KR20210005278A - 하이브리드 이미터 회로들을 갖는 디스플레이 시스템들 - Google Patents

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Abstract

디스플레이 시스템들 및 디스플레이 시스템에서 디스플레이를 동작시키기 위한 기술들이 여기에서 개시된다. 출력 이미지는, 광 이미터들의 컬럼의 상이한 로우들에서의 이미터들이 출력 이미지에서 동일한 위치에 기여하도록 상기 컬럼을 스캐닝함으로써 형성된다. 이미터들은 펄스-폭 변조(PWM)를 사용하여 구동된다. PWM 펄스들은 이미터들이 조명 파라미터에 대응하는 세기로 광을 방출하게 하기 위해 스캐닝에 동기하여 인가된다. 구동은, 조명 파라미터에 기초하여, 디지털 신호를 인가하는 것과 조합하여 아날로그 신호를 인가함으로써 PWM 펄스를 생성하는 것을 포함한다. 아날로그 신호는 PWM 펄스의 진폭을 제어한다. 디지털 신호는 PWM 펄스의 지속기간을 제어한다.

Description

하이브리드 이미터 회로들을 갖는 디스플레이 시스템들
관련 출원들에 대한 상호-참조
본 출원은 "디지털 및 하이브리드 모드 화소 설계들을 갖는 디스플레이 시스템들"이라는 제목의, 2018년 5월 14일에 출원된, 그리스 특허 출원 번호 제20180100206호, 및 "하이브리드 이미터 회로들을 갖는 디스플레이 시스템들"이라는 제목의, 2019년 5월 13일에 출원된, 미국 특허 출원 번호 제16/410,620호의 이익 및 우선권을 주장하며, 그 내용은 모든 목적들을 위해 여기에서 전체적으로 참조로 포함된다.
발광 다이오드(LED) 디스플레이들과 같은 디스플레이 장치들은 때때로 디스플레이 매트릭스로서 불리우는, 이미터들의 어레이를 형성하기 위해 로우들 및 컬럼들로 배열된 광 이미터들을 포함한다. 이미터들은 종종 광 이미터의 원하는 광 출력에 대응하는 데이터 신호와 조합하여, 개개의 이미터를 선택하기 위해 로우 및 컬럼 제어 신호들을 인가함으로써 제어된다. 선택 및 데이터 신호들은 아날로그 또는 디지털일 수 있다.
디스플레이 시스템들 및 디스플레이 시스템에서 디스플레이를 동작시키기 위한 기술들이 여기에서 개시된다.
본 개시는 일반적으로 하이브리드 이미터 회로들을 갖는 디스플레이 시스템들 및 이러한 디스플레이 시스템들에서 이미터들을 제어하기 위한 대응 기술들에 관한 것이다. 예시적인 실시예들은 물리적 디스플레이의 로우들 및/또는 컬럼들에 걸쳐 스캐닝함으로써 출력 이미지를 형성하는 스캐닝 장치를 포함한 스캐닝 디스플레이에 관하여 설명된다. 그러나, 여기에서 설명된 기술들은 스캐닝되지 않은 디스플레이들을 포함한 다른 유형들의 디스플레이들, 예컨대 사용자에 의해 직접 보여지는 2-차원 LED 디스플레이들에 적용될 수 있다.
순수 아날로그 제어의 이점들은 디스플레이 매트릭스에서 더 낮은 클록 속도, 더 적은 와이어들, 및 감마 보정의 용이함을 포함한다. 순수 아날로그 제어의 단점들은 컬러 시프팅(예컨대, 이미터들이 전류 신호들을 사용하여 구동된다고 가정하면, 상이한 전류들로 인한 컬러에서의 변화들) 및 저 레벨 전류 설정들에서의 높은 잡음을 포함한다. 순수 디지털 제어의 이점들은 적은 컬러 변화/시프팅, 최대 외부 양자 효율(EQE)에 가까운 정전류, 및 관리하는데 더 적은 아날로그 값들을 포함한다. 순수 디지털 제어의 단점들은: 광 이미터들이 필요한 상승/하강 시간들을 지원하지 않으며, 더 많은 배선이 디스플레이 매트릭스에 요구된다는 것을 포함한다.
특정한 실시예들에서, 하이브리드 제어 기법은 이미터를 구동하기 위해 디지털 신호와 조합하여 아날로그 신호(예컨대, 고정된 전류 바이어스 또는 저장된 전압으로부터 도출된 가변 전류)를 사용하는 것을 수반한다. 아날로그 신호의 신호 레벨은 이미터를 구동하는 펄스-폭 변조(PWM) 펄스의 진폭을 제어하는 반면, 디지털 신호의 값은 PWM 펄스의 지속기간을 제어한다. 아날로그 신호 및/또는 디지털 신호는 하나의 펄스로부터 다음으로 PWM 펄스의 특성들을 변경하기 위해 달라질 수 있다.
특정한 실시예들에서, 하이브리드 제어 기법은 이미터들의 컬럼에서 상이한 로우들을 구동하기 위해 상이한 레벨들의 아날로그 신호들을 인가하는 것을 수반한다. 예를 들어, 전체 전류 바이어스는 원하는 세기에 대응하는 이진 입력 데이터 값의 최상위 비트들(MSB들)과 연관된 하나 이상의 이미터들을 구동하기 위해 사용될 수 있는 반면, 전체 전류 바이어스의 일부인 스케일링된 전류 바이어스는 입력 데이터 값의 최하위 비트들(LSB들)과 연관된 하나 이상의 이미터들을 구동하기 위해 사용될 수 있다. MSB들 및 LSB들에 대응하는 비트들의 수는 달라질 수 있다. 예를 들어, MSB 부분은 단지 최고 값 비트만을 포함할 수 있으며 LSB 부분은 단지 최저 값 비트만을 포함할 수 있다. 특정한 실시예들에서, MSB 부분 및 LSB 부분은 동일하게 나뉘며, 입력 데이터 값의 비트들의 절반은 LSB들에 대응하고 절반은 MSB들에 대응한다. 설명될 바와 같이, 스케일링된 전류 바이어스들의 사용은 LSB들에 기초하여 구동되는 이미터들에 대한 가장 긴 방출 시간을 가능하게 한다. 이것은 스캐닝 디스플레이에서 유리하며, 여기에서 스캐닝 어셈블리의 속도는 이미터를 구동하기 위해 이용 가능한 시간의 양을 결정할 수 있다. 부가적으로, 상이한 전류 바이어스들은 더 큰 범위의 세기 값들이 출력될 수 있게 하기 위해 이미터들의 상이한 로우들에 제공되는 실시예들이 설명된다.
특정한 실시예들에서, 입력 데이터 값은 정적 레지스터를 사용하여 저장된다. 데이터 값은 상이한 시간들에서 상이한 이미터들을 구동하기 위해 정적 레지스터로부터 판독될 수 있다(예컨대, 이미터들의 컬럼에서의 각각의 로우가 동일한 데이터 값에 기초하여 순차적으로 구동되도록). 정적 레지스터에 저장된 데이터 값은 아날로그 신호(예컨대, 전체 또는 스케일링된 전류 바이어스)에 인가될 때, 이미터에 의해 방출된 광의 세기를 결정하는 디지털 신호를 형성하기 위해 판독될 수 있다.
특정한 실시예들에서, 입력 데이터 값은 시프트 레지스터를 사용하여 저장된다. 데이터 값은 특정한 이미터 또는 이미터들의 그룹(예컨대, 전체 로우)을 구동하기 위해 시프트 레지스터로부터 판독되며, 그 후 상이한 이미터(예컨대, 다음 로우에서의 이미터)를 구동하기 위해 또 다른 시프트 레지스터로 시프트될 수 있다. 시프트 레지스터에 저장된 데이터 값은 아날로그 신호(예컨대, 전체 또는 스케일링된 전류 바이어스)와 조합하여 인가될 때, 이미터에 의해 방출된 광의 세기를 결정하는 디지털 신호를 형성하기 위해 판독될 수 있다.
특정한 실시예들에서, 이미터들은 비교기에 의해 출력된 디지털 신호를 사용하여 구동된다. 비교기의 입력들은 디지털 카운터로부터의 값 및 이진 데이터 값(예컨대, 시프트 레지스터 또는 정적 레지스터로부터 획득된 데이터 값)을 포함한다. 비교기는 디지털 신호를 형성하기 위해 데이터 값에 카운터의 값을 비교한다. 디지털 신호는 이미터를 구동하기 위한 PWM 펄스를 생성하기 위해 아날로그 신호(예컨대, 전체 또는 스케일링된 전류 바이어스)와 조합하여 인가될 수 있다.
이러한 요약은 청구된 주제의 주요한 또는 필수적인 특징들을 식별하도록 의도된 것이 아니고, 청구된 주제의 범위를 결정하기 위해 따로 사용되도록 의도된 것도 아니다. 주제는 본 개시의 전체 명세서의 적절한 부분들, 임의의 또는 모든 도면들, 및 각각의 청구항을 참조하여 이해되어야 한다. 다른 특징들 및 예들과 함께, 앞서 말한 것은 이하에서 다음의 명세서, 청구항들, 및 수반된 도면들에서 보다 상세하게 설명될 것이다.
본 발명에 따른 하이브리드 제어 기법은 이미터들의 컬럼에서 상이한 로우들을 구동하기 위해 상이한 레벨들의 아날로그 신호들을 인가하는 것을 수반하며 스케일링된 전류 바이어스들을 사용하여 LSB들에 기초하여 구동되는 이미터들에 대한 가장 긴 방출 시간을 가능하게 한다.
도 1은 하나 이상의 실시예들을 구현하기 위한 도파관 어셈블리의 등각도를 도시한다.
도 2는 하나 이상의 실시예들을 구현하기 위한 스캐닝 디스플레이를 포함한 디스플레이 시스템의 단순화된 블록도이다.
도 3은 도 2의 스캐닝 디스플레이의 동작을 도시한다.
도 4는 특정한 실시예들에 따른 하이브리드 아날로그 이미터 회로를 도시한다.
도 5는 특정한 실시예들에 따른 하이브리드 아날로그 이미터 회로를 구동하기 위한 제어 기법의 그래픽 표현을 도시한다.
도 6은 도 5의 제어 기법에 대한 예시적인 타이밍 도를 도시한다.
도 7은 특정한 실시예들에 따른 하이브리드 디지털 이미터 회로를 도시한다.
도 8은 특정한 실시예들에 따른 디스플레이 파이프라인을 통해 이미지 데이터를 프로세싱하기 위한 방법의 단순화된 흐름도이다.
도 9는 특정한 실시예들에 따라 이미터를 구동하기 위한 디지털 구동기 회로의 단순화된 개략도를 도시한다.
도 10은 특정한 실시예들에 따라 단일 온/오프 전이들을 사용하여 이미터를 구동하기 위한 디지털 구동기 회로의 단순화된 개략도를 도시한다.
도 11은 특정한 실시예들에 따라 단일 온/오프 전이들을 사용하여 이미터를 구동하기 위한 디지털 구동기 회로의 단순화된 개략도를 도시한다.
도 12는 특정한 실시예들에 따른 정적 레지스터 및 비교기를 포함한 디지털 구동기 회로의 단순화된 블록도를 도시한다.
도 13은 특정한 실시예들에 따라 복수의 LSB 구동기 회로들 및 복수의 MSB 구동기 회로들을 사용하여 형성된 디지털 구동기 회로의 단순화된 블록도를 도시한다.
도 14는 하나 이상의 실시예들을 구현하기 위한 부분 이미터 레이아웃을 도시한다.
도 15는 특정한 실시예들에 따른 정적 레지스터 및 비교기를 포함한 디지털 구동기 회로의 출력에 기초하여 이미터를 구동하는 다중화기에 대한 예시적인 진리 표들을 도시한다.
도 16은 특정한 실시예들에 따른 하이브리드 아날로그 이미터 회로를 사용하여 디스플레이를 제어하기 위한 방법의 단순화된 흐름도를 도시한다.
도 17은 특정한 실시예들에 따른 하이브리드 디지털 이미터 회로를 사용하여 디스플레이를 제어하기 위한 방법의 단순화된 흐름도를 도시한다.
도 18은 하나 이상의 실시예들을 구현하기 위한 헤드-장착 디스플레이 장치의 단순화된 블록도이다.
첨부된 도면들에서, 회로에서 특정한 트랜지스터를 식별하기 위해 숫자에 앞선 글자 "M", 또는 회로에서 특정한 커패시터를 식별하기 위해 숫자에 앞선 글자 "C"와 같이, 특정한 명명 관례들은 편리함을 위해 적용되었다. 동일한 텍스트 라벨이 상이한 구성요소들에 적용될 수 있다. 적절한 경우, 도면 부호들이 명료함을 위해 부가되었다. 예를 들어, 하나의 도면에서 M1은, 양쪽 M1들 모두가 동일한 참조 숫자를 갖고 표시되지 않았다면 또 다른 도면에서 M1과 상이한 트랜지스터를 나타낼 수 있다.
도면들은 단지 예시의 목적들을 위해 본 개시의 실시예들을 설명한다. 이 기술분야에서의 숙련자는 예시된 구조들 및 방법들의 대안적인 실시예들이 본 개시의 원리들, 또는 내세워진 이익들로부터 벗어나지 않고 이용될 수 있다는 것을 다음의 설명으로부터 쉽게 인식할 것이다.
첨부된 도면들에서, 유사한 구성요소들 및/또는 피쳐들은 동일한 참조 라벨을 가질 수 있다. 뿐만 아니라, 동일한 유형의 다양한 구성요소들은 유사한 구성요소들을 구별하는 제 2 라벨 및 대시 기호에 의해 다음의 참조 라벨에 의해 구별될 수 있다. 단지 제 1 참조 라벨만이 명세서에서 사용된다면, 설명은 제 2 참조 라벨에 관계없이 동일한 제 1 참조 라벨을 갖는 유사한 구성요소들 중 임의의 것에 적용 가능하다.
다음의 설명에서, 설명의 목적들을 위해, 특정 세부사항들이 특정한 발명의 실시예들의 철저한 이해를 제공하기 위해 제시된다. 그러나, 다양한 실시예들은 이들 특정 세부사항들 없이 실시될 수 있다는 것이 명백할 것이다. 도면들 및 설명은 제한적이도록 의도되지 않는다.
용어들 "로우" 및 "컬럼들"은 여기에서 이미터들 및/또는 이미터 관련 회로부의 그룹들로의 물리적 배열을 나타내기 위해 사용되며, 때때로 서로 평행하지 않은, 예컨대 직교하는 두 개의 공간 차원들을 구별하기 위해 함께 사용된다. 로우들 및 컬럼들은 일반적으로 상호 교환 가능하며 임의의 특정한 차원을 나타내기 위해 취해져서는 안된다. 예를 들어, 로우는 디스플레이 장치의 수평 또는 수직 차원을 나타낼 수 있다.
본 발명의 실시예들은 인공 현실 시스템을 포함하거나 또는 그것과 함께 구현될 수 있다. 인공 현실은 사용자로의 프리젠테이션 전에 몇몇 방식으로 조정되어 온 현실의 형태이며, 이것은 예컨대 가상 현실(VR), 증강 현실(AR), 혼합 현실(MR), 하이브리드 현실, 또는 그것의 몇몇 조합 및/또는 파생물을 포함할 수 있다. 인공 현실 콘텐트는 완전히 생성된 콘텐트 또는 캡처된(예컨대, 실-세계) 콘텐트와 조합된 생성된 콘텐트를 포함할 수 있다. 인공 현실 콘텐트는 비디오, 오디오, 햅틱 피드백, 또는 그것의 몇몇 조합을 포함할 수 있으며, 그 중 임의의 것은 단일 채널로 또는 다수의 채널들로(뷰어에게 3-차원 효과를 생성하는 스테레오 비디오와 같은) 제공될 수 있다. 부가적으로, 몇몇 실시예들에서, 인공 현실은 또한 예컨대, 인공 현실에서 콘텐트를 생성하고 및/또는 그 외 인공 현실에서 사용되는(예컨대, 그것에서 활동들을 수행하는) 애플리케이션들, 제품들, 액세서리들, 서비스들, 또는 그것의 몇몇 조합과 연관될 수 있다. 인공 현실 콘텐트를 제공하는 인공 현실 시스템은, 호스트 컴퓨터 시스템에 연결된 헤드-장착 디스플레이(HMD), 독립형 HMD, 이동 장치 또는 컴퓨팅 시스템, 또는 하나 이상의 뷰어들로 인공 현실 콘텐트를 제공할 수 있는 임의의 다른 하드웨어 플랫폼을 포함한, 다양한 플랫폼들 상에서 구현될 수 있다.
디스플레이에서, 개개의 화소들은 컬러링된 광 이미터들(예컨대, 하나 이상의 적색 LED들, 하나 이상의 녹색 LED들, 및 하나 이상의 청색 LED들)의 그룹들을 포함할 수 있다. 특정 컬러를 생성하기 위해, 화소를 형성하는 개개의 이미터들은 조합될 때, 이미터들로부터의 광이 원하는 컬러를 생성하도록 특정한 세기들(예를 들어, 그레이스케일 값들을 사용하여, 특정될 수 있는 밝기)의 컬러링된 광을 출력하기 위해 제어된다. 단순함을 위해, 제어 기술들은 원하는 세기에 대응하는 그레이스케일 값들을 설정하는 것을 수반한 세기 제어에 대하여 설명된다. 그러나, 가변 컬러 출력은 상이한 컬러들의 광 이미터들의 조정된 제어를 통해 달성될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 부가적으로, 편리함을 위해, 개개의 광 이미터들은 때때로 실제로 화소가 다수의 광 이미터들을 포함할 수 있을지라도, 여기에서 화소들로서 언급될 수 있다.
특정한 실시예들에서, 디스플레이는 스캐닝 디스플레이로서 구현되며, 이것은 미세전자기계 시스템들(MEMS) 제어 스캐닝 미러와 같은 스캐닝 어셈블리를 포함한다. 스캐닝 어셈블리는 디스플레이의 로우들 및/또는 컬러들에 걸쳐 미러를 스위핑하기 위해 MEMS 구조들을 포함할 수 있다. 미러는, 예를 들어, 마이크로LED들의 로우 위 및 아래로 스캔하기 위해 고정된 축 주위를 피봇팅하거나 또는 회전할 수 있다. 출력 이미지는 미러로부터 사용자의 눈으로 광을 결합함으로써 형성될 수 있다. 스캐닝의 속도는 상이한 로우들 및/또는 컬럼들에서의 다수의 이미터들이 단일 출력 화소(예컨대, 사용자의 눈으로 투사된 화소)에 기여하도록 한다. 효과는 다수의 이미터들의 세기들이 인간 눈에서 밝기들의 통합을 통해 조합된다는 것이다. 스캐닝 디스플레이의 예는 도 2에서 도시된다.
예시적인 실시예들이 전류 제어 디스플레이들에 대하여 설명되며, 여기에서 광 이미터들은 이미터들을 구동하기 위해 전류 신호들을 인가함으로써 제어된다. 그러나, 전압 제어 및/또는 다른 유형들의 전자 제어가 또한 여기에서 설명된 기술들에 따라 가능하다는 것이 이해될 것이다.
특정한 실시예들에서, 디스플레이는 디스플레이로부터 HMD를 착용한 사용자의 눈으로 광을 향하게 하기 위해 도파관 어셈블리로 통합될 수 있다. 도 1은 이러한 도파관 어셈블리의 예를 도시한다.
예시적인 디스플레이 시스템
도 1은 하나 이상의 실시예들을 구현하기 위한 도파관 어셈블리(100)를 도시한다. 몇몇 실시예들에서, 도파관 어셈블리(100)는 근안 디스플레이(NED)의 구성요소, 예를 들어 HMD이다. 도파관 어셈블리(100)는 스캐닝 디스플레이(110), 출력 도파관(120), 및 제어기(130)를 포함한다. 예시의 목적들을 위해, 도 1은 단일 눈(190)과 연관된 도파관 어셈블리(100)를 도시하지만, 몇몇 실시예들에서, 또 다른 도파관 어셈블리는 도파관 어셈블리(100)로부터 분리되고(또는 부분적으로 분리되고), 사용자의 또 다른 눈으로 이미지 광을 제공한다. 부분 분리된 시스템에서, 하나 이상의 구성요소들은 각각의 눈을 위해 도파관 어셈블리들 사이에서 공유될 수 있다.
스캐닝 디스플레이(110)는 이미지 광(155)을 생성한다. 스캐닝 디스플레이(110)는 광원(140) 및 광학 시스템(145)을 포함한다. 광원(140)은 어레이에 위치된 복수의 이미터들을 사용하여 광을 생성하는 광학 구성요소이다.
광학 시스템(145)은 이에 제한되지 않지만, 광원(140)에 의해 생성된 이미지 광에 대한 포커싱, 조합, 시준, 변환, 조절, 및 스캐닝 프로세스들을 포함한, 광학 프로세스들의 세트를 수행한다. 광학 시스템(145)은 조절 어셈블리 및 스캐닝 미러 어셈블리를 포함할 수 있으며, 이것은 도 2 및 도 3에서 도시된다. 스캐닝 디스플레이(110)는 이미지 광(155) - 광원(140), 조절 어셈블리, 및 스캐닝 미러 어셈블리에 의해 영향을 받은 - 을 생성하고 이를 출력 도파관(120)의 하나 이상의 결합 요소들(150)로 출력한다.
출력 도파관(120)은 사용자의 눈(190)으로 이미지들을 출력하는 광학 도파관이다. 출력 도파관(120)은 하나 이상의 결합 요소들(150)에서 이미지 광(155)을 수신하며 수신된 입력 이미지 광(155)을 하나 이상의 결합해제 요소들(160)로 유도한다. 몇몇 실시예들에서, 하나 이상의 결합 요소들(150)은 스캐닝 디스플레이(110)로부터의 이미지 광(155)을 출력 도파관(120)으로 결합한다. 하나 이상의 결합 요소들(150)은 예컨대, 회절 격자, 홀로그램 격자, 이미지 광(155)을 출력 도파관(120)으로 결합하는 몇몇 다른 요소, 또는 그것의 몇몇 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 결합 요소들(150)이 회절 격자를 포함하는 실시예들에서, 회절 격자의 피치는 총 내부 반사가 발생하도록 선택되며, 이미지 광(155)은 하나 이상의 결합해제 요소들(160)을 향해 내부적으로 전파된다.
하나 이상의 결합해제 요소들(160)은 출력 도파관(120)으로부터 총 내부적으로 반사된 이미지 광을 결합 해제한다. 하나 이상의 결합해제 요소들(160)은, 예컨대, 회절 격자, 홀로그램 격자, 출력 도파관(120)으로부터 이미지 광을 결합 해제하는 몇몇 다른 요소, 또는 그것의 몇몇 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 결합해제 요소들(160)이 회절 격자를 포함하는 실시예들에서, 회절 격자의 피치는 입사된 이미지 광이 출력 도파관(120)을 빠져나가게 하기 위해 선택될 수 있다. 출력 도파관(120)으로부터 빠져나간 광의 배향 및 위치는 하나 이상의 결합 요소들(150)에 들어간 이미지 광(155)의 배향 및 위치를 변경함으로써 제어된다.
출력 도파관(120)은 이미지 광(155)의 총 내부 반사를 가능하게 하는 하나 이상의 재료들로 구성될 수 있다. 출력 도파관(120)은, 예컨대, 실리콘, 플라스틱, 유리, 및/또는 폴리머들로 구성될 수 있다. 출력 도파관(120)은 예컨대, 실리콘, 플라스틱, 유리, 또는 폴리머들, 또는 그것의 몇몇 조합으로 구성될 수 있다. 출력 도파관(120)은 비교적 작은 형태 인자를 갖는다. 예를 들어, 출력 도파관(120)은 x-차원을 따라 폭이 대략 50mm, y-차원을 따라 길이가 30mm 및 z-차원을 따라 두께가 0.5 내지 1mm일 수 있다.
제어기(130)는 스캐닝 디스플레이(110)의 스캐닝 동작들을 제어한다. 제어기(130)는 적어도 하나 이상의 디스플레이 명령들에 기초하여 스캐닝 디스플레이(110)를 위한 스캐닝 명령들을 결정한다. 디스플레이 명령들은 하나 이상의 이미지들을 렌더링하기 위한 명령들이다. 몇몇 실시예들에서, 디스플레이 명령들은 단순히 이미지 파일(예컨대, 비트맵)일 수 있다. 디스플레이 명령들은 예컨대, NED 시스템(도시되지 않음)의 콘솔로부터 수신될 수 있다. 스캐닝 명령들은 이미지 광(155)을 생성하기 위해 스캐닝 디스플레이(110)에 의해 사용된 명령들이다. 스캐닝 명령들은, 예컨대, 이미지 광의 소스의 유형(예컨대, 단색성 또는 다색성), 스캐닝 레이트, 스캐닝 장치의 배향, 하나 이상의 조명 파라미터들(이하에서 도 2를 참조하여 설명됨), 또는 그것의 몇몇 조합을 포함할 수 있다. 제어기(130)는 개시의 다른 양상들을 모호하게 하지 않도록 여기에서 도시되지 않은 하드웨어, 소프트웨어, 및/또는 펌웨어의 조합을 포함한다.
도 2는 하나 이상의 실시예들을 구현하기 위한 디스플레이 시스템(200)의 단순화된 블록도이다. 디스플레이 시스템(200)은 도 1의 스캐닝 디스플레이(110)의 실시예인 스캐닝 디스플레이(210)이며, 제어기(230), 광원(240), 및 광학 시스템(250)을 추가로 포함한다. 광원(240)은 광원(140)의 실시예이고; 광학 시스템(250)은 광학 시스템(145)의 실시예이며; 제어기(230)의 제어기(130)의 실시예이다.
스캐닝 디스플레이(210)는 제어기(230)로부터의 스캐닝 명령들에 따라 이미지 광(245)을 생성한다. 스캐닝 디스플레이(210)는 광원(240) 및 광학 시스템(250)을 포함한다. 광원(240)은 공간 간섭성 또는 부분 공간 간섭성 소스 광(215)을 생성하는 광의 소스이다. 소스 광(215)은 디스플레이 이미지를 포함할 수 있다. 광학 시스템(250)은 적어도 조절 어셈블리(270) 및 스캐닝 어셈블리(280)를 포함한다. 조절 어셈블리(270)는 소스 광(215)을 조절된 광(235)으로 조절하며, 스캐닝 어셈블리(280)는 조절된 광(235)을 스캔한다. 이미지 광(245)은 출력 도파관의 입구(예컨대, 도 1의 출력 도파관(12)의 하나 이상의 결합 요소들(150))에 결합될 수 있다.
광원(240)은 제어기(230)로부터 수신된 하나 이상의 조명 파라미터들의 형태로 이미지 데이터에 따라 광을 방출한다. 조명 파라미터는 광을 생성하기 위해 광원(240)에 의해 사용된다. 조명 파라미터는, 예컨대, 소스 파장, 펄스 레이트, 펄스 진폭, 빔 유형(연속형 또는 펄스형), 방출된 광에 영향을 주는 다른 파라미터(들), 또는 그것의 몇몇 조합을 포함할 수 있다. 조명 파라미터(들) 및/또는 다른 이미지 데이터는 제어기(230)로부터 이미지 데이터에 기초하여, 광원을 구동하는 신호들을 생성하는 구동 회로부로 공급될 수 있다. 특히, 조명 파라미터(들) 및/또는 다른 이미지 데이터는 펄스-폭 변조의 특성들을 결정하는 아날로그 및/또는 디지털 신호들을 사용하여 광원(240)의 이미터를 구동하기 위해 적용될 수 있다. 구동 회로부는 광원(240)에 포함되거나(예컨대, 이미터들과 같은 장소에 배치되고) 또는 광원(240)의 외부에 위치될 수 있다.
광원(240)은 복수의 이미터들을 포함하며, 여기에서 각각의 이미터는, 예컨대, 발광 다이오드(LED), 레이저 다이오드, 수직 공동 표면 방출 레이저(VCSEL), 유기 LED(OLED), 마이크로-LED(μLED), 동조 가능 레이저, 또는 간섭성 또는 부분 간섭성 광을 방출하는 몇몇 다른 광원일 수 있다. 광원(240)의 이미터들은 가시 대역(예컨대, 약 390nm 내지 700nm)에서의 광을 방출하며, 그것들은 하나 이상의 조명 파라미터들에 따라 광을 방출할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 스캐닝 디스플레이(210)는, 각각이 스캐닝될 때, 광원들의 각각으로부터 방출된 광이 스펙트럼에서 다양한 파장들을 생성하도록 중첩되도록 개별 파장에서 광을 방출하는 이미터들의 그 자신의 어레이를 갖는, 다수의 광원들을 포함한다. 광원(240)의 각각의 이미터는 소스 광의 일 부분이 방출되는 방출 표면을 포함한다. 방출 표면은 모든 이미터들에 대해 동일할 수 있거나 또는 이미터들 사이에서 달라질 수 있다. 이미터 폭은 방출 표면의 면적의 폭이다. 방출 표면은 상이한 형태들(예컨대, 원형, 육각형 등)을 가질 수 있다. 예를 들어, 원형 방출 표면을 갖는 μLED인 이미터는 원형 방출 표면의 직경으로서 특성화된 25 마이크로미터의 이미터 폭을 가질 수 있다.
광원(240)의 이미터들은 이미터 어레이(244)로서 배열된다. 이미터들은 1-차원(1D) 또는 2-차원(2D) 어레이로 조직될 수 있다. 2D 어레이에서, 이미터들은 1차원 및 상기 1차원에 직교하는 2차원을 따라(예컨대, 로우들 및 컬럼들을 따라) 형성된다. 이미터들의 각각의 컬럼은 궁극적으로 사용자에게 디스플레이되는 이미지에서의 각각의 컬럼에 대응한다. 이미터들은 다양한 컬러들일 수 있다. 예를 들어, 광원(240)은 적색 이미터들의 세트, 녹색 이미터들의 세트, 및 청색 이미터들의 세트를 포함할 수 있으며, 여기에서 상이한 컬러의 이미터들은 개개의 화소를 함께 형성한다. 개개의 화소는 적어도 하나의 적색 이미터, 적어도 하나의 녹색 이미터, 및 적어도 하나의 청색 이미터를 포함할 수 있다. 동일한 컬러의 이미터들의 로우들은 단일 그룹으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 어레이는 적색 이미터들의 N개 로우들에 이어 적색 이미터들의 N개 로우들, 및 그 후 청색 이미터들의 N개 로우들을 포함할 수 있다.
광원(240)은 부가적인 구성요소들(예컨대, 구동기들, 팬텀 메모리, 열 싱크들 등)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 실시예들에서, 광원(240)은 이미터 어레이(244)에 전기적으로 결합되는 부가적인 구성요소들(예컨대, 복수의 구동기 회로들)을 포함한다. 이들 부가적인 구성요소들 중 하나 이상(예컨대, 각각의 이미터를 위한 구동기)은 이미터들의 컬럼에서 이미터들 주위에 위치될 수 있다. 구동기들은 이미터 어레이(244)를 제어하기 위한 회로부를 제공한다. 예를 들어, 구동기들은 아날로그 및/또는 디지털 제어 신호들을 사용하여 각각의 이미터를 제어하기 위해 제어기(230)로부터 수신된 조명 파라미터들(예컨대, 제어기의 디스플레이 구동기로부터 수신된 밝기 값들)을 이용할 수 있다. 이미터들은 전류들(즉, 디스플레이는 전류 모드 디스플레이일 수 있다) 또는 전압들을 사용하여 제어될 수 있다. 특정한 실시예들에서, 이미터들은 펄스-폭 변조, 진폭 조정들, 또는 양쪽 모두의 조합을 사용하여 제어된다. 특정한 실시예들에서, 구동기 회로들은 이미터가 구동되는 데이터 값의 저장을 위해 저장 매체로서 동작하는 메모리 요소들을 포함한다. 이러한 메모리 요소들은 이미터들을 구동하기 위해 바로 판독되지 않지만, 대신에 데이터 값들을 일시적으로 저장하기 위해 사용되는 팬텀 메모리를 포함할 수 있다(예컨대, 스캐닝될 다음 이미터와 연관된 메모리 요소로 데이터 값을 전달하기 위해, 여기에서 팬텀 메모리는 팬텀 또는 "더미" 이미터의 스캐닝에 대응하는 시간 기간 동안 데이터 값을 유지한다).
조절 어셈블리(270)는 광원(240)으로부터 소스 광(215)을 조절한다. 소스 광(215)을 조절하는 것은, 예컨대, 확장하는 것, 시준하는 것, 포커싱하는 것, 이미터 간격을 왜곡하는 것, 이미터의 겉보기 위치의 배향을 조절하는 것, 하나 이상의 광학 에러들(예컨대, 시야 곡률, 색 수차)에 대해 정정하는 것, 광의 몇몇 다른 조정, 또는 그것의 몇몇 조합을 포함할 수 있다. 조절 어셈블리(270)는 하나 이상의 광학 요소들(예컨대, 렌즈들, 미러들, 애퍼처들, 격자들, 또는 이미지 광에 영향을 주는 임의의 다른 적절한 광학 요소)을 포함한다.
스캐닝 어셈블리(280)는 스캐닝 어셈블리(280)의 하나 이상의 반사성 부분들을 통해 광을 재지향시키는 하나 이상의 광학 요소들을 포함한다. 반사성 부분들은 스캐닝 미러 또는 다른 반사성 표면을 포함할 수 있다. 광이 재지향되는 방향은 하나 이상의 반사성 부분들의 특정 배향들에 의존한다. 스캐닝 어셈블리의 하나 이상의 반사성 부분들은 미러로서 동작하는 평면 또는 곡선 표면(예컨대, 구형, 포물면, 오목, 볼록, 원통형 등)을 형성할 수 있다. 스캐닝 어셈블리(280)는 이미터 어레이(244)의 적어도 1차원을 따라 스캔한다. 몇몇 실시예들에서, 스캐닝 어셈블리(280)는 적어도 두 개의 차원들 중 더 작은 것에서 스캔하도록 구성된다. 예를 들어, 이미터들이 로우들이 대체로 컬럼들보다 긴(즉, 더 많은 이미터들을 포함하는) 2D 어레이로 배열된다면, 스캐닝 어셈블리(280)는 컬럼들 아래로 스캔할 수 있다(예컨대, 로우마다 또는 한 번에 다수의 로우들). 다른 실시예들에서, 스캐닝 어셈블리(280)는 래스터(raster) 스캔을 수행할 수 있다(스캐닝 방향에 의존하여 수평으로 또는 수직으로). 스캐닝 어셈블리(280)는, 그 각각이 0, 1, 또는 2차원들에서 스캐닝하도록 구성되는, 다수의 스캐닝 미러들을 포함할 수 있다. 스캐닝은 광학 시스템(250)에 포함된, 하나 이상의 MEMS 장치들, 예컨대 정전식 또는 전자기 작동기들을 사용하여 제어될 수 있다.
제어기(230)는 광원(240) 및 광학 시스템(250)을 제어한다. 제어기(230)는 디스플레이를 위한 콘텐트를 취하고 콘텐트를 별개의 섹션들로 나눈다. 제어기(230)는 궁극적으로 사용자에게 디스플레이되는 이미지에서의 각각의 로우 또는 컬럼에 대응하는 개개의 이미터들을 사용하여 별개의 섹션들을 순차적으로 제공하도록 광원(240)에 명령한다. 제어기(230)는 제공된 별개의 섹션들을 조절하고 및/또는 스캔하도록 조절 어셈블리(270) 및 스캐닝 어셈블리(280) 중 하나 또는 양쪽 모두에 명령한다. 제어기(230)는 이미지 광(245)의 별개의 섹션들을 상이한 면적들, 예컨대 출력 도파관(120)의 하나 이상의 결합 요소들(150)로 향하게 하도록 광학 시스템(250)을 제어한다. 따라서, 출력 도파관의 아이 박스에서, 각각의 별개의 부분은 상이한 위치에서 제공된다. 각각의 별개의 섹션이 상이한 시간들에서 제공되는 동안, 별개의 섹션들의 프리젠테이션 및 스캐닝은 사용자의 눈이 상이한 섹션들을 단일 이미지 또는 이미지들의 시리즈로 통합하도록 충분히 빠르게 발생한다. 제어기(230)는 또한 광원(240)의 조명 파라미터들(예컨대, 세기 또는 밝기 값들)을 제공한다. 제어기(230)는 광원(240)의 각각의 개개의 이미터를 제어할 수 있다.
제어기(230)는 광원(240)을 제어하는 것과 동기하여 스캐닝 어셈블리(280)를 제어하는 소프트웨어 및/또는 하드웨어 구성요소들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어기(230)는 하나 이상의 컴퓨터 프로세서들, 전용 그래픽 프로세서, 애플리케이션-특정 집적 회로들, 하나 이상의 컴퓨터 프로세서들에 의한 실행을 위해 명령들을 포함한 소프트웨어 프로그램들 등을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 제어기(230)는 디스플레이 구동기(232) 및 분리된 스캐닝 어셈블리 제어기(234)를 포함한다. 디스플레이 구동기(232)는 디스플레이 이미지들을 결정하는 소프트웨어 애플리케이션을 실행하는 컴퓨터 프로세서로부터의 명령들에 기초하여 광원(240)에 대한 이미지 데이터 및/또는 조명 파라미터들을 생성하는 집적 회로서 구현될 수 있다. 예를 들어, 소프트웨어 애플리케이션은 HMD 상에서 보기 위한 AR 또는 VR 프리젠테이션을 생성하는 애플리케이션일 수 있다. 스캐닝 어셈블리 제어기(234)는 스캐닝 어셈블리(280)를 구동하기 위한 제어 신호들(예컨대, 하나 이상의 MEMS 작동기들로의 제어 신호들)을 생성하는 회로부를 포함할 수 있다. 디스플레이 구동기(232) 및 스캐닝 어셈블리 제어기(234)는 스캐닝 어셈블리(280)의 움직임으로 이미터 어레이(244)로부터의 출력의 동기화를 가능하게 하기 위해 서로 통신적으로 결합될 수 있다.
도 3은 도 2의 스캐닝 디스플레이(210)의 동작을 도시한다. 스캐닝 디스플레이(210)는 제어기(230)로부터의 스캐닝 명령들에 따라 광을 생성한다. 스캐닝 디스플레이(210)의 광원(240)은 공간 간섭성 또는 부분 공간 간섭성 소스 광(215)을 생성한다. 광학 시스템(250)은 소스 광(215)을 수신하며, 조절 어셈블리(270)를 갖고, 소스 광(215)을 조절된 광(235)으로 변환한다. 조절된 광(235)은 그 후 스캐닝 어셈블리(280)에 의해 스캔된다. 스캐닝 어셈블리(280)는 하나 이상의 축들(예컨대, 축(310)) 주위를 회전함으로써 스캐닝을 수행하며, 그에 의해 하나 이상의 차원들에서 이미지 광(245)을 방출할 수 있다. 조절된 광(235)은 스캐닝 어셈블리(280)의 상이한 회전 위치들에서, 조절된 광(235)의 상이한 부분들이 이미지 광(245)에서의 동일한 위치에 기여하도록 스캔될 수 있다. 예를 들어, 광원(240)은 동일한 데이터 값에 기초하여 이미터들의 컬럼에서 개개의 이미터들을 순차적으로 활성화하도록 제어될 수 있으며, 스캐닝 어셈블리(280)는 이미터들에 의해 방출된 광이 사용자에 의해 보여지는 출력 이미지에서 동일한 위치(예컨대, 동일한 화소)로 매핑되도록 컬럼을 따라 스캔할 수 있다.
하이브리드 아날로그 이미터 회로
특정한 실시예들에서, 하이브리드 제어 기법은 양쪽 모두 시간 도메인(예컨대, PWM을 사용하여)에서 및 상이한 레벨들(예컨대, 전류 레벨들)의 아날로그 신호들을 인가함으로써 광 출력의 세기를 제어하는 것을 수반한다. 예를 들어, 원하는 세기 레벨(예를 들어, 그레이스케일 값으로서 표현되는)은 구동 펄스의 진폭 및 지속기간을 결정하기 위해 아날로그 및 디지털 제어 신호들의 조합을 사용하여 설정될 수 있다. 아날로그 및 디지털 제어의 조합은 여기에서 "하이브리드" 제어로 불리운다. 하이브리드 제어는 가변 아날로그 구성요소(예컨대, 전압 도메인에서의 제어를 가져오기 위해 가변 전압으로부터 도출된 아날로그 전류를 사용함), 가변 디지털 구성요소(예컨대, 시간 도메인에서의 제어를 가져오기 위해 가변 PWM 지속기간을 사용함), 또는 양쪽 모두를 수반할 수 있다.
특정한 디스플레이 환경들은 공간 제약적이다(예컨대, 디스플레이가 HMD로 통합됨). 이러한 환경들에서, 극히 작은 이용 가능한 화소 면적으로 인해, 하이브리드 제어를 지원하기 위해 부가될 수 있는 전기적 구성요소들(예컨대, 트랜지스터들, 커패시터들 또는 신호 라인들)의 양이 제한된다. 그러므로, 제어 로직(예컨대, 도 2에서의 디스플레이 구동기(232)) 및 구동 회로부는 가능한 적은 구성요소들을 사용하여 구현되도록 이미터들이 구동되는 PWM 펄스들을 생성하는 것이 바람직할 수 있다.
도 4는 특정한 실시예들에 따른 이미터 회로(400)를 도시한다. 이미터 회로(400)는 하이브리드 아날로그 이미터 회로의 예이며 이미터(410)(예컨대, μLED)에 근접하여 위치된 구동 회로부를 포함한다. 그러나, 다른 실시예들에서, 구동 회로는 원격으로 위치될 수 있다(예컨대, 다수의 이미터들이 결합되는 집중화된 구동 회로). 이미터 회로(400)는 하이브리드 제어를 지원하며 3개의 트랜지스터들(420, 430, 및 440)(M1, M2, 및 M3) 및 저장 커패시터(450)(C1)를 포함한다. 트랜지스터들(420, 430, 440)은 p-채널 금속-산화물-반도체 전계효과 트랜지스터들(p-형 MOSFET들 또는 PMOS)로서 구현될 수 있지만, 또한 다른 유형들의 구성요소들(예컨대, n-형 MOSFET들)을 사용하여 구현될 수 있다.
이미터(410)는 스캔 신호 "Scan/Row"와 조합하여 데이터 신호 "Data/Col"를 어서팅함으로써 활성화될 수 있다. 분리된 스캔 신호는 한 번에 하나의 로우를 선택하기 위해 디스플레이에서 각각의 로우에 대해 제공될 수 있다. 스캔 신호는 트랜지스터(440)와 직렬로 연결되는, 트랜지스터(420)의 게이트에 인가된다. 스캔 신호가 논리 레벨 0일 때, 트랜지스터(420)는 데이터 신호를 커패시터(450)의 제 1 단자로 전달하기 위해 턴 온된다. 커패시터(450)의 반대 단자는 공급 전압 "Vdd"에 연결된다. 데이터 신호는 커패시터(450)가 원하는 전압으로 하전되게 한다. 분리된 데이터 신호는 디스플레이에서 각각의 컬럼에 대해 제공될 수 있다.
커패시터(450)가 하전된 후, 트랜지스터(440)는 이미터(410)를 활성화하기 위해 디지털 제어 신호 "Digital Ctr"를 사용하여 턴 온될 수 있다. 커패시터(450)에 저장된 전압은 음극(480)에 공급 전압(Vdd)을 연결한 경로를 따라, 트랜지스터(420)를 통해 전류를 발생시킨다. 따라서, 트랜지스터(420)는 이미터(410)의 입력에서 구동 신호(470)를 형성함으로써 이미터(410)를 구동하는 전압-전류 변환을 수행한다. 특정한 실시예들에서, 음극(480)은 다른 이미터들에 의해 공유된 공통 음극일 수 있다. 트랜지스터(420)(및 그러므로 이미터(410))를 통한 전류의 흐름은 Vdd로의 연결을 수립하기 위해 트랜지스터(440)의 게이트에 인가되는, Digital Ctr 신호의 값에 기초하여 제어된다. 이러한 방식으로, Digital Ctr 신호는 이미터(410)가 활성화되는 지속기간을 제어하는 반면, Data/Col의 값은 이미터(410)가 활성화되는 정도를 제어한다. 이미터(410)는 Digital Ctr 신호에 따른 시간의 길이 동안 및 추가로 트랜지스터(420)의 게이트에 인가된 전압에 기초하여 광을 방출하며, 그 후 턴 오프할 것이다.
Digital Ctr 신호 및 Data/Col 신호는 순수 아날로그 제어를 시뮬레이션하고, 순수 디지털 제어를 시뮬레이션하기 위해, 또는 아날로그 및 디지털 제어의 혼합을 구현하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 순수 디지털 제어는 동일한 전압이 매번 커패시터(450)로 로딩되도록 Data/Col 신호를 고정하여 유지하며, 그 후 가변 펄스 지속기간들에 기초하여 PWM을 인가하기 위해 Digital Ctr을 사용함으로써 시뮬레이션될 수 있다. 따라서, Data/Col은 각각의 이미터 회로에서 커패시터(C1)를 동일한 전압으로 프로그램하기 위해 다수의 이미터 회로들에 인가된 전역적 신호일 수 있다. Digital Ctr은 가변 펄스 지속기간을 설정하기 위해 각각의 이미터 회로에 개별적으로 인가될 것이다.
순수 아날로그 제어를 시뮬레이션하기 위해, Digital Ctr 신호는 고정된 PWM 간격 동안 구성될 수 있다. 예를 들어, Digital Ctr이 어서팅되는 지속기간은 최대 허용 가능한 로우 시간으로 설정될 수 있으며, 이 경우에 Digital Ctr은 Data/Col 대신에 전역적 신호로서 사용될 수 있다. 그 후, 커패시터(450)에 저장된 전압은 Data/Col 신호를 변경함으로써 달라질 수 있다. 대안적으로, Digital Ctr 신호 및 Data/Col 신호 양쪽 모두는 하이브리드 제어 기법의 아날로그 구성요소도 디지털 구성요소도 고정되지 않도록 변경될 수 있다. 따라서, 하이브리드 제어 기법은 이미터들이 어떻게 구동되는지에 대하여 2 자유도들을 허용한다.
도 5는 하이브리드 아날로그 이미터 회로(예컨대, 이미터 회로(400))를 구동하기 위한 제어 기법의 그래픽 표현을 도시한다. 도 5에서, 구동 펄스(500)는 도 4에서 구동 신호(470)에 대응한다. 구동 펄스(500)의 진폭 또는 전류 레벨(510)은 아날로그 제어가 요구될 때 변경될 수 있다. 구동 펄스(500)의 펄스 지속기간(520)은 디지털 제어기 요구될 때 변경될 수 있다. 이 예에서, 펄스 지속기간(520)의 길이는 로우 시간(530)에 대응한다. 전류 레벨(510)은 허용된 전류 레벨들의 범위(예컨대, 4개의 상이한 전류 레벨들 중 하나) 내에서 설정될 수 있으며 펄스 지속기간(520)은 허용된 펄스 지속기간들의 범위(예컨대, 4개의 상이한 펄스 지속기간들 중 하나) 내에서 설정될 수 있다. 구동 펄스(500)의 면적은 펄스 지속기간(520)으로 곱하여진 전류 레벨(510)의 수학적 곱에 대응한다. 면적은 이미터(410)에 의해 출력된 광의 밝기를 결정하며 이미터(410)로부터 눈에 이르는 광자들의 수에 비례한다. 256개의 상이한 그레이스케일 레벨들을 달성하기 위한 하나의 방식은 16개 상이한 전류 레벨들 및 16개 상이한 펄스 지속기간들(16 × 16 = 256)을 사용하는 것이다. 전류 레벨들 및 펄스 지속기간들의 상이한 조합들은 동일한 수의 그레이스케일 레벨들(예컨대, 256 그레이스케일 레벨들을 위해 8개 전류 레벨들 및 32개 펄스 지속기간들)을 달성하기 위해 사용될 수 있다.
전류 레벨(510) 및 펄스 지속기간(520) 양쪽 모두가 변경되는 실시예들에서, 전류 레벨(510)에 의해 표현된 펄스 진폭과 펄스 지속기간(520) 사이에서의 비는 입력 데이터 값(예컨대, 8-비트 그레이스케일 값)에 기초하여 결정될 수 있다. 하위 데이터 값들(예컨대, 0 내지 16의 값들)에 대해, 구동 펄스(500)의 면적이 주로 펄스 지속기간에 기초하여 결정되도록 더 많은 디지털 제어가 사용될 수 있다. 상위 데이터 값들(예컨대, 17 내지 255의 값들)에 대해, 구동 펄스(500)의 면적이 주로 전류 레벨에 기초하여 결정되도록 더 많은 아날로그 제어가 사용될 수 있다. 하위 데이터 값들에 대해 더 많은 디지털 제어를 사용하는 것은 순수 아날로그 제어의 단점들(예컨대, 저 전류 레벨들에서의 잡음에 대한 취약성 및 상이한 전류들에서의 컬러 시프팅) 중 일부를 보상한다.
하이브리드 아날로그 이미터 회로 동작 (예 1)
도 6은 도 5의 제어 기법에 대한 예시적인 타이밍 다이어그램을 도시한다. 스캔 신호들(Scan Row 1, Scan Row 2, Scan Row 3, 및 Scan Row 4)이 이미터들의 4개의 로우들에 대해 도시된다. 각각의 스캔 신호는 도 4에서 Scan/Row 신호의 인스턴스에 대응한다. 도시된 바와 같이, 로우들은 로우 단위로 이미터들을 순차적으로 활성화하기 위해 상이한 시간들에서 스캔된다. 각각의 로우는 특정한 지속기간 동안 활성화된다. 각각의 로우 시간의 처음에, 각각의 이미터 회로는 도 4에서의 Data/Col 신호에 대응하는 데이터 신호를 사용하여 여러 개의 가능한 아날로그 데이터 값들(예컨대, 16 전류 레벨들) 중 하나에서 프로그램된다. Data 신호는 전압들(Vdata 1, Vdata 2, Vdata 3, 및 Vdata 4)이 로우 1 내지 로우 4와 연관된 이미터 회로들에서 대응하는 커패시터들 상에 저장되게 한다. 따라서, Data 신호는 아날로그 전류 레벨 프로그래밍을 수행한다. 이 예에서, Digital Ctr 신호는 모두 4개의 로우들에 대해 동일한 PWM 지속기간 "Digital ON"을 설정하는 전역적 신호이다. PWM 지속기간은 여러 개의 가능한 지속기간들(16개의 상이한 전류 레벨들과 조합될 때, 각각의 로우가 256개의 가능한 그레이스케일 값들 중 하나에 대응하는 밝기를 생성하도록 16개 지속기간들) 중 하나일 수 있다. 이 예에서, PWM 지속기간은 로우 시간 "trow"의 일부이며, 로우 시간의 부분은 아날로그 전류 레벨 프로그래밍을 위해 사용된다.
하이브리드 디지털 이미터 회로
도 7은 특정한 실시예들에 따른 이미터 회로(700)를 도시한다. 이미터 회로(700)는 하이브리드 디지털 이미터 회로의 예이며 도면에 예시된 하이브리드 제어 기법을 사용하여 제어될 수 있다. 이미터 회로(700)는 이미터(710)(다이오드로 묘사됨), 제 1 트랜지스터(740), 및 제 2 트랜지스터(720)를 포함한다. 트랜지스터들(720 및 740)은 PMOS 트랜지스터들로서 구현될 수 있으며 각각 도 4에서의 트랜지스터들(420 및 440)과 유사하다. 트랜지스터(740)는 트랜지스터(740)의 게이트에 인가된 디지털 신호 "Switch Ctrl"에 의해 제어되는 제어 스위치로서 동작한다. 트랜지스터(720)는 트랜지스터(720)의 게이트에 인가된 전류 바이어스 "전류 미러 바이어스(Current Mirror Bias)"에 의해 제어된다. 트랜지스터(720)는 트랜지스터(420)에 대하여 이전에 설명된 것과 유사한 전압-전류 변환을 수행한다. 그러나, 이미터 회로(400)와 달리, 이미터 회로(700)는 프로그램된 값의 아날로그 표현을 저장하기 위한 커패시터를 포함하지 않는다. 트랜지스터(740)가 고정된 전류(예컨대, 로우 2에 대해 전체 전류 바이어스)로 동작하므로, 이미터(710)는 Switch Ctrl 신호를 변경함으로써 제어된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상이한 전류 바이어스들이 상이한 로우들에 인가될 수 있다. 예를 들어, 이미터들의 4개의 로우들(로우 0, 로우 1, 로우 2, 및 로우 3)을 포함한 컬럼에서, 전체 전류 바이어스는 이진 입력 데이터 값의 최상위 비트 또는 비트들에 기초하여 구동되는 로우들과 연관된 이미터 회로들(700)에 인가될 수 있으며, 스케일링된 전류 바이어스는 입력 데이터 값의 최하위 비트 또는 비트들에 기초하여 하나 이상의 로우들을 구동하는 이미터 회로들(700)에 인가될 수 있다. 스케일링된 전류 바이어스는 전체 전류 바이어스의 부분이며 스케일 인자 "Scale"을 사용하여 도출될 수 있다. 도 7에서, 전체 전류 바이어스는 로우 1 내지 로우 3에 인가되며 스케일링된 전류는 로우 0에 인가된다. 전류 바이어스들은 전류 미러들(도시되지 않음)로 입력되는 전압 기준들을 사용하여 생성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 전압 기준은 전체 전류 바이어스를 생성하기 위해 각각의 MSB 로우에서 전류 미러들에 결합될 수 있으며 제 2 전압 기준은 스케일링된 전류 바이어스를 생성하기 위해 각각의 LSB 로우에서 전류 미러들에 결합될 수 있다.
상이한 로우들에 대해 상이한 전류 바이어스들을 사용하는 것은 특정한 이점들을 갖는다. 예를 들어, 하나 이상의 로우들이 다른 로우들보다 작은 전류 바이어스를 수신한다면, LSB 시간들은 이미터들이 스캐닝 어셈블리의 속도(예컨대, 스캔 레이트)에 의해 부여된 타이밍 제약을 충족시키기 위해 더 긴 시간의 기간 동안 턴 온되도록 허용하기 위해 증가될 수 있다. 스캐닝 어셈블리의 속도는 임의의 주어진 로우에서 이미터를 턴 온하기 위해 이용 가능한 시간의 양을 제한할 수 있다. 예를 들어, 스캐닝 어셈블리가 440Hz의 주파수에서 동작한다면, 가장 짧은 허용된(최소) 로우 시간은 대략 345ns일 수 있다. 적절한 성능(예컨대, 출력 이미지의 균일한 화소 분해능)을 보장하기 위해, 이미터들은 이것보다 상당히 더 작은(약 50% 또는 173ns가 일반적으로 충분하다) 이용 가능한 온-시간을 가져야 한다. 이러한 이용 가능한 온-시간은 N-비트 입력 데이터 값의 N 비트들 모두에 기초하여 구동하기 위해 할당된다. 173ns의 속도로 8비트들의 입력 데이터 정밀도를 지원하기 위해, 비교적 빠른 클록 레이트가 8비트들의 LSB에 기초하여 구동하기 위해 요구될 것이다(예컨대, 371Mhz에 대응하는, 2.7ns). 이미터들의 저항기-커패시터(RC) 시간 제약들로 인해, 요구된 클록 레이트를 충족시키기 위해 충분히 빠르게 이미터들을 턴 온 및 오프하는 것은 가능하지 않을 수 있다. 뿐만 아니라, 이러한 작은 타이밍을 생성하기 위한 제어 신호들은 생성하기에 어려울 수 있으며 잡음에 영향을 받기 쉽다. LSB 시간들을 증가시키는 것은 이들 문제들을 완화시킬 것이다.
스케일링된 전류 바이어스의 사용은 더 작은 전류가 동일한 세기를 달성하기 위해 더 긴 펄스 지속기간과 쌍을 이룰 수 있기 때문에 더 긴 LSB 시간들을 허용한다(도 5와 관련하여 이전에 설명된 바와 같이, 세기는 전류 레벨 및 펄스 지속기간의 조합에 기초하여 결정될 수 있다). 이것은 낮은 세기들, 예컨대, 입력 데이터 값의 LSB들에 의해 표현된 세기들을 생성하기 위해 더 짧은 펄스 지속기간들을 사용해야 하는 것을 피한다. 상기 예로부터 173ns의 동일한 이용 가능한 온-시간을 가정하면, 4-비트 PWM 기법(Switch Ctrl 신호를 설정하기 위해 4비트들을 갖는)을 사용하여, 클록 레이트는 93Mhz에 대응하는, 173ns/16 = 10.8ns로 감소될 수 있다. 5-비트 PWM 기법을 사용하는 것은 4-비트 PWM 기법보다 훨씬 더 긴 펄스 지속기간들을 허용하며 32의 배수만큼 클록 레이트를 감소시킬 것이다.
하이브리드 디지털 이미터 회로 동작(예 2)
총 28 그레이스케일 또는 선형 스케일링 값들은 도 7의 하이브리드 디지털 이미터 회로(700) 및 다음의 구성을 사용하여 달성될 수 있다: 4-비트 PWM, 컬러당 2개의 전류 값들(하나의 전체 전류 바이어스 및 하나의 스케일링된 전류 바이어스), 이미터들의 4개의 로우들(하나의 LSB 로우 및 3개의 MSB 로우들), 여기에서 각각의 MSB 로우는 동일한 방식으로 제어되며(즉, 동일한 펄스 지속기간 및 동일한 전류 바이어스), 스케일 인자 = 16/3 = 5.3.
상기 구성으로, MSB 로우들(예컨대, 로우 1 내지 로우 3)은 MSG 로우들에서 이미터들의 온-시간이 다음의 값들: [128, 64, 32, 16] 중 하나에 대응하도록 Switch Ctrl 신호를 사용하여 제어될 수 있다. 16/3의 스케일 인자는 LSB 로우(예컨대, 로우 0)에서 이미터들의 온-시간이 다음의 값들: [8, 4, 2, 1] 중 하나에 대응하도록 이하의 공식에 따라 산출된다.
[128, 64, 32, 16] * (1/3 로우들) * (1/스케일 인자) = [8, 4, 2, 1].
스케일 인자는 LSB 로우들 대 MSB 로우들의 비(이 예에서, 1/3) 및 각각의 로우가 생성하는 비트들의 수(예컨대, 16의 비트 깊이)의 함수이다.
MSB 로우들 및 LSB 로우의 출력들이 조합되면(예컨대, 스캐닝 어셈블리를 사용하여), 총 256개의 고유 값들이 조합된 출력으로 표현될 수 있다. 즉, 4개의 로우들 모두를 포괄하는 이미터들의 컬러의 총 밝기는 0 내지 255 사이에서의 임의의 값에 대응하는 밝기 레벨로 설정될 수 있다.
하이브리드 디지털 이미터 회로 동작(예 3)
총 210 그레이스케일 또는 선형 스케일링 값들은 하이브리드 디지털 이미터 회로(700) 및 다음의 구성을 사용하여 달성될 수 있다: 5-비트 PWM, 컬러당 2개의 전류 값들(하나의 전체 전류 바이어스 및 하나의 스케일링된 전류 바이어스), 이미터들의 4개의 로우들(하나의 LSB 로우 및 3개의 MSB 로우들), 여기에서 각각의 MSB 로우는 동일한 방식으로 제어되며, 스케일 인자 = 32/3 = 10.7.
상기 구성으로, MSB 로우들은 MSB 로우들에서의 이미터들의 온-시간이 다음의 값들: [512, 256, 128, 64, 32] 중 하나에 대응하도록 제어될 수 있다. 32/3의 스케일 인자는 LSB 로우에서의 이미터들의 온-시간이 다음의 값들: [16, 8, 4, 2, 1] 중 하나에 대응하도록 이하에서의 공식에 따라 산출된다.
[512, 256, 128, 64, 32] * (1/3 로우들) * (1/스케일 인자) = [16, 8, 4, 2, 1].
이 예에서, 32/3의 스케일 인자는 예 2에서와 동일한 LSB 대 MSB 로우들의 비(즉, 1/3)에 기초하지만, 16 대신에 32의 비트 깊이를 갖는다.
MSB 로우들 및 LSB 로우의 출력들이 조합된다면, 총 1024개의 고유 값들이 조합된 출력으로 표현될 수 있다.
하이브리드 디지털 이미터 회로 동작(예 4)
예 4는, MSB 로우들을 동일한 방식으로 제어하는 대신에, 각각의 MSB 로우가 독립적으로 제어된다는 점을 제외하고, 예 2와 유사하다. 즉, 펄스 지속기간은 MSB 로우들이 상이한 펄스 지속기간들을 사용하여 구동되도록 허용하기 위해 각각의 MSB 로우에 대해 독립적으로 설정될 수 있다. 이것은 다음의 구성에 기초하여 총 765 그레이스케일 값들을 가능하게 하며: 4 디지털 비트들의 PWM, 컬러당 2개의 전류 값들, 이미터들의 4개의 로우들(하나의 LSB 로우 및 3개의 MSB 로우들), 여기에서 각각의 MSB 로우는 독립적으로 제어될 수 있으며, 스케일 인자 = 16/3.
상기 구성으로, MSB 로우들은 MSB 로우들에서 이미터들의 온-시간이 다음의 값들: [128, 64, 32, 16] 중 하나에 대응하도록 제어될 수 있다. 16/3의 스케일 인자는 LSB 로우에서 이미터들의 온-시간이 다음의 값들: [8, 4, 2, 1] 중 하나에 대응하도록 이하의 공식에 따라 산출된다.
[128, 64, 32, 16] * (1/3 로우들) * (1/스케일 인자) = [8, 4, 2, 1].
3개의 MSB 로우들의 각각이 28 값들 중 하나를 출력할 수 있으므로, 이것은 MSB 로우들 및 LSB 로우의 출력들이 조합될 때 총 3 * (28 - 1) = 765 가능한 그레이스케일 값들(29.5 선형 스케일링 값들에 대응하는)을 생성한다.
하이브리드 디지털 이미터 회로 동작(예 5)
하이브리드 디지털 이미터 회로(700)를 사용하여 총 28 그레이스케일 또는 선형 스케일링 값들을 생성하기 위한 또 다른 방식은 다음의 구성: 4-비트 PWM, 컬러당 2개의 전류 값들, 이미터들의 8개의 로우들(하나의 LSB 로우 및 7개의 MSB 로우들)을 사용하는 것이며, 여기에서 각각의 MSB 로우는 동일한 방식으로 제어되며, 스케일 인자 = 16/7 = 2.3.
상기 구성으로, MSB 로우들은 MSB 로우들에서 이미터들의 온-시간이 다음의 값들: [128, 64, 32, 16] 중 하나에 대응하도록 제어될 수 있다. 16/7의 스케일 인자는 LSB 로우에서 이미터들의 온-시간이 다음의 값들: [8, 4, 2, 1] 중 하나에 대응하도록 이하의 공식에 따라 산출된다:
[128, 64, 32, 16] * (1/7 로우들) * (1/스케일 인자) = [8, 4, 2, 1].
하이브리드 디지털 이미터 회로 동작(예 6)
하이브리드 디지털 이미터 회로(700)를 사용하여 총 28 그레이스케일 또는 선형 스케일링 값들을 생성하기 위한 또 다른 방식은 다음의 구성: 4-비트 PWM, 컬러당 2개의 전류 값들, 이미터들의 8개의 로우들(2개의 LSB 로우들 및 6개의 MSB 로우들)을 사용하는 것이며, 여기에서 MSB 로우들은 동일한 방식으로 제어되고, LSB 로우들은 동일한 방식으로 제어되며(반드시는 아니지만 MSB 로우들과 동일한), 스케일 인자 = 32/6 = 5.3.
상기 구성으로, MSB 로우들은 MSB 로우들에서 이미터들의 온-시간이 다음의 값들: [128, 64, 32, 16] 중 하나에 대응하도록 제어될 수 있다. 32/6의 스케일 인자는 LSB 로우들에서 이미터들의 온-시간이 다음의 값들: [8, 4, 2, 1] 중 하나에 대응하도록 이하의 공식에 따라 산출된다:
[128, 64, 32, 16] * (1/3 로우들) * (1/스케일 인자) = [8, 4, 2, 1].
예 6은 두 개의 LSB 로우들이 있으므로, LSB 로우들 중 하나에서의 이미터가 결함이 있다면, 컬럼은 디스플레이가 재교정된다는 점을 고려하여 원하는 총 세기를 여전히 생성할 수 있다(예컨대, 결함이 없는 LSB 이미터가 결함이 있는 LSB 이미터의 손실 기여를 보상하기 위해 두 배의 길이 동안 활성화되도록)는 점에서 유리하다.
하이브리드 디지털 이미터 회로 동작(예 7)
하이브리드 디지털 이미터 회로(700)를 사용하여 총 210 그레이스케일 또는 선형 스케일링 값들을 생성하기 위한 또 다른 방식은 다음의 구성: 5-비트 PWM, 컬러당 2개의 전류 값들, 이미터들의 8개의 로우들(2개의 LSB 로우 및 6개의 MSB 로우들)을 사용하는 것이며, 여기에서 MSB 로우들은 동일한 방식으로 제어되고, LSB 로우들은 동일한 방식으로 제어되며, 스케일 인자 = 32/3 = 10.7.
상기 구성으로, MSB 로우들은 MSB 로우들에서 이미터들의 온-시간이 다음의 값들: [512, 256, 128, 64, 32] 중 하나에 대응하도록 제어될 수 있다. 32/3의 스케일 인자는 LSB 로우들에서 이미터들의 온-시간이 다음의 값들: [16, 8, 4, 2, 1] 중 하나에 대응하도록 이하의 공식에 따라 산출된다:
[512, 256, 128, 64, 32] * (1/3 로우들) * (1/스케일 인자) = [16, 8, 4, 2, 1].
하이브리드 디지털 이미터 회로 동작(예 8)
총 1,984 그레이스케일 값들은 하이브리드 이미터 회로(700) 및 다음의 구성: 5-비트 PWM, 컬러당 2개의 전류 값들, 이미터들의 8개의 로우들(2개의 LSB 로우 및 6개의 MSB 로우들)을 사용하여 달성될 수 있으며, 여기에서 MSB 로우들은 동일한 방식으로 제어되고, LSB 로우들은 독립적으로 제어되며, 스케일 인자 = 32/3 = 10.7.
상기 구성으로, MSB 로우들은 MSB 로우들에서 이미터들의 온-시간이 다음의 값들: [512, 256, 128, 64, 32] 중 하나에 대응하도록 제어될 수 있다.
32/3의 스케일 인자는 LSB 로우들에서 이미터들의 온-시간이 다음의 값들: [16, 8, 4, 2, 1] 중 하나에 대응하도록 이하의 공식에 따라 산출된다:
[512, 256, 128, 64, 32] * (1/3 로우들) * (1/스케일 인자) = [16, 8, 4, 2, 1].
이 예에서, 그레이스케일 값들의 총 수는 (210 - 1) + (25 - 1) * (25 - 1) = 1,984, 이것은 210.95 선형 스케일링 값들에 대응한다.
하이브리드 디지털 이미터 회로 동작(예 9)
특정 수치 예들에서 제공되지 않았지만, 각각의 LSB 로우를 독립적으로 제어하는 것과 조합하여 각각의 MSB 로우를 독립적으로 제어하는 것이 가능하다. 이것은 잠재적인 세기 값들의 수에서 훨씬 더 많은 유연성을 제공할 것이다.
하이브리드 디지털 이미터 회로 예들의 요약
다음의 표는 상기 논의된 하이브리드 디지털 이미터 회로 예들의 각각을 요약한다:
Figure pct00001
디스플레이 파이프라인
도 8은 특정한 실시예들에 따라, 디스플레이 파이프라인을 통해 이미지 데이터를 프로세싱하기 위한 방법(800)의 단순화된 흐름도이다. 방법(800)은 이미터 어레이의 제어기(예컨대, 도 2에서의 제어기(230))에 의해 수행될 수 있으며 하이브리드 아날로그 이미터 회로들 및 하이브리드 디지털 이미터 회로들 양쪽 모두에 적용될 수 있다.
810에서, 이미지 데이터는 비-선형 컬러 공간 포맷(예컨대, 표준 RGB 또는 sRGB)으로 수신된다. 이미지 데이터는, 예를 들어, AR 또는 VR 애플리케이션을 실행하는 프로세서에 의해 생성될 수 있다. 선형 인코딩 또는 스케일에서, 세기 값들은 주어진 화소에서 방출될 광의 양에 비례하여 동일하게 이격된다. sRGB 데이터는 일반적으로 감마-압축 비-선형 스케일에 따라 인코딩된다.
812에서, 이미지 프로세싱은 이미지 데이터를 선형 컬러 공간으로 변환하기 위해 수행된다. 예를 들어, sRGB 데이터는 감마 압축을 역전시킴으로써 이미지를 선형 RGB 컬러 공간으로 변환하기 위해, 감마 압축을 사용하여 선형화될 수 있다. 루미넌스/그레이스케일 값들은 그 후 변환된 RGB 구성요소들로부터 산출될 수 있다. 선형 컬러 공간으로의 변환 후, 이미지 데이터는 디스플레이 컬러 공간(예컨대, 광원(240)의 컬러 공간)에 매핑된다. 이러한 매핑은 3-차원 룩업 테이블을 사용하여 수행될 수 있으며 디스플레이 컬러 공간이 입력 컬러 공간과 동일하다면 생략될 수 있다.
814에서, 이미지 데이터는 이미터 어레이의 주어진 컬럼에서 각각의 이미터에 대한 균일한 세기들을 달성하기 위해 조정된다. 이러한 프로세스는 "컬럼 정정"으로 불리울 수 있으며 세기들의 측정들, 측정들에 기초한 교정, 및 교정 정보(예컨대, 각각의 이미터에 대한 정정 정보)의 저장을 통해 수행될 수 있다. 컬럼 정정 외에, 부가적인 이미지 프로세싱이 이미지 데이터를 강화하기 위해 또는 파이프라인 아래로 이미지 데이터의 송신을 가능하게 하기 위해 수행될 수 있다. 예를 들어, 공간 디더링이 데이터 대역폭을 감소시키기 위해 수행될 수 있다.
816에서, 이미지 데이터가 인코딩되고(예컨대, 지각 인코딩을 사용하여 압축됨) 디스플레이 구동기(예컨대, 디스플레이 구동기(232))로 송신된다. 지각 인코딩은 디스플레이 구동기로의 송신을 위한 데이터 대역폭을 추가로 감소시키기 위해 사용될 수 있으며, 구간별-선형 변환을 사용하여 수행될 수 있다.
818에서, 이미지 데이터는 이전에 설명된 하이브리드 아날로그 또는 하이브리드 디지털 이미터 회로들과 같은 구동기 회로부를 위한 제어 신호들을 결정하는 조명 파라미터들(예컨대, 그레이스케일 값들)을 생성하기 위해 디코딩된다(예컨대, 디스플레이 구동기(232)에 의해).
디지털 제어기 - 시프트 레지스터 기반 구동기
하이브리드 아날로그 및 하이브리드 디지털 이미터 회로들에 적용 가능한 제어 기법은 상기 설명되었다. 하이브리드 아날로그 및 하이브리드 디지털 이미터 회로들은 이미터 어레이(예컨대, 제어기(230))를 위한 조명 파라미터들을 생성하는 제어기를 포함한 디스플레이 시스템으로 통합될 수 있다. 다음의 논의는 디지털 제어기의 다양한 실시예들과 관련된다. 디지털 제어기는 이미지 데이터(예컨대, 조명 파라미터들)를 송신하기 위해, 정적 또는 시프트 레지스터들과 같은, 디지털 구성요소들을 사용한다. 특정한 실시예들에서, 디지털 제어기는 확장된 LSB 시간들을 지원하는 디지털 하이브리드 이미터 회로(예컨대, 디지털 하이브리드 이미터 회로(700))와 조합하여 사용될 수 있다.
특정한 실시예들에서, 디지털 제어기는 입력 데이터 값마다 단일의 온/오프 전이를 사용하여 개개의 이미터들을 구동하기 위해 사용될 수 있다. 이것은 다수의 온/오프 전이들과 함께 발생하는 잠재적인 이슈들을 피할 것이다. 예를 들어, 구동 전류의 진폭 및/또는 이미터 회로의 커패시턴스에 의존하여, PWM 펄스를 인가하는 것과 광의 방출 사이에 몇몇 지연이 있을 수 있다. 이러한 지연은 PWM 펄스가 시작한 시간에 이미터(예컨대, 다이오드)에 걸친 기존의 전압에 의존한다. 이미터가 다수의 온/오프 전이들을 사용하여 구동된다면, 기존의 전압은 이미터를 구동하기 위해 사용된 이전 입력 데이터 비트들의 값에 의존하여, 컬럼 정정을 위한 교정을 어렵게 만든다.
도 9는 특정한 실시예들에 따른, 하이브리드 디지털 이미터 회로(예컨대, 이미터 회로(910))를 구동하기 위한 디지털 구동기 회로(900)의 단순화된 개략도를 도시한다. 구동기 회로(900)는 디지털 제어기로 통합될 수 있다(예컨대, 도 2에서의 디스플레이 구동기(232)의 부분으로서). 이미터 회로(910)는 하이브리드 디지털 이미터 회로의 예이며 제어 스위치(M2 916)로서 동작하는 트랜지스터 및 전류 바이어스를 수신하는 트랜지스터(M1 914)의 위치들이 역전된다는 점을 제외하고, 하이브리드 디지털 이미터 회로(700)에 대하여 설명된 것들과 유사한 구성요소들을 포함한다. 도 9에서, 트랜지스터(914)는, 트랜지스터((14)의 게이트에 인가된 전류 바이어스로서, 전류 미러(도시되지 않음)로부터 전류 바이어스(918)를 수신한다. 트래지스터(916)의 게이트는 구동기 회로(900)에서 다중화기(MUX)(940)에 의해 출력된 신호(919)에 의해 제어된다.
구동기 회로(900)는 하나 이상의 시프트 레지스터들(920)을 포함한다. 단지 두 개의 시프트 레지스터들만이 도시되지만(920-A 및 920-B), 별개의 시프트 레지스터 및 MUX가 이미터들의 컬럼에서의 각각의 로우(데이터가 로우들을 통해 순차적으로 시프트된다고 가정하면)를 위해 제공될 수 있다. 명료함을 위해, 시프트 레지스터(920-N)에 결합된 MUX는 도면으로부터 생략된다. 도 9에서, 시프트 레지스터(920-A)는 MUX(940)를 통해 이미터(912)에 결합된다. MUX(940)는 입력들이 시프트 레지스터(920-A)에서 첫 두 개의 스테이지들에 연결되는 2:1 다중화기이다. 각각의 시프트 레지스터(920)는 다수의 1-비트 시프트 스테이지들을 포함하며, 1-비트 데이터 입력 "Data In"은 제 1 스테이지(예컨대, 922-A)에서 수신되며 시프트 레지스터의 마지막 스테이지(예컨대, 922-N)에 도달할 때까지 클록 신호 "Clk"의 각각의 새로운 사이클을 갖고 다음 스테이지로 시프트된다. 시프트 레지스터(920)에서 스테이지들의 총 수는 입력 데이터 값에서 비트들의 수에 대응한다. 이 예에서, 8-비트 입력 데이터 값의 각각의 비트에 대응하는, 8개의 스테이지들이 있다. 각각의 시프트 레지스터(마지막 시프트 레지스터를 제외하고)의 출력 "Data Out"은 다음 시프트 레지스터의 Data In에 결합된다. 도 9에서, MUX(940)는 이 예에서, 8-비트 입력 데이터 값의 최하위 비트들에 대응하는, 첫 두 개의 시프트 스페이지들(922-A 및 922-B)의 출력들 사이에서 선택하기 위해 "LSB" 선택 신호를 사용하여 제어된다. 두 개의 LSB들의 핸들링은 로우의 함수로서 달라진다. 예를 들어, 도 7에 도시된 제어 기법이 사용된다면, 시프트 스테이지들(922-A 및 922-B)에 저장된 값들은 로우 0에서의 이미터를 구동하기 위해 사용되지만, 로우 1 내지 로우 3은 아니다. 특정한 실시예들에서, 대응하는 구동기 회로는 MSB 선택 신호를 사용하여 제어된 MUX를 제공받을 수 있으며, 여기에서 MUX는 MSB 로우에서의 이미터에 대응하는 이미터 회로에 인가된 제어 신호를 생성하기 위해 입력 데이터 값의 MSB들 사이에서 선택한다.
도 10은 특정한 실시예들에 따라, 단일 온/오프 전이들을 사용하여 하이브리드 디지털 이미터 회로(예컨대, 이미터 회로(910))를 구동하기 위한 디지털 구동기 회로(1000)의 단순화된 개략도를 도시한다. 구동기 회로(1000)는 더 긴 LSB 시간들을 가능화하는 제어 기법(예컨대, 도 7에서의 제어 기법)을 구현하며, 그에 의해 단일 전이 및 더 긴 LSB 시간들의 이익들을 조합하기 위해 사용될 수 있다. 구동기 회로(1000)는 도 9에서의 시프트 레지스터들(920)과 유사한, 시프트 레지스터들(1020)을 포함한다. 부가적으로, 구동기 회로(1000)는 카운터(1030) 및 비교기(1040)를 포함한다. 카운터(1030)는 다른 구동기 회로들(1000)에 의해 공유된 전역적 카운터일 수 있다. 카운터(1030)의 출력은 N-비트 이진 값일 수 있으며, 여기에서 N은 시프트 레지스터(1020)에서 스테이지들의 수와 같다.
비교기(1040)는 도 9로부터 MUX(940)를 대신하며 시프트 레지스터(1020-A)의 각각의 스테이지에 결합된 입력들을 갖는다. MUX(940)와 유사하게, 별개의 비교기가 각각의 시프트 레지스터(1020)를 위해 제공될 수 있다. 비교기(1040)는 시프트 레지스터(1020-A)로부터 전체 입력 데이터 값을 수신하며 카운터(1030) 값이 입력 데이터 값보다 작을 때 논리 "1"을 출력하기 위해 입력 데이터 값을 카운터(1030)의 값에 비교한다. 이미터(912)는 비교기(1040)의 출력이 단일 펄스이기 때문에 단일 전이를 사용하여 구동된다. 트랜지스터(916)가 PMOS 트랜지스터이면, 이미터(912)는 카운터(1030)의 출력이 논리 "0"일 때 턴 온될 것이다. 이것은 카운터(1030)의 값이 시프트 레지스터(1020-A)에 저장된 값보다 크거나 또는 같을 때까지 이미터(916)가 오프임을 의미한다. 비교기(1040)는 특정한 시간 기간 동안 예를 들어, 카운터(1030)의 값이 리셋될 때까지, 이미터(912)를 턴 온하여 유지할 것이다.
도 11은 특정한 실시예들에 따라, 단일 온/오프 전이들을 사용하여 이미터 회로를 구동하기 위한 디지털 구동기 회로(1100)의 단순화된 개략도를 도시한다. 구동기 회로(1100)는 LSB 회로(1110) 및 MSB 회로(1150)를 포함하며, 그 각각은 구동기 회로(1000)에 대하여 설명된 것들과 유사한 구성요소들을 포함한다. 예를 들어, LSB 회로(1110)는 시프트 레지스터들(1120) 및 비교기(1140)를 포함할 수 있는 반면, MSB 회로(1150)는 시프트 레지스터들(1160) 및 비교기(1170)를 포함할 수 있다. LSB 회로(1110) 및 MSB 회로(1150)는 전역적 카운터일 수 있는, 카운터(1130)를 공유한다. LSB 회로(1110)는 LSB 이미터를 구동한다. MSB 회로(1150)는 MSB 이미터를 구동한다. 예를 들어, 이미터 어레이가 상기 설명된 예 6에 따라 제어된다면, 8 로우 컬럼의 첫 두 개의 로우들에서의 각각의 이미터는 비교기(1140)의 인스턴스를 사용하여 구동될 것이며 마지막 6개 로우들은 비교기(1170)의 인스턴스를 사용하여 구동될 것이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 비교기(1140)의 입력들은 LSB들에 대응하는 시프트 스테이지들(예컨대, 시프트 레지스터(1120-A)의 첫 4개 스테이지들)에 결합되며 비교기(1170)의 입력들은 MSB들에 대응하는 시프트 스테이지들(예컨대, 시프트 레지스터(1160-A)의 마지막 4개 스테이지들)에 결합된다. 비교기들(1140 및 1170)의 거동은 비교기(1040)에 대하여 상기 설명된 것과 동일하다. 따라서, 비교기(1140)는 카운터(1130)의 값이 시프트 레지스터(1120-A)에 저장된 4 LSB 비트들의 값보다 크거나 또는 같을 때 LSB 로우에서의 이미터를 턴 온하기 위해 논리 "0"을 생성한다. 유사하게, 비교기(1170)는 카운터(1130)의 값이 시프트 레지스터(1160-A)에 저장된 4 MSB 비트들의 값보다 크거나 또는 같을 때 MSB 로우에서의 이미터를 턴 온하기 위해 논리 "0"을 생성한다.
디지털 제어기 - 정적 레지스터 및 비교기 기반 구동기
도 12는 정적 레지스터(1210) 및 비교기(1220)를 포함한 디지털 구동기 회로(1200)의 단순화된 블록도를 도시한다. 이 예에서, 정적 레지스터(1210)는 5-비트 입력 데이터 값 "Data Input"을 수신한다. 별개의 정적 레지스터 및 비교기는 각각의 로우에 대해 제공될 수 있다. 정적 레지스터들은 모든 로우들에 대한 데이터를 동시에 저장하기 위해 병렬로 데이터 값들로 로딩될 수 있다. 비교기(1220)의 입력들은 정적 레지스터(1210)의 출력 및 전역적 카운터일 수 있는, 카운터(1230)의 출력에 결합된다. 비교기(1220)는 특정한 로우(예컨대, MSB 로우 또는 LSB 로우)에서 이미터들을 구동하기 위해 1-비트 제어 신호를 출력한다. 비교기(1220)의 출력은 이미터를 구동하는 PWM 신호를 생성하기 위해 MUX(도시되지 않음)로 공급될 수 있다. 비교기(1220)의 출력에 기초하여 MUX를 제어하기 위한 예시적인 진리 표들이 도 15와 관련되어 이하에서 설명된다.
도 13은 복수의 LSB 구동기 회로들(1310) 및 복수의 MSB 구동기 회로들(1320)을 사용하여 형성된 디지털 구동기 회로(1300)의 단순화된 블록도를 도시한다. 구동기 회로들(1310 및 1320)의 각각은 도 12에서의 구동기 회로(1200)의 인스턴스에 대응한다. 개개의 구동기 회로들의 수는 LSB 또는 MSB 로우들의 총 수에 대응할 수 있다. 예를 들어, 도 14의 실시예에서, 이미터 그룹들(1405-A 및 1405-B)의 쌍의 각각의 이미터 그룹(1405)은 LSB들에 전용인 두 개의 로우들(로우 0 및 로우 1), MSB들에 전용인 6개의 로우들(로우 4 내지 로우 9), 및 컬럼 위치에 의존하여 MSB들 또는 LSB들에 의해 구동되는 두 개의 로우들(로우 2 및 로우 3)을 갖는다. 따라서, 8개의 LSB 구동기 회로들(1310)(LSB 제어 신호들(LSB_C0 내지 LSB_C7)을 생성하는) 및 16개의 MSB 구동기 회로들(1320)(MSB 제어 신호들(MSB_C0 내지 MSB_C15)을 생성하는)이 있을 수 있다. 입력 데이터 값(1360)의 특정한 부분(예컨대, 10-비트 그레이스케일 값의 첫 5비트들)은 LSB 경로(1340)를 통해 LSB 구동기 회로들(1310)의 레지스터들로 전달된다. 입력 데이터(1360)의 나머지(예컨대, 마지막 5비트들)는 MSB 경로(1350)를 통해 MSB 구동기 회로들(1320)에서의 레지스터들로 전달된다. 각각의 구동기 회로는 도 12에 도시된 바와 같이, 비교기(1220)로의 입력을 형성하는, 전역적 카운터 신호(1370)에 결합된다.
도 14는 디지털 구동기 회로(1300)와 함께 사용하기 위해 포함한, 본 개시의 다양한 실시예들과 함께 사용하기에 적합한 부분 이미터 레이아웃(1400)을 도시한다. 이미터 레이아웃(1400)은 컬럼 레이아웃당 8개의 이미터의 예이다(여분의 이미터들을 카운트하지 않음). 다른 이미터 레이아웃들이 또한 본 개시의 다양한 실시예들을 구현하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 이미터 레이아웃(1400)은 컬럼 레이아웃당 4 이미터로 대체될 수 있거나 또는 컬럼 레이아웃당 4 이미터를 형성하기 위해 리와이어링될 수 있다(예컨대, 이미터들 절반을 사용하여). 이미터 레이아웃(1400)에서의 이미터들은 2개의 그룹들, 1405-A 및 1405-B로 배열된다. 이미터 그룹들(1405)은 상이한 기판들(예컨대, 별개의 칩들 또는 회로 보드들) 상에 위치될 수 있으며 측방향 오프셋된다. 이미터들은 대각선으로 배열되며 LSB 이미터들(1410), MSB 이미터들(1430), 및 여분의 이미터들(1440)을 포함한다. 이미터 레이아웃은 또한 음극들(1420)을 포함한다. LSB 이미터들(1410)은 해치형 원들로서, 음극들(1420)은 마름모꼴들로, MSB 이미터들(1430)은 비음영 원들로서, 여분의 이미터들(1440)은 음영 원들로서 묘사된다. 각각의 이미터 그룹(1405)은 10개 로우들(로우 0 내지 로우 9)을 포함하며, 대응하는 전류 바이어스(예컨대, 스케일링된 또는 전체 전류 바이어스)를 생성하기 위해 로우 0 및 로우 1은 LSB 전압 기준에 결합되며 로우 4 내지 로우 9는 MSB 전압 기준에 결합된다. 도시된 바와 같이, 로우 2 및 로우 3에서의 몇몇 이미터들은 LSB 이미터들이며 몇몇은 MSB 이미터들이다. 이미터 그룹(1405-B)의 로우 3에서 LSB 이미터들은 도면에 도시된 레이아웃의 부분을 넘어 위치되며, 그러므로 묘사되지 않는다.
도 15는 정적 레지스터 및 비교기를 포함한 디지털 구동기 회로, 예컨대, 디지털 구동기 회로(1300)의 출력에 기초하여 이미터를 구동하는 MUX에 대한 예시적인 진리 표들을 도시한다. 표(1510)는 두 개의 LSB 로우들(예컨대, 로우 0 및 로우 1)을 구동하는 MUX(1530)에 대한 LSB MUX 표이다. 표(1520)는 6개의 MSB 로우들(예컨대, 로우 4 내지 로우 9)을 구동하는 MUX(1540)에 대한 제어 신호들을 생성하기 위한 부분 MSB MUX 표이다. 각각의 MUX(1530, 1540)는 PWM 펄스를 생성하기 위해 디지털 온/오프 제어 신호(예컨대, 이미터 회로(910)에서 트랜지스터(916)의 게이트에 인가된 제어 신호)를 출력한다. 로우 2 및 로우 3에 대한 진리 표 엔트리들은 단순함을 위해 생략된다. 도 14의 실시예와 관련되어 이전에 설명된 바와 같이, 로우 2 및 로우 3에서의 몇몇 이미터들은 LSB 이미터들로서 사용될 수 있으며 몇몇은 MSB 이미터들로서 사용될 수 있다. 그러므로, 로우 2 또는 로우 3에서의 이미터가 MUX(1530) 또는 MUX(1540)의 출력에 기초하여 구동되는지는 컬럼 위치에 의존한다. 따라서, 표(1510) 및 표(1520)는 각각 로우 2 및 로우 3에 대한 엔트리들을 포함하기 위해 확장될 수 있다는 것이 이해된다.
표(1510)에 도시된 바와 같이, MUX(1530)의 선택 입력(1535)은 0 내지 7의 값들을 가질 수 있다. 선택 입력(1535)의 각각의 값은 MUX(1530)가 LSB 제어 신호들의 상이한 조합을 선택하게 한다. 예를 들어, 선택 입력(1535)이 0일 때, 로우 0은 LSB_C0의 상태에 기초하여 구동되며 로우 1은 LSB_C2의 상태에 기초하여 구동된다. 선택 입력(1535)의 8개 값들 모두에 걸쳐, 8개 LSB 제어 신호들(LSB_C0 내지 LSB_C7)의 각각은 각각의 LSB 로우에 대해 한 번 선택된다. 유사하게, MUX(1540)의 선택 입력(1545)의 각각의 값은 MUX(1540)가 MUB 제어 신호들의 상이한 조합을 선택하게 한다. 선택 입력(1545)의 16개 값들 모두에 걸쳐, 16개 MSB 제어 신호들(MSB_C0 내지 MSB_C15)의 각각은 각각의 MSB 로우에 대해 한 번 선택된다. 선택 입력(1535) 및 선택 입력(1545)은 로우 카운터의 LSB들 및 MSB들(예컨대, 각각 비트 0 내지 비트 2 및 비트 3 내지 비트 6)을 사용하여 생성될 수 있다. 로우 카운터는 디지털 구동기 회로의 부분 또는 디지털 구동기 회로에 결합된 구성요소, 예컨대 도 2의 제어기(230) 내에서의 로우 카운터일 수 있다. 로우 카운터는 예컨대, LSB/MSB 제어 신호들에 기초하여 한 번에 하나씩 로우들을 순차적으로 활성화하기 위해, 제어기에 의해 결정된 로우 타이밍에 따라 증분된다.
하이브리드 이미터 회로를 사용하여 디스플레이를 제어하기 위한 방법들
도 16은 특정한 실시예들에 따라, 하이브리드 아날로그 이미터 회로를 사용하여 디스플레이를 제어하기 위한 방법(1600)의 흐름도를 도시한다. 방법(1600)은 디스플레이 시스템의 제어기(예컨대, 제어기(230))에 의해서 및 하이브리드 아날로그 이미터 회로(예컨대, 하이브리드 아날로그 이미터 회로(400)) 또는 하이브리드 디지털 이미터 회로(예컨대, 하이브리드 디지털 이미터 회로(700))를 사용하여 수행될 수 있다. 단계 1610에서, 제어기는 조명 파라미터(예컨대, 도 8에서 설명된 디스플레이 파이프라인을 통한 프로세싱 후 생성된 그레이스케일 값)를 결정한다.
단계 1612에서, 단계(1610)로부터의 조명 파라미터에 기초하여, 제어기는 PWM 펄스의 진폭 또는 지속기간 중 적어도 하나를 결정하거나 또는 설정한다. PWM 펄스의 진폭은 특정한 신호 레벨(예컨대, 전류 레벨)을 갖는 아날로그 신호에 의해 제어될 수 있다. PWM 펄스의 지속기간은 특정한 타이밍 특성들을 갖는 디지털 신호에 의해 제어될 수 있다. 아날로그 신호 및 디지털 신호는 PWM 펄스가 이미터로 하여금 조명 파라미터에 의해 표현된 세기에 대응하는 출력 세기, 예컨대 원하는 출력 세기를 생성하게 하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 디지털 신호는 고정된 펄스 지속기간에 대응할 수 있으며 제어기는 도 6의 제어 기법과 관련하여 이전에 설명된 바와 같이, 고정된 펄스 지속기간에 기초하여 출력 세기를 생성하기 위해 요구되는 전류 레벨 또는 펄스 지소기간을 산출하거나 또는 검색할 수 있다. 또 다른 예에서, 아날로그 신호는 고정된 전류 레벨(고정된 펄스 진폭에 대응하는)에 있으며 제어기는 고정된 전류 레벨에 기초하여 펄스 지속기간을 산출하거나 또는 검색하며, 그 후 그에 따라 디지털 신호를 설정할 수 있다.
일 실시예에서, N 수의 로우들을 포함한 컬럼에서 각각의 이미터는 컬럼이 스캔될 때(예컨대, 스캐닝 어셈블리(280)에 의해), 출력 이미지에서의 화소의 결과적인 세기가 각각의 개개의 이미터의 밝기의 N배와 같도록 동일한 세기를 출력하기 위해 구동된다. 따라서, 제어기는 로우들의 수로 나눈 원하는 출력 세기와 같은 세기를 생성하기에 충분한 전류 레벨 또는 펄스 진폭을 결정할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 제어기는, 진폭 또는 펄스 지속기간을 명시적으로 산출하거나 또는 검색하지 않고, 아날로그 및 디지털 신호들을 사용하여 진폭 및/또는 펄스 지속기간을 설정할 수 있다.
단계 1614에서, 제어기는 서로 조합하여 단계(1612)와 관련하여 설명된 아날로그 신호 및 디지털 신호를 인가함으로써 PWM 펄스를 생성한다. 이미터 회로(400)가 사용되면, PWM 펄스는 펄스 지속기간을 설정하기 위해 Digital Ctr 신호를 인가하며 단계(1612)에서 결정된 아날로그 신호 레벨에 대응하는 전압(예컨대, 트랜지스터(420)를 통해 원하는 전류 레벨을 생성하기에 충분한 전압)을 커패시터(450)로 저장하기 위해 Scan/Row 신호를 사용하여 트랜지스터(430)를 스위치 온함으로써 생성될 수 있다. 전압은 Data/Col 신호를 통해 인가된다. 컬럼에서의 이미터들이 동일한 세기를 출력하도록 구동되면, 도 6에 도시된 바와 같이, 컬럼의 이미터 회로들(400)은 모두 동일한 Data/Col 신호에 연결되며 적절한 시간에 대응하는 Scan/Row 신호를 인가함으로써 순차적으로 활성화될 수 있다.
단계 1616에서, 제어기는 스캐닝에 동기하여 선택된 이미터로 PWM 펄스를 인가한다. 단계들(1614 및 1616)은 예를 들어, 선택된 이미터와 연관된 이미터 회로 내에서 PWM 펄스를 생성하기 위해 명령들 및/또는 신호들(예컨대, Data/Col 신호 및 Digital Ctr 신호)의 출력을 타이밍함으로써 동시에 수행될 수 있다. 명령들 및/또는 신호들은 선택된 이미터가 스캐닝 어셈블리의 위치에 대하여 적절한 시간에(예컨대, 스캐닝 어셈블리의 반사성 표면이 선택된 이미터에 접할 때의 시간) 조명 파라미터에 대응하는 세기로 광을 생성하도록 타이밍될 수 있다.
도 17은 특정한 실시예들에 따라, 하이브리드 디지털 이미터 회로를 사용하여 디스플레이를 제어하기 위한 방법(1700)의 흐름도를 도시한다. 방법(1700)은 디스플레이 시스템의 제어기(예컨대, 제어기(230)) 및 하이브리드 디지털 이미터 회로(예컨대, 하이브리드 디지털 이미터 회로(700))에 의해 수행될 수 있다. 단계 1710에서, 제어기는 스케일링된 전류 바이어스를 적어도 하나의 LSB 로우로 및 전체 전류 바이어스를 적어도 하나의 MSB 로우로 인가한다. 예 2 내지 예 8과 관련하여 이전에 설명된 바와 같이, 스케일링된 전류 바이어스는, 원하는 범위의 그레이스케일 값들을 생성하기 위해, LSB 로우들의 수, MSB 로우들의 수, 및 PWM 제어 비트들의 수에 의존하는 스케일 인자에 따라 생성될 수 있다.
단계 1712에서, 제어기는 디지털 조명 파라미터 값을 LSB 데이터 값 및 MSB 데이터 값으로 나눈다. LSB 데이터 값 대 MSB 데이터 값을 위해 사용된 비트들의 수는 달라질 수 있다. 도 13의 실시예에서, LSB 비트들의 수는 MSB 비트들의 수와 같다.
단계 1714에서, 제어기는 LSB 및 MSB 데이터 값들을 대응하는 레지스터들에 저장한다. 예를 들어, 이미터들이 디지털 구동기 회로(1100)를 사용하여 구동된다면, 제어기는 LSB 데이터 값을 시프트 레지스터(1120-A)에 및 MSB 데이터 값을 시프트 레지스터(1160-A)에 저장할 수 있다. 대안적으로, 디지털 구동기 회로(1200)가 사용된다면, 제어기는 LSB 데이터 값을 LSB 제어 신호를 생성하는 디지털 구동기 회로(1200)의 정적 레지스터(1210)에 저장하며 MSB 데이터 값을 MSB 제어 신호를 생성하는 디지털 구동기 회로(1200)의 정적 레지스터(1210)에 저장할 수 있다. 뿐만 아니라, 예 4 및 예 8에서 이전에 설명된 바와 같이, LSB 로우들 및/또는 MSB 로우들은 로우들의 독립적인 제어를 통해 상이하게 구동될 수 있다. 로우들이 동일한 방식으로 구동될 때(또는 데이터 값들이 재사용될 필요가 있는 언제든), 데이터 값들은 상이한 로우를 구동할 때 그 다음에 다시 판독되는 정적 레지스터들에 저장되거나(예컨대, 도 13의 실시예에 따라) 또는 각각의 시프트 레지스터가 상이한 로우를 구동하는 경우, 시프트 레지스터들을 사용하여 시프트될 수 있다(예컨대, 도 11의 실시예에 따라).
단계 1716에서, 제어기는 LSB 데이터 값에 따라서 및 스케일링된 전류 바이어스에 기초하여 출력 세기를 생성하도록 요구된 제 1 펄스 지속기간을 결정하거나 또는 설정한다. 이미터 회로(700)가 사용된다면, 제어기는 스케일링된 전류 바이어스와 조합하여 인가될 때, 이미터(710)가 LSB 데이터 값에 대응하는 출력 세기를 생성하게 하는 펄스 지속기간을 산출하거나 또는 검색할 수 있다. 이미터들이 상이한 로우들에서 이미터들의 세기들을 모으도록 스캔된다면, 제어기는 출력 화소에 기여하는 LSB 로우들의 수(예컨대, 도 7의 예시적인 이미터 회로에서 하나의 LSB 로우)로 나눈 LSB 데이터 값에 대응하는 출력 세기와 같은 세기를 생성하기에 충분한 펄스 지속기간을 결정할 수 있다.
단계 1718에서, 제어기는 MSB 데이터 값에 따라서 및 전체 전류 바이어스에 기초하여 출력 세기를 생성하기 위해 요구된 제 2 펄스 지속기간을 결정하거나 또는 설정한다. 예를 들어, 제 2 펄스 지속기간은, 출력 세기가 이제 MSB 데이터 값에 대응하며 제 2 펄스 지속기간이 출력 화소에 기여하는 MSB 로우들의 수(예컨대, 도 7의 실시예에서 3개의 MSB 로우들)에 기초할 수 있다는 점을 제외하고, 단계(1716)에서의 제 1 펄스 지속기간의 결정에 대하여 설명된 것과 유사한 방식으로 결정될 수 있다.
단계 1720에서, 제어기는 제 1 펄스 지속기간에 기초하여 LSB 이미터를 및 제 2 펄스 지속기간에 기초하여 MSB 이미터를 구동하기 위한 PWM 펄스들을 생성하기 위해 그것들의 대응하는 레지스터들로부터 LSB 및 MSB 데이터 값들을 판독한다. PWM 펄스들은, 예를 들어, 도 11 또는 도 13의 디지털 구동기 회로들을 사용하여, 생성될 수 있다. 도 16의 단계(1616)에서 PWM 펄스의 인가와 유사하게, 단계(1720)에서의 PWM 펄스들은 스캐닝에 동기하여 인가될 수 있다. 예를 들어, 제어기는 입력 데이터 값들이 디지털 구동기 회로에서의 레지스터(예컨대, 시프트 레지스터(920) 또는 정적 레지스터(1210))로 로딩되는 타이밍, MUX 선택 신호들(예컨대, 선택 입력들(1535 및 1545))의 타이밍 및/또는 카운터(예컨대, 카운터(1130) 또는 카운터(1230))의 구동을 제어할 수 있다.
예시적인 HMD 장치
도 18은 하나 이상의 실시예들을 구현하기 위한 HMD 장치(1800)의 단순화된 블록도이다. 이 예에서, HMD 장치(1800)는 하나 이상의 프로세서(들)(1810) 및 메모리(1820)를 포함할 수 있다. 프로세서(들)(1810)는 다수의 구성요소들에서 동작들을 수행하기 위한 명령들을 실행하도록 구성될 수 있으며, 예를 들어 휴대용 전자 장치 내에서의 구현에 적합한 마이크로프로세서 또는 범용 프로세서일 수 있다. 프로세서(들)(1810)는 HMD 장치(1800) 내에서 복수의 구성요소들과 통신적으로 결합될 수 있다. 이러한 통신적 결합을 실현하기 위해, 프로세서(들)(1810)는 버스(1840)에 걸쳐 다른 예시된 구성요소들과 통신할 수 있다. 버스(1840)는 HMD 장치(1800) 내에서 데이터를 전달하도록 적응된 임의의 서브시스템일 수 있다. 버스(1840)는 복수의 컴퓨터 버스들 및 데이터를 전달하기 위한 부가적인 회로부를 포함할 수 있다.
메모리(1820)는 프로세서(들)(1810)에 결합될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 메모리(1820)는 단기 및 장기 저장 양쪽 모두를 제공할 수 있으며 여러 개의 유닛들로 나뉠 수 있다. 메모리(1820)는 정적 랜덤 액세스 메모리(SRAM) 및/또는 동적 랜덤 액세스 메모리(DRAM)와 같은, 휘발성 및/또는 판독-전용 메모리(ROM), 플래시 메모리 등과 같은, 비-휘발성일 수 있다. 더욱이, 메모리(1820)는 보안 디지털(SD) 카드들과 같은, 착탈 가능한 저장 장치들을 포함할 수 있다. 메모리(1820)는 컴퓨터-판독 가능한 명령들, 데이터 구조들, 프로그램 모듈들, 및 HMD 장치(1800)를 위한 다른 데이터의 저장을 제공할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 메모리(1820)는 상이한 하드웨어 모듈들로 분배될 수 있다. 명령들 및/또는 코드의 세트는 메모리(1820) 상에 저장될 수 있다. 명령들은 HMD 장치(1800)에 의해 실행 가능할 수 있는 실행 가능 코드의 형태를 취할 수 있으며, 및/또는 HMD 장치(1800) 상에서의 컴파일 및/또는 설치 시(예컨대, 다양한 일반적으로 이용 가능한 컴파일러들, 설치 프로그램들, 압축/압축 해제 유틸리티들 등을 사용하여), 실행 가능한 코드의 형태를 취할 수 있는 소스 및/또는 설치 가능 코드의 형태를 취할 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 메모리(1820)는 임의의 수의 애플리케이션들을 포함할 수 있는, 복수의 애플리케이션 모듈들(1822 내지 1824)을 저장할 수 있다. 애플리케이션들의 예들은 게이밍 애플리케이션들, 컨퍼런싱 애플리케이션들, 비디오 재생 애플리케이션들, 또는 다른 적절한 애플리케이션들을 포함할 수 있다. 애플리케이션들은 깊이 감지 기능을 포함할 수 있다. 애플리케이션 모듈들(1822 내지 1824)은 프로세서(들)(1810)에 의해 실행될 특정한 명령들을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 특정한 애플리케이션들 또는 애플리케이션 모듈들(1822 내지 1824)의 부분들은 다른 하드웨어 모듈들(1880)에 의해 실행 가능할 수 있다. 특정한 실시예들에서, 메모리(1820)는 부가적으로 보안 메모리를 포함할 수 있으며, 이것은 정보를 안전하게 하기 위해 복사 또는 다른 허가되지 않은 액세스를 방지하기 위해 부가적인 보안 제어들을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 메모리(1820)는 그 안에 로딩된 운영 시스템(1825)을 포함할 수 있다. 운영 시스템(1825)은 애플리케이션 모듈들(1822 내지 1824)에 의해 제공된 명령들의 실행을 개시하며 및/또는 다른 하드웨어 모듈들(1880)뿐만 아니라 하나 이상의 무선 트랜시버들을 포함할 수 있는 무선 통신 서브시스템(1830)과의 인터페이스들을 관리하도록 동작 가능할 수 있다. 운영 시스템(1825)은 스레딩, 리소스 관리, 데이터 저장 제어 및 다른 유사한 기능을 포함한 다른 동작들을 HMD 장치(1800)의 구성요소들에 걸쳐 수행하도록 적응될 수 있다.
무선 통신 서브시스템(1830)은 예를 들어, 적외선 통신 장치, 무선 통신 장치 및/또는 칩셋(블루투스® 장치, 전기 전자 엔지니어 협회(IEEE) 802.11 장치, Wi-Fi 장치, WiMax 장치, 셀룰러 통신 설비들 등과 같은), 및/또는 유사한 통신 인터페이스들을 포함할 수 있다. HMD 장치(1800)는 무선 통신 서브시스템(1830)의 부분으로서 또는 시스템의 임의의 부분에 결합된 별개의 구성요소로서 무선 통신을 위해 하나 이상의 안테나들(1834)을 포함할 수 있다. 원하는 기능에 의존하여, 무선 통신 서브시스템(1830)은 기지국 트랜시버들 및 다른 무선 장치들 및 액세스 포인트들과 통신하기 위해 별개의 트랜시버들을 포함할 수 있으며, 이것은 무선 광역 네트워크(WWAN들), 무선 근거리 네트워크들(WLAN들), 또는 무선 개인 영역 네트워크들(WPAN들)과 같은, 상이한 데이터 네트워크들 및/또는 네트워크 유형들과 통신하는 것을 포함할 수 있다. WWAN은, 예를 들어, WiMax(IEEE 802.16) 네트워크일 수 있다. WLAN은, 예를 들어, IEEE 802.11x 네트워크일 수 있다. WPAN은, 예를 들어, 블루투스 네트워크, IEEE 802.15x, 또는 몇몇 다른 유형들의 네트워크일 수 있다. 여기에서 설명된 기술들은 또한 WWAN, WLAN, 및/또는 WPAN의 임의의 조합을 위해 사용될 수 있다. 무선 통신 서브시스템(1830)은 데이터가 네트워크, 다른 컴퓨터 시스템들, 및/또는 여기에서 설명된 임의의 다른 장치들과 교환되도록 허용할 수 있다. 무선 통신 서브시스템(1830)은, 안테나(들)(1834) 및 무선 링크(들)(1832)를 사용하여, HMD 장치들의 식별자들, 위치 데이터, 지리적 맵, 열 지도, 사진들, 또는 비디오들과 같은, 데이터를 송신하거나 또는 수신하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 무선 통신 서브시스템(1830), 프로세서(들)(1810), 및 메모리(1820)는 여기에서 개시된 몇몇 기능들을 수행하기 위한 수단 중 하나 이상의 적어도 일부분을 함께 포함할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(들)(1810)는 하이브리드 제어 기법을 사용하여 디스플레이 파이프라인 및/또는 구동 이미터들을 통해 이미지 데이터를 프로세싱하는 하나 이상의 프로세서들을 포함할 수 있다.
HMD 장치(1800)의 실시예들은 또한 하나 이상의 센서들(1890)을 포함할 수 있다. 센서(들)(1890)는, 예를 들어, 가속도계, 압력 센서, 온도 센서, 근접 센서, 자력계, 자이로스코프, 관성 센서(예컨대, 가속도계 및 자이로스코프를 조합한 모듈), 주변 광 센서, 또는 깊이 센서 또는 위치 센서와 같은, 감각 출력을 제공하고 및/또는 감각 입력을 수신하도록 동작 가능한 임의의 다른 유사한 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예들에서, 센서(들)(1890)는 하나 이상의 관성 측정 유닛들(IMU들) 및/또는 하나 이상의 위치 센서들을 포함할 수 있다. IMU는 위치 센서들 중 하나 이상으로부터 수신된 측정 신호들에 기초하여, HMD 장치(1800)의 초기 위치에 대한 HMD 장치(1800)의 추정된 위치를 나타내는 교정 데이터를 생성할 수 있다. 위치 센서는 HMD 장치(1800)의 모션에 응답하여 하나 이상의 측정 신호들을 생성할 수 있다. 위치 센서들의 예들은, 이에 제한되지 않지만, 하나 이상의 가속도계들, 하나 이상의 자이로스코프들, 하나 이상의 자력계들, 모션을 검출하는 또 다른 적절한 유형의 센서, IMU의 에러 정정을 위해 사용된 센서의 유형, 또는 그것의 몇몇 조합을 포함할 수 있다. 위치 센서들은 IMU의 외부, IMU의 내부, 또는 그것의 몇몇 조합으로 위치될 수 있다. 적어도 하나의 센서는 감지를 위해 구조화된 광 패턴을 사용할 수 있다.
HMD 장치(1800)는 디스플레이 모듈(1860)을 포함할 수 있다. 디스플레이 모듈(1860)은 근안 디스플레이일 수 있으며, 이미지들, 비디오들, 및 다양한 명령들과 같은 정보를, HMD 장치(1800)로부터 사용자로 그래픽으로 보여줄 수 있다. 이러한 정보는 하나 이상의 애플리케이션 모듈들(1822 내지 1824), 가상 현실 엔진(1826), 하나 이상의 다른 하드웨어 모듈들(1880), 그것의 조합, 또는 사용자를 위해 그래픽 콘텐트를 분해하기 위한(예컨대, 운영 시스템(1825)에 의해) 임의의 다른 적절한 수단들로부터 도출될 수 있다. 디스플레이 모듈(1860)은 액정 디스플레이(LCD) 기술, LED 기술(예를 들어, OLED, ILED, mLED, AMOLED, TOLED 등을 포함), 발광 폴리머 디스플레이(LPD) 기술, 또는 몇몇 다른 디스플레이 기술을 사용할 수 있다. 디스플레이 모듈(1860)은 스캐닝 디스플레이를 포함할 수 있다.
HMD 장치(1800)는 사용자 입/출력 모듈(1870)을 포함할 수 있다. 사용자 입/출력 모듈(1870)은 사용자가 HMD 장치(1800)로 동작 요청들을 전송하도록 허용할 수 있다. 동작 요청은 특정한 동작을 수행하기 위한 요청일 수 있다. 예를 들어, 동작 요청은 애플리케이션을 시작하거나 또는 종료하기 위해, 또는 애플리케이션 내에서 특정한 동작을 수행하기 위한 것일 수 있다. 사용자 입/출력 모듈(1870)은 하나 이상의 입력 장치들을 포함할 수 있다. 예시적인 입력 장치들은 터치스크린, 터치 패드, 마이크로폰(들), 버튼(들), 다이얼(들), 스위치(들), 키보드, 마우스, 게임 제어기, 또는 동작 요청들을 수신하고 수신된 동작 요청들을 HMD 장치(1800)로 전달하기 위한 임의의 다른 적절한 장치를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 사용자 입/출력 모듈(1870)은 HMD 장치(1800)로부터 수신된 명령들에 따라 사용자에게 햅틱 피드백을 제공할 수 있다. 예를 들어, 햅틱 피드백은 동작 요청이 수신되거나 또는 수행되었을 때 제공될 수 있다.
HMD 장치(1800)는 예를 들어, 사용자의 눈 위치를 추적하기 위해, 사용자의 사진들 또는 비디오들을 찍기 위해 사용될 수 있는 카메라(1850)를 포함할 수 있다. 카메라(1850)는 또한, 예를 들어, VR, AR, 또는 MR 애플리케이션들을 위한, 환경의 사진들 또는 비디오들을 찍기 위해 사용될 수 있다. 카메라(1850)는, 예를 들어, 수백만 또는 수천만 개의 화소들을 갖는 상보적 금속-산화물-반도체(CMOS) 이미지 센서를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 카메라(1850)는 3-차원 이미지들을 캡처하기 위해 사용될 수 있는 두 대 이상의 카메라들을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예들에서, HMD 장치(1800)는 복수의 다른 하드웨어 모듈들(1880)을 포함할 수 있다. 하드웨어 모듈들(1880)의 각각은 HMD 장치(1800) 내에서의 물리적 모듈일 수 있다. 하드웨어 모듈들(1880) 중 일부는 특정기능들을 수행하기 위해 일시적으로 구성되거나 또는 일시적으로 활성화될 수 있다. 하드웨어 모듈들(1880)의 예들은, 예를 들어, 오디오 출력 및/또는 입력 모듈(예컨대, 마이크로폰 또는 스피커), 근거리장 통신(NFC) 모듈, 재충전 가능한 배터리, 배터리 관리 시스템, 유선/무선 배터리 충전 시스템 등을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 하드웨어 모듈들(1880)의 하나 이상의 기능들은 소프트웨어로 구현될 수 있다.
몇몇 실시예들에서, HMD 장치(1800)의 메모리(1820)는 또한 가상 현실 엔진(1826)을 저장할 수 있다. 가상 현실 엔진(1826)은 HMD 장치(1800) 내에서 애플리케이션들을 실행하며 HMD 장치(1800)의 위치 정보, 가속도 정보, 속도 정보, 예측된 미래 위치들, 또는 그것의 몇몇 조합을 다양한 센서들로부터 수신할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 가상 현실 엔진(1826)에 의해 수신된 정보는 디스플레이 모듈(1860)로의 신호(예컨대, 디스플레이 명령들)를 생성하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 수신된 정보가 사용자가 좌측을 보고 있음을 나타낸다면, 가상 현실 엔진(1826)은 가상 환경에서 사용자의 움직임을 미러링하는 HMD 장치(1800)에 대한 콘텐트를 생성할 수 있다. 부가적으로, 가상 현실 엔진(1826)은 사용자 입/출력 모듈(1870)로부터 수신된 동작 요청에 응답하여 애플리케이션 내에서 동작을 수행하며 피드백을 사용자에게 제공할 수 있다. 제공된 피드백은 시각, 청각, 또는 햅틱 피드백일 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 프로세서(들)(1810)는 가상 현실 엔진(1826)을 실행하는 하나 이상의 그래픽 프로세싱 유닛들(GPU들)을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에서, 상기 설명된 하드웨어 및 모듈들은 단일 장치 상에서 또는 유선 또는 무선 연결들을 사용하여 서로 통신할 수 있는 다수의 장치들 상에서 구현될 수 있다. 예를 들어, 특정한 실시예들에서, GPU들과 같은, 몇몇 구성요소들 또는 모듈들, 가상 현실 엔진(1826), 및 애플리케이션들(예컨대, 추적 애플리케이션)은 헤드-장착 디스플레이 장치로부터 분리된 콘솔 상에서 구현될 수 있다. 특정한 실시예들에서, 하나의 콘솔은 하나 이상의 HMD에 연결되거나 또는 이를 지원할 수 있다.
대안적인 구성들에서, 상이한 및/또는 부가적인 구성요소들이 HMD 장치(1800)에 포함될 수 있다. 유사하게, 구성요소들 중 하나 이상의 기능은 상기 설명된 방식과 상이한 방식으로 구성요소들 간에 분배될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예들에서, HMD 장치(1800)는 AR 시스템 환경 및/또는 MR 환경과 같은, 다른 시스템 환경들을 포함하도록 수정될 수 있다.
상기 논의된 방법들, 시스템들, 및 장치들이 예들이다. 다양한 실시예들은 적절하다면 다양한 절차들 또는 구성요소들을 생략하고, 대체하거나, 또는 부가할 수 있다. 예를 들어, 대안적인 구성들에서, 설명된 방법들은 설명된 것과 상이한 순서로 수행될 수 있으며, 및/또는 다양한 스테이지들이 부가되고, 생략되며, 및/또는 조합될 수 있다. 또한, 특정한 실시예들에 대하여 설명된 특징들은 다양한 다른 실시예들에서 조합될 수 있다. 실시예들의 상이한 양상들 및 요소들은 유사한 방식으로 조합될 수 있다. 또한, 기술은 진화하며, 따라서 많은 요소들은 이들 특정 예들에 본 개시의 범위를 제한하지 않는 예들이다.
특정 세부사항들이 실시예들의 철저한 이해를 제공하기 위해 설명에서 제공된다. 그러나, 실시예들은 이들 특정 세부사항들 없이 실시될 수 있다. 예를 들어, 잘 알려진 회로들, 프로세스들, 시스템들, 구조들, 및 기술들은 실시예들을 모호하게 하는 것을 피하기 위해 불필요한 세부사항 없이 도시되었다. 다양한 변화들이 본 개시의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 요소들의 기능 및 장치에서 이루어질 수 있다.
또한, 몇몇 실시예들은 흐름도들 또는 블록도들로서 묘사된 프로세스들로서 설명되었다. 각각은 순차적인 프로세스로서 동작들을 설명할 수 있지만, 많은 동작들은 병렬로 또는 동시에 수행될 수 있다. 또한, 동작들의 순서는 재배열될 수 있다. 프로세스는 도면에 포함되지 않은 부가적인 단계들을 가질 수 있다. 더욱이, 방법들의 실시예들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 미들웨어, 마이크로코드, 하드웨어 디스크립션 언어들, 또는 그것의 임의의 조합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어, 펌웨어, 미들웨어, 또는 마이크로코드로 구현될 때, 연관된 태스크들을 수행하기 위한 프로그램 코드 또는 코드 세그먼트들은 저장 매체와 같은 컴퓨터-판독 가능한 매체에 저장될 수 있다. 프로세서들은 연관된 태스크들을 수행할 수 있다.
상당한 변화들이 특정 요건들에 따라 이루어질 수 있다는 것이 이 기술분야의 숙련자들에게 명백할 것이다. 예를 들어, 맞춤화된 또는 특수-목적 하드웨어가 또한 사용될 수 있으며, 및/또는 특정한 요소들이 하드웨어, 소프트웨어(애플릿들 등과 같은 휴대용 소프트웨어를 포함한), 또는 양쪽 모두로 구현될 수 있다. 뿐만 아니라, 네트워크 입력/출력 장치들과 같은 다른 컴퓨팅 장치들로의 연결이 이용될 수 있다.
첨부된 도면들을 참조하여, 메모리를 포함할 수 있는 구성요소들은 비-일시적 기계-판독 가능한 미디어를 포함할 수 있다. 여기에서 사용된 바와 같이, 용어("기계-판독 가능한 매체" 및 "컴퓨터-판독 가능한 매체")는 기계가 특정 방식으로 동작하게 하는 데이터를 제공하는데 참여하는 임의의 저장 매체를 나타낸다. 상기 제공된 실시예들에서, 다양한 기계-판독 가능한 미디어는 실행을 위해 프로세싱 유닛들 및/또는 다른 장치(들)로 명령들/코드를 제공하는데 수반될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 기계-판독 가능한 미디어는 이러한 명령들/코드를 저장하고 및/또는 운반하기 위해 사용될 수 있다. 많은 실시예들에서, 컴퓨터-판독 가능한 매체는 물리적 및/또는 유형의 저장 매체이다. 이러한 매체는, 이에 제한되지 않지만, 비-휘발성 미디어, 휘발성 미디어, 및 송신 미디어를 포함한, 많은 형태들을 취할 수 있다. 컴퓨터-판독 가능한 미디어의 일반적인 형태들은 예를 들어, 컴팩트 디스크(CD) 또는 디지털 다목적 디스크(DVD), 펀치 카드들, 종이 테이프, 홀들의 패턴들을 갖는 임의의 다른 물리적 매체, RAM, 프로그램 가능한 판독-전용 메모리(PROM), 삭제 가능한 프로그램 가능 판독-전용 메모리(EPROM), FLASH-EPROM, 임의의 다른 메모리 칩 또는 카트리지, 이후 설명된 바와 같은 캐리어 파, 또는 컴퓨터가 명령들 및/또는 코드를 판독할 수 있는 임의의 다른 매체와 같은 자기 및/또는 광학 미디어를 포함한다. 컴퓨터 프로그램 제품은 프로시저, 함수, 서브프로그램, 프로그램, 루틴, 애플리케이션, 서브루틴, 모듈, 소프트웨어 패키지, 클래스, 또는 명령들, 데이터 구조들, 또는 프로그램 서술들의 임의의 조합을 나타낼 수 있는 코드 및/또는 기계-실행 가능한 명령들을 포함할 수 있다.
이 기술분야의 숙련자들은 여기에서 설명된 메시지들을 전달하기 위해 사용된 정보 및 신호들이 다양한 상이한 기술들 및 기법들 중 임의의 것을 사용하여 표현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 상기 설명 전체에 걸쳐 참조될 수 있는 데이터, 명령들, 명령들, 정보, 신호들, 비트들, 심볼들, 및 칩들은 전압들, 전류들, 전자기파들, 자기장들 또는 입자들, 광학 필드들 또는 입자들, 또는 그것의 임의의 조합에 의해 표현될 수 있다.
여기에서 사용된 바와 같이, 용어들("및" 및 "또는")은 또한 이러한 용어들이 사용되는 맥락에 적어도 부분적으로 의존하는 것으로 예상되는 다양한 의미들을 포함할 수 있다. 통상적으로, "또는"은 A, B, 또는 C와 같은, 리스트를 연관시키기 위해 사용된다면, 여기에서 포괄적 의미로 사용된, A, B, 및 C, 뿐만 아니라 배타적 의미로 사용된 A, B, 또는 C를 의미하도록 의도된다. 또한, 여기에서 사용된 바와 같이 용어("하나 이상")는 단수형으로 임의의 특징, 구조, 또는 특성을 설명하기 위해 사용될 수 있거나 또는 특징들, 구조들, 또는 특성들의 몇몇 조합을 설명하기 위해 사용될 수 있다. 그러나, 이것은 단지 예시적인 예이며 청구된 주제는 이 예에 제한되지 않는다는 것에 주의해야 한다. 더욱이, 용어 "~ 중 적어도 하나"는 A, B, 또는 C와 같은, 리스트를 연관시키기 위해 사용된다면, A, AB, AC, BC, AA, ABC, AAB, AABBCCC 등과 같은, A, B, 및/또는 C의 임의의 조합을 의미하는 것으로 해석될 수 있다.
뿐만 아니라, 특정한 실시예들이 하드웨어 및 소프트웨어의 특정한 조합을 사용하여 설명되었지만, 하드웨어 및 소프트웨어의 다른 조합들이 또한 가능하다는 것이 인식되어야 한다. 특정한 실시예들은 전적으로 하드웨어로, 또는 전적으로 소프트웨어로, 또는 그것의 조합들을 사용하여 구현될 수 있다. 일 예에서, 소프트웨어는 본 개시에서 설명된 단계들, 동작들, 또는 프로세스들 중 일부 또는 모두를 수행하기 위해 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행 가능한 컴퓨터 프로그램 코드 또는 명령들을 포함한 컴퓨터 프로그램 제품으로 구현될 수 있으며, 여기에서 컴퓨터 프로그램은 비-일시적 컴퓨터 판독 가능한 매체상에 저장될 수 있다. 여기에서 설명된 다양한 프로세스들은 임의의 조합으로 동일한 프로세서 또는 상이한 프로세서들 상에서 구현될 수 있다.
장치들, 시스템들, 구성요소들 또는 모듈들이 특정한 동작들 또는 기능들을 수행하기 위해 구성되는 것으로 설명되는 경우, 이러한 구성은, 예를 들어, 동작을 수행하도록 전자 회로들을 설계함으로써, 비-일시적 메모리 매체상에 저장된 코드 또는 명령들을 실행하도록 프로그램된 컴퓨터 명령들 또는 코드, 또는 프로세서들 또는 코어들을 실행함으로써와 같은 동작을 수행하도록 프로그램 가능한 전자 회로들(마이크로프로세서들과 같은)을 프로그램하거나 또는 그것의 임의의 조합에 의해 성취될 수 있다. 프로세스들은 이에 제한되지 않지만, 프로세스-간 통신들을 위한 종래의 기술들을 포함한, 다양한 기술들을 사용하여 통신할 수 있으며, 상이한 쌍들의 프로세스들은 상이한 기술들을 사용할 수 있거나, 또는 동일한 쌍의 프로세스들은 상이한 시간들에서 상이한 기술들을 사용할 수 있다.
명세서 및 도면들은 따라서 제한적 의미보다는 예시적인 것으로 간주될 것이다. 그러나, 부가들, 감산들, 삭제들, 및 다른 수정들 및 변화들이 청구항들에 제시된 바와 같이 더 넓은 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 그것에 대해 이루어질 수 있다는 것이 명백할 것이다. 따라서, 특정 실시예들이 설명되었지만, 이것들은 제한적이도록 의도되지 않는다. 다양한 수정들 및 등가물들이 다음의 청구항들의 범위 내에 있다.

Claims (20)

  1. 디스플레이 시스템에 있어서,
    광 이미터들의 컬럼을 포함한 이미터 어레이;
    상기 컬럼의 상이한 로우들에서의 광 이미터들이 출력 이미지에서 동일한 위치에 기여하도록 상기 컬럼을 스캔함으로써 상기 출력 이미지를 형성하도록 구성된 스캐닝 어셈블리; 및
    펄스-폭 변조(PWM)를 사용하여 상기 광 이미터들을 구동하도록 구성된 제어기로서, 상기 이미터들의 구동은:
    조명 파라미터에 기초하여, 디지털 신호를 인가하는 것과 조합하여 아날로그 신호를 인가함으로써 PWM 펄스를 생성하고, 상기 아날로그 신호는 상기 PWM 펄스의 진폭을 제어하고 상기 디지털 신호는 상기 PWM 펄스의 지속기간을 제어하며,
    상기 PWM 펄스를 특정한 광 이미터에 인가하고, 상기 PWM 펄스는 상기 스캐닝 어셈블리에 의해 수행된 스캐닝과 동기하여 인가되고 상기 광 이미터가 상기 조명 파라미터에 대응하는 세기로 광을 방출하게 하는 것을 포함하는, 상기 제어기를 포함하는, 디스플레이 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스캐닝 어셈블리는 미세전자기계 시스템들(MEMS) 장치에 의해 제어된 미러를 포함하는, 디스플레이 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 아날로그 신호는 상기 광 이미터에 결합된 제 1 트랜지스터를 활성화하는 전류 바이어스를 제공하며, 상기 디지털 신호는 상기 제 1 트랜지스터와 직렬로 연결된 제 2 트랜지스터를 활성화하는, 디스플레이 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 광 이미터들의 각각을 구동하기 위해 고정된 PWM 펄스 지속기간을 사용하도록 구성되고, 상기 제어기는 상기 조명 파라미터의 값에 기초하여 상기 PWM 펄스의 진폭을 설정하도록 추가로 구성되는, 디스플레이 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 광 이미터들의 각각을 구동하기 위해 고정된 PWM 펄스 진폭을 사용하도록 구성되고, 상기 제어기는 상기 조명 파라미터의 값에 기초하여 상기 PWM 펄스의 지속기간을 설정하도록 추가로 구성되는, 디스플레이 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 이미터들 중 적어도 하나는 제 1 전류 바이어스를 인가함으로써 생성된 PWM 펄스를 사용하여 구동되고, 상기 광 이미터들 중 적어도 하나는 상기 제 1 전류 바이어스와 상이한 전류 레벨을 갖는 제 2 전류 바이어스를 인가함으로써 생성된 PWM 펄스를 사용하여 구동되는, 디스플레이 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 조명 파라미터는 복수의 비트들을 갖는 이진 값이며, 상기 제 1 전류 바이어스는 상기 제 2 전류 바이어스보다 작고 상기 조명 파라미터의 하나 이상의 최하위 비트들에 기초하여 구동된 이미터를 위한 PWM 펄스를 생성하며, 상기 제 2 전류 바이어스는 상기 조명 파라미터의 하나 이상의 최상위 비트들에 기초하여 구동된 이미터를 위한 PWM 펄스를 생성하는, 디스플레이 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 조명 파라미터의 값에 기초하여 상기 PWM 펄스의 진폭과 상기 PWM 펄스의 지속기간 사이의 비를 결정하는, 디스플레이 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 조명 파라미터의 값을 디지털 레지스터에 저장하고 상기 저장된 값을 다중화기 또는 비교기로 판독함으로써, 상기 디지털 신호를 생성하도록 구성되는, 디스플레이 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 저장된 값은 상기 저장된 값을 카운터의 값과 비교하는 비교기로 판독되는, 디스플레이 시스템.
  11. 디스플레이를 동작시키기 위한 방법에 있어서,
    이미터 어레이에서 광 이미터들의 컬럼을 스캔함으로써 출력 이미지를 형성하는 단계로서, 상기 컬럼은 상기 컬럼의 상이한 로우들에서의 광 이미터들이 상기 출력 이미지에서 동일한 위치에 기여하도록 스캔되는, 상기 출력 이미지 형성 단계; 및
    펄스-폭 변조(PWM)를 사용하여 상기 광 이미터들을 구동하는 단계로서, 상기 광 이미터들의 구동은:
    조명 파라미터에 기초하여, 디지털 신호를 인가하는 것과 조합하여 아날로그 신호를 인가함으로써 PWM 펄스를 생성하고, 상기 아날로그 신호는 상기 PWM 펄스의 진폭을 제어하며 상기 디지털 신호는 상기 PWM 펄스의 지속기간을 제어하며,
    상기 PWM 펄스를 특정한 광 이미터에 인가하며, 상기 PWM 펄스는 스캐닝과 동기하여 인가되고 상기 광 이미터가 상기 조명 파라미터에 대응하는 세기로 광을 방출하게 하는 것을 포함하는, 상기 광 이미터들 구동 단계를 포함하는, 디스플레이를 동작시키기 위한 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 스캐닝은 미세전자기계 시스템들(MEMS) 장치에 의해 제어된 미러를 포함한 스캐닝 어셈블리를 사용하여 수행되는, 디스플레이를 동작시키기 위한 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상가 아날로그 신호는 상기 광 이미터에 결합된 제 1 트랜지스터를 활성화하는 전류 바이어스를 제공하고, 상기 디지털 신호는 상기 제 1 트랜지스터와 직렬로 연결된 제 2 트랜지스터를 활성화하는, 디스플레이를 동작시키기 위한 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 광 이미터들의 각각을 구동하기 위해 고정된 PWM 펄스 지속기간을 사용하는 단계; 및
    상기 조명 파라미터의 값에 기초하여 상기 PWM 펄스의 진폭을 설정하는 단계를 더 포함하는, 디스플레이를 동작시키기 위한 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 광 이미터들의 각각을 구동하기 위해 고정된 PWM 펄스 진폭을 사용하는 단계; 및
    상기 조명 파라미터의 값에 기초하여 상기 PWM 펄스의 지속기간을 설정하는 단계를 더 포함하는, 디스플레이를 동작시키기 위한 방법.
  16. 제 11 항에 있어서,
    제 1 전류 바이어스를 인가함으로써 생성된 PWM 펄스를 사용하여 상기 광 이미터들 중 적어도 하나를 구동하는 단계; 및
    상기 제 1 전류 바이어스와 상이한 전류 레벨을 갖는 제 2 전류 바이어스를 인가함으로써 생성된 PWM 펄스를 사용하여 상기 광 이미터들 중 적어도 하나를 구동하는 단계를 더 포함하는, 디스플레이를 동작시키기 위한 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 조명 파라미터는 복수의 비트들을 갖는 이진 값이며, 상기 제 1 전류 바이어스는 상기 제 2 전류 바이어스보다 작고 상기 조명 파라미터의 하나 이상의 최하위 비트들에 기초하여 구동된 이미터에 대한 PWM 펄스를 생성하며, 상기 제 2 전류 바이어스는 상기 조명 파라미터의 하나 이상의 최상위 비트들에 기초하여 구동된 이미터에 대한 PWM 펄스를 생성하는, 디스플레이를 동작시키기 위한 방법.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 조명 파라미터의 값을 디지털 레지스터에 저장하고 상기 저장된 값을 다중화기 또는 비교기로 판독함으로써, 상기 디지털 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는, 디스플레이를 동작시키기 위한 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 저장된 값은 상기 저장된 값을 카운터의 값과 비교하는 비교기로 판독되는, 디스플레이를 동작시키기 위한 방법.
  20. 명령들을 저장한 컴퓨터-판독 가능한 저장 매체에 있어서,
    상기 명령들은, 디스플레이 시스템의 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행될 때, 상기 하나 이상의 프로세서들로 하여금:
    이미터 어레이에서 광 이미터들의 컬럼을 스캔함으로써 출력 이미지를 형성하는 것으로서, 상기 컬럼은 상기 컬럼의 상이한 로우들에서의 광 이미터들이 상기 출력 이미지에서의 동일한 위치에 기여하도록 스캔되는, 상기 출력 이미지를 형성하는 것; 및
    펄스-폭 변조(PWM)를 사용하여 상기 광 이미터들을 구동하는 것으로서, 상기 광 이미터들의 구동은:
    조명 파라미터에 기초하여, 디지털 신호를 인가하는 것과 조합하여 아날로그 신호를 인가함으로써 PWM 펄스를 생성하고, 상기 아날로그 신호는 상기 PWM 펄스의 진폭을 제어하며 상기 디지털 신호는 상기 PWM 펄스의 지속기간을 제어하며,
    상기 PWM 펄스를 특정한 광 이미터로 인가하며, 상기 PWM 펄스는 스캐닝과 동시에 인가되고 상기 광 이미터가 상기 조명 파라미터에 대응하는 세기로 광을 방출하게 하는 것을 포함하는, 상기 광 이미터들을 구동하는 것을 수행하게 하는, 컴퓨터-판독 가능한 저장 매체.
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