KR20180002786A - 디스플레이 패널에 대한 방출 제어 장치들 및 방법들 - Google Patents

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토레 나우타
호필 배
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Abstract

방법들 및 장치들은 디스플레이 패널의 방출을 제어하는 것에 관한 것이다. 하나의 실시예에서, 디스플레이 구동기 하드웨어 회로는, 디스플레이 패널의 방출 그룹에서 행들 수를 선택하는 행 선택 로직 - 행들 수는 디스플레이 패널의 단일 행으로부터 전체 패널까지 조정 가능함 -, 디스플레이 패널의 방출 그룹에서 열들 수를 선택하는 열 선택 로직 - 열들 수는 디스플레이 패널의 단일 열로부터 전체 패널까지 조정 가능함 -, 및 디스플레이될 데이터 프레임당 펄스들 수를 선택하는 방출 로직 - 데이터 프레임당 펄스들 수는 한 개부터 복수 개까지 조정 가능하며, 펄스 길이는 연속 듀티 사이클로부터 비-연속 듀티 사이클까지 조정 가능함 -을 포함한다.

Description

디스플레이 패널에 대한 방출 제어 장치들 및 방법들
관련 출원
본 출원은 2015년 6월 5일자로 출원된 미국 가출원 제62/171,928호 - 참고로 본 명세서에 포함됨 - 를 우선권 주장한다.
기술분야
본 개시내용은 일반적으로 디스플레이 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 디스플레이 패널에 대한 방출 제어 장치들 및 방법들에 관한 것이다.
배경 정보
디스플레이 패널들은 광범위한 전자 디바이스들에서 활용된다. 공통 타입들의 디스플레이 패널들은 각각의 픽셀이 데이터 프레임을 디스플레이하기 위해 구동될 수 있는 능동 매트릭스 디스플레이 패널들을 포함한다. 컴퓨터 디스플레이들, 스마트 폰들, 및 텔레비전들과 같은 고해상도 색상 디스플레이 패널들은 능동 매트릭스 디스플레이 구조체를 사용할 수 있다. m x n 디스플레이(예컨대, 픽셀) 요소들의 능동 매트릭스 디스플레이는 m 행 라인들 및 n 열 라인들 또는 그의 서브셋으로 처리될 수 있다. 종래의 능동 매트릭스 디스플레이 기술들에서, 스위칭 디바이스 및 저장 디바이스는 디스플레이의 디스플레이 요소마다 위치된다. 디스플레이 요소는 발광 다이오드(LED) 또는 다른 발광 재료일 수 있다. 저장 디바이스(들)(예컨대, 캐패시터 또는 데이터 레지스터)는 각각의 디스플레이(예컨대, 픽셀) 요소에 연결되어, 예를 들어, 그 안에 데이터 신호(예컨대, 그 디스플레이 요소로부터 방출될 방출에 대응함)를 로딩할 수있다. 종래의 디스플레이들 내의 스위치들은 보통, 증착된 박막들로 이루어진 트랜지스터들을 통해 구현되며, 이로써 박막 트랜지스터들(TFT들)이라 일컫는다. TFT 집적화에 대해 사용된 공통 반도체는, 저온 프로세스에서 대형-영역 제조를 허용하는 비정질 실리콘(a-Si)이다. a-Si TFT와 종래의 실리콘 금속-산화막-반도체-전계-효과-트랜지스터(metal-oxide-semiconductor-field-effect-transistor; MOSFET) 간의 주요 차이점은 전자 트랩들의 존재로 인해, a-Si에서 전자 이동도가 낮다는 것이다. 또 다른 차이점은 보다 큰 임계치 전압 시프트를 포함한다는 것이다. 저온 폴리실리콘(low temperature polysilicon; LTPS)은 TFT 집적화에 대해 사용된 대안 재료를 나타낸다. LTPS TFT들은 a-Si TFT들보다 큰 이동도를 가지지만, 여전히 이동도는 MOSFET들에 대한 것보다 낮다.
디스플레이 패널의 방출을 제어하는 방법들, 시스템들, 및 장치들이 개시된다. 하나의 실시예에서, 디스플레이 구동기 하드웨어 회로는, 디스플레이 패널의 방출 그룹에서 행들 수를 선택하는 행 선택 로직 - 행들 수는 디스플레이 패널의 단일 행으로부터 전체 패널까지 조정 가능함 -, 디스플레이 패널의 방출 그룹에서 열들 수를 선택하는 열 선택 로직 - 열들 수는 디스플레이 패널의 단일 열로부터 전체 패널까지 조정 가능함 -, 및 디스플레이될 데이터 프레임당 펄스들 수를 선택하는 방출 로직 - 데이터 프레임당 펄스들 수는 한 개부터 복수 개까지 조정 가능하며, 펄스 길이는 연속 듀티 사이클로부터 비-연속 듀티 사이클까지 조정 가능함 -을 포함한다. 디스플레이 구동기 하드웨어 회로는 복수의 비-선형 그레이 스케일 클럭들을 포함할 수 있으며, 방출 로직은 제1 데이터 신호가 제1 비-선형 그레이 스케일 클럭으로부터의 펄스들 수와 상이할 시에, 제1 디스플레이 요소에 의한 방출을 야기시키기 위해 제1 데이터 신호를, 제1 비-선형 그레이 스케일 클럭으로부터의 펄스들 수와 비교하기 위한 것이며, 제2 데이터 신호가 제2 비-선형 그레이 스케일 클럭으로부터의 제2 펄스들 수와 상이할 시에, 제2, 상이한 색상으로 된 디스플레이 요소에 의한 방출을 야기시키기 위해 제2 데이터 신호를, 제2 비-선형 그레이 스케일 클럭으로부터의 펄스들 수와 비교하기 위한 것이다. 디스플레이 구동기 하드웨어 회로는 상이한 시간들에서 디스플레이 패널의 인접한 디스플레이 요소들의 방출들을 시작하는 타이밍 오프셋 회로를 포함할 수 있다. 디스플레이될 데이터 프레임당 펄스들 수는 복수의 펄스들일 수 있으며, 방출 로직은 각각의 연이은 그레이 레벨에 대해 복수의 펄스들 모두보다 짧은 펄스 길이를 증가시킬 수 있다. 방출 그룹은 적어도 하나의 적색 발광 다이오드(LED), 녹색 LED, 및 청색 LED를 포함한 픽셀일 수 있지만, 이러한 특정 배열은 예시적이며, 픽셀 내의 다른 LED 색상 배열들이 사용될 수 있다.
일 실시에에서, 디스플레이 패널을 구동시키는 방법은, 행 선택 로직으로, 디스플레이 패널의 방출 그룹에서 행들 수를 선택하는 단계 - 행들 수는 디스플레이 패널의 단일 행으로부터 전체 패널까지 조정 가능함 -, 열 선택 로직으로, 디스플레이 패널의 방출 그룹에서 열들 수를 선택하는 단계 - 열들 수는 디스플레이 패널의 단일 열로부터 전체 패널까지 조정 가능함 -, 및 방출 로직으로, 디스플레이될 데이터 프레임당 펄스들 수를 선택하는 단계 - 데이터 프레임당 펄스들 수는 한 개부터 복수 개까지 조정 가능하며, 펄스 길이는 연속 듀티 사이클로부터 비-연속 듀티 사이클까지 조정 가능함 -를 포함한다. 방법은, 제1 데이터 신호가 제1 비-선형 그레이 스케일 클럭으로부터의 펄스들 수와 상이할 시에, 제1 디스플레이 요소에 의한 방출을 야기시키기 위해 제1 데이터 신호를, 제1 비-선형 그레이 스케일 클럭으로부터의 펄스들 수와 비교하는 단계, 및 제2 데이터 신호가 제2 비-선형 그레이 스케일 클럭으로부터의 제2 펄스들 수와 상이할 시에, 제2, 상이한 색상으로 된 디스플레이 요소에 의한 방출을 야기시키기 위해 제2 데이터 신호를, 제2 비-선형 그레이 스케일 클럭으로부터의 펄스들 수와 비교하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 타이밍 오프셋 회로로, 상이한 시간들에서 디스플레이 패널의 인접한 디스플레이 요소들의 방출들을 시작하는 단계를 포함할 수 있다. 디스플레이될 데이터 프레임당 펄스들 수는 복수의 펄스들일 수 있으며, 방출 로직은 각각의 연이은 그레이 레벨에 대해 복수의 펄스들 모두보다 짧은 펄스 길이를 증가시킬 수 있다. 방출 그룹은 적어도 하나의 적색 발광 다이오드(LED), 녹색 LED, 및 청색 LED를 포함한 픽셀일 수 있지만, 이러한 특정 배열은 예시적이며, 픽셀 내의 다른 LED 색상 배열들이 사용될 수 있다.
일 실시에에서, 디스플레이 구동기 하드웨어 회로는 비-선형 그레이 스케일 클럭의 펄스들 수를 저장하는 카운터, 및 복수의 유닛 회로들을 포함한다. 각각의 유닛 회로는 데이터 신호를 저장하는 데이터 레지스터, 데이터 신호가 펄스들 수와 상이할 시에, 디스플레이 요소에 의한 방출을 야기시키기 위해 데이터 레지스터로부터의 데이터 신호를 펄스들 수와 비교하는 비교기, 및 상이한 시간들에서 인접한 디스플레이 요소들의 방출들을 시작하는 타이밍 오프셋 회로를 포함할 수 있다. 인접한 디스플레이 요소들은 디스플레이 패널의 행일 수 있다. 인접한 디스플레이 요소들은 디스플레이 패널의 열일 수 있다. 인접한 디스플레이 요소들은 디스플레이 패널의 다수의 행들 및 다수의 열들일 수 있다. 각각의 디스플레이 요소는 픽셀일 수 있다.
일 실시에에서, 디스플레이 패널을 구동시키는 방법은, 비-선형 그레이 스케일 클럭의 펄스들 수를 카운팅하는 단계, 제1 데이터 신호를 제1 데이터 레지스터에, 그리고 제2 데이터 신호를 제2 데이터 레지스터에 저장하는 단계, 제1 데이터 신호가 펄스들 수와 상이할 시에, 디스플레이 패널의 제1 디스플레이 요소에 의한 방출을 야기시키기 위해 제1 데이터 레지스터로부터의 제1 데이터 신호를, 펄스들 수와 비교하는 단계, 제2 데이터 신호가 펄스들 수와 상이할 시에, 디스플레이 패널의 인접한 제2 디스플레이 요소에 의한 방출을 야기시키기 위해 제2 데이터 레지스터로부터의 제2 데이터 신호를, 펄스들 수와 비교하는 단계, 및 제1 디스플레이 요소에 의한 방출 및 인접한 제2 디스플레이 요소의 방출을 상이한 시간들에서 시작하는 단계를 포함한다. 방법은 제1 디스플레이 요소 및 인접한 제2 디스플레이 요소를 디스플레이 패널의 행으로서 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 제1 디스플레이 요소 및 인접한 제2 디스플레이 요소를 디스플레이 패널의 열로서 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 제1 디스플레이 요소 및 인접한 제2 디스플레이 요소를 디스플레이 패널의 다수의 행들 및 다수의 열들로서 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 제1 디스플레이 요소 및 인접한 제2 디스플레이 요소 각각을 픽셀로서 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시에에서, 디스플레이 구동기 하드웨어 회로는, 데이터 신호를 저장하는 데이터 레지스터, 그레이 스케일 클럭의 펄스들 수를 저장하는 카운터, 및 데이터 신호가 펄스들 수와 상이할 시에, 디스플레이 요소에 의한 방출을 야기시키기 위해 데이터 레지스터로부터의 데이터 신호를 펄스들 수와 비교하는 비교기를 포함하며, 이 경우에 방출은 디스플레이될 각각의 데이터 프레임에 대해 다수의 펄스들을 포함하기 위한 것이며, 각각의 연이은 그레이 레벨은 다수의 펄스들 모두보다 짧은 펄스 길이를 증가시키기 위한 것이다(그레이 레벨은 데이터 프레임 내의 다수의 펄스들 모두보다 짧은, 증가된 펄스 길이로 변조될 수 있음). 그레이 스케일 클럭은 비-선형 그레이 스케일 클럭일 수 있다. 각각의 연이은 그레이 레벨은 다수의 펄스들 중 오직 하나의 펄스의 펄스 길이를 증가시킬 수 있다. 다수의 펄스들은 동일한 진폭에 있을 수 있다. 다수의 펄스들은 적어도 3 개의 펄스들일 수 있다.
일 실시에에서, 디스플레이 패널을 구동시키는 방법은, 그레이 스케일 클럭의 펄스들 수를 카운팅하는 단계, 데이터 신호를 데이터 레지스터에 저장하는 단계, 및 데이터 신호가 펄스들 수와 상이할 시에, 디스플레이 패널의 디스플레이 요소에 의한 방출을 야기시키기 위해 데이터 레지스터로부터의 데이터 신호를 펄스들 수와 비교하는 단계를 포함하며, 이 경우에 방출은 디스플레이될 각각의 데이터 프레임에 대해 다수의 펄스들을 포함하며, 각각의 연이은 그레이 레벨은 다수의 펄스들 모두보다 짧은 펄스 길이를 증가시키기 위한 것이다(그레이 레벨은 데이터 프레임 내의 다수의 펄스들 모두보다 짧은 펄스 길이를 증가시킴으로써 변조될 수 있음). 카운팅하는 단계는 비-선형 그레이 스케일 클럭의 펄스들 수를 카운팅하는 단계를 포함할 수 있다. 각각의 연이은 그레이 레벨은 다수의 펄스들 중 오직 하나의 펄스의 펄스 길이를 증가시킬 수 있다. 다수의 펄스들은 동일한 진폭에 있을 수 있다. 다수의 펄스들은 적어도 3 개의 펄스들일 수 있다.
일 실시에에서, 디스플레이 구동기 하드웨어 회로는, 디스플레이 패널의 방출 그룹에서 행들 수를 선택하는 수단 - 행들 수는 디스플레이 패널의 단일 행으로부터 전체 패널까지 조정 가능함 -, 디스플레이 패널의 방출 그룹에서 열들 수를 선택하는 수단 - 열들 수는 디스플레이 패널의 단일 열로부터 전체 패널까지 조정 가능함 -, 및 디스플레이될 데이터 프레임당 펄스들 수를 선택하는 수단 - 데이터 프레임당 펄스들 수는 한 개부터 복수 개까지 조정 가능하며, 펄스 길이는 연속 듀티 사이클로부터 비-연속 듀티 사이클까지 조정 가능함 -을 포함한다.
일 실시에에서, 디스플레이 시스템은, 활성 영역을 포함한 백플레인, 복수의 열 구동기들을 포함한 열 구동기들의 행, 복수의 행 구동기들을 포함한 행 구동기들의 열, 활성 영역 내의 마이크로 구동기 칩들 어레이, 활성 영역 내에 있으며, 마이크로 구동기 칩들 어레이에 전기적으로 연결된 마이크로 LED들 어레이, 및 방출 제어기를 포함한다.
각각의 마이크로 구동기 칩은 복수의 픽셀들을 제어할 수 있다. 일 실시에에서, 마이크로 구동기 칩들은 활성 영역에서 백플레인 상에 표면 실장된다. 복수의 열 구동기들 및 복수의 행 구동기들은 마찬가지로 백플레인 상에 표면 실장될 수 있다. 방출 제어기는 복수의 비-선형 클럭 발생기들을 추가적으로 포함할 수 있는 비-선형 클럭 발생기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 비-선형 클럭 발생기들은 비-선형 클럭 펄스 신호를 적색 방출형 마이크로 LED들에 제공하는 제1 비-선형 클럭 발생기를 포함할 수 있다. 별개의 비-선형 클럭 발생기는 각각의 상이한 색상 방출형 마이크로 LED에 제공될 수 있다. 일 실시에에서, 비-선형 클럭 발생기는 비-선형 클럭 펄스 신호를 청색 및 녹색 방출형 마이크로 LED들 둘 다와 같이, 상이한 색상 방출형 LED들의 그룹에 제공한다.
실시예들은 첨부된 도면들의 도면들에서 예로 도시되며, 제한으로 도시되지 않는다:
도 1은 일 실시예에 따른, 반도체-기반 마이크로 LED에 대한 동작 전류와 외부 양자 효율성(external quantum efficiency; EQE)의 관계의 그래픽 도시이다.
도 2는 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 디스플레이 시스템이다.
도 3a는 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 픽셀당 전류 레벨이 그레이 레벨을 설정하는 진폭 변조(amplitude modulation; AM)의 도시이다.
도 3b는 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 펄스 폭이 그레이 레벨을 설정하는 펄스 폭 변조(pulse width modulation; PWM)의 도시이다.
도 3c는 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 펄스 폭이 거친(coarse) 그레이 레벨을 설정하기 위해 변조되며 전류 레벨이 미세(fine) 그레이 레벨을 설정하기 위해 변조되는 하이브리드 변조의 도시이다.
도 4는 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 다수의 마이크로구동기들(μD)을 갖는 디스플레이 시스템이다.
도 5는 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 다수의 마이크로구동기들(μD)을 갖는 디스플레이 시스템이다.
도 6은 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 비-선형 클럭 발생기의 확대도의 도시이다.
도 7은 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 비-선형 시간 대 그레이 레벨 다이어그램이다.
도 8은 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 마이크로구동기의 단위 셀이다.
도 9는 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 마이크로구동기이다.
도 10은 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 디스플레이 시스템의 블록 다이어그램이다.
도 11은 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 픽셀 데이터 분포의 다이어그램이다.
도 12는 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 방출 클럭 행 구동기들의 블록 다이어그램이다.
도 13a 내지 도 13d는 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 클럭 극성 옵션들이다.
도 14는 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 열 구동의 단일-종단(ended) 및 차동 모드들을 도시한다.
도 15는 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 방출 펄스 제어기이다.
도 16은 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 펄스 제어 회로이다.
도 17은 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 방출 펄스 폭 변조(PWM) 제어 타이밍 다이어그램이다.
도 18은 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 방출 제어에 대한 블록 다이어그램이다.
도 19는 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 디스플레이 시스템이다.
도 20은 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 마이크로구동기의 단위 셀이다.
도 21은 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 다수의 단위 셀들을 포함한 마이크로구동기이다.
도 22a는 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 방출 패턴에 대한 시간 및 행 위치 다이어그램이다.
도 22b는 도 22a에서의 방출 패턴에 대한 시간 및 열 위치 다이어그램의 일 실시예이다.
도 22c는 도 22a 및 도 22b에서의 타이밍 다이어그램들에 대응하는 방출형 픽셀들의 진행(예컨대, 흑색으로 표시됨)의 일 실시예의 다이어그램이다.
도 22d는 도 22a 내지 도 22c에 대응하는 방출 열 선택 구동기에 대한 타이밍 다이어그램의 일 실시예이다.
도 23a는 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 방출 패턴의 개략적인 타이밍 다이어그램이다.
도 23b는 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 방출 패턴에 대한 시간 및 행 위치 다이어그램이다.
도 23c는 도 23b에서의 그리드의 정사각형에 대한 시간 및 행 위치 다이어그램의 일 실시예이다.
도 24는 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 방출 제어에 대한 타이밍 다이어그램이다.
도 25는 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 방출 제어에 대한 블록 다이어그램이다.
도 26은 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 방출 제어에 대한 펄스 다이어그램이다.
도 27은 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 아날로그 픽셀 회로 또는 단위 셀을 포함할 수 있는 마이크로구동기들을 포함한 디스플레이 시스템이다.
도 28은 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 마이크로구동기의 아날로그 픽셀 회로 또는 단위 셀이다.
도 29는 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 마이크로구동기의 아날로그 픽셀 회로 또는 단위 셀이다.
도 30은 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 마이크로구동기의 하이브리드 디지털 및 아날로그 단위 셀이다.
도 31은 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 마이크로구동기의 하이브리드 디지털 및 아날로그 단위 셀이다.
도 32는 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 흐름 다이어그램이다.
다양한 실시예들에서, 도면들을 참조하여 기술이 이루어진다. 그러나, 소정의 실시예들은 이들 특정 세부 사항들 중 하나 이상 없이, 또는 다른 알려진 방법들 및 구성들과 조합되어 실시될 수 있다. 이하의 기술에서, 본 개시내용의 완전한 이해를 제공하기 위해 특정 구성들, 치수들 및 프로세스들, 기타 등등과 같은 많은 특정 세부 사항들이 언급된다. 다른 사례들에서, 잘 알려진 기술들 및 컴포넌트들은 특히 본 개시내용을 불필요하게 불명료하게 하지 않기 위해 상세하게 기술되지 않는다. 본 명세서 전반에 걸쳐 "하나의 실시예", "일 실시예" 등에 대한 언급은 그러한 실시예와 관련되어 기술되는 특정 특징, 구조체, 구성, 또는 특성이 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 포함됨을 의미한다. 이로써, 본 명세서 전반에 걸쳐 다양한 곳들에서 문구 "하나의 실시예에서", "일 실시예에서" 등의 출현이 반드시 본 개시내용의 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다. 또한, 특정 특징들, 구조체들, 구성들 또는 특성들은 하나 이상의 실시예들에서 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있다.
일부 실시예들에 따라서, 마이크로구동기(또한, μD 또는 μ구동기로 지칭됨) 칩들 및 마이크로 LED들(또한, μLED들로 지칭됨)의 배열을 포함한 디스플레이 패널이 기술된다. 추가적으로, 디스플레이 패널(예컨대, 그의 디스플레이 요소들)의 방출을 제어하는 방법들, 시스템들, 및 장치들이 본 명세서에 논의된다. 특히, 마이크로구동기 칩들 및 마이크로 LED들의 배열을 포함한 디스플레이 패널에 특히 적용 가능한, 방법들, 시스템들, 및 장치들은, 그레이 스케일 제어를 포함하여, 방출 제어에 대해 기술된다.
일 실시예에서, 마이크로 LED는 1 내지 300 μm, 1 내지 100 μm, 1 내지 20 μm, 또는 보다 구체적으로 1 내지 10 μm, 이를테면 5 μm의 최대 측 방향 치수를 가진 반도체-기반 재료일 수 있다. 예를 들어, 마이크로구동기 칩은 1 내지 300 μm의 최대 측 방향 치수를 가질 수 있으며, 마이크로 LED들의 픽셀 레이아웃 내에 맞춰질 수 있다. 실시예들에 따라서, 마이크로구동기 칩들은 TFT 아키텍처에서 공통적으로 이용되는 바와 같이 각각의 디스플레이 요소에 대한 스위치(들) 및 저장 디바이스(들)를 대신할 수 있다. 마이크로구동기 칩들은 디지털 단위 셀들, 아날로그 단위 셀들, 또는 하이브리드 디지털 및 아날로그 단위 셀들을 포함할 수 있다. 추가적으로, MOSFET 프로세싱 기술들은 a-Si 또는 LTPS에 관한 TFT 프로세싱 기술들과는 반대로 단일 결정질 실리콘에 관한 마이크로구동기 칩들의 제조를 위해 사용될 수 있다. 다른 실시예들에 따라서, 마이크로구동기들은 표면 실장된 칩들이기보다는 오히려, 디스플레이 기판 내에서, 예를 들어, 단결정질 실리콘 기판 내에서 형성된 로직/회로들을 나타낼 수 있다.
하나의 양태에서, 상당한 효율성들이 TFT 집적화 기술들을 거쳐 실현될 수 있다. 예를 들어, 마이크로구동기 칩들은 TFT 기술보다 디스플레이 기판의 실제 부위(real estate)를 적게 활용할 수 있다. 예를 들어, 디지털 단위 셀을 통합시키는 마이크로구동기 칩들은 아날로그 저장 캐패시터보다 비교적으로 적은 영역을 소모하는 디지털 저장 요소(예컨대, 레지스터)를 사용할 수 있다. 마이크로구동기 칩들이 아날로그 컴포넌트들을 포함하는 경우, 단일 결정질 실리콘에 관한 MOSFET 프로세싱 기술들은, 보다 낮은 효율성을 갖는 보다 큰 디바이스들을 a-Si 또는 LTPS 상에 형성하는 박막 기술들을 대신할 수 있다. 마이크로구동기 칩들은 추가적으로 a-Si 또는 LTPS를 사용하여 형성된 TFT들보다 적은 전력을 요구할 수 있다. 다른 실시예들에서, 마이크로구동기 로직/회로들은 디스플레이 기판 내에서, 예를 들어, TFT 집적화에 비해 효율성들을 제공할 수 있는 MOSET 프로세싱 기술들을 사용한 단결정질 실리콘 기판 내에서 형성될 수 있다.
또 다른 양태에서, 마이크로 LED 디스플레이 요소가 활용될 수 있고, 예컨대, 그 결과 마이크로 LED에 의해 소모된 전력은 예를 들어, 배터리로부터의 디스플레이 디바이스의 총 전력 소비 중 사소한 부분이다. 그러한 양태에서, 마이크로 LED들은 유기 발광 다이오드들(OLED) 및 액정 디스플레이(LCD)와 같은 다른 디스플레이 요소들에 비해, 광 방출에서 매우 효율적이며, 방출에서는 상당하게(예컨대, 10 배수 크기(orders of magnitude)) 보다 적은 전력을 소모할 수 있다. 도 1은 일 실시예에 따른, 반도체-기반 마이크로 LED에 대한 동작 전류와 외부 양자 효율성(EQE)의 관계의 그래픽 도시이다. 실시예들은 도 1에 도시된 예시적인 EQE 곡선들 및 동작 전류들에 제한되지 않지만, 상기 도시는 하나 이상의 실시예들에 적용 가능할 수 있는 일부 관계들을 보여준다. 예를 들어, 상이한 색상 방출에 대해 설계된 마이크로 LED들은 상이한 특성 효율성들을 가질 수 있다. 도시된 특정 실시예에서, 청색 및 녹색 방출형 마이크로 LED들은 적색 방출형 마이크로 LED보다 더 유사한 특성 EQE 곡선들을 가진다. 효율성들은 재료들 선택, 제조 방법들, 크기, 형상, 기타 등등을 포함하여, 다양한 요인들에 의존할 수 있다. 추가적으로, 최대 효율성 범위들은 상이한 마이크로 LED들에 대해 상이한 동작 전류들 및 전류 밀도들에서 일어난다. 도 1에 도시된 실시예에서, 청색 및 녹색 방출형 마이크로 LED들은 0.1 내지 20 ㎂의 특성 최대 효율성 범위를 가질 수 있는 반면, 적색 방출형 마이크로 LED들은 10 내지 200 ㎂의 특성 최대 효율성 범위를 가질 수 있다. 더욱이, 예시적인 도 1에 도시된 전류 범위들은 OLED 또는 LCD에 비해 상대적으로 높을 수 있다.
또 다른 양태에서, 실시예들은, 단 펄스들이 정전류 소스로부터, 그리고 색상-특정 LED들에 대해 EQE 곡선들 상의 명시된 레벨들에서 공급될 수 있는 디지털 디스플레이 아키텍처를 기술한다. 예를 들어, 방출 펄스들 폭들은 마이크로 LED 펄스 슬루율들(예컨대, 모든 그레이 레벨들에 대해 2 개의 에지들이 있을 것임)에 민감함 없이, 10 ns만큼 작을 수 있다. 최소 펄스 폭, 예컨대 10 ns는 한 라인 시간(a line time), 예컨대 40 μs보다 매우 작을 수 있다. 방출 그룹 내의 행들 수는 단일 행으로부터 전체 패널까지 조정 가능할 수 있다. 프레임당 펄스들 수는 예컨대, 1부터 10까지 조정 가능할 수 있다. 방출 펄스 길이는 연속적인 것(100% 듀티 사이클)으로부터 10 ns까지 조정 가능할 수 있다. 제어 열은 어느 픽셀이 한 행 내에서 방출되는지를 명시할 수 있으며, 열의 수는 단일 열로부터 전체 패널까지 조정 가능할 수 있다. 일부 실시예들에서, 다수의 방출 펄스들은 각각의 데이터 프레임과 함께 공급될 수 있다. 소정의 실시예들에서, 그레이 레벨들은 디스플레이 요소들로의 방출 펄스의 펄스 폭 변조(PWM)에 의해 달성된다. 데이터 프레임당 다수의 방출 펄스들을 포함할 수 있는 일부 실시예들에서, 하나 이상의 펄스 폭들은 명시된 그레이 레벨을 달성하기 위해 변경될 수 있다.
도 2는 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 디스플레이 시스템(100)이다. 방출 제어기(102)는, 입력으로서, 디스플레이 패널(110)(예컨대, 모두 또는 일부) 상에 디스플레이될 콘텐츠를, 예컨대, 화상(picture) 정보(예컨대, 데이터 프레임)에 대응하는 입력 신호를 수신할 수 있다. 방출 제어기는 디스플레이 요소로 하여금 광을 선택적으로 방출하게 하는(예컨대, 인간 눈에 보일 수 있음) 회로(예컨대, 로직)를 포함할 수 있다. 방출 제어기는 디스플레이 요소(예컨대, 복수의 디스플레이 요소들)를 위한(예컨대, 동작시키는) 저장 디바이스(들)(예컨대, 캐패시터 또는 데이터 레지스터)로 하여금 데이터 신호(예컨대, 디스플레이 요소를 턴 오프 또는 온시키는 신호)를 수신하게 할 수 있다. 열 구동기(104) 및/또는 행 구동기(106)는 방출 제어기의 컴포넌트일 수 있다. 열 구동기(104)는 방출 제어기(102)가 디스플레이 요소들의 열과 통신(예컨대, 제어)을 하는 것을 허용할 수 있다. 행 구동기(106)는 방출 제어기(102)가 디스플레이 요소들의 행과 통신(예컨대, 제어)을 하는 것을 허용할 수 있다. 열 구동기(104) 및 행 구동기(106)는 방출 제어기(102)가 개별 디스플레이 요소 또는 디스플레이 요소들의 그룹(예컨대, 픽셀 또는 서브픽셀)과 통신(예컨대, 제어)을 하는 것을 허용할 수 있다.
디스플레이 패널(110)은 픽셀들의 매트릭스를 포함할 수 있다. 각각의 픽셀은 광들의 상이한 색상들을 방출하는 다수의 서브픽셀들을 포함할 수 있다. 적색-녹색-청색(RGB) 서브픽셀 배열에서, 각각의 픽셀은 적색 광, 녹색 광, 및 청색 광 각자를 방출하는 3 개의 서브픽셀들을 포함할 수 있다. RGB 배열이 예시적이며, 이러한 개시내용이 그렇게 제한되지 않음을 인식하여야 한다. 활용될 수 있는 다른 서브픽셀 배열들의 예들은 적색-녹색-청색-황색(RGBY), 적색-녹색-청색-황색-시안(RGBYC), 또는 적색-녹색-청색-백색(RGBW), 또는 픽셀들이 상이한 서브픽셀들 수를 가질 수 있는 다른 서브픽셀 매트릭스 기법들을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 일 실시예에서, 하나 이상의 디스플레이 요소들(예컨대, LED(101))은 하나 이상의 디스플레이 요소들로부터 광의 방출을 (예컨대, 방출 제어기(102)에 따라) 구동시키는 마이크로구동기(예컨대, μD(111))에 연결될 수 있다. 예를 들어, 마이크로구동기들(111) 및 디스플레이 요소들(101)은 디스플레이 패널(110) 상에 표면 실장될 수 있다. 묘사된 마이크로구동기들이 10 개의 디스플레이 요소들을 포함하지만, 본 개시내용은 그렇게 제한되지 않으며, 마이크로구동기는 하나의 디스플레이 요소 또는 임의의 복수의 디스플레이 요소들을 구동시킬 수 있다. 일 실시예에서, 디스플레이 요소(예컨대, 101)는 픽셀일 수 있고, 예를 들어, 이때 각각의 픽셀은 3 개의 디스플레이 요소 서브픽셀들(예컨대, 적색, 녹색, 및 청색 LED)을 포함한다.
하나의 실시예에서, 디스플레이 구동기 하드웨어 회로(예컨대, 하드웨어 방출 제어기)는: 디스플레이 패널의 방출 그룹에서 행들 수를 선택하는 (예컨대, 행 선택) 로직 - 행들 수는 디스플레이 패널의 단일 행으로부터 전체 패널까지 조정 가능함 -, 디스플레이 패널의 방출 그룹에서 열들 수를 선택하는 (예컨대, 열 선택) 로직 - 열들 수는 디스플레이 패널의 단일 열로부터 전체 패널까지 조정 가능함 - 및 디스플레이될 데이터 프레임당 펄스들 수를 선택하는 (예컨대, 방출) 로직 - 데이터 프레임당 펄스들 수는 한 개부터 복수 개까지 조정 가능하며, 펄스 길이는 연속 듀티 사이클로부터 비-연속 듀티 사이클까지 조정 가능함 - 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 방출 제어기는 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 하나의 실시예에서, 방출 제어기는 비디오 프레임당 디스플레이 요소(예컨대, LED)의 4 개의 펄스들로 60 ㎐ 내지 240 ㎐의 디스플레이 리프레시(refresh)를 야기시킨다.
도 3a 내지 도 3c는 실시예들에 따른, 인간 눈으로 보이는 바와 같이 인지된 밝기, 또는 그레이 스케일을 제어하기 위해 디스플레이 요소에 대해 방출 펄스들을 제어하는 다양한 방식들에 대한 일반적인 도시들이다. 도 3a는 일 실시예에 따른, 픽셀당 전류 레벨이 그레이 레벨을 설정하는 진폭 변조(AM)의 도시이다. 도시된 바와 같이, 보다 높은 전류 레벨은 보다 높은 밝기에 대응하고, 이때 보다 낮은 전류 레벨은 보다 낮은 밝기, 또는 다크 픽셀에 대응한다. 일 실시예에서, 진폭 변조가 그레이 레벨을 설정하기 위해 사용되는 경우, 전체(global) 펄스 폭 또는 길이는 일정하게 설정될 수 있다. 도 1을 다시 잠시 참조하면, AM을 활용하는 일 실시예에서, 가변 전류 범위는 LED의 명시된 EQE 범위에 대응하는 특정 전류 범위에서 선택될 수 있다.
도 3b는 일 실시예에 따른, 펄스 폭 또는 길이가 그레이 레벨을 설정하는, 펄스 길이 변조로도 지칭되는 펄스 폭 변조(PWM)의 도시이다. 도시된 바와 같이, 보다 높은 펄스 폭 또는 길이는 보다 높은 밝기에 대응하고, 이때 보다 좁은 펄스는 보다 낮은 밝기, 또는 다크 픽셀에 대응된다. 일 실시예에서, PWM가 그레이 레벨을 설정하기 위해 사용되는 경우, 전체 전류는 일정하게 설정될 수 있다. 도 1을 다시 잠시 참조하면, PWM을 활용하는 일 실시예에서, 정전류 레벨은 LED의 명시된 EQE에 대응하는 특정 전류에서 선택될 수 있다.
AM을 활용하는 실시예들에 따라서, LED들은 전류 레벨들의 범위에서 구동된다. LED 성능 추이가 LED의 수명 동안에 일어나는 경우, LED들은 추후에(later in life) 저 전류 레벨들에서 잠재적으로 상이하게 거동할 수 있거나, EQE는 보다 낮은 전류 레벨들에서 최적이 아닐 수 있다(예컨대, EQE 곡선 상에 보다 낮게 됨). PWM을 활용하는 실시예들에 따라서, LED들은, 최저 그레이 레벨들을 만들어 내기 위해 매우 작은 펄스 폭들을 잠재적으로 요구할 수 있는, 펄스 폭들의 범위로 구동된다. 도 3c는, 펄스 폭이 거친 그레이 레벨을 설정하기 위해 변조될 수 있으며 전류 레벨이 미세 그레이 레벨을 설정하기 위해 변조되는, 일 실시예에 따른 하이브리드 변조의 도시이다. 도시된 바와 같이, 보다 높은 전류 레벨 및 펄스 폭은 보다 높은 밝기에 대응되고, 이때, 보다 낮은 전류 레벨 및 보다 좁은 펄스는 보다 낮은 밝기, 또는 다크 픽셀에 대응된다. 일 실시예에서, AM 또는 PWM에만 의지하는 결함들이 명백해질 수 있는 경우, 하이브리드 변조는 106까지의 동적 범위들을 요구할 수 있는 고 동적 디스플레이들에 대해 이용된다.
도 4는 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 디스플레이 시스템(400)이다. 방출 제어기(402)는 필드-프로그래머블 게이트 어레이(field-programmable gate array: FGPA) 집적 회로일 수 있다. 묘사된 방출 제어기(402)는 예컨대, 타이밍 제어 신호들을 디스플레이 백플레인(412)에 제공하는 비디오 타이밍 제어기(414), 방출 타이밍 제어기(416)에 의해 제어될 수 있는 (예컨대, 비-선형) 클럭 발생기(418), 및 디밍(dimming) 제어기(420)를 포함한다. 전원 모듈(415)은 디스플레이 시스템(400)의 컴포넌트들에게 전원을 공급할 수 있다. 방출 제어기(402)는 디스플레이(예컨대, 픽셀) 데이터를 포함하는 데이터(예컨대, 신호들)의 입력을 수신하며, 활성 영역(410)의 디스플레이 요소들(예컨대, LED들)로 하여금 디스플레이 데이터에 따른 광을 방출하게 하는 데이터(예컨대, 신호들)를 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 묘사된 백플레인(412)은 예컨대, 클럭 신호들을 활성 영역(410)으로 라우팅하는 (예컨대, 비-선형) 펄스 폭 변조(PWM) 클럭 라우팅 회로(406)를 포함한다. 묘사된 백플레인(412)은 예컨대, 비디오 신호들을 활성 영역(410)으로 라우팅하는 직렬 입력 병렬 출력 회로(404)를 포함한다. 묘사된 백플레인(412)은 예컨대, 디스플레이 데이터 신호들을 활성 영역(410)으로 라우팅하는 스캔 제어 회로(408)를 포함한다. 하나 이상의 디스플레이 요소들(예컨대, LED(401))은 하나 이상의 디스플레이 요소들로부터 광의 방출을 (예컨대, 방출 제어기(402)에 따라) 구동시키는 마이크로구동기(예컨대, μD(411))에 연결될 수 있다. 묘사된 마이크로구동기들이 10 개의 디스플레이 요소들을 포함하지만, 본 개시내용은 그렇게 제한되지 않으며, 마이크로구동기는 하나의 디스플레이 요소 또는 임의의 복수의 디스플레이 요소들을 구동시킬 수 있다. 디스플레이 요소(예컨대, 401)는 픽셀일 수 있고, 예를 들어, 이때 각각의 픽셀은 3 개의 디스플레이 요소 서브픽셀들(예컨대, 적색, 녹색, 및 청색 LED)을 포함한다.
도 5는 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 다수의 마이크로구동기들(μD)을 갖는 디스플레이 시스템(500)이다. 방출 제어기(502)는 필드-프로그래머블 게이트 어레이(FGPA) 집적 회로일 수 있다. 묘사된 방출 제어기(502)는 예컨대, 타이밍 제어 신호들을 디스플레이 백플레인(512)에 제공하는 비디오 타이밍 제어기(514), 방출 타이밍 제어기(516)에 의해 제어될 수 있는 비-선형 클럭 발생기(518), 및 디밍 제어기(520)를 포함한다. 묘사된 비-선형 클럭 발생기(318)는 적색 발광 요소들에게 한 개의 비-선형 클럭 신호를, 그리고 녹색 및 청색 발광 요소들에게는 또 다른 비-선형 클럭 신호를 제공하기 위해, 2 개의 룩-업 테이블들(look-up table; LUT), 예컨대, 적색(R) 발광 요소 LUT(519R), 및 녹색(G) 및 청색(B) LUT(519G/B)를 포함한다. 비-선형 클럭 발생기로부터의 각각의 펄스는 동일한 진폭(예컨대, 높이)을 가지지만, 변화하는 폭들을 가질 수 있다(예컨대, 시간 량의 함수로서 펄스가 활성화됨(올라감)). 하나의 실시예에서, 발광 요소(예컨대, 적색, 녹색, 및 청색)의 각각의 색상은 그 자신의 비-선형 클럭 신호를 가질 수 있다. 전원 모듈(515)은 디스플레이 시스템(500)의 컴포넌트들에게 전원을 공급할 수 있다. 방출 제어기(502)는 디스플레이(예컨대, 픽셀) 데이터를 포함하는 데이터(예컨대, 신호들)의 입력을 수신하며, 활성 영역의 디스플레이 요소들(예컨대, LED들)로 하여금 디스플레이 데이터에 따른 광을 활성 영역(510) 내의 마이크로구동기들을 통해 방출하게 하는 데이터(예컨대, 신호들)를 제공할 수 있다. 묘사된 백플레인(512)은 예컨대, 클럭 신호들을 활성 영역(510)으로 라우팅하는 비-선형 펄스 폭 변조(PWM) 클럭 라우팅 회로(506)를 포함한다. 묘사된 백플레인(512)은 예컨대, 비디오 신호들을 활성(예컨대, 디스플레이) 영역(510)으로 라우팅하는 직렬 입력 병렬 출력 회로(504)를 포함한다. 묘사된 백플레인(512)은 예컨대, 디스플레이 데이터 신호들을 활성 영역(510)으로 라우팅하는 데이터 클럭 라우팅(예컨대, 스캔 제어) 회로(508)를 포함한다. 데이터 클럭 라우팅(예컨대, 스캔 제어) 회로(508)는 예컨대, 디스플레이 데이터 신호들을 그의 회로부 내로 게이팅하는 선형 클럭 신호를 활용할 수 있다. 이러한 클럭 신호는 비디오 타이밍 제어기(514)에 의해 제공될 수 있다. 하나 이상의 디스플레이 요소들(예컨대, LED(501))은 하나 이상의 디스플레이 요소들로부터 광의 방출을 (예컨대, 방출 제어기(502)에 따라) 구동시키는 마이크로구동기(예컨대, μD(511))에 연결될 수 있다. 묘사된 마이크로구동기들이 10 개의 디스플레이 요소들을 포함하지만, 본 개시내용은 그렇게 제한되지 않으며, 마이크로구동기는 하나의 디스플레이 요소 또는 임의의 복수의 디스플레이 요소들을 구동시킬 수 있다. 디스플레이 요소(예컨대, 501)는 픽셀일 수 있고, 예를 들어, 이때 각각의 픽셀은 3 개의 디스플레이 요소 서브픽셀들(예컨대, 적색, 녹색, 및 청색 LED)을 포함한다.
도 6은 일 실시예에 따른, 비-선형 클럭 발생기(618)의 확대도의 도시이다. 도 6에 도시된 실시예에서, 비-선형 클럭 발생기(618)는 클럭 데이터를 개별 비-선형 클럭 발생기들(618R, 618G, 618B) 내로 로딩시키는 (예컨대, 하이-스피드(hi-speed)) 클럭(621)을 포함하고, 이때 각각의 비-선형 클럭 발생기는 하나 이상의 해당 룩-업 테이블들(LUT), 예컨대, 적색(R) 발광 요소 LUT(619R), 녹색(G) 발광 요소 LUT(619G), 및 청색(B) 발광 요소 LUT(619B)를 포함한다. 룩-업 테이블들(LUT(619R), LUG(619G), LUT(619B))은, 클럭(621) 펄스들(예컨대, 200 ㎒ 클럭 사이클들로 표현됨)이 각각의 그레이 레벨에 대해 얼마나 더 오래가는지에 대한 데이터를 저장한다. 도시된 바와 같이, 각각의 비-선형 클럭 발생기(618R, 618G, 618B)는 각각의 해당 발광 요소 R, G, B에 별개의 비-선형 클럭 펄스 신호를 제공할 수 있다.
그레이 스케일 클럭으로부터의 신호는, 예를 들어 지속 시간(duration of time)이 변화하지만 진폭이 동일한 일련의(예컨대, 비-선형) 펄스들일 수 있다. 그레이 스케일 클럭은 시간 도메인에서 그레이 스케일 제어를 허용할 수 있다. 그레이 스케일 클럭의 각각의 단일 펄스는, 예컨대, 각각의 방출 펄스가 보다 높은 그레이 레벨들에 대해 점진적으로 보다 오래가도록, 상이한 그레이 스케일 레벨들에 비-선형적으로 대응할 수 있다. 도 7은 예시적인 5 비트 카운터 값(예컨대, 32 개의 그레이 레벨들)에 대한 비-선형 시간 대 그레이 레벨 다이어그램이지만, 카운터는 (예컨대, 해당 그레이 레벨들로) 임의의 크기일 수 있다. 하나의 실시예에서, 펄스들의 상이한 폭들은 각자의(예컨대, 상이한 색상으로 된) 디스플레이 요소들에 대해 동일한 그레이 스케일 레벨들에 대응된다. 예를 들어, 도 6에 예에서 도시된 바와 같이, 각각의 비-선형 클럭 발생기(619R, 619G, 619B)는 상이한 색상으로 된 디스플레이 요소들에 대해 별개의 신호 펄스들을 방출한다. 도 5에 예에서 도시된 바와 같이, 일 실시예에서, 비-선형 클럭 발생기(518)는 적색 LUT(519)를 기반으로 한, 적색 방출형 디스플레이 요소들에 대한 별개의 신호 펄스들, 및 녹색 및 청색 LUT(519G/B)를 기반으로 한, 녹색 및 청색 방출형 디스플레이 요소들 둘 다에 대한 또 다른 신호 펄스를 방출할 수 있다. 도 1에 표현된 EQE 곡선들을 다시 참조하면, 이는 녹색 및 청색 마이크로 LED들에 대한 유사한 EQE 곡선들로 인해 가능할 것이다.
이로써, 도 4 내지 도 6을 참조하여 더 도시 및 기술된 실시예들에서, 감마 보정은 각각의 마이크로 구동기(예컨대, 411, 511)에서보다는 오히려, 방출 제어기(402, 502) 상의 비-선형 클럭 발생기(들)에 의해 수행된다. 이에 따라서, 비디오 데이터(예컨대, 8 비트)는 마이크로구동기들 상에 보정되지 않은 상태로 저장될 수 있다. 비-선형 클럭 발생기(들)로 감마 보정을 수행하는 것은, 회로 크기 및 복잡성이 보다 높은 비트 로직에 대해 필요하지 않기 때문에, 마이크로구동기 칩 크기를 최소화하여, 활성 영역에서 인치당 보다 높은 밀도 픽셀들을 용이하게 하는 것에 도움을 줄 수 있다. 전력 감소는 데이터 로딩을 위한 데이터 클럭 사이클들 및 그레이 레벨 클럭 전환들의 감소로 추가적으로 실현될 수 있다.
도 8은 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 마이크로구동기의 단위 셀(800)이다. 도 9는 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 마이크로구동기(911)이다. 이하의 논의에서, 마이크로구동기(911)는 본 명세서에 기술된 마이크로구동기들(예컨대, 111, 411, 511) 중 임의의 것일 수 있다. 마이크로 구동기(911)는 하나 이상의 단위 셀들(예컨대, 800)을 포함할 수 있다. 마이크로구동기(예컨대, 111, 411, 511, 911)는 단위 셀들(예컨대, 800)의 하나 이상의 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 묘사된 단위 셀(800)은 디스플레이 요소(예컨대, LED(801))로부터 출력될 방출에 대응하는 데이터(872) 신호를 저장하기 위해 레지스터(830)(예컨대, 디지털 데이터 저장 디바이스)를 포함한다. 레지스터에 저장된 데이터는 예컨대, 캐패시터에 저장된 아날로그 데이터와는 달리, 디지털 데이터로 지칭될 수 있다. 데이터(872)(예컨대, 비디오) 신호는 임의의 방법에 의해, 예를 들어, 데이터 클럭(874)에 따라 클럭킹됨으로써, 레지스터 내로 로딩(저장)될 수 있다. 하나의 실시예에서, 활성화되는(예컨대, 올라가는) 데이터 클럭(874) 신호는 데이터(872)가 레지스터에 진입하는 것을 허용하고, 이어서 데이터는 데이터 클럭 신호가 비활성화될(예컨대, 내려갈) 시에 레지스터 내로 래칭된다. 신호(예컨대, 비-선형) 그레이 스케일(예컨대, 레벨) 클럭(880)은 카운터(832)를 증분시킬 수 있다. 그레이 스케일 클럭(880)은 또한 카운터를 그의 원래 값(예컨대, 제로)으로 리셋시킬 수 있다.
단위 셀(800)은 또한 비교기(834)를 포함한다. 비교기는 예컨대, 데이터 신호가 비-선형 그레이 스케일 클럭으로부터의 펄스들 수와 상이할 시에(예컨대, 또는 상기 펄스들 수보다 크거나 작을 시에), 디스플레이 요소(예컨대, LED(801))에 의해 방출을 야기시키기 위해 카운터(832)에 의해 카운팅된 (예컨대, 비-선형) 그레이 스케일 클럭(880)으로부터의 펄스들 수와, 레지스터(830)로부터의 데이터 신호를 비교할 수 있다. 묘사된 비교기는 디스플레이 요소(예컨대, LED(801))로 하여금 이에 따라 조명하게 하기 위해, 스위치로 하여금 전류 소스(836)를 활성화시키게 할 수 있다. 전류 소스(예컨대, 기준 전압(Vref)에 제한되지 않는 것과 같은 입력을 통해 조정됨)는 예컨대, 도 1에 관해 기술된 바와 같이, 효율성에 대한 그의 최적의 전류로 디스플레이 요소(예컨대, μLED)를 동작시키기 위해 전류를 제공할 수 있다. 전류 소스는, 전류를 설정하는 바이어스 전압과 같은 제어 신호에 의해, (예컨대, Vth) 보상 픽셀 회로의 사용에 의해, 또는 정전류 연산 증폭기(opamp)의 저항기를 조정하여 opamp의 전류의 출력을 제어함으로써 그의 전류 설정을 가질 수 있다.
도 9는 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 마이크로구동기(911)이다. 마이크로구동기(911)는 디스플레이 시스템에서 마이크로구동기로서 활용될 수 있다. 마이크로구동기(911)는 단위 셀(800)의 다수의 소정의 컴포넌트들을 포함한다. 단일 카운터(932)가 묘사되지만, 각각의 디스플레이 요소 또는 (예컨대, 동일하거나, 유사한 색상으로 된) 디스플레이 요소들의 각각의 그룹은 그 자신의 카운터(예컨대, 및 그 자신의 비-선형 PWM 클럭)를 가질 수 있다. 다른 컴포넌트들은 도 8의 기술에서와 같은 기능을 할 수 있다. 방출 제어기는 도 9에서 (예컨대, 입력) 신호들을 제공할 수 있다. 디스플레이 데이터(예컨대, 도 9에서 데이터 0 및 데이터 1)는 예컨대, 비디오 또는 다른 시각적 콘텐츠로부터 공급받는 바와 같이, 방출 제어기에 의해 제공될 수 있다. 디스플레이 요소(들) 또는 (예컨대, 동일하거나, 유사한 색상으로 된) 디스플레이 요소들의 그룹에 대한 각각의 전류 소스는 온될 시에 정전류를 출력하는 (예컨대, 방출 제어기로부터의) 제어 신호를 수신할 수 있다. 전류 소스의 전류는 제조 동안에 설정될 수 있거나(예컨대, 한 번), 그는 동적으로 (예컨대, 디스플레이 시스템의 사용 동안) 조정 가능할 수 있다. 각각의 픽셀(예컨대, 938)은 그 자신의 마이크로구동기를 가질 수 있다. 레지스터(930)는 벡터 레지스터일 수 있고, 예컨대, 그 결과 벡터의 각각의 요소는 그의 특정 디스플레이 요소에 대한 데이터 신호를 저장한다.
이제, 도 10을 참조하면, 본 개시내용의 하나의 실시예에 따라, 디스플레이 시스템(1000)의 블록 다이어그램이 제공된다. 활성(예컨대, 디스플레이) 영역(1010)은 다수의 마이크로구동기들(예컨대, 예로서 마이크로구동기(1011))을 포함한다. 마이크로구동기는 그의 해당 디스플레이 요소(들)(예컨대, LED(들))를 선택적으로 조명할 수 있다. 디스플레이 시스템(1000)은 (예컨대, 미도시인 방출 제어기를 통해) 열 구동기(들)(1004) 및/또는 행 구동기(들)(1006)를 포함할 수 있다. 열 구동기들(1004)은 각각의 열에 대해 개별 구동기들을 포함할 수 있다. 행 구동기들(1006)은 각각의 행에 대해 개별 구동기들을 포함할 수 있다. 하나의 실시예에서, 열 구동기(들)는: 예컨대, 외계(external world)에 노출된 인터페이스 신호들에 정전 방전(electrostatic discharge; ESD) 보호를 제공하고, 들어오는 데이터(872)(예컨대, 872[열 수]) 및 행 스캔 제어들(예컨대, 데이터 클럭(874) 및 방출(그레이 스케일) 클럭(880))에 버퍼링을 제공하고; 선택적으로 열 또는 열들을 턴 온 및 오프하기 위해 방출 열 선택 신호들을 제공하고/하거나; 방출 전류 판독-출력에 대해 아날로그 먹싱(muxing)을 수행한다. 각각의 열 구동기는 하나의 마이크로구동기 열(예컨대, 4 개의 디스플레이 요소(예컨대, 픽셀) 열들과 동등할 수 있음)을 제어할 수 있다.
하나의 실시예에서, 행 구동기(들)(예컨대, 활성 영역(1010)의 좌측 또는 우측 에지를 따라 위치됨)는: 디스플레이 요소(예컨대, LED) 전달 프로세스 동안 행 라우팅들에 ESD 보호를 제공하고; 예를 들어, 들어오는 행 스캔 제어들을 기반으로 하여, 예컨대, 각각의 마이크로구동기에서 들어오는 데이터(872)의 래칭 클럭으로서 사용될 수 있는, 각각의 디스플레이 행에 대한 데이터 클럭(874) 신호를 발생시키고/시키거나; 예를 들어, 들어오는 행 스캔 제어들을 기반으로 하여, 예컨대, 각각의 마이크로구동기에서 방출 제어에 대해 사용될 수 있는, 각각의 디스플레이 행에 대한 그레이 스케일 클럭(880) 신호를 발생시킨다. 일 실시예에서, 각각의 행 구동기는 하나의 디스플레이 요소(예컨대, 픽셀) 행을 제어할 수 있다.
하나의 실시예에서, 마이크로구동기(들)는: 예를 들어, 열 구동기들로부터 비롯된, 데이터(872) 라우팅 상의 (예컨대, 픽셀) 값들을 래칭하고/하거나, 행 구동기들로부터 비롯될 수 있는 데이터 클럭(774) 신호를 사용하여, 방출(예컨대, 그레이 스케일) 클럭(880) 펄스들의 수를 각각의 서브픽셀에 대해 수신된 픽셀 값까지 카운팅하고, 예를 들어, 각각의 디스플레이 요소의(예컨대, LED의) 휘도를 그레이 코드의 함수로서 제어한다(예컨대, PWM 방법에 의함).
도 11은 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 픽셀 데이터 분포(1100)의 다이어그램이다. 데이터 스캔은 수직 데이터(872) 신호들(예컨대, 방출 제어기에 의해 발생되고/되거나, 열 구동기들(1104)에 의해 버퍼링됨), 및 수평 데이터 클럭(874) 신호들(예컨대, 방출 제어기로부터의 스캔 제어 신호들을 사용하여 행 구동기들(1106)에 의해 발생됨)을 사용함으로써, 래스터(raster) 스캔을 기반으로 할 수 있다. 데이터(872) 신호들은 마이크로구동기들에 대한 (예컨대, 픽셀) 데이터 신호들(예컨대, 방출 제어기에 의해 발생되고/되거나, 열 구동기들에 의해 버퍼링됨)을 포함할 수 있다. 각각의 열 구동기는 디스플레이 요소들(예컨대, 픽셀들)의 다수의(예컨대, 4 개) 열들에 대응할 수 있는 마이크로구동기들의 하나의 열에 데이터를 제공할 수 있다. 행 구동기들(706)은 각각의 디스플레이 행에 대해 데이터 클럭(874)을 발생시킬 수 있으며, 각각의 마이크로구동기는 열 구동기들(704)로부터의 들어오는 데이터(872)를 래칭하기 위해 들어오는 데이터 클럭(874)을 사용할 수 있다. 행 구동기들은 함께 시프트 레지스터를 형성하여 데이터 클럭들(874)을 발생시킬 수 있다. 데이터 클럭 시프트 레지스터는 제1 스테이지 시프트 레지스터, 제2 스테이지 래치, 및 제3 스테이지 클럭 게이팅 어레이로 구성될 수 있다. 제1 스테이지는 (예컨대, 행 스캔 시프트 레지스터 클럭으로부터의) 스캔 시프트 클럭(882) 신호 및 스캔 시작(884) 신호(예컨대, 행 스캔 시작)에 의해 제어될 수 있다. (예컨대, 행 스캔 래치 클럭으로부터의) 패널 클럭(886) 신호는 제1 스테이지의 콘텐츠들을 제2 스테이지 래치에 로딩하기 위해 사용될 수 있다.
도 12는 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 방출 클럭 행 구동기들(1200)의 블록 다이어그램이다. 파선들은 이러한 실시예에서 개별 행 구동기들의 아웃라인들을 도시한다. 묘사된 행 구동기들은 마이크로구동기들의 행들에 제공된 방출(예컨대, 그레이 스케일) 클럭 펄스들(예컨대, 방출 클럭들(880))을 구동시키기 위해 시프트 레지스터를 형성한다. 예를 들어, 도 10을 참조한다. 마이크로구동기들은 예컨대, 디지털 픽셀 데이터에 대응하는 요구된 휘도 출력을 만들어 내기 위해, PWM 펄스 발생의 기반으로서 방출 클럭(880)을 사용할 수 있다. 방출 클럭(880) 발생에 대한 시프트 레지스터는 제1 스테이지 시프트 레지스터, 제2 스테이지 래치, 및 제3 스테이지 먹스 어레이로 구성될 수 있다. 제1 스테이지 시프트 레지스터는 방출 행 시작 시프트 레지스터 클럭(1202) 및 방출 행 시작 시프트 레지스터 입력(1204)에 의해 구동될 수 있다. 방출 행 시작 래치 클럭(1206)은 제1 스테이지의 콘텐츠를 제2 스테이지에 래칭할 수 있다. (예컨대, 디폴트) 동작에서, 1202, 1204, 및 1206은 공칭 라인율(nominal line rate)(예컨대, 60 ㎐ 데이터 리프레시율에서 거의 40μs 공칭 라인 시간들)로 모두 동작할 수 있지만, 그러나 그는 또한 예컨대, 하나의 라인 시간에서 임의적인 패턴을 제1 스테이지에 로딩하는 것을 허용하기 위해, (예컨대, 매우) 보다 높은 속도로 1202 및 1204를 동작시키는 것이 가능할 수 있다. S_VST 및 Mux 제어(CTL)는 3-비트 신호일 수 있고, 예를 들어, 이 경우에 최상위 비트(most sigificant bit; MSB)는 방출 온 및 오프, 및 예컨대, 아래의 표 1에 기술된 바와 같이, 방출 위상(Ф)을 표기한 2 개의 최하위 비트들(least sigificant bits; LSB들)을 제어한다. "x"로 마킹된 비트는 0 또는 1일 수 있다.
[표 1]
Figure pct00001
묘사된 위상 회전기는, 예컨대, (예컨대, 통상적인) 사용 경우들에 대해 제1 스테이지의 로딩을 단순화하기 위해, 제1 스테이지 시프트 레지스터의 각각의 행 사이에 위치되고, 이 경우에 각각의 연이은 행 또는 각각의 연이은 행들 블록은 이전 행 또는 이전 행들 블록 각자로부터 엇갈린(staggered) 위상으로 방출될 수 있다. 각각의 행 구동기는 표 2에 따라 동작하는 위상 회전 제어를 가질 수 있다.
[표 2]
Figure pct00002
각각의 행 구동기 및/또는 마이크로구동기로부터 출력된 방출 클럭(880)은 단일-종단 또는 차동을 구동하고/하거나, 전자기 간섭(electromagnetic interference; EMI) 성능을 비교하기 위한, 예컨대, EMI를 최소화하기 위한 (예컨대, 위상 회전 제어 신호를 통한) 옵션을 가질 수 있다. 도 14는 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 개별 열 구동기들(예컨대, 도 10 참조)에 대한 열 구동의 단일-종단 및 차동 모드들을 도시한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 이는 단일-종단 또는 차동 모드에서 개별 행 구동기들(예컨대, 도 10 참조)에 대해 활용될 수 있다. 하나의 실시예에서, 각각의 마이크로구동기는 들어오는 방출 클럭(880)을, 내부 로직에 대해 그를 사용하기 전에, 그리고/또는 다음 마이크로구동기로 중계하기 전에, 인버팅시키는 옵션을 가질 것이다. 2 개의 옵션들을 결합시킴으로써, 도 13a 내지 도 13d에서 이하의 4 개의 클럭 극성 옵션들은, 예컨대, EMI 성능을 비교하기 위해 지원될 수 있다. 단일-종단의 교호적인 극성 및 모조 트위스트형 페어에 대해, 모든 다른 마이크로구동기(예컨대, 홀수 또는 짝수 열들)가 예를 들어, 들어오는 방출 클럭 신호를 인버팅시키는 옵션을 포함하여, 인버팅된, 들어오는 방출 클럭 신호를 활용할 수 있음을 유의한다.
도 15는 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 방출 펄스 제어기(1502)의 확대도이다. 도 16은 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 펄스 제어 회로(1600)이다. 도 15 및 도 16을 참조하면, (예컨대, 행) 방출 제어는 시프트 레지스터들 및 래치들의 조합을 사용함으로써, 방출 펄스들의 시작- 및 종료-시간의 제어를 제공할 수 있다. 묘사된 (예컨대, 행) 구동기는 이하의 컴포넌트들(예컨대, 각각의 색상 채널에 대한 것)로 구성된다. 시작 로직: 시프트 레지스터(1503)는 래치(1504)와 함께 그룹(예컨대, 행들)에 대한 펄스를 발생시킬 수 있다. 펄스의 에지는 그룹(예컨대, 행, 그 결과 그는 임의의 다른 행들의 방출에 영향을 미치지 않음) 내의 디스플레이 요소들(예컨대, 서브-픽셀들)에 대한 방출 시작 시간을 표시할 수 있다. 종료 로직: 시프트 레지스터(1505) 및 래치(1506)를 갖는 시작 로직과 유사하지만, 그의 출력 펄스의 상승 에지는 그룹(예컨대, 행들) 내의 방출 펄스에 대한 종료 시간을 뜻할 수 있다. 비동기식 JK 래치(1507)는 각각의 그룹(예컨대, 행)에 대한 상태를 추적할 수 있다. 시프트 레지스터들 내의 패턴 클럭, 예컨대 시프트 레지스터 입력들(1204)은 하나의 그룹 내의 디스플레이 요소들(예컨대, 행들)의 수를 설정할 수 있다. 시프트 레지스터 클럭들(1202)은 라인 주파수(예컨대, 약 1/10μs)로 패턴을 시프트할 수 있지만, 시프트 주파수는 100 ㎒까지 올라갈 수 있다. 선택 래치 클럭들(1206)은 방출 펄스 에지들의 정확한 위치를 명시할 수 있다. 이러한 신호는 미세 정밀성(예컨대, 약 10ns)을 가질 수 있다. (색상당) 이들 입력 신호들 6 개 모두는 방출 제어기(예컨대, 그의 타이밍 제어기(timing controller; TCON))에 의해 발생될 수 있다. 시프트 레지스터들은 예컨대, 보다 많은 유연성을 제공하기 위해, 양-방향성(도면들에서 미도시)을 지닐 수 있다. 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)은 개별적으로 제어 가능한 펄스 폭들을 가지는 채널들을 포함할 수 있다. 이로써, 방출 제어 회로부는 이로써, 녹색 및 청색에 대한 회로들이 함께 그룹핑될 시에, 3으로 곱해질 수 있거나, 2로 곱해질 수 있다. 상기의 것은 방출 제어기에 의한 행 제어에 대해 사용될 수 있다. 방출 제어기에 의한 열 제어는, 열 패턴이 안으로 클럭킹되고 예컨대, 도 10에서 열 제어 구동기들(1004)을 통해, 예컨대, 좌측에서 우측으로 일련으로 이동되는 양방향 시프트 레지스터를 포함할 수 있다. 이는, 열들 중 어느 것이 소정의 순간 시점(moment in time)에 방출하고 있는지를 제어할 수 있다.
도 16은 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 방출 펄스 폭 변조(PWM) 제어 타이밍 다이어그램이다. 각각의(예컨대, 단위 셀 또는 다른 그룹핑의) 마이크로구동기는 예를 들어, 각각의 색상에 대해 그레이 레벨(예컨대, 방출(EM)) 카운터(832)를 활용할 수 있다. 방출 카운터(832)는 방출 클럭(880) 신호(예컨대, 도 17은 그 신호의 비-선형 본질을 도시함)에 의해 토글링되고, 방출 카운터 리셋(876)에 의해 리셋될 수 있다. 각각의 디스플레이 요소(예컨대, 픽셀) 경우, 방출 카운터 값을 저장된(예컨대, 픽셀) 데이터와 비교하여, 명시된 방출 클럭 주기들 수에 대해 디스플레이 요소(예컨대, μLED) 방출을 턴 온시키기 위해, 방출 PWM 제어 블록(예컨대, 비교기)이 있을 수 있다. 하나의 실시예에서, 방출 카운터는 1씩 증분으로 카운팅하며(예컨대, 0부터 255까지), 예를 들어, 도 17에 도시된 바와 같이, 해당 방출 PWM 신호(펄스)를 만들어 낼 수 있다. 또한, 도 7 및 도 8, 및 연관된 텍스트를 참조한다. 마이크로구동기는 방출 열별로 턴 온 및 오프할 수 있다. 이러한 열 및/또는 행 선택 특징은 행별 방식(예컨대, 방출 클럭에 의해 제어됨)으로 뿐만 아니라, 열별 방식, 또는 행(들) 및 열(들)의 조합으로 다양한 방출 패턴들을 구현하여, 예컨대 개별 디스플레이 요소들을 제어하기 위해 사용될 수 있다.
도 18은 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 방출 제어(1800)에 대한 블록 다이어그램이다. 방출 제어(1800)는 단위 셀 및/또는 방출 제어기의 일부일 수 있다. 묘사된 회로(예컨대, 단위 셀 및/또는 마이크로구동기)는, 들어오는 방출 클럭 에지들을 카운팅하여 펄스-폭 변조(PWM) 신호를 발생시킴으로써 각각의 디스플레이 요소(1801)(예컨대, μLED)의 휘도를 제어하기 위해, 각각의 디스플레이 요소(1801)(예컨대, 디스플레이 요소들의 그룹)에 대해 (예컨대, 방출 클럭(1880) 신호로서) 그레이 스케일 클럭 입력을 갖는 (예컨대, 하드웨어) 카운터(1832)를 포함한다. 묘사된 회로는 또한 예컨대, 카운터를 제로로 리셋하기 위해, 카운터(1832) 상에 (예컨대, 방출 카운터 리셋(1876) 신호로서) 리셋 입력을 포함한다. 그레이 스케일 클럭 카운터의 값은 다른 디스플레이 요소들(예컨대, 픽셀들)로 라우팅될 수 있다. (예컨대, 디스플레이될 데이터에 대한) 데이터 신호는 레지스터(예컨대, 픽셀 데이터 래치(1830))에 저장되고, 방출 카운터(1832)에 저장된 펄스들 수와 비교기(1834)로 비교되어, 방출이 데이터 신호에 의해 표시된 값에 도달했다는 것을 비교기가 표시할 때까지, 광의 출력을 야기시킬 수 있다. 상이한 동작 모드들, 예컨대, 2 개의 모드들 중 어느 하나에 동작할 수 있는 회로가 있을 수 있다. 모드 0은 각각의(예컨대, 4.17ms) 주기에서 (예컨대, 8-비트) PWM 패턴을 발생시키기 위해 초기 값(예컨대, 0)으로부터 최대 값(예컨대, 255)까지 카운팅하는 방출 카운터를 포함할 수 있다. 모드 0은 도 17 및 도 18에 관해 도시 및 기술된다. 모드 1은 도 24 내지 도 26을 참조하여 아래에서 기술된다. 방출 카운터 리셋(1876)이 인가될 시에, 방출 카운터(1832)는 0으로 리셋될 수 있으며, 각각의 연결된 디스플레이 요소(예컨대, LED)에 대한 방출은 턴 오프된다. 방출 카운터는 들어오는 방출 클럭(1880) 상승 에지마다 증분될 수 있다. 각각의 연결된 디스플레이 요소(예컨대, LED)에 대한 방출은 방출 카운터 리셋 이후에 제1 방출 클럭에서 시작될 수 있으며, 방출 카운터가 데이터(예컨대, 픽셀) 값과 매칭할 시에, 마무리(예컨대, 턴 오프)될 수 있다. 하드웨어 방출 제어기는 예컨대, 최종 PWM 패턴이 원하는 그레이-레벨 대 휘도 곡선과 매칭하도록, 방출 클럭(1880)의 비-균일한 사이클 시간을 제어할 수 있다.
(예컨대, 도 8에서와 같이) 전류 소스에 연결되는 비교기 대신에, 비교기는 예컨대, 출력을 추가로 제어하기 위해, 유한 상태 기계(finite state machine; FSM)에 연결될 수 있다. FSM은 예컨대, 도 19 내지 도 21을 참조하여 이하에서 기술된 바와 같이, 다른 입력들, 예를 들어, 출력 선택 입력을 취할 수 있다.
소정의 실시예들에서, 방출 제어기는 디스플레이 요소들(예컨대, LED들)의 각각 또는 그룹의 방출을 추가로 제어하기 위해, 추가적인 출력 선택 신호를 활용할 수 있다. 도 19는 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 디스플레이 시스템 (1900)이며, 출력 선택 신호를 제공하기 위해 출력 선택 모듈(1915)을 포함한다. 출력 선택 모듈(1915) 및 디스플레이 요소들의 그룹으로의 라우팅은 타이밍 오프셋 회로로 지칭될 수 있다. 출력 선택 모듈은 디스플레이 요소들(예컨대, 픽셀)의 각각, 모두에, 또는 상기 디스플레이 요소들 모두보다 적은 그룹에 출력 선택 신호를 제공할 수 있다. 묘사된 출력 선택 모듈(1915)은 행 구동기(예컨대, 도 2에서 106 또는 도 19에서 1906) 및/또는 열 구동기(예컨대, 도 2에서 104 또는 도 19에서 1904)를 통하여, 디스플레이 요소들(예컨대, 픽셀)의 각각, 모두에, 또는 상기 디스플레이 요소들 모두보다 적은 그룹에 출력 선택 신호를 제공할 수 있다. 하나의 실시예에서, 방출 제어기는 디스플레이 요소 또는 마이크로구동기에 직접 연결될 수 있다.
출력 선택 특징은 원하는 (예컨대, 낮은) 방출 듀티 사이클을, 예컨대, 이하에서 설명된 바와 같이, (예컨대, 매우) 상대적으로 짧은 방출 클럭 사이클들을 요구함 없이, 달성하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 1% 방출 듀티를 갖는 240 ㎐ 방출 사이클, 서브-프레임으로서의 240 ㎐ 방출 사이클, 및 프레임으로서의 60 ㎐ 사이클을 갖는 실시예에서, 60 ㎐ 프레임 내의 4 개의 서브-프레임들 각각에서 방출 제어기는 매 4 열들 중 하나만 턴 온할 수 있다. 4 개의 서브-프레임들 이후에, 이러한 예에서 매 디스플레이 요소(예컨대, 픽셀)는 41.6μs 동안 정확히 한 번만 방출될 수 있다. 출력 선택 특징 없이, 모든 픽셀들은 각각의 프레임에서 각각의 펄스에 대해 예컨대, 10.4μs 시간마다 방출될 수 있다(예컨대, 4 번). 이러한 방출 시간은 최고 그레이 레벨에 대한 것일 수 있으며, 최저 그레이 레벨에 대한 방출 시간은 오프셋 타이밍 회로의 저항 및 커패시턴스(RC) 시정수로 인해 (예컨대, 매우) 짧아질 수 있음을 유의한다.
도 20은 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 마이크로구동기의 단위 셀(2000)이다. 도 20은 도 8에서의 단위 셀과 유사하게 동작할 수 있지만, 비교기의 출력은 디스플레이 요소(예컨대, LED(2001))로 직접 가지 않을 수 있다. 이로써, 디스플레이 요소(예컨대, LED(2001))로 하여금 어떠한 추가 입력(들)도 없이 조명되게 하기 위해, 스위치로 하여금 전류 소스(836)를 활성화시키게 하는 묘사된 비교기 대신에, 회로(AND 게이트(833)로 묘사됨)는 비교기 및 출력 선택 신호 둘 다가 하이일 시에(예컨대 2 진수에서 1), 디스플레이 요소만이 조명되는 것을 허용할 수 있다. AND 게이트가 묘사되었지만, 그는 예컨대, 상태들에 대한 입력들로서 "출력 선택" 또는 다른 신호들을 포함하여, FSM으로 대체될 수 있다.
도 21은 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 다수의 단위 셀들(예컨대, 2000)을 포함한 마이크로구동기(2111)이다. 도 21은 다수의 디스플레이 요소들(예컨대, LED(2001))에 의해 공유되는 출력 선택 신호를 묘사한다. 하나의 실시예에서, 각각의 단위 셀 또는 디스플레이 요소는 방출 제어기로부터 그 자신의 (예컨대, 독립적인) 출력 선택 신호를 수신할 수 있다.
소정의 실시예들에서, 롤링 방출 패턴은, 예를 들어 방출 펄스 길이가 상대적으로 짧을 시에(예컨대, 최대 펄스 길이의 25% 미만), (예컨대, 상당한) 빈 공간(예컨대, 방출되는 것보다 방출되지 않은 시간이 더 많음)을 포함할 수 있다. 소정의 실시예들에서, 이러한 빈 공간(예컨대, 방출들 없음)은 운동 인공물들(motion artifacts)을 야기시킬 수 있다. 하나의 실시예에서, 데이터 프레임당 4 개의 가능한 펄스들의 방출이 데이터 프레임당 8 개의 가능한 펄스들로 증가되는 도 22a에 도시된 바와 같이, 위치 다이어그램에서의 빈 공간은 행 내의 펄스들 수를 증가(예를 들어, 배가)시킴으로써 감소될 수 있다. 소정의 실시예들에서, 두 배의 주파수로 각각의 디스플레이 요소(예컨대, μLED)를 방출시키는 것은 각각의 펄스의 펄스 폭으로 하여금 2 배(factor of two)만큼 감소되게 하여, (예컨대, 디지털) 아키텍처에서 LSB 펄스 크기 상에 추가적인 제약들이 가해질 수 있는 동일한 총 광 출력의 양을 달성할 수 있다. 방출 제어에 추가적인 출력 선택(예컨대, 열 선택)을 추가함으로써, 그는 디스플레이 요소(예컨대, μLED)당 주파수를 변화시킴 없이, 겉보기 펄스들 수를 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 방출 제어기는 홀수 및 짝수 열들의 방출을 교호시키기 위해 열 선택(예컨대, 및/또는 도 20 및 도 21에서의 출력 선택) 신호를 사용할 수 있다. 예는 추가로 상세하게 아래에서 기술되는 도 22a 내지 도 22d에 도시된다.
도 22a는 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 방출 패턴에 대한 시간 및 행 위치 다이어그램이다. 화이트 박스들은 짝수 열들을 표시할 수 있으며, 다크 박스들은 홀수 열들을 표시할 수 있다. 도 22b는 도 22a에서의 방출 패턴에 대한 시간 및 열 위치 다이어그램의 일 실시예이다. 도 22c는 도 22a 및 도 22b에서의 타이밍 다이어그램들에 대응하는 방출형 픽셀들(예컨대, 흑색으로 표시됨)의 진행의 일 실시예의 다이어그램이다. 픽셀들의 예의 그룹을 사용하여, 이러한 다이어그램은 도 22a에서도 표시된 순간 시점들(A, B, C, D, E, F)과 함께, 도 22a 및 도 22b에서의 타이밍 다이어그램들에 대응하는 방출형 픽셀들(여기에서는 흑색으로 표시됨)의 진행을 도시한다. 도 22d는 교호적인 홀수 및 짝수 열이 선택되고 있는 도 22a 내지 도 22c에 대응하는 방출 열 선택 구동기에 대한 타이밍 다이어그램의 일 실시예이다. 상기의 예는 홀수 열과 짝수 열 사이를 구별하는 열 선택을 활용하지만, 방출 제어기는 이를 보다 높은 증배율들(multiplication factors)로 확장할 수 있다.
도 22a 및 도 22b에서의 시간-위치 다이어그램은 정사각형들의 그리드일 수 있다. 각각의 정사각형 내에는 (예컨대, 작은) 롤링 방출 패턴이 있을 수 있다. 정사각형 그리드의 밀도를 증가시킴으로써, 방출 제어기는 보다 높은 증배율을 달성할 수 있다. 그리드의 예가 도 23b에 도시된다. 추가적으로, 각각의 정사각형 내의 행 대 시간 선택은 도 23c에서의 것일 수 있다. 이러한 열 선택은 예를 들어, 도 22d에서의 다이어그램에 비해, 보다 낮은 주파수 시작 펄스(예컨대, 시프트 레지스터 입력(1204))로 클럭킹함으로써 달성될 수 있다.
도 23a는 각각의 행이 상이한 시간들에서 방출하기 시작하는, 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 방출 패턴의 개략적인 타이밍 다이어그램(2300)이다. 열들의 그룹은 상이한 시간들, 예컨대, 2 번째, 3 번째, 4 번째(예컨대, 도 23a에서 묘사된 바와 같음), 5 번째, 6 번째, 7 번째, 8 번째, 9 번째, 10 번째, 15 번째, 20 번째, 기타 등등마다 방출되기 시작할 수 있고, 열은 동시에 방출되기 시작할 수 있다. 도 23b는 4 개의 상이한, 데이터 프레임당 열 시작 시간들을 갖는, 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 방출 패턴에 대한 시간 및 행 위치 다이어그램이다. 도 23c는 도 23b에서의 그리드의 정사각형에 대한 시간 및 행 위치 다이어그램의 일 실시예이다. 방출 제어기는 (예컨대, 인접한) 디스플레이 요소들로 하여금 상이한 시간들에서 광을 방출하기 시작하게 하는 출력 선택 신호를 인가할 수 있다.
도 24는 예컨대, 모드 1에서 동작할 시에, 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른 방출 제어에 대한 타이밍 다이어그램이다. 도 25는 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 방출 제어(모드 1)에 대한 블록 다이어그램이다. 도 26은 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 방출 제어(모드 1)에 대한 펄스 다이어그램이다. 하나의 실시예에서, 데이터 프레임에 대한 총 펄스 길이(예컨대, 그의 최대 길이 미만의 펄스 경우)를 다수의 펄스들 사이에서 등 분할하는 대신에, 방출 제어기는 대신 그레이 레벨에서의 각각의 연이은 증가에 대해 다수의 펄스 시퀀스의 하나의 펄스의 길이(예컨대, 시간)만을 증분시킬 수 있다. 예를 들어, 도 24 및 도 26을 참조하면, 방출 제어기는 그레이 레벨에서의 각각의 연이은 증가에 대해 단일 데이터 프레임을 디스플레이하는 다수의 펄스들 중 하나의 펄스의 길이(예컨대, 시간)만을 증가시킬 수 있다(예컨대, 바로 이전의 펄스는 증가되지 않음). 이로써, 그레이 레벨은 데이터 프레임 내의 다수의 펄스들 모두보다 짧은 펄스 길이를 증가시킴으로써 변조될 수 있다. 하나의 실시예에서, (예컨대, FSM를 통한) 방출 제어기는 그레이 레벨에서의 각각의 연이은 증가에 대해 단일 데이터 프레임을 디스플레이하는 다수의 펄스 시퀀스의 다음(또는 이전) 펄스의 길이(예컨대, 시간)를 증분시킬 수 있다(예컨대, 그 결과 증가들은 펄스들을 통해 반복적으로 사이클링함). 하나의 실시예에서, (예컨대, FSM를 통한) 방출 제어기는 그레이 레벨에서의 각각의 연이은 증가에 대해 비-인접한 펄스들의 길이(예컨대, 시간)를 증분시킬 수 있다(예컨대, 그 결과 증가들은 펄스들을 통해 사이클링함). 다른 이전의(예컨대, 비-제로) 펄스 길이들은 예를 들어, 리셋될 때까지, 그레이 레벨에서의 연이은 증가들에 대한 그들의 값을 유지할 수 있다.
예를 들어, 도 24를 참조하면, 각각의 데이터 프레임에 대해 4 개의 가능한 펄스들이 있다. 1의 그레이 스케일(예컨대, 펄스 길이) 값에서, 제4 펄스의 길이는 제로로부터 비-제로 값까지 변화된다. 2의 그레이 스케일(예컨대, 펄스 길이) 값에서, 제2 펄스의 길이는 제로로부터 비-제로 값까지 변화되며, 제4 펄스의 길이는 이전 비-제로 값으로 남는다. 3의 그레이 스케일(예컨대, 펄스 길이) 값에서, 제3 펄스의 길이는 제로로부터 비-제로 값까지 변화되며, 제2 펄스 및 제4 펄스의 길이들은 이전 비-제로 값으로 남는다. 4의 그레이 스케일(예컨대, 펄스 길이) 값에서, 제1 펄스의 길이는 제로로부터 비-제로 값까지 변화되며, 제2 펄스, 제3 펄스, 및 제4 펄스의 길이들은 이전 비-제로 값으로 남는다. 이러한 패턴은 예컨대, 최대 그레이 스케일 레벨이 달성될 때까지 반복될 수 있다. 도 26에서의 실시예는, 도 24에서의 것과 유사하지만, 펄스 1은 합계 제로로부터 합계 0.016(예컨대, 예로, 수들)까지의 증분으로 변화된(예컨대, 증가된) 유일한 펄스이고, 펄스 3은 다음 연이은 그레이 스케일 증가로 변화된 유일한 펄스이고, 펄스 2는 그 연이은 그레이 스케일 증가 이후에 변화된 유일한 펄스이고, 펄스 4는 그 연이은 그레이 스케일 증가 이후에 변화된 유일한 펄스이며, 기타 등등이 있다.
도 25는 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 방출 제어에 대한 블록 다이어그램(2500)이다. 방출 제어는 단위 셀 및/또는 방출 제어기의 일부일 수 있다. 묘사된 회로(예컨대, 단위 셀 및/또는 마이크로구동기)는, 들어오는 방출 클럭 에지들을 카운팅하여 펄스-폭 변조(PWM) 신호를 발생시킴으로써 각각의 디스플레이 요소(예컨대, μLED)의 휘도를 제어하기 위해, 각각의 디스플레이 요소(예컨대, 디스플레이 요소들의 그룹)에 대해 (예컨대, 방출 클럭(880) 신호로서) 그레이 스케일 클럭 입력을 갖는 (예컨대, 하드웨어) 카운터(2532)를 포함한다. 묘사된 회로는 또한 예컨대, 카운터를 제로로 리셋하기 위해, 카운터(2532) 상에 (예컨대, 방출 카운터 리셋(876) 신호로서) 리셋 입력을 포함한다. 그레이 스케일 클럭 카운터 값은 다른 디스플레이 요소들(예컨대, 픽셀들)로 라우팅될 수 있다. (예컨대, 디스플레이될 데이터에 대한) 데이터 신호는 레지스터(예컨대, 픽셀 데이터 래치(2530))에 저장되고, 방출 카운터(2532)에 저장된 펄스들 수와 비교기(2534)로 비교되어, 방출이 데이터 신호에 의해 표시된 값에 도달했다는 것을 비교기가 표시할 때까지, 광의 출력을 야기시킬 수 있다. 상이한 동작 모드들, 예컨대, 2 개의 모드들 중 어느 하나에 동작할 수 있는 회로가 있을 수 있다. 모드 1은 각각의(예컨대, 4.17ms) 주기에서 (예컨대, 모드 0에서의 비트 패턴 미만인 6-비트) PWM 패턴을 발생시키기 위해 초기 값(예컨대, 0)으로부터 최대 카운터 값(예컨대, 64)까지 카운팅하는 방출 카운터를 포함할 수 있으며, 카운터보다 큰(예컨대, 8 비트) 정밀도는 인간 시각적 시스템에서 일시적인 평균화에 의해 달성된다. 모드 1에서, EM 카운터는 (예컨대, 방출 카운터 리셋(876)에 의해) 리셋되며, 각각의 방출 클럭(880) 에지 상에서, 예컨대 모드 0과 유사하게 증분될 수 있다. 그러나, 카운터는 모드 0에서보다 낮은 최대 값까지(예컨대, 0부터 64까지) 카운팅하여, 각각의 (예컨대, 4.17ms) 주기에서 보다 적은 비트들(예컨대, 단지 6 비트) 휘도를 발생시킬 수 있다. 방출은 이러한(예컨대, 6-비트) 방출 카운터 및 데이터(예컨대, 픽셀) 값과의 비교를 기반으로 하여 턴 온 및 오프될 수 있지만, 이러한 데이터(예컨대, 픽셀) 값은 예를 들어, 방출 카운터(832)의 2 MSB들 및 8-비트 픽셀 값의 2 LSB들을 기반으로 한, 보다 큰(예컨대, 8-비트 픽셀) 값 플러스 1 또는 0의 (예컨대, 6) 최상위 비트들(MSB들)일 수 있다. 이러한 실시예에서의 최종 결과는 겉보기 8-비트 휘도 제어를 제시하기 위해 6-비트 휘도의 시간적 디더링(temporal dithering)이다. 디더 위상 오프셋은 (예컨대, 디스플레이 요소 또는 디스플레이 요소들의 그룹당) 이러한 시간적 디더링의 위상을 조정할 수 있는 (예컨대, 2-비트) 제어일 수 있다. 하나의 실시예에서, 이러한 시간적 디더링은 전체-스크린 플리커를 야기시키는, 동일한 타이밍으로 모든 픽셀을 방출하는 것을 피할 수 있다.
이 시점까지는, 단위 셀들을 포함한 디스플레이 아키텍처들이 디지털로서 기술되어왔다. 그러나, 모든 실시예들은 디지털 회로들에 제한되지 않으며, 아날로그 회로들은 일부 실시예들에서 사용될 수 있다. 도 27은 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 아날로그 픽셀 회로, 또는 단위 셀을 구현시킬 수 있는 디스플레이 시스템(2700)이다. 예시적인 단위 셀들(2811 및 2911)은 도 28 및 도 29 각자에 도시된다. 활성 영역(2710)은, 하나 이상의 디스플레이 요소들로부터 광의 방출을 구동시키는 하나 이상의 마이크로구동기들(예컨대, μD(2711))에 연결될 수 있는 하나 이상의 디스플레이 요소들(예컨대, LED(2701))을 포함할 수 있다. 묘사된 마이크로구동기들이 10 개의 디스플레이 요소들을 포함하지만, 본 개시내용은 그렇게 제한되지 않으며, 마이크로구동기는 하나의 디스플레이 요소 또는 임의의 복수의 디스플레이 요소들을 구동시킬 수 있다. 디스플레이 요소(예컨대, 2701)는 픽셀일 수 있고, 예를 들어, 이때 각각의 픽셀은 3 개의 디스플레이 요소 서브픽셀들(예컨대, 적색, 녹색, 및 청색 LED)을 포함한다. 직렬 입력 병렬 출력 모듈(2704)은 직렬 디지털 비디오 데이터(예컨대, 이의 스트림)를 취하며, 그를 병렬 비디오 데이터로서 디지털-아날로그 컨버터(2705)(DAC)로 출력할 수 있고, 상기 디지털-아날로그 컨버터는 그를 아날로그 전압 레벨(들)로, 예컨대, 각각의 열에 대해 변환시킬 수 있다. 스캔 제어 모듈(2706)은 DAC(2705)에 의해 만들어지는 아날로그 전압을 샘플링하기 위해 SCAN 행 신호(예컨대, 한 번에 하나씩)를 선택할 수 있다. 방출 제어(예컨대, 방출 행 제어(2708) 및 방출 열 제어(2709))는 어느 디스플레이 요소들(예컨대, 서브-픽셀들)이 주어진 순간 시점에서 광을 방출하고 있는지를 선택할 수 있다. 판독출력 제어(예컨대, 판독출력 행 선택(2707) 및 판독출력 열 선택(2713))는 어느 디스플레이 요소(예컨대, 단일 서브-픽셀)가 예컨대, 그의 전압 및/또는 전류를 측정하기 위해, 외부 판독출력 핀에 연결되는지를 선택할 수 있다. 하나의 실시예에서, 판독출력 행 선택(2707)은, 하나의 행만 주어진 시간에서 활성화되는 기본 시프트 레지스터를 기반으로 한다. 예를 들어, READ 스위치는 디스플레이 요소(예컨대, 픽셀)와 감지 신호 열 사이의 연결을 생성하기 위해, 선택된 행에서 모든 디스플레이 요소들(예컨대, 픽셀들)에 대해 닫힐 수 있다. 감지 열은 신호를 판독출력 열 선택(2713)(예컨대, 주어진 시간에서 하나의 감지 열만을 선택하는 시프트 레지스터를 갖는 MUX)으로 전달할 수 있다. 선택된 감지 열은 측정 유닛(2715), 예컨대, 소스 측정 유닛(source measurement unit; SMU)에 연결되는 바와 같이, 도 27에 묘사된 출력 핀으로 라우팅될 수 있다. 아날로그 출력은 전류 및/또는 전압일 수 있다.
아날로그 픽셀 회로들, 또는 단위 셀들(2811 및 2911)은 예들일 뿐, 다른(예컨대, 아날로그) 픽셀 회로들이 활용될 수 있다. 도 28을 참조하면, 6 개의 트랜지스터(6T) 및 1 개의 저장 캐패시터(1C)는, Cst: 데이터 전압 홀딩용 저장 캐패시터, T1: 전류 구동 트랜지스터, T2: 샘플링 및 홀딩용 스위치, T3: 감지 열 라인 연결용 스위치, T4: 방출 턴 온 및 오프용 스위치(행), T5: 방출 턴 온 및 오프용 스위치(열), 및 T6: 감지 열 선택용 스위치(열), 를 포함할 수 있다. 하나의 실시예에서, T6은 판독출력 열 선택(2713)의 일부일 수 있다. 하나의 실시예에서, 디지털 신호들은, SCAN: (예컨대, Vdata를 샘플링하기 위해) 행 구동기에 의해 발생됨, READ: (예컨대, 픽셀 회로를 감지 열 라인에 연결하기 위해) 행 구동기에 의해 발생됨, EM-ROW: (예컨대, EM-COL이 또한 활성화되는 경우 광을 방출하기 위해) 행 구동기에 의해 발생됨, 및 EM-COL: (예컨대, EM-ROW이 또한 활성화되는 경우 광을 방출하기 위해) 열 구동기에 의해 발생됨, 이다. 하나의 실시예에서, 아날로그 신호들은, Vdata(입력): 샘플링될, 그리고 전류 구동 트랜지스터(T1)의 게이트 전압을 설정하는 아날로그 데이터, Isense(출력): 판독-출력 스위치(T3) 및 스위치들(T5 및 T6)이 닫히고, 방출 스위치(T4)가 열릴 시에, T1으로부터의 전류는 감지 열 라인을 통해 흐를 수 있으며, 칩 외부에서 측정될 수 있음, 및 Vsense(출력): 판독-출력 스위치(T3) 및 스위치들(T5 및 T6)이 닫히고, 방출 스위치들 둘 다가 닫힐 시에, T1으로부터의 전류는 디스플레이 요소(예컨대, μLED)를 통해 흐를 수 있으며, 디스플레이 요소 상의 전압 레벨(예컨대, μLED 애노드, T4 및 T5의 마이너스 전압 강하)은 감지 열 라인으로부터 측정될 수 있음, 이다.
하나의 실시예에서, 디스플레이 구동기 하드웨어 회로(예컨대, 하드웨어 방출 제어기(2702) 및/또는 다른 컴포넌트들)는: 디스플레이 패널의 방출 그룹에서 행들 수를 선택하는 행 선택 로직(예컨대, 2707 및/또는 2708) - 행들 수는 디스플레이 패널의 단일 행으로부터 전체 패널까지 조정 가능함 -, 디스플레이 패널의 방출 그룹에서 열들 수를 선택하는 열 선택 로직(예컨대, 2709 및/또는 2713) - 열들 수는 디스플레이 패널의 단일 열로부터 전체 패널까지 조정 가능함 -, 및 디스플레이될 데이터 프레임당 펄스들 수를 선택하는 방출 로직(예컨대, 2702) - 상기 데이터 프레임당 펄스들 수는 한 개부터 복수 개까지 조정 가능하며, 펄스 길이는 연속 듀티 사이클로부터 비-연속 듀티 사이클까지 조정 가능함 - 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
잠시 도 3a를 다시 참조하면, 도 28 및 도 29에 관해 도시 및 기술된 단위 셀들은 픽셀당 펄스 전류 레벨의 변조가 그레이 레벨을 설정하는, 디스플레이 요소들(예컨대, 픽셀들)의 진폭 변조(AM)에 대해 사용될 수 있다. 이제, 잠시 도 3b를 다시 참조하면, 도 8에 관해 도시 및 기술된 단위 셀은 픽셀당 펄스 폭의 변조가 그레이 레벨을 설정하는, 디스플레이 요소들(예컨대, 픽셀들)의 펄스 폭 변조(PWM)에 대해 사용될 수 있다. 이제, 도 3c를 참조하면, 일부 실시예들에서, 하이브리드 단위 셀은, 픽셀당 펄스 폭 제어가 거친 그레이 레벨을 설정하며, 픽셀당 전류 레벨이 미세 그레이 레벨을 설정하는 하이브리드 변조에 대해 사용될 수 있다.
도 30은 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 마이크로구동기의 하이브리드 디지털 및 아날로그 단위 셀(3000)이다. 도 30에서의 단위 셀(3000)은 아날로그 메모리 셀(예컨대, 저장 캐패시터(Cs))에 의해 제어되는 아날로그 전류 소스를 포함한다. 이러한 실시예에서, 펄스 폭 선택은 예를 들어, 도 8에서와 같이 유사한 디지털 메모리 셀(예컨대, 레지스터(3034))에 의해 제어될 수 있다. (예컨대, 아날로그) 전류 소스로부터의 전류 레벨은 가변(예컨대, 디스플레이 시스템에서 사용될 시) 전류 소스가 되도록 제어될 수 있다. 다른 조합들은 가능하고, 예를 들어, 전류 레벨 및 펄스 폭 둘 다는 예컨대, 디지털 값을 전류 레벨로 변환시키는 DAC를 포함하여, 디지털 메모리에 의해 제어될 수 있다.
또한, 단위 셀 내에서 메모리를 활용 및 요구하지 않을 수 있는 다른 타입의 하이브리드 어드레싱 기법 아키텍처들이 있고, 예컨대, 그들은 데이터 로딩 이벤트들을 활용할 수 있다. 도 31은 비트플레인(bitplane) 스타일의 구동을 갖는, 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른, 마이크로구동기의 하이브리드 디지털 및 아날로그 단위 셀(3100)이지만, 광 방출의 세기는 온 또는 오프인 것에만 제한되지 않을 수 있으며, 전류 레벨을 조정함으로써 비트플레인 내의 변조일 수 있다. 하나의 실시예에서, 다수의(예컨대, 3 개) 펄스 폭들이 있다. 데이터는 디스플레이 요소(예컨대, LED)가 그 방출 시간 동안 어떤 세기를 가져야 하는지를 알려주기 위해 픽셀에 기입될 수 있다. 일단 데이터가 행들 모두에 대해 로딩되면, 전체 방출은 단위 셀들 내의 비트플레인 방출 신호를 턴 온함으로써 시작될 수 있다. 그 방출 펄스 이후에, 새로운 데이터는 다음 방출 펄스 폭에 대해 로딩될 수 있다. 이는 방출 제어기에 대한 하나의 기법일 뿐, 하나의 비-제한된 예는 모든 행들에 새로운 데이터가 로딩된 이후에 방출 시작을 기다리는 대신, 세그먼트들에서 방출을 시작할 수 있다는 것이다. 이는, 롤링 방출 패턴이 사용되기 때문에, 보다 시간 효율적(예컨대, 보다 적은 데드 타임)이며, 전체 피크 전류를 보다 적게 사용할 수 있다.
도 32는 하나의 실시예에 따른, 흐름 다이어그램(3200)이다. 묘사된 흐름 다이어그램(3200)은 행 선택 로직으로 디스플레이 패널의 방출 그룹에서 행들 수를 선택하는 것 - 행들 수는 디스플레이 패널의 단일 행으로부터 전체 패널까지 조정 가능함(3202) -, 열 선택 로직으로 디스플레이 패널의 방출 그룹에서 열들 수를 선택하는 것 - 열들 수는 디스플레이 패널의 단일 열로부터 전체 패널까지 조정 가능함(2504) -, 및 방출 로직으로 디스플레이될 데이터 프레임당 펄스들 수를 선택하는 것 - 데이터 프레임당 펄스들 수는 한 개부터 복수 개까지 조정 가능하며, 펄스 길이는 연속 듀티 사이클로부터 비-연속 듀티 사이클까지 조정 가능함(2506) -을 포함한다. 다른 실시예들에서, 흐름 다이어그램은 본 명세서에서 본 개시 내용의 임의의 것을 포함할 수 있다.
디바이스와 관련하여 용어 "온"은 일반적으로 디바이스의 활성화된 상태를 지칭할 수 있으며, 이와 관련하여 사용된 용어 "오프"는 디바이스의 불활성화된 상태를 지칭할 수 있다. 디바이스에 의해 수신된 신호와 관련하여 사용된 용어 "온"은 일반적으로 디바이스를 활성화시키는 신호를 지칭할 수 있으며, 이와 관련하여 사용된 용어 "오프"는 일반적으로 디바이스를 불활성화시키는 신호를 지칭할 수 있다. 디바이스는 디바이스를 구현하는 근본 원리들에 의존하여, 고 전압 또는 저 전압에 의해 활성화될 수 있다.
디스플레이 시스템은 디스플레이 시스템 외부로부터 디스플레이 데이터를 수신하는 수신기를 포함할 수 있다. 수신기는 무선으로, 유선 연결에 의해, 광학 배선에 의해, 또는 임의의 다른 연결에 의해 데이터를 수신하도록 구성될 수 있다. 수신기는 인터페이스 제어기를 통해 프로세서로부터 디스플레이 데이터를 수신할 수 있다. 하나의 실시예에서, 프로세서는 그래픽 프로세싱 유닛(graphics processing unit; GPU), 안에 위치된 GPU를 가진 범용 프로세서 및/또는 그래픽 프로세싱 능력들을 갖는 범용 프로세서일 수 있다. 디스플레이 데이터는 소프트웨어 프로그램에서 하나 이상의 명령어들을 실행하는 프로세서에 의해 실시간으로 발생되거나, 시스템 메모리로부터 검색될 수 있다. 디스플레이 시스템은 임의의 리프레시율, 예컨대, 50 ㎐, 60 ㎐, 100 ㎐, 120 ㎐, 200 ㎐, 또는 240 ㎐를 가질 수 있다.
그의 애플리케이션들에 의존하여, 디스플레이 시스템은 다른 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 이러한 다른 컴포넌트들은 메모리, 터치-스크린 제어기, 및 배터리를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 다양한 구현예들에서, 디스플레이 시스템은 텔레비전, 태블릿, 폰, 랩톱, 컴퓨터 모니터, 자동차 헤드-업 디스플레이, 자동차 네비게이션 디스플레이, 키오스크, 디지털 카메라, 핸드헬드 게임 콘솔, 미디어 디스플레이, 이북 디스플레이, 또는 대형 영역 간판 디스플레이일 수 있다.
이러한 개시내용의 다양한 실시예들을 활용할 시에, 상기의 실시예들의 조합들 또는 변형들이 디스플레이 패널의 방출을 제어하기 위해 가능하다는 것은 기술 분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 본 개시내용이 구조적 특징들 및/또는 방법론적 작동들에 대해 특정 언어로 기술되었지만, 첨부된 청구항들에서 정의된 본 개시내용이 기술된 특정 특징들 또는 작동들에 반드시 제한되지 않음을 이해하여야 한다. 대신에, 개시된 특정 특징들 및 작동들은 본 개시내용을 도시하는데 유용한 청구 개시내용의 특히 적절한 구현예들로서 이해되어야 한다.

Claims (39)

  1. 디스플레이 구동기 하드웨어 회로로서,
    디스플레이 패널의 방출 그룹에서 행들 수를 선택하는 행 선택 로직 - 상기 행들 수는 상기 디스플레이 패널의 단일 행으로부터 전체 패널까지 조정 가능함 -;
    상기 디스플레이 패널의 방출 그룹에서 열들 수를 선택하는 열 선택 로직 - 상기 열들 수는 상기 디스플레이 패널의 단일 열로부터 상기 전체 패널까지 조정 가능함 -; 및
    디스플레이될 데이터 프레임당 펄스들 수를 선택하는 방출 로직 - 상기 데이터 프레임당 펄스들 수는 한 개부터 복수 개까지 조정 가능하며, 펄스 길이는 연속 듀티 사이클로부터 비-연속 듀티 사이클까지 조정 가능함 -을 포함하는, 디스플레이 구동기 하드웨어 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    복수의 비-선형 그레이 스케일 클럭들을 추가로 포함하며,
    상기 방출 로직은, 제1 데이터 신호가 제1 비-선형 그레이 스케일 클럭으로부터의 펄스들 수와 상이할 시에, 제1 디스플레이 요소에 의한 방출을 야기시키기 위해 상기 제1 데이터 신호를, 상기 제1 비-선형 그레이 스케일 클럭으로부터의 펄스들 수와 비교하기 위한 것이며, 제2 데이터 신호가 제2 비-선형 그레이 스케일 클럭으로부터의 제2 펄스들 수와 상이할 시에, 제2, 상이한 색상으로 된 디스플레이 요소에 의한 방출을 야기시키기 위해 상기 제2 데이터 신호를, 상기 제2 비-선형 그레이 스케일 클럭으로부터의 펄스들 수와 비교하기 위한 것인, 디스플레이 구동기 하드웨어 회로.
  3. 제1항에 있어서, 상이한 시간들에서 상기 디스플레이 패널의 인접한 디스플레이 요소들의 방출들을 시작하는 타이밍 오프셋 회로를 추가로 포함하는, 디스플레이 구동기 하드웨어 회로.
  4. 제1항에 있어서, 상기 디스플레이될 데이터 프레임당 펄스들 수는 복수의 펄스들이며, 상기 방출 로직은 각각의 연이은 그레이 레벨에 대해 상기 복수의 펄스들 모두보다 짧은 펄스 길이를 증가시키기 위한 것인, 디스플레이 구동기 하드웨어 회로.
  5. 제1항에 있어서, 상기 방출 그룹은 적어도 하나의 적색 발광 다이오드(LED), 녹색 LED, 및 청색 LED를 포함한 픽셀인, 디스플레이 구동기 하드웨어 회로.
  6. 디스플레이 패널을 구동시키는 방법으로서,
    행 선택 로직으로, 디스플레이 패널의 방출 그룹에서 행들 수를 선택하는 단계 - 상기 행들 수는 상기 디스플레이 패널의 단일 행으로부터 전체 패널까지 조정 가능함 -;
    열 선택 로직으로, 상기 디스플레이 패널의 방출 그룹에서 열들 수를 선택하는 단계 - 상기 열들 수는 상기 디스플레이 패널의 단일 열로부터 상기 전체 패널까지 조정 가능함 -; 및
    방출 로직으로, 디스플레이될 데이터 프레임당 펄스들 수를 선택하는 단계 - 상기 데이터 프레임당 펄스들 수는 한 개부터 복수 개까지 조정 가능하며, 펄스 길이는 연속 듀티 사이클로부터 비-연속 듀티 사이클까지 조정 가능함 -를 포함하는, 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    제1 데이터 신호가 제1 비-선형 그레이 스케일 클럭으로부터의 펄스들 수와 상이할 시에, 제1 디스플레이 요소에 의한 방출을 야기시키기 위해 상기 제1 데이터 신호를, 상기 제1 비-선형 그레이 스케일 클럭으로부터의 펄스들 수와 비교하는 단계; 및
    제2 데이터 신호가 제2 비-선형 그레이 스케일 클럭으로부터의 제2 펄스들 수와 상이할 시에, 제2, 상이한 색상으로 된 디스플레이 요소에 의한 방출을 야기시키기 위해 상기 제2 데이터 신호를, 상기 제2 비-선형 그레이 스케일 클럭으로부터의 펄스들 수와 비교하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  8. 제6항에 있어서, 타이밍 오프셋 회로로, 상이한 시간들에서 상기 디스플레이 패널의 인접한 디스플레이 요소들의 방출들을 시작하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 디스플레이될 데이터 프레임당 펄스들 수는 복수의 펄스들이며, 상기 방출 로직은 각각의 연이은 그레이 레벨에 대해 상기 복수의 펄스들 모두보다 짧은 펄스 길이를 증가시키기 위한 것인, 방법.
  10. 제6항에 있어서, 상기 방출 그룹은 적어도 하나의 적색 발광 다이오드(LED), 녹색 LED, 및 청색 LED를 포함한 픽셀인, 방법.
  11. 디스플레이 구동기 하드웨어 회로로서,
    비-선형 그레이 스케일 클럭의 펄스들 수를 저장하는 카운터;
    복수의 유닛 회로들 - 상기 복수의 유닛 회로들 각각은:
    데이터 신호를 저장하는 데이터 레지스터; 및
    상기 데이터 신호가 상기 펄스들 수와 상이할 시에, 디스플레이 요소에 의한 방출을 야기시키기 위해 상기 데이터 레지스터로부터의 상기 데이터 신호를 상기 펄스들 수와 비교하는 비교기를 포함함 -; 및
    상이한 시간들에서 인접한 디스플레이 요소들의 방출들을 시작하는 타이밍 오프셋 회로를 포함하는, 디스플레이 구동기 하드웨어 회로.
  12. 제11항에 있어서, 상기 인접한 디스플레이 요소들은 디스플레이 패널의 행인, 디스플레이 구동기 하드웨어 회로.
  13. 제11항에 있어서, 상기 인접한 디스플레이 요소들은 디스플레이 패널의 열인, 디스플레이 구동기 하드웨어 회로.
  14. 제11항에 있어서, 상기 인접한 디스플레이 요소들은 디스플레이 패널의 다수의 행들 및 다수의 열들인, 디스플레이 구동기 하드웨어 회로.
  15. 제11항에 있어서, 각각의 디스플레이 요소는 픽셀인, 디스플레이 구동기 하드웨어 회로.
  16. 디스플레이 패널을 구동시키는 방법으로서,
    비-선형 그레이 스케일 클럭의 펄스들 수를 카운팅하는 단계;
    제1 데이터 신호를 제1 데이터 레지스터에, 그리고 제2 데이터 신호를 제2 데이터 레지스터에 저장하는 단계;
    상기 제1 데이터 신호가 상기 펄스들 수와 상이할 시에, 상기 디스플레이 패널의 제1 디스플레이 요소에 의한 방출을 야기시키기 위해 상기 제1 데이터 레지스터로부터의 상기 제1 데이터 신호를, 상기 펄스들 수와 비교하는 단계;
    상기 제2 데이터 신호가 상기 펄스들 수와 상이할 시에, 상기 디스플레이 패널의 인접한 제2 디스플레이 요소에 의한 방출을 야기시키기 위해 상기 제2 데이터 레지스터로부터의 상기 제2 데이터 신호를, 상기 펄스들 수와 비교하는 단계; 및
    상기 제1 디스플레이 요소에 의한 방출 및 상기 인접한 제2 디스플레이 요소의 상기 방출을 상이한 시간들에서 시작하는 단계를 포함하는, 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제1 디스플레이 요소 및 상기 인접한 제2 디스플레이 요소를 상기 디스플레이 패널의 행으로서 제공하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 제1 디스플레이 요소 및 상기 인접한 제2 디스플레이 요소를 상기 디스플레이 패널의 열로서 제공하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  19. 제16항에 있어서, 상기 제1 디스플레이 요소 및 상기 인접한 제2 디스플레이 요소를 상기 디스플레이 패널의 다수의 행들 및 다수의 열들로서 제공하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  20. 제16항에 있어서, 상기 제1 디스플레이 요소 및 상기 인접한 제2 디스플레이 요소 각각을 픽셀로서 제공하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  21. 디스플레이 구동기 하드웨어 회로로서,
    데이터 신호를 저장하는 데이터 레지스터;
    그레이 스케일 클럭의 펄스들 수를 저장하는 카운터; 및
    상기 데이터 신호가 상기 펄스들 수와 상이할 시에, 디스플레이 요소에 의한 방출을 야기시키기 위해 상기 데이터 레지스터로부터의 상기 데이터 신호를 상기 펄스들 수와 비교하는 비교기 - 상기 방출은 디스플레이될 각각의 데이터 프레임에 대해 다수의 펄스들을 포함하기 위한 것이며, 그레이 레벨은 데이터 프레임 내의 상기 다수의 펄스들 모두보다 짧은, 증가된 펄스 길이로 변조됨 -를 포함하는, 디스플레이 구동기 하드웨어 회로.
  22. 제21항에 있어서, 상기 그레이 스케일 클럭은 비-선형 그레이 스케일 클럭인, 디스플레이 구동기 하드웨어 회로.
  23. 제21항에 있어서, 각각의 연이은 그레이 레벨은 상기 다수의 펄스들 중 오직 하나의 펄스의 펄스 길이를 증가시키기 위한 것인, 디스플레이 구동기 하드웨어 회로.
  24. 제21항에 있어서, 상기 다수의 펄스들은 동일한 진폭에 있는, 디스플레이 구동기 하드웨어 회로.
  25. 제21항에 있어서, 상기 다수의 펄스들은 적어도 3 개의 펄스들인, 디스플레이 구동기 하드웨어 회로.
  26. 디스플레이 패널을 구동시키는 방법으로서,
    그레이 스케일 클럭의 펄스들 수를 카운팅하는 단계;
    데이터 신호를 데이터 레지스터에 저장하는 단계; 및
    상기 데이터 신호가 상기 펄스들 수와 상이할 시에, 상기 디스플레이 패널의 디스플레이 요소에 의한 방출을 야기시키기 위해 상기 데이터 레지스터로부터의 상기 데이터 신호를 상기 펄스들 수와 비교하는 단계 - 상기 방출은 디스플레이될 각각의 데이터 프레임에 대해 다수의 펄스들을 포함하며, 그레이 레벨은 데이터 프레임 내의 상기 다수의 펄스들 모두보다 짧은 펄스 길이를 증가시킴으로써 변조됨 -를 포함하는, 방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 카운팅하는 단계는 비-선형 그레이 스케일 클럭의 상기 펄스들 수를 카운팅하는 단계를 포함하는, 방법.
  28. 제26항에 있어서, 각각의 연이은 그레이 레벨은 상기 다수의 펄스들 중 오직 하나의 펄스의 펄스 길이를 증가시키기 위한 것인, 방법.
  29. 제26항에 있어서, 상기 다수의 펄스들은 동일한 진폭에 있는, 방법.
  30. 제26항에 있어서, 상기 다수의 펄스들은 적어도 3 개의 펄스들인, 방법.
  31. 디스플레이 시스템으로서,
    활성 영역을 포함한 백플레인;
    복수의 열 구동기들을 포함한 열 구동기들의 행;
    복수의 행 구동기들을 포함한 행 구동기들의 열;
    상기 활성 영역 내의 마이크로 구동기 칩들 어레이;
    상기 활성 영역 내에 있으며, 상기 마이크로 구동기 칩들 어레이에 전기적으로 연결된 마이크로 LED들 어레이; 및
    방출 제어기를 포함하는, 디스플레이 시스템.
  32. 제31항에 있어서, 각각의 마이크로 구동기 칩은 복수의 픽셀들을 제어하는, 디스플레이 시스템.
  33. 제32항에 있어서, 상기 마이크로 구동기 칩들 어레이는 상기 활성 영역에서 상기 백플레인 상에 표면 실장되는, 디스플레이 시스템.
  34. 제32항에 있어서, 상기 복수의 열 구동기들 및 상기 복수의 행 구동기들은 상기 백플레인 상에 표면 실장되는, 디스플레이 시스템.
  35. 제32항에 있어서, 상기 방출 제어기는 비-선형 클럭 발생기를 포함하는, 디스플레이 시스템.
  36. 제35항에 있어서, 상기 비-선형 클럭 발생기는 복수의 비-선형 클럭 발생기들을 포함하는, 디스플레이 시스템.
  37. 제36항에 있어서, 상기 복수의 비-선형 클럭 발생기는 비-선형 클럭 펄스 신호를 적색 방출형 마이크로 LED들에 제공하는 제1 비-선형 클럭 발생기를 포함하는, 디스플레이 시스템.
  38. 제37항에 있어서, 비-선형 클럭 펄스 신호를 녹색 방출형 마이크로 LED들에 제공하는 제2 비-선형 클럭 발생기, 및 비-선형 클럭 펄스 신호를 청색 방출형 마이크로 LED들에 제공하는 제3 비-선형 클럭 발생기를 추가로 포함하는, 디스플레이 시스템.
  39. 제37항에 있어서, 비-선형 클럭 펄스 신호를 청색 및 녹색 방출형 마이크로 LED들 둘 다에 제공하는 제2 비-선형 클럭 발생기를 추가로 포함하는, 디스플레이 시스템.
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