、Ｔ３：感知列線接続用のスイッチと、Ｔ４：発光をオン・オフするためのスイッチ（行）と、Ｔ５：発光をオン・オフするためのスイッチ（列）と、Ｔ６：感知列を選択するためのスイッチ（列）と、を含むことができる。一実施形態では、Ｔ６は読出し列選択２７１３の部分とすることができる。一実施形態では、デジタル信号は、（例えば、Ｖｄａｔａをサンプリングするための）行ドライバによって生成されたＳＣＡＮ、（例えば、画素回路を感知列線に接続するための）行ドライバによって生成されたＲＥＡＤ、（例えば、ＥＭ−ＣＯＬもアクティブの場合に発光するための）行ドライバによって生成されたＥＭ−ＲＯＷ、及び（例えば、ＥＭ−ＲＯＷもアクティブの場合に発光するための）列ドライバによって生成されたＥＭ−ＣＯＬである。一実施形態では、アナログ信号は、Ｖｄａｔａ（ｉｎｐｕｔ）：（サンプリングされるアナログデータであり、電流駆動トランジスタＴ１のゲート電圧を設定する）、Ｉｓｅｎｓｅ（ｏｕｔｐｕｔ）：（読出しスイッチＴ３並びにスイッチＴ５及びＴ６が閉じられ、発光スイッチＴ４が開かれているとき、Ｔ１からの電流は、感知列線を通して流れることができ、チップの外で測定され得る）、及びＶｓｅｎｓｅ（ｏｕｔｐｕｔ）：（読出しスイッチＴ３並びにスイッチＴ５及びＴ６が閉じられ、発光スイッチの両方が閉じられているとき、Ｔ１からの電流は表示要素（例えば、μＬＥＤ）を通して流れることができ、表示要素（例えば、μＬＥＤ陽極、マイナスＴ４及びＴ５の電圧降下）上の電圧レベルは感知列線から測定され得る）である。
一実施形態では、表示ドライバハードウェア回路（例えば、ハードウェア発光コントローラ２７０２及び／又は他の構成要素）は、表示パネルの発光グループ内の行の数を選択する行選択論理（例えば、２７０７及び／又は２７０８）であって、この行の数は表示パネルの単一の行から全パネルまで調整可能である行選択論理と、表示パネルの発光グループ内の列の数を選択する列選択論理（例えば、２７０９及び／又は２７１３）であって、この列の数は表示パネルの単一の列から全パネルまで調整可能である列選択論理と、表示される１データフレーム当たりのパルスの数を選択する発光論理（例えば、２７０２）であって、このデータフレーム当たりのパルスの数は１から複数まで調整可能であり、パルス長は連続デューティサイクルから非連続デューティサイクルまで調整可能である発光論理、のうち１つ以上を含むことができる。
図３Ａに簡潔に戻って参照すると、図２８〜図２９に関して図示し記載するユニットセルは、画素当たりのパルス電流レベルの変調はグレーレベルを設定する、表示要素（例えば、画素）の振幅変調（ＡＭ）に使用することができる。ここで、図３Ｂに簡潔に戻って参照すると、図８に関して図示し記載するユニットセルは、１画素当たりのパルス幅の変調はグレーレベルを設定する表示要素（例えば、画素）のパルス幅変調（ＰＷＭ）に使用することができる。ここで、図３Ｃを参照すると、一部の実施形態では、ハイブリッドユニットセルが、１画素当たりのパルス幅制御が粗いグレーレベルを設定し、１画素当たりの電流レベルが精細なグレーレベルを設定するハイブリッド変調に使用されてもよい。
図３０は、本開示の一実施形態に係るマイクロドライバのハイブリッドデジタル及びアナログユニットセル３０００である。図３０のユニットセル３０００は、アナログメモリセル（例えば、蓄積キャパシタＣｓ）によって制御されるアナログ電流源を含む。本実施形態では、パルス幅選択は、例えば、図８と同様に、デジタルメモリセル（例えば、レジスタ３０３４）によって制御され得る。（例えば、アナログ）電流源からの電流レベルは、可変（例えば、表示システム内で使用される）電流源となるように制御され得る。他の組み合わせも可能であり、例えば、電流レベル及びパルス幅の両方は、例えば、デジタル値を電流レベルに変換するＤＡＣを含むデジタルメモリによって制御されてもよい。
ユニットセル内にメモリを使用せずに必要としないことがある他のタイプのハイブリッドアドレス指定スキームアーキテクチャがあってもよく、例えば、それらはデータロードイベントを使用してもよい。図３１は、ビットプレーンスタイルの駆動を有する本開示の一実施形態に係るマイクロドライバのハイブリッドデジタル及びアナログユニットセル３１００であるが、発光強度は、単なるオン又はオフであることに限定されなくてもよく、電流レベルを調整することによるビットプレーン内の変調であってもよい。一実施形態では、複数の（例えば、３つの）パルス幅があってもよい。表示要素（例えば、ＬＥＤ）が発光時間中にどんな強度を有するべきかを伝えるため、データを画素に書き込んでもよい。すべての行にデータがロードされると、ユニットセル内のビットプレーン発光信号をオンすることによってグローバル発光を開始することができる。その発光パルスの後、次の発光パルス幅のために新しいデータをロードすることができる。これは発光コントローラの単なる一つのスキームにすぎず、非限定的な一例は、すべての行が新しいデータでロードされた後、発光を開始するのを待つ代わりに、セグメント内で発光を開始することができる。これは、回転発光パターンが使用されるので、より時間効率がよく（例えば、デッドタイムをより少なく）、使用するグローバルピーク電流をより少なくすることができる。
図３２は、一実施形態に係るフロー図３２００である。図示するフロー図３２００は、行選択論理を用いて表示パネルの発光グループ内の行の数を選択することであって、この行の数は表示パネル３２０２の単一の行から全パネルまで調整可能であることと、列選択論理を用いて表示パネルの発光グループ内の列の数を選択することであって、この列の数は表示パネル２５０４の単一の列から全パネルまで調整可能であることと、発光論理を用いて表示される１データフレーム当たりのパルスの数を選択することであって、このデータフレーム当たりのパルスの数は１から複数まで調整可能であり、パルス長は連続デューティサイクルから非連続デューティサイクル２５０６まで調整可能であることと、を含む。他の実施形態では、フロー図は本明細書の開示のいずれかを含むことができる。
デバイスに関連した用語「オン」は一般的に、デバイスがアクティブにされた状態を指すことができ、またこれに関連して用いられる用語「オフ」はデバイスが非アクティブにされた状態を指すことができる。デバイスが受信した信号に関連して用いられる用語「オン」は一般的に、デバイスをアクティブにする信号を指すことができ、これに関連して用いられる用語「オフ」は一般的に、デバイスを非アクティブにする信号を指すことができる。デバイスは、デバイスを実装する基礎原理に基づいて高電圧によってアクティブにされてもよいし、低電圧によってアクティブにされてもよい。
表示システムは、表示システムの外部からディスプレイデータを受信する受信器を含むことができる。受信器は、無線で、有線接続で、光学的相互接続で、又は任意の他の接続でデータを受信するように構成することができる。受信器は、インターフェースコントローラを介してプロセッサからディスプレイデータを受信することができる。一実施形態では、プロセッサは、グラフィック処理ユニット（ＧＰＵ）、ＧＰＵが内部に位置した汎用プロセッサ、及び／又はグラフィック処理能力を有する汎用プロセッサとすることができる。ディスプレイデータは、ソフトウェアプログラム内の１つ以上の命令を実行するプロセッサによってリアルタイムに生成されてもよいし、システムメモリから取得されてもよい。表示システムは、任意のフレッシュレート、例えば、５０Ｈｚ、６０Ｈｚ、１００Ｈｚ、１２０Ｈｚ、２００Ｈｚ、２４０Ｈｚを有することができる。
表示システムは、その用途に応じて、他の構成要素を含んでもよい。これら他の構成要素としては、メモリ、タッチスクリーンコントローラ及びバッテリが挙げられるが、これらに限定されない。種々の実装形態においては、表示システムはテレビ、タブレット、電話機、ノート型パソコン、コンピュータモニタ、自動車のヘッドアップディスプレイ、自動車のナビゲーションディスプレイ、キオスク、デジタルカメラ、手持ち式ゲームコンソール、メディアディスプレイ、電子書籍ディスプレイ、又は大面積標識ディスプレイであってもよい。
本開示の種々の実施形態の利用において、表示パネルの発光を制御するために、上記実施形態の組み合わせ又は変形が可能であることは、当業者には明らかとなるであろう。本発明を構造的特徴及び／又は方法論的行為に特有の言語で記載してきたが、添付の特許請求の範囲で画定される発明は、記載した特定の機能又は行為に必ずしも限定されないことを理解されたい。開示した特定の機能及び行為は、むしろ、本開示を説明する上で有用な請求項に係る開示のとりわけ適切な実施形態として理解されたい。
表示パネルの発光を制御する方法、システム、及び装置を説明する。一実施形態では、表示ドライバハードウェア回路は、表示パネルの発光グループ内の行の数を選択する行選択論理であって、この行の数は表示パネルの単一の行から全パネルまで調整可能である行選択論理と、表示パネルの発光グループ内の列の数を選択する列選択論理であって、この列の数は表示パネルの単一の列から全パネルまで調整可能である列選択論理と、表示される１データフレーム当たりのパルスの数を選択する発光論理であって、１データフレーム当たりのパルスの数は１から複数まで調整可能であり、パルス長は連続デューティサイクルから非連続デューティサイクルまで調整可能である発光論理と、を含む。表示ドライバハードウェア回路は、複数の非線形グレースケールクロックを含むことができ、発光論理は、第１のデータ信号を第１の非線形グレースケールクロックからのパルスの数と比較して、第１のデータ信号が第１の非線形グレースケールクロックからのパルスの数と異なる場合に第１の表示要素による発光を生じさせるものであり、また第２のデータ信号を第２の非線形グレースケールクロックからの第２のパルスの数と比較して、第２のデータ信号が第２の非線形グレースケールクロックからの第２のパルスの数と異なる場合に第２の異なる色の表示要素による発光を生じさせるものである。表示ドライバハードウェア回路は、異なる時間に表示パネルの隣接する表示要素の発光を開始するタイミングオフセット回路を含むことができる。表示される１データフレーム当たりのパルスの数は複数のパルスとすることができ、発光論理は、それぞれ継続的なグレーレベルに対して、この複数のパルスのすべてより短いパルス長を増大させることができる。発光グループは、少なくとも１つの赤色発光ダイオード（ＬＥＤ）、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤを含む画素とすることができるが、この特定の構成は例示的なものであり、画素内の他のＬＥＤ色構成を使用してもよい。
図５は本開示の一実施形態に係る、複数のマイクロドライバ（μＤ）を有する表示システム５００である。発光コントローラ５０２はフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＧＰＡ）集積回路とすることができる。図示された発光コントローラ５０２は、例えば、タイミング制御信号をディスプレイバックプレーン５１２に提供するビデオタイミングコントローラ５１４と、発光タイミングコントローラ５１６によって制御され得る非線形クロック発生器５１８と、調光コントローラ５２０と、を含む。図示された非線形クロック発生器５１８は、２つのルックアップテーブル（ＬＵＴ）、例えば、赤色発光要素用の１つの非線形クロック信号と、緑色及び青色発光要素用の別の非線形クロック信号を提供するための、赤色（Ｒ）発光要素ＬＵＴ５１９Ｒと緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）ＬＵＴ５１９Ｇ／Ｂと、を含む。非線形クロック発生器からの各パルスは、同一の振幅（例えば、高さ）を有してもよいが、（例えば、パルスがアクティブになる（ハイになる）時間量の関数として）様々な幅とすることができる。一実施形態では、発光要素の各色（例えば、赤色、緑色及び青色）はそれ自身の非線形クロック信号を有することができる。給電モジュール５１５は表示システム５００の構成要素に給電することができる。発光コントローラ５０２は、ディスプレイ（例えば、画素）データを含むデータ（例えば、信号）の入力を受信し、アクティブエリア５１０内のマイクロドライバを介したディスプレイデータにしたがってアクティブエリアの表示要素（例えば、ＬＥＤ）に発光させるデータ（例えば、信号）を提供することができる。図示されたバックプレーン５１２は、例えば、クロック信号をアクティブエリア５１０に配信するための非線形パルス幅変調（ＰＷＭ）クロック配信回路５０６を含む。図示されたバックプレーン５１２は、例えば、ビデオ信号をアクティブ（例えば、表示）エリア５１０に配信するための直列入力並列出力回路５０４を含む。図示されたバックプレーン５１２は、例えば、ディスプレイデータ信号をアクティブエリア５１０に配信するためのデータクロック配信（例えば、スキャン制御）回路５０８を含む。データクロック配信（例えば、スキャン制御）回路５０８は、線形クロック信号を使用して、例えば、ディスプレイデータ信号をその回路系の中にゲート制御することができる。このクロック信号は、ビデオタイミングコントローラ５１４によって提供されてもよい。１つ以上の表示要素（例えば、ＬＥＤ５０１）は、１つ以上の表示要素からの発光を（例えば、発光コントローラ５０２にしたがって）駆動するマイクロドライバ（例えば、μＤ５１１）と接続することができる。図示するマイクロドライバは１０個の表示要素を含むが、本開示はそのように限定されるものではなく、マイクロドライバは、１個の表示要素を駆動してもよいし、任意の複数の表示要素を駆動してもよい。表示要素（例えば、５０１）は画素とし、例えば、各画素は３つの表示要素サブ画素（例えば、赤色、緑色、及び青色ＬＥＤ）とすることができる。
図６は一実施形態に係る非線形クロック発生器６１８の拡大図である。図６に図示する実施形態では、非線形クロック発生器６１８は、クロックデータを個々の非線形クロック発生器６１８Ｒ、６１８Ｇ、６１８Ｂの中にロードする（例えば、高速）クロック６２１を含み、各非線形クロック発生器は、１つ以上の対応するルックアップテーブル（ＬＵＴ）、例えば、赤色（Ｒ）発光要素ＬＵＴ６１９Ｒ、緑色（Ｇ）発光要素ＬＵＴ６１９Ｇ、及び青色（Ｂ）発光要素ＬＵＴ６１９Ｂを含むものである。ルックアップテーブルＬＵＴ６１９Ｒ、ＬＵＴ６１９Ｇ、ＬＵＴ６１９Ｂは、クロック６２１パルス（例えば、２００ＭＨｚクロックサイクルで表される）が各グレーレベルに対してどのくらい長くなるかについてのデータを記憶する。図示するように、各非線形クロック発生器６１８Ｒ、６１８Ｇ、６１８Ｂは、対応する各発光要素Ｒ、Ｇ、Ｂに対して別個の非線形クロックパルス信号を提供することができる。
図１２は本開示の一実施形態に係る発光クロック行ドライバ１２００のブロック図である。一点鎖線は、本実施形態における個々の行ドライバの外形図を示す。図示する行ドライバはシフトレジスタを形成し、マイクロドライバの行に提供された発光（例えば、グレースケール）クロックパルス（例えば、発光クロック８８０）を駆動する。例えば、図１０を参照されたい。マイクロドライバは、ＰＷＭパルス生成の基準として発光クロック８８０を使用し、例えば、デジタル画素データに対応する必要な輝度出力を生成することができる。発光クロック８８０生成のシフトレジスタは、第１ステージシフトレジスタと、第２ステージラッチと、第３ステージマルチプレクサアレイから構成されてもよい。第１ステージシフトレジスタは、発光行開始シフトレジスタクロック１２０２及び発光行開始シフトレジスタ入力１２０４によって駆動されてもよい。発光行開始ラッチクロック１２０６は、第１ステージのコンテンツを第２ステージにラッチすることができる。（例えば、デフォルト）動作では、１２０２、１２０４及び１２０６はすべて公称ラインレート（例えば、公称ライン時間、６０Ｈｚデータフレッシュレートでおおよそ４０μｓ）で動作させることができるが、例えば、１ライン時間内に第１ステージへの任意のパターンのロードを可能にするように、１２０２及び１２０４を（例えば、はるかに）高速で動作させることもできる。Ｓ＿ＶＳＴ及びマルチプレクサ制御（ＣＴＬ）は、３ビット信号とすることができ、例えば、以下の表１に記載するように、最上位ビット（ＭＳＢ）は発光のオン・オフを制御し、最下位２ビット（ＬＳＢ）は発光相（Ф）を指す。「ｘ」でマークされたビットは、０又は１のいずれかとすることができる。
図３２は、一実施形態に係るフロー図３２００である。図示するフロー図３２００は、行選択論理を用いて表示パネルの発光グループ内の行の数を選択することであって、この行の数は表示パネル３２０２の単一の行から全パネルまで調整可能であることと、列選択論理を用いて表示パネルの発光グループ内の列の数を選択することであって、この列の数は表示パネル３２０４の単一の列から全パネルまで調整可能であることと、発光論理を用いて表示される１データフレーム当たりのパルスの数を選択することであって、このデータフレーム当たりのパルスの数は１から複数まで調整可能であり、パルス長は連続デューティサイクルから非連続デューティサイクル３２０６まで調整可能であることと、を含む。他の実施形態では、フロー図は本明細書の開示のいずれかを含むことができる。
デバイスに関連して使用される用語「オン」は一般的に、デバイスがアクティブにされた状態を指すことができ、またこれに関連して用いられる用語「オフ」はデバイスが非アクティブにされた状態を指すことができる。デバイスが受信した信号に関連して用いられる用語「オン」は一般的に、デバイスをアクティブにする信号を指すことができ、これに関連して用いられる用語「オフ」は一般的に、デバイスを非アクティブにする信号を指すことができる。デバイスは、デバイスを実装する基礎原理に基づいて高電圧によってアクティブにされてもよいし、低電圧によってアクティブにされてもよい。

Claims (39)

  1. 表示ドライバハードウェア回路であって、
    表示パネルの発光グループ内の行の数を選択する行選択論理であって、前記行の数は前記表示パネルの単一の行から全パネルまで調整可能である行選択論理と、
    前記表示パネルの前記発光グループ内の列の数を選択する列選択論理であって、前記列の数は前記表示パネルの単一の行から前記全パネルまで調整可能である列選択論理と、
    表示される１データフレーム当たりのパルスの数を選択する発光論理であって、前記１データフレーム当たりのパルスの数は１から複数まで調整可能であり、パルス長は、連続するデューティサイクルから非連続デューティサイクルまで調整可能である発光論理と、
    を備える表示ドライバハードウェア回路。
  2. 複数の非線形グレースケールクロックを更に備え、
    前記発光論理は、第１のデータ信号を第１の非線形グレースケールクロックからのパルスの数と比較して、前記第１のデータ信号が前記第１の非線形グレースケールクロックからの前記パルスの数と異なる場合に第１の表示要素による発光を生じさせるものであり、また第２のデータ信号を第２の非線形グレースケールクロックからの第２のパルスの数と比較して、前記第２のデータ信号が前記第２の非線形グレースケールクロックからの前記パルスの数と異なる場合に第２の異なる色の表示要素による発光を生じさせるものである、請求項１に記載の表示ドライバハードウェア回路。
  3. 異なる時間に前記表示パネルの隣接する表示要素の発光を開始するタイミングオフセット回路を更に備える、請求項１に記載の表示ドライバハードウェア回路。
  4. 前記表示される１データフレーム当たりのパルスの数は複数のパルスであり、前記発光論理はそれぞれ継続的なグレーレベルに対して、前記複数のパルスのすべてより短いパルス長を増大させるものである、請求項１に記載の表示ドライバハードウェア回路。
  5. 前記発光グループは、少なくとも１つの赤色発光ダイオード（ＬＥＤ）、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤを含む画素である、請求項１に記載の表示ドライバハードウェア回路。
  6. 表示パネルを駆動させる方法であって、
    行選択論理を用いて表示パネルの発光グループ内の行の数を選択することであって、前記行の数は前記表示パネルの単一の行から全パネルまで調整可能であることと、
    列選択論理を用いて前記表示パネルの前記発光グループ内の列の数を選択することであって、前記列の数は前記表示パネルの単一の列から前記全パネルまで調整可能であることと、
    発光論理を用いて、表示される１データフレーム当たりのパルスの数を選択することであって、前記１データフレーム当たりのパルスの数は１から複数まで調整可能であり、パルス長は連続デューティサイクルから非連続デューティサイクルまで調整可能であることと、
    を含む方法。
  7. 第１のデータ信号を、第１の非線形グレースケールクロックからのパルスの数と比較して、前記第１のデータ信号が前記第１の非線形グレースケールクロックからの前記パルスの数が異なる場合に第１の表示要素による発光を生じさせることと、
    第２のデータ信号を、第２の非線形グレースケールクロックからの第２のパルスの数と比較して、前記第２のデータ信号が前記第２の非線形グレースケールクロックからの前記パルスの数が異なる場合に第２の、異なる色の表示要素による発光を生じさせることと、
    を更に含む、請求項６に記載の方法。
  8. タイミングオフセット回路を用いて異なる時間に前記表示パネルの隣接する表示要素の発光を開始することを更に含む、請求項６に記載の方法。
  9. 前記表示される１データフレーム当たりのパルスの数は複数のパルスであり、前記発光論理はそれぞれ継続的なグレーレベルに対して、前記複数のパルスのすべてより短いパルス長を増大させるものである、請求項６に記載の方法。
  10. 前記発光グループは、少なくとも１つの赤色発光ダイオード（ＬＥＤ）、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤを含む画素である、請求項６に記載の方法。
  11. 表示ドライバハードウェア回路であって、
    非線形グレースケールクロックのパルスの数を記憶するカウンタと、
    複数のユニット回路と、
    を備え、前記複数のユニット回路のそれぞれは、
    データ信号を記憶するデータレジスタと、
    前記データレジスタからの前記データ信号を、前記パルスの数と比較して、前記データ信号が前記パルスの数と異なる場合に表示要素による発光を生じさせる、比較器と、
    異なる時間に隣接する表示要素の発光を開始するタイミングオフセット回路と、
    を備える表示ドライバハードウェア回路。
  12. 前記隣接する表示要素は、表示パネルの行である、請求項１１に記載の表示ドライバハードウェア回路。
  13. 前記隣接する表示要素は表示パネルの列である、請求項１１に記載の表示ドライバハードウェア回路。
  14. 前記隣接する表示要素は、表示パネルの複数の行及び複数の列である、請求項１１に記載の表示ドライバハードウェア回路。
  15. 各表示要素は画素である、請求項１１に記載の表示ドライバハードウェア回路。
  16. 表示パネルを駆動させる方法であって、
    非線形グレースケールクロックのパルスの数をカウントすることと、
    第１のデータ信号を第１のデータレジスタに、第２のデータ信号を第２のデータレジスタに記憶することと、
    前記第１のデータレジスタからの前記第１のデータ信号を、前記パルスの数と比較して、前記第１のデータ信号が前記パルスの数と異なる場合に前記表示パネルの第１の表示要素による発光を生じさせることと、
    前記第２のデータレジスタからの前記第２のデータ信号を、前記パルスの数と比較して、前記第２のデータ信号が前記パルスの数と異なる場合に前記表示パネルの隣接する第２の表示要素による発光を生じさせることと、
    前記第１の表示要素による発光及び前記隣接する第２の表示要素の発光を異なる時間に開始することと、
    を含む方法。
  17. 前記第１の表示要素と前記隣接する第２の表示要素を、前記表示パネルの行として提供することを更に含む、請求項１６に記載の方法。
  18. 前記第１の表示要素と前記隣接する第２の表示要素を、前記表示パネルの列として提供することを更に含む、請求項１６に記載の方法。
  19. 前記第１の表示要素と前記隣接する第２の表示要素を、前記表示パネルの複数の行及び複数の列として提供することを更に含む、請求項１６に記載の方法。
  20. 前記第１の表示要素と前記隣接する第２の表示要素のそれぞれを、前記画素として提供することを更に含む、請求項１６に記載の方法。
  21. 表示ドライバハードウェア回路であって、
    データ信号を記憶するデータレジスタと、
    グレースケールクロックのパルスの数を記憶するカウンタと、
    前記データレジスタからの前記データ信号を前記パルスの数と比較して、前記データ信号が前記パルスの数と異なる場合に表示要素による発光を生じさせる比較器と、
    を備え、前記発光は、表示される各データフレームに対して複数のパルスを含むものであり、グレーレベルはデータフレーム内の前記複数のパルスのすべてより短い増大したパルス長で変調されるものである、表示ドライバハードウェア回路。
  22. 前記グレースケールクロックは非線形グレースケールクロックである、請求項２１に記載の表示ドライバハードウェア回路。
  23. それぞれ継続的なグレーレベルは前記複数のパルスのうち１つのパルスのみのパルス長を増大させるものである、請求項２１に記載の表示ドライバハードウェア回路。
  24. 前記複数のパルスは同一の振幅である、請求項２１に記載の表示ドライバハードウェア回路。
  25. 前記複数のパルスは少なくとも３つの振幅である、請求項２１に記載の表示ドライバハードウェア回路。
  26. 表示パネルを駆動させる方法であって、
    グレースケールクロックのパルスの数をカウントすることと、
    データ信号をデータレジスタに記憶することと、
    前記データレジスタからの前記データ信号を前記パルスの数と比較して、前記データ信号が前記パルスの数と異なる場合に前記表示パネルの表示要素による発光を生じさせることと、
    を含み、前記発光は、表示される各データフレームに対して複数のパルスを含むものであり、グレーレベルはデータフレーム内の前記複数のパルスのすべてより短いパルス長を増大させることによって変調されるものである、方法。
  27. 前記カウントすることは、非線形グレースケールクロックの前記パルスの数をカウントすることを含む、請求項２６に記載の方法。
  28. それぞれ継続的なグレーレベルは前記複数のパルスのうち１つのパルスのみのパルス長を増大させるものである、請求項２６に記載の方法。
  29. 前記複数のパルスは同一の振幅である、請求項２６に記載の方法。
  30. 前記複数のパルスは少なくとも３つのパルスである、請求項２６に記載の方法。
  31. 表示システムであって、
    アクティブエリアを含むバックプレーンと、
    複数の列ドライバを含む列ドライバの行と、
    複数の行ドライバを含む行ドライバの列と、
    前記アクティブエリア内のマイクロドライバチップのアレイと、
    前記マイクロドライバチップのアレイに電気的に接続された、前記アクティブエリア内のマイクロＬＥＤのアレイと、
    発光コントローラと、
    を備える表示システム。
  32. 各マイクロドライバチップは、複数の画素を制御する、請求項３１に記載の表示システム。
  33. 前記マイクロドライバチップのアレイは、前記アクティブエリア内の前記バックプレーン上に表面実装されている、請求項３２に記載の表示システム。
  34. 前記複数の列ドライバ及び前記複数の行ドライバは、前記バックプレーン上に表面実装されている、請求項３２に記載の表示システム。
  35. 前記発光コントローラは非線形クロック発生器を含む、請求項３２に記載の表示システム。
  36. 前記非線形クロック発生器は、複数の非線形クロック発生器を含む、請求項３５に記載の表示システム。
  37. 前記複数の非線形クロック発生器は、赤色発光マイクロＬＥＤに対する非線形クロックパルス信号を提供する第１の非線形クロック発生器を含む、請求項３６に記載の表示システム。
  38. 緑色発光マイクロＬＥＤに対する非線形クロックパルス信号を提供する第２の非線形クロック発生器と、青色発光マイクロＬＥＤに対する非線形クロックパルス信号を提供する第３の非線形クロック発生器と、を更に備える、請求項３７に記載の表示システム。
  39. 青色及び緑色発光マイクロＬＥＤの両方に対する非線形クロックパルス信号を提供する第２の非線形クロック発生器を更に備える、請求項３７に記載の表示システム。
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