KR20220152558A - 발광 다이오드들 및 발광 다이오드 디스플레이들의 능동 제어 - Google Patents
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Abstract
모든 발광 다이오드(LED) 픽셀들의 하나 이상의 동작이 동시에 또는 밀리초 내에 개시될 수 있도록 LED 디스플레이 LED 픽셀들에 대한 동기화가 제공된다. LED 디스플레이들 및 대응하는 시스템들은, 통신 신호들을 LED 픽셀들의 하나 이상의 스트링에 전송하도록 구성되는 제어기를 포함할 수 있다. 각각의 LED 픽셀 내의 능동 전기 요소들은, 통신 신호들을 수신하고, 대응하는 동기화 신호들을 생성하고, 특정 LED 디스플레이 내의 모든 다른 LED 픽셀들과 조정되는 방식으로 응답하도록 구성될 수 있다. 제어기가 LED 스트링과의 통신을 위한 양방향 통신 포트들로 구성되는 LED 스트링 내의 LED 픽셀 장애들의 장애 완화가 제공된다. 장애 완화 프로세스에서, 양방향 통신 포트들은, LED 스트링의 양 측들에 통신 신호들을 제공하기 위해 방향들을 스위칭할 수 있다.
Description
본 개시내용은 발광 다이오드 디바이스들 및 발광 다이오드 디스플레이들을 포함하는 솔리드-스테이트 조명 디바이스들에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED)들은, 전기 에너지를 광으로 변환하고 일반적으로는 반대로 도핑된 n-형 및 p-형 층들 사이에 배열된 반도체 물질의 하나 이상의 활성 층(또는 활성 영역)을 포함하는 솔리드-스테이트 디바이스들이다. 도핑된 층들에 걸쳐 바이어스가 인가될 때, 정공들 및 전자들이 하나 이상의 활성 층에 주입되고, 그 활성 층에서, 정공들 및 전자들은 재결합되어 방출들, 이를테면, 가시 광 또는 자외선 방출들을 생성한다. LED 칩은 전형적으로, 예컨대, 탄화규소, 질화갈륨, 알루미늄 갈륨 질화물, 질화인듐, 인화갈륨, 질화알루미늄, 갈륨 비화물 기반 물질들의 에피택셜 층들로부터, 그리고/또는 유기 반도체 물질들로부터 제조될 수 있는 활성 영역을 포함한다.
LED들은 (예컨대, 냉음극(cold cathode) 형광 램프들의 대체물로서) 액정 디스플레이(LCD) 시스템들의 백라이팅을 위한, 그리고 직집-뷰 LED 디스플레이들에 대한 다양한 조명 상황들에서 널리 채택되어 왔다. LED 어레이들을 이용하는 응용들은 차량 헤드램프들, 도로 조명, 조명 기구들, 및 다양한 실내, 실외, 및 특수 상황들을 포함한다. LED 디바이스들의 바람직한 특성들은 높은 발광 효능, 긴 수명, 및 넓은 색 영역(color gamut)을 포함한다.
종래의 LCD 시스템들은 본질적으로 광 활용 효율을 감소시키는 편광기들 및 색 필터들(예컨대, 적색, 녹색, 및 청색)을 요구한다. 자체-방출 LED들을 활용하고 백라이트들, 편광기들, 및 색 필터들에 대한 필요성을 없애는 직접-뷰 LED 디스플레이들은 향상된 광 활용 효율을 제공한다.
(풀 컬러 LED 비디오 스크린들을 포함하는) 대형 포맷 다색 직접-뷰 LED 디스플레이들은 전형적으로, 인접한 픽셀들 사이의 거리 또는 "픽셀 피치"에 의해 결정되는 이미지 해상도를 제공하는 다수의 개별 LED 패널들, 패키지들, 및/또는 구성요소들을 포함한다. 직접-뷰 LED 디스플레이들은 어레이된 적색, 녹색, 및 청색(RGB) LED들을 갖는 3색 디스플레이들, 및 어레이된 적색 및 녹색(RG) LED들을 갖는 2색 디스플레이들을 포함한다. 다른 색상들 및 색상들의 조합들이 사용될 수 있다. 먼 거리들에서 시청하도록 의도된 대형 포맷 디스플레이(예컨대, 전자 광고판들 및 경기장 디스플레이들)는 전형적으로 비교적 큰 픽셀 피치들을 가지며, 일반적으로, 시청자에게 풀 컬러 픽셀로 보이는 것을 형성하도록 독립적으로 동작될 수 있는 다색(예컨대, 적색, 녹색 및 청색) LED들을 갖는 별개의 LED 어레이들을 포함한다. 비교적 더 작은 시청 거리들을 갖는 중간 크기 디스플레이들은 더 짧은 픽셀 피치들(예컨대, 3 mm 이하)을 요구하고, LED를 제어하는 드라이버 인쇄 회로 보드에 부착된 단일 전자 디바이스 상에 장착된 어레이된 적색, 녹색, 및 청색 LED 구성요소들을 갖는 패널들을 포함할 수 있다. 드라이버 인쇄 회로 보드들은 전형적으로, 디스플레이의 픽셀들을 구동하기 위한 커패시터들, 전계 효과 트랜지스터(FET)들, 디코더들, 마이크로제어기들 등을 포함하는 전기 디바이스들로 조밀하게 채워진다. 픽셀 피치들이 더 높은 해상도 디스플레이들에 대해 계속 감소함에 따라, 그러한 전기 디바이스들의 밀도는 주어진 패널 영역에 대한 증가된 픽셀 수에 대응하여 더 높게 스케일링된다. 이는, 디스플레이 응용들을 위해 LED 패널들에 더 높은 복잡도 및 비용들을 부가할 뿐만 아니라 드라이버 전자기기가 더 밀접하게 이격되는 영역들에서 열 집중을 증가시키는 경향이 있다.
관련 기술분야는 종래의 디바이스들 및 제조 방법들과 연관된 제한들을 극복하면서 작은 픽셀 피치들을 갖는 개선된 LED 어레이 디바이스들을 계속 추구한다.
본 개시내용은 발광 다이오드(LED)들, LED 패키지들, 및 관련된 LED 디스플레이들에 관한 것으로, 더 상세하게는, LED 디스플레이 내의 LED들의 능동 제어에 관한 것이다. LED 디스플레이들은 LED 픽셀들의 어레이를 형성하는 LED 다이오드들의 행들 및 열들을 포함할 수 있다. 특정 LED 픽셀은 동일한 색상 또는 다수의 색상들의 LED 칩들의 클러스터를 포함할 수 있으며, 예시적인 LED 픽셀은 적색 LED 칩, 녹색 LED 칩, 및 청색 LED 칩을 포함한다. 특정 실시예들에서, LED 패키지는 적어도 하나의 LED 픽셀을 형성하는 복수의 LED 칩을 포함하고, 복수의 그러한 LED 패키지들은 LED 디스플레이를 위한 LED 픽셀들의 어레이를 형성하도록 배열될 수 있다. 각각의 LED 패키지는, 제어 신호를 수신하고 밝기 또는 그레이 수준과 같은 동작 상태 능동적으로 유지하거나, 또는 다른 LED 패키지들이 어드레싱되는 동안 LED 패키지의 LED 칩들에 대한 색상 선택 신호를 수신하도록 구성되는 능동 전기 요소를 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 능동 전기 요소는, 다른 것들 중에서도, 드라이버 디바이스, 신호 컨디셔닝 또는 변환 디바이스, 메모리 디바이스, 디코더 디바이스, 정전기 방전(ESD) 보호 디바이스, 열 관리 디바이스, 및 검출 디바이스 중 하나 이상을 포함하는 능동 회로를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, LED 디스플레이의 각각의 LED 픽셀은 능동 매트릭스 어드레싱에 따른 동작을 위해 구성될 수 있다. 능동 전기 요소는, 아날로그 제어 신호, 인코딩된 아날로그 제어 신호, 디지털 제어 신호, 및 인코딩된 디지털 제어 신호 중 하나 이상을 수신하도록 구성될 수 있다. 패널의 제1 면 상의 그러한 LED 픽셀들의 어레이 및 LED 픽셀들의 각각의 능동 전기 요소와 통신하도록 구성되는 패널의 후면측 상의 제어 회로를 포함하는 디스플레이 패널들이 개시된다.
본 개시내용의 양상들에 따르면, 모든 LED 픽셀들의 하나 이상의 동작이 동시에 또는 밀리초 내에 개시될 수 있도록, LED 디스플레이 내의 LED 픽셀들에 대한 동기화가 제공된다. LED 디스플레이들 및 대응하는 시스템들은, 통신 신호들을 LED 픽셀들의 하나 이상의 스트링에 전송하도록 구성되는 제어기를 포함할 수 있다. 각각의 LED 픽셀 내의 능동 전기 요소들은, 통신 신호들을 수신하고, 대응하는 동기화 신호들을 생성하고, 특정 LED 디스플레이 내의 모든 다른 LED 픽셀들과 조정되는 방식으로 응답하도록 구성될 수 있다. 본 개시내용의 추가적인 양상들은, 제어기가 LED 스트링에 대한 양방향 통신 포트들로 구성되는 LED 스트링 내의 LED 픽셀 장애들의 장애 완화를 포함한다. 장애 완화 프로세스에서, 양방향 통신 포트들은, LED 스트링의 양 측들에 통신 신호들을 제공하기 위해 방향들을 스위칭할 수 있다.
일 양상에서, LED 패키지는, 적어도 하나의 LED 칩; 및 적어도 하나의 LED 칩에 전기적으로 연결되는 능동 전기 요소를 포함하며, 능동 전기 요소는, 데이터 스트림으로부터 직렬 통신을 수신하고 데이터 스트림 내의 데이터의 반복적 패턴들에 상관되는 동기화 신호를 결정하도록 구성된다. 특정 실시예들에서, 능동 전기 요소는, 동기화 신호를 계수하도록 구성되는 계수기를 포함한다. 특정 실시예들에서, 계수기는, 능동 전기 요소의 위치에 대응하는 계수기 시작 값으로부터 감산 계수(count down)하도록 구성된다. 특정 실시예들에서, 능동 전기 요소는, 계수기가 제1 미리 결정된 값에 도달할 때 이벤트 신호를 개시하도록 구성된다. 특정 실시예들에서, 제1 미리 결정된 값은 능동 전기 요소의 위치에 기반하여 결정되고, 능동 전기 요소에서 개시되는 이벤트 신호는 데이터 스트림을 수신하도록 배열되는 다른 능동 요소들과 동기화된다. 특정 실시예들에서, 이벤트 신호는, 적어도 하나의 LED 칩을 턴 온하는 것, 적어도 하나의 LED 칩을 턴 오프하는 것, 및 적어도 하나의 LED 칩을 동작 상태로 유지하는 것 중 하나 이상을 포함한다. 특정 실시예들에서, 능동 전기 요소는, 계수기가 제2 미리 결정된 값에 도달할 때 제2 이벤트 신호를 개시하도록 구성된다. 특정 실시예들에서, 제2 이벤트 신호는, 적어도 하나의 LED 칩을 턴 온하는 것, 적어도 하나의 LED 칩을 턴 오프하는 것, 및 적어도 하나의 LED 칩을 동작 상태로 유지하는 것 중 하나 이상을 포함한다. 특정 실시예들에서, 계수기의 출력은 능동 전기 요소의 처리 유닛에 제공된다. 특정 실시예들에서, 능동 전기 요소는, 오버플로우(overflow) 비트를 처리 유닛에 제공하도록 구성되는 오버플로우 레지스터를 포함한다. 특정 실시예들에서, 계수기는, 데이터 스트림으로부터의 하나 이상의 미리 결정된 명령이 능동 전기 요소에 의해 수신될 때 리셋되도록 구성된다. 특정 실시예들에서, 하나 이상의 미리 결정된 명령은 프레임 종료 명령을 포함한다.
LED 디스플레이를 제어하는 다른 양상은, 복수의 제1 LED 픽셀들을 포함하는 제1 LED 스트링을 제공하는 것 ― 복수의 제1 LED 픽셀들의 각각의 제1 LED 픽셀은 적어도 하나의 LED 칩 및 능동 전기 요소를 포함함 ―; 제1 LED 스트링 내의 각각의 제1 LED 픽셀의 위치에 기반하여 각각의 제1 LED 픽셀의 능동 전기 요소에 상이한 계수기 값을 로딩하는 것; 및 상이한 계수기 값들에 기반하여 각각의 제1 LED 픽셀의 동작 상태들을 동기화하는 것을 포함한다. 특정 실시예들에서, 상이한 계수기 값들의 로딩은, 제1 LED 스트링에 연결되는 제어기에 의해 수행된다. 특정 실시예들에서, 방법은, 복수의 제2 LED 픽셀들을 포함하는 제2 LED 스트링을 제공하는 단계 ― 복수의 제2 LED 픽셀들의 각각의 제2 LED 픽셀은 적어도 하나의 LED 칩 및 능동 전기 요소를 포함함 ―; 제2 LED 스트링 내의 각각의 제2 LED 픽셀의 위치에 기반하여 각각의 제2 LED 픽셀의 능동 전기 요소에 상이한 계수기 값을 로딩하는 단계; 및 계수기 값들에 기반하여 복수의 제1 LED 픽셀들 및 복수의 제2 LED 픽셀들의 동작 상태들을 동기화하는 단계를 더 포함한다. 특정 실시예들에서, 복수의 제1 LED 픽셀들 및 복수의 제2 LED 픽셀들의 동작 상태들을 동기화하는 단계는, 복수의 제1 LED 픽셀들 및 복수의 제2 LED 픽셀들을 턴 온 또는 턴 오프하는 단계를 포함한다. 특정 실시예들에서, 각각의 제1 LED 픽셀의 동작 상태들을 동기화하는 단계는, 복수의 제1 LED 픽셀들 전부가 턴 오프되는 시간 프레임을 제공한다. 특정 실시예들에서, LED 디스플레이는 시청자를 위한 3D 셔터 안경(3D shutter glasses)을 요구하는 3차원(3D) LED 디스플레이이고, 시간 프레임은, 복수의 제1 LED 픽셀들이 오프인 동안 3D 셔터 안경이 하나의 시청 조건으로부터 다른 시청 조건으로 전환하는 것을 허용하도록 결정된다.
일 양상에서, LED 패키지는, 적어도 하나의 LED 칩; 및 적어도 하나의 LED 칩에 전기적으로 연결되는 능동 전기 요소를 포함하며, 능동 전기 요소는, 적어도 하나의 LED 칩에 펄스 폭 변조(PWM) 신호를 제공하고 ― PWM 신호는 PWM 기간 및 PWM 듀티 사이클을 포함함 ―, PWM 기간의 부분에서 PWM 신호를 일시정지하고, 일시정지된 PWM 기간의 부분으로부터 PWM 신호를 재시작하도록 구성된다. 특정 실시예들에서, 능동 전기 요소는, 데이터 스트림으로부터 직렬 통신을 수신하고 데이터 스트림 내의 데이터의 반복적 패턴들에 상관되는 동기화 신호를 결정하고; 적어도 하나의 LED 칩의 위치에 대응하는 계수기 시작 값으로부터 동기화 신호를 감산 계수하고; 계수가 미리 결정된 값에 도달할 때 PWM 신호를 일시정지하기 위해 제1 이벤트 신호를 개시하도록 구성된다. 특정 실시예들에서, 능동 전기 요소는, 계수가 제2 미리 결정된 값에 도달할 때 PWM 신호를 재시작하기 위해 제2 이벤트 신호를 개시하도록 추가로 구성된다.
다른 양상에서, LED 패키지는, 적어도 하나의 LED 칩; 및 적어도 하나의 LED 칩에 전기적으로 연결되는 능동 전기 요소를 포함하며, 능동 전기 요소는, 데이터 스트림으로부터 통신 방향으로 데이터를 수신하고, 데이터 스트림의 통신 방향을 반전시킴으로써 데이터 스트림 내의 명령에 응답하도록 구성된다. 특정 실시예들에서, 능동 전기 요소는, 통신 방향을 반전시키기 전에 통신 방향으로 명령을 송신하도록 구성된다. 특정 실시예들에서, 능동 전기 요소는, 통신 방향을 반전시킨 후에 데이터 스트림에 반환 데이터를 제공하도록 구성된다. 특정 실시예들에서, 반환 데이터는, LED 패키지에 대한 제어기에 의해 계수되도록 구성되는 펄스를 포함한다. LED 패키지는, 명령을 수신하고, 이어서, 명령에 응답하기 위해 적어도 하나의 양방향 통신 포트의 방향을 반전시키도록 구성되는 적어도 하나의 양방향 통신 포트를 더 포함할 수 있다.
또 다른 양상에서, LED 디스플레이는, 복수의 LED 픽셀들을 포함하는 적어도 하나의 LED 스트링 ― 복수의 LED 픽셀들의 각각의 LED 픽셀은 적어도 하나의 LED 칩 및 능동 전기 요소를 포함함 ―; 및 적어도 하나의 LED 스트링에 연결되는 제어기 ― 제어기는, LED 스트링의 하나 이상의 동작가능한 LED 픽셀 및 LED 스트링의 적어도 하나의 동작불가능한 LED 픽셀을 식별하는 장애 완화 프로세스를 제공하도록 구성됨 ― 를 포함하며, 장애 완화 모드는, 적어도 하나의 LED 스트링에 통신을 전송하는 것을 포함하고, 하나 이상의 동작가능한 LED 픽셀의 능동 전기 요소는 제어기에 반환 통신을 전송하고, 적어도 하나의 동작불가능한 LED 픽셀은 통신에 응답하지 않는다. 특정 실시예들에서, 통신은 폴링(polling) 통신이고, 반환 통신은 반환 폴링 통신이다. 특정 실시예들에서, 반환 통신은, 하나 이상의 동작가능한 LED 픽셀 각각으로부터의 핑 또는 펄스를 포함한다. 특정 실시예들에서, 제어기는, 하나 이상의 동작가능한 LED 픽셀의 수를 결정하기 위해 각각의 핑 또는 펄스를 계수하도록 구성된다. 특정 실시예들에서, 제어기는, 적어도 하나의 LED 스트링의 대향하는 말단들에 결합되는 제1 양방향 통신 포트 및 제2 양방향 통신 포트를 포함한다. 특정 실시예들에서, 제1 및 제2 양방향 통신 포트들 중 하나의 양방향 통신 포트의 통신 방향은 반환 폴링 통신을 수신하도록 반전된다. LED 디스플레이는, 적어도 하나의 LED 스트링 내의 복수의 LED 픽셀들 중 적어도 하나의 인접한 쌍의 LED 픽셀들 사이에 연결되는 데이터 라인 탭을 더 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 데이터 라인 탭을 통한 통신은 장애 완화 프로세스 동안 개시된다. 특정 실시예들에서, 복수의 LED 픽셀들의 각각의 LED 픽셀은, 폴링 통신을 수신하고, 이어서, 반환 폴링 통신을 제어기에 전송하기 위해 적어도 하나의 양방향 통신 포트의 통신 방향을 반전시키도록 구성되는 적어도 하나의 양방향 통신 포트를 포함한다. 특정 실시예들에서, 적어도 하나의 LED 스트링 내의 복수의 LED 픽셀들 중 10개 내지 100개의 범위의 LED 픽셀은 LED 디스플레이의 둘레 가장자리를 따라 배열된다.
또 다른 양상에서, 전술한 양상들 중 임의의 것, 및/또는 본원에 설명되는 바와 같은 다양한 별개의 양상들 및 특징들은 부가적인 이점을 위해 조합될 수 있다. 본원에 개시된 바와 같은 다양한 특징들 및 요소들 중 임의의 것은 본원에서 다르게 표시되지 않는 한 하나 이상의 다른 개시된 특징 및 요소와 조합될 수 있다.
관련 기술분야의 통상의 기술자들은, 첨부한 도시된 도면들과 연관하여 바람직한 실시예들의 다음의 상세한 설명을 읽은 후에 본 개시내용의 범위를 인식하고 본 개시내용의 부가적인 양상들을 실현할 것이다.
본 명세서에 포함되고 본 명세서의 일부를 형성하는 첨부한 도시된 도면들은 본 개시내용의 몇몇 양상들을 예시하고, 설명과 함께, 본 개시내용의 원리들을 설명하는 역할을 한다.
도 1a는 복수의 능동 LED 픽셀들을 포함하는 발광 다이오드(LED) 디스플레이에 대한 대표적인 디스플레이 패널의 전면의 평면도이다.
도 1b는 도 1a의 대표적인 디스플레이 패널의 후면의 저면도이다.
도 2a는 복수의 LED들 및 능동 전기 요소가 서브마운트 상에 장착되는 특정 제조 상태에서의 LED 패키지의 저면도이다.
도 2b는 도 2a의 절단선(A-A)을 따라 취해진 단면도이다.
도 2c는 캡슐화재 층 및 복수의 전기 전도성 트레이스들이 형성된 후속 제조 상태에서의 도 2a의 LED 패키지의 저면도이다.
도 2d는 도 2c의 절단선(B-B)을 따라 취해진 단면도이다.
도 2e는 부가적인 캡슐화재 층 및 복수의 패키지 접합 패드들이 형성된 후속 제조 상태에서의 도 2c의 LED 패키지의 저면도이다.
도 2f는 도 2e의 절단선(C-C)을 따라 취해진 단면도이다.
도 2g는 도 2e의 절단선(D-D)를 따라 취해진 단면도이다.
도 2h는 도 2e의 LED 패키지의 간략화된 평면도이다.
도 2i는 도 2e의 LED 패키지의 간략화된 저면도이다.
도 3a는 복수의 전기 전도성 트레이스들을 포함하는 대표적인 LED 패키지의 저면도이며, 여기서, 전기 전도성 트레이스들 중 특정 전기 전도성 트레이스들의 부분들은 LED 패키지에 대한 패키지 접합 패드들을 형성한다.
도 3b는 도 3a의 절단선(E-E)을 따라 취해진 단면도이다.
도 4는 하나 이상의 LED 칩 및 능동 전기 요소가 동일한 수평 평면을 따라 장착되는 구성들을 예시하는 LED 패키지의 단면도이다.
도 5는 하나 이상의 LED 칩이 제1 수평 평면을 따라 장착되고 능동 전기 요소가 제1 수평 평면과 상이한 제2 수평 평면을 따라 장착되는 구성들을 예시하는 LED 패키지의 단면도이다.
도 6은 하나 이상의 LED 칩 및 능동 전기 요소가 서브마운트의 대향하는 면들에 장착되는 구성들을 예시하는 LED 패키지의 단면도이다.
도 7은 본원에 개시된 실시예들에 따른 복수의 LED 픽셀들을 포함하는 LED 패키지의 저면도이다.
도 8은 본원에 개시된 실시예들에 따른 능동 전기 요소의 구성요소들을 예시하는 블록도 개략도이다.
도 9는 본원에 개시된 실시예들에 따른 능동 전기 요소의 구성요소들을 예시하는 블록도 개략도이다.
도 10은 본원에 개시된 실시예들에 따른, 능동 전기 요소들 내에 포함될 수 있는 휘발성 메모리 요소들에 대한 예시적인 구조를 예시하는 개략도이다.
도 11a는 전압 제어 전류 소스 회로를 포함하는 드라이버 요소를 예시하는 개략도이다.
도 11b는 능동 캐스코드 구성으로 배열된 트랜스컨덕턴스 증폭기를 포함하는 드라이버 요소를 예시하는 개략도이다.
도 11c는 도 11b의 드라이버 요소에 부가된 입력 증폭기를 포함하는 드라이버 요소를 예시하는 개략도이다.
도 11d는 도 11c의 드라이버 요소와 유사하지만 플립된 극성 연결들을 갖는 드라이버 요소를 예시하는 개략도이다.
도 11e는 하울랜드 전류 펌프를 포함하는 드라이버 요소를 예시하는 개략도이다.
도 11f는 도 11e의 드라이버 요소와 유사하고 전압 분배기 및 부가적인 연산 증폭기를 부가하는 드라이버 요소를 예시하는 개략도이다.
도 12a는 검출기 요소를 포함하는 능동 전기 요소의 일 실시예를 예시하는 블록도 개략도이다.
도 12b는 본원에 개시된 실시예들에 따른, 광다이오드를 포함하는 LED 패키지의 저면도이다.
도 13은 본원에 개시된 실시예들에 따른, LED 디스플레이 패널을 위한 시스템 수준 제어 방식에 포함될 수 있는 다양한 구성요소들을 예시하는 블록도 개략도이다.
도 14는, 특정 LED 픽셀에 대응하는 능동 전기 요소가, LED 픽셀 내에 포함되는 각각의 적색, 녹색, 및 청색 LED 칩들에 대한 행 선택 신호 라인뿐만 아니라 별개의 제어 신호들을 수신하도록 구성되는 구성을 표현하는 개략적인 예시이다.
도 15는 특정 LED 픽셀에 대응하는 능동 전기 요소가 LED 픽셀의 각각의 LED 칩에 대한 별개의 행 선택 신호 라인 및 LED 픽셀 내의 LED 칩들 모두에 대한 단일 색상 수준 신호 라인을 수신하도록 구성되는 구성을 표현하는 개략적인 예시이다.
도 16은 특정 LED 픽셀에 대응하는 능동 전기 요소가 LED 픽셀의 각각의 LED 칩에 대한 인코딩된 행 선택 신호 및 LED 픽셀 내의 모든 LED 칩에 대한 단일 색상 수준 신호 라인을 수신하도록 구성되는 구성을 표현하는 개략적인 예시이다.
도 17은, 특정 LED 패키지의 능동 전기 요소가, LED 패키지 내에 포함되는 적색, 녹색, 및 청색 LED 칩들에 대한 행 선택 신호, 색상 수준 신호, 및 하나 이상의 색상 선택 신호를 수신하도록 구성되는 구성을 표현하는 개략적인 예시이다.
도 18은 도 16 및 도 17의 구성들 둘 모두와 유사한 독립적 표기 구성을 표현하는 개략적인 예시이다.
도 19는 특정 LED 픽셀에 대응하는 능동 전기 요소가 LED 픽셀의 모든 LED 칩들에 대한 단일 행 선택 신호 라인 및 단일 색상 수준 신호 라인을 수신하도록 구성되는 구성을 표현하는 개략적인 예시이다.
도 20은 특정 LED 픽셀에 대응하는 능동 전기 요소가 LED 픽셀의 모든 LED 칩들에 대한 단일 행 선택 신호 라인 및 단일 색상 수준 신호 라인을 수신하도록 구성되는 구성을 표현하는 개략적인 예시이다.
도 21은 도 20의 실시예에 따른, LED 픽셀 어레이의 각각의 능동 전기 요소가 신호 라인들을 수신하도록 구성되는 LED 디스플레이 패널에 대한 시스템 수준 제어 방식을 예시하는 블록도 개략도이다.
도 22는 도 20 및 도 21의 구성들에 따른 동작을 위해 구성되는 LED 디스플레이 패널에 대한 라우팅 구성을 예시하는 부분 평면도이다.
도 23은 특정 LED 픽셀에 대응하는 능동 전기 요소가 행, 열, 및/또는 색상 선택 신호들에 대한 완전-디지털(all-digital) 통신을 수신하도록 구성되는 구성을 표현하는 개략적인 예시이다.
도 24는 도 23의 실시예에 따른, LED 픽셀 어레이의 각각의 능동 전기 요소가 신호 라인들을 수신하도록 구성되는 LED 디스플레이 패널에 대한 시스템 수준 제어 방식을 예시하는 블록도 개략도이다.
도 25는 도 23의 구성에 따른 동작을 위해 구성되는 LED 디스플레이 패널에 대한 라우팅 구성을 예시하는 부분 평면도이다.
도 26a 및 26b는 본원에 개시된 실시예들에 따른 예시적인 데이터 패킷의 배열들을 예시하는 개략도들이다.
도 27은 본원에 개시된 실시예들에 따른, 제어 요소로부터 복수의 LED 패키지들로의 데이터 패킷들의 캐스케이딩 흐름을 예시하는 개략도이다.
도 28은 본원에 개시된 실시예들에 따른, 제어 요소로부터 복수의 LED 패키지들로의 데이터 패킷들의 캐스케이딩 흐름 및 제어 요소에 대한 하나 이상의 토크-백 데이터 패킷들의 흐름을 예시하는 개략도이다.
도 29는 본원에 개시된 실시예들에 따른, 모든 LED 패키지들에 정보를 제공하도록 구성되는 데이터 패킷들을 부가적으로 포함하는 제어 요소로부터의 데이터 패킷들의 캐스케이딩 흐름을 예시하는 개략도이다.
도 30은 본원에 개시된 실시예들에 따른, 적어도 하나의 LED 패키지에 부가적인 정보를 제공하도록 구성되는 하나 이상의 연속 데이터 패킷들을 부가적으로 포함하는 제어 요소로부터의 데이터 패킷들의 캐스케이딩 흐름을 예시하는 개략도이다.
도 31은 본원에 개시된 실시예들에 따른 동작을 위해 구성되는 LED 패널에 대한 라우팅 구성을 예시하는 부분 평면도이다.
도 32는 본원에 개시된 실시예들에 따른, 선택적으로 배정가능한 통신 포트들을 갖는 LED 패키지들을 포함하는 LED 패널에 대한 라우팅 구성을 예시하는 부분 평면도이다.
도 33은 본원에 개시된 실시예들에 따른, 선택적으로 배정가능한 통신 포트들을 갖는 LED 패키지들을 포함하는 LED 패널에 대한 다른 라우팅 구성을 예시하는 부분 평면도이다.
도 34는 본원에 개시된 실시예들에 따른, 전압 라인들 및 접지 라인들의 부가가 있는 도 33의 LED 패널에 대한 라우팅 구성을 예시하는 부분 평면도이다.
도 35는 본원에 개시된 실시예에 따른, 능동 전기 요소들에 대한 다양한 입력들 및 대응하는 동작들을 예시하는 개략도이다.
도 36은 본원에 개시된 실시예에 따른, 유한 상태 기계를 포함하는 능동 전기 요소를 예시하는 개략도이다.
도 37은 본원에 개시된 실시예들에 따른, 능동 전기 요소가 적어도 하나의 LED의 정상 또는 불리한 동작 조건들을 검출하도록 구성되는 실시예들을 예시하는 개략도이다.
도 38은 본원에 개시된 실시예들에 따른, 능동 전기 요소가 적어도 하나의 LED에 순방향 및 역방향 바이어스 상태들 둘 모두를 제공하도록 구성되는 실시예들을 예시하는 개략도이다.
도 39는 본원에 개시된 실시예들에 따른, 도 38의 저항기 네트워크 및 대응하는 선택 스위치들이 전류 소스로 대체되는 실시예들을 예시하는 개략도이다.
도 40은 도 39의 개략도와 유사한 다수의 LED 실시예들을 예시하는 개략도이다.
도 41은 본원에 개시된 실시예들에 따른, 공급 전압, 접지, 및 양방향 통신 포트들을 포함하는 다수의 포트들을 갖게 구성된 도 40의 능동 전기 요소를 예시하는 개략도이다.
도 42는 본원에 개시된 실시예들에 따른, 극성-애그노스틱 입력 능력들을 갖게 구성된 도 41의 능동 전기 요소를 예시하는 개략도이다.
도 43은 도 42의 스위칭 네트워크에 초기 전력을 제공하는 데 사용될 수 있는 4-입력 정류기를 예시하는 개략도이다.
도 44a는 능동 전기 요소가 하나 이상의 LED의 펄스 폭 변조(PWM) 제어에 대한 듀티 사이클을 세그먼트화하도록 구성되는 실시예들을 예시하는 개략도이다.
도 44b는 계수기 변환 디바이스가 LED들에 대한 대응하는 듀티 사이클들을 세그먼트화하기 위해 복수의 LED들 사이에 공유되도록 구성되는 실시예들을 예시하는 개략도이다.
도 45는 하나 이상의 LED의 PWM 제어를 위해 순차적으로 순서화된 계수기를 제공하기 위한 테이블 예시를 표현한다.
도 46은 하나 이상의 LED의 PWM 제어를 위해 비트 반전 시퀀스에 따른 비-순차적으로 순서화된 계수기를 제공하기 위한 테이블 예시를 표현한다.
도 47은 하나 이상의 LED의 PWM 제어를 위해 부분 비트 반전 시퀀스에 따른 비-순차적으로 순서화된 계수기를 제공하기 위한 테이블 예시를 표현한다.
도 48은 하나 이상의 LED의 PWM 제어를 위해 2-세그먼트 시퀀싱에 따른 비-순차적으로 순서화된 계수기를 제공하기 위한 테이블 예시를 표현한다.
도 49는 하나 이상의 LED의 PWM 제어를 위해 4-세그먼트 시퀀싱에 따른 비-순차적으로 순서화된 계수기를 제공하기 위한 테이블 예시를 표현한다.
도 50은 하나 이상의 LED의 PWM 제어를 위해 8-세그먼트 시퀀싱에 따른 비-순차적으로 순서화된 계수기를 제공하기 위한 테이블 예시를 표현한다.
도 51a는 능동 전기 요소에 제공될 수 있는 제로 복귀(return to zero)(RZ) 포맷의 데이터 스트림을 예시한다.
도 51b는 능동 전기 요소에 제공될 수 있는 리셋 신호를 포함하는 RZ 포맷의 데이터 스트림을 예시한다.
도 52는 본 개시내용의 동기화 원리들에 따른, LED 디스플레이 패널에 대한 시스템 수준 제어 방식을 예시하는 블록도 개략도이다.
도 53은 본 개시내용의 동기화 원리에 따른, 도 52의 서브-제어기에 대한 개략적인 프로세스 흐름이다.
도 54는 도 53의 서브-제어기에 연결되는 각각의 LED 픽셀의 능동 전기 요소 내의 계수기 논리에 대한 예시적인 프로세스에 대한 개략적인 프로세스 흐름이다.
도 55는 도 54의 능동 전기 요소 내의 처리 유닛의 예시적인 프로세스에 대한 개략적인 프로세스 흐름이다.
도 56은 본 개시내용의 장애 완화를 원리들에 따른, LED 디스플레이 패널에 대한 시스템 수준 제어 방식을 예시하는 블록도 개략도이다.
도 57은 데이터 라인 탭들이 LED 디스플레이의 하나 이상의 LED 스트링을 따라 제공되는 실시예들에 대한 LED 디스플레이의 부분의 평면도 레이아웃을 예시한다.
도 1a는 복수의 능동 LED 픽셀들을 포함하는 발광 다이오드(LED) 디스플레이에 대한 대표적인 디스플레이 패널의 전면의 평면도이다.
도 1b는 도 1a의 대표적인 디스플레이 패널의 후면의 저면도이다.
도 2a는 복수의 LED들 및 능동 전기 요소가 서브마운트 상에 장착되는 특정 제조 상태에서의 LED 패키지의 저면도이다.
도 2b는 도 2a의 절단선(A-A)을 따라 취해진 단면도이다.
도 2c는 캡슐화재 층 및 복수의 전기 전도성 트레이스들이 형성된 후속 제조 상태에서의 도 2a의 LED 패키지의 저면도이다.
도 2d는 도 2c의 절단선(B-B)을 따라 취해진 단면도이다.
도 2e는 부가적인 캡슐화재 층 및 복수의 패키지 접합 패드들이 형성된 후속 제조 상태에서의 도 2c의 LED 패키지의 저면도이다.
도 2f는 도 2e의 절단선(C-C)을 따라 취해진 단면도이다.
도 2g는 도 2e의 절단선(D-D)를 따라 취해진 단면도이다.
도 2h는 도 2e의 LED 패키지의 간략화된 평면도이다.
도 2i는 도 2e의 LED 패키지의 간략화된 저면도이다.
도 3a는 복수의 전기 전도성 트레이스들을 포함하는 대표적인 LED 패키지의 저면도이며, 여기서, 전기 전도성 트레이스들 중 특정 전기 전도성 트레이스들의 부분들은 LED 패키지에 대한 패키지 접합 패드들을 형성한다.
도 3b는 도 3a의 절단선(E-E)을 따라 취해진 단면도이다.
도 4는 하나 이상의 LED 칩 및 능동 전기 요소가 동일한 수평 평면을 따라 장착되는 구성들을 예시하는 LED 패키지의 단면도이다.
도 5는 하나 이상의 LED 칩이 제1 수평 평면을 따라 장착되고 능동 전기 요소가 제1 수평 평면과 상이한 제2 수평 평면을 따라 장착되는 구성들을 예시하는 LED 패키지의 단면도이다.
도 6은 하나 이상의 LED 칩 및 능동 전기 요소가 서브마운트의 대향하는 면들에 장착되는 구성들을 예시하는 LED 패키지의 단면도이다.
도 7은 본원에 개시된 실시예들에 따른 복수의 LED 픽셀들을 포함하는 LED 패키지의 저면도이다.
도 8은 본원에 개시된 실시예들에 따른 능동 전기 요소의 구성요소들을 예시하는 블록도 개략도이다.
도 9는 본원에 개시된 실시예들에 따른 능동 전기 요소의 구성요소들을 예시하는 블록도 개략도이다.
도 10은 본원에 개시된 실시예들에 따른, 능동 전기 요소들 내에 포함될 수 있는 휘발성 메모리 요소들에 대한 예시적인 구조를 예시하는 개략도이다.
도 11a는 전압 제어 전류 소스 회로를 포함하는 드라이버 요소를 예시하는 개략도이다.
도 11b는 능동 캐스코드 구성으로 배열된 트랜스컨덕턴스 증폭기를 포함하는 드라이버 요소를 예시하는 개략도이다.
도 11c는 도 11b의 드라이버 요소에 부가된 입력 증폭기를 포함하는 드라이버 요소를 예시하는 개략도이다.
도 11d는 도 11c의 드라이버 요소와 유사하지만 플립된 극성 연결들을 갖는 드라이버 요소를 예시하는 개략도이다.
도 11e는 하울랜드 전류 펌프를 포함하는 드라이버 요소를 예시하는 개략도이다.
도 11f는 도 11e의 드라이버 요소와 유사하고 전압 분배기 및 부가적인 연산 증폭기를 부가하는 드라이버 요소를 예시하는 개략도이다.
도 12a는 검출기 요소를 포함하는 능동 전기 요소의 일 실시예를 예시하는 블록도 개략도이다.
도 12b는 본원에 개시된 실시예들에 따른, 광다이오드를 포함하는 LED 패키지의 저면도이다.
도 13은 본원에 개시된 실시예들에 따른, LED 디스플레이 패널을 위한 시스템 수준 제어 방식에 포함될 수 있는 다양한 구성요소들을 예시하는 블록도 개략도이다.
도 14는, 특정 LED 픽셀에 대응하는 능동 전기 요소가, LED 픽셀 내에 포함되는 각각의 적색, 녹색, 및 청색 LED 칩들에 대한 행 선택 신호 라인뿐만 아니라 별개의 제어 신호들을 수신하도록 구성되는 구성을 표현하는 개략적인 예시이다.
도 15는 특정 LED 픽셀에 대응하는 능동 전기 요소가 LED 픽셀의 각각의 LED 칩에 대한 별개의 행 선택 신호 라인 및 LED 픽셀 내의 LED 칩들 모두에 대한 단일 색상 수준 신호 라인을 수신하도록 구성되는 구성을 표현하는 개략적인 예시이다.
도 16은 특정 LED 픽셀에 대응하는 능동 전기 요소가 LED 픽셀의 각각의 LED 칩에 대한 인코딩된 행 선택 신호 및 LED 픽셀 내의 모든 LED 칩에 대한 단일 색상 수준 신호 라인을 수신하도록 구성되는 구성을 표현하는 개략적인 예시이다.
도 17은, 특정 LED 패키지의 능동 전기 요소가, LED 패키지 내에 포함되는 적색, 녹색, 및 청색 LED 칩들에 대한 행 선택 신호, 색상 수준 신호, 및 하나 이상의 색상 선택 신호를 수신하도록 구성되는 구성을 표현하는 개략적인 예시이다.
도 18은 도 16 및 도 17의 구성들 둘 모두와 유사한 독립적 표기 구성을 표현하는 개략적인 예시이다.
도 19는 특정 LED 픽셀에 대응하는 능동 전기 요소가 LED 픽셀의 모든 LED 칩들에 대한 단일 행 선택 신호 라인 및 단일 색상 수준 신호 라인을 수신하도록 구성되는 구성을 표현하는 개략적인 예시이다.
도 20은 특정 LED 픽셀에 대응하는 능동 전기 요소가 LED 픽셀의 모든 LED 칩들에 대한 단일 행 선택 신호 라인 및 단일 색상 수준 신호 라인을 수신하도록 구성되는 구성을 표현하는 개략적인 예시이다.
도 21은 도 20의 실시예에 따른, LED 픽셀 어레이의 각각의 능동 전기 요소가 신호 라인들을 수신하도록 구성되는 LED 디스플레이 패널에 대한 시스템 수준 제어 방식을 예시하는 블록도 개략도이다.
도 22는 도 20 및 도 21의 구성들에 따른 동작을 위해 구성되는 LED 디스플레이 패널에 대한 라우팅 구성을 예시하는 부분 평면도이다.
도 23은 특정 LED 픽셀에 대응하는 능동 전기 요소가 행, 열, 및/또는 색상 선택 신호들에 대한 완전-디지털(all-digital) 통신을 수신하도록 구성되는 구성을 표현하는 개략적인 예시이다.
도 24는 도 23의 실시예에 따른, LED 픽셀 어레이의 각각의 능동 전기 요소가 신호 라인들을 수신하도록 구성되는 LED 디스플레이 패널에 대한 시스템 수준 제어 방식을 예시하는 블록도 개략도이다.
도 25는 도 23의 구성에 따른 동작을 위해 구성되는 LED 디스플레이 패널에 대한 라우팅 구성을 예시하는 부분 평면도이다.
도 26a 및 26b는 본원에 개시된 실시예들에 따른 예시적인 데이터 패킷의 배열들을 예시하는 개략도들이다.
도 27은 본원에 개시된 실시예들에 따른, 제어 요소로부터 복수의 LED 패키지들로의 데이터 패킷들의 캐스케이딩 흐름을 예시하는 개략도이다.
도 28은 본원에 개시된 실시예들에 따른, 제어 요소로부터 복수의 LED 패키지들로의 데이터 패킷들의 캐스케이딩 흐름 및 제어 요소에 대한 하나 이상의 토크-백 데이터 패킷들의 흐름을 예시하는 개략도이다.
도 29는 본원에 개시된 실시예들에 따른, 모든 LED 패키지들에 정보를 제공하도록 구성되는 데이터 패킷들을 부가적으로 포함하는 제어 요소로부터의 데이터 패킷들의 캐스케이딩 흐름을 예시하는 개략도이다.
도 30은 본원에 개시된 실시예들에 따른, 적어도 하나의 LED 패키지에 부가적인 정보를 제공하도록 구성되는 하나 이상의 연속 데이터 패킷들을 부가적으로 포함하는 제어 요소로부터의 데이터 패킷들의 캐스케이딩 흐름을 예시하는 개략도이다.
도 31은 본원에 개시된 실시예들에 따른 동작을 위해 구성되는 LED 패널에 대한 라우팅 구성을 예시하는 부분 평면도이다.
도 32는 본원에 개시된 실시예들에 따른, 선택적으로 배정가능한 통신 포트들을 갖는 LED 패키지들을 포함하는 LED 패널에 대한 라우팅 구성을 예시하는 부분 평면도이다.
도 33은 본원에 개시된 실시예들에 따른, 선택적으로 배정가능한 통신 포트들을 갖는 LED 패키지들을 포함하는 LED 패널에 대한 다른 라우팅 구성을 예시하는 부분 평면도이다.
도 34는 본원에 개시된 실시예들에 따른, 전압 라인들 및 접지 라인들의 부가가 있는 도 33의 LED 패널에 대한 라우팅 구성을 예시하는 부분 평면도이다.
도 35는 본원에 개시된 실시예에 따른, 능동 전기 요소들에 대한 다양한 입력들 및 대응하는 동작들을 예시하는 개략도이다.
도 36은 본원에 개시된 실시예에 따른, 유한 상태 기계를 포함하는 능동 전기 요소를 예시하는 개략도이다.
도 37은 본원에 개시된 실시예들에 따른, 능동 전기 요소가 적어도 하나의 LED의 정상 또는 불리한 동작 조건들을 검출하도록 구성되는 실시예들을 예시하는 개략도이다.
도 38은 본원에 개시된 실시예들에 따른, 능동 전기 요소가 적어도 하나의 LED에 순방향 및 역방향 바이어스 상태들 둘 모두를 제공하도록 구성되는 실시예들을 예시하는 개략도이다.
도 39는 본원에 개시된 실시예들에 따른, 도 38의 저항기 네트워크 및 대응하는 선택 스위치들이 전류 소스로 대체되는 실시예들을 예시하는 개략도이다.
도 40은 도 39의 개략도와 유사한 다수의 LED 실시예들을 예시하는 개략도이다.
도 41은 본원에 개시된 실시예들에 따른, 공급 전압, 접지, 및 양방향 통신 포트들을 포함하는 다수의 포트들을 갖게 구성된 도 40의 능동 전기 요소를 예시하는 개략도이다.
도 42는 본원에 개시된 실시예들에 따른, 극성-애그노스틱 입력 능력들을 갖게 구성된 도 41의 능동 전기 요소를 예시하는 개략도이다.
도 43은 도 42의 스위칭 네트워크에 초기 전력을 제공하는 데 사용될 수 있는 4-입력 정류기를 예시하는 개략도이다.
도 44a는 능동 전기 요소가 하나 이상의 LED의 펄스 폭 변조(PWM) 제어에 대한 듀티 사이클을 세그먼트화하도록 구성되는 실시예들을 예시하는 개략도이다.
도 44b는 계수기 변환 디바이스가 LED들에 대한 대응하는 듀티 사이클들을 세그먼트화하기 위해 복수의 LED들 사이에 공유되도록 구성되는 실시예들을 예시하는 개략도이다.
도 45는 하나 이상의 LED의 PWM 제어를 위해 순차적으로 순서화된 계수기를 제공하기 위한 테이블 예시를 표현한다.
도 46은 하나 이상의 LED의 PWM 제어를 위해 비트 반전 시퀀스에 따른 비-순차적으로 순서화된 계수기를 제공하기 위한 테이블 예시를 표현한다.
도 47은 하나 이상의 LED의 PWM 제어를 위해 부분 비트 반전 시퀀스에 따른 비-순차적으로 순서화된 계수기를 제공하기 위한 테이블 예시를 표현한다.
도 48은 하나 이상의 LED의 PWM 제어를 위해 2-세그먼트 시퀀싱에 따른 비-순차적으로 순서화된 계수기를 제공하기 위한 테이블 예시를 표현한다.
도 49는 하나 이상의 LED의 PWM 제어를 위해 4-세그먼트 시퀀싱에 따른 비-순차적으로 순서화된 계수기를 제공하기 위한 테이블 예시를 표현한다.
도 50은 하나 이상의 LED의 PWM 제어를 위해 8-세그먼트 시퀀싱에 따른 비-순차적으로 순서화된 계수기를 제공하기 위한 테이블 예시를 표현한다.
도 51a는 능동 전기 요소에 제공될 수 있는 제로 복귀(return to zero)(RZ) 포맷의 데이터 스트림을 예시한다.
도 51b는 능동 전기 요소에 제공될 수 있는 리셋 신호를 포함하는 RZ 포맷의 데이터 스트림을 예시한다.
도 52는 본 개시내용의 동기화 원리들에 따른, LED 디스플레이 패널에 대한 시스템 수준 제어 방식을 예시하는 블록도 개략도이다.
도 53은 본 개시내용의 동기화 원리에 따른, 도 52의 서브-제어기에 대한 개략적인 프로세스 흐름이다.
도 54는 도 53의 서브-제어기에 연결되는 각각의 LED 픽셀의 능동 전기 요소 내의 계수기 논리에 대한 예시적인 프로세스에 대한 개략적인 프로세스 흐름이다.
도 55는 도 54의 능동 전기 요소 내의 처리 유닛의 예시적인 프로세스에 대한 개략적인 프로세스 흐름이다.
도 56은 본 개시내용의 장애 완화를 원리들에 따른, LED 디스플레이 패널에 대한 시스템 수준 제어 방식을 예시하는 블록도 개략도이다.
도 57은 데이터 라인 탭들이 LED 디스플레이의 하나 이상의 LED 스트링을 따라 제공되는 실시예들에 대한 LED 디스플레이의 부분의 평면도 레이아웃을 예시한다.
아래에 기재된 실시예들은, 관련 기술분야의 통상의 기술자들이 실시예들을 실시할 수 있게 하는 필요한 정보를 표현하며, 실시예들을 실시하는 최상의 모드를 예시한다. 첨부한 도시된 도면들을 고려하여 다음의 설명을 읽을 시, 관련 기술분야의 통상의 기술자들은 본 개시내용의 개념들을 이해할 것이고, 본원에서 상세하게 다루어지지 않는 이러한 개념들의 응용들을 인지할 것이다. 이러한 개념들 및 응용들은 본 개시내용 및 첨부한 청구항들의 범위 내에 속한다는 것이 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어들이 다양한 요소들을 설명하기 위해 본원에서 사용될 수 있지만, 이러한 요소들은 이러한 용어들에 의해 제한되지 않아야 한다는 것이 이해될 것이다. 이러한 용어들은 단지 하나의 요소를 다른 요소와 구별하기 위해 사용된다. 예컨대, 본 개시내용의 범위를 벗어나지 않으면서, 제1 요소는 제2 요소로 지칭될 수 있고, 유사하게, 제2 요소는 제1 요소로 지칭될 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "및/또는" 및 "그리고/또는" 및 "~고/거나"라는 용어는 연관된 열거된 항목들 중 하나 이상의 항목의 임의의 그리고 모든 조합들을 포함한다.
층, 영역, 또는 기판과 같은 요소가 다른 요소 "상에" 있거나 "상으로" 연장되는 것으로 지칭될 때, 그 요소는 다른 요소 상에 직접 있거나 다른 요소 상으로 직접 연장될 수 있거나, 개재 요소들이 또한 존재할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 대조적으로, 한 요소가 또 다른 요소 "상에 직접" 있거나 "상으로 직접" 연장되는 것으로 지칭될 때, 어떠한 개재 요소들도 존재하지 않는다. 마찬가지로, 층, 영역, 또는 기판과 같은 요소가 다른 요소 "위에" 있거나 "위로" 연장되는 것으로 지칭될 때, 그 요소는 다른 요소 바로 위에 있거나 다른 요소 바로 위로 연장될 수 있거나, 개재 요소들이 또한 존재할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 대조적으로, 한 요소가 또 다른 요소 "바로 위에" 있거나 "바로 위로" 연장되는 것으로 지칭될 때, 어떠한 개재 요소들도 존재하지 않는다. 한 요소가 다른 요소에 "연결" 또는 "결합"된 것으로 지칭될 때, 그 요소는 다른 요소에 직접 연결 또는 결합될 수 있거나, 개재 요소들이 존재할 수 있다는 것이 또한 이해될 것이다. 대조적으로, 한 요소가 또 다른 요소에 "직접 연결" 또는 "직접 결합"된 것으로 지칭될 때, 어떠한 개재 요소들도 존재하지 않는다.
"아래" 또는 "위" 또는 "상부" 또는 "하부" 또는 "수평" 또는 "수직" 또는 "최상부" 또는 "최하부" 또는 "행" 또는 "열"과 같은 상대적인 용어들은 도면들에 예시된 바와 같은 하나의 요소, 층, 표면, 또는 영역의 다른 요소, 층, 표면, 또는 영역에 대한 관계를 설명하기 위해 본원에서 사용될 수 있다. 이러한 용어들 및 위에 논의된 것들은 도면들에 도시된 배향에 부가하여 디바이스의 상이한 배향들을 포괄하도록 의도된다는 것이 이해될 것이다. 예컨대, 특정 도면의 장치가 뒤집히는 경우, "위"로서 설명된 요소, 층, 표면, 또는 영역은 이제 "아래"로서 배향될 것이다.
본원에서 사용되는 전문용어는 특정 실시예들을 설명하려는 목적만을 위한 것이며, 본 개시내용을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 맥락이 명확하게 달리 표시하지 않는 한, 단수 형태들은 복수 형태들을 또한 포함하도록 의도된다. "포함하다(comprise)", "포함하는(comprising)", "포함하다(include)", 및/또는 "포함하는(including)"이라는 용어들은, 본원에서 사용될 때, 서술된 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 요소들, 및/또는 구성요소들의 존재를 특정하지만, 하나 이상의 다른 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 요소들, 구성요소들, 및/또는 이들의 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하지는 않는다는 것이 추가로 이해될 것이다.
달리 정의되지 않는 한, 본원에서 사용된 모든 용어들(기술적 및 과학적 용어들을 포함함)은 본 개시내용이 속하는 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 사용되는 용어들은 본 명세서 및 관련 기술의 맥락에서의 그들의 의미와 일관되는 의미를 갖는 것으로서 해석되어야 하며, 본원에서 명백하게 그러한 것으로 정의되지 않는 한 이상적인 또는 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않을 것임이 추가로 이해될 것이다.
본 개시내용은 발광 다이오드(LED)들, LED 패키지들, 및 관련된 LED 디스플레이들에 관한 것으로, 더 상세하게는, LED 디스플레이 내의 LED들의 능동 제어에 관한 것이다. LED 디스플레이들은 LED 픽셀들의 어레이를 형성하는 LED들의 행들 및 열들을 포함할 수 있다. 특정 LED 픽셀은 동일한 색상 또는 다수의 색상들의 LED 칩들의 클러스터를 포함할 수 있으며, 예시적인 LED 픽셀은 적색 LED 칩, 녹색 LED 칩, 및 청색 LED 칩을 포함한다. 특정 실시예들에서, LED 패키지는 적어도 하나의 LED 픽셀을 형성하는 복수의 LED 칩을 포함하고, 복수의 그러한 LED 패키지들은 LED 디스플레이를 위한 LED 픽셀들의 어레이를 형성하도록 배열될 수 있다. 각각의 LED 패키지는, 제어 신호를 수신하고 밝기 또는 그레이 수준과 같은 동작 상태 능동적으로 유지하거나, 또는 다른 LED 패키지들이 어드레싱되는 동안 LED 패키지의 LED 칩들에 대한 색상 선택 신호를 수신하도록 구성되는 능동 전기 요소를 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 능동 전기 요소는, 다른 것들 중에서도, 드라이버 디바이스, 신호 컨디셔닝 또는 변환 디바이스, 메모리 디바이스, 디코더 디바이스, 정전기 방전(ESD) 보호 디바이스, 열 관리 디바이스, 및 검출 디바이스 중 하나 이상을 포함하는 능동 회로를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, LED 디스플레이의 각각의 LED 픽셀은 능동 매트릭스 어드레싱에 따른 동작을 위해 구성될 수 있다. 능동 전기 요소는, 아날로그 제어 신호, 인코딩된 아날로그 제어 신호, 디지털 제어 신호, 및 인코딩된 디지털 제어 신호 중 하나 이상을 수신하도록 구성될 수 있다. 패널의 제1 면 상의 그러한 LED 픽셀들의 어레이 및 LED 픽셀들의 각각의 능동 전기 요소와 통신하도록 구성되는 패널의 후면측 상의 제어 회로를 포함하는 디스플레이 패널들이 개시된다.
본 개시내용은, 펄스 폭 변조(PWM)를 통한, LED들, LED 패키지들, 및 관련된 LED 디스플레이들의 능동 제어에 관한 것이다. 특정 실시예들에서, LED들에 대한 유효 PWM 주파수들은 LED들이 개별 PWM 기간들 내에 전기적으로 활성화되는 듀티 사이클들을 세그먼트화함으로써 증가된다. PWM 기간 내에서 듀티 사이클을 세그먼트화하는 것은, LED들을 동작시키는 드라이버들에 비교기가 제어 신호를 출력하는 시퀀스를 변환하거나 재순서화함으로써 달성될 수 있다. 이러한 방식으로, 각각의 PWM 기간 내의 듀티 사이클은, 듀티 사이클의 지속기간 동안 LED를 전기적으로 활성화된 상태로 연속적으로 유지하기보다는, 각각의 PWM 기간 내에서 각각의 LED를 다수 회 전기적으로 활성화 및 비활성화하는 일련의 펄스들에 걸쳐 세그먼트화될 수 있다. 특정 실시예들에서, LED 디스플레이의 하나 이상의 LED 패키지에 통합되는 능동 전기 요소들은 하나 이상의 LED에 대한 듀티 사이클을 세그먼트화하는 것이 가능하다. 특정 실시예들에서, 리셋 동작을 개시하거나 리셋 신호들을 디스플레이의 다른 능동 전기 요소들에 전달하기 위해 데이터 스트림으로부터 리셋 신호들을 수신하는 것이 가능한 능동 전기 요소들이 개시된다.
본 개시내용의 양상들에 따르면, 모든 LED 픽셀들의 하나 이상의 동작이 동시에 또는 밀리초 내에 개시될 수 있도록, LED 디스플레이 내의 LED 픽셀들에 대한 동기화가 제공된다. LED 디스플레이들 및 대응하는 시스템들은, 통신 신호들을 LED 픽셀들의 하나 이상의 스트링에 전송하도록 구성되는 제어기를 포함할 수 있다. 각각의 LED 픽셀 내의 능동 전기 요소들은, 통신 신호들을 수신하고, 대응하는 동기화 신호들을 생성하고, 특정 LED 디스플레이 내의 모든 다른 LED 픽셀들과 조정되는 방식으로 응답하도록 구성될 수 있다. 본 개시내용의 추가적인 양상들은, 제어기가 LED 스트링에 대한 양방향 통신 포트들로 구성되는 LED 스트링 내의 LED 픽셀 장애들의 장애 완화를 포함한다. 장애 완화 모드에서, 양방향 통신 포트들은, LED 스트링의 양 측들에 통신 신호들을 제공하기 위해 방향들을 스위칭할 수 있다.
LED 칩은 전형적으로, 상이한 방식들로 배열된 많은 상이한 반도체 층들을 가질 수 있는 능동 LED 구조 또는 영역을 포함한다. LED들 및 그들의 활성 구조들의 제조 및 동작은 일반적으로 관련 기술분야에 알려져 있으며, 여기서는 간략하게만 논의된다. 능동 LED 구조의 층들은, 금속 유기 화학 기상 증착을 사용하는 제조인 적합한 프로세스와 함께, 알려져 있는 프로세스를 이용하여 제조될 수 있다. 능동 LED 구조의 층들은 많은 상이한 층들을 포함할 수 있고, 일반적으로, n형 및 p형의 반대로 도핑된 에피택셜 층들 사이에 샌드위치된 활성 층을 포함하며, 이들 모두는 성장 기판 상에 연속적으로 형성된다. 버퍼 층들, 핵형성 층들, 초격자 구조들, 도핑되지 않은 층들, 클래딩 층들, 접촉 층들, 전류-확산 층들, 및 광 추출 층들 및 요소들을 포함하지만 이에 제한되지는 않는 부가적인 층들 및 요소들이 또한 능동 LED 구조에 포함될 수 있다는 것이 이해된다. 활성 층은, 단일 양자 우물, 다중 양자 우물, 이중 이중구조 또는, 초격자 구조들을 포함할 수 있다.
능동 LED 구조는 상이한 물질 시스템들로 제조될 수 있으며, 일부 물질 시스템들은 III족 질화물 기반 물질 시스템들이다. III족 질화물들은 질소와 주기율표의 III족의 원소들, 일반적으로 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 및 인듐(In) 사이에서 형성되는 반도체 화합물들과 같은 것들을 지칭한다. 질화갈륨(GaN)은 통상적인 2원 화합물이다. III족 질화물은 또한, 알루미늄 갈륨 질화물(AlGaN), 인듐 갈륨 질화물(InGaN), 및 알루미늄 인듐 갈륨 질화물(AlInGaN)과 같은 3원 및 4원 화합물들을 지칭한다. III족 질화물의 경우, 규소(Si)는 공통의 n형 도펀트이고 마그네슘(Mg)은 공통의 p형 도펀트이다. 그에 따라서, 활성 층, n형 층, 및 p형 층은, III족 질화물에 기반한 물질 시스템을 위해 도핑되지 않거나 Si 또는 Mg로 도핑된 GaN, AlGaN, InGaN, 및 AlInGaN의 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 다른 물질 시스템들은, 탄화규소(SiC), 유기 반도체 물질들, 및 다른 III-V족 시스템들, 이를테면, 인화갈륨(GaP), 갈륨 비화물(GaAs), 및 관련된 화합물들을 포함한다.
능동 LED 구조는, 사파이어, SiC, 질화알루미늄(AlN), GaN과 같은 많은 물질들을 포함할 수 있는 성장 기판 상에서 성장될 수 있으며, 적합한 기판은 SiC의 4H 폴리타입이지만, 3C, 6H, 및 15R 폴리타입들을 포함하는 다른 SiC 폴리타입들이 또한 사용될 수 있다. SiC는 다른 기판들보다 III족 질화물들에 더 가까운 결정 격자 정합과 같은 특정 이점들을 가지며, 그 결과, III족 질화물 막들이 높은 품질이 된다. SiC는 또한 매우 높은 열전율을 가지며, 이에 따라, SiC 상의 III족 질화물 디바이스들의 총 출력 전력은 기판의 열 소산에 의해 제한되지 않는다. 사파이어는 III족 질화물들에 대한 다른 통상적인 기판이며, 또한, 비용이 더 낮고, 확립된 제조 프로세스들을 갖고, 양호한 광 투과성 광학 특성들을 갖는 것을 포함하는 특정 이점들을 갖는다.
능동 LED 구조의 상이한 실시예들은, 활성 층과 n형 및 p형 층들의 조성에 따라 상이한 파장들의 광을 방출할 수 있다. 예컨대, 다양한 LED들에 대한 능동 LED 구조는 대략적으로 430 나노미터(nm) 내지 480 nm의 피크 파장 범위를 갖는 청색 광, 500 nm 내지 570 nm의 피크 파장 범위를 갖는 녹색 광, 또는 600 nm 내지 650 nm의 피크 파장 범위를 갖는 적색 광을 방출할 수 있다. LED 칩은 또한 하나 이상의 루미포릭(lumiphoric) 또는 다른 변환 물질들, 이를테면 형광체들로 덮일 수 있으며, 이에 따라, LED 칩으로부터의 광의 적어도 일부가 하나 이상의 형광체에 의해 흡수되고 하나 이상의 형광체로부터의 특성 방출에 따라 하나 이상의 상이한 파장 스펙트럼으로 변환된다. 일부 실시예들에서, LED 칩과 하나 이상의 형광체의 조합은 일반적으로 백색 조합의 광을 방출한다. 하나 이상의 형광체는 황색(예컨대, YAG:Ce), 녹색(예컨대, LuAg:Ce), 및 적색(예컨대, Cai-x-ySrxEuyAlSiN3) 방출 형광체들, 및 그들의 조합들을 포함할 수 있다. 본원에 설명된 바와 같은 루미포릭 물질들은, 형광체, 신틸레이터(scintillator), 루미포릭 잉크, 양자점 물질, 데이 글로우 테이프(day glow tape) 등 중 하나 이상이거나 이를 포함할 수 있다. 루미포릭 물질들은, 임의의 적합한 수단, 예컨대, LED의 하나 이상의 표면 상의 직접 코팅, 하나 이상의 LED를 덮도록 구성되는 캡슐화재 물질에서의 분산, 및/또는 (예컨대, 분말 코팅, 잉크젯 인쇄 등에 의한) 하나 이상의 광학 또는 지지 요소 상의 코팅에 의해 제공될 수 있다. 특정 실시예들에서, 루미포릭 물질들은 하향변환하는 것 또는 상향변환하는 것일 수 있고, 하향변환 및 상향변환 물질들 둘 모두의 조합들이 제공될 수 있다. 특정 실시예들에서, 상이한 피크 파장들을 생성하도록 배열되는 다수의 상이한(예컨대, 조성적으로 상이한) 루미포릭 물질들이 하나 이상의 LED 칩으로부터의 방출들을 수신하도록 배열될 수 있다.
LED 칩의 활성 층 또는 영역에 의해 방출된 광은 전형적으로 램버시안(lambertian) 방출 패턴을 갖는다. 지향성 응용들의 경우, 내부 거울들 또는 외부 반사 표면들을 이용하여 요망되는 방출 방향을 향해 가능한 한 많은 광을 재지향시킬 수 있다. 내부 거울들은 단일 또는 다수의 층들을 포함할 수 있다. 일부 다층 거울들은 금속 반사기 층 및 유전체 반사기 층을 포함하며, 여기서, 유전체 반사기 층은 금속 반사기 층과 복수의 반도체 층들 사이에 배열된다. 부동화 층은 금속 반사기 층과 제1 및 제2 전기 접촉부들 사이에 배열될 수 있으며, 제1 전기 접촉부는 제1 반도체 층과 전도성 전기 통신하도록 배열되고, 제2 전기 접촉부는 제2 반도체 층과 전도성 전기 통신하도록 배열된다. 일부 실시예들에서, 제1 및 제2 전기 접촉부들 그 자체는 거울 층들로서 구성될 수 있다. 100 % 미만의 반사율을 나타내는 표면들을 포함하는 단일 또는 다층 거울들의 경우, 일부 광이 거울에 의해 흡수될 수 있다. 부가적으로, 능동 LED 구조를 통해 재지향되는 광은 LED 칩 내의 다른 층들 또는 요소들에 의해 흡수될 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 발광 디바이스의 층 또는 영역은, 그 층 또는 영역 상에 충돌하는 방출된 방사선의 적어도 80 %가 층 또는 영역을 통해 나올 때 "투명한" 것으로 간주될 수 있다. 더욱이, 본원에서 사용되는 바와 같이, LED의 층 또는 영역은, 그 층 또는 영역에 충돌하는 방출된 방사선의 적어도 80 %가 반사될 때 "반사성"이거나 "거울" 또는 "반사기"를 구현하는 것으로 간주된다. 일부 실시예들에서, 방출된 방사선은, 루미포릭 물질들이 있거나 없는 청색 및/또는 녹색 LED들과 같은 가시 광을 포함한다. 다른 실시예들에서, 방출된 방사선은 비가시 광을 포함할 수 있다. 예컨대, GaN 기반 청색 및/또는 녹색 LED들의 맥락에서, 은(예컨대, 적어도 80 % 반사성)은 반사성 물질로 간주될 수 있다. 자외선(UV) LED들의 경우에서, 요망되는 그리고 일부 실시예들에서는 높은 반사율; 및/또는 요망되는 그리고 일부 실시예들에서는 낮은 흡수를 제공하도록 적합한 물질들이 선택될 수 있다. 특정 실시예들에서, "광 투과성" 물질은 요망되는 파장의 방출된 방사선의 적어도 50 %를 투과하도록 구성될 수 있다. 특정 실시예들에서, 처음에 "광 투과성"인 물질은, 회색, 어두운, 또는 흑색 입자들 또는 물질들을 포함하는 불투명 또는 비-반사성 물질들과 같은 하나 이상의 광 흡수 물질들의 부가로, 요망되는 파장의 방출된 방사선의 50 % 미만을 투과하는 "광 흡수 물질"로 변경될 수 있다.
본 개시내용은, 다양한 기하학적 구조들, 이를테면, 수직 기하학적 구조 또는 측방향 기하학적 구조를 갖는 LED 칩들에 유용할 수 있다. 수직 기하학적 구조 LED 칩은 전형적으로, LED 칩의 대향하는 측들 상에 애노드 및 캐소드 연결들을 포함한다. 측방향 기하학적 구조 LED 칩은 전형적으로, 기판, 이를테면 성장 기판에 대향하는 LED 칩의 동일한 측 상에 애노드 및 캐소드 연결 둘 모두를 포함한다. 본원에 개시된 특정 실시예들은, 광 투과성 기판이 노출된 발광 표면을 나타내는 플립 칩 LED 디바이스들의 사용에 관한 것이다.
하나 이상의 LED 칩을 포함하는 LED 칩들 또는 LED 패키지들은 물체들, 표면들, 또는 영역들의 조명을 제공하도록 많은 상이한 응용들에서 배열될 수 있다. 특정 응용들에서, 상이한 색상의 LED 칩들 또는 LED 패키지들의 클러스터들은 비디오 디스플레이들을 포함하는 LED 디스플레이 응용들을 위한 픽셀들로서 배열될 수 있다. 예컨대, 적색, 녹색, 및 청색 LED 칩들의 개별 클러스터들은 더 큰 LED 디스플레이의 LED 픽셀들을 형성할 수 있다. 특정 응용들에서, 각각의 픽셀의 적색, 녹색, 및 청색 LED 칩들은 다중 LED 패키지로서 함께 패키징될 수 있고, LED 디스플레이는 그러한 다중 LED 패키지들의 어레이들이 함께 배열될 때 형성된다. 이와 관련하여, 각각의 픽셀은, 적색 LED 칩, 녹색 LED 칩, 및 청색 LED 칩을 포함하는 단일 LED 패키지를 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 적색, 녹색, 및 청색 LED 칩들은 별개로 패키징되거나 칩-온-보드 구성으로 배열될 수 있다. 특정 LED 디스플레이 응용들에서, LED 픽셀들의 어레이들은, 타일들 또는 LED 모듈들로 또한 지칭될 수 있는 패널들 상에 배열되고, 그러한 패널들의 어레이들은 함께 배열되어 더 큰 LED 디스플레이들을 형성한다. 응용에 따라, LED 디스플레이의 각각의 패널은 상이한 수들의 LED 픽셀들을 포함할 수 있다. 특정 응용들에서, LED 디스플레이의 각각의 패널은, 64 행 x 64 열의 LED 픽셀들 또는 그 초과의 LED 픽셀들에 의해 형성된 어레이를 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, LED 디스플레이의 각각의 패널은, 약 4,000개의 LED 픽셀의 수평 디스플레이 해상도, 또는 4K 해상도로 구성될 수 있다. LED 디스플레이들에 대해 더 높은 스크린 해상도가 요망되는 응용들에 대해, 각각의 패널은 서로 더 밀접하게 이격되는 LED 픽셀들의 훨씬 더 많은 행들 및 열들을 포함할 수 있다. 요망되는 스크린 해상도에 따라, 픽셀 피치들은 약 3 밀리미터(mm), 또는 약 2.5 mm, 또는 약 1.6 mm, 또는 약 1.5 mm 내지 약 3 mm의 범위, 또는 약 1.6 mm 내지 약 3 mm의 범위, 또는 약 1.5 mm 내지 약 2.5 mm의 범위일 수 있다. 부가적으로, 훨씬 더 높은 스크린 해상도들을 갖는 미세 피치 LED 디스플레이들의 경우, 픽셀 피치들은, 특정 실시예들에 대해, 1 mm 미만, 또는 0.8 mm 미만, 또는 약 0.5 mm 내지 약 1 mm의 범위, 또는 약 0.7 mm이도록 구성될 수 있다.
종래의 비디오 디스플레이 응용들에서, LED 픽셀들은 전형적으로 수동 매트릭스 어드레싱을 위해 구성된다. 이와 관련하여, LED 픽셀들은, 별개의 드라이버 또는 제어기에 대한 전기 연결들을 제공하는 수동 인터페이스 요소에 결합되도록 배열될 수 있다. 예컨대, 직교 배열된(예컨대, 수직 및 수평) 전도체들이 그리드 패턴으로 행들 및 열들을 형성하고, 이에 의해, 각각의 LED 픽셀의 개별 LED 칩들은 행 및 열의 각각의 교차점에 의해 정의된다. 다중화 시퀀싱은, 공통 행 애노드 또는 공통 행 캐소드 매트릭스 배열을 활용함으로써 어레이 내의 LED 칩들의 수보다 적은 수의 전도체들을 이용하면서 어레이의 각각의 LED 칩의 개별 제어를 허용하기 위해 사용될 수 있고, 밝기 제어는 펄스 폭 변조에 의해 제공될 수 있다. 이러한 방식으로, 행들 또는 열들에 대한 전도체들이 많은 LED 픽셀들 사이에 공유되고, 각각의 개별 LED 픽셀을 어드레싱하기 위해 시분할 다중화가 이용된다. 그들의 수동 구성으로 인해, 각각의 LED 픽셀은 그들 개개의 통신 시간들 내에만 광을 방출한다. 디스플레이를 제어하기 위한 별개의 드라이버들은 전형적으로, 디스플레이의 픽셀들로부터 멀리 떨어져, 이를테면, 별개의 보드 또는 모듈 상에, 또는 각각의 패널의 후면측에 부착되거나 다른 방식으로 장착되는 인쇄 회로 보드(PCB) 상에, 또는 전면 상에 픽셀들의 어레이를 포함하는 공통 PCB의 후면측 상에 배열된다. 이전에 설명된 바와 같이, PCB들은 전형적으로, 특정 패널 상의 픽셀들 각각을 구동하기 위한 커패시터들, 전계 효과 트랜지스터(FET)들, 디코더들, 마이크로제어기들 등을 포함하는 전기 디바이스들로 조밀하게 채워진다. 더 높은 해상도 디스플레이들의 경우, 그러한 전기 디바이스들의 밀도는 각각의 패널 상의 증가된 픽셀 수에 대응하여 더 높게 스케일링된다. 이전에 설명된 바와 같이, 이는, 디스플레이 응용들을 위해 LED 패널들에 더 높은 복잡도 및 비용들을 부가할 뿐만 아니라 드라이버 전자기기가 더 밀접하게 이격되는 영역들에서 열 집중을 증가시킬 수 있다. 수동 매트릭스 어드레싱을 위해, LED 픽셀들은 전형적으로 펄스형 신호 시퀀스들에 의해 구동된다. 이와 관련하여, LED 픽셀들은 디스플레이 주사율에 따라 60 헤르츠(Hz) 또는 120 Hz와 같은 특정 주파수들에서 빠르게 펄싱할 수 있다. 비디오 디스플레이가 인간의 눈에는 빠르게 펄싱하는 것으로 보이지 않을 수 있지만, 그것은 이미지 포착 장비로 검출가능할 수 있고, 일부 예시들에서, 비디오 디스플레이와 비디오 디스플레이에 근접해 있는 다른 펄스형 디스플레이들 또는 광원들 사이에 간섭 박동(beating)이 존재할 수 있다.
본원에 개시된 실시예들에 따르면, LED 디스플레이의 각각의 LED 픽셀은 능동 매트릭스 어드레싱에 따른 동작을 위해 구성될 수 있다. 능동 매트릭스 어드레싱을 위해, 각각의 LED 픽셀은 다른 LED 픽셀들이 어드레싱되는 동안 동작 또는 구동 상태, 이를테면 밝기 또는 그레이 수준, 또는 색상 선택을 능동적으로 유지하도록 구성되며, 그에 의해, 각각의 LED 픽셀이 구동 구성에 따라 감소된 펄싱으로 또는 펄싱 없이 그들의 구동 상태를 유지할 수 있게 된다. 그에 따라서, 각각의 LED 픽셀은 수동 매트릭스 어드레싱과 연관된 펄스형 신호들에 의해서가 아니라, 연속적인 구동 신호로 그의 개개의 동작 상태를 유지하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 각각의 LED 픽셀은, 메모리 디바이스 및 메모리 디바이스로부터의 메모리에 기반하여 LED 픽셀의 구동 조건(driving condition 또는 drive condition)을 변경하는 능력을 포함할 수 있는 능동 전기 칩 또는 능동 전기 요소를 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 연속적인 구동 신호는 일정한 아날로그 구동 전류이고, 밝기 수준이 펄스 폭 변조(PWM)와 같은 펄스 방법들에 의해 제어될 수 있는 다른 실시예들에서, 연속적인 구동 신호는, 어레이 내의 또는 서브-어레이 내의 다른 LED 픽셀들의 주사에 의해 인터럽트되지 않는 PWM 신호를 지칭할 수 있다. 특정 실시예들에서, 능동 전기 칩은, 다른 것들 중에서도, 드라이버 디바이스, 신호 컨디셔닝 또는 변환 디바이스, 메모리 디바이스, 디코더 디바이스, ESD 보호 디바이스, 열 관리 디바이스, 및 검출 디바이스 중 하나 이상을 포함하는 능동 회로를 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "능동 전기 칩", "능동 전기 요소" 또는 "능동 전기 구성요소"라는 용어는 메모리, 또는 칩 또는 구성요소 내에 저장될 수 있는 다른 정보에 기반하여 LED의 구동 조건을 변경할 수 있는 임의의 칩 또는 구성요소를 포함한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "능동 LED 픽셀"이라는 용어는 위에 설명된 바와 같이 픽셀 및 능동 전기 칩을 형성하는 하나 이상의 LED 디바이스를 포함한다. 특정 실시예들에서, 각각의 LED 픽셀은, 위에 설명된 바와 같이, 다수의 LED 칩들 및 능동 전기 요소를 포함하는 능동 LED 패키지로서 구성되는 단일 LED 패키지를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 이전에 설명된 바와 같이, LED 디스플레이의 LED 패널들의 후면측들 상에 위치된 별개의 전기 디바이스들과 같은, LED 디스플레이에 필요한 별개의 전기 디바이스들의 수가 감소될 수 있다. 부가적으로, LED 패널들을 작동하는 데 필요한 전체 동작 전력들이 감소될 수 있다.
도 1a는 복수의 능동 LED 픽셀들(12)을 포함하는 LED 디스플레이에 대한 대표적인 디스플레이 패널(10)의 전면의 평면도이다. 예시된 바와 같이, 복수의 능동 LED 픽셀들(12)은 디스플레이 패널(10)의 전면에 걸쳐 능동 LED 픽셀들(12)의 어레이를 형성하도록 행들 및 열들로 배열될 수 있다. 특정 실시예들에서, 능동 LED 픽셀들(12) 각각은, 입력 신호를 수신하고, 입력 신호에 기반하여 메모리를 저장하고, 저장된 메모리에 기반하여 각각의 능동 LED 픽셀(12) 내의 LED들의 구동 조건을 변경하고, 메모리가 입력 신호에 의해 업데이트될 때마다 구동 조건을 업데이트하는 능력을 포함하는 능동 전기 요소로 구성된다. 특정 실시예들에서, 각각의 능동 LED 픽셀(12)은 LED 픽셀 및 능동 전기 요소를 형성하는 복수의 LED 칩들을 포함하는 LED 패키지를 포함한다. 도 1b는 도 1a의 대표적인 디스플레이 패널(10)의 후면의 저면도이다. 모두 예시된 바와 같이, 디스플레이 패널(10)은, 신호들을 수신하고, 처리하고, 능동 LED 픽셀들(도 1a의 12)에 분배하도록 구성되는 부가적인 수동 또는 능동 요소들을 포함할 수 있다. 예컨대, 디스플레이 패널(10)은 입력 신호 커넥터(14) 및 출력 신호 커넥터(16)를 포함할 수 있으며, 이들 각각은, 다른 것들 중에서도, 비디오 그래픽 어레이(VGA) 커넥터, 디지털 시각 인터페이스(DVI) 커넥터, 고화질 멀티미디어 인터페이스(HDMI) 커넥터, 또는 디스플레이포트 커넥터 등을 포함하는 비디오 소스 커넥터로서 구성될 수 있다. 디스플레이 패널(10)은 제어 회로, 이를테면 반도체 제어 요소를 포함하는 제어 요소(18)를 포함할 수 있다. 제어 요소(18)는, 입력 신호 커넥터(14)를 통해 입력 신호를 수신하고 능동 LED 픽셀들에 대한 제어 신호들을 출력하도록 구성될 수 있다. 나중에 더 상세히 설명될 바와 같이, 각각의 LED 픽셀의 능동 전기 요소는, 제어 요소(18)로부터 출력되는 제어 신호들에 대한 응답으로 LED 픽셀 내의 각각의 LED 칩의 구동 조건을 독립적으로 변경하도록 구성된다. 특정 실시예들에서, 제어 요소(18)는, 집적 회로, 이를테면, 주문형 집적 회로(ASIC), 마이크로제어기, 프로그래밍가능 제어 요소, 및 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이(FPGA) 중 하나 이상을 포함한다. 특정 실시예들에서, 복수의 제어 요소들(18)은 각각의 디스플레이 패널(10) 상에 구성되거나 그와 정합될 수 있다. 디코더 요소(20)는, 제어 요소(18)로부터의 제어 신호들을 수신하여 능동 LED 픽셀들(도 1a의 12)에 대한 복수의 신호 라인들로 라우팅하도록 구성될 수 있다. 특정 실시예들에서, 능동 LED 픽셀들(도 1a의 12)에 도달하기 전에 제어 요소(18) 및 디코더 요소(20)로부터의 디지털 신호들을 변환하기 위해 하나 이상의 디지털-아날로그 변환기(DAC)(22)가 제공될 수 있다. 디스플레이 패널(10)은 또한, 부가적인 디코더들, 저항기들, 커패시터들, 또는 비디오 디스플레이들을 위한 다른 전기 요소들 또는 회로들을 포함할 수 있는 다른 수동 또는 능동 요소들(24)을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 신호 커넥터들(14 및 16), 제어 요소(18), 디코더 요소(20), DAC들(22), 및 다른 수동 또는 능동 요소들(24)이 디스플레이 패널(10)과 정합된다. 대안적인 실시예들에서, 디스플레이 패널(10)의 후면은 LED 픽셀들의 다른 어레이를 형성하는 다른 복수의 LED 패키지들을 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 디스플레이 패널(10)은 양면형 디스플레이 응용을 위해 구성될 수 있다. 그러한 실시예들에서, 신호 커넥터들(14 및 16), 제어 요소(18), 디코더 요소(20), DAC들(22), 및 다른 수동 또는 능동 요소들(24) 중 적어도 일부는, 디스플레이 패널(10)의 하나 이상의 가장자리로부터 제어 신호들을 제공하기 위한 구성들에서 후면 이외의 위치들에서 디스플레이 패널(10)과 정합될 수 있다.
도 2a 내지 도 2i는 본원에 개시된 실시예들에 따른, 복수의 LED들(28-1 내지 28-3) 및 능동 전기 요소(30)를 포함하는 LED 패키지(26)에 대한 다양한 제조 상태들을 예시한다. 특정 실시예들에서, 별개의 LED 패키지들(26)은 디스플레이 패널(도 1a의 10)에 능동 LED 픽셀들(도 1a의 12) 각각을 형성하도록 구성될 수 있다. 능동 전기 요소(30)는 또한 능동 전기 칩 또는 능동 전기 구성요소로 지칭될 수 있다. 도 2a는 복수의 LED들(28-1 내지 28-3) 및 능동 전기 요소(30)가 서브마운트(32) 상에 장착되는 특정 제조 상태에서의 LED 패키지(26)의 저면도이다. 특히, 복수의 LED들(28-1 내지 28-3) 및 능동 전기 요소(30)는 서브마운트(32)의 제1 면(32') 상에 장착될 수 있다. 장착을 용이하게 하기 위해 광 투과성 다이 부착 물질이 복수의 LED들(28-1 내지 28-3)과 서브마운트(32) 사이에 배열될 수 있다. 복수의 LED들(28-1 내지 28-3) 각각은 대응하는 캐소드 접촉부(34-1 내지 34-3)(예컨대, n형 접촉 패드) 및 대응하는 애노드 접촉부(36-1 내지 36-3)(예컨대, p형 접촉 패드)를 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 복수의 LED들(28-1 내지 28-3)은 상이한 주 파장들의 광을 생성하는 개별 LED 칩들을 포함한다. 예컨대, LED(28-1)는 주로 녹색 방출들을 생성하도록 구성될 수 있고, LED(28-2)는 주로 청색 방출들을 생성하도록 구성될 수 있고, LED(28-3)는 주로 적색 방출들을 생성하도록 구성될 수 있다. 그에 따라서, 복수의 LED들(28-1 내지 28-3)은 녹색 LED 칩, 청색 LED 칩, 및 적색 LED 칩을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, LED들의 수들 및 색상들의 상이한 조합들이 가능하다. 더 추가적인 실시예들에서, 복수의 LED들(28-1 내지 28-3) 각각은, 주로 서로 동일한 광 방출들을 생성하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 복수의 LED들(28-1 내지 28-3)은 공통 능동 LED 구조가 복수의 능동 LED 구조 부분들로 분리되어 서로 독립적으로 어드레싱가능할 수 있는 복수의 LED들(28-1 내지 28-3)을 형성하는 경우 마이크로-LED 구조를 포함할 수 있다.
특정 실시예들에서, 능동 전기 요소(30)는, 신호 또는 복수의 신호를 수신하고 복수의 LED들(28-1 내지 28-3)의 각각의 LED를 독립적으로 구동하도록 구성된다. 특정 실시예들에서, 능동 전기 요소(30)는, 외부 소스, 이를테면 제어 요소(도 1b의 18)로부터 수신되는 복수의 LED들(28-1 내지 28-3)에 대한 하나 이상의 동작 상태를 저장하도록 구성되는 메모리 요소, 칩, 또는 구성요소를 포함한다. 능동 전기 요소(30)는, 하나 이상의 저장된 동작 상태에 기반하여 복수의 LED들(28-1 내지 28-3)의 하나 이상의 구동 조건을 변경하도록 추가로 구성될 수 있다. 특정 실시예들에서, 능동 전기 요소(30)는, 메모리 요소에 의해 저장되는 복수의 동작 상태들에 기반하여 복수의 LED들(28-1 내지 28-3)의 각각의 LED의 구동 조건을 독립적으로 변경하도록 구성된다. 이와 관련하여, 능동 전기 요소(30)는, 하나 이상의 동작 상태를 수신 및 저장하고, 하나 이상의 동작 상태에 따라 복수의 LED들(28-1 내지 28-3)의 각각의 LED를 독립적으로 구동하도록 구성될 수 있다. 능동 전기 요소(30)는, 능동 전기 요소(30)가 업데이트된 동작 상태들에 대응하는 리프레시된 또는 업데이트된 신호를 수신할 때까지 복수의 LED들(28-1 내지 28-3)의 각각의 LED에 대한 동작 상태를 계속 구동하고 유지할 수 있다. 이러한 방식으로, 능동 전기 요소(30)는, 메모리 요소의 일시적으로 저장된 동작 상태에 따라 복수의 LED들(28-1 내지 28-3)의 구동 조건을 변경하도록 구성될 수 있다. 그에 따라서, 복수의 LED들(28-1 내지 28-3)은 이전에 설명된 바와 같이 능동 매트릭스 어드레싱을 위해 구성될 수 있다. 복수의 LED들(28-1 내지 28-3)에 대한 하나 이상의 동작 상태를 빠르게 수신하기 위해, 능동 전기 요소(30)는 복수의 접촉 패드들(38)을 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 복수의 접촉 패드들(38) 중 특정 접촉 패드들은 하나 이상의 신호를 수신하도록 구성되고, 복수의 접촉 패드들(38) 중 다른 접촉 패드들은 복수의 LED들(28-1 내지 28-3)을 독립적으로 구동 또는 어드레싱하기 위해 신호들을 전송하도록 구성된다. 특정 실시예들에서, 능동 전기 요소(30)는, 집적 회로 칩, ASIC, 마이크로제어기, 또는 FPGA 중 하나 이상을 포함한다. 특정 실시예들에서, 능동 전기 요소(30)는, 능동 전기 요소(30) 내에 통합된 다양한 메모리 요소들 및 논리를 통해 제조된 후에 프로그래밍가능하거나 재-프로그래밍가능하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 능동 전기 요소(30)는, 능동 전기 요소(30)가 완전한 FPGA를 포함하지 않는 실시예들에 대해 프로그래밍가능한 것으로 간주될 수 있다.
서브마운트(32)는 많은 상이한 물질들로 형성될 수 있고, 바람직한 물질은 전기 절연성이다. 적합한 물질들은, 세라믹 물질들, 이를테면, 산화알루미늄 또는 알루미나, AlN, 또는 유기 절연체들, 이를테면, 폴리이미드(PI) 및 폴리프탈아미드(PPA)를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 다른 실시예들에서, 서브마운트(32)는, PCB, 사파이어, Si 또는 임의의 다른 적합한 물질을 포함할 수 있다. PCB 실시예들에 대해, 표준 FR-4 PCB, 비스말레이미드-트리아진(BT), 또는 관련된 물질들, 금속 코어 PCB, 또는 임의의 다른 유형의 PCB와 같은 상이한 PCB 유형들이 사용될 수 있다. 특정 실시예들에서, 서브마운트(32)는, 복수의 LED들(28-1 내지 28-3)로부터의 광 방출들이 서브마운트(32)를 통과할 수 있도록 광 투과성 물질을 포함한다. 이와 관련하여, 복수의 LED들(28-1 내지 28-3) 각각의 발광 면이 서브마운트(32)에 장착될 수 있다. 서브마운트(32)를 위한 적합한 광 투과성 물질들은, 유리, 사파이어, 에폭시, 및 실리콘을 포함한다. 서브마운트(32)가 광 투과성 서브마운트인 특정 실시예들에서, 서브마운트(32)는 상판(superstrate)으로 지칭될 수 있다. "상판"이라는 용어는, LED 칩의 성장 또는 캐리어 기판 또는 LED 패키지(26)에 대한 상이한 서브마운트와 같은, 반도체 발광 디바이스의 일부일 수 있는 다른 기판들과의 혼동을 피하기 위해 부분적으로 본원에서 사용된다. "상판"이라는 용어는 그것이 설명하는 구조의 배향, 위치, 및/또는 구성을 제한하도록 의도되지 않는다. 특정 실시예들에서, 서브마운트(32)는 광 투과성 상판을 포함할 수 있고, LED 패키지(26)에는 다른 서브마운트가 없을 수 있다. 다른 실시예들에서, 서브마운트(32)는 광 투과성 상판을 포함할 수 있고, LED 패키지(26)는 부가적인 서브마운트를 포함하며, 여기서, 복수의 LED들(28-1 내지 28-3)은 서브마운트(32)와 부가의 서브마운트 사이에 배열된다.
도 2b는 도 2a의 절단선(A-A)을 따라 취해진 단면도이다. 예시된 바와 같이, LED(28-1)는 서브마운트(32)의 제1 면(32')에 장착된다. 그에 따라서, LED(28-1)로부터의 방출들은, 서브마운트(32)의 제2 면(32'')이 LED 패키지(26)의 주 방출 면으로서 구성되게 서브마운트(32)를 통과하도록 구성될 수 있다. 특히, LED(28-1)의 애노드 접촉부(36-1) 및 캐소드 접촉부(34-1)는 서브마운트(32)에 대해 LED(28-1)의 대향하는 측 상에 배열된다. 이와 관련하여, LED(28-1)로부터의 광 방출들은, 애노드 접촉부(36-1) 및 캐소드 접촉부(34-1)와 상호작용하거나 이들에 의해 흡수됨이 없이 서브마운트를 통과하여 대향하는 면(32'') 밖으로 나갈 수 있다. 도 2b의 단면도의 배향은, 서브마운트(32)의 제2 면(32'')이 주 광 방출 면으로서 구성될 것을 예시하도록 의도되지만, 중간 제조 단계들 동안, 도 2b의 배향 및 후속 단면 제조 도면들은 LED(28-1)가 서브마운트(32) 위에 순차적으로 조립되도록 180 도 회전될 수 있다.
도 2c는 캡슐화재 층(40) 및 복수의 전기 전도성 트레이스들(42-1 내지 42-7)이 형성된 후속 제조 상태에서의 도 2a의 LED 패키지(26)의 저면도이다. 도 2d는 도 2c의 절단선(B-B)을 따라 취해진 단면도이며, 여기서, 전기 커넥터(44)가 가시적이다. 캡슐화재 층(40) 및 복수의 전기 전도성 트레이스들(42-1 내지 42-7)의 형성 전에, 복수의 전기 커넥터들(44)이 복수의 LED들(28-1 내지 28-3) 각각의 캐소드 접촉부들(34-1 내지 34-3) 및 애노드 접촉부들(36-1 내지 36-3)에 걸쳐 형성될 수 있다. 복수의 전기 커넥터들(44)은 또한 능동 전기 요소(30)의 복수의 접촉 패드들(38) 위에 형성될 수 있다. 특정 실시예들에서, 복수의 전기 커넥터들(44)은, 다른 것들 중에서도, 금속 범프 접합부, 금속 패드, 금속 와이어, 금속 상호연결부, 및 금속 페디스털 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 복수의 전기 커넥터들(44)은 와이어 범프 접합, 납땜 범핑, 도금, 금속으로 후속하여 채워지는는 비아들의 레이저 드릴링, 또는 다른 금속화 형성 기법들을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 방법들에 의해 형성될 수 있다. 전기 커넥터들(44)은 다양한 프로세스 구성들에 따라, 웨이퍼 수준에서, 구성요소 조립 전에, LED들(28-1 내지 28-3)의 다이 부착 후에, 또는 다른 제조 단계들에서 형성될 수 있다. 복수의 전기 커넥터들(44)의 형성 후에, 캡슐화재 층(40)은 복수의 LED들(28-1 내지 28-3) 및 능동 전기 요소(30)를 덮도록 블랭킷 증착될 수 있다. 특정 실시예들에서, 캡슐화재 층(40)은 복수의 전기 커넥터들(44)을 추가로 덮을 수 있다. 캡슐화재 층(40)은, 복수의 LED들(28-1 내지 28-3)의 각각의 LED의 둘레 또는 측방향 가장자리들을 둘러싸도록 구성될 수 있다. 도 2d에 예시된 바와 같이, 캡슐화재 층(40)은 복수의 LED들(28-1 내지 28-3)의 각각의 LED의 최하부 표면의 적어도 부분을 덮을 수 있다. 캡슐화재 층(40)은 또한, 능동 전기 요소(30)의 둘레 또는 측방향 가장자리들을 둘러싸도록 구성될 수 있다. 그러한 실시예들에서, 캡슐화재 층(40)의 부분이 제거되어 복수의 전기 커넥터들(44)의 노출된 표면들을 형성하도록, 제거 단계가 후속하여 캡슐화재 층(40)에 적용될 수 있다. 제거 단계는, 복수의 전기 커넥터들(44)을 노출시키기 위해 캡슐화재 층(40)을 연삭하는 것, 래핑하는 것, 또는 연마하는 것과 같은 평탄화 프로세스를 포함할 수 있다. 복수의 전기 커넥터들(44)이 레이저 드릴링된 비아들 또는 미세비아들을 포함하는 실시예들에 대해, 제거 단계는 요구되지 않을 수도 있다.
캡슐화재 층(40)은 코팅 또는 분배 프로세스에 의해 도포되거나 증착될 수 있다. 특정 실시예들에서, 캡슐화재 층(40)은, 다른 것들 중에서도, 실리콘, 에폭시, 및 열가소성 물질, 이를테면, 폴리카보네이트, 지방족 우레탄, 또는 폴리에스테르 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 캡슐화재 층(40)은 복수의 LED들(28-1 내지 28-3)로부터 출력되는 광을 변경하거나 제어하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 캡슐화재 층(40)은, 복수의 LED들(28-1 내지 28-3) 사이에서 이동하는 일부 광을 흡수할 수 있는 회색, 어두운, 또는 흑색 물질과 같은 불투명 또는 비-반사성 물질을 포함할 수 있으며, 그에 의해, 서브마운트(32)를 통과하는 복수의 LED들(28-1 내지 28-3)의 방출들 사이의 콘트라스트가 개선된다. 특정 실시예들에서, 캡슐화재 층(40)은 실리콘 또는 에폭시와 같은 결합제 내에 현탁된 광 흡수 입자들을 포함할 수 있다. 광 흡수 입자들은, 탄소, 규소, 또는 금속 입자들 또는 나노입자들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 광-흡수 입자들은 주로, 결합제 내에 현탁될 때, 캡슐화재 층(40)에 대해 주로 흑색 또는 어두운 색상을 제공하는 흑색 색상을 포함한다. 요망되는 응용에 따라, 캡슐화재 층(40)은 투명하거나 광 투과성으로 구성될 수 있거나, 또는 캡슐화재 층(40)은 캡슐화재 층(40)에 대해 주로 백색 색상을 형성하는 광 반사 또는 광 재지향 물질, 이를테면, 용융 실리카, 발연(fumed) 실리카, 또는 이산화티타늄(TiO2) 입자들을 포함할 수 있다. 다른 입자들 또는 충전재들이 사용되어, 캡슐화재 층(40)의 기계적, 열적, 광학적, 또는 전기적 특성들을 향상시킬 수 있다. 특정 실시예들에서, 캡슐화재 층(40)은 다양한 기계적, 열적, 광학적, 또는 전기적 특성들을 갖는 다수의 층들을 포함할 수 있다.
전기 커넥터들(44)의 표면들이 캡슐화재 층(40)을 통해 노출된 후에, 복수의 전기 전도성 트레이스들(42-1 내지 42-7)이 캡슐화재 층(40) 상에(예컨대, 도 2d에 예시된 배향의 경우 캡슐화재 층(40)의 최하부 표면 상에) 형성되고, 전기 전도성 트레이스들(42-4 내지 42-7) 중 특정 전기 전도성 트레이스들은 특정 전기 커넥터들(44)의 노출된 표면들을 통해 복수의 LED들(28-1 내지 28-3)에 전기적으로 연결된다. 복수의 전기 전도성 트레이스들(42-1 내지 42-7) 중 특정 전기 전도성 트레이스들은, 능동 전기 요소(30)의 복수의 접촉 패드들(38)과 각각의 LED(28-1 내지 28-3)의 캐소드 접촉부들(34-1 내지 34-3) 및 애노드 접촉부들(36-1 내지 36-3) 사이에 전기 전도성 경로들을 제공하도록 구성될 수 있다. 도 2c에 예시된 바와 같이, 전기 전도성 트레이스들(42-1, 42-2, 및 42-3)은 능동 전기 요소(30)에 전기적으로 연결되지만, 복수의 LED들(28-1 내지 28-3) 중 어느 것에도 전기적으로 연결되지 않는다. 이와 관련하여, 전기 전도성 트레이스들(42-1, 42-2, 및 42-3)은 외부 소스(이를테면, 도 1b의 제어 요소(18))로부터 능동 전기 요소(30)에 신호들을 공급하도록 구성될 수 있다. 특히, 도 2c의 전기 전도성 트레이스(42-7)는, 능동 전기 요소(30)와 복수의 LED들(28-1 내지 28-3) 각각의 애노드 접촉부들(36-1 내지 36-3) 사이에 전기 전도성 경로를 제공하도록 구성된다. 이와 관련하여, 복수의 LED들(28-1 내지 28-3)은 공통 애노드 제어를 위해 구성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 복수의 전기 전도성 트레이스들(42-1 내지 42-7) 및 복수의 LED들(28-1 내지 28-3)은 공통 캐소드 제어를 위해 구성될 수 있다.
도 2e는 부가적인 캡슐화재 층(46) 및 복수의 패키지 접합 패드들(48-1 내지 48-4)이 형성된 후속 제조 상태에서의 도 2c의 LED 패키지(26)의 저면도이다. 도 2f는 도 2e의 절단선(C-C)을 따라 취해진 단면도이다. 도 2g는 도 2e의 절단선(D-D)를 따라 취해진 단면도이며, 여기서, 부가적인 전기 커넥터(50)가 가시적이다. 부가적인 캡슐화재 층(46) 및 복수의 패키지 접합 패드들(48-1 내지 48-4)의 형성 전에, 복수의 부가적인 전기 커넥터들(50)이 전기 전도성 트레이스들(42-1, 42-2, 42-3, 및 42-7) 상에 그들과 전기 연결되게 형성될 수 있다. 부가적인 전기 커넥터들(50)은, 이전에 설명된 전기 커넥터들(44)과 유사한 방식으로 구성 및 형성될 수 있다. 특정 실시예들에서, 부가적인 전기 커넥터들(50)은 개재 전기 전도성 트레이스 없이 전기 커넥터들(44) 상에 형성될 수 있다. 대안적으로, 부가적인 캡슐화재 층(46)이 먼저 도포될 수 있고, 후속하여, 부가적인 전기 커넥터들(50)에 대한 비아들 또는 개구들이 선택적 제거 단계, 이를테면 레이저 드릴링에 의해 형성될 수 있다. 유사한 방식으로, 이전에 설명된 전기 커넥터들(44)을 위한 개구들을 형성하기 위해 선택적 제거 단계가 또한 사용될 수 있다. 이어서, 부가적인 캡슐화재 층(46)이 복수의 전기 전도성 트레이스들(42-1 내지 42-7)뿐만 아니라 부가적인 전기 커넥터들(50)의 최하부 표면들을 덮도록 블랭킷 증착될 수 있다. 부가적인 캡슐화재 층(46)은, 이전에 설명된 캡슐화재 층(40)과 유사한 방식으로 구성 및 형성될 수 있다. 특히, 부가적인 캡슐화재 층(46)은 또한, 복수의 전기 전도성 트레이스들(42-1 내지 42-7)에 의해 덮이지 않은 캡슐화재 층(40)의 부분들 상에 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 캡슐화재 층(40) 및 부가적인 캡슐화재 층(46)은 함께, 복수의 전기 전도성 트레이스들(42-1 내지 42-7)의 적어도 일부 부분들이 캡슐화재 층(40, 46) 내에 매립되도록 연속적인 캡슐화재 층(40, 46)을 형성할 수 있다. 부가적인 캡슐화재 층(46)의 형성 후에, 이전에 설명된 바와 같은 제거 단계(예컨대, 평탄화)가 적용되어 복수의 부가적인 전기 커넥터들(50)의 노출된 표면들을 형성할 수 있다. 이어서, 복수의 패키지 접합 패드들(48-1 내지 48-4)이 부가적인 캡슐화재 층(46)의 최하부 표면 상에 부가적인 전기 커넥터들(50)과 전기 통신하게 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 패키지 접합 패드들(48-1 내지 48-4)은 LED 패키지(26) 외부의 신호들을 수신하도록 구성된다. 특정 실시예들에서, 패키지 접합 패드들(48-1 내지 48-4)은 (예컨대, 도 1b의 제어 요소(18)로부터) 외부 신호들을 수신하기 위해 다른 표면(예컨대, 전기 트레이스들 또는 다른 유형들의 신호 라인들을 포함하는 LED 패널의 장착 표면)에 장착 및 접합되도록 구성된다. 예시된 바와 같이, 패키지 접합 패드(48-4)는, 특정 부가적인 전기 커넥터(50) 및 전기 전도성 트레이스(42-1)를 포함하는 전기 경로에 의해 능동 전기 요소(30)에 전기적으로 연결된다. 유사한 방식으로, 패키지 접합 패드(48-3)는, 상이한 부가적인 전기 커넥터(50) 및 전기 전도성 트레이스(42-2)를 포함하는 상이한 전기 경로에 의해 능동 전기 요소(30)에 전기적으로 연결된다. 패키지 접합 패드(48-2)는, 상이한 부가적인 전기 커넥터(50) 및 전기 전도성 트레이스(42-3)를 포함하는 상이한 전기 경로에 의해 능동 전기 요소(30)에 전기적으로 연결된다. 특히, 패키지 접합 패드(48-1)는, 공통 애노드 제어를 위한 구성에서 상이한 부가적인 전기 커넥터(50) 및 전기 전도성 트레이스(42-7)에 의해 LED들(28-1 내지 28-3) 각각의 애노드 접촉부들(36-1 내지 36-3)에 전기적으로 연결된다. 이전에 설명된 바와 같이, LED 패키지(26)는 복수의 전기 전도성 트레이스들(42-1 내지 42-7)의 라우팅을 재배열함으로써 공통 캐소드 제어를 위해 구성될 수 있다. 부가적인 층들, 이를테면, 납땜 마스크 또는 다른 절연 층들 또는 물질들이 부가적인 캡슐화재 층(46) 및 패키지 접합 패드들(48-1 내지 48-4)의 선택된 영역들 상에 도포되어, 추가로, 패키지 접합 패드들(48-1 내지 48-4)의 풋프린트의 윤곽을 형성하고, PCB 상에 조립 또는 장착될 때 납땜 물질의 단락을 방지할 수 있다. 특정 실시예들에서, 패키지 접합 패드들(48-1 내지 48-4)이 형성되기 전에 복수의 부가적인 캡슐화재 층들(46) 및 적어도 하나의 부가적인 전기 트레이스가 유사한 방식으로 형성될 수 있다. 이러한 방식으로, LED 패키지(26)를 위한 더 많은 전기 전도성 경로들 및 연결들을 제공하도록 전기 트레이스들의 부가적인 층들이 복수의 부가적인 캡슐화재 층들(46)과 적층되거나 교번할 수 있다.
도 2h는 도 2e의 LED 패키지(26)의 간략화된 평면도이다. 동작 시, 도 2h에 의해 예시된 도면은, LED 패키지(26)의 주 방출 면(52)을 표현한다. 그에 따라서, 복수의 LED들(28-1 내지 28-3)은 서브마운트(32)(예컨대, 광 투과성 서브마운트 또는 광 투과성 상판)를 통과하는 광 방출들을 제공하도록 서브마운트(32) 아래에 구성된다. 능동 전기 요소(30)가 또한 서브마운트(32) 아래에 구성되고, 이전에 설명된 바와 같은 모든 전기 연결들 및 전기 전도성 경로들은 그에 따라서, 능동 전기 요소(30) 아래에 그리고 주 방출 면(52)에 대해 복수의 LED들(28-1 내지 28-3) 아래에 배열된다. 그에 따라서, 복수의 LED들(28-1 내지 28-3)로부터 생성된 광은, LED 패키지(26) 내의 전기 연결들, 전기 전도성 경로들, 또는 다른 요소들에 대한 감소된 손실들 또는 흡수로 서브마운트(32)를 통과하여 주 방출 면(52) 밖으로 나갈 수 있다. 특정 실시예들에서, 복수의 LED들(28-1 내지 28-3)은, 다른 LED 패키지들과 조합되어 비디오 디스플레이 응용들을 위한 LED 픽셀 어레이를 형성할 수 있는 LED 패키지(26)를 위한 LED 픽셀을 형성한다.
도 2i는 도 2e의 LED 패키지(26)의 간략화된 저면도이다. 동작 시, 도 2i에 의해 예시된 저면도는, LED 패키지(26)의 주 장착 면(54)을 표현한다. 이와 관련하여, LED 패키지(26)는, 패키지 접합 패드들(48-1 내지 48-4)이 외부 표면(예컨대, 비디오 디스플레이의 패널 또는 PCB) 상에 제공된 전기 통신 라인들에 접합 또는 납땜되게 외부 표면에 장착되도록 구성된다. 특정 실시예들에서, 적어도 하나의 패키지 접합 패드(48-1)는, 외부 표면 상의 LED 패키지(26)의 극성 및 장착 위치를 전달하도록 구성되는 식별자(56), 이를테면, 노치, 상이한 형상, 또는 다른 형태의 식별자를 포함할 수 있다.
도 3a는 복수의 전기 전도성 트레이스들(60-1 내지 60-7)을 포함하는 대표적인 LED 패키지(58)의 저면도이며, 여기서, 전기 전도성 트레이스들(60-1 내지 60-4)의 부분들은 LED 패키지(58)에 대한 패키지 접합 패드들(62-1 내지 62-4)을 형성한다. 도 3b는 도 3a의 절단선(E-E)을 따라 취해진 단면도이다. LED 패키지(58)는, 이전에 설명된 바와 같이, 서브마운트(32), 캡슐화재 층(40), 캐소드 접촉부들(34-1 내지 34-3) 및 애노드 접촉부들(36-1 내지 36-3)을 갖는 복수의 LED들(28-1 내지 28-3), 및 접촉 패드들(38)을 갖는 능동 전기 요소(30)를 포함할 수 있다. 이전에 설명된 바와 같은 캐소드 접촉부들(34-1 내지 34-3), 애노드 접촉부들(36-1 내지 36-3), 및 접촉 패드들(38)을 노출시키기 위해 캡슐화재 층(40)을 평탄화한 후에, 복수의 전기 전도성 트레이스들(60-1 내지 60-7)이 도 2c의 복수의 전기 전도성 트레이스들(42-1 내지 42-7)과 유사한 방식으로 캡슐화재 층(40) 상에 형성된다. 도 3a에 예시된 바와 같이, 특정 전기 전도성 트레이스들(60-1 내지 60-4)의 부분들은 LED 패키지(58)에 걸쳐 더 넓은 영역들을 갖도록 구성된다. 이어서, 절연 물질(64), 이를테면 납땜 마스크가 전기 전도성 트레이스들(60-1 내지 60-7)의 부분들 위에 형성된다. 특히, 절연 물질(64)은 전기 전도성 트레이스들(60-1 내지 60-7)의 모두에 걸쳐 완전히 연장되지는 않는다. 특히, 전기 전도성 트레이스들(60-1 내지 60-4)의 부분들은, LED 패키지(58)의 패키지 접합 패드들(62-1 내지 62-4)을 형성하기 위해 절연 물질(64)에 의해 덮이지 않는다. 이와 관련하여, 패키지 접합 패드들(62-1 내지 62-4)은 다른 표면에 접합 또는 납땜될 수 있고, 절연 물질(64)은 전기 전도성 트레이스들(60-1 내지 60-7) 중 상이한 것들 사이의 전기 단락을 방지할 수 있다.
도 4는 하나 이상의 LED(28-1) 및 능동 전기 요소(30)가 LED 패키지(66)의 제1 수평 평면(P1)을 따라 장착되는 구성들을 예시하는 LED 패키지(66)의 단면도이다. 도 4에서, LED(28-1)만이 예시되어 있지만, LED 패키지(66)는 도 4의 LED(28-1)와 유사한 방식으로 장착되는 복수의 LED들을 포함할 수 있다는 것이 이해된다. 예시된 바와 같이, LED(28-1) 및 능동 전기 요소(30)는, 서브마운트(32)의 장착 표면에 의해 정의되는 제1 수평 평면(P1)을 따라 장착 또는 접합된다. 일부 실시예들에서, LED(28-1) 및 능동 전기 요소(30)는 상이한 치수들, 이를테면, 서브마운트(32)에 대해 상이한 두께들 또는 높이들을 포함할 수 있다. 부가적으로, LED(28-1) 및 능동 전기 요소(30)를 서브마운트(32)에 각각 접합하기 위해 상이한 두께들의 접합 층들이 제공될 수 있다. 제1 수평 평면(P1)을 따라 LED(28-1) 및 능동 전기 요소(30)를 접합한 후에, 전기 커넥터들(44), 캡슐화재 층(40), 부가적인 전기 커넥터들(50), 전기 전도성 트레이스들(42-1 내지 42-3), 부가적인 캡슐화재 층(46), 및 패키지 접합 패드(48-1)가 이전에 설명된 바와 같이 형성될 수 있다.
도 5는 하나 이상의 LED(28-1)가 제1 수평 평면(P1)을 따라 장착되고 능동 전기 요소(30)가 LED 패키지(68)의 제1 수평 평면(P1)과 상이한 제2 수평 평면(P2)을 따라 장착되는 구성들을 예시하는 LED 패키지(68)의 단면도이다. 도 5에서, LED(28-1)만이 예시되어 있지만, LED 패키지(68)는 도 5의 LED(28-1)와 유사한 방식으로 장착되는 복수의 LED들을 포함할 수 있다는 것이 이해된다. 예시된 바와 같이, LED(28-1)는, 서브마운트(32)의 장착 표면에 의해 정의되는 제1 수평 평면(P1)을 따라 장착 또는 접합된다. 이어서, 전기 커넥터들(44), 캡슐화재 층(40), 및 복수의 전기 전도성 트레이스들(42-1 내지 42-3)이 이전에 설명된 바와 같이 형성된다. 이어서, 능동 전기 요소(30)는, LED(28-1)에 대향하는 복수의 전기 전도성 트레이스들(42-1 내지 42-3)의 면에 의해 정의되는 제2 수평 평면(P2)을 따라 장착된다. 이러한 방식으로, 복수의 전기 전도성 트레이스들(42-1 내지 42-2)이 그에 의해 LED(28-1)와 능동 전기 요소(30) 사이에 배열된다. 후속하여, 부가적인 전기 커넥터들(50), 부가적인 캡슐화재 층(46), 및 패키지 접합 패드(48-1)가 이전에 설명된 바와 같이 형성될 수 있다. 특히, 능동 전기 요소(30)는 이러한 구성에서 부가적인 캡슐화재 층(46)에 적어도 부분적으로 매립될 수 있다. 그에 따라서, 부가적인 캡슐화재 층(46), 및 부가적인 전기 커넥터들(50) 중 적어도 하나는 이전에 설명된 실시예들에서보다 더 큰 두께들을 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 부가적인 캡슐화재 층(46)은 제2 서브마운트를 포함할 수 있고, 능동 전기 요소(30)는 제2 서브마운트 내에 매립되거나 그에 장착된다. 그러한 배열은 칩-스케일 구성으로 지칭될 수 있다.
도 6은 하나 이상의 LED(28-1) 및 능동 전기 요소(30)가 서브마운트(32)의 대향하는 면들에 장착되는 구성들을 예시하는 LED 패키지(70)의 단면도이다. 도 6에서, LED(28-1)만이 예시되어 있지만, LED 패키지(70)는 도 6의 LED(28-1)와 유사한 방식으로 장착되는 복수의 LED들을 포함할 수 있다는 것이 이해된다. 예시된 바와 같이, 복수의 전기 전도성 트레이스들(42-1, 42-2)은 서브마운트(32)의 제2 면(32'') 상에 형성되고, 부가적인 전기 트레이스들(71-1, 71-2)은 서브마운트(32)의 제1 면(32') 상에 형성된다. LED(28-1)는 전기 커넥터들(44)을 통해 전기 전도성 트레이스들(42-1, 42-2)에 장착 또는 접합되고, 능동 전기 요소(30)는 부가적인 전기 커넥터들(50)을 통해 부가적인 전기 트레이스들(71-1, 71-2)에 장착 또는 접합된다. 캡슐화재 층(40)은 LED(28-1) 및 서브마운트(32)의 제2 면(32'') 위에 형성된다. 특정 실시예들에서, 캡슐화재 층(40)의 일부는 LED 패키지(70)의 주 방출 면(52)을 형성한다. 이전에 설명된 바와 같이, 캡슐화재 층(40)은, LED(28-1)와 LED 패키지(70)에 장착될 수 있는 다른 LED들 사이에 개선된 콘트라스트를 제공하기 위해 흑색 물질을 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 다른 층 또는 캡슐화재 층(40)의 연장부가 LED(28-1)에 대한 캡슐화를 제공하도록 LED(28-1) 위로 연장될 수 있다. 그러한 실시예들에서, LED(28-1) 위의 다른 층 또는 캡슐화재 층(40)의 연장부는 광 투과성 물질들, 부가적인 층들, 또는 텍스처들을 포함할 수 있다. 부가적인 캡슐화재 층(46)은, 서브마운트(32)의 제1 면(32') 상에 형성되어 능동 전기 요소(30)에 대한 캡슐화를 제공할 수 있다. 이와 관련하여, 부가적인 캡슐화재 층(46)은 서브마운트(32)의 전체 제1 면(32')에 걸쳐 연장될 수 있거나 그렇지 않을 수 있다. 특히, 부가적인 캡슐화재 층(46)에 의해 덮이지 않은 부가적인 전기 전도성 트레이스(71-2)의 부분들은 이전에 설명된 바와 같이 패키지 접합 패드(48)를 형성할 수 있다. 외부 표면에 대한 접합을 용이하게 하기 위해, 전도성 접합 물질(72)은, 능동 전기 요소(30) 및 부가적인 캡슐화재 물질(46)보다 크거나 거의 그만큼 두꺼운 서브마운트(32)에 대한 두께를 포함할 수 있다. 전기 전도성 트레이스(42-2)와 부가적인 전기 전도성 트레이스(71-1) 사이에 전기 통신을 제공하기 위해, 하나 이상의 전도성 상호연결부(73), 이를테면, 금속 슬러그들, 비아들, 또는 트레이스들이 도 6에 예시된 바와 같이 서브마운트(32)를 통해 제공될 수 있거나, 전도성 상호연결부들(73)이 서브마운트(32)의 측방향 가장자리들 주위를 감쌀 수 있다.
도 7은 본원에 개시된 실시예들에 따른 복수의 LED 픽셀들을 포함하는 LED 패키지(74)의 저면도이다. LED 패키지(74)는 도 2e의 LED 패키지(26)와 유사하지만, 서로 이격되고 동일한 LED 패키지(74)에 함께 패키징되는 복수의 LED 픽셀들을 각각 형성하는 복수의 LED 칩들(75-1 내지 75-3, 76-1 내지 76-3, 77-1 내지 77-3, 및 78-1 내지 78-3)을 포함한다. 예시된 바와 같이, LED 칩들(75-1 내지 75-3)은 제1 LED 픽셀을 형성하고, LED 칩들(76-1 내지 76-3)은 제2 LED 픽셀을 형성하고, LED 칩들(77-1 내지 77-3)은 제3 LED 픽셀을 형성하며, LED 칩들(78-1 내지 78-3)은 제4 LED 픽셀을 형성한다. 특정 실시예들에서, 각각의 LED 픽셀은, 적색 LED 칩, 청색 LED 칩, 및 녹색 LED 칩을 포함한다. LED 패키지(74)는, 이전에 설명된 바와 같이 복수의 픽셀들, 복수의 전기 전도성 트레이스들(42-1 내지 42-16), 및 복수의 패키지 접합 패드들(48-1 내지 48-4)과 전기적으로 연결되도록 구성되는 능동 전기 요소(30')를 더 포함한다. 특히, LED 패키지(74)는, 단일 픽셀 LED 패키지들(예컨대, 도 2h의 LED 패키지(26))에 대해 이전에 설명된 것과 동일한 수의 패키지 접합 패드(48-1 내지 48-4)로 구성될 수 있다. 예시된 바와 같이, LED 패키지(74)는, 나중에 더 상세히 설명될 바와 같은 입력 신호들 또는 연결들, 이를테면, 공급 전압(Vdd), 접지(Vss), 색상 선택 신호들, 밝기 수준(또는 그레이 수준) 신호들, 아날로그 신호들, 인코딩된 색상 선택 신호들, 인코딩된 밝기 수준 선택 신호들, 디지털 신호들, 클록 신호들, 및 비동기 데이터 신호들의 다양한 조합들을 수신하도록 구성되는 4개의 패키지 접합 패드(48-1 내지 48-4)를 포함한다. 능동 전기 요소(30')는, 그에 의해, 4개의 입력/출력 및 전력 연결들을 포함하지만, 능동 전기 요소(30')는, 나중에 설명될 바와 같이, 복수의 LED 칩들(75-1 내지 75-3, 76-1 내지 76-3, 77-1 내지 77-3, 및 78-1 내지 78-3)의 각각의 LED 칩의 구동 조건을 독립적으로 변경하도록 구성된다. 특히, 전기 전도성 트레이스(42-1)는, 공통 애노드 제어를 위해 LED 칩들(75-1 내지 75-3, 76-1 내지 76-3, 77-1 내지 77-3, 및 78-1 내지 78-3) 각각의 애노드에 전기적으로 연결될 수 있다. 전기 전도성 트레이스(42-1)는 또한 패키지 접합 패드(48-1)와 능동 전기 요소(30') 사이에 전기적으로 연결된다. 전기 전도성 트레이스(42-2)는 패키지 접합 패드(48-4)와 능동 전기 요소(30') 사이에 전기적으로 연결되고, 전기 전도성 트레이스(42-9)는 패키지 접합 패드(48-3)와 능동 전기 요소(30') 사이에 전기적으로 연결되며, 전기 전도성 트레이스(42-10)는 패키지 접합 패드(48-2)와 능동 전기 요소(30') 사이에 전기적으로 연결된다. 다른 실시예들에서, LED 패키지(74)는 이전에 설명된 바와 같이 공통 캐소드 제어를 위해 구성될 수 있다. LED 패키지(74) 내의 증가된 수의 LED 픽셀들과의 전기 통신을 제공하기 위해, 능동 전기 요소(30')는 증가된 수의 전기 전도성 트레이스들(42-1 내지 42-16)과의 통신을 위한 증가된 수의 접촉 패드들(38)을 포함할 수 있다. 4개의 접촉 패드들(38)은 이전에 설명된 바와 같이 패키지 접합 패드들(48-1 내지 48-4)에 전기적으로 연결되고, 나머지 접촉 패드들(38)은 LED 칩들(75-1 내지 75-3, 76-1 내지 76-3, 77-1 내지 77-3, 및 78-1 내지 78-3) 중 상이한 것들에 전기적으로 연결된다. LED 패키지(74)가 감소된 수의 입력 신호 연결들로 다수의 LED 픽셀들을 제어하기 위해, 능동 전기 요소(30)는, 입력 통신 신호를 수신하고, LED 픽셀들 각각의 LED 칩들(75-1 내지 75-3, 76-1 내지 76-3, 77-1 내지 77-3, 및 78-1 내지 78-3) 각각에 별개로 동작 상태를 독립적으로 통신하게 서브픽셀 선택 기능을 수행하도록 구성되는 회로를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 복수의 LED 패키지들(74)이 디스플레이 응용을 위한 LED 픽셀들의 어레이를 형성하도록 함께 배열될 때, 결과적인 디스플레이는, 각각의 LED 패키지가 단일 LED 픽셀만을 포함하는 유사한 크기의 디스플레이와 비교하여 감소된 수의 LED 패키지들(74)을 가질 것이다. 이와 관련하여, 외부 소스(예컨대, 도 1b의 제어 요소(18))와 LED 픽셀들 사이의 통신 신호들의 총 수가 감소될 수 있다. 단일 픽셀 실시예들(예컨대, 도 2e)과 마찬가지로, 도 3a 및 도 3b에 대해 이전에 설명된 것과 같이 하나 이상의 금속 트레이스가 동일한 평면을 따라 구성되는 간단한 변형들을 포함하여 통신 신호들에 대한 라우팅의 거의 무한한 조합들이 본 개시내용의 범위 내에 있다.
도 8은 본원에 개시된 실시예들에 따른 능동 전기 요소(30)(또는 도 7의 능동 전기 요소(30'))의 구성요소들을 예시하는 블록도 개략도이다. 이전에 설명된 바와 같이, 능동 전기 요소(30)는, 대응하는 LED 디스플레이에 대한 능동 매트릭스 어드레싱을 가능하게 하기 위해 LED 패키지에 통합될 수 있다. 능동 전기 요소(30)는, 외부 소스(예컨대, 도 1b의 제어 요소(18))로부터 입력 신호를 수신하고 LED 패키지 내의 하나 이상의 LED에 대한 구동 조건을 독립적으로 유지 및/또는 변경하도록 구성된다. 나중에 더 상세히 설명될 바와 같이, 입력 신호는, 단일 통신 라인, 또는 아날로그, 디지털, 또는 아날로그 및 디지털 포맷들의 조합들의 복수의 통신 라인을 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 능동 전기 요소(30)는, 휘발성 및 비-휘발성 메모리 요소 중 하나 이상을 포함할 수 있는 메모리 요소(80)를 포함한다. 메모리 요소(80)는, 다른 것들 중에서도, 양극성 트랜지스터, 전계 효과 트랜지스터, 인버터, 논리 게이트, 동적 랜덤 액세스 메모리(DRAM), 정적 랜덤 액세스 메모리(SRAM), 프로그래밍가능 판독 전용 메모리(PROM), 소거가능한 프로그래밍가능 판독 전용 메모리(EPROM), 전기적으로 소거가능한 프로그래밍가능 판독 전용 메모리(EEPROM), 플래시 메모리, 연산 증폭기, 커패시터, 및 순람 테이블 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 메모리 요소(80)는, 샘플링 및 유지 회로, 래치 회로, 및 플립-플롭 회로 중 적어도 하나를 포함한다. 특정 실시예들에서, 메모리 요소(80)는, 입력 신호에 기반하여 하나 이상의 LED에 대한 동작 상태를 저장하도록 구성되는 휘발성 메모리 요소를 포함한다. 동작 시, 업데이트된 입력 신호가 능동 전기 요소(30)에 의해 수신될 때마다, 휘발성 메모리 요소에는 하나 이상의 LED에 대한 새로운 동작 상태가 업데이트되고, 하나 이상의 LED는 그에 따라 활성화되고 새로운 동작 상태에 따라 유지된다. 이와 관련하여, 휘발성 메모리 요소는 일시적인 동작 상태를 저장하도록 구성될 수 있고, 능동 전기 요소(30)는 그에 의해, 일시적으로 저장된 동작 상태에 따라 하나 이상의 LED의 구동 조건을 변경하도록 구성된다. 특정 실시예들에서, 휘발성 메모리 요소는, 일시적으로 고려되지 않을 수 있는 다른 상태들 또는 조건들, 이를테면, 교정 인자, 또는 이득과 같은 전자 전달 함수를 저장하도록 부가적으로 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 일시적인 동작 상태들 및 비-일시적인 상태들 또는 조건들 중 하나 이상이 하나 이상의 LED에 대한 구동 조건들을 생성하기 위해 집합적으로 사용될 수 있다. 특정 실시예들에서, 메모리 요소(80)는, 하나 이상의 LED의 동작 상태들을 변경하는 데 또한 사용될 수 있는 사전 설정된 데이터 또는 정보를 저장하도록 구성되는 비-휘발성 메모리 요소를 포함한다. 비-휘발성 메모리 요소, 이를테면, 순람 테이블 또는 해시 테이블이, LED 패키지의 동작 조건 또는 환경에 기반하여 동작 상태들을 변경하기 위해 제공될 수 있다. 예컨대, 도 8에 도시된 바와 같은 열 관리 요소는, LED 패키지의 동작 온도를 모니터링하는 능동 전기 요소(30) 내에 통합될 수 있고, 하나 이상의 LED의 동작 상태는 그에 따라서, 비-휘발성 메모리 요소에 의해 저장된 값에 대한 동작 온도의 비교에 기반하여 조정될 수 있다. 특정 실시예들에서, 열 관리 요소는 온도 센서 또는 외부 온도 센서로부터의 온도 센서 입력을 포함한다. 다른 실시예들에서, 하나 이상의 LED의 밝기 수준을 변경하기 위해 광 센서로부터의 주변 광 수준 정보가 비-휘발성 메모리 요소에 저장된 값과 비교될 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 비-휘발성 메모리 요소는, 디스플레이의 LED들 또는 LED 픽셀들에 대한, 미리 결정된 위치 설정 데이터 또는 나중에 프로그래밍되는 위치 설정 데이터를 포함하는 위치 설정 데이터를 저장하도록 프로그래밍될 수 있다. 위치 설정은, LED 디스플레이의 설치 전에 또는 그 후에 프로그래밍될 수 있다. 위치 설정은, 개별 LED 칩들, LED 픽셀들을 포함하는 개별 LED 패키지들, 및 집합적으로 LED 디스플레이를 형성할 수 있는 개별 LED 패널들에 대한 위치 설정들을 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 공통 제어 라인들이 하나 초과의 LED, LED 픽셀, 또는 LED 패키지에 연결될 수 있고, 위치 설정은, 입력 신호들을 해석하고 공통 제어 라인에 의해 연결되는 의도된 LED들만을 구동하는 데 사용될 수 있다.
능동 전기 요소(30)는 부가적으로, 입력 신호와 능동 전기 요소(30) 내의 다른 구성요소들 사이에 구성되는 하나 이상의 ESD 보호 요소들을 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 디코더 또는 제어 논리 요소가 능동 전기 요소(30) 내에 제공되어, 입력 신호들 중 하나 이상을 수신하여 고유 조합들의 출력 신호들로 변환하며, 그 출력 신호들은 차례로, 하나 이상의 LED의 상이한 동작 상태를 변경하는 데 사용된다. 특히, 디코더 또는 제어 논리 요소는, 휘발성 메모리 요소에 저장되고 주기적으로 업데이트될 수 있는 출력 신호들의 조합들을 출력할 수 있다. 휘발성 메모리 요소가 업데이트될 때마다, 하나 이상의 LED의 동작 상태가 드라이버 요소(82)를 통해 변경 또는 업데이트된다. 특정 실시예들에서, 디코더 요소는, 하나 이상의 LED에 대한 행 또는 열 선택 정보 또는 LED들 각각에 대한 밝기 또는 그레이 수준들을 제공하도록 구성된다. 복수의 LED 픽셀들을 포함하는 LED 패키지 구성에 대해, 디코더 요소는 LED 패키지 내의 픽셀 또는 서브픽셀 선택을 메모리 요소(80)에 제공하도록 구성될 수 있다. 디코더 요소는, 프로그래밍, 설정점 정보, 또는 교정 정보를 메모리 요소(80)에 제공하도록 구성될 수 있다. 특정 실시예들에서, 디코더 요소는, 공유 제어 라인 상의 특정 픽셀들에 대한 미리 결정된 위치 설정들을 디코딩함으로써 제어 라인을 공유하는 특정 픽셀들을 선택하도록 구성될 수 있으므로, 특정 픽셀만이 제어 신호에 응답할 것이다. 미리 결정된 위치 설정들은 메모리 요소(80), 이를테면 비-휘발성 메모리 요소에 프로그래밍되고 저장될 수 있다. 특정 실시예들에서, 드라이버 요소(82)(또는 버퍼 요소)는 소스 드라이버 요소, 싱크 드라이버 요소, 또는 소스 드라이버 요소 및 싱크 드라이버 요소 둘 모두를 포함한다. 소스 드라이버 요소는 전형적으로, LED들이 공통 캐소드 제어를 위해 구성될 때 사용되고, 싱크 드라이버는 전형적으로, LED들이 공통 애노드 제어를 위해 구성될 때 사용된다. 특정 실시예들에서, 소스 드라이버 및 싱크 드라이버는 능동 전기 요소(30) 내에 포함될 수 있고, 그에 따라서, 소스 드라이버 및 싱크 드라이버는 하나 이상의 LED를 제어하기 위해 차동 전압 출력을 제공하도록 구성될 수 있다. 특정 실시예들에서, 능동 전기 요소(30)는 또한, 제어 신호들이 소스 드라이버 또는 싱크 드라이버에 의해 수신되기 전에 그들을 변환하거나, 조작하거나, 또는 다른 방식으로 변환하도록 구성되는 하나 이상의 신호 컨디셔닝 요소를 포함할 수 있다. 신호 컨디셔닝 요소는, 감마 보정과 같은 응용들을 위해 아날로그 신호들 또는 디지털 신호들을 변환하거나 다른 비선형 전달 함수들을 적용하도록 구성될 수 있다. 특정 실시예들에서, 디코더/제어 논리는 신호 컨디셔닝 요소에 직접 통신하고, 다른 실시예들에서, 디코더/제어 논리는 디지털 도메인에서의 신호 컨디셔닝 요소의 기능 또는 작업들을 맡는다. 그러한 실시예들에서, 디코더/제어 논리가 작업들을 맡을 때 신호 컨디셔닝 요소는 단순히 와이어를 포함할 수 있다. 신호 컨디셔닝 요소는, 메모리 요소(80)를 떠나는 신호가 드라이버 요소(82)에 도달하기 전에 변환되거나 조작될 수 있도록, 메모리 요소(80)와 드라이버 요소(82) 사이에 구성되거나 전기적으로 연결될 수 있다. 신호 컨디셔닝 요소는, 입력 신호가 메모리 요소(80)에 도달하기 전에 변환되거나 조작될 수 있도록, 입력 신호와 메모리 요소(80) 사이에 구성되거나 전기적으로 연결될 수 있다. 능동 전기 요소(30)의 다양한 요소들의 분할들이 다른 방식들로 이루어질 수 있으므로 다양한 다른 배열들이 고려된다. 예컨대, 디코더/제어 논리는 신호 컨디셔닝 및 메모리 요소들과 함께 단일 프로세서 유닛으로서 고려될 수 있다. 부가적으로, 능동 전기 요소(30)는, 특정 응용에 따라 복수의 ESD 요소들, 및/또는 복수의 디코더/제어 논리 요소들, 및/또는 복수의 메모리 요소들(80), 및/또는 복수의 신호 컨디셔닝 요소들, 및/또는 복수의 열 관리 요소들, 및/또는 복수의 드라이버 요소들(82)을 포함할 수 있다. 디코더/제어 논리 요소들, 메모리 요소들(80), 신호 컨디셔닝 요소들, 열 관리 요소들, 및 드라이버 요소들 각각은, 아날로그 요소들, 디지털 요소들, 및 소프트웨어 및 펌웨어를 포함하는 아날로그 및 디지털 요소들의 조합들 등으로서 구성될 수 있다.
도 9는 본원에 개시된 실시예들에 따른 능동 전기 요소(30)의 구성요소들을 예시하는 블록도 개략도이다. 도 9에서, 능동 전기 요소(30)는, ESD 보호 요소, 디코더/제어 논리, 휘발성 메모리 요소, 비-휘발성 메모리 요소, 및 열 관리 요소를 포함하여, 도 8에 대해 이전에 설명된 것과 동일한 구성요소들 중 많은 것을 포함할 수 있다. 도 9에서 추가로 도시된 바와 같이, 휘발성 메모리 요소의 출력은 LED들(LED1 내지 LED3) 각각에 대한 별개의 신호 라인들(84-1 내지 84-3)로 분할될 수 있다. 별개의 신호 라인들(84-1 내지 84-3) 각각은 이전에 설명된 바와 같은 신호 컨디셔닝 요소, 소스 드라이버 요소, 및 싱크 드라이버 요소 중 상이한 것을 포함할 수 있다. 이와 관련하여, LED들(LED1 내지 LED3) 각각은 능동 전기 요소(30)에 들어가는 하나 이상의 제어 신호에 기반하여 독립적으로 구동 및 변경될 수 있다. 부가적으로, 상이한 색상의 LED들의 경우에서, 상이한 LED들이 상이한 전원 라인들 또는 공급 전압 입력들(V1, V2) 상에 구성되는 것이 바람직할 수 있다. 예컨대, 적색 LED들은 전형적으로, 청색 또는 녹색 LED들(예컨대, GaN 기반)과 비교하여 적색 LED들(예컨대, GaAs, AlGaInP, GaP 기반)을 형성하는 데 전형적으로 사용되는 상이한 물질 시스템들의 더 낮은 밴드갭으로 인해 청색 또는 녹색 LED들(예컨대, 3 - 3.3 볼트(V))과 비교하여 더 낮은 턴 온 또는 순방향 전압(예컨대, 1.8 - 2.4 V)을 갖는다. 이와 관련하여, 능동 제어 요소(30)에는, 적색 LED에 대한 별개의 전력 공급 라인 또는 입력(예컨대, 약 1.8 V 내지 2.4 V의 V1) 및 청색 LED 및 녹색 LED의 둘 모두에 대한 공통 전력 공급 라인 또는 입력(예컨대, 약 3 V 내지 3.3 V의 V2)을 수신하도록 구성되는 별개의 연결들(예컨대, 도 2a의 접촉 패드(38))이 구성될 수 있다.
다양한 디지털 메모리 요소들에 부가하여, 아날로그 메모리 요소들이 사용될 수 있다. 도 10은 본원에 개시된 실시예들에 따른, 능동 전기 요소들 내에 포함될 수 있는 아날로그 휘발성 메모리 요소를 포함하는 예시적인 구조를 예시하는 개략도이다. 도 10에서, 스위칭 디바이스(88), 커패시터(90), 연산 증폭기(92), 및 입력과 커패시터(90) 사이의 임의적 연산 증폭기 버퍼(94)를 포함하는 예시적인 샘플링 및 유지 회로(86)가 도시된다. 입력 신호를 샘플링하기 위해, 스위칭 디바이스(88)는 연산 증폭기 버퍼(94)를 통해 입력 신호를 커패시터(90)에 연결하고, 커패시터(90)는 전하를 저장한다. 입력 신호를 샘플링한 후에, 스위칭 디바이스(88)는 커패시터(90)를 연결해제하고, 커패시터(90)의 저장된 전하는, 입력 신호가 다시 샘플링될 때까지 유지되는 특정 LED에 대한 동작 상태를 제공하도록 연산 증폭기(92)를 통해 방전된다. 이러한 방식으로, 임의적 연산 증폭기 버퍼(94) 및 스위칭 디바이스(88)는 디코더/제어 논리(도 8 및 도 9)의 구성요소들로 간주될 수 있고, 커패시터(90)는 메모리 요소(도 8 및 도 9)의 구성요소로 간주될 수 있으며, 연산 증폭기(92)는 시스템 구성들에 따라 선형 또는 비선형일 수 있는 신호 컨디셔닝 요소(도 8 및 도 9)의 구성요소로 간주될 수 있다.
도 11a 내지 도 11f는 본원에 개시된 실시예들에 따른, 능동 전기 요소들 내에 포함될 수 있는 드라이버 요소들에 대한 예시적인 구조들을 예시하는 개략도들이다. 비디오 디스플레이 응용들의 경우, 드라이버 요소가, 낮은 전력 소비로 약 0 마이크로암페어(㎂) 또는 약 0 V 내지 약 1 밀리암페어(mA) 또는 약 3V의 완전 오프 상태로부터 선형 방식으로 각각의 LED를 구동하도록 구성되는 비-반전 회로를 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 도 11a는 드라이버 요소(96)가 전압 제어 전류 소스 회로, 이를테면 트랜스컨덕턴스 증폭기를 포함하는 실시예를 표현한다. 트랜스컨덕턴스 증폭기의 경우, 차동 입력 전압은 LED를 구동하기 위한 출력 전류로 변환된다. 도 11a의 단순화된 개략도에서, 드라이버 요소(96)는 비-반전 회로를 포함하지만, 드라이버 요소(96)는 동작을 위해 LED의 양 단자들에 대한 연결들을 요구하며, 이는, 더 복잡한 디바이스 레이아웃으로 이어진다. 그에 따라서, 드라이버 요소(96)는 공통 애노드 제어를 위한 싱킹 드라이버 요소 또는 공통 캐소드 제어를 위한 소스 드라이버 요소가 아니다. 부가적으로, 저항기(R1)는, 드라이버 요소(96)의 효율을 감소시킬 수 있는 입력 전압 민감도를 감소시키기 위해 클 필요가 있다. 부가적으로, LED가 턴 오프될 필요가 있을 때, 출력 전류는 턴 오프를 달성하기에 충분히 낮은 값(0 ㎂)에 도달하는 데 어려움이 있을 수 있다. 도 11b는, 드라이버 요소(98)가 트랜지스터, 이를테면, 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)(M1) 및 LED의 완전한 턴 오프를 용이하게 할 수 있는 부가적인 저항기(R2)를 포함하는 능동 캐스코드 구성으로 배열된 트랜스컨덕턴스 증폭기를 포함하는 실시예를 표현한다. 도 11a에 대해 이전에 설명된 바와 같이, 드라이버 요소(98)의 전압 민감도가 너무 높을 수 있다. LED에 대한 완전한 턴 온 또는 약 1 mA에서, 드라이버 요소(98)는 낮은 전압 입력, 예컨대 약 0.05 V를 초래할 수 있고, 그에 따라서, 능동 캐스코드 구성은 바람직하지 않은 신호 대 잡음 비를 경험할 수 있다.
도 11c는 도 11b의 능동 캐스코드 구성을 갖는 트랜스컨덕턴스 증폭기를 포함하는 드라이버 요소(98)에 입력 증폭기를 부가하는 드라이버 요소(100)에 대한 실시예를 표현한다. 부가된 입력 증폭기는, 더 적은 신호 민감도를 위해 전압을 역-증폭(de-amplify)하고 개선된 신호 대 잡음 비를 제공하는 역할을 할 수 있다. 부가적으로, 드라이버 요소(100)는 LED에 대한 싱킹 또는 공통 애노드 구성을 제공하지만, 입력 전압은 반전되게 된다. 도 11d는 도 11c의 실시예와 유사하지만 플립된 극성 연결들을 갖는 드라이버 요소(102)에 대한 실시예를 표현한다. 이와 관련하여, 드라이버 요소(102)는, 입력 전압과, 드라이버 요소(98)의 반전된 극성 버전인 드라이버 요소(98') 사이의 입력 증폭기를 포함하며, 이는, 도 11b의 능동 캐스코드 구성을 갖는 트랜스컨덕턴스 증폭기를 포함한다. 예시된 바와 같이, 도 11d에서 표현된 드라이버 요소(102)는 비-반전이라는 이점을 제공하지만, 이는, LED에 대한 소싱, 또는 공통 캐소드 구성을 초래한다. 다른 드라이버 요소 배열들, 이를테면, 도 11e 및 도 11f에 예시된 하울랜드 전류 펌프 구성들(104, 106)이 가능하다. 도 11e에서, 하울랜드 전류 펌프(104)는 LED를 구동하도록 구성되는 연산 증폭기 및 저항기 브리지를 포함한다. 도 11f에서, 하울랜드 전류 펌프(106)는 부가적으로, 전류가 거의 내지 전혀 흐르지 않을 때 성능을 개선하기 위해 도 11e의 하울랜드 전류 펌프(104)에 부가되는 저항기들(R5 및 R6)을 포함하는 전압 분배기를 포함한다. 부가적으로, 샘플링 및 유지 회로의 출력 버퍼가 충분한 유지 시간들을 보장하는 데 필요한 높은 입력 저항을 제공하기 위해, 비-반전 전압 팔로워(예컨대, 전치 증폭기)를 형성하도록 부가적인 연산 증폭기가 전압 입력에 제공된다.
본원에 개시된 바와 같은 복수의 LED 패키지들이 LED 디스플레이 응용들을 위한 LED 픽셀 어레이들을 형성하도록 배열될 때, 각각의 개별 LED 패키지의 위치가 각각의 LED 패키지의 대응하는 능동 전기 요소 내에서 알려져 있거나 각각의 LED 패키지가 그와 연관된 특정 어드레스를 갖는 것이 유리할 수 있다. 특정 실시예들에서, 각각의 LED 패키지 내의 각각의 능동 전기 요소는, LED 패키지가 정합되는 특정 행 및 열과 같은 위치 또는 어드레스 특정 정보를 저장하도록 구성된다. 이와 관련하여, 디스플레이 제어 유닛들은, LED 픽셀 어레이 내의 특정 위치들에 대해 인코딩되는 신호들을 LED 픽셀 어레이에 걸쳐 전송할 수 있고, 각각의 개별 LED 패키지의 각각의 능동 전기 요소는 그에 의해, 신호들을 해석하고 위치 또는 어드레스 정보에 기반하여 특정 신호에 응답할지 또는 무시할지를 결정하도록 구성된다. 특정 실시예들에서, 각각의 LED 패키지의 능동 전기 요소는 디스플레이의 LED 패키지의 어레이 내의 LED 패키지의 위치를 검출하고, 마스터 제어기(예컨대, 다른 하드웨어/소프트웨어 구성들에 더하여 도 1b의 제어 요소(18))와 함께 작동하여 능동 전기 요소 내의 메모리 저장을 위해 그 정보를 중계하도록 구성되는 검출기 요소를 포함한다. 이러한 작업은, PCB 조립 후에, 어드레스 및 교정 정보를 적절하게 설정하고 능동 전기 요소의 비-휘발성 메모리에, 하나 이상의 원격 메모리 디바이스에, 또는 능동 전기 요소 및 하나 이상의 원격 메모리 디바이스 둘 모두에 저장하도록 특수 구성 프로그램이 실행될 때 수행될 수 있다.
도 12a는 검출기/신호 조건부 요소를 포함하는 능동 전기 요소(30)의 실시예를 예시하는 블록도 개략도이다. 이전에 설명된 바와 같이, 능동 전기 요소(30)는, 능동 매트릭스 어드레싱을 위해 구성되는 LED 디스플레이를 가능하게 하기 위해 LED 패키지에 통합될 수 있다. 능동 전기 요소(30)는, 외부 소스(예컨대, 도 1b의 제어 요소(18))로부터 입력 신호를 수신하고 LED 패키지 내의 하나 이상의 LED에 대한 구동 조건을 독립적으로 변경하도록 구성된다. 도 12a의 블록도는 도 8의 블록도와 유사하고, 이전에 설명된 바와 같은 메모리 요소(80) 및 드라이버 요소(82)를 포함한다. 예시된 바와 같이, ESD 보호 요소, 디코더/제어 논리 요소, 열 관리 요소, 및 신호 컨디셔닝 요소가 또한 이전에 설명된 바와 같이 포함될 수 있다. 특정 실시예들에서, LED들 중 하나 이상은, 검출기/신호 컨디셔닝 요소에 의해 수신되는 신호를 생성하기 위한 광 검출기로서 사용될 수 있다. 예컨대, LED 픽셀 어레이 내의 복수의 LED 패키지들의 설치 후에, 공통 데이터 버스에 연결되는 모든 LED 패키지들에는 개별 고유 어드레스들이 결여될 수 있다. 이와 관련하여, 초기 설정 절차(또는 위치 설정 절차)가 수행될 수 있으며, 여기서, LED 패키지들 각각은 광 빔으로 주사될 수 있고, LED 패키지들 각각 내의 적어도 하나의 LED는, LED 패키지의 특정 위치에 대응하는 전압 및/또는 전류 신호를 제공하는 광다이오드의 역할을 할 수 있다. 이러한 방식으로, LED들 중 적어도 하나는 초기 설정 절차 동안 광기전력 또는 광전도 모드에서 동작할 수 있다. 광 빔에 의해 생성된 신호는, 구성요소로 하여금 그의 어드레스를 기록하게 하기 위해 데이터 버스를 통해 제공된 마스터 제어기(예컨대, 다른 하드웨어/소프트웨어 구성들에 더하여 도 1b의 제어 요소(18))로부터의 전기 신호들과 함께 사용된다. 각각의 픽셀 위치에 대한 인코딩된 신호들이 LED 픽셀 어레이에 걸쳐 전송될 때, 각각의 LED 패키지는 그에 따라서 LED 패키지가 어느 신호에 응답해야 하는지를 알도록 구성될 수 있다. 그러한 실시예들에서, LED 드라이버 요소(82)는, 초기 설정 절차 동안 하나 이상의 LED의 광 검출기 모드를 지원하기 위해 높은 임피던스 출력으로 구성될 수 있다. 특정 실시예들에서, 검출기/신호 컨디셔닝 요소는, 전압 검출기, 전류 센서, 또는 심지어 위치 신호를 디코더/제어 논리 요소에 전달하는 와이어를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 능동 전기 요소(30)는 어드레싱되도록 구성될 수 있고, LED들 중 적어도 하나의 동작 상태는 로컬 메모리에 저장된 정보, 이를테면 어드레스에 의존하는 방식으로 변경될 수 있다. 특정 실시예들에서, LED 패키지 내의 LED들 중 하나가 아닌 별개의 광다이오드는 능동 전기 요소(30)에 위치 신호를 제공하도록 LED 패키지 내에 구성될 수 있다. 특정 실시예들에서, 검출기/신호 컨디셔닝 요소는, LED들의 동작 전압들 또는 전류들을 모니터링하고 그러한 정보를 메모리 요소에 저장하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 능동 전기 요소(30)는, 열 관리 요소로부터의 동작 온도, 위치 정보, 또는 검출기/신호 컨디셔닝 요소를 통한 LED들로부터의 전압 또는 전류 정보를 포함하는 모니터링 정보를 저장하도록 구성된다. 특정 실시예들에서, 능동 전기 요소(30)는, 외부 소스(예컨대, 도 1b의 제어 요소(18) 또는 별개의 디바이스)와 그러한 모니터링 정보를 통신하도록 구성될 수 있으며, 이에 따라, LED 디스플레이는 다양한 동작 조건들을 자체-모니터링하고, 모니터링된 동작 조건들 중 임의의 조건이 표적 윈도우 밖에 있는 경우 보고들 또는 시각적 표시들을 생성하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 능동 전기 요소(30)는, 외부 소스와의 양방향 통신을 위해 구성될 수 있다.
도 12b는 본원에 개시된 실시예들에 따른, 광다이오드(110)를 포함하는 LED 패키지(108)의 저면도이다. LED 패키지(108)는 도 7의 LED 패키지(74)와 유사하고, 이전에 설명된 바와 같이, 복수의 LED 픽셀들 및 능동 전기 요소(30')를 각각 형성하는 복수의 LED 칩들(75-1 내지 75-3, 76-1 내지 76-3, 77-1 내지 77-3, 및 78-1 내지 78-3)을 포함한다. LED 패키지(108)는 또한, 패키지 접합 패드들(48-1 내지 48-4) 및 전기 전도성 트레이스들(도 7의 42-1 내지 42-16)을 포함할 수 있다. 예시된 바와 같이, LED 패키지(108)는, 도 12a에서 설명된 바와 같이, 광 신호를 검출하여 능동 전기 요소(30')의 다른 구성요소들에 통신하도록 구성되는 광다이오드(110)를 포함한다. 특정 실시예들에서, 능동 전기 요소(30')는 광다이오드(110)를 포함한다. 특정 실시예들에서, 광다이오드(110)는 능동 전기 요소(30) 상에 배열된다. 다른 실시예들에서, 광다이오드(110)는 능동 전기 요소(30')의 외부에 배열된다. 예컨대, 특정 실시예들에서, LED 패키지(108)는, LED 칩들(75-1 내지 75-3, 76-1 내지 76-3, 77-1 내지 77-3, 및 78-1 내지 78-3) 각각과 정합된 영역들을 제외하고 LED 패키지(108)를 덮는 흑색 캡슐화재 물질들을 포함한다. 이와 관련하여, 광다이오드(110)는, LED 칩들(75-1 내지 75-3, 76-1 내지 76-3, 77-1 내지 77-3, 및 78-1 내지 78-3) 중 하나에 인접하게 배열될 수 있으며, 이에 따라, 충분한 양의 광 신호가 흑색 캡슐화재 물질들에 의해 흡수됨이 없이 광다이오드(110)에 도달할 수 있다. 다른 실시예들에서, 광다이오드는, 다른 것들 중에서도, 도 2h의 LED 패키지(26), 도 3a의 LED 패키지(58), 도 4의 LED 패키지(66), 도 5의 LED 패키지(68), 및 도 6의 LED 패키지(70)를 포함하는 다른 LED 패키지들 내에 통합될 수 있다. 이전에 설명된 바와 같이, 광다이오드(110)는 특정 실시예들에서 생략될 수 있고, LED 칩들(75-1 내지 75-3, 76-1 내지 76-3, 77-1 내지 77-3, 및 78-1 내지 78-3) 중 하나 이상은 초기 설정 절차 동안 광 빔으로 주사될 때 광다이오드의 역할을 할 수 있다.
도 13은 본원에 개시된 실시예들에 따른, LED 디스플레이 패널을 위한 시스템 수준 제어 방식에 포함될 수 있는 다양한 구성요소들을 예시하는 블록도 개략도이다. 특정 실시예들에서, 시스템 수준 제어 방식의 구성요소들은 도 1b에서 이전에 예시된 바와 같이 디스플레이 패널의 후면측 상에 포함될 수 있다. 동작 시, 입력 신호들은 외부 비디오 소스로부터 LED 디스플레이 패널에 의해 수신된다. 이전에 설명된 바와 같이, 비디오 소스, 이를테면, 다른 것들 중에서도, VGA, DVI, HDMI, HUB75, USB는 적절한 전기 커넥터를 통해 제공된다. 신호 디코더, 이를테면 DVI/HDMI 디코더는, 입력 신호들의, 다른 포맷들, 이를테면, 24 비트 트랜지스터-트랜지스터 논리(TTL) 또는 상보형 금속 산화물 반도체(CMOS) 색상 픽셀 데이터로의 변환을 제공하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 신호 디코더는, 입력 신호를 픽셀 클록, 수직 동기, 및 수평 동기와 같은 다른 제어 신호들과 함께 24-라인 데이터 버스로 변환할 수 있으며, 이는 이어서, 제어 요소로 라우팅된다. 이전에 설명된 바와 같이, 제어 요소는, ASIC, 마이크로제어기, 프로그래밍가능 제어 요소, 및 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이(FPGA) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예컨대, 제어 요소는, 신호 디코더로부터의 변환된 데이터를 스케일링하거나, 오프셋시키거나, 또는 다른 방식으로 변환하고, 궁극적으로 다양한 신호들을 LED 패키지들 및 LED 디스플레이 패널의 대응하는 LED 픽셀들에 전달할 제어 라인들에 대한 데이터의 버퍼링을 제공하도록 프로그래밍되는 FPGA를 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 제어 요소는 또한, 입력 신호들을 변환하는 데 사용되는 부가적인 입력들을 수신하도록 구성된다. 예컨대, 부가적인 입력들은, 더 큰 LED 디스플레이 내의 LED 디스플레이 패널의 수평 및 수직 패널 위치 정보를 포함할 수 있다. 다수의 LED 디스플레이 패널들이 함께 조립되어 더 큰 LED 디스플레이를 형성할 때, LED 디스플레이 패널들 각각에는 제어 요소에 중계되는 고유 위치 식별자가 구성될 수 있다. 고유 식별자, 이를테면, 일련 번호 또는 위치 좌표들은 설치 전에 또는 설치 동안에 미리 배정될 수도 있거나, 또는 고유 식별자는 LED 디스플레이 패널들이 조립될 때 그들이 연결되는 순서에 의해 간단히 배정될 수도 있다. 후자의 구성에서, LED 디스플레이 패널들 각각은 시프트 레지스터 등을 통해 서로 통신하도록 구성될 수 있으며, 이에 따라, 설치 동안, LED 디스플레이 패널들이 데이지 체인(daisy chain) 구성으로 서로 나란히 배열됨에 따라, 위치 정보는 HUB75 호환가능 패널들과 유사한 방식으로 그들이 설치되는 순서대로 하나의 LED 디스플레이 패널로부터 다음 LED 디스플레이 패널로 중계된다. 부가적인 입력들은 또한, 제어 요소가 LED 디스플레이 패널의 LED 칩들 사이의 임의의 불균등한 성능 특성들을 보상하는 방식으로 입력 신호들을 변환할 수 있도록 정보를 제공하는 교정 테이블, 이를테면 해시 테이블을 포함할 수 있다. 예컨대, LED 디스플레이 패널의 조립 후에, 모든 각각의 LED 픽셀의 강도가 측정될 수 있고, 교정 테이블은 이어서, 그들의 초기 측정된 밝기 수준들에 기반하여 상이한 LED 픽셀들에 대해 상이하게 구동 신호들을 스케일링하기 위한 정보를 제어 요소에 제공하도록 구성될 수 있다.
제어 요소는 그에 의해, 신호 디코더를 통한 입력 신호들뿐만 아니라 패널 위치 또는 교정 정보를 포함하는 부가적인 입력들을 수신하도록 구성될 수 있다. 이전에 설명된 바와 같이, 제어 요소는 다양한 유형들의 하나 이상의 집적 회로를 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 제어 요소는, LED 디스플레이 패널에서의 응용을 위해 사전 구성되는 ASIC을 포함한다. 다른 실시예들에서, 제어 요소는, 설치 후에 프로그래밍 및 재-프로그래밍되는 능력을 제공하는 FPGA를 포함한다. 그러므로, 다른 지원 디바이스들, 이를테면, 전력 입력 및 컨디셔너들, 프로그래밍 인터페이스, 휘발성 및 비-휘발성 메모리 요소들 등이 암시된다. 제어 요소는, 입력 신호들뿐만 아니라 LED 픽셀들 각각의 능동 전기 요소들에 전송되는 부가적인 입력들 및 출력 제어 신호들 중 임의의 것을 처리하도록 구성된다. 특정 실시예들에서, 복수의 DAC들은, 제어 요소로부터의 신호들을 LED 픽셀들에 라우팅하기 전에 신호들을 변환하도록 배열될 수 있다. 제어 요소는 또한, 각각의 LED 픽셀 및 각각의 LED 픽셀 내의 각각의 LED 칩이 복수의 DAC들로부터의 제어 신호들에 응답할 때를 결정하는 LED 픽셀들에 대한 열, 행 및 LED 색상 선택 정보를 출력하도록 구성될 수 있다. 특정 실시예들에서, 하나 이상의 열, 행, 또는 색상 선택 디코더는, 제어 요소로부터의 출력된 열, 행, 및/또는 LED 색상 선택 정보를 LED 픽셀들로 라우팅하기 전에 수신하여 변환하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 제어 요소는, 열, 행, 또는 색상 선택 정보에 대해 0들과 1들의 디지털 신호 코드를 출력하는 FPGA를 포함할 수 있다. 차례로, 열, 행, 또는 색상 선택 디코더들은, LED 디스플레이 패널 내의 특정 LED 픽셀의 능동 제어 요소가 활성화될 수 있도록 디지털 신호를 수신하여 디코딩하도록 구성될 수 있다.
디스플레이 응용들을 위해, LED 디스플레이 패널은, LED 픽셀 어레이를 형성하도록 열들 및 행들로 배열되는 복수의 LED 패키지들을 포함할 수 있다. LED 패키지들 각각은, 이전에 설명된 바와 같이, 제1 LED 칩(예컨대, 적색 LED 칩), 제2 LED 칩(예컨대, 청색 LED 칩), 및 제3 LED 칩(예컨대, 녹색 LED 칩), 및 능동 전기 요소를 포함하는 하나 이상의 LED 픽셀을 포함할 수 있다. 제어 요소와 LED 패키지들 사이의 구동 구성에 따라, 제어 요소와 각각의 LED 패키지 사이에 연결되는 제어 라인들의 수 및 행, 열, 색상 선택 라인들의 수가 변할 수 있다.
도 14는 특정 LED 픽셀에 대응하는 능동 전기 요소(30)가 LED 픽셀 내에 포함되는 적색, 녹색, 및 청색 LED 칩들 각각에 대한 행 선택 신호 라인뿐만 아니라 별개의 제어 신호들을 수신하도록 구성되는 구성을 표현하는 개략적인 예시이다. 이와 관련하여, 행 선택 신호는 LED 픽셀들의 특정 행의 각각의 능동 전기 요소(30)를 활성화하고, LED 픽셀들의 각각의 열은 적색, 녹색, 및 청색 LED 칩들 각각에 대한 3개의 별개의 제어 신호를 수신하도록 구성된다. 3개의 별개의 제어 신호는 3개의 별개의 열별 DAC 또는 아날로그 제어 신호에 대응할 수 있다. 제어 신호들은, 특정 LED 픽셀 내의 적색, 녹색, 및 청색 LED 칩들 각각에 대한 밝기 수준 또는 그레이 수준을 제어할 수 있다. 그에 따라서, 제어 신호들이 특정 열을 따라 전달될 때, 행 선택 신호는 LED 픽셀들 중 어느 것이 신호에 응답하는지를 결정한다. 이전에 설명된 바와 같이, 각각의 LED 픽셀에 대응하는 능동 전기 요소(30)는, 적색, 녹색, 및 청색 수준 신호 정보를 저장하고, 그에 따라서, 다음번에 능동 전기 요소(30)가 활성화되어 신호 정보를 리프레시 또는 업데이트할 때까지 LED 칩들을 일정한 방식으로 구동하도록 구성된다. 그에 따라서, 도 14의 구성에 대해, 능동 전기 요소(30)에는, 접지 및 전압 입력 연결들에 부가하여 4개의 상이한 신호 라인(행 선택, 적색 수준, 녹색 수준, 청색 수준)을 수신하기 위한 연결들이 구성된다. 그에 따라서, 이러한 구성은 적어도 6개의 연결을 요구하며, PCB 라우팅 복잡도가 증가된다. 특정 실시예들에서, 이전 실시예들(예컨대, 도 2e)에 도시된 4-연결 실시예들과 같이, 더 적은 연결들을 갖는 것이 바람직할 수 있다.
도 15는 특정 LED 픽셀에 대응하는 능동 전기 요소(30)가 LED 픽셀의 각각의 LED 칩에 대한 별개의 행 선택 신호 라인 및 LED 픽셀 내의 LED 칩들 모두에 대한 단일 색상 수준 신호 라인을 수신하도록 구성되는 구성을 표현하는 개략적인 예시이다. 도 15에서, 3개의 별개의 행 선택 신호(적색 행 선택, 녹색 행 선택, 청색 행 선택)는 LED 픽셀 내의 적색, 녹색, 및 청색 LED 칩들 각각을 별개로 활성화하기 위한 것이다. 그에 따라서, LED 픽셀 내의 적색, 녹색, 및 청색 LED 칩들 각각에 대한 단일 색상 수준(예컨대, 밝기 수준 또는 그레이 수준)이 제공될 수 있다. 이와 관련하여, 각각의 열은 이전에 설명된 바와 같이 단일 DAC로 구성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 능동 전기 요소(30)는 임의적 열 선택 라인을 수신하도록 구성될 수 있으며, 그에 의해, 단일 DAC가 LED 픽셀들의 다수의 열들에 대한 색상 수준 신호를 제공할 수 있게 된다. 동작 시, 특정 행 선택 신호는 특정 시간에 색상 수준 신호에 응답하기 위해 특정 LED 칩을 활성화한다. 이전 실시예들과 마찬가지로, 능동 전기 요소(30)는, 색상 수준 신호 정보를 저장하고, 그에 따라서, 다음번에 능동 전기 요소(30)가 활성화되어 색상 수준 정보를 리프레시 또는 업데이트할 때까지 LED 칩들 각각을 구동하도록 구성된다. 그에 따라서, 도 15의 구성에 대해, 능동 전기 요소(30)에는, 접지 및 전압 입력 연결들에 부가하여 4개 내지 5개의 상이한 신호 라인(적색 행 선택, 청색 행 선택, 녹색 행 선택, 색상 수준, 및 임의적인 열 선택)을 수신하기 위한 연결들이 구성된다. 전체 시스템 복잡도가 DAC들의 감소에 의해 감소되지만, 적어도 6개의 연결의 요건은 일부 응용들에 대해 바람직하지 않을 수 있다.
도 16은 특정 LED 픽셀에 대응하는 능동 전기 요소(30)가 LED 픽셀의 각각의 LED 칩에 대한 인코딩된 행 선택 신호 및 LED 픽셀 내의 모든 LED 칩에 대한 단일 색상 수준 신호 라인을 수신하도록 구성되는 구성을 표현하는 개략적인 예시이다. 도 16에서, 색상 수준 및 임의적인 열 선택 라인들은 도 15에 대해 이전에 설명된 바와 동일하게 구성될 수 있지만, 행 선택 신호들은 2개의 행 선택 라인(행 선택 RS0, 행 선택 RS1)으로 감소된다. 이와 관련하여, 행 선택 라인들은, 어느 LED 칩이 특정 색상 수준 신호에 응답해야 하는지를 결정하는 인코딩된 디지털 신호(0들과 1들의 조합들)를 제공하도록 구성된다. 비-제한적인 예로서, 2개의 행 선택 라인은, LED 칩들 중 어느 것도 응답하지 않아야 하는 동작 상태에 대응하는 "00" 디지털 신호, 적색 LED 칩의 활성화에 대응하는 "01" 디지털 신호, 청색 LED 칩의 활성화에 대응하는 "10" 신호, 및 녹색 LED 칩의 활성화에 대응하는 "11" 신호를 제공할 수 있다. 이전 실시예들과 마찬가지로, 능동 전기 요소(30)는, 색상 수준 신호 정보를 저장하고, 그에 따라서, 다음번에 능동 전기 요소(30)가 활성화되어 색상 수준 정보를 리프레시 또는 업데이트할 때까지 LED 칩들 각각을 일정한 방식으로 구동하도록 구성된다. 그에 따라서, 도 16의 구성에 대해, 능동 전기 요소(30)에는, 접지 및 전압 입력 연결들에 부가하여 3개 내지 4개의 상이한 신호 라인(행 선택 RS0, 행 선택 RS1, 색상 수준, 및 임의적인 열 선택)을 수신하기 위한 연결들이 구성된다. 그에 따라서, 적어도 하나의 연결의 감소는 도 14 및 도 15의 실시예들과 비교하여 PCB 복잡도가 감소되는 개선을 나타낸다.
도 17은, 특정 LED 픽셀의 능동 전기 요소(30)가, LED 픽셀 내에 포함되는 적색, 녹색, 및 청색 LED 칩들에 대한 행 선택 신호, 색상 수준 신호, 및 하나 이상의 색상 선택 신호를 수신하도록 구성되는 구성을 표현하는 개략적인 예시이다. 도 17에서, 행 선택 신호는 도 14의 구성과 동일하게 구성되지만, LED 칩들 각각의 색상 수준(예컨대, 밝기 또는 그레이 수준)에 대한 신호는 단일 신호 라인에 의해 제어된다. 이와 관련하여, 각각의 열은 이전에 설명된 바와 같이 단일 DAC로 구성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 단일 DAC는 LED 픽셀들의 다수의 열들에 색상 수준에 대한 신호들을 제공하도록 구성될 수 있다. LED 픽셀 내의 LED 칩들 중 어느 것이 특정 색상 수준 신호에 응답해야 하는지를 결정하기 위해, 2개의 색상 선택 라인(색상 선택 0, 색상 선택 1)은, 어느 LED 칩이 특정 색상 수준 신호에 응답해야 하는지를 결정하는 인코딩된 디지털 신호(0들과 1들의 조합들)를 제공하도록 구성된다. 비-제한적인 예로서, 2개의 색상 선택 라인은, LED 칩들 중 어느 것도 응답하지 않아야 하는 동작 상태에 대응하는 "00" 디지털 신호, 적색 LED 칩의 활성화에 대응하는 "01" 디지털 신호, 청색 LED 칩의 활성화에 대응하는 "10" 신호, 및 녹색 LED 칩의 활성화에 대응하는 "11" 신호를 제공할 수 있다. 그에 따라서, 도 17의 구성에 대해, 능동 전기 요소(30)에는, 접지 및 전압 입력 연결들에 부가하여 4개의 상이한 신호 라인(행 선택, 색상 수준, 색상 선택 0, 색상 선택 1)을 수신하기 위한 연결들이 구성된다.
도 18은 도 16 및 도 17의 구성들 둘 모두와 유사한 구성을 표현하는 개략적인 예시이다. 특히, 도 18은 도 16 또는 도 17의 구성들 중 어느 하나를 표현할 수 있는 구성 독립적 표기를 표현한다. 도 18에서, 능동 전기 요소(30)는 도 16 및 도 17의 색상 수준 라인들과 동일한 색상 수준 라인을 포함한다. 도 18의 능동 전기 요소(30)는 부가적으로, 디바이스 선택(DS) 라인 및 2개의 색상 선택 라인(CS0 및 CS1)을 포함한다. DS 라인은, 행 선택 신호 및 열 선택 신호 중 적어도 하나를 포함할 수 있는 디바이스 선택 신호를 제공하도록 구성된다. CS0 및 CS1 라인들은, 도 16의 행 선택 RS0 및 행 선택 RS1 라인들 또는 도 17의 색상 선택 0 및 색상 선택 1 라인들에 대응할 수 있는 인코딩된 신호들을 제공하도록 구성된다. 이와 관련하여, 능동 전기 요소(30)는, 적은 수의 연결들로 특정 수의 동작 조건들을 제어하도록 구성될 수 있다. DS 라인은 도 16의 열 선택 라인 또는 도 17의 행 선택 라인에 대응한다.
도 19는 특정 LED 픽셀에 대응하는 능동 전기 요소(30)가 LED 픽셀의 모든 LED 칩들에 대한 단일 행 선택 신호 라인 및 단일 색상 수준 신호 라인을 수신하도록 구성되는 구성을 표현하는 개략적인 예시이다. 도 19에서, 색상 수준 및 임의적인 열 선택 라인들은 도 15에 대해 이전에 설명된 바와 동일하게 구성될 수 있지만, 행 선택 신호들은 신호 행 선택 라인으로 결합된다. 이와 관련하여, 단일 행 선택 라인은, LED 픽셀 내의 LED 칩들 각각에 별개로 대응하는 인코딩된 신호를 전송하도록 구성될 수 있다. 인코딩된 신호는, 가변 진폭 신호, 가변 주파수 신호, 또는 가변 위상 신호 중 적어도 하나를 포함하는 아날로그 신호를 포함할 수 있다. 인코딩된 신호는 또한, 다중화된 또는 다중 수준 논리 신호를 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 행 선택 라인은 LED 칩들 중 상이한 것들에 대응하는 상이한 전압 상태들을 갖는 신호를 제공하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 행 선택 라인은 4-수준 신호 라인으로서 구성될 수 있고, 여기서, 4개의 신호 수준 각각은, 다음의 동작 조건들, 즉, LED 칩들이 선택되지 않음, 적색 LED 선택, 청색 LED 선택, 및 녹색 LED 선택 중 하나에 대응한다. 특정 실시예들에서, 4-수준 신호 라인의 처리를 추가로 용이하게 하기 위해 부가적인 능동 전기 요소가 제공될 수 있다. 부가적인 능동 전기 요소는 각각의 LED 패키지 내에 또는 각각의 LED 패키지와 별개로 제공될 수 있다. 이전 실시예들과 마찬가지로, 능동 전기 요소(30)는, 색상 수준 신호 정보를 저장하고, 그에 따라서, 다음번에 능동 전기 요소(30)가 활성화되어 색상 수준 정보를 리프레시 또는 업데이트할 때까지 LED 칩들 각각을 일정한 방식으로 구동하도록 구성된다. 그에 따라서, 도 19의 구성에 대해, 능동 전기 요소(30)에는, 접지 및 전압 입력 연결들에 부가하여 2개 내지 3개의 상이한 신호 라인(행 선택(다중 수준), 색상 수준, 및 임의적인 열 선택)을 수신하기 위한 연결들이 구성된다. 이러한 구성은 이전에 설명된 4-연결 구성들(예컨대, 도 2e)과 같은 감소된 복잡도를 갖는 응용들에 바람직하다.
도 20은 특정 LED 픽셀에 대응하는 능동 전기 요소(30)가 LED 픽셀의 모든 LED 칩들에 대한 단일 행 선택 신호 라인 및 단일 색상 수준 신호 라인을 수신하도록 구성되는 구성을 표현하는 개략적인 예시이다. 도 20은 도 19의 구성과 유사하고, 이전에 설명된 바와 같이, 색상 수준 및 임의적인 열 선택 라인들을 포함한다. 도 20에서, 행 선택 신호 라인은, 그 부분들이 LED 픽셀 내의 LED 칩들 각각에 별개로 대응하는 비동기인 인코딩된 디지털 신호와 같은 인코딩된 신호를 전송하도록 구성될 수 있다. 특정 실시예들에서, 인코딩된 신호는, 적색 LED 선택, 청색 LED 선택, 녹색 LED 선택, 및 LED 선택이 없는 동작 조건들 각각에 대응하는 상이한 펄스들을 포함한다. 코딩 방식들을 확장함으로써 다른 동작 상태들이 또한 처리될 수 있다. 이러한 방식으로, 능동 전기 요소(30)는, 인코딩된 신호의 각각의 펄스에 따라 동작 상태들(예컨대, 선택 없음, 적색 선택, 청색 선택, 녹색 선택) 각각에 걸쳐 순차적으로 사이클링하는 시프트 레지스터를 포함할 수 있다. 시프트 레지스터가 동기에서 벗어나는 것을 방지하기 위해, 인코딩된 신호는 또한, 시프트 레지스터를 다음 사이클의 시작으로 리셋하기 위해 각각의 사이클의 끝에 펄스 코드를 포함할 수 있다. 순차적 펄스들에 부가하여, 행 선택 라인은 위에서 언급된 4개 이상의 동작 상태 중 상이한 동작 상태들을 식별하고 그에 대응하는 다른 인코딩된 신호들을 포함할 수 있다. 그에 따라서, 도 20의 구성에 대해, 능동 전기 요소(30)에는, 접지 및 전압 입력 연결들에 부가하여 2개 내지 3개의 상이한 신호 라인(행 선택(인코딩됨), 색상 수준, 및 임의적인 열 선택)을 수신하기 위한 연결들(예컨대, 도 2a의 접촉 패드들(38))이 구성된다. 도 19의 구성과 마찬가지로, 도 20의 구성은 이전에 설명된 4-연결 구성들(예컨대, 도 2e)과 같은 복잡도가 감소된 응용들에 바람직하다.
도 21은 도 20의 실시예에 따른, LED 픽셀 어레이의 각각의 능동 전기 요소가 신호 라인들을 수신하도록 구성되는 LED 디스플레이 패널에 대한 시스템 수준 제어 방식을 예시하는 블록도 개략도이다. 도 21에서, 입력 신호들, 신호 디코더, 제어 요소, 행/열 디코더, 패널 위치 입력, 교정 테이블 입력, 및 복수의 DAC들은 도 13에 대해 이전에 설명된 바와 같이 제공될 수 있다. 도 21에서, 열 선택 라인들이 포함되지 않고, 공통 데이터 버스에 의해 제공되는 데이터를 수신하기 위해 적절한 DAC 요소의 선택을 허용하도록 임의적인 DAC 디코더 요소가 배열된다. 다른 실시예들에서, 제어 요소는 DAC 디코딩 능력들을 포함하도록 구성될 수 있고, 그에 따라서, DAC 디코더 요소는 요구되지 않을 수 있다. 특정 FPGA 또는 다른 제어 요소에 대해 이용가능한 출력 핀들의 수에 따라, 별개의 행/색상 디코더가 또한 요구되지 않을 수 있다.
도 22는 도 20 및 도 21의 구성에 따른 동작을 위해 구성되는 LED 패널(112)에 대한 라우팅 구성을 예시하는 부분 평면도이다. 도 22에서, 복수의 LED 패키지들(26)이 행들 및 열들로 배열되어 LED 픽셀 어레이를 형성한다. 각각의 LED 패키지(26)는, 이전에 설명된 바와 같이, LED 픽셀을 형성하는 복수의 LED들(예컨대, 도 2의 28-1 내지 28-3), 능동 전기 요소(도 2의 30), 및 복수의 패키지 접합 패드들(48-1 내지 48-4)을 포함할 수 있다. 도 22에 예시된 바와 같이, 복수의 LED 패키지들(26)은, 도 20의 색상 수준 선택 라인에 대응하는 복수의 색상 수준 제어 라인들(114-1 내지 114-4) 및 도 20의 행 선택 라인에 대응하는 복수의 행 선택 제어 라인들(116-1 내지 116-3)에 연결된다. 도 22에 라벨링된 LED 패키지(26)에 대해, 패키지 접합 패드(48-1)는 색상 수준 제어 라인(114-1)에 연결되고, 패키지 접합 패드(48-3)는 행 선택 제어 라인(116-3)에 연결된다. 패키지 접합 패드(48-2)는 복수의 전압 입력 라인들(118-1 내지 118-4)의 전압 입력 라인(118-1)에 연결되고, 패키지 접합 패드(48-4)는 접지 연결 평면(도시되지 않음)에 연결된다. 특정 실시예들에서, 복수의 색상 수준 제어 라인들(114-1 내지 114-4) 및 복수의 행 선택 제어 라인들(116-1 내지 116-3)은, 다층 커넥터 인터페이스의 상이한 수준들 또는 평면들 상에, 전기 절연을 위해 그들 사이에 배열되는 하나 이상의 유전체 층과 함께 배열될 수 있다. 예컨대, 행 선택 제어 라인들(116-1 내지 116-3)은 복수의 LED 패키지들(26)에 가장 가까운 제1 평면을 따라 배열될 수 있다. 복수의 색상 수준 제어 라인들(114-1 내지 114-4) 및 복수의 전압 입력 라인들(118-1 내지 118-4)은 복수의 LED 패키지들(26)로부터 더 먼 거리에 떨어진 상이한 평면을 따라 배열될 수 있다. 마지막으로, 접지 연결 평면(도시되지 않음)은, 복수의 색상 수준 제어 라인들(114-1 내지 114-4) 및 복수의 전압 입력 라인들(118-1 내지 118-4)보다 복수의 LED 패키지들(26)로부터 더 먼 거리에 떨어진 다른 상이한 평면을 따라 배열될 수 있다. 패키지 접합 패드들(48-1 내지 48-4)과의 대응하는 연결들을 제공하기 위해 복수의 비아들(120)이 다층 커넥터 인터페이스를 통해 배열될 수 있다. 도 22는 LED 패널(112)의 라우팅 구성에 대한 많은 구성들 중 하나만을 예시한다. 다른 실시예들에서, 다양한 라인들(114-1 내지 114-4, 116-1 내지 116-3, 및 118-1 내지 118-4)은 모든 수직 및 모든 수평 구성들을 포함하지만 이에 제한되지 않는 수직 및 수평 구성들의 상이한 배열들로 제공될 수 있다.
도 23은 특정 LED 픽셀에 대응하는 능동 전기 요소(30)가 행, 열, 및/또는 색상 선택 신호들에 대한 완전-디지털 통신을 수신하도록 구성되는 구성을 표현하는 개략적인 예시이다. 게다가, 양방향 통신은 많은 표준 또는 맞춤형 프로토콜들 중 하나에 의해 달성될 수 있다. 그러므로, 통신 핸드셰이킹, 어드레싱, 상태 보고, 및 더 광범위한 명령 구조와 같은 많은 부가적인 작업들이 가능하게 된다. 달리 언급하면, 능동 전기 요소는 직렬 통신 요소를 포함한다. 이러한 방식으로, 직렬 입력/출력 라인은, 다양한 직렬 통신 링크 기법들 중 하나에 따라 능동 전기 요소(30)에 디지털 신호들을 제공하도록 구성된다. 직렬 통신 기법들은 전형적으로 시간 경과에 따라 순차적으로 단일 비트들로 데이터를 전송 또는 스트리밍하는 것을 수반한다. 임의적인 클록 입력은 LED 픽셀에 대한 사이클링 정보를 제공하는 클록 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 특정 실시예들에서, 직렬 통신(예컨대, 전송 또는 수신)은 낮은 전압 차동 시그널링(LVDS), 전환 최소화 차동 시그널링(TDMS), 전류 모드 논리(CML), 및 소스-결합 논리(SCL)를 포함하지만 이에 제한되지 않는 차동 시그널링과 함께 높은 비트 레이트들을 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 능동 전기 요소(30)는, 임의적인 차동 입력/출력 라인 및 임의적인 클록 차동 입력/출력 라인을 수신하도록 구성될 수 있다. 특정 직렬 통신 기법들은, 자체-클록킹 구성들 또는 자체-클록킹 신호들을 수신하기 위한 구성들로 구성될 수 있으며, 그에 따라서, 클록 입력은 요구되지 않을 수도 있다. 그러한 자체-클록킹 구성들은, 8b/10b 인코딩, 맨체스터 코딩, 위상 코딩, 시기 설정된 리셋을 갖거나 갖지 않는 펄스 계수, 등시성 신호 코딩, 또는 비등시성 신호 코딩과 같은 클록 복원을 위한 다양한 디코딩 능력들을 포함하는 능동 전기 요소 내의 디코더 요소를 포함할 수 있다. 다른 통신 기법들은, 다른 것들 중에서도, 집적 회로 간(I2C) 프로토콜, I3C 프로토콜, 직렬 주변기기 인터페이스(SPI), 이더넷, 파이버 채널(Fibre Channel)(FC), 범용 직렬 버스(USB), IEEE 1394 또는 파이어와이어(FireWire), 하이퍼트랜스포트(HyperTransport)(HT), 인피니밴드(InfiniBand)(IB), 디지털 다중화(DMX), DC-BUS 또는 다른 전력 라인 통신 프로토콜들, 항공전자 디지털 비디오 버스(ADVB), 직렬 입력/출력(SIO), 제어기 영역 네트워크(CAN), ccTalk 프로토콜, CXP(CoaXPress), 전자 악기 디지털 인터페이스(MIDI), MIL-STD-1553, 주변 구성요소 상호연결 익스프레스(PCI 익스프레스), 프로피버스(profibus), RS-232, RS-422, RS-423, RS-485, 직렬 디지털 인터페이스(SDI), 직렬 AT 부착(직렬 ATA), 직렬 부착 SCSI(SAS), 동기식 광학 네트워킹(SONET), 동기식 디지털 계층(SDH), 스페이스와이어(SpaceWire), UNI/O 버스, 및 1-와이어(1-Wire)를 포함할 수 있다. 일부 구성들에 대해, 능동 제어 요소(30)는, 적어도, I2C 프로토콜을 포함하지만 이에 제한되지 않는 위의 프로토콜들 중 하나와 호환가능한 신호들의 서브세트로 동작(예컨대, 전송 또는 수신)하도록 구성된다. 전체-디지털 통신을 위해 배열될 때, 능동 전기 요소(30)는, 입력 데이터를 래칭하고, 다른 논리를 구현하고, 색상 수준 또는 그레이 수준을 디스플레이의 LED 픽셀들에 제공하도록 구성된다. 특정 실시예들에서, 능동 전기 요소(30)는, 하나 이상의 DAC가 전류 구동 출력을 갖게 능동 전기 요소(30) 내에 포함되는 DAC 제어 전류 드라이버를 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 능동 전기 요소(30)는, 디지털 입력 신호에 기반하여 LED 픽셀의 각각의 LED를 독립적으로 구동하도록 구성되는 PWM 드라이버 또는 전류 소스를 포함한다. 능동 전기 요소(30)가 완전-디지털 통신을 위해 배열될 때, LED 픽셀 어레이에 대한 라우팅은 단순화될 수 있다. 이와 관련하여, 각각의 능동 전기 요소(30)는 특정 실시예들에서, 도 23에 예시된 직렬 입력/출력 라인과 같은 하나의 통신 또는 신호 라인만큼 적게 수신하도록 구성될 필요만이 있을 수 있다.
도 24는 도 23의 실시예에 따른, LED 픽셀 어레이의 각각의 능동 전기 요소가 신호 라인들을 수신하도록 구성되는 LED 디스플레이 패널에 대한 시스템 수준 제어 방식을 예시하는 블록도 개략도이다. 도 24에서, 입력 신호들, 신호 디코더, 패널 위치 입력, 및 교정 테이블 입력은 도 13에 대해 이전에 설명된 바와 같이 제공될 수 있다. 특정 실시예들에서, 제어 요소는 이전에 설명된 바와 같이 하나 이상의 직렬 통신 인터페이스 또는 직렬 통신 요소를 포함한다. 그에 따라서, DAC 요소들이 필요하지 않고, 그에 의해, 도 21의 블록도와 비교하여 단순화된 구성이 제공된다. 특정 FPGA 또는 다른 제어 요소에 대해 이용가능한 출력 핀들의 수에 따라, 별개의 행/색상 디코더가 또한 요구되지 않을 수 있다. 예시된 바와 같이, 제어 요소의 출력은, LED 어레이의 LED들의 복수의 직렬 라인들 또는 스트링들과 통신하는 복수의 직렬 출력들로 LED 어레이에 직접 통신할 수 있다. 도 24에서, LED들의 각각의 스트링은 예시의 목적들을 위해 2개의 열로 도시된다. 실제로, LED들의 스트링들은 상이한 크기들 및 수들의 행들 및 열들로 배열될 수 있거나, 각각의 스트링에 대한 전기 연결들은 도시된 바와 같이 행들 및 열들을 따르지 않을 수 있다.
도 25는 도 23의 구성에 따른 동작을 위해 구성되는 LED 패널에 대한 라우팅 구성을 예시하는 부분 평면도이다. 도 25에서, 복수의 LED 패키지들(26)이 행들 및 열들로 배열되어 LED 픽셀 어레이를 형성한다. 각각의 LED 패키지(26)는, 이전에 설명된 바와 같이, LED 픽셀을 형성하는 복수의 LED들(예컨대, 도 2의 28-1 내지 28-3), 능동 전기 요소(예컨대, 도 2의 30), 및 복수의 패키지 접합 패드들(48-1 내지 48-4)을 포함할 수 있다. 이러한 구성에서, 제어 라인들(116-1 내지 116-4)은 도 23의 직렬 입력/출력 라인에 대응하고, 제1 및 제2 전압 입력 라인들(118-1 내지 118-4 및 120-1 내지 120-4) 및 접지 연결 라인들(122-1 내지 122-4)이 예시된다. 예시된 바와 같이, DAC들로부터의 색상 수준 제어 라인들(예컨대, 도 22의 114-1 내지 114-4)이 요구되지 않으며, 그에 의해, 단순화된 PCB 라우팅 구성이 제공된다. 도 25에서, 제어 라인들(116-1 내지 116-4), 전압 라인들(118-1 내지 118-4, 120-1 내지 120-4), 및 접지 라인들(122-1 내지 122-4)을 포함하는 입력 전기 연결들은 모두 LED 패널의 동일한 평면 또는 층을 따라 배열된다. 이러한 구성은 더 간단한 구조 및 제조 프로세스뿐만 아니라 감소된 비용들을 제공한다. 다른 실시예들에서, 제어 라인들(116-1 내지 116-4), 전압 라인들(118-1 내지 118-4, 120-1 내지 120-4), 및 접지 라인들(122-1 내지 122-4)은, 각각의 LED 패키지(26)에 대한 다양한 연결들을 이루기 위해 유전체 층들 및 비아들의 상이한 배열들과 함께 상이한 평면들 상에 구성될 수 있다. 도 25에서, 제어 라인들(116-1 내지 116-4), 전압 라인들(118-1 내지 118-4, 120-1 내지 120-4), 및 접지 라인들(122-1 내지 122-4)은 LED 패널에 걸친 긴 선형 세그먼트들로 예시된다. 특정 실시예들에서, 제어 라인들(116-1 내지 116-4), 전압 라인들(118-1 내지 118-4, 120-1 내지 120-4), 및 접지 라인들(122-1 내지 122-4)은 다른 구성들, 이를테면, 다양한 라인들 사이의 누화를 감소시킬 수 있는 콤(comb) 라우팅 또는 다른 체인 구성들로 배열될 수 있다. 특정 실시예들에서, 제어 라인들(116-1 내지 116-4), 전압 라인들(118-1 내지 118-4, 120-1 내지 120-4), 및 접지 라인들(122-1 내지 122-4)은 LED 패키지들(26)의 특정 행들 및 열들과 정합되지 않을 수 있다. 예컨대, 제어 라인들(116-1 내지 116-4), 전압 라인들(118-1 내지 118-4, 120-1 내지 120-4), 및 접지 라인들(122-1 내지 122-4)은, LED 패널에 걸쳐 블록들 또는 다른 형상들로 배열되는 LED 패키지들(26)의 서브그룹들과 연결되어 통신하도록 구성될 수 있다.
특정 실시예들에서, LED 디스플레이의 LED 패키지들과 제어 요소 사이의 신호 통신은 복수의 데이터 패킷들을 포함하는 제어 신호를 제어 요소로부터 전송하는 것을 포함할 수 있다. 특정 데이터 패킷은, 어레이의 개별 LED 패키지에 대한 제어 정보, 이를테면, 색상 선택 데이터 및 밝기 수준 데이터를 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 데이터 패킷은, 단일 데이터 비트만큼 낮은 것 내지 훨씬 더 큰 파일 크기들(예컨대, 큰 비디오 파일들)을 포함하는 범위를 포함하는 파일 크기를 포함할 수 있다. 각각의 데이터 패킷은 또한, 어레이의 각각의 LED 패키지가 명령 코드를 수신하고 데이터 패킷에 응답하거나 데이터 패킷을 다음 LED 패키지에 전달하는 것을 가능하게 하는 식별자 또는 일련의 식별자들로서 구성되는 명령 코드를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, LED 패키지들은 캐스케이딩 방식으로 제어 신호로부터 상이한 데이터 패킷들을 수신하도록 배열될 수 있다.
도 26a 및 26b는 본원에 개시된 실시예들에 따른 예시적인 데이터 패킷(124)의 배열들을 예시하는 개략도들이다. 데이터 패킷(124)은 제어 라인을 통해 제어 요소(18)로부터 LED 패키지(26)의 능동 전기 요소(30)로 전송되는 데이터 스트림(126)에 포함된다. 특정 실시예들에서, 데이터 스트림(126)은 복수의 데이터 스트림을 포함할 수 있으며, 데이터 스트림(126)이 복수의 서브-데이터 스트림들을 포함하는 캐스케이드 접근법을 포함한다. 특정 실시예들에서, LED 패키지(26)는 이전에 설명된 바와 같이 하나 이상의 픽셀(예컨대, 도 1a의 12)을 형성한다. 데이터 스트림(126)을 수신하도록 구성되는, LED 패키지(26) 전에 또는 그 후에 배열되는 부가적인 LED 패키지들이 존재할 수 있다. 이러한 방식으로, LED 패키지(26)는 제어 요소(18)로부터 직접 또는 데이터 스트림(126) 내에 그리고 제어 요소(18)와 LED 패키지(26) 사이에 배열되는 다른 LED 패키지를 통해 데이터 패킷(124)을 수신할 수 있다. 데이터 패킷(124)은, LED 패키지(26) 내에 배열된 각각의 LED 칩에 대한 별개의 색상 선택 및 밝기 수준 데이터를 포함하는, LED 패키지(26)의 하나 이상의 LED 칩을 선택하고 동작시키기 위한 정보 또는 데이터 섹션("데이터"로 표시됨)을 포함할 수 있다. 정보 또는 데이터는 또한, 다른 것들 중에서도, 설정 데이터, 교정 데이터, 온도 보상 데이터, 및 옵션 선택 데이터를 포함할 수 있다. 부가적으로, 데이터 패킷(124)은, LED 패키지(26)의 하나 이상의 LED 칩을 턴 온 또는 턴 오프하기 위한 명령어들을 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 데이터 패킷(124)으로부터의 정보 또는 데이터 중 적어도 일부는 나중의 사용을 위해 LED 패키지(26) 내의 레지스터 내에 저장될 수 있다. LED 패키지(26)가 다수의 LED 칩들(예컨대, 적색, 녹색, 및 청색 LED 칩들)을 포함하는 하나 이상의 LED 픽셀을 형성하는 응용들에 대해, 정보 또는 데이터는 LED 칩들의 개별 LED 칩들에 대응하는 데이터 서브세트들을 포함할 수 있다. 데이터 패킷(124)은 또한, 능동 전기 요소(30)가 데이터 패킷(124)에 응답해야 할 방식을 식별하는 데이터 패킷(124)에 대한 식별자 또는 일련의 식별자들로서 구성되는 명령 코드("명령"으로 표시됨)를 포함하는 섹션을 포함할 수 있다. 특히, 명령 코드는 능동 전기 요소(30)가 취할 동작을 식별하도록 구성된다. 특정 실시예들에서, 동작은, 데이터 패킷(124)을 LED 패키지(26)를 통해 전달하는 것, 또는 데이터 패킷(124)을 LED 패키지(26)의 출력 포트를 통해 송신 또는 재송신하는 것을 포함한다. 특정 실시예들에서, 동작은, LED 패키지(26) 내의 내부 동작을 수행하는 것, 이를테면, LED 패키지(26) 내의 LED 칩들 중 하나 이상을 구동하는 것 및 LED 패키지(26)를 통해 데이터 패킷(124)을 송신하는 것을 포함한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, LED 패키지(26)에 대한 내부 동작은, 데이터 패킷(124) 또는 주어진 시간 프레임에 대한 임의의 다른 연관된 데이터 패킷들에 의해 정의된 시간 프레임에 대한 지속 상태를 설정 또는 변경하는 것을 포함할 수 있다. 지속 상태는, 다른 것들 중에서도, 하나 이상의 LED 칩을 턴 온 또는 턴 오프하는 것, LED 칩들의 색상 또는 밝기 수준들을 변경하는 것, 또는 교정 데이터를 설정 또는 업데이트하는 것 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 동작은, LED 패키지(26)를 통해 데이터 패킷(124)을 송신함이 없이 LED 패키지(26) 내의 LED 칩들 중 하나 이상을 구동하는 것을 포함한다. 특정 실시예들에서, 동작은, LED 패키지(26) 내부의 임의의 다른 동작들을 수행함이 없이 데이터 패킷(124)을 송신하는 것을 포함한다. 그러한 동작들은, LED 패키지(26)에 의해 이전에 수신된 하나 이상의 다른 데이터 패킷에 적어도 부분적으로 기반할 수 있다. 추가적인 실시예들에서, LED 패키지(26)에 의해 수신되는 다른 데이터 패킷 또는 제2 데이터 패킷은, 취할 제2 동작을 식별하는 제2 명령 코드를 포함할 수 있으며, 제2 동작은 LED 패키지(26)를 통해 제2 데이터 패킷을 송신하는 것을 포함한다. 다른 실시예들에서, 제2 동작은, LED 패키지(26) 내의 LED 칩들 중 하나 이상을 구동하는 것 및 LED 패키지(26)를 통해 제2 데이터 패킷을 송신하는 것을 포함한다. 이러한 방식으로, 데이터 패킷(124)에는 자체-식별이 구성된다. 특정 실시예들에서, 데이터 패킷(124)은, 데이터 스트림(126) 내의 다른 LED 패키지와의 데이터 핸드셰이킹을 제공하도록 구성되는 정보를 포함할 수 있다. 데이터 핸드셰이킹 능력들은, LED 패키지(26)가 데이터 패킷(124)의 수신 및/또는 전달을 확인응답할 수 있게 하는 데이터 패킷(124)의 패킷 섹션의 시작("BOP"로 표시됨) 및/또는 패킷 섹션의 종료("EOP"로 표시됨)를 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 데이터 스트림(126)은, 데이터 스트림(126)에서 데이터 패킷(124) 전에 또는 그 후에 배열되는 빈 송신 기간 또는 데이터가 없는 기간인 빈 공간 섹션("공간"으로 표시됨)을 포함할 수 있다. 데이터 송신이 없는 기간은, 통신 속도를 제어하고 LED 패키지(26)에 대한 제어 신호의 버퍼 오버런을 방지하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 상이한 통신 속도들 또는 클록킹 구성들을 갖는 다수의 LED 패키지들(26)이 캐스케이딩 방식으로 데이터 스트림(126)으로부터 상이한 데이터 패킷들을 수신하도록 배열되는 경우, 데이터 오버런이 발생할 수 있다. 그에 따라서, 버퍼 오버런을 피하거나 감소시키기 위해서, 제어된 또는 더 느린 속도들로 통신이 효과적으로 실행되는 것을 보장하기 위해 데이터 송신이 없는 기간이 제공될 수 있다. 데이터 송신이 없는 기간은 또한, 리셋 또는 재시작 조건을 시그널링하거나 다음 프레임 조건을 시그널링하도록 구성될 수 있다. 데이터 송신이 없는 기간은 데이터 패킷(124)에 대해 상이한 위치들에, 이를테면, 도 26a에 예시된 바와 같이 데이터 패킷(124) 후에, 또는 도 26b에 예시된 바와 같은 데이터 패킷(124) 전에 구성될 수 있다. 특정 실시예들에서, 데이터 패킷(124)은 다른 명령들, 이를테면, 대응하는 LED 패키지(26)에 대한 기본 온 또는 오프 명령어를 포함할 수 있다.
도 27은 제어 요소(18)로부터 복수의 LED 패키지들(26-1, 26-2 ... 26-n)로의 복수의 데이터 패킷들(DP1, DP2 ... DPn)의 캐스케이딩 흐름을 예시하는 개략도이다. 특정 실시예들에서, 임의의 수(n)의 LED 패키지들이 LED 디스플레이를 형성하도록 제공될 수 있다. 예시된 바와 같이, 제어 요소(18)는, 복수의 데이터 패킷들(DP1, DP2 ... DPn)을 데이터 스트림(126)을 따라 복수의 LED 패키지들(26-1, 26-2 ... 26-n)에 전송하도록 구성된다. 데이터 패킷들(DP1, DP2 ... DPn) 각각은, 예컨대, 도 26a 또는 도 26b의 데이터 패킷(124)에 대해 설명된 바와 같이 구성될 수 있다. 데이터 패킷들의 그룹화(예컨대, DP1, DP2 ... DPn의 하나 이상의 조합)는, 특정 LED 패키지(26-1, 26-2 ... 26-n)에 의해 수신되는 데이터 패킷들(DP1, DP2 ... DPn)의 특정 그룹화에 대응하는 복수의 데이터 세트들(128-1, 128-2 ... 128-n) 중 하나를 형성할 수 있다. 예컨대, 데이터 세트(128-1)는 제1 LED 패키지(26-1)에 의해 수신되는 데이터 패킷들(DP1, DP2 ... DPn)의 그룹화에 대응하고, 데이터 세트(128-2)는 제2 LED 패키지(26-2)에 의해 수신되는 데이터 패킷들(DP2 ... DPn)의 그룹화에 대응하는 등 그러한 방식으로 이루어진다. 특정 실시예들에서, 특정 데이터 패킷(예컨대, 제1 데이터 패킷(DP1))은 대응하는 LED 패키지(예컨대, 제1 LED 패키지(26-1))를 위해 구성된다. 이러한 방식으로, 데이터 패킷들(DP1, DP2 ... DPn)은 제1 LED 패키지(26-1)에 의해 수신되며, 그 제1 LED 패키지는, 제1 데이터 패킷(DP1)의 제1 명령 코드에 기반하여 동작을 취하고, 데이터 스트림(126)으로부터 제1 데이터 패킷(DP1)을 제거하고, 데이터 패킷들(DP2 ... DPn)을 인접한 LED 패키지(26-2)로 통과시키거나 그에 재송신하도록 구성된다. 유사한 방식으로, LED 패키지(26-2)는, 동작을 취하고 데이터 패킷(DP2)을 제거하고 나머지 데이터 패킷들(DPn)을 통과시키거나 재송신하도록 구성된다. 이러한 시퀀스는 데이터 세트(128-n)의 나머지 데이터 패킷(DPn)이 나머지 LED 패키지(26-n)에 의해 수신될 때까지 계속된다. 특정 디스플레이 응용들에 대해, LED 패키지들(26-1, 26-2 ... 26-n) 각각은, 제어 요소(18)가 대응하는 LED 패키지(26-1, 26-2 ... 26-n)에 대한 새로운 데이터 세트(128-1)를 전송할 때까지 그들의 대응하는 데이터 패킷(DP1, DP2 ... DPn)으로부터의 동작 상태를 유지할 것이다. 특정 실시예들에서, 제어 요소(18)는, 이전 데이터 세트(128-1, 128-2 ... 128-n)가 완료되었고 다음 데이터 세트(128-1, 128-2 ... 128-n)를 찾아야 함을 LED 패키지(26-1, 26-2 ... 26-n)에 표시하는 데이터 스트림(126)의 부분, 이를테면, 비트 패턴/코드 또는 송신 지연을 제공하도록 구성될 수 있다. 상이한 데이터 세트들(128-1, 128-2 ... 128-n) 사이의 송신 지연들에 대해, 시간 지연은, LED 패키지들(26-1, 26-2 ... 26-n)이 다음 데이터 세트(128-1, 128-2 ... 128-n)를 찾기 시작하기에 충분한 타임아웃을 제공하는 1 마이크로초 내지 0.1 초의 범위를 포함할 수 있다. LED 디스플레이 응용들의 경우, 각각의 데이터 세트(128-1, 128-2 ...128-n)는 LED 디스플레이를 위한 데이터 프레임 또는 비디오 프레임에 대응할 수 있다. 다른 LED 응용들의 경우, 각각의 데이터 세트(128-1, 128-2 ... 128-n)는 동작 상태, 이를테면, 일반 조명 색점(color point) 및/또는 밝기 수준, 또는 LED 패키지들(26-1, 26-2 ... 26-n)에 의해 집합적으로 제공될 정적 이미지에 대응할 수 있다. 특정 실시예들에서, 제1 LED 패키지(26-1)에 대해 구성되는 제1 데이터 패킷(DP1)은 제2 데이터 패킷(DP2)과 동일한 데이터 길이를 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 제1 데이터 패킷(DP1)은, 더 많은 정보, 이를테면, 색상 선택 데이터, 밝기 수준 데이터, 설정 데이터, 교정 데이터, 온도 보상 데이터, 및/또는 옵션 선택 데이터를 제1 LED 패키지(26-1)에 전달하기 위해 제2 데이터 패킷(DP2)의 데이터 길이보다 큰 데이터 길이를 포함할 수 있다.
도 28은 제어 요소(18)로부터 복수의 LED 패키지들(26-1, 26-2 ... 26-n)로의 복수의 데이터 패킷들(DP1, DP2 ... DPn)의 캐스케이딩 흐름 및 제어 요소(18)로의 하나 이상의 토크-백 데이터 패킷(TB1, TB2 ... TBn)의 흐름을 예시하는 개략도이다. 제어 요소(18) 및 데이터 스트림(126)은, 도 27에 대해 설명된 바와 같이, 데이터 패킷들(DP1, DP2 ... DPn)의 그룹화들을 갖는 데이터 세트들(128-1, 128-2 ... 128-n)을 LED 패키지들(26-1, 26-2 ... 26-n)에 제공한다. 도 28에서, 제1 LED 패키지(26-1)는 데이터 스트림(126)으로부터 제1 데이터 패킷(DP1)을 수신하여 제거하기 위한 동작을 취하고, 후속하여, 제1 LED 패키지(26-1)에서 나가는 데이터 세트(128-2) 또는 데이터 스트림(126)에서 제1 데이터 패킷(DP1)을 제1 토크-백 데이터 패킷(TB1)으로 교체하도록 구성된다. 유사한 방식으로, 나머지 LED 패키지들(26-2 ... 26-n)은, 대응하는 데이터 패킷들(DP2 ... DPn)을 수신하고, 후속하여, 그들을 대응하는 토크-백 데이터 패킷들(TB2 ... TBn)로 교체하도록 구성될 수 있다. 이어서, 토크-백 데이터 패킷들(TB1, TB2 ... TBn)은 LED 패키지들(26-1, 26-2 ... 26-n)에 관한 정보를 모니터링을 위해 제어 요소(18)로 다시 통신하도록 구성되는 데이터 세트(128-c)를 형성할 수 있다. 특정 실시예들에서, 토크-백 데이터 패킷들(TB1, TB2 ... TBn)은, LED 패키지들(26-1, 26-2 ... 26-n)의 하나 이상의 상태, 이를테면, 동작 온도, 동작 전류, 또는 제어 요소(18)가 토크-백 데이터 패킷들(TB1, TB2 ... TBn) 중 하나 이상에 기반하여 후속 데이터 세트들(128-1, 128-2 ... 128-n)을 변경하거나 그에 부가적인 데이터를 부가할 수 있게 하는 다른 동작 상태들 중 하나 이상을 통신하도록 구성된다. 토크-백 데이터 패킷들(TB1, TB2 ... TBn)은 또한, 제어 요소(18)에 데이터 체크섬 패리티 또는 다른 데이터 검증을 제공하도록 구성될 수 있다. 그러한 실시예들에서, 데이터 패킷들(DP1, DP2 ... DPn) 중 하나 이상의 명령 코드들은, 토크-백 데이터 패킷들(TB1, TB2 ... TBn)을 제공할 것을 대응하는 LED 패키지들(26-1, 26-2 ... 26-n)의 능동 전기 요소(30)에 지시 또는 프롬프팅하도록 구성되는 코드들 또는 신호들을 포함할 수 있다. 그러므로, LED 패키지들(26-1, 26-2 ... 26-n) 중 하나 이상 및 LED 패키지들(26-1, 26-2 ... 26-n) 각각 내의 대응하는 능동 전기 요소들은, 입력 데이터(예컨대, 데이터 패킷들(DP1, DP2 ... DPn) 중 하나 이상)를 수신하고 부가적인 데이터(예컨대, 토크-백 데이터 패킷들(TB1, TB2 ... TBn) 중 하나 이상)를 데이터 스트림(126)에 도입하도록 구성될 수 있다.
도 29는 데이터 스트림(126)을 수신하는 LED 패키지들(26-1, 26-2 ... 26-n) 모두에 정보를 제공하도록 구성되는 데이터 패킷들(DPALL-1, DPALL-2)을 부가적으로 포함하는 제어 요소(18)로부터의 복수의 데이터 패킷들(DP1, DP2 ... DPn)의 캐스케이딩 흐름을 예시하는 개략도이다. 제어 요소(18) 및 데이터 스트림(126)은, 도 27에 대해 설명된 바와 같이, 데이터 패킷들(DP1, DP2 ... DPn)의 그룹화들을 갖는 데이터 세트들(128-1, 128-2 ... 128-n)을 LED 패키지들(26-1, 26-2 ... 26-n)에 제공한다. 특정 실시예들에서, 데이터 세트들(128-1, 128-2 ... 128-n)은 부가적으로, LED 패키지들(26-1, 26-2 ... 26-n) 모두에 대한 공통 또는 브로드캐스트 데이터 패킷들로서 구성되는 데이터 패킷들(DPALL-1, DPALL-2) 중 하나 이상을 포함한다. 이와 관련하여, 제1 LED 패키지(26-1)는 데이터 패킷들(DPALL-1, DPALL-2)을 수신하여 그에 응답하고, 부가적으로, 데이터 패킷들(DPALL-1, DPALL-2)을 데이터 스트림(126)을 따라 전달 또는 재송신하도록 구성되며, 이에 따라, 나머지 LED 패키지들(26-2 ... 26-n)이 또한 그에 따라서 수신하고 응답할 수 있다. 특정 실시예들에서, 데이터 패킷들(DPALL-1, DPALL-2) 중 하나 이상은, 사용자 입력 또는 주변 광 감지에 대한 응답으로 LED 패키지들(26-1, 26-2 ... 26-n) 모두에 턴 온 또는 턴 오프할 것을 지시하거나 LED 패키지들(26-1, 26-2 ... 26-n) 모두에 대한 밝기 수준을 제공한다. 다른 실시예들에서, 데이터 패킷들(DPALL-1, DPALL-2) 중 하나 이상은, 도 28에 대해 설명된 바와 같이, 토크-백 데이터 패킷들(TB1, TB2 ... TBn)을 제공할 것을 LED 패키지들(26-1, 26-2 ... 26-n)에 지시하도록 구성될 수 있다. 특정 실시예들에서, 동일한 데이터 세트(128-1, 128-2 ... 128-n)는 제1 데이터 패킷(DPALL-1) 및 제2 데이터 패킷(DPALL-2)을 포함할 수 있으며, 이들 각각은 LED 패키지들(26-1, 26-2 ... 26-n)에 상이한 공통 명령을 제공하는데, 이를테면, DPALL-1은 LED 패키지들(26-1, 26-2 ... 26-n)에 턴 온할 것을 지시하고, DPALL-2는 LED 패키지들(26-1, 26-2 ... 26-n)에 공통 밝기 설정을 제공한다. 도 29에서, 데이터 패킷들(DPALL-1, DPALL-2)이 데이터 세트들(128-1, 128-2 ... 128-n)의 시작 및 끝에 예시되지만, 다른 실시예들에서, 데이터 패킷들(DPALL-1, DPALL-2)은 데이터 세트들(128-1, 128-2 ... 128-n) 내의 임의의 위치에 배열될 수 있다. 특정 실시예들에서, 데이터 패킷들(DPALL-1, DPALL-2)은, 제어 요소(18)에 의해 수신되는 데이터 세트(128-c)를 형성하기 위해 LED 패키지(26-n)를 통해 재송신될 수 있다.
도 30은 LED 패키지들(26-1, 26-2 ... 26-n) 중 적어도 하나에 부가적인 정보를 제공하도록 구성되는 하나 이상의 연속 데이터 패킷(CDP2)을 부가적으로 포함하는 제어 요소(18)로부터의 복수의 데이터 패킷들(DP1, DP2 ... DPn)의 캐스케이딩 흐름을 예시하는 개략도이다. 제어 요소(18)는, 도 27에 대해 설명된 바와 같이, 데이터 패킷들(DP1, DP2 ... DPn)을 포함하는 데이터 세트들(128-1, 128-2 ... 128-n)을 LED 패키지들(26-1, 26-2 ... 26-n)에 제공하도록 구성된다. 특정 실시예들에서, 데이터 세트들(128-1, 128-2 ... 128-n)은 부가적으로, LED 패키지들(26-1, 26-2 ... 26-n) 중 적어도 하나(예컨대, 도 30의 제2 LED 패키지(26-2))에 부가적인 데이터 또는 정보를 제공하도록 구성되는 연속 데이터 패킷(CDP2)을 포함한다. 이와 관련하여, 연속 데이터 패킷(CDP2)은, 데이터 스트림(126)의 데이터 세트들(128-1, 128-2 ...128-n)에서 데이터 패킷(DP2) 후에 그리고 데이터 패킷(DP3) 전에 배열된다. 부가적으로, 연속 데이터 패킷(CDP2)의 명령 코드는, 제1 LED 패키지(26-1)가 연속 데이터 패킷(CDP2)을 통과시키고 제2 LED 패키지(26-2)가 데이터 패킷(DP2)을 제거하고 그에 응답한 후에 연속 데이터 패킷(CDP2)을 제거하고 그에 응답하도록 구성될 수 있다. 특정 실시예들에서, 연속 데이터 패킷(CDP2)은, 데이터 패킷(DP2)으로부터 수신된 색상 선택 데이터 및/또는 밝기 수준 데이터에 부가적일 수 있는 색상 선택 데이터 및/또는 밝기 수준 데이터를 포함한다. 특정 실시예들에서, 연속 데이터 패킷(CDP2)은, 설정 데이터, 옵션 선택 데이터, 및 교정 데이터 중 적어도 하나를 포함한다. 예컨대, 특정 실시예들에서, LED 패키지들(26-1, 26-2 ... 26-n) 중 하나 이상의 능동 전기 요소(30)는 플래시 메모리 없이 배열될 수 있고, 본원에 개시된 바와 같은 연속 데이터 패킷(CDP2)은 리셋 또는 초기 시동 조건에 따른 하나 이상의 전달 함수를 제공하도록 구성될 수 있다. 전달 함수들은 온도 보상 정보, 감마 함수들 등을 포함할 수 있다.
본원에 개시된 실시예들에 따르면, 복수의 LED 패키지들은 데이터 패킷들의 캐스케이딩 흐름을 수신하도록 직렬로 배열될 수 있다. 복수의 LED 패키지들은, LED 디스플레이 패널, LED 사인 패널, 또는 일반 조명 패널의 적어도 부분을 형성할 수 있는 LED 패키지들의 어레이를 형성할 수 있다. 그러한 실시예들에서, LED 패키지들 중 하나 이상은, 데이터 패킷들 중 하나 이상을 수신하여 그에 대한 동작들을 취하는 이전에 설명된 바와 같은 능동 전기 요소를 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, LED 패키지들의 어레이는, 데이터 패킷들의 캐스케이딩 흐름을 제공하면서 LED 패키지들 사이의 전기 라우팅 또는 트레이스들의 감소된 풋프린트를 또한 제공하도록 구성되는 구불구불한 배열로 패널 상에 배열될 수 있다.
도 31은 본원에 개시된 실시예들에 따른 동작을 위해 구성되는 LED 패널(130)에 대한 라우팅 구성을 예시하는 부분 평면도이다. 도 31에서, 복수의 LED 패키지들(26)이 행들 및 열들로 배열되어 LED 픽셀 어레이를 형성한다. 각각의 LED 패키지(26)는, 이전에 설명된 바와 같이, LED 픽셀을 형성하는 복수의 LED들(예컨대, 도 2의 28-1 내지 28-3), 능동 전기 요소(예컨대, 도 2의 30), 및 복수의 패키지 접합 패드들(48-1 내지 48-4)을 포함할 수 있다. 도 31에서, 각각의 LED 패키지(26)의 패키지 접합 패드들(48-1, 48-3)은 데이터 스트림의 데이터 패킷들의 캐스케이딩 흐름을 전송 및 수신하기 위한 통신 포트들로서 구성된다. 특히, 각각의 패키지 접합 패드(48-3)는 데이터 스트림에 대한 입력 포트(데이터 입력에 대해 "DIN"으로 표시됨)로서 미리 배정되고, 각각의 패키지 접합 패드(48-1)는 데이터 스트림에 대한 출력 포트(데이터 출력에 대해 "DOUT"으로 표시됨)로서 미리 배정된다. 각각의 패키지 접합 패드(48-2)는 전압 포트(VDD)로서 구성되고, 각각의 패키지 접합 패드(48-4)는 접지 포트(GND)로서 구성된다. 이러한 방식으로, 데이터 스트림은, LED 패널(130)의 하부 우측 모서리("입력"으로 지정됨)에 있는 LED 패키지(26)의 패키지 접합 패드(48-3)에서 수신될 수 있다. 이어서, 데이터 스트림의 적어도 부분은, 인접한 LED 패키지(26)에 의해 수신되도록 패키지 접합 패드(48-1)를 통해 LED 패키지(26)에서 나갈 수 있다. 데이터 스트림을 위한 복수의 통신 버스 라인들(132-1 내지 132-3)은, 하나의 LED 패키지(26)의 패키지 접합 패드(48-1)를 다음 LED 패키지(26)의 패키지 접합 패드(48-3)와 연결하도록 배열된다. 특정 실시예들에서, 통신 버스 라인들(132-1 내지 132-3)은 LED 패키지들(26)을 구불구불한 방식으로 직렬로 연결하도록 배열된다. 도 31에서, 통신 버스 라인들(132-1 내지 132-3)은 LED 패널(130)의 최하부 행에 걸쳐 우측으로부터 좌측으로 그리고 최하부 행으로부터 위쪽의 다음 행에 걸쳐 좌측으로부터 우측으로 LED 패키지들(26)을 직렬로 연결한다. 이러한 시퀀스는 LED 패널(130)의 각각의 부가적인 행에 대해 반복되어 구불구불한 배열을 형성한다. 행마다의 직렬 연결들의 교번하는 방향에 따라, 통신 버스 라인들(132-1 내지 132-3) 중 상이한 것들은, 직렬로 연결된 LED 패키지들(26)의 패키지 접합 패드들(48-1 및 48-3) 사이에 연결들을 이루기 위해 상이한 길이들을 포함할 수 있다. 예컨대, 통신 버스 라인들(132-1)은 더 짧은 길이를 포함할 수 있고, 더 큰 길이들을 갖는 통신 버스 라인들(132-3)과 행마다 교번할 수 있다. 예시된 바와 같이, 통신 버스 라인들(132-2)은 하나의 행을 다른 행에 연결하도록 배열되고, 통신 버스 라인(132-1)과 동일하거나 유사한 길이를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 통신 버스 라인들(132-1 내지 132-3) 모두는 LED 패키지들(26)에 데이터 스트림을 위한 직렬 연결들을 제공하면서 LED 패널(130)의 동일한 층 또는 평면 상에 배열될 수 있다. 도시되지 않지만, LED 패키지들(26)에 대한 적어도 일부 전력 연결들은 통신 버스 라인들(132-1 내지 132-3)과 상이한 층들 또는 평면들 상에 배열될 수 있다.
도 32는 본원에 개시된 실시예들에 따른, 선택적으로 배정가능한 또는 양방향 통신 포트들을 갖는 복수의 LED 패키지들(26)을 포함하는 LED 패널(134)에 대한 라우팅 구성을 예시하는 부분 평면도이다. 도 32에서, 복수의 LED 패키지들(26)이 행들 및 열들로 구불구불한 방식으로 배열 및 연결되어 LED 픽셀 어레이를 형성한다. 각각의 LED 패키지(26)는, 이전에 설명된 바와 같이, LED 픽셀을 형성하는 복수의 LED들(예컨대, 도 2의 28-1 내지 28-3), 능동 전기 요소(예컨대, 도 2의 30), 및 복수의 패키지 접합 패드들(48-1 내지 48-4)을 포함할 수 있다. 도 32에서, 패키지 접합 패드들(48-2)(VDD) 및 패키지 접합 패드들(48-4)(GND)은 도 32와 유사한 방식으로 구성되는 한편, 각각의 LED 패키지(26)의 패키지 접합 패드들(48-1(D2), 48-3(D1))은 데이터 스트림의 데이터 패킷들의 캐스케이딩 흐름을 전송 및 수신하기 위한 통신 포트들로서 구성된다. 예시된 바와 같이, 패키지 접합 패드들(48-1) 각각은 각각의 LED 패키지(26)의 상부 좌측 모서리에 배열되고, 패키지 접합 패드들(48-3) 각각은 도 31과 유사한 방식으로 각각의 LED 패키지(26)의 하부 우측 모서리에 배열된다. 도 32에서, 패키지 접합 패드들(48-1, 48-3)은, 통신 버스 라인들(132-1 내지 132-3)이 LED 패키지들(26) 각각을 통해 데이터 스트림을 입력 및 출력하도록 배열되는 방식에 기반하여, 선택적으로 배정가능한 통신 포트들로서 구성된다. 이와 관련하여, 통신 버스 라인들(132-1 내지 132-3)은, 각각의 LED 패키지(26)의 패키지 접합 패드들(48-1, 48-3) 중 어느 하나에서 데이터 스트림을 입력 또는 출력하도록 배열될 수 있다. LED 패널(134)의 시동 시 또는 리셋 후에, 특정 LED 패키지(26)가 처음에 데이터 스트림을 수신할 때, LED 패키지(26)의 능동 전기 요소는 그에 의해, 제1 및 제2 통신 포트들 중에서 데이터 스트림으로부터 입력 신호를 수신하는 제1 통신 포트(예컨대, 패키지 접합 패드들(48-1, 48-3) 중 하나)를 식별하고, 제1 및 제2 통신 포트들 중 제1 통신 포트를 입력 포트로서 선택적으로 배정하고, 제1 및 제2 통신 포트들 중 제2 통신 포트(예컨대, 패키지 접합 패드들(48-1, 48-3) 중 다른 하나)를 출력 포트로서 선택적으로 배정하도록 구성된다. 이러한 방식으로, 패키지 접합 패드들(48-1, 48-3)은 각각의 LED 패키지(26) 내의 양방향 통신 포트들로서 구성될 수 있다. 그러므로, 특정 LED 패키지들(26)은 입력 포트들로서 배정된 패키지 접합 패드들(48-1)을 가질 수 있는 한편, 동일한 LED 패널(134) 내의 다른 LED 패키지들(26)은 출력 포트들로서 배정된 패키지 접합 패드들(48-1)을 가질 수 있다. 특정 실시예들에서, 각각의 LED 패키지(26)의 능동 전기 요소는 입력 및 출력 통신 부분들을 선택적으로 배정하도록 구성되는 회로를 포함할 수 있다. 예컨대, 능동 전기 요소는, 입력 통신 신호가 수신될 때 능동 전기 요소가 레지스터에 입력 포트 및 출력 포트를 배정할 수 있도록 3-상태 버퍼를 포함하는 회로를 포함할 수 있다. 이러한 선택적으로 배정가능한 통신 포트들을 제공함으로써, LED 패키지들(26) 사이의 통신 버스 라인들(132-1 내지 132-3)의 라우팅은 감소된 길이들로 단순화될 수 있고, 그에 의해, 더 낮은 비용들을 제공하고 LED 패널(134)에 대한 더 높은 해상도를 가능하게 한다.
도 33은 본원에 개시된 실시예들에 따른, 선택적으로 배정가능한 통신 포트들을 갖는 복수의 LED 패키지들(26)을 포함하는 LED 패널(136)에 대한 다른 라우팅 구성을 예시하는 부분 평면도이다. 도 33에서, 복수의 LED 패키지들(26)이 행들 및 열들로 구불구불한 방식으로 배열 및 연결되어 LED 픽셀 어레이를 형성한다. 각각의 LED 패키지(26)는, 이전에 설명된 바와 같이, LED 픽셀을 형성하는 복수의 LED들(예컨대, 도 2의 28-1 내지 28-3), 능동 전기 요소(예컨대, 도 2의 30), 및 복수의 패키지 접합 패드들(48-1 내지 48-4)을 포함할 수 있다. 도 33에서, 패키지 접합 패드들(48-1 내지 48-4) 중 일부는 도 32의 예시와 상이한 배열로 제공된다. 특히, 패키지 접합 패드(48-1)는 도 33의 접지 포트(GND)로서 구성되고, 패키지 접합 패드(48-2)는 여전히 전압 포트(VDD)이고, 패키지 접합 패드들(48-3(D1), 48-4(D2))은 선택적으로 배정가능한 통신 포트들로서 구성된다. 이러한 방식으로, 선택적으로 배정가능한 통신 포트들은 동일한 LED 패키지(26) 내에서 서로 더 가깝게 그리고 인접한 LED 패키지(26)의 선택적으로 배정가능한 통신 포트들에 더 가깝게 배열된다. 그러므로, 통신 버스 라인들(132-1, 132-2)은 LED 패키지들(26) 사이의 감소된 길이들로 추가로 단순화될 수 있다. 특히, 통신 버스 라인들(132-1)은 LED 패널(136)의 각각의 행을 따라 인접한 LED 패키지들(26) 사이에 직선들을 형성할 수 있다. 더 긴 통신 버스 라인들(132-2)은 하나의 행을 다른 행에 연결하고 LED 패널(136)의 둘레 주위에 배열된다.
도 34는 본원에 개시된 실시예들에 따른, 전압 라인들(118) 및 접지 라인들(122)의 부가가 있는 도 33의 LED 패널(136)에 대한 라우팅 구성을 예시하는 부분 평면도이다. 하나 이상의 선택적으로 배정가능한 통신 포트(예컨대, 패키지 접합 패드들(48-1 내지 48-4) 중 하나 이상)를 갖는 복수의 LED 패키지들(26)을 가짐으로써, 통신 라인들(132-1, 132-2)의 단순화된 라우팅 배열은 LED 패널(136)에 대한 전압 라인들(118) 및 접지 라인들(122)에 대한 단순화된 라우팅 배열을 허용한다. 특히, 그러한 라우팅 구성은, 통신 라인들(132-1, 132-2), 전압 라인들(118), 및 접지 라인들(122) 모두가 LED 패널(136)의 동일한 층 또는 평면 상에 배열될 수 있게 한다. 특정 응용들에서, 전력 분배를 개선하고, 트레이스 저항으로부터의 전압 급강하(sagging)를 감소시키고, 누화 및 다른 소스들로부터의 잡음을 감소시키기 위해, 통신 버스 라인들(132-1, 132-2)과 상이한 평면들 상에 전압 라인들(118) 또는 접지 라인들(122) 중 하나 이상을 배열하는 것이 유익할 수 있다. 특정 실시예들에서, 통신 버스 라인들(132-1, 132-2) 및 전압 라인들(118)은 LED 패널(136)의 제1 층 또는 평면 상에 배열될 수 있고, 접지 라인들(122)은 LED 패널(136)의 제2 층 또는 평면 상에 배열될 수 있으며, 전기 비아들은 접지 라인들(122)을 각각의 LED 패키지(26)의 패키지 접합 패드들(48-1)에 연결한다. LED 패널(136)의 제2 층 또는 평면 상의 서브세트 분포가 제공되어 전기 비아들의 수를 감소시킬 수 있다.
도 31 내지 도 34 각각에서, LED 패키지들(26)은 4개의 패키지 접합 패드(48-1 내지 48-4)를 갖는 것으로 예시된다. 특정 실시예들에서, 도 31 내지 도 34 중 임의의 도면에 예시된 LED 패키지들(26)은 부가적인 수들의 패키지 접합 패드들을 포함할 수 있다는 것이 이해된다. 특정 실시예들에서, LED 패키지들(26)은, LED 패키지들(26)에 대한 동기화 또는 다른 타이밍 시퀀스들을 제공하기 위해 클록 신호 입력 및 클록 신호 출력을 제공하도록 구성되는 적어도 2개의 부가적인 패키지 접합 패드를 가질 수 있다. 특정 실시예들에서, 직렬로 연결된 LED 패키지들(26)은, 자체-클록킹 구성들 또는 자체-클록킹 신호들을 수신하기 위한 구성들로 구성될 수 있으며, 그에 따라서, 클록 입력은 요구되지 않을 수도 있다. 특정 실시예들에서, 부가적인 패키지 접합 패드들은 전력 절감들을 위해 부가적인 전압 입력들을 수신하도록 구성될 수 있다. 예컨대, LED 패키지(26) 내의 하나 이상의 적색 LED 칩은 동일한 LED 패키지(26) 내의 하나 이상의 청색 또는 녹색 LED 칩과 상이한 전압 입력으로 더 낮은 전압들에서 작동할 수 있다. 부가적으로, 능동 전기 요소(30)의 하나 이상의 논리 회로 배열이 상이한 전압 입력으로 더 낮은 전압들에서 작동할 수 있다.
본원에 개시된 바와 같이, 직렬로 연결된 LED 패키지들(26)에는 온도 또는 다른 보상, 교정, 보정, 또는 전달 함수 능력들이 구성될 수 있다. 그러한 능력들 또는 기법들은, 하나 이상의 순람 테이블, 전달 계수들에 기반한 계산, 및 구분적 연속 전달 함수들을 제공하는 전달 계수 계산과 순람 테이블들의 조합들의 사용을 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 데이터 패킷들(DP), 연속 데이터 패킷들(CDP), 또는 공통 또는 브로드캐스트 데이터 패킷들(DPALL) 중 하나 이상은, 그러한 순람 테이블들 및/또는 전달 계수 계산들로부터 단일 LED 패키지(26), LED 패키지들(26)의 서브그룹, 또는 데이터 스트림(126) 내의 LED 패키지들(26) 모두로의 통신을 허용하게 LED 패키지들(26) 중 하나 이상의 능동 전기 요소에 프롬프팅하도록 구성되는 명령 코드를 포함할 수 있다.
본원에 개시된 바와 같이, 데이터 스트림으로부터 데이터를 수신하고 수신된 데이터에 적어도 부분적으로 응답하여 하나 이상의 동작을 취하도록 구성되는 능동 전기 요소를 포함하는 LED 패키지들이 개시된다. 특정 실시예들에서, 능동 전기 요소는, LED 패키지의 현재 상태 또는 능동 전기 요소에 의해 수신된 이전 명령 중 하나 이상과 조합하여, 데이터 스트림으로부터 수신된 데이터에 의해 식별된 명령에 기반하여 하나 이상의 동작을 취할 수 있다.
도 35는 본원에 개시된 실시예에 따른, 능동 전기 요소들에 대한 다양한 입력들 및 대응하는 동작들을 예시하는 개략도이다. 예시된 바와 같이, 능동 전기 요소(30)는, 입력 데이터 스트림(126A)을 수신하고, 데이터 스트림(126A) 및 취할 하나 이상의 대응하는 동작(140-1 내지 140-n)을 식별하는 데 사용되는 다양한 입력들 및 내부 상태들(138-1 내지 138-n)에 따라 동작하도록 구성된다. 특히, 하나 이상의 입력 및 내부 상태(138-1 내지 138-n)는 능동 전기 요소(30)의 제어 논리(141)에 의해 수신된다. 하나 이상의 입력 또는 내부 상태(138-1 내지 138-n)는 능동 전기 요소(30)(및 대응하는 LED 패키지(26))의 현재 상태(138-1), 입력 데이터 스트림(126A)의 현재 부분으로부터 수신된 명령 코드에 대응하는 현재 명령(138-2), 입력 데이터 스트림(126A)의 이전 부분으로부터 수신된 이전 명령 코드에 대응하는 이전 명령(138-3), 및 하나 이상의 부가적인 입력(...138-n)을 포함한다. 현재 상태(138-1)는 능동 전기 요소(30)에 대한 리셋 또는 시동 조건, 이를테면 레지스터들을 초기 상태로 리셋하는 것을 포함할 수 있다. LED 패키지(26)가 양방향 통신 포트들과 함께 배열되는 경우, 초기 상태는 입력 신호들을 찾기 위해 양방향 통신 포트들을 리셋하는 것을 포함할 수 있다. 현재 상태(138-1)는 또한, 하나 이상의 통신 포트로부터의 데이터 입력을 대기하는 것을 포함할 수 있다. 입력 데이터 스트림(126A)으로부터 데이터를 수신한 후에, 현재 상태(138-1)는, LED 패키지(26)의 동작 조건을 유지하는 것, 또는 공통 또는 브로드캐스트 명령 및 임의의 대응하는 연속 데이터 명령들의 구현을 포함할 수 있다. 현재 명령(138-2)을 수신할 시, 능동 전기 요소(30)의 제어 논리(141)는 이어서, 제어 논리(141) 입력들 및 내부 상태들(138-1 내지 138-n)의 하나 이상의 조합에 기반하여, 취할 하나 이상의 동작(140-1 내지 140-n)을 식별할 수 있고, 현재 상태(138-1)를 변경하는 것을 포함할 수 있다. 하나 이상의 동작(140-1 내지 140-n)은, 입력 데이터 스트림(126A)으로부터 출력 데이터 스트림(126B)으로 데이터를 송신 또는 재송신하는 것(140-1), LED 데이터, 이를테면 토크-백 패킷을 출력 데이터 스트림(126B)으로 송신하는 것(140-2), 또는 LED 패키지(26)의 LED 칩들 또는 다른 요소들에 에너지를 공급하는 것, LED 패키지(26)의 출력을 턴 온 또는 오프하는 것, 수신된 입력 데이터 스트림(126A)에 따라 교정 레지스터들에 데이터를 전송하는 것, LED 패키지(26)의 양방향 통신 포트들을 입력 및 출력 포트 중 상이한 것들로서 식별하고 배정하는 것, 입력 또는 출력 데이터 스트림(126A/126B)에 따라 데이터 레이트들을 변경하는 것, LED 패키지(26)에 대한 옵션들의 특정 세트를 구현하는 것, 또는 LED 패키지(26)의 구동 조건을 변경하는 것을 포함하는 임의의 수의 다른 동작들(140-3, 140-4 ... 140-n)을 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 능동 전기 요소(30)는, 현재 또는 이전 입력 명령들 및 LED 패키지(26)의 하나 이상의 유한 또는 현재 상태에 기반하여 동작들을 식별하고 취하도록 구성되는 유한 상태 기계를 포함할 수 있다.
도 36은 본원에 개시된 실시예에 따른, 유한 상태 기계(142)를 포함하는 능동 전기 요소(30)를 예시하는 개략도이다. 능동 전기 요소(30)는 도 35의 현재 상태(138-1)에 대응하는 임의의 수의 상태들(144-1 내지 144-4)에 따라 구성될 수 있다. 시동 또는 리셋 상태(144-1)는 레지스터들 및 통신 포트들을 초기 상태로 리셋하기 위한 초기 상태를 포함할 수 있다. 시동 또는 리셋 상태(144-1) 후에, 능동 전기 요소(30)는, 능동 전기 요소(30)가 데이터 스트림으로부터의 데이터 입력을 대기하는 통신 포트 설정 상태(144-2)로 진행할 수 있다. 데이터 입력을 수신할 시, 능동 전기 요소(30)는 대응하는 LED 패키지에 대한 입력 포트 및 출력 포트를 배정할 수 있다. 다양한 입력 신호들로부터 수신된 명령 코드들에 따라, 능동 전기 요소(30)는 명령 상태들(144-3, 144-4) 중 하나로 진행할 수 있다. 명령 상태(144-3)는, 수신된 명령 코드에 따라 능동 전기 요소(30)의 개별 LED 패키지의 동작 조건을 구현 및/또는 유지하는 것에 대응한다. 명령 상태(144-4)는 데이터 스트림 내의 모든 LED 패키지들에 대한 공통 또는 브로드캐스트 동작 조건을 구현 및/또는 유지하는 것에 대응한다. 정상 동작 시, 능동 전기 요소(30)는, 타임아웃 조건과 같은 다른 조건들과 함께 수신된 다양한 명령 코드들에 따라 명령 상태들(144-3, 144-4) 사이에서 진행 및 사이클링하기 전에, 시동 또는 리셋 상태(144-1)로부터 통신 포트 설정 상태(144-2)로 진행할 수 있다. 예시된 바와 같이, 능동 전기 요소(30)를 다양한 상태들(144-1 내지 144-4) 중 다른 상태로 변경하기 위한 조건 또는 명령이 제공될 때까지, 다양한 상태들(144-1 내지 144-4) 모두가 자체적으로 루프백될 수 있다. 특정 실시예들에서, 명령 또는 조건은 다양한 상태들(144-1 내지 144-4) 중 상이한 상태들 사이의 파선들에 의해 표시된 바와 같이, 다양한 상태들(144-1 내지 144-4) 중 하나의 상태를 다양한 상태들(144-1 내지 144-4) 중 상이한 상태로 변경할 수 있다. 4개의 상태(144-1 내지 144-4)만이 예시되지만, 능동 전기 요소(30) 및 유한 상태 기계(142)는 본원에 개시된 실시예들에 따라 부가적인 상태들을 가질 수 있다. 그러므로, 도 36은 능동 전기 요소(30)의 기본 동작의 고수준 개념도로서 제공된다. 동일한 동작은 명령 상태들을 하나로 조합하는 것 및 제1 명령 조건을 종속 상태로 강등시키는 것과 같이 많은 상이한 방식들로 표현될 수 있다는 것이 이해된다. 특정 실시예들에서, 모든 상태들(144-1 내지 144-4)에는 특정 상태(144-1 내지 144-4)를 상태들(144-1 내지 144-4) 중 이전 상태로 변경하는 하나 이상의 타임아웃 조건이 구성될 수 있으며, 이는 궁극적으로는 리셋 조건을 강제할 수 있다. 이와 관련하여, 능동 전기 요소(30)는 미응답 상태(144-1 내지 144-4)에 고착되는 것을 피할 수 있다.
본원에 개시된 특정 실시예들에서, LED 패키지들은, LED 패키지 내의 하나 이상의 LED로부터 불리한 동작 조건들 또는 대응하는 오류 신호들을 검출하도록 구성되는 능동 전기 요소들을 포함한다. 특정 실시예들에서, 능동 전기 요소는, 하나 이상의 LED에 순방향 및 역방향 바이어스 상태 둘 모두를 제공하고 그들 사이에서 스위칭하도록 구성될 수 있다. 순방향 바이어스 상태는 하나 이상의 LED를 활성화하거나 턴 온하기 위해 제공되고, 역방향 바이어스 상태는 전류 누설 측정들 및 역방향 바이어스 전압 측정들을 포함하는 다른 능력들을 위해 LED들 중 하나 이상에 별개로 제공될 수 있다. 특정 실시예들에서, 능동 전기 요소들은, 하나 이상의 LED에 대해, 순방향 전압 모니터링, 및 구동 신호들에 대한 대응하는 조정들을 제공하도록 구성될 수 있다. 순방향 및 역방향 바이어스 상태들 둘 모두를 제공하도록 구성되는 다수의 LED 패키지들을 포함하는 LED 패널들이 개시된다. LED 패널들은, LED 패키지들 중 하나 이상이 시동 시에 또는 다른 구간들 또는 시간들에서 자체-검사 루틴들을 실행하는 것이 가능하도록 구성될 수 있다. 그러한 자체-검사 루틴들은, 각각의 LED 패키지 내의 LED들 중 임의의 LED에 대해, 역방향 누설 측정들을 역방향 누설 요건들과 그리고 순방향 전압 측정들을 순방향 전압 요건들과 비교하는 것을 포함할 수 있다. 그러한 자체-검사 루틴들은 또한 LED들 중 임의의 LED에 대한 온도 평가를 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 역방향 누설 측정들 및 순방향 전압 측정들은 제어 요소(예컨대, 도 28의 18)에 다시 송신되는 데이터에 부가되거나 그를 교체할 수 있다. 부적합한 역방향 누설 값들에 대한 응답으로, 특정 LED 패키지의 능동 전기 요소는, LED 패키지 내의 특정 LED를 셧다운하거나, LED 패키지 내의 LED 픽셀을 셧다운하거나, 또는 다른 LED들, LED 픽셀들 또는 LED 패키지들로부터 전류를 인출하지 않기 위해 LED 패널의 정상 동작 동안 전체 LED 패키지를 셧다운할 수 있다. 순방향 전압 측정들의 편차들에 대한 응답으로, 특정 LED 패키지의 능동 전기 요소는 반응적으로, 패키지 내의 LED들 중 하나 이상에 대한 구동 신호, 이를테면 PWM 신호를 조정할 수 있다. 특정 실시예들에서, 예시적인 자체-검사 루틴은, 초기 밝기 측정을 수행하기 위해 각각의 LED에 걸쳐 사이클링하는 것, 내부 역방향 누설 및/또는 순방향 전압 측정들을 수행하는 것, 및 외부 기계가 검출 및 디코딩하기 위해 LED 색상 또는 펄스 시퀀스를 통해 하나 이상의 진단 신호를 제공하는 것을 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 자체-검사 루틴은, 패키지 내의 LED들에 대한 통과 또는 실패 조건 중 적어도 하나를 표시하는 출력 신호를 제공할 수 있다. 출력 신호는 디지털 신호로서 전기 포트에 통신될 수 있다. 다른 실시예들에서, 출력 신호는 패키지 내의 LED들 중 하나 이상을 통해 광학 신호로서 통신될 수 있다. 특정 실시예들에서, 자체-점검 루틴은, 인간 관찰자에게 가시적인 신호를 제공하기 위해, LED들이 전기적으로 활성화되는 단계들을 더 느린 방식으로 반복할 수 있다. 이러한 방식으로, 광학 신호는, 미리 결정된 색상들, 지속기간, 및/또는 계수들을 갖는 하나 이상의 LED의 점멸로부터 해석될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 광학 신호는 먼저 인간 관찰자가 검출가능하지 않거나 검출하기가 어려운 높은 속도로 통신되고, 이어서, 인간에 의한 검출을 위한 인간 판독가능 코드를 제공하기 위해 더 낮은 속도들로의 통신이 후속될 수 있다. LED 패키지들은 전력 시동 시에 그러한 자체-검사 루틴들을 자동으로 수행하도록 구성될 수 있거나, 또는 LED 패키지들은 테스팅을 위해 별개의 전원에 직접 연결될 때 그러한 자체-검사 루틴들을 수행하도록 구성될 수 있다. 부가적으로, 전력 인가(power-on) 시의 더 높은 속도 통신과 더 낮은 속도 통신 코드 사이에, 더 낮은 속도 통신이 표시되거나 송신되기 전에 제어기가 자체-검사 루틴을 중지하라는 명령을 전송할 시간을 갖도록 충분히 큰 시간 지연이 제공될 수 있다. 그러므로, 디스플레이 스크린은 전력이 처음 인가될 때 더 높은 속도 통신에 따라서만 점멸할 수 있고, 마스터 제어기는 시동 후에 거의 즉시 전체-오프 명령을 전송할 수 있다. 이러한 방식으로, 시동 동안의 더 높은 속도들에서의 초기 점멸은 인간 관찰자에 의해 검출하기가 어려울 것이다.
도 37 내지 도 42는 본원에 설명된 능동 전기 요소들과 관련된 개념들을 표현하기 위한 일반적인 개략도 및 블록도 예시들로서 제공된다. 도 37 내지 도 42는 일반적인 개략도 및 블록도로서 예시되지만, 다양한 실시예들에서 다양한 구성들 및 부가적인 지원 요소들 및 회로가 존재할 수 있다. 도 37 내지 도 42에서, 상이한 요소들을 연결하는 임의의 라인은 응용 및 송신된 신호의 유형(예컨대, 아날로그 또는 디지털)에 따라 단일 라인 또는 다수의 라인들을 포함할 수 있다. 다시, 이들 도면들은 개념들을 일반적인 방식으로 전달하도록 의도된다. 요망되는 기능 및 성능을 달성하기 위해 다른 저항성, 용량성, 및 능동 요소들의 부가가 요구될 수 있다. 소스 및/또는 싱크 드라이버들과 같은 다른 배열들이 또한 고려된다. 부가적으로, 각각의 노드에 대해 별개의 ADC 입력들 대신에 다중화기 스위치를 갖는 하나의 ADC를 사용하는 것과 같은 다른 배열들이 본 개시내용의 범위 내에 있는 것으로 이해된다. 또한, 이전과 같이, 상이한 전압 요건들의 LED들에 대해 별개의 전압 입력들(예컨대, 녹색 또는 청색 LED들에 대한 전압 입력과 별개인 적색 LED들에 대한 전압 입력)이 사용될 수 있다.
도 37은 본원에 개시된 실시예들에 따른, 능동 전기 요소(30)가 적어도 하나의 LED(146)의 정상 또는 불리한 동작 조건들을 검출하도록 구성되는 실시예들을 예시하는 개략도이다. 예시된 바와 같이, 능동 전기 요소(30)의 드라이버(148)는 실질적으로 능동 전기 요소(30)의 아날로그 인터페이스이고, 높은 저항기 값(예컨대, 10,000 - 100,000 옴)으로 설정된 풀업 저항기(R6), 임계치 검출기(150), 및 저항기들(R3 - R5)과 각각 결합되는 선택 스위치들(FET1 - FET3)을 갖는 상이한 저항기 값들의 저항기 네트워크(R1 - R5)를 포함한다. 임계치 검출기(150)는 오류(ERR) 신호들을 제어 논리(141)에 통신하기 위한 비교기/연산 증폭기 구성을 포함할 수 있다. 그러한 오류 신호들은, 다른 것들 중에서도, LED1에 대한 전기 단락 또는 개방 상태를 포함할 수 있다. 제어 논리(141)는 능동 전기 요소(30)의 디지털 인터페이스이고, 드라이버(148)와 결합되는 저항기 선택(R-선택) 및 PWM 회로를 포함한다. LED(146)의 캐소드는 풀업 저항기(R6), 임계치 검출기(150), 및 저항기 네트워크(R1 - R5)와 결합된다. 정상 동작 시, 선택 스위치들(FET1 - FET3)은 저항기들(R3 - R5)의 선택을 허용하여 미리 결정된 전류 제한들을 제공하고, 선택 스위치(FET4)는 제어 논리(141)의 PWM 회로와 결합되어 LED(146)에 대한 밝기 제어를 제공한다. LED(146)가 전기 단락 상태에 있을 때, 오류는 2 V 초과 또는 3 V 초과와 같은 높은 전압으로서 검출되고, 대응하는 오류 신호가 제어 논리(141)에 통신된다. LED(146)가 전기 개방 상태에 있을 때, 오류는 특정 저항기 선택에 따라 0.5 V 미만과 같은 낮은 전압으로서 검출된다. LED(146)만이 예시되지만, 본원에 설명된 개념들은 또한, 별개의 또는 다중화된 임계치 검출기들(150)이 각각의 LED에 대해 구성되는 다수의 LED 배열들에 적용가능하다. 이전에 설명된 실시예들과 마찬가지로, 도 37에서 구성된 바와 같은 능동 전기 요소(30)는 하나 이상의 LED(예컨대, LED(146))와 동일한 LED 패키지에 통합될 수 있다. 부가적으로, 능동 전기 요소(30)는 다른 제어 요소(예컨대, 도 1b의 제어 요소(18))와 통신하고 그로부터의 명령들에 응답하도록 구성될 수 있다.
도 38은 본원에 개시된 실시예들에 따른, 능동 전기 요소(30)가 적어도 하나의 LED(146)에 순방향 및 역방향 바이어스 상태들 둘 모두를 제공하도록 구성되는 실시예들을 예시하는 개략도이다. 특정 실시예들에서, 제어 논리(141)는, 적절한 능동 요소들을 이용하여, 출력 신호에 따라 LED(146)에 Vss 근처 또는 Vdd 근처 전압 수준들을 공급하도록 구성되는 역방향 바이어스 제어 출력 신호를 포함한다. "역방향 바이어스"라는 명명법이, 제어 논리(141) 출력 상의 높은 수준이 역방향 바이어스 조건을 생성한다는 것을 암시하므로, 출력 신호는 단순히, 드라이버(148)에 제공되는 인버터(152)와 결합될 수 있다. 그러므로, LED(146)는 특정 동작 상태에 따라 순방향 바이어싱되거나 역방향 바이어싱될 수 있다. 인버터(152) 또는 인버터 논리 요소는 LED(146)를 구동하기에 충분한 출력 특성을 가질 수 있다. 다른 양상들과 마찬가지로, 모든 요건들을 충족시키기 위해 다른 요소들의 부가가 요구될 수 있다. 도 38에서, ADC(154)는, LED(146)의 동작 조건과 관련된 LED(146)에서의 전압을 검출하도록 구성된다. 그러므로, ADC(154)는 도 37의 임계치 검출기(150)를 대체하도록 배열된다. 특정 실시예들에서, ADC(154)는, 드라이버(148)에 배열되는 저항기-커패시터(RC) 회로 또는 아날로그 필터 및 제어 논리(141)에 배열되는 디지털 필터 회로 중 적어도 하나를 포함한다. ADC(154)는, 비교기, 디지털 피드백을 갖는 샘플링 요소, 및 디지털 도메인에서의 부가적인 필터링을 더 포함할 수 있다. 아날로그-디지털 변환을 위한 다른 배열들/방법들이 고려된다. LED(146)의 역방향 누설과 같은 동작 조건을 측정하기 위해, 제어 논리(141)는, LED(146)의 애노드가 0 V에 가깝게 되도록 LED(146)에 역방향 바이어스를 인가할 수 있다. PWM 회로가 턴 오프된 역방향 바이어싱된 상태에서, LED(146)가 적합하게 낮은 역방향 누설을 나타내는 경우, 풀업 저항기(R6)에 결합된 LED(146)의 캐소드는 Vdd에 가까울 것이다. LED(146)가 역방향 바이어스 상태 하에서 누설이 있는 경우, LED(146)의 캐소드는 더 낮은 전압을 가질 것이다. 이는, ADC(154) 또는 한계 센서로 감지되고, LED(146)를 셧다운하고 통신 프로토콜을 통해 마스터 제어 요소(18)에 통지하는 것과 같은 적절한 동작을 취하기 위해 제어 논리(141)에 의해 사용될 수 있다. 이와 관련하여, ADC(154)는, LED(146)가 역방향 바이어스 상태에 있는 동안 오류 신호를 제공하도록 구성되는 수준 센서를 형성할 수 있다. 특정 실시예들에서, ADC(154)는, LED(146)가 역방향 바이어스 상태에 있는 동안 LED(146)의 동작 조건과 관련된 전압을 검출하도록 구성된다.
다른 실시예들에서, 제어 논리(141)는 LED 패키지 내의 하나 이상의 LED를 셧다운할 수 있거나, 또는 제어 논리(141)는 검출된 역방향 누설에 대한 응답으로 전체 LED 패키지를 셧다운할 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 제어 논리(141)는, 검출된 역방향 누설에 대한 응답으로 LED(146)에 대한 제어 신호들을 조정할 수 있다. 예시된 바와 같이, 도 37에 대해 설명된 것처럼, 드라이버(148)는 저항기 네트워크(R1 - R5) 및 선택 스위치들(FET1 - FET4)을 포함할 수 있고, 제어 논리(141)는 R-선택 회로 및 PWM 회로를 포함할 수 있다. 위에 언급된 바와 같이, LED(146)에 대한 역방향 바이어싱된 상태 동안, PWM 회로는 스위치 오프될 것이다. 특정 실시예들에서, 능동 전기 요소(30)의 그러한 구성들은, 전압 수준들을 검출하고 통과 및 실패 상태들에만 응답하는 것을 넘어 LED(146)의 동작 조건의 조정 및 개선된 제어를 허용할 수 있다. 저항기 네트워크(R1 - R5)는 LED(146)에 대한 전류 제한 회로의 역할을 하고, 이러한 방식으로, 능동 피드백 없이는, 작은 LED 전압 변화들에 대한 응답으로 LED(146)의 전류를 정밀하게 제어하지 못한다. 이러한 변화들은 일반적으로 LED(146)의 수명에 걸쳐 관찰된다. ADC(154)로부터의 LED(146)의 순방향 전압 수준 피드백은 LED(146)에 대한 PWM 듀티 사이클을 결정 및/또는 조정하기 위한 계산의 일부로서 사용될 수 있다. 예컨대, ADC(154)가 LED(146)에 대한 순방향 전압 수준들의 감소를 검출하는 경우, 제어 논리(141)는 반응적으로, LED(146)에 대한 PWM 듀티 사이클을 증가시켜, 그렇지 않았다면 관찰될 밝기 차이를 보상할 수 있다. 이러한 의사-전류 제어는, 구현하는 데 더 적은 리소스들(예컨대, 부가적인 칩 공간 및 전력)을 요구하기 때문에 전류 제어의 다른 방법들에 비해 바람직할 수 있다. LED(146)의 순방향 전압 수준 피드백과 함께, 전달 곡선들, 온도 보상 데이터, 및 입력 밝기 수준 데이터가 또한 PWM 듀티 사이클을 결정 및 조정하기 위한 계산의 일부일 수 있다. 부가적으로, ADC(154)가 제어 논리(141)에 LED(146)의 전압 수준 모니터링을 제공할 수 있으므로, LED(146)에 대한 전기 단락 또는 전기 개방 상태들이 또한 검출될 수 있다. 이러한 방식으로, ADC(154)는, LED(146)가 순방향 바이어스 상태에 있는 동안 LED(146)의 동작 조건과 관련된 전압, 이를테면 순방향 전압 수준들을 검출하도록 구성된다. 본원에 개시된 실시예들에 따르면, ADC(154)는, 측정된 데이터(예컨대, 역방향 누설 및 순방향 전압 측정들)를 마스터 제어 요소(예컨대, 도 1b의 제어 요소(18))로의 직렬 출력을 위해 능동 전기 요소(30)에 송신하도록 구성될 수 있다. LED(146)만이 도 38에 예시되지만, 본원에 설명된 개념들은 또한, 별개의 ADC들(154)이 각각의 LED에 대해 구성되거나, 또는 스위치들의 네트워크(예컨대, 다중화기)가, 하나의 ADC(154)가 여러 LED들로부터 전압 측정들을 취할 수 있게 하는 다수의 LED 배열들에 적용가능하다. 이전에 설명된 실시예들과 마찬가지로, 도 38에서 구성된 바와 같은 능동 전기 요소(30)는 하나 이상의 LED(예컨대, LED(146))와 동일한 LED 패키지에 통합될 수 있다.
도 39는 본원에 개시된 실시예들에 따른, 능동 전기 요소(30)에서 도 38의 저항기 네트워크(R1 - R5) 및 대응하는 선택 스위치들(FET1 - FET3)이 전류 소스(156)로 대체되는 실시예들을 예시하는 개략도이다. 도 39에서, 풀업 저항기(R6) 및 인버터(152)는 도 38에 대해 설명된 바와 같이 LED(146)와 결합된다. 전류 소스(156)는 선택가능한(예컨대, 수 개의 수준) 또는 조정가능한(예컨대, 많은 수준들) 전류를 LED(146)에 제공하도록 구성된다. 전류 소스(156)에 대한 개략적인 표현이 도 38의 저항기 네트워크(R1 - R5) 및 대응하는 선택 스위치들(FET1 - FET3)보다 더 일반적이므로, 후속 도면들은, 도 38의 저항기 네트워크(R1 - R5) 및 대응하는 선택 스위치들(FET1 - FET3)을 포함하여, 전류 소스(156)를 사용하여 LED 전류를 제어하기 위한 임의의 방법을 표현할 것이다. 제어 논리(141)는, LED(146)에 대한 칩 크기 등에 기반하여 최대 전류 또는 밝기 수준을 설정하기 위해 일반적으로 사용되는 전류-선택 회로(또는 도 37에 대한 저항기-선택 회로)를 포함한다. 그러한 선택은 일반적으로 초기 설정에서 이루어질 수 있고, 그 후에 반드시 변경될 필요는 없을 수 있다. 특정 실시예들에서, PWM은 생략될 수 있고, LED(146)는 도 11e의 하울랜드 전류 펌프에 대해 이전에 설명된 바와 같이 전류 소스(156) 단독에 의해 작동될 수 있다. 특정 실시예들에서, 전류 소스(156)는 내장 피드백을 구비하고, 그에 따라서, ADC(154)로부터의 피드백은 필요하지 않을 수도 있다. 특정 실시예들에서, ADC(154)의 하나 이상의 구성요소에 의해 온도 측정 피드백이 전류 소스(156)에 제공될 수 있다. LED(146)만이 도 39에 예시되지만, 본원에 설명된 개념들은 또한 다수의 LED 배열들에 적용가능하다. 이전에 설명된 실시예들과 마찬가지로, 도 39에서 구성된 바와 같은 능동 전기 요소(30)는 하나 이상의 LED(예컨대, LED(146))와 동일한 LED 패키지에 통합될 수 있다.
도 40은 도 39의 개략도와 유사한 다수의 LED 실시예들을 예시하는 개략도이다. 예시된 바와 같이, 능동 전기 요소(30) 내의 풀업 저항기들(R6-1 내지 R6-3)의 별개의 풀업 저항기가 다수의 LED들(146-1 내지 146-3)의 대응하는 LED들에 결합된다. 부가적으로, LED들(146-1 내지 146-3) 각각은 대응하는 ADC(154-1 내지 154-3) 및 대응하는 전류 소스(156-1 내지 156-3)와 결합된다. 도 40에서, 인버터(152)는 LED들(146-1 내지 146-3) 각각에 대해 순방향 바이어스 상태들로부터 역방향 바이어스 상태들로 변경 또는 스위칭하도록 구성된다. 다른 실시예들에서, 능동 전기 요소(30)는 LED들(146-1 내지 146-3)의 각각에 대한 별개의 인버터(152)를 포함할 수 있다. 앞서 논의된 바와 같이, 별개의 Vdd 전압 입력들이 활용되어, 능동 전기 요소(30) 내에서의 더 적은 전력 소산으로 LED들(146-1 내지 146-3)을 그들 개개의 전압 수준들에서 구동함으로써 전력을 절감할 수 있다. 전류 소스들(156-1 내지 156-3)이 예시되지만, 저항기 네트워크(예컨대, 도 38의 R1 - R5) 및 선택 스위치들(예컨대, 도 38의 FET1 - FET3)이 또한 LED들(146-1 내지 146-3) 각각에 대해 구성될 수 있다. 그러므로, 도 40의 능동 전기 요소(30)는, LED들(146-1 내지 146-3) 각각에 대한 전기 개방 검출, 전기 단락 검출, 순방향 전압 모니터링, 및 역방향 누설 모니터링을 제공하고, 반응적으로, LED들(146-1 내지 146-3)의 개별 LED들 또는 그룹들을 조정 또는 차단하도록 구성된다. 이전에 설명된 실시예들과 마찬가지로, 도 40에서 구성된 바와 같은 능동 전기 요소(30)는 LED들(146-1 내지 146-3)과 동일한 LED 패키지에 통합될 수 있다. 복수의 ADC들(154-1 내지 154-3)이 예시되지만, 단일 ADC가 복수의 LED들(146-1 내지 146-3)에 대한 역방향 누설 측정들 및 순방향 전압 측정들 중 적어도 하나를 제공하도록 구성되게, 다수의 노드들에서 전압들 또는 전압 수준들을 검출하도록 단일 ADC가 제공될 수 있다.
도 41은 본원에 개시된 실시예들에 따른, 공급 전압(Vdd), 접지(Vss), 및 양방향 통신 포트들(입력/출력(I/O) 포트 1 및 I/O 포트 2)을 포함하는 다수의 포트들을 갖게 구성된 도 40의 능동 전기 요소(30)를 예시하는 개략도이다. 도 41에서, 능동 전기 요소(30)는, 개략도의 좌측 상의 Vdd, Vss, I/O 포트 1, 및 I/O 포트 2의 4개의 포트에 부가하여, LED들(146-1 내지 146-3)과 결합되는, 개략도의 우측 상의 4개의 포트를 포함한다. 예시된 바와 같이, LED들(146-1 내지 146-3)은, 이전에 설명된 바와 같이, 인버터(152), 풀업 저항기들(R6-1 내지 R6-3), ADC들(154-1 내지 154-3), 및 전류 소스들(156-1 내지 156-3)과 전기적으로 결합된다. 다른 실시예들에서, 전류 소스들(156-1 내지 156-3)은 이전에 설명된 바와 같이 대응하는 저항기 네트워크들 및 선택 스위치들로 대체될 수 있다. 양방향 통신 포트들(I/O 포트 1 및 I/O 포트 2)은 하나 이상의 I/O 버퍼(158)와 전기적으로 결합된다. I/O 버퍼들(158)은, 제어 논리(141)와 함께, 능동 전기 요소(30)가 시스템 내에서 연결되는 방식에 기반하여 양방향 통신 포트들(I/O 포트 1 및 I/O 포트 2)를 입력(데이터 입력) 또는 출력(데이터 출력) 통신 포트들로서 배정하도록 구성되는 회로(예컨대, 다양한 버퍼들 및 3-상태 버퍼들)를 포함한다. 양방향 통신 포트들(I/O 포트 1 및 I/O 포트 2) 중 어느 하나에서의 입력 데이터 연결에 대한 응답으로, 제어 논리(141)는 그에 따라서 입력 포트 방향 및 출력 포트 방향을 배정할 것이다. 제어 논리(141)는 도 41에서 일반적으로 예시되는 하나 이상의 부가적인 요소, 이를테면, 메모리 요소, 클록 또는 발진기, 및/또는 열 관리 능력들을 제공하기 위한 온도 센서 및 저항기-커패시터에 연결되는 필터 및 ADC를 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, ADC들(154-1 내지 154-3) 중 하나 이상, 또는 별개의 ADC는 온도 센서에 의해 제공되는 전압을 측정함으로써 온도 측정들을 제공하도록 구성될 수 있다.
도 42는 본원에 개시된 실시예들에 따른, 극성-애그노스틱 또는 극성-독립적 입력 능력들을 갖게 구성된 도 41의 능동 전기 요소(30)를 예시하는 개략도이다. 예시된 바와 같이, 입력 포트들 또는 핀들로부터의 다수의 연결들(예컨대, 포트들(P1 - P4))을 수신하거나 그와 연결되고 별개의 신호 라인들을 Vdd, Vss, 데이터 입력, 및 데이터 출력 신호 라인들 중 하나로서 구성하는 스위칭 네트워크(160), 이를테면 능동 스위칭 네트워크가 배열될 수 있다. 그러므로, 포트들(P1 - P4)은 다양한 신호들을 수신 또는 송신하도록 배열되는 복수의 극성-애그노스틱 연결 포트들을 형성한다. 특정 실시예들에서, 스위칭 네트워크(160)는 포트들(P1 - P4)이 어떤 순서로 연결되는지에 관계없이 자체-구성되도록 구성되는 회로를 포함한다. 스위칭 네트워크(160)에 대한 예시적인 회로는, 입력들 상에서 감지된 전압 수준들에 따라 바이어싱되는 게이트들을 갖는 MOSFET들과 같은 능동 제어 스위치들의 네트워크를 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 스위칭 네트워크(160)는 도 41의 I/O 버퍼들(158)에 대한 기능 중 일부를 제공할 수 있다. 그러므로, 특정 실시예들에서, 도 41의 I/O 버퍼들(158)의 기능들을 스위칭 네트워크(160)에 결합하는 것이 바람직할 수 있다. 도 42의 능동 스위칭 네트워크(160) 내에 파선들로 예시된 바와 같이, 포트들(P1 - P4)의 각각의 개별 포트는 Vdd, Vss, 데이터 입력, 및 데이터 출력 신호 라인들 중 임의의 단일 신호 라인으로서 연결되는 것이 가능하다. 이러한 방식으로, LED 패키지의 능동 전기 요소(30)는, LED 패키지의 패키지 접합 패드들(예컨대, 도 2i의 48-1 내지 48-4)이 Vdd, Vss, 입력 통신, 및 출력 통신 중 임의의 것에 연결될 수 있는 극성-애그노스틱 연결 포트들을 형성하도록 스위칭 네트워크(160) 및 하나 이상의 양방향 통신 포트들을 포함할 수 있다. 출력 통신을 위해, 다수의 포트들(예컨대, 포트들(P1 - P4)) 중 적어도 하나가 그에 따라서 출력 통신 포트로서 구성될 수 있다. 스위칭 네트워크(160)가 전력을 또한 포함하므로, 전력 핀들이 먼저 지정되어 적절한 노드들로 스위칭되어야 한다. 이러한 전력 입력은 수동 회로(예컨대, FET들의 게이트들을 제어하는 RC 네트워크)를 통해 달성될 수 있다. 예로서, 도 43은 도 42의 스위칭 네트워크(160)에 초기 전력을 제공하는데 사용될 수 있는 4-입력 정류기(162)를 예시하는 일반적인 개략도이다. 예시된 바와 같이, 포트들(P1 - P4) 각각은 양극성 다이오드들, 쇼트키(Schottky) 다이오드들 등과 같은 한 쌍의 낮은 전압 구성요소들과 결합된다. 그러한 다이오드들은 (특히, 낮은 전압 LED 구성요소들에 대한) 그들의 전압 강하 때문에 너무 많은 전력을 소비할 수 있고, 그에 따라서, 4-입력 정류기(162)는 도 42의 스위칭 네트워크(160)에 처음에 전력을 공급하기 위해서만 사용될 수 있으며, 그 후에, 최종 스위치 연결들을 만들기 위해 능동 요소들 및 논리가 사용될 수 있다. 이러한 방식으로, 도 42의 전력 스위칭 네트워크는 이어서, MOSFET들과 같은 낮은 전압 스위치를 사용하여 전력 핀들의 낮은 저항 라우팅을 제공함으로써, 다이오드 정류기(예컨대, 도 43의 162)를 우회할 수 있다. 특정 실시예들에서, MOSFET들은 4-입력 정류기(162)와 조합되어 사용되는 스위칭 네트워크(160)의 능동 정류기에 포함될 수 있다. 다른 실시예들에서, 능동 정류기는, 도 43에 예시된 다이오드들 각각을 MOSFET들 및/또는 양극성 접합 트랜지스터들을 포함하는 트랜지스터들과 같은 능동 제어 스위치들로 대체함으로써 4-입력 정류기(162) 대신에 사용될 수 있다.
이전에 설명된 바와 같이, LED 디스플레이의 제어 요소로부터 디지털 코드, 이를테면 압축된 디지털 코드 또는 인코딩된 신호를 수신하도록 구성되는 LED 패키지의 능동 전기 요소가 개시된다. 예컨대, 능동 전기 요소는, 더 많은 양들의 명령 코드들을 통신하기 위해 데이터 스트림에서 감소된 데이터 비트들을 활용하는 인코딩된 디지털 신호를 수신하도록 구성될 수 있다(예컨대, 도 20). 이와 관련하여, 능동 전기 요소는, 압축된 디지털 코드를 수신하고, 후속하여, 능동 전기 요소에 의해 수신된 데이터 스트림에 대한 디지털 코드를 압축해제하도록 구성될 수 있다. 그러므로, 수신된 디지털 코드의 압축해제는, 데이터 스트림의 동적 범위를 증가시킬 수 있는 지수 역멱함수를 포함하여, 수신된 데이터 스트림의 확장을 위한 임의의 비선형 함수 또는 알고리즘을 포함할 수 있다. 디지털 신호의 동적 범위는, 일반적으로 비트 수로 설명되는 신호 수준들의 범위(예컨대, 상한 및 하한 값들)를 지칭할 수 있다. 압축의 하나의 형태는 단순히 그러한 비트들이 사용되는 방식에 관한 것이다. 비트들은 종종, 선형 방식으로 LED에 대한 전류 또는 전력 입력을 생성하는 데 사용된다. 이는, 인간 관찰자가, 감마 보정에 사용되는 것과 같은 로그 또는 멱법칙 함수와 더 유사한 비선형 방식으로 광을 인지하기 때문에, 디스플레이 시스템에 대한 비트 심도(예컨대, 동적 범위)의 비효율적인 사용일 수 있다. 주어진 수의 비트들의 동적 범위는 작을 수 있지만(예컨대, 8 비트 코드의 가장 높은 수준은 영(zero)을 제외한 가장 낮은 수준의 255 배임), 동적 범위는, 눈의 비선형 응답과 매칭하도록 데이터를 변환할 때 크기의 순서대로 확장될 수 있다. 예로서, 8 비트에 대해 255의 동적 범위를 갖는 대신에, 2.2의 감마를 적용함으로써, 여전히 8 비트만을 사용하면서 거의 200,000의 동적 범위가 획득된다. 압축 없이는, 동일한 수준의 동적 범위를 달성하기 위해 18 비트가 요구될 것이다. 이러한 방식으로, 동적 범위는 능동 전기 요소에 대한 데이터 스트림의 유용한 비트 수, 샘플링, 또는 분해능을 지칭할 수 있다. 그러므로, 본원에 개시된 바와 같은 능동 전기 요소들은, 더 큰 관찰되고 유용한 동적 범위를 제공하기 위해, 압축된 데이터를 수신하고 그러한 데이터를 압축해제하도록 구성될 수 있다. 방금 설명된 바와 같이, 특정 실시예들에서, 압축 및 압축해제 방식들은, 디지털 이미지와 인간 관찰자에 의해 인지된 이미지 사이의 동적 범위를 증가시키기 위해 멱법칙 식(예컨대, 감마 보정)을 따를 수 있다. 다른 실시예들에서, 압축 및 압축해제 방식들은, 인접한 LED 픽셀들/패키지들 또는 서로 매우 근접하게 있는 LED 픽셀들/패키지들의 그룹화를 포함할 수 있다. LED 픽셀들의 그러한 그룹화는, LED 픽셀들의 그룹들이 LED 디스플레이 매트릭스에서 공통 전기 요소의 제어 하에 있는 실시예들에 대해 적용가능할 수 있다. 특히, LED 패키지는 2개 이상의 인접한 LED 픽셀을 포함할 수 있고, 압축된 데이터 코드 및 후속하여 압축해제된 데이터 코드는, 2개 이상의 인접한 LED 픽셀 중 이웃하는 것들 사이에서 예상될 수 있는 데이터 내의 중복성을 제거함으로써 데이터 비효율들을 감소시킨다. 그러므로, 공통 코드가 디코딩 또는 압축해제되어 2개 이상의 인접한 LED 픽셀 또는 서브픽셀에 대한 코드들을 제공한다.
도 41 및 도 42에 대해 위에 설명된 바와 같이, 여러 양방향 통신 포트들 중 임의의 것에서 또는 극성-애그노스틱 패키지 접합 패드들(예컨대, 도 2i의 48-1 내지 48-4) 임의의 것에서 압축된 디지털 데이터를 수신하고 그러한 디지털 데이터를 압축해제하는 것이 가능한 LED 패키지들이 개시된다. 부가적으로, LED 패키지 내에서 여러 양방향 통신 포트들 중 임의의 것에 또는 극성-애그노스틱 패키지 접합 패드들(예컨대, 도 2i의 48-1 내지 48-4) 중 임의의 것에서 적용될 전달 함수 또는 전달 함수 값들을 수신하는 것이 가능한 LED 패키지들이 개시된다. 전달 함수는, 능동 전기 요소가 보간할 전달 함수 계수들의 하나 이상의 서브세트를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 전달 함수는 디지털 도메인에서 계산될 수 있다. 특정 실시예들에서, 전달 함수는 구분적 전달 함수를 포함할 수 있다. 본원에 개시된 실시예들에 따르면, 전달 함수는, LED 패키지 내의 하나 이상의 LED의 온도 측정 또는 LED 패키지 내의 하나 이상의 LED의 밝기 출력 중 하나 이상을 지시하거나 제어하기 위해, ADC 입력(예컨대, 도 38의 ADC(154))에, PWM 출력(예컨대, 도 38의 PWM 회로)에, 그리고 능동 전기 요소의 DAC 제어 출력에 적용될 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "전달 함수"는, 출력 데이터가 입력 데이터와 상이하도록 입력 데이터를 출력 데이터를 변환하는 임의의 수의 방식들로 구현될 수 있는 임의의 유형의 함수를 지칭한다. 특정 실시예들에서, 전달 함수는, 덧셈, 곱셈 등과 같은 선형 함수에 따라 데이터를 변환하도록 구성될 수 있다. 특정 실시예들에서, 전달 함수는, 지수, 로그, 초월, 알고리즘 함수들, 푸리에 변환들(예컨대, 이산 푸리에 변환들) 등과 같은 비선형 함수에 따라 데이터를 변환하도록 구성될 수 있다. 전달 함수들은, 온도, 밝기, 또는 전압 조정들 및 이들의 조합들에 대해 LED들에 대한 대응하는 제어 신호들을 생성하기 위해 온도 센서 값들을 변환함으로써 온도 제어에 적용될 수 있다. 특정 실시예들에서, 전달 함수는, 다수의 소스들로부터의 데이터 값들의 다수의 입력들, 이를테면, 제어 요소(도 1b의 18)로부터의 입력들, 온도 센서로부터의 입력들, LED들의 순방향 전압 측정들 또는 역방향 누설 측정들을 포함하는 입력들을 수신하여 변환하도록 구성될 수 있다. LED 패키지 외부에 있는 제어 요소로부터의 입력들은, 다른 것들 중에서도, 요망되는 밝기, 교정, 및 전달 계수들을 포함하는 직렬 통신 또는 직렬 입력으로서 구성될 수 있다. 온도 센서로부터의 입력들, 또는 순방향 전압 및/또는 역방향 누설 측정들을 포함하는 입력들은, 특정 LED 패키지 내에서 내부적으로 생성될 수 있다. 이러한 방식으로, 데이터 값들을 수신하고 전달 함수에 따라 데이터 값들을 변환하도록 구성되는 능동 전기 요소를 포함하는 LED 패키지가 본원에 개시된다. 특정 실시예들에서, 데이터 값들은 능동 전기 요소에 의해 수신되는 압축된 데이터 코드를 포함하고, 능동 전기 요소는 압축된 데이터 코드를 압축해제된 데이터 코드로 변환하도록 구성된다. 압축해제된 데이터 코드는, LED 패키지 내의 LED에 대한 밝기 수준 또는 다른 제어 신호를 포함할 수 있다.
본원에 개시된 바와 같은 특정 실시예들에서, LED 패키지들의 능동 전기 요소들은, 사용자가 선택가능한 색 심도 데이터를 포함하는 데이터 스트림으로부터의 데이터를 수신하도록 구성된다. 색 심도는, LED 또는 LED 픽셀의 색상을 표시 또는 표현하는 데 사용되는 데이터 비트 수를 지칭할 수 있다. 예컨대, 1 비트 색 심도는 흑색 및 백색과 같은 단색 색상들을 포함할 수 있고, 24 비트 색 심도는 특정 LED 패키지 내의 적색 LED, 청색 LED, 및 녹색 LED 각각에 대해 8 비트를 포함할 수 있다. 응용에 따라, 사용자가 선택가능한 색 심도 데이터는 1 비트 색 심도 내지 100 비트 색 심도 범위 내의 색 심도들을 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 사용자는, 24 비트, 30 비트, 36 비트, 및 48 비트 색 심도들 중 어느 하나로부터 선택가능한, LED 디스플레이 내의 하나 이상의 LED 패키지에 대한 색 심도를 선택할 수 있다. 특정 실시예들에서, 특정 비트 심도(예컨대, 24 비트, 30 비트, 36 비트, 및 48 비트 색 심도들 중 하나)는, 다음으로 더 높은 비트 심도를 선택하고 차이와 관련된 일정 최하위 비트 수를 제로-패딩함으로써 달성될 수 있다. 선택된 색 심도에 따라, 특정 LED 패키지의 능동 전기 요소에 의해 수신된 데이터 스트림은, 선택된 색 심도에 대응하는 비트 크기에 따라 조정될 수 있다. 예컨대, 더 큰 색 심도로부터 더 작은 색 심도로 변경될 때, 대응하는 비트 수 및 송신 시간이 감소된다. 이러한 방식으로, 선택가능한 색 심도 데이터의 비트 크기가 조정가능하다. 데이터 스트림에 대한 상이한 통신 속도들에서, 색 심도와 관련된 비트 크기 또는 심도, 프레임 레이트, 제어 체인 내의 픽셀 또는 서브픽셀 수 사이에 절충이 존재할 수 있다.
본원에 개시된 바와 같이, LED 패키지들의 능동 전기 요소들은, 임의의 수의 명령 코드들에 대응하는 압축된 또는 인코딩된 신호들 및 색 심도 데이터를 포함하여 다양한 데이터 신호들을 수신하도록 구성될 수 있다. 이전에 설명된 바와 같이, 명령 코드들은 데이터 스트림의 데이터 패킷들의 일부로서 포함될 수 있다. 특정 실시예들에서, 특정 LED 또는 LED 픽셀에 대한 명령 코드는, 특정 LED 또는 LED 픽셀이 명령 코드에 응답해야 할 방식을 능동 전기 요소에 표시하는 식별자 신호를 포함할 수 있다. 예로서, 식별자 신호는, 명령 코드가 단일 LED 또는 단일 LED 픽셀에 대해 의도되는 단일 픽셀 명령 코드임을 표시하는 "0" 디지털 신호; 또는 명령 코드가 모든 LED들 또는 모든 LED 픽셀들에 대해 의도되는 모든 픽셀 명령 코드임을 표시하는 "1" 디지털 신호를 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 단일 픽셀 데이터는 특정 픽셀이 데이터를 수신함으로써 데이터 스트림으로부터 제거되고, 이전에 설명된 바와 같이 토크-백 데이터 또는 토크-백 데이터 패킷들로 교체될 수 있다. 단일 픽셀 명령 코드들은, 다른 것들 중에서도, 픽셀 건너뛰기, 밝기 반환 전압 설정, 밝기 반환 온도 및 상태 설정, 및 역방향 누설 반환 또는 토크-백 명령 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 픽셀 건너뛰기 명령 코드들은, 상류에 있는 다른 LED들 또는 LED 픽셀들에 영향을 미치지 않으면서 체인 내의 특정 LED 또는 LED 픽셀을 어드레싱하는 능력을 허용한다. 모든 픽셀 명령 코드들은, 모든 LED들 또는 LED 픽셀들에 대한 밝기 설정 또는 프레임 종료 명령 코드 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 프레임 종료 명령 코드는, LED 또는 LED 픽셀이 다음 단일 픽셀 명령 코드에 응답해야 한다는 것을 표시하기 위해 제공된다. 특정 실시예들에서, 단일 픽셀 명령 코드들은 특정 LED들 또는 LED 픽셀들을 어드레싱하기 위해 체인을 따라 송신 또는 재송신될 수 있다. 이와 관련하여, 단일 픽셀 명령 코드에 응답하는 LED 패키지의 능동 전기 요소는 반응적으로, "실행된" 명령 코드를 표시하기 위해 변경된 코드를 갖는 단일 픽셀 명령 코드를 송신하고, 이어서, 다음 단일 픽셀 명령 코드에 응답하기 전에 프레임 종료 명령 코드가 수신될 때까지 대기할 수 있다. 그러한 능동 전기 요소는, 그 능동 전기 요소가 데이터를 수신 및 재송신하지만 때때로 데이터를 변경 또는 교체하고 항상 수신된 데이터와 동일한 데이터를 반환하지 않기 때문에, 캐스케이드 통신에서 의사-중계기로 지칭될 수 있다.
단일 픽셀 명령 코드 또는 모든 픽셀 명령 코드(예컨대, "모든" 명령 비트에 대해 0 또는 1임)일 수 있는 명령 코드들의 예들은, 리셋, 옵션 설정, RGB 교정 설정, RGB 전달 계수 설정, RGB 열 계수 설정 명령 코드, 데이터 로딩, 및 프로그램 로딩 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 데이터 로딩 및 프로그램 로딩은, 능동 전기 요소의 메모리 요소에 또는 그로부터 임의의 데이터 또는 프로그램들을 전송 및/또는 수신하는 데 사용될 수 있다. 특정 실시예들에서, 옵션 설정 명령 코드에는 부가적인 데이터 바이트가 후속될 수 있으며, 여기서, 각각의 비트는 다음의 옵션들, 즉, 적색 LED 오프, 녹색 LED 오프, 청색 LED 오프, 열 셧다운 디스에이블링, 적색 LED 셧다운 디스에이블링, 녹색 LED 셧다운 디스에이블링, 청색 LED 셧다운 디스에이블링, 통신 속도 0, 통신 속도 1, 색 심도 0, 색 심도 1, 패리티 실패 턴 오프/온, PWM 유형 0, PWM 유형 1, 저항기 선택 0, 저항기 선택 1, 저항기 선택 2, 단락된 LED를 턴 오프하지 않음, 열 보상 사용, 전력 인가 리셋 조건이 어드레싱되는 것에 확인응답하기 위한 확인응답 설정, 및 PWM 듀티 사이클을 조정하는 데 순방향 전압 피드백이 사용되는 모드를 설정하는 전압 보상을 사용하는 것 중 하나를 표현한다. 통신 속도 0 및 1 옵션들은 출력에 대해 최대 4개의 통신 속도를 제공할 수 있거나, 입력으로부터 통신 속도를 검출하기 위해 제공될 수 있다. 이와 관련하여, 송신되는 클록 신호 없이 데이터의 통신 속도를 변경하거나 적응시키도록 구성되는 능동 전기 요소를 포함하는 LED 패키지가 개시된다. 색 심도 0 및 1 옵션들은, 24 비트 심도, 30 비트 심도, 36 비트 심도, 및 48 비트 심도를 포함하는 색 심도들 사이에서 토글링하도록 구성될 수 있다.
위에 설명된 바와 같이, 특정 실시예들은, PWM과 같은 펄스형 방법들에 의해 LED들의 밝기 및/또는 그레이 수준 출력들을 제어하는 것을 포함할 수 있다. 일반적인 PWM 제어 하에서, LED들은 PWM 기간의 부분 또는 듀티 사이클 동안 전기적으로 활성화될 수 있다. PWM 기간은 PWM 레이트 또는 PWM 주파수로 지칭될 수 있고, 각각의 PWM 사이클을 완료하기 위한 시간의 길이에 대응한다. PWM 제어들을 활용하는 LED 디스플레이 응용들에 대해, 더 높은 PWM 주파수들이 전형적으로 요망된다. 60 Hz 미만에서, 인간의 눈은 LED의 깜박거림을 검출하는 것이 가능할 수 있는 한편, 60 Hz 내지 1000 Hz에서, 다른 사이클링(PWM 또는 주사) 소스들 또는 기록 장비에 따른 박동이 발생할 수 있다. 이와 관련하여, 적어도 60 Hz, 또는 적어도 1,000 Hz, 또는 적어도 10,000 Hz, 또는 60 Hz 내지 10,000 Hz를 포함하는 범위, 또는 60 Hz 내지 1,000 Hz를 포함하는 범위, 또는 1,000 Hz 내지 10,000 Hz를 포함하는 범위의 유효 PWM 주파수들로 PWM 동작이 가능한 본원에 개시된 바와 같은 LED 디스플레이들이 제공된다.
더 높은 PWM 주파수들은 증가된 전력 소비 및 감소된 선형성을 포함하는 성능 절충들이 있을 수 있다. 부가적으로, 디스플레이 응용들에 대한 PWM 주파수는 디스플레이에 대한 색 심도 또는 비트 심도 및 클록 또는 계수기 레이트들에 의해 제한될 수 있다. 구체적으로, PWM 기간은 비트 심도를 클록 주파수로 나눈 것과 동일하다. 이와 관련하여, 높은 동적 범위(HDR) 디스플레이들에 대해 비트 심도들이 증가함에 따라, PWM 주파수들은 클록 주파수들에 대해 비례하여 감소된다. 그러므로, PWM 주파수들을 증가시키는 종래의 방식들은 클록 주파수들을 증가시키는 것을 수반하지만, 실제 클록 주파수들은 1 MHz 내지 50 MHz를 포함하는 범위로 제한될 수 있으며, 일부 예시적인 디스플레이 응용들은 3 MHz의 클록 주파수로 동작한다. 비트 심도는 디스플레이에서 특정 색상을 표현하기 위해 사용되는 비트 수에 대응한다. 각각의 비트는 2개의 가능한 값, 즉, 0 또는 1을 가지며, 그러므로, 특정 비트 심도에 대한 총 비트 계수는 가능한 값들의 수(2)를 비트 심도에 대응하는 거듭제곱으로 상승시킴으로써 계산된다. 이러한 방식으로, 2 비트 심도(예컨대, 22)는 4의 총 비트 계수에 대응하고, 4 비트 심도(예컨대, 24)는 16의 총 비트 계수에 대응하고, 16 비트 심도(예컨대, 216)는 65,536의 총 비트 계수에 대응하는 등 그러한 방식으로 이루어진다. 그러므로, 더 높은 비트 심도들을 갖는 디스플레이 응용들에 대해, 더 높은 PWM 주파수들은 수용가능한 클록 주파수들의 범위 내에서 달성하기가 어려울 수 있다.
본원에 개시된 실시예들에 따르면, LED 디스플레이들에 대한 유효 PWM 주파수들은, LED들이 각각의 PWM 기간 내에 전기적으로 활성화되는 듀티 사이클을 세그먼트화함으로써 증가된다. 달리 언급하면, 유효 PWM 주파수들은 클록 또는 비트 심도를 변경함이 없이 동일한 PWM 기간을 여전히 유지하면서 실현된다(예컨대, PWM 기간은 여전히 비트 심도를 클록 주파수로 나눈 것과 동일하지만, 유효 PWM 주파수는 클록 주파수를 세그먼트 수와 곱하고 비트 심도로 나눈 것이 됨). PWM 기간 내에서 듀티 사이클을 세그먼트화하는 하나의 방식은, 요망되는 수준과 비교되는 클록 계수기의 시퀀스를 변환 또는 재순서화하는 것이며, 그 결과는, 적어도 하나의 LED를 동작시키는 드라이버들에 대한 출력 제어 신호가 된다. 이러한 방식으로, 각각의 PWM 기간 내의 듀티 사이클은, 듀티 사이클의 지속기간 동안 LED를 전기적으로 활성화된 상태로 연속적으로 유지하기보다는, 각각의 PWM 기간 내에서 LED를 다수 회 전기적으로 활성화 및 비활성화하는 일련의 펄스들에 걸쳐 세그먼트화될 수 있다. 특정 실시예들에서, LED 디스플레이의 하나 이상의 LED 패키지에 통합되는 본원에 개시된 바와 같은 능동 전기 요소들은 하나 이상의 LED의 하나 이상의 세트에 대한 듀티 사이클들을 개별적으로 세그먼트화하는 것이 가능하다.
도 44a는 능동 전기 요소(30)가 하나 이상의 LED에 대한 듀티 사이클을 세그먼트화하도록 구성되는 실시예들을 예시하는 개략도이다. 도 44a가 아래에 설명되는 구성요소들을 포함하지만, 능동 전기 요소(30)는, 예시의 목적들을 위해 도 44a에서 재현되지 않은 이전에 설명된 바와 같은 많은 다른 구성요소들을 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 도 44a는, 잠재적으로 더 복잡한 요소의 서브-블록의 구현의 예를 표현할 수 있다. 이전에 설명된 바와 같이, 능동 전기 요소(30)는, 데이터 스트림을 수신하고, 반응적으로, 구동 또는 제어 신호들을 하나 이상의 LED에 송신하도록 구성된다. 데이터 스트림은, 능동 전기 요소(30)에 의해 수신되고 임의적으로 메모리 요소(164) 또는 레지스터에 저장될 수 있다. 메모리 요소(164)는, 도 8의 메모리 요소(80)에 대해 이전에 설명된 바와 같은 메모리 요소들, 레지스터 요소들, 및/또는 칩들 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 부가적으로, 하나 이상의 신호 컨디셔닝 요소(166)는, 도 8의 신호 컨디셔닝 요소에 대해 설명된 바와 같이, 구동 신호들이 하나 이상의 LED에 전송되기 전에 데이터 스트림으로부터의 제어 신호들을 변환하거나, 조작하거나, 또는 다른 방식으로 변환하도록 구성될 수 있다. 신호 컨디셔닝 요소(166)에 대해 이전에 설명된 바와 같이, 전달 계수들 등을 도입하기 위해 별개의 신호 컨디셔닝 요소 입력이 제공될 수 있다. 특정 실시예들에서, 신호 컨디셔닝 요소(166)는 임의적일 수 있다. 다른 실시예들에서, 신호 컨디셔닝 요소(166)는 특정 작업을 위해 능동 전기 요소(30)에 내장된 하드 로직(hard logic)으로 구현될 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 프로그램 명령어들을 통한 계산 또는 다른 수단에 의해 데이터를 변환하기 위해 마이크로제어기와 같은 프로그래밍가능 디바이스가 사용될 수 있다. 비교기(168)는, 존재할 때, 메모리 요소(164) 및 신호 컨디셔닝 요소(166)를 통해 데이터 스트림으로부터 명령 신호들을 수신하도록 구성된다. 비교기(168)는 또한, 클록(170) 및 계수기(171)를 통해 클록 또는 계수기 신호를 수신하고, 데이터 스트림으로부터의 명령 신호의 계수기 신호에 대한 비교에 기반하여 제어 신호를 대응하게 출력하도록 구성된다. 클록(170) 및 계수기(171)는 이전에 설명된 클록킹 구성들 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 도 44a에서, 클록(170) 및 계수기(171)가 능동 전기 요소(30) 내에 예시되지만, 다른 실시예들에서, 클록(170)은 능동 전기 요소(30) 외부에 위치될 수 있다. 부가적으로, 데이터 스트림, 신호 컨디셔닝, 및 계수기 변환을 위한 입력들이 능동 전기 요소(30) 내에 예시되는데, 이는 실제로, 외부 입력들이 이전에 설명된 바와 같이 능동 전기 요소(30) 내의 개재 구성요소들을 통해 라우팅될 수 있기 때문이다.
동작 동안, 클록(170) 및 계수기(171)는 LED 디스플레이에 대한 요망되는 비트 심도에 대응하는 순차적 계수를 제공한다. 이러한 방식으로, 계수기(171)는, 비트 심도에 대한 총 비트 수를 순차적으로 계수하고, 이어서, 영으로 리셋 또는 롤 오버한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 순차적 계수는 숫자순(예컨대, 0, 1, 2, 3, 4, ...)으로 총 비트 수를 계수하는 것을 지칭하는 반면, 비-순차적 계수는, 하나의 PWM 기간에 대한 동일한 총 비트 수 모두를 포함하면서 비-숫자순으로 있는 숫자들의 시퀀스에 따라 총 비트 수를 순서화하는 것을 지칭한다. 그에 따라서, 비교기(168)는, 임의의 신호 컨디셔닝/변환 후의 데이터 스트림으로부터의 비트들을, 아래에서 설명되는 바와 같은 임의의 계수기 변환 후에 계수기(171)에 의해 제공되는 계수 값들과 비교하고, 반응적으로, 제어 신호를 드라이버(172)에 제공한다. 예시적인 PWM 기간 또는 사이클에 대해, 비트 심도에 따른 비트 수에 대응하는 데이터 값이 데이터 스트림으로부터 수신되고 계수기 값들과 비교된다. 계수기 값이 데이터 값 미만일 때, 비교기(168)는 반응적으로, 대응하는 하나 이상의 LED를 전기적으로 활성화하도록 드라이버(172)에 제어 신호를 제공할 수 있다. 계수 값이 진행됨에 따라, 계수 값이 데이터 값을 초과할 때, 비교기(168)는 반응적으로, 대응하는 하나 이상의 LED를 전기적으로 비활성화하도록 드라이버(172)에 제어 신호를 제공할 수 있다. 이러한 방식으로, LED가 PWM 기간의 듀티 사이클 동안 전기적으로 활성화되고 PWM 기간의 나머지 부분 동안 전기적으로 비활성화되는 PWM 제어가 LED에 제공된다. 드라이버(172)는, 도 8에 대해 설명된 바와 같은 드라이버 요소(82)를 포함하여, 이전에 설명된 바와 같은 드라이버 디바이스들 및 요소들 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 비교기(168)는, 미만인지, 이하인지, 초과인지, 이상인지, 동일한지, 그리고/또는 동일하지 않은지와 같은 계수기 값에 대한 데이터 값의 간단한 비교들을 수행하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 비교기(168)는 추가적인 논리 연산들에 기반하여 비교들을 수행하도록 구성될 수 있다.
도 44a에 추가로 예시된 바와 같이, 클록(170) 및 계수기(171)로부터 계수기 신호를 수신하고, 반응적으로, 계수기 신호가 비교기(168)에 의해 수신되기 전에 그 신호를 변환하기 위해 계수기 변환 디바이스(174) 또는 회로가 제공될 수 있다. 이러한 방식으로, 계수기 변환 디바이스(174)는, 비교기(168)가 각각의 PWM 기간에 대해 비-순차적 순서(예컨대, 비-숫자순)로 각각의 데이터 값과 위에 설명된 비교를 수행하게, 계수기 신호의 순서를 재배열하도록 구성될 수 있다. 비-순차적 방식으로 비교를 적용함으로써, 비교기(168)의 출력은 각각의 PWM 기간 동안 다수의 전환들을 겪을 수 있다. 이러한 방식으로, 듀티 사이클은 단일 연속 듀티 사이클이 아니라 데이터 값에 따라 다수의 전기적으로 활성화된 부분들로 세그먼트화될 수 있으며, 그에 의해, LED에 대한 유효 PWM 주파수를 증가시킨다. 특정 실시예들에서, 계수기 변환 디바이스(174)는, 능동 전기 요소(30)가 세그먼트화된 듀티 사이클들과 단일-펄스 듀티 사이클들 사이에서 선택적으로 토글링할 수 있도록, 응용에 따라 각각의 PWM 기간에 대한 숫자순 시퀀스들과 하나 이상의 비-숫자순 시퀀스들 사이에서 선택가능하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 동일한 계수기 변환 디바이스(174)는, 특정 응용들에서 계수기(171)로부터 변환 또는 변경되지 않은 숫자순 계수기 값들을 제공할 수 있는 한편, 다른 응용들에서는 변환된 비-숫자순 계수기 값들을 또한 제공할 수 있다. 특정 실시예들에서, 숫자순 시퀀스들과 비-숫자순 시퀀스들 사이에서 선택하는 능력을 제공하기 위해, 별개의 계수기 변환 입력이 계수기 변환 디바이스(174)에 제공될 수 있다.
도 44b는 도 44a의 계수기 변환 디바이스(174)가 LED들(LED1 내지 LED3)에 대한 대응하는 듀티 사이클들을 세그먼트화하기 위해 복수의 LED들(LED1 내지 LED3) 간에 공유되도록 구성되는 실시예들을 예시하는 개략도이다. 도 44a와 마찬가지로, 도 44b는 도 44b에서 재현되지 않은 이전에 설명된 바와 같은 많은 다른 구성요소들을 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 도 44b는, 잠재적으로 더 복잡한 요소의 서브-블록의 구현의 예를 표현할 수 있다. 도 44b에서, 클록(170) 및 계수기(171)는 도 44a에서와 동일하게 구성된다. 그러나, 계수기 변환 디바이스(174) 출력은 복수의 LED들(LED1 내지 LED3)에 대해 공유된다. 이러한 방식으로, LED들(LED1 내지 LED3) 각각은, 대응하는 별개의 메모리 요소(164-1 내지 164-3), 신호 컨디셔닝 요소(166-1 내지 166-3), 비교기(168-1 내지 168-3), 및 드라이버(172-1 내지 172-3)를 포함한다. 그러므로, 계수기 변환 디바이스(174)의 출력은 LED들(LED1 내지 LED3) 각각에 대한 별개의 데이터 신호들과의 비교를 위해 비교기들(168-1 내지 168-3) 각각과 공유된다. 특정 실시예들에서, LED들(LED1 내지 LED3)은 단일 계수기 변환 디바이스(174)에 의해 서빙되는 다수의 서브픽셀들 또는 서브픽셀들의 매트릭스를 형성하는 임의의 수의 LED들을 포함할 수 있다.
도 45 내지 도 50은 PWM 제어를 위한 도 44a의 계수기 변환 디바이스(174)에 의해 제공될 수 있는 순차적 및 다양한 비-순차적 또는 수정된 계수기 시퀀스들을 각각 표현하는 테이블 예시들을 제공한다. 특정 실시예들에서, 도 44a의 계수기 변환 디바이스(174)는, 도 45 내지 도 50에 예시된 것들과 같은 임의의 수의 계수 시퀀스들 사이에서의 선택을 허용하는 선택/제어 입력들을 가질 수 있다. 도 45 내지 도 50 각각에서, 테이블의 각각의 행은, 특정 요망되는 출력 전력 또는 LED 밝기에 대해 데이터 스트림으로부터 수신될 수 있는 데이터 값을 표현한다. 이러한 데이터 값들은 순차적인 십진 값들(예컨대, 1, 2, 3 등) 및 그들의 대응하는 이진 값들(예컨대, 0000, 0001, 0010 등)로 표현된다. 각각의 열은, 계수기 시퀀스의 각각의 단계에 대한 이진 값들에서의 (순차적 및/또는 수정된) 계수기 값을 표현한다. 예시의 목적들을 위해, 도 45 내지 도 50에 도시된 예들은 각각의 색상 또는 그레이 수준에 대해 16개의 가능한 값(예컨대, 0, 1, 2 ... 15)이 제공되는 4 비트 심도 디스플레이 응용들에 대해 제공된다. 실제로, 도 45 내지 도 50에 예시된 실시예들은 24 비트 심도, 30 비트 심도, 36 비트 심도, 및 48 비트 심도 구성들을 포함하지만 이에 제한되지 않는 더 높은 해상도 디스플레이들을 위한 더 큰 비트 심도 응용들로 스케일링가능하다. 이러한 비트 심도 구성들 각각은 픽셀당 비트 심도(예컨대, 8, 10, 12, 또는 16 비트)에 대해 3으로 나누어질 것이다. 3색 또는 다른 다중-서브픽셀 구성요소들의 경우에, 단일 계수기 및 변환된 계수기 신호는 도 44b에 대해 이전에 설명된 바와 같이, 각각이 자신 고유의 데이터, 비교기, 및 드라이버를 갖는 모든 서브픽셀들 사이에서 공유될 수 있다.
도 45는 도 44a의 비교기(168)에 숫자순으로 계수기 시퀀스를 제공하기 위한 테이블 예시를 표현한다. 이와 관련하여, 특정 PWM 기간에 대한 데이터 값은 비교기(도 44a의 168)에 의해 0에서 시작하여 15까지 순차적으로 숫자순으로 진행하는 계수기 값과 비교된다. 도 45는 변환되지 않은 선형 계수기 값들을 표현하므로, 테이블의 수정된 계수기 값 부분은 공백으로 남겨진다. 데이터 값이 계수기 값보다 클 때, 제어 신호(예컨대, "1")가 제공되어 대응하는 LED를 전기적으로 활성화한다. 데이터 값이 계수기 값 이하일 때, 제어 신호(예컨대, "0")가 제공되어 대응하는 LED를 전기적으로 비활성화한다. 이와 관련하여, 0의 데이터 값은 대응하는 LED가 전체 PWM 기간 동안 전기적으로 비활성화되는 것을 초래할 것이다. 8의 데이터 값은 대응하는 LED가 계수기 시퀀스의 16개의 총 계수 중 8개의 연속적인 계수에 대해 전기적으로 활성화되는 것을 초래할 것이고, 그에 의해, PWM 기간의 50 %에 대응하는 듀티 사이클이 제공된다. 예시된 바와 같이, 데이터 값들(0 내지 15) 각각에 대해, 대응하는 LED는 각각의 PWM 기간 내에서 듀티 사이클의 지속기간 동안 단일 시간에 전기적으로 활성화된다. 달리 언급하면, 각각의 PWM 기간 내에서, LED에 전달되는 최대 하나의 전기 펄스만이 존재하거나, 최대 하나의 양의 전환 및 하나의 음의 전환이 존재한다. 낮은 주파수들에서, 이는, 눈에 띄는 점멸 또는 깜박거림을 야기할 수 있고, 부가적으로, 다른 광원들 또는 이미징 소스들과의 박동을 제공할 수 있다.
도 46은 도 44a의 비교기(168)에 전체 비트 반전 시퀀스에 따른 비-숫자순 계수기 값들을 제공하기 위한 테이블 예시를 표현한다. 데이터 값을 도 44a의 계수기(171)에 의해 제공된 숫자순 계수기 값과 비교하기보다는, 도 44a의 계수기 변환 디바이스(174)는 수정된 계수기 값을 제공하기 위해 비트 반전에 의해 계수기 값들을 재순서화할 수 있다. 예컨대, 3의 계수기 시퀀스에서, 0011의 순차적 계수기 값은 원래 12의 계수기 시퀀스에 대응하는 1100의 수정된 계수기 값으로 역순으로 변환된다. 전체 비트 반전을 위해, 모든 순차적 이진 계수기 값들이 이러한 방식으로 변환된다. 이는 가장 간단한 재배열 방법들 중 하나인데, 그 이유는, 이것이, 계수기의 비트 출력을 역순으로 배선함으로써 달성될 수 있고, 어떠한 결정 논리, 계산, 또는 순람도 요구하지 않기 때문이다. 그에 따라서, 도 44a의 비교기(168)는, 다음의 비-숫자순 시퀀스, 즉, 0, 8, 4, 12, 2, 10, 6, 14, 1, 9, 5, 13, 3, 11, 7, 15로 배열되는 수정된 계수기 값들에 따라 특정 PWM 기간에 대한 데이터 값을 비교한다. 데이터 값이 수정된 계수기 값보다 클 때, 제어 신호(예컨대, "1")가 제공되어 대응하는 LED를 전기적으로 활성화한다. 데이터 값이 수정된 계수기 값 이하일 때, 제어 신호(예컨대, "0")가 제공되어 대응하는 LED를 전기적으로 비활성화한다. 특정 비트 심도 및 데이터 값에 따라, 대응하는 LED는 특정 순 듀티 사이클을 제공하도록 복수 회 전기적으로 활성화 및 비활성화될 수 있다. 예컨대, 8의 데이터 값은 대응하는 LED가 16개의 총 계수 중 8개의 비-연속적인 계수에 대해 전기적으로 활성화되는 것을 초래할 것이고, 그에 의해, PWM 기간의 50 %의 듀티 사이클을 제공하기 위해 온 및 오프를 8 회 사이클링(또는 전환)한다. 이러한 방식으로, 50 % 듀티 사이클에 대한 유효 PWM 주파수는 도 45의 레이트보다 8 배 더 높다. 0, 1, 및 15의 데이터 값들에 대해, 대응하는 LED는 도 45에 예시된 것과 유사한 방식으로 구동될 것이다. 도 46의 비트 반전 접근법은 많은 데이터 값들에 대해 증가된 유효 PWM 레이트를 제공하지만, LED들이 각각의 PWM 기간 내에 더 많은 횟수로 온 및 오프 사이클링되기 때문에 전력 소비가 또한 증가될 수 있다. 도시된 바와 같이, 50 % 데이터 수준에서, 완전 비트 반전 PWM은 클록 레이트의 절반에서 구동 주파수를 제공하며, 이는, 요망되는 것보다 훨씬 더 높을 수 있다. 부가적으로, 드라이버가 비교기에 의해 제공되는 고속 신호를 정확하게 따르지 않을 수 있기 때문에 선형성 문제가 발생할 수 있다.
도 47은 도 44a의 비교기(168)에 부분 비트 반전 시퀀스에 따라 수정된 계수기 값들을 제공하기 위한 테이블 예시를 표현한다. 부분 비트 반전의 경우, 계수기 비트들의 부분만이 반전된다. 예로서, 도 47은, 계수기 값들의 처음 두 자리를 반전시킴으로써 획득되는 수정된 계수기 값들을 표현한다. 그러므로, 4의 계수기 시퀀스에 대해, 4의 십진 값을 표현하는 0100의 순차적 계수기 값은 8의 십진 값을 표현하는 1000의 수정된 이진 계수기 값으로 변환된다. 이러한 예에서, 처음 두 자리만을 변환함으로써, 50 % 수준에서의 전환 수는 전체 비트 반전의 전환 수의 1/4로 감소된다. 그에 따라서, 도 44a의 비교기(168)는, 다음의 비-숫자순 시퀀스, 즉, 0, 1, 2, 3, 8, 9, 10, 11, 4, 5, 6, 7, 12, 13, 14, 15로 배열되는 수정된 계수기 값들에 따라 특정 PWM 기간에 대한 데이터 값을 비교한다. 부분 비트 반전을 적용함으로써, 대응하는 LED는 각각의 PWM 기간 내에서 도 45의 숫자순 시퀀스보다 더 많은 횟수로 그러나 도 46의 전체 비트 반전 시퀀스보다는 더 적은 횟수로 전기적으로 활성화 및 비활성화될 수 있다. 예컨대, 8의 데이터 값은, 50 % 듀티 사이클을 각각 제공하기 위해 대응하는 LED가 각각 4의 계수의 연속적인 증분들로 전기적으로 활성화 및 비활성화되는 것을 초래할 것이다. 그러므로, 대응하는 LED는 8의 데이터 값에 대해 각각의 PWM 기간 내에서 온 및 오프(또는 전환)를 두 번 사이클링할 것이고, 그에 의해, 도 45와 비교하여 유효 PWM 주파수가 두 배가 되지만, 도 46의 더 높은 유효 PWM 주파수들과 비교하여 더 적은 전력 소비로부터 이익을 얻는다. 특정 실시예들에서, 부분 비트 반전은 순차적 이진 계수기 값들의 다른 자릿수들을 반전시키는 것을 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 없음으로부터 총 계수기 비트 수까지의 비트 수가 반전될 수 있다. 특정 실시예들에서, 얼마나 많은 비트들을 반전시킬지의 선택은 시스템에서 하드 코딩되거나 하드 와이어링될 수 있다. 더 추가적인 실시예들에서, 사용자 옵션들 및/또는 설정들로서 비트 반전 및/또는 부분 비트 반전 시퀀스들에 대한 변경들이 입력으로서 수용될 수 있게 하는 적응적 비트 반전이 활용될 수 있다.
위에 설명된 바와 같이, 부분 비트 반전은 PWM 기간당 1 회보다 상당히 더 높은, 더 높은 전환 빈도를 제공하면서, 또한, 클록 주파수보다 상당히 더 낮은 전환 빈도를 제공함으로써, 원시 계수기 시퀀스에 비해 여러 이점들을 제공한다. 그러나, 도 47의 예시가 도시하는 바와 같이, 5 미만 및 11 초과의 데이터 수준들은 원래의 방법(예컨대, 도 45)의 것들로부터 변경되지 않는다. 이는, 비트 세그먼트 스와핑으로 추가로 처리될 수 있다. 이전 실시예들은 모든 계수기 비트들 또는 계수기 비트들의 부분을 반전시킨다. 비트 세그먼트 스와핑을 이용하여, 비트들의 세그먼트들은 각각의 세그먼트 내의 비트들을 반전시킴이 없이 스와핑된다. 예컨대, PWM 기간 내에서 y개의 펄스들을 달성하기 위해, x 최상위 비트들의 비트 세그먼트들을 2x = y인 나머지 비트들과 스와핑할 것이다. 예로서, 비트 위치들 76543210을 갖는 8 비트 계수기는 최상위 비트로서 비트 위치 7을 가질 수 있다. 대부분의 데이터 값들에 대해 기간당 4개의 PWM 펄스가 요망되는 경우, 최상위 2 비트 76이 최하위 위치로 이동되어 시퀀스 54321076을 제공할 수 있다. 이와 관련하여, 이러한 비트 순서를 사용하는 수정된 계수기는 도 44a의 비교기(168)에 전달될 수 있다.
도 48은 도 44a의 비교기(168)에 2-세그먼트 시퀀싱에 따른 비트 세그먼트 스와핑에 의한 수정된 계수기 값들을 제공하기 위한 테이블 예시를 표현한다. 2-세그먼트 시퀀스에 대해, 수정된 계수기 값들은 16개의 값을 2개의 상이한 세그먼트, 이를테면, 모든 짝수들이 있는 하나의 세그먼트와 그에 후속되는 모든 홀수들이 있는 제2 세그먼트로 재배열함으로써 획득된다. 이는, 최상위 비트가 최하위 비트 위치로 이동되도록 계수기 비트들의 순서를 스와핑함으로써 이전에 설명된 바와 같이 달성된다. 그에 따라서, 도 44a의 비교기(168)는, 다음의 비-숫자순 시퀀스, 즉, 0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15로 배열되는 수정된 계수기 값들에 따라 특정 PWM 기간에 대한 데이터 값을 비교한다. 예시된 바와 같이, 증가된 데이터 값 수는 도 47의 부분 비트 반전 시퀀스와 비교하여 LED가 각각의 PWM 기간 내에서 두 번 전기적으로 활성화 및 비활성화되는 것에 대응할 수 있으며, 그에 의해, 더 낮은 그리고 더 높은 데이터 값들뿐만 아니라 약 50 %의 값들에 대해 더 높은 유효 PWM 주파수들을 제공한다.
도 49는 도 44a의 비교기(168)에 4-세그먼트 시퀀싱에 따른 비트 세그먼트 스와핑에 의한 수정된 계수기 값들을 제공하기 위한 테이블 예시를 표현한다. 4-세그먼트 시퀀스에 대해, 수정된 계수기 값들은 16개의 값을 4개의 상이한 세그먼트로 재배열함으로써 획득된다. 달리 언급하면, 각각의 세트 내의 비트들을 반전시킴이 없이 상위 2 비트가 하위 2 비트와 스와핑된다. 결과적으로, 도 49는, 수정된 계수기 값을 0에서 시작하고 수정된 계수기 시퀀스의 처음 4개의 숫자를 제공하기 위해 4만큼 계수하고, 이어서, 5번째 숫자를 1의 수정된 계수기 값으로 설정하고 다음 4개의 숫자를 제공하기 위해 4만큼 계수하는 등 그러한 방식에 의해 4개의 상이한 세그먼트가 제공되는 것을 도시한다. 그에 따라서, 도 44a의 비교기(168)는, 다음의 비-숫자순 시퀀스, 즉, 0, 4, 8, 12, 1, 5, 9, 13, 2, 6, 10, 14, 3, 7, 11, 15로 배열되는 수정된 계수기 값들에 따라 특정 PWM 기간에 대한 데이터 값을 비교한다. 예시된 바와 같이, 데이터 값에 따라, 대응하는 LED는 각각의 PWM 기간 내의 어딘가에서 1 회 내지 4 회 전기적으로 활성화 및 비활성화될 수 있다.
도 50은 도 44a의 비교기(168)에 8-세그먼트 시퀀싱에 따른 비트 세그먼트 스와핑에 의한 수정된 계수기 값들을 제공하기 위한 테이블 예시를 표현한다. 8-세그먼트 시퀀스에 대해, 수정된 계수기 값들은 16개의 값을 8개의 상이한 세그먼트로 재배열함으로써 획득된다. 달리 언급하면, 각각의 세트 내의 비트들을 반전시킴이 없이 상위 3 비트가 하위 비트와 스와핑된다. 결과적으로, 도 50은, 수정된 계수기 값을 0에서 시작하고 수정된 계수기 시퀀스의 처음 2개의 숫자를 제공하기 위해 8만큼 계수하고, 이어서, 3번째 숫자를 1의 수정된 계수기 값으로 설정하고 다음 2개의 숫자를 제공하기 위해 8만큼 계수하는 등 그러한 방식에 의해 8개의 상이한 세그먼트가 제공되는 것을 도시한다. 그에 따라서, 도 44a의 비교기(168)는, 다음의 비-숫자순 순서, 즉, 0, 8, 1, 9, 2, 10, 3, 11, 4, 12, 5, 13, 6, 14, 7, 15로 배열되는 수정된 계수기 값들에 따라 특정 PWM 기간에 대한 데이터 값을 비교한다. 예시된 바와 같이, 데이터 값에 따라, 대응하는 LED는 각각의 PWM 기간 내의 어딘가에서 1 회 내지 8 회 전기적으로 활성화 및 비활성화될 수 있다. 위의 예들은 2-세그먼트, 4-세그먼트, 및 8-세그먼트 시퀀싱에 대해 제공되지만, 그러한 실시예들은 24 비트 심도, 30 비트 심도, 36 비트 심도, 및 48 비트 심도 구성들을 포함하지만 이에 제한되지 않는 더 높은 해상도 디스플레이들을 위한 더 큰 비트 심도 응용들로 스케일링가능하다. 그러한 더 높은 비트 심도 응용들에 대해, 더 높은 세그먼트 시퀀싱은, 다른 것들 중에서도, 16-세그먼트, 32-세그먼트, 및 64-세그먼트 시퀀싱을 포함할 수 있다.
도 45 내지 도 50 각각에서, 마지막 열은 영이며, 이에 따라, 가장 높은 밝기 수준에 대해서도, LED는 마지막 계수기 시퀀스 값에 대응하는 하나의 클록 펄스에 대해 비활성화된다. 이는, 실제로 도 45 내지 도 50의 다양한 구현들의 하나의 표현이다. LED가 전체 PWM 기간에 걸쳐 활성화된 채로 유지되도록 최대 수준이 전환들을 갖지 않는 것이 요망되는 경우, 구현들은 마지막 계수기 값(즉, 마지막 열)을 생략하고 이전 구현보다 한 사이클 더 일찍 다시 영으로 롤 오버할 수 있다. 명확성을 위해, 도 45 내지 도 50 전부는, 수정된 계수기가 십진수로 15(또는 이진수로 1111)의 순차적 값과 동일한 마지막 임의적 사이클을 도시한다.
도 45 내지 도 50의 예들에 의해 예시된 바와 같이 다양한 비-숫자순 및/또는 수정된 계수 시퀀스들을 제공함으로써, 더 높은 유효 PWM 주파수들이 실현될 수 있다. 이와 관련하여, PWM 제어를 위해 구성된 능동 전기 요소는, 특정 응용에 대해 클록 주파수를 비트 심도로 나눔으로써 계산되는 바와 같은 PWM 주파수들보다 더 높은 유효 PWM 주파수들을 실현할 수 있다. 더 높은 유효 PWM 주파수들을 제공함으로써, LED 디스플레이들은 유리하게, 클록 레이트들을 증가시키거나 전력 효율을 희생시킬 필요 없이 정확한 높은 밝기 및 낮은 밝기 수준들을 갖는 더 높은 동적 범위들을 제공할 뿐만 아니라 양호한 선형성을 유지하면서 낮은 주파수 간섭 효과들을 피할 수 있다. 이러한 비-숫자순 및/또는 수정된 계수 시퀀스들은, 픽셀을 형성하는 다수의 LED 칩들을 갖는 도 2a 내지 도 2i의 LED 패키지(26), 다수의 픽셀들을 형성하는 다수의 LED 칩 그룹들을 포함하는 도 7의 LED 패키지(74) 및/또는 도 12b의 LED 패키지(108)뿐만 아니라, 도 8 내지 도 12a 및 도 14 내지 도 35에서 설명된 바와 같은 능동 전기 요소 구조들, 관련 구성요소들, 및 관련 시스템 수준 구성들 중 임의의 것을 포함하는 이전에 설명된 실시예들 중 임의의 실시예에 대해 제공될 수 있다. 특정 실시예들에서, 본원에 설명된 비-숫자순 및/또는 수정된 계수 시퀀스들은, ASIC과 같은 공통 능동 전기 요소 또는 복수의 별개의 ASIC들을 포함하는 공통 보드 상에 형성된 픽셀 그룹들로 형성되는 다수의 LED 칩들을 포함하는 하나로 된(all-in-one) 다중 픽셀 디스플레이들에 적용가능하다. 그러한 하나로 된 다중 픽셀 디스플레이들은, 칩 온 글래스(chip on glass)(COG), 칩 온 보드(chip on board)(COB), 패키지 온 패키지(package on package)(POP), 패키지 온 보드(package on board)(POB), 또는 PCB 조립체들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
본원에 설명된 바와 같은 LED 디스플레이들은 발생할 수 있는 다양한 오류 상태들로 인해 때때로 리셋을 요구할 수 있다. 이전에 설명된 바와 같이, 데이터 송신이 없는 기간들 및/또는 리셋 명령 코드를 포함하는 명령 코드들은 리셋 또는 재시작 조건을 시그널링하도록 구성될 수 있다. 특정 실시예들에서, LED 디스플레이들 및 대응하는 능동 전기 요소들은, 데이터 송신이 없는 기간들 및/또는 리셋 명령 코드들을 요구함이 없이 리셋 및/또는 인터럽트 조건들을 개시하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 리셋 및/또는 인터럽트 조건들은, 정상 동작에 대해 예상되는 것보다 더 긴 시간 구간 동안 높은 또는 낮은 위치에 라인 상태를 유지함으로써, 직렬 통신 신호들과 같은 공통 데이터 신호들을 통해 개시될 수 있다. 디스플레이의 모든 능동 전기 요소들 또는 디스플레이의 하나 이상의 개별 능동 전기 요소를 리셋하도록 구성되는 그러한 리셋 조건들이 시그널링될 수 있다. 하나 이상의 개별 능동 전기 요소에 대해, 리셋 신호는 특정 능동 전기 요소들에 대응하는 상이한 길이 및/또는 펄스들로 제공될 수 있다. 이와 관련하여, 리셋 신호에 대응하지 않는 능동 전기 요소들은 단순히 다음 능동 전기 요소에 리셋 신호를 전달할 수 있다. 스트링 내의 개별 능동 전기 요소에 리셋을 시그널링하는 다른 방식은, "다음을 하드 리셋(hard reset next)" 명령에 응답하도록 능동 전기 요소를 구성하는 것이다. 이러한 방식으로, 명령은 리셋될 표적 능동 전기 요소에 선행하는 능동 전기 요소로 지향할 수 있고, 리셋 신호를 그의 출력으로 지향시켜, 모든 이전 능동 전기 요소들이 하드 리셋 신호를 수신하는 것을 피할 것이다. 특정 실시예들에서, 2개의 그러한 명령, 즉, "하나를 하드 리셋(hard reset one)" 및 "전부를 하드 리셋(hard reset all)" 명령이 존재할 수 있다. "하나를 하드 리셋" 명령은 2개의 리셋 신호 중 더 짧은 것과 같은 개별 리셋 신호를 전송할 것이다. 전부를 하드 리셋 명령은 출력에서 더 긴 펄스를 지향시켜 스트링에서 후속되는 모든 능동 전기 요소들을 리셋하도록 시그널링할 수 있다. 데이터 스트림 내에 리셋 신호를 내장시킴으로써 리셋 조건을 개시하는 능력은, LED 디스플레이들 및 대응하는 능동 전기 요소들이, 명령 코드들 또는 데이터 송신이 없는 기간들을 포함하는 다른 리셋 통신들에 응답하지 않을 때 리셋을 강제하는 데 특히 유익할 수 있다.
도 51a는 이전에 설명된 실시예들에 따른, 능동 전기 요소에 제공될 수 있는 제로 복귀(RZ) 포맷의 정상 데이터 스트림(176)을 예시한다. 도 51b는 리셋 신호(180)를 포함하는 RZ 포맷의 데이터 스트림(178)을 예시한다. 예시된 바와 같이, 리셋 신호(180)는, 데이터 스트림(178)이 도 51a의 정상 데이터 스트림(176)의 부분보다 긴 시간 지속기간 동안 하이 상태(예컨대, "1")로 유지되는 시간 기간에 대응한다. 이러한 방식으로, 리셋 신호(180)가 의도된 능동 전기 요소는, 리셋 신호(180)를 수신할 시 반응적으로 그의 동작 상태를 리셋할 수 있다. 부가적으로, 리셋 신호(180)가 의도되지 않은 임의의 능동 전기 요소는 리셋 동작을 개시함이 없이 단순히 리셋 신호(180)를 다음 능동 전기 요소로 통과시킬 수 있다. 리셋 신호(180)가 하이 상태(예컨대, "1")로 예시되지만, 리셋 신호(180)는 대안적으로 로우 상태(예컨대, "0")로 유지될 수 있거나, 또는 리셋 신호(180)는 본원에 개시된 원리들로부터 벗어나지 않으면서 상이한 길이들 및/또는 복수의 펄스들을 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 데이터 스트림(178)은, 리셋 신호(180)를 수신한 후에 개시되어야 하는 리셋 또는 인터럽트 조건의 유형을 표시하는 하나 이상의 명령 또는 명령어를 더 포함할 수 있다. 부가적으로, 데이터 스트림(178)은, 리셋 또는 인터럽트 조건들이 개시된 후에 취할 다음 동작들을 표시하는 부가적인 명령들을 포함할 수 있다.
도 8에 대해 이전에 설명된 바와 같이, LED 패키지들 및/또는 LED 디스플레이들의 동작 온도들을 모니터링하는 열 관리 요소들이, LED 패키지들 및/또는 LED 디스플레이들 내에 통합될 수 있다. 그러므로, 패키지 및/또는 디스플레이 내의 하나 이상의 LED의 동작 상태들은 하나 이상의 열 관리 요소에 의해 제공되는 모니터링된 온도들에 기반하여 조정될 수 있다. 일부 예시들에서, 열 관리 요소의 응답 시간이 느릴 수 있거나 또는 열 관리 요소의 위치가 적시의 열 보상을 제공하기에는 특정 LED로부터 너무 멀리 이격되어 있을 수 있다. 예컨대, 도 2a에 예시된 바와 같은 3개 칩 LED 패키지(26)에서, 대응하는 열 관리 요소는, 전체 동작 온도에 대한 별개의 LED 칩들(28-1 내지 28-3) 각각에 대한 개별 기여들을 식별함이 없이, LED 패키지(26)에 대한 단일 동작 온도를 제공할 수 있다. 일부 경우들에서, LED 칩들 중 하나(예컨대, 28-1)는 다른 LED 칩들(예컨대, 28-2, 28-3)보다 더 고온으로 불균형하게 동작할 수 있다. 그러한 조건들에 대해, 패키지 내의 LED 칩들(28-1 내지 28-3) 각각에 대한 열 관리 보상을 별개로 결정하도록 구성되는 적분기가 능동 전기 요소(30)에 통합될 수 있다. 예컨대, 적분기는, 열 관리 요소에 의해 측정된 바와 같은 동작 온도를 LED 칩들(28-1 내지 28-3) 각각에 전달되는 하나 이상의 상이한 밝기 수준 및 임의의 교정 상수들과 비교하여 LED 칩들(28-1 내지 28-3) 각각에 대한 개별 열 보상 조정들을 계산할 수 있다.
LED 픽셀이 표시하는 것이 가능한 색 공간 또는 색 영역은 LED 픽셀을 형성하는 LED 칩들의 개개의 색점들에 의해 정의될 수 있다. 예컨대, 적색 LED 칩, 녹색 LED 칩, 및 청색 LED 칩을 포함하는 LED 픽셀에 대한 색 공간은 색도도에서 삼각형 영역으로서 정의될 수 있으며, 여기서, 삼각형 영역의 꼭짓점들은 LED 칩들의 상이한 색점들에 대응한다. 특정 실시예들에서, 착신 비디오 소스의 색 공간은 LED 픽셀의 LED 칩들에 의해 정의되는 바와 같은 색 공간과 상이할 수 있다. 결과적으로, 데이터 변환이 존재하지 않는 한, 상이한 모니터들 상에서 표시된 색상이 상이할 수 있다. 특정 응용들에서, 변환은 데이터 신호들을 LED 디스플레이에 전송하기 전에 비디오 프로세서를 이용하여 실시간으로 발생할 수 있다. LED 디스플레이는, 사용되고 있는 비디오 기술에 따라 표준 색 공간들 또는 영역들 중 하나를 모의하거나 그의 선택을 위한 자신 고유의 비디오 프로세서를 포함할 수 있다. 예컨대, 비교적 넓은 색 영역이 가능한 LED 디스플레이는, 특정 비디오 소스에 기반하여 더 좁은 색 영역, 이를테면, 아날로그 텔레비전들을 위한 미국 텔레비전 표준 위원회(NTSC) 색 영역을 표시하도록 구성될 수 있다. 그러한 비디오 프로세서들은 실시간으로 이를 행하기 위해 매우 빠르고 강력할 필요가 있으며, 그에 따라서 매우 고가일 수 있다. 특정 실시예들에서, 이전에 설명된 바와 같은 능동 전기 요소는, 하나의 색 공간 또는 색 영역으로부터 입력 데이터를 수용하고 능동 전기 요소에 의해 제어되는 LED 칩들의 색 공간 또는 색 영역을 더 정확하게 표현하도록 데이터를 변환할 수 있음으로써 디지털 신호 처리를 위해 구성될 수 있다. 능동 전기 요소가 적은 수의 서브픽셀(전형적으로, 단일 픽셀 RGB에 대해 3개 및 2 x 2 픽셀 RGB에 대해 12개)만을 서빙하므로, 색 공간 변환의 작업은 상당히 더 간단하며, 그에 의해, 디스플레이 내의 모든 픽셀들에 대한 변환들을 계산하기 위해 고속 프로세서를 요구하지 않는다.
특정 실시예들에서, 능동 전기 요소는 각각의 LED 픽셀에 대한 3개 초과의 LED 칩을 제어하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 능동 전기 요소는 4점 색 영역에 대해 4개의 LED 칩을 제어하도록 구성될 수 있다. 그러한 예에서, 능동 전기 요소는, 3색 입력 데이터를 수신하고 그를 예상되는 4점 색 영역과 더 정확하게 매칭하게 변환하도록 구성될 수 있다. 추가적인 예에서, LED 디스플레이에 대한 제어기는 녹색 색상에 대한 명령을 전송할 수 있고, 단순히 녹색 LED만을 턴 온하는 것이 아니라, 능동 전기 요소는, 개개의 색 공간 내에서 소스 데이터에 의해 예상되는 녹색의 음영과 매칭하도록 LED 칩들에 대한 구동 신호들의 조합을 계산할 수 있다. 그러므로, 능동 전기 요소는 녹색 입력 신호를 LED 픽셀의 모든 3개 이상의 LED 칩 모두에 대한 구동 신호들(예컨대, 더 적은 양들의 청색 LED 및 적색 LED 방출들과 조합된 실질적으로 더 높은 녹색 LED 방출)로 변환할 수 있다. 특정 실시예들에서, 디지털 신호 처리가 가능한 능동 전기 요소들은, 산술 논리 유닛, 마이크로제어기, 실행 제어기, 및 디지털 신호 처리 유닛 중 하나 이상을 포함하는 하나 이상의 ASIC을 포함할 수 있다.
본원에 개시된 바와 같은 실시예들은, 픽셀을 형성하는 다수의 LED 칩들을 갖는 도 2a 내지 도 6의 LED 패키지들, 다수의 픽셀들을 형성하는 다수의 LED 칩 그룹들을 포함하는 도 7의 LED 패키지(74) 및/또는 도 12b의 LED 패키지(108)를 포함하는 다수의 응용들에서 구현될 수 있다. 본원에 설명된 바와 같은 실시예들은 또한, ASIC과 같은 공통 능동 전기 요소 또는 복수의 별개의 ASIC들을 포함하는 공통 보드 상에 형성된 픽셀 그룹들로 형성되는 다수의 LED 칩들을 포함하는 하나로 된 다중 픽셀 디스플레이들에 적용가능할 수 있다. 그러한 하나로 된 다중 픽셀 디스플레이들은, 칩 온 글래스(COG), 칩 온 보드(COB), 패키지 온 패키지(POP), 패키지 온 보드(POB), 또는 PCB 조립체들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 도 8 내지 도 12a 및 도 14 내지 도 51b에서 설명된 바와 같은 능동 전기 요소 구성들, 관련 구성요소 구성들, 및 관련 시스템 수준 구성들 중 임의의 것이 LED 패키지들 및 LED 디스플레이 시스템들 둘 모두에 적용가능할 수 있다.
이전에 설명된 실시예들에서, 디스플레이 내의 LED 픽셀들은, 각각의 LED 픽셀이 그렇게 행하라는 특정 명령을 수신할 때 그들 개개의 동작 상태들을 업데이트하도록 구성될 수 있다. 각각의 LED 픽셀에 대한 명령들은 상이한 시간들에 수신될 수 있고, 그에 따라서, 개별 LED 픽셀들의 동작 상태들은 프레임 레이트 및 스트링 내의 그들의 배열에 따라 상이한 시간들에 업데이트될 수 있다. 이러한 방식으로, 디스플레이 내의 모든 LED 픽셀들에 걸친 동기화는 난제일 수 있는데, 그 이유는, 각각의 LED 픽셀이 다른 LED 픽셀들과의 조정 없이 자신 고유의 클록에 따라 동작할 수 있기 때문이다. 이는, 프레임 레이트가 인간의 눈이 인지할 수 있는 것보다 더 높은 일반적인 목적들에는 괜찮지만, 더 높은 레이트들에서 동작하는 장비를 활용하는 일부 응용들은 동기화를 요구할 수 있다. 예컨대, 3차원(3D) 셔터 안경을 활용하는 진보된 디스플레이들은 하나의 눈에 대한 짝수 프레임들 및 다른 눈에 대한 홀수 프레임들을 요구할 수 있으며, 여기서, 셔터가 스위칭할 시간을 허용하기 위해 프레임들 사이에 어두운 시간(dark time)이 통합된다. 그러한 응용들에서, 모든 픽셀들은 함께 온 및 오프로 전환되어야 한다.
본원에 개시된 실시예들에 따르면, 모든 LED 픽셀들이 동시에 턴 오프되어 조정된 흑색 스크린을 제공할 수 있고/거나 모든 LED 픽셀들이 조정된 시간에 턴 온되어 특정 이미지 또는 비디오를 제공할 수 있도록, LED 디스플레이 내의 LED 픽셀들에 대한 동기화가 제공된다. 동기화는 또한, LED 픽셀들을 턴 온 및 턴 오프하는 것을 넘어 그들의 다른 상태들을 조정하는 것, 이를테면, 일정 시간 기간 동안 모든 LED 픽셀들을 특정 색상 및/또는 밝기로 유지하는 것, 또는 조정된 방식으로 다수의 동작 상태들을 통해 진행하는 것을 포함할 수 있다. LED 디스플레이들 및 대응하는 시스템들은, 통신 신호를 다수의 서브-제어기들로 전송하도록 구성되는 중앙 또는 마스터 제어기를 포함할 수 있으며, 이어서, 서브-제어기들 각각은, 통신 신호들을 LED 픽셀들의 하나 이상의 스트링에 전송하는 것을 담당한다. 부가적으로, 각각의 LED 픽셀 내의 능동 전기 요소들(예컨대, 이전에 설명된 바와 같은 LED 패키지들)은, 통신 신호들을 수신하고, 대응하는 동기화 신호들을 생성하고, 디스플레이 내의 모든 LED 픽셀들과 조정되는 방식으로 응답하도록 구성될 수 있다.
도 52는 본 개시내용의 동기화 원리들에 따른, LED 디스플레이 패널에 대한 시스템 수준 제어 방식을 예시하는 블록도 개략도(182)이다. 서브-제어기(190)는, 복수의 LED 픽셀들(194)의 하나 이상의 LED 스트링(192)을 제어하도록 배열된다. 도 52의 서브-제어기(190)는 이전에 설명된 바와 같은 제어 요소(18)를 구현할 수 있다. 이러한 방식으로, 서브-제어기(190)는, ASIC, 마이크로제어기, 프로그래밍가능 제어 요소, 및 FPGA 중 하나 이상과 같은 집적 회로를 포함할 수 있다. 도 52에서, 예시적인 LED 스트링(192)이 블록도에서 파선 박스로 표시된다. LED 스트링(192)만이 상세하게 제공되지만, 하나 이상의 다른 LED 스트링이 또한 예시된 바와 같이 서브-제어기(190)와 결합될 수 있다. LED 스트링(192)은 복수의 LED 픽셀들(194)을 포함하고, 그 복수의 LED 픽셀들 각각은 능동 전기 요소들(30)의 개별 능동 전기 요소를 포함할 수 있다. 서브-제어기(190)의 데이터 신호 출력(DOUT)은 직렬 방식으로 LED 스트링(192)을 따라 전달될 수 있고, 반환 데이터 신호 입력(DIN)은 서브-제어기(190)에 의해 다시 수신될 수 있다. 도 52에서, 각각의 LED 픽셀(194)에는 "Px 1,1"과 같은 라벨이 제공되며, 여기서, 제1 숫자는 행을 표현하고, 제2 숫자는 열을 표현한다. 각각의 능동 전기 요소(30)는, 위에서 상세히 설명된 바와 같이, 각각의 LED 픽셀(194)이 수신된 데이터 신호에 응답하기 위한 논리를 포함할 수 있도록 LED 픽셀들(194) 중 특정 LED 픽셀 내에 정합되고 하우징된다. 각각의 LED 픽셀(194)은, 이전에 설명된 바와 같이, 하나 이상의 LED 칩 및 능동 전기 요소를 포함하는 LED 패키지들(26)을 구현할 수 있다. 서브-제어기(190)는, 더 큰 디스플레이의 시스템 수준 마스터 제어기(196)로부터 하나 이상의 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 마스터 제어기(196)는, 수신기(198)에 의해 제공되는 하나 이상의 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 특정 응용들에서, 수신기(198)는, HDMI 입력 신호(200)를 수신하도록 구성되는 HDMI/DVI 디지털 수신기를 구현할 수 있다. 이러한 방식으로, 수신기(198)로부터 마스터 제어기(196)로의 하나 이상의 신호는, 하나 이상의 색상 신호(예컨대, RED, BLUE, GREEN)뿐만 아니라 다양한 클록 신호들(예컨대, HSYNC, VSYNC, 및 PIXCLK)을 포함할 수 있다. 참조를 위해, HYSNC는 라인 래스터링에 대응하는 수평 클록 신호를 지칭하고, VSYNC는 프레임 펄스에 대응하는 수직 클록 싱글을 지칭하고, PIXCLK는 픽셀 클록을 지칭한다. 위에 설명된 하나 이상의 신호는 마스터 제어기(196)에 의해 처리되고, 특정 응용에 기반하여 서브-제어기들(190) 중 하나 이상으로 라우팅된다. 예컨대, 서브-제어기들(190) 및 대응하는 LED 스트링들(192) 중 다수의 것들이 함께 타일링되어 더 큰 디스플레이를 형성할 수 있다. 더 작은 디스플레이들과 같은 특정 실시예들에서, 마스터 제어기(196)는 필요하지 않을 수 있다. 예시된 바와 같이, 서브-제어기(190)는 또한, 마이크로제어기 및 메모리(202) 중 하나 이상과 같은 하나의 다른 요소 또는 다른 요소들로부터 신호를 수신하도록 구성될 수 있다.
각각의 LED 픽셀(194)의 능동 전기 요소(30)는, 각각의 LED 픽셀(194)로 LED 칩들의 동작 상태들을 제어하기 위한 제어 논리에 기여하는 처리 유닛, 이를테면, 중앙 처리 유닛, 마이크로프로세서, 또는 심지어 상태 기계를 포함할 수 있다. 직렬 통신 동안, 각각의 LED 픽셀(194)에 대한 명령들은 상이한 시간들에 수신될 수 있고, 그에 따라서, 개별 LED 픽셀들(194) 및 대응하는 LED 칩들의 동작 상태들은 제공된 프레임 레이트에 따라 상이한 시간들에 업데이트될 수 있다. 본 개시내용의 원리들에 따르면, 각각의 능동 전기 요소(30)는, 그의 대응하는 LED 픽셀(194) 내에서의 동작들 및/또는 동작 상태들을 다른 능동 전기 요소들(30)이 상주하는 다른 LED 픽셀들(194)의 동작들 및/또는 동작 상태들과 동기화하는 방식으로 추가로 구성될 수 있다. 시동 및/또는 교정과 같은 제1 단계에서, 서브-제어기(190)는, 그의 상대적 위치에 기반하여 그리고 각각의 프레임 내에서 개개의 명령이 전송될 때에 따라, 각각의 LED 픽셀(194)에 상이한 지연 파라미터들을 전송하도록 구성될 수 있다. 이러한 지연 파라미터들은, 처리되어 메모리(202)에 의해 저장된 정보에 기반할 수 있다. 이러한 방식으로, 각각의 LED 픽셀(194)의 각각의 능동 전기 요소(30)에는, 턴 온 또는 턴 오프와 같은 요망되는 응답들을 활성화할 때를 결정하는 것을 돕기 위해 지연 파라미터들이 로딩될 수 있다. 상이한 LED 픽셀들(194)의 내부 클록 주파수들이 매우 상이할 수 있으므로, 그러한 지연 명령들 단독으로는 적합한 동기화를 달성하기에 불충분할 수 있다. 그러므로, 서브-제어기(190)에 의해 제공되는 공통 클록에 관한 타이밍 신호가 활용될 수 있지만, 별개의 클록 신호가 없는 클록 없는 통신 응용들에서는, 공통 클록이 용이하게 재생성되지 않아서 각각의 LED 픽셀(194)에서 이용가능하게 되지 않을 수 있다.
본 개시내용의 원리들에 따르면, 각각의 능동 전기 요소(30)는, 데이터 스트림 내에서의 패턴들의 일부 발생 또는 재발생에 기반하는 동기화 신호를 제공하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 동기화 신호는, 입력 비트들의 시퀀스, 또는 입력 바이트들의 시퀀스, 또는 수신된 명령들의 시퀀스, 및/또는 데이터 스트림으로부터 수신된 데이터 패킷들의 시퀀스에 기반하여 생성될 수 있다. 이러한 방식으로, 동기화 신호는, 서브-제어기(190)의 공통 클록에 대응하는 동기화된 펄스를 제공함으로써, 의사 제어기 클록 도메인에서의 동작을 제공할 수 있다. 예로서, 각각의 능동 전기 요소(30)는, 데이터 스트림으로부터 의도된 명령을 수신하고, 이러한 명령을 실행하고, 이어서, 데이터 스트림에서 실행된 명령을 전송하면서, 직렬 방식으로 다른 LED 픽셀들(194)에 대해 의도된 다른 명령들을 또한 통과시킬 수 있다. 각각의 LED 픽셀(194)의 능동 전기 요소(30)는, 마지막 프레임 종료 명령으로부터 (의도된 그리고 통과시킨) 모든 명령들을 계수하도록 구성되는 동기화 계수기 레지스터(203)를 더 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 동기화 계수기 레지스터(203)는, 발생할 다른 이벤트들에 대한 요망되는 지연들을 생성하기 위해, 설정된 값까지 가산 계수(count up)하는 업 계수기(up counter) 및/또는 영까지 감산 계수하는 다운 계수기(down counter)를 구현할 수 있다. 다른 이벤트들은, 능동 전기 요소(30)의 처리 유닛이, 턴 온, 턴 오프, 또는 밝기 수준을 제공과 같이, LED 픽셀(194) 내의 LED 칩들 중 하나 이상의 상태를 변경하는 것을 포함할 수 있다. 동기화 계수기 레지스터(203)는 능동 전기 요소(30) 내에 상주할 수 있다. 특정 실시예들에서, 서브-제어기(190)로부터의 공통 클록은, 동일한 펄스 구간으로, 이를테면, 각각의 프레임에 대해 동일한 수의 명령들로 명령들을 전송할 수 있다. 다른 실시예들에서, 서브-제어기(190)는 특정 프레임들에 부가적인 명령들을 포함시킬 수 있다. 이것이 발생할 때, 서브-제어기(190)는, 각각의 능동 전기 요소(30)가 데이터 스트림 내의 상이한 크기의 프레임들을 보상할 수 있게 하는 보상 명령 및/또는 변환 인자를 추가로 제공할 수 있다. 그러므로, 능동 전기 요소(30)는, 서브-제어기(190)로부터의 공통 클록을 주기적 및 비주기적 프레임들 둘 모두에 상관시키도록 구성될 수 있다.
각각의 능동 전기 요소(30) 내의 처리 유닛은 동작을 취하기 위한 프로그램에 따라 동기화 계수기 레지스터(203)에 의해 제공된 값을 판독할 수 있거나, 요망되는 값에 도달할 때 처리 유닛이 의도된 루틴으로 스위칭하도록 강제하는 인터럽트 신호가 생성될 수 있다. 예컨대, 인터럽트 신호는, 동기화된 방식으로 LED 픽셀들(194) 모두를 턴 오프하는 것과 같은 다음 단계들 또는 동작들을 그에 이어서 결정하는 인터럽트 루틴으로 진행하도록 처리 유닛을 트리거링할 수 있다. 특정 응용들에서, 각각의 LED 픽셀(194)은, 동일한 서브-제어기(190)에 의해 제어되는 다른 LED 픽셀들(194)뿐만 아니라 그 전부가 디스플레이의 마스터 제어기(196)와 결합되는 다른 서브-제어기들에 의해 제어되는 다른 LED 픽셀들과 밀리초 내에 동기화될 수 있다. 각각의 LED 픽셀(194)을 그의 대응하는 서브-제어기(190)에 동기화함으로써, 서브-제어기(190), 및 서브-제어기(190)에 대한 임의의 마스터 제어기(196)는 그에 의해, 디스플레이 내의 모든 LED 픽셀(194)에 임의의 동기화된 효과를 제공하도록 구성될 수 있다. 특정 실시예들에서, 오버플로우 레지스터가 동기화 계수기 레지스터(203)에 제공되어, 출력이 유효하지 않을 때, 및 마지막 계수기 리셋 이후에 서브-제어기(190)가 계수될 수 있는 것보다 많은 데이터를 전송하는 것과 같은 계수기 인터럽트 이벤트가 발생한 때를 처리 유닛이 알 수 있게 할 수 있다. 계수기 인터럽트 이벤트가 최초 발생이고 동기화 계수기 레지스터(203)가 롤 오버하여 동일한 값으로 복귀한 후에는 생성되지 않는다는 것을 처리 유닛이 알 수 있는 다른 방식들이 존재하지만, 오버플로우 레지스터는 계수기의 유효성을 보장하기 위한 더 강건한 수단을 제공하기 위해 사용될 수 있다.
도 53은 본 개시내용의 동기화 원리에 따른, 도 52의 서브-제어기(190)에 대한 개략적인 프로세스 흐름(204)이다. 시동(206)에서, 서브-제어기(190)는, 메모리로부터 교정, 프로그램들, 및 설정 파라미터들 중 하나 이상을 복사하고 그러한 정보를 LED 픽셀들로 전송함으로써, 자신에 결합된 LED 픽셀들을 초기화할 수 있다. 특정 실시예들에서, 서브-제어기(190)는, 능동 전기 요소(30) 내부의 레지스터들에 저장된 위치 특정 계수기 시작 값들로 LED 픽셀들을 초기화할 수 있다. 이러한 방식으로, 각각의 LED 픽셀에는, LED 스트링 내에서의 그의 특정 위치에 기반한 상이한 계수기 시작 값이 제공될 수 있다. 시동(206) 후에, 서브-제어기(190)는 이어서 실행 모드(208)로 진행할 수 있으며, 여기서, 서브-제어기(190)는, 서브-제어기(190)에 의해 제어되는 각각의 LED 스트링에 대한 특정 프레임(210)을 포함하는 데이터 스트림을 전송한다. 각각의 LED 스트링에 대한 프레임(210)은, 하나 이상의 입력 비트, 바이트, 명령, 및/또는 임의의 다른 데이터 패킷을 포함하는 데이터의 직렬 배열을 포함할 수 있다. 직렬 배열은, 각각의 개별 LED 픽셀에 대한 명령들 및/또는 데이터가 LED 스트링 내의 LED 픽셀들의 순서에 대응하는 데이터 패킷들의 순서로 배열되도록 제공될 수 있다. 도 53에서, 이는, 도 52의 LED 스트링(192) 내의 LED 픽셀들(194)의 배열에 대응하도록, 데이터 패킷을 갖는 Px 1,1 명령, 및 그에 후속하는, 데이터 패킷을 갖는 Px 1,2 명령 등으로서 표현된다. 이러한 방식으로, 제1 LED 픽셀(Px 1,1)은 프레임(210)으로부터 Px 1,1 명령/데이터 패킷을 실행/수신하고, 다른 LED 픽셀들에 대한 모든 다른 명령들/데이터 패킷들과 함께, 실행된 명령/데이터 패킷을 통과시킬 수 있다. 그러므로, 프레임(210)은, 서브-제어기(190)의 공통 클록에 대응하는 LED 픽셀들 각각에 동기화된 펄스들을 제공한다. 프레임(210)은, 프레임 종료(EOF) 명령, 또는 LED 픽셀들이 다음 프레임으로 진행하도록 시그널링하는 다른 미리 결정된 명령, 이를테면, 동기화 계수기 레지스터(203)를 리셋하기 위한 특정 명령을 더 포함할 수 있다. EOF 명령은 또한 프레임의 시작으로서 간주될 수 있다. 동기화의 목적들을 위해, 이는, 동기화 계수기 레지스터들(203)을 리셋(예컨대, 클리어(clear), 로드, 또는 사전 설정)하는 데 사용되는 명령으로서 사용되는 경우 더 양호한 해석일 수 있다. 일부 실시예들에서, EOF 명령은, 능동 전기 요소(30)에 다음 실행되지 않은 명령을 실행하도록 시그널링하고 동기화 계수기 레지스터(203)를 재시작하는 이중 목적을 가질 수 있다.
도 54는 도 53의 서브-제어기(190)에 연결되는 각각의 LED 픽셀의 능동 전기 요소(30) 내의 계수기 논리에 대한 예시적인 프로세스에 대한 개략적인 프로세스 흐름(212)이다. 도 53에서 위에 설명된 바와 같이, 서브-제어기(190)는, 시동(206)에서 위치 특정 계수기 시작 값들로 LED 픽셀들을 초기화할 수 있다. 아래에 설명되는 바와 같이, 각각의 위치 특정 계수기 시작 값은 이어서, 각각의 능동 전기 요소(30) 내의 각각의 명령/데이터 펄스를 평가하고, LED 스트링 내의 다른 능동 전기 요소들(30)과 조정할 응답 타이밍을 결정하기 위해 사용된다. 도 54에 예시된 바와 같이, 시동(206) 후의 제1 단계(214)에서, 능동 전기 요소(30)에 의해 수신되는 EOF 명령은 다음 프레임으로의 진행을 시그널링한다. 이와 관련하여, EOF 명령은, 다른 명령에 응답하도록 능동 전기 요소(30)에 시그널링한다. 제2 단계(216)에서, 위치 특정 계수기 시작 값에 대응하는 제1 값이 도 54에 예시된 바와 같은 다운 계수기와 같은 동기화 계수기 레지스터(예컨대, 도 52의 203)에 제공된다. 이전에 설명된 바와 같이, 능동 전기 요소(30)는, 데이터 스트림 내의 패턴들에 기반하여, 패터닝된 펄스의 동기화 신호(218)를 생성하도록 구성된다. 특정 실시예들에서, 동기화 신호(218)는, 능동 전기 요소(30) 내의 직렬 인터페이스(220)에서 생성된다. 제3 단계(222)에서, 능동 전기 요소(30)는 동기화 신호(218)를 수신하고, 동기화 계수기 레지스터(예컨대, 도 52의 203)는 계수기 시작 값으로부터 감산 계수 시퀀스를 시작한다. 제4 단계(224)에서 일단 동기화 계수기 레지스터가 영에 도달하면, 능동 전기 요소는 이어서, 제5 단계(226)에서 인터럽트 신호를 전송할 수 있다. 인터럽트 신호는, LED 픽셀 내의 LED 칩들이 그들 개개의 감산 계수 시퀀스들에 기반하여 디스플레이 내의 다른 LED 픽셀들과 동기화된 방식으로 턴 온 및/또는 턴 오프하는 것과 같은 동작을 취하게 하는 인터럽트 루틴을 시작하도록 능동 전기 요소(30)의 처리 유닛을 트리거링할 수 있다. 특정 실시예들에서, 동기화 루틴들은, 제1 인터럽트에서 LED들을 턴 오프하고 후속 인터럽트에서 LED들을 다시 턴 온하는 것과 같이, 하나 초과의 인터럽트 신호를 요구할 수 있다. 이러한 방식으로, 능동 전기 요소(30)는 이어서, 제6 단계(228)에 예시된 바와 같이, 이전 제5 단계(226)의 인터럽트 신호가 마지막 이벤트인지 여부를 결정할 수 있다. 그 인터럽트 신호가 마지막 이벤트가 아닌 경우, 프로세스는 제2 단계(216)로 돌아가 반복되고, 다운 계수기(동기화 계수기 레지스터(203))는, 능동 전기 요소(30)가 제5 단계(226)로 진행해야 할 때에 대응하는 제2 위치 특정 계수기 시작 값으로부터 감산 계수를 시작하고 인터럽트 신호를 두 번째 전송한다. 다양한 실시예들에서, 이러한 프로세스는, 시동(206) 시 제공된 위치 특정 계수기 시작 값들의 양에 기반하여 임의의 횟수로 반복될 수 있다. 예로서, 시청자가 3D 셔터 안경을 착용하는 3D LED 디스플레이 응용에 대해, 제1 인터럽트 신호는 모든 LED들을 턴 오프할 수 있고 제2 인터럽트 신호는 모든 LED들을 다시 턴 온할 수 있어서, LED 셔터 안경이 하나의 시청 조건으로부터 다른 시청 조건으로, 예컨대, 하나의 눈으로부터 다른 눈으로 전환하는 것을 허용하는 직렬 통신의 각각의 프레임 내의 전체-오프 시간 프레임이 효과적으로 생성된다. 인터럽트 신호가 마지막 이벤트일 때, 프로세스는 제1 단계(214)의 시작으로 다시 복귀할 수 있다. 도 54에 예시된 바와 같은 단계들 중 임의의 단계 동안의 임의의 시간에, 프레임 종료 신호(230)는, 프로세스 흐름(212)이 완료되었는지 여부에 관계없이 프로세스를 제1 단계(214)로 다시 복귀시킬 수 있다. 도 54의 프로세스 흐름(212)은, 능동 전기 요소(30)의 여러 다른 상태 기계들과 함께 처리 유닛에 의해 실행되는 다른 프로그램들의 실행과 같은, 능동 전기 요소(30) 내에서 이전에 설명된 다른 프로세스들과 병렬로 동작할 수 있다.
도 55는 도 54의 능동 전기 요소(30) 내의 처리 유닛(242)의 예시적인 프로세스 흐름에 대한 개략적인 프로세스 흐름(240)이다. 처리 유닛(242)은, 각각의 LED 픽셀로 LED 칩들의 동작 상태들을 제어하기 위한 제어 논리에 기여하는 중앙 처리 유닛, 마이크로프로세서, 또는 심지어 상태 기계를 포함할 수 있다. 정상 동작 하에서, 하나 이상의 메인 프로그램 루틴(244)이 처리 유닛(242)에 의해 실행될 수 있다. 메인 프로그램 루틴들(244)은 초기화 루틴을 포함할 수 있고, 이전 실시예들 중 임의의 실시예에 대해 설명된 바와 같이 무한 루프로 하나 이상의 메인 프로그램을 실행할 수 있다. 인터럽트 신호(예컨대, 도 54의 단계(226))를 수신할 시, 처리 유닛(242)은 메인 프로그램 루틴(244)을 벗어나 하나 이상의 인터럽트 서비스 루틴들(246)을 개시할 수 있다. 인터럽트 서비스 루틴(들)(246)은, 인터럽트의 소스를 폴링하여 무엇이 인터럽트를 야기했는지를 결정하고 적절한 응답을 선택하는 것을 포함할 수 있다. 예컨대, 수신된 제1 인터럽트 신호는 LED들이 턴 오프되어야 함을 표시할 수 있고, 수신된 다음 인터럽트 신호는 LED들이 다시 턴 온되어야 함을 표시할 수 있다. 다양한 유형들의 인터럽트 응답들은 프로세스 흐름(240)에서 일반적으로 #1 내지 #4로 지정되며, 이는, 단지 LED들을 턴 온 및 턴 오프하는 것을 넘어 더 많은 인터럽트 응답들이 가능하다는 것을 표시한다. 일부 다른 인터럽트 응답들은 메인 프로그램 루틴들(244)에 대한 신호로서 값을 설정하는 것을 포함할 수 있다. 실제로, 다른 인터럽트 응답들은 특정 응용들에 맞춤조정되도록 프로그래밍가능할 수 있다. 일단 의도된 인터럽트 응답이 결정되고 실행되면, 프로세스 흐름은, 다음 인터럽트 신호가 개시될 때까지 메인 프로그램 루틴(244)으로 복귀한다. 본원에 개시된 바와 같이, 인터럽트 신호들은 또한, 능동 전기 요소(30)가 데이터 스트림에서 또는 능동 전기 요소 내에서 통신 오류를 검출하는 경우에 트리거링될 수 있다. 특정 실시예들에서, 메인 처리 유닛은, 이전 실시예들에서 설명된 바와 같은 PWM 드라이버로 LED 픽셀들을 제어한다. 프레임 색상 및 강도를 설정하는 명령에 대하여 상이한 시간들에서 LED들이 턴 오프 및 턴 온되는 위에 설명된 바와 같은 이벤트들에 대해, PWM 계수기들이 계속되면서 LED들을 턴 오프하는 것이 아니라 어두운 기간(dark period)을 통해 PWM을 일시정지하는 것이 또한 필요할 수 있다. 이러한 방식으로, 처리 유닛은, LED(예컨대, RGB) 강도들을 설정할 뿐만 아니라 PWM 계수를 일시정지하고 일단 어두운 기간이 완료되면 그를 재개함으로써, 일시정지되었던 PWM 기간 및 듀티 사이클 내의 특정 위치에서 PWM 신호를 재시작하는 능력을 구비할 수 있다.
본 개시내용의 특정 양상들에서, LED 스트링 내의 LED 픽셀 장애의 완화는, LED 스트링에 대한 양방향 통신 포트들로 구성되는 제어기 또는 서브-제어기에 의해 제공될 수 있다. 정상 동작 하에서, 제1 통신 포트는 제어기로부터 LED 스트링의 제1 말단으로 데이터 스트림을 제공하도록 구성될 수 있고, 제2 양방향 통신 포트는 LED 스트링의 대향하는 말단으로부터 다시 데이터 스트림을 수신하도록 구성될 수 있다. LED 스트링 내에서 LED 픽셀이 실패할 때, 데이터 스트림은 제어기로 돌아가지 않을 수 있다. 그러한 이벤트에서, 제어기는, 제어기로부터 LED 스트링의 제2 말단으로 데이터 스트림을 또한 제공하도록 제2 양방향 통신 포트를 변경할 수 있으며, 이에 따라, 실패한 LED 픽셀의 어느 한 측 상의 LED 픽셀들은 여전히 데이터 스트림으로부터 데이터를 수신하는 것이 가능할 수 있다. 특정 실시예들에서, LED 픽셀 장애 동안 제2 양방향 통신 포트에 의해 제공되는 데이터 스트림은 LED 픽셀들의 역순을 보상하기 위해 반전될 수 있다.
도 56은 본 개시내용의 장애 완화를 원리들에 따른, LED 디스플레이 패널에 대한 시스템 수준 제어 방식을 예시하는 블록도 개략도(248)이다. 개략도(248)는 일반적으로 도 52의 개략도(182)와 유사하고, 아래에 설명되는 바와 같은 장애 완화 능력들을 더 포함한다. 장애 완화를 제공하기 위해, LED 스트링(192)은 2개의 양방향 통신 포트(DOUT/IN 및 DIN/OUT)에서 서브-제어기(190)에 결합된다. 정상 동작 하에서, 서브-제어기는, DOUT/IN 포트로부터 LED 픽셀 Px 1,1에 있는 LED 스트링(192)의 제1 말단으로 데이터 스트림을 전송한다. 데이터 스트림은 이어서, LED 스트링(192), 및 LED 픽셀 Px m,1에 있는 LED 스트링(192)의 제2 말단을 통해 서브-제어기(190)의 DIN/OUT 포트로 진행된다. 특정 장애 모드들 하에서, 실패한 LED 픽셀(도 56에서 194'로 지정됨)은 더 이상 데이터 스트림에 응답하지 않을 수 있고, LED 스트링(192)을 따라 데이터 스트림을 전달할 수 없을 수 있으며, 그에 의해, 실패한 LED 픽셀(194')의 하류에 있는 LED 픽셀들(194)이 데이터 스트림을 수신하는 것을 방지할 수 있다. 실패한 LED 픽셀(194')은, 다른 장애 메커니즘들 중에서, 전력의 손실, 개방 회로, 및 전기 단락 중 하나 이상에 의해 야기될 수 있다. 도 56에서, 서브-제어기(190)가 DIN/OUT 포트에서 반환 데이터 스트림을 수신하는 것을 중단할 때, 서브-제어기(190)는, LED 픽셀 Px m,1 근처의 제2 말단에서 LED 스트링(192)에 데이터 스트림을 제공하도록 DIN/OUT 포트를 재구성함으로써 장애 완화 모드에 진입할 수 있다. 이러한 방식으로, 반전된 DIN/OUT 포트로부터의 데이터 스트림은 LED 픽셀 Px m,1로부터 LED 픽셀 Px 2,3으로 역으로 제공될 수 있다. 즉, 장애 완화 모드에서 반전된 DIN/OUT 포트로부터 제공된 데이터 스트림은 DOUT/IN 포트로부터 제공된 데이터 스트림과 역으로 배열될 수 있다. 그에 따라서, 각각의 동작가능한 LED 픽셀(194)은 데이터 스트림의 그의 의도된 부분을 수신할 수 있고, 실패한 LED 픽셀(194')만이 동작불가능할 것이다. 특정 실시예들에서, 서브-제어기(190)에 결합된 모든 LED 스트링에 대한 모든 통신 포트들이 양방향 통신 포트들일 수 있다.
특정 실시예들에서, 서브-제어기(190)가 실패한 LED 픽셀(194')의 위치를 식별하는 것이 유용할 수 있다. 장애 완화 모드가 개시될 때, 서브-제어기(190)는, DOUT/IN 포트로부터 LED 스트링(192)을 따라 폴링 명령 또는 통신을 전송하도록 구성될 수 있다. 이전에 설명된 바와 같이, LED 스트링(192) 내의 각각의 LED 픽셀(194)이 또한 양방향 통신 포트들로 구성될 수 있다. 폴링 통신 동안, 각각의 기능하는 LED 픽셀(194)(예컨대, Px 1,1)은, 폴링 통신을 수신하고, 다음 LED 픽셀(194)(예컨대, Px 1,2)에 폴링 통신을 재송신하고, LED 픽셀(194)(예컨대, Px 1,1) 내의 양방향 포트들의 통신 방향을 반전시키고, 이어서, 정상 데이터 스트림으로부터 역방향으로 서브-제어기(190)에 대해 다시, 핑, 펄스, 또는 데이터와 같은 반환 폴링 통신으로 폴링 통신에 응답한다. 제1 LED 픽셀(예컨대, Px 1,1)의 양방향 포트들이 반전되므로, 하류 LED 픽셀들(예컨대, Px 1,2 내지 Px 2,1) 각각으로부터의 핑들 또는 다른 반환 데이터는 LED 픽셀(Px 1,1)을 통해 서브-제어기(190)로 다시 재송신될 수 있다. 서브-제어기(190)는, LED 스트링(192) 상의 최초 장애 전에 얼마나 많은 LED 픽셀들(194)이 기능하고 있는지를 결정하기 위해, 수신된 핑들 또는 데이터를 계수할 수 있다. 다른 정보가 또한 리트리브(retrieve)될 수 있다. 특정 실시예들에서, 폴링 통신을 수신하는 LED 픽셀들(194)은 반응적으로, 데이터 스트림의 어느 방향으로든 하나 이상의 LED 픽셀(194)을 우회하기 위한 건너뛰기 명령을 제공할 수 있다. 폴링 절차가 완료될 때, 서브-제어기(190) 및 LED 픽셀들(194) 둘 모두의 양방향 통신 포트들은 그들의 정상 통신 방향들로 복귀할 수 있다. 대안적으로, 양방향 통신 포트들은 초기 시동 상태로 설정될 수 있고, 여기서, 양방향 통신 포트들 둘 모두가 입력으로 설정되고, 그에 따라, 통신 방향이 재정의되는 것이 허용된다. 이러한 폴링 절차는 또한, 단일 LED 픽셀 장애 또는 다수의 LED 픽셀 장애들이 있는지를 결정하기 위해 DIN/OUT 포트로부터 구현될 수 있다. 다수의 LED 픽셀 장애들이 존재하는 경우, 양방향 통신 포트들 각각으로부터의 폴링 명령은 LED 스트링(192)의 최초 및 마지막 실패한 LED 픽셀만을 식별하며, 그에 의해, 그 사이의 LED 픽셀들(194)에 관한 어떠한 추가적인 정보도 제공되지 않을 수 있다. 특정 실시예들에서, 아래에 설명되는 바와 같은 데이터 라인 탭들이 LED 스트링(192)의 하나 이상의 부분에 배열되어, 다수의 장애들이 존재할 때, 실패한 LED 픽셀 위치들을 더 정교화할 수 있다.
도 57은 데이터 라인 탭들이 LED 디스플레이(250)의 하나 이상의 LED 스트링(192-1 내지 192-3)을 따라 제공되는 실시예들에 대한 LED 디스플레이(250)의 부분의 평면도 레이아웃을 예시한다. 예시의 목적들을 위해, 3개의 LED 스트링(192-1 내지 192-3)이 LED 디스플레이(250)를 따라 트레이싱되고, 서브-제어기(190)의 대응하는 통신 포트들(A 내지 I)이 LED 디스플레이(250)의 우측에 도시된다. LED 스트링(192-1)에 대해, 포트 A는 서브-제어기(190)로부터 전송된 데이터 스트림을 표시하고, 포트 B는 LED 스트링(192-1)을 통과한 후에 서브-제어기(190)로 다시 수신되는 데이터 스트림을 표시한다. 유사한 방식으로, 포트 C 및 포트 D는 LED 스트링(192-2)에 대응하고, 포트 E 및 포트 F는 LED 스트링(192-3)에 대응한다. 포트 G, 포트 H, 및 포트 I는 LED 스트링들(예컨대, 도 57의 192-1 및 192-2) 중 상이한 스트링들에 연결될 수 있는 데이터 라인 탭들(TAP 1 내지 TAP 3)에 대응한다. 특정 실시예들에서, 데이터 라인 탭들(TAP 1 내지 TAP 3)은, 정상 DIN 및 DOUT 통신 포트들(A-F)처럼 LED 픽셀들(194) 중 특정 LED 픽셀에 결합되기보다는, LED 픽셀들(194) 중 인접한 LED 픽셀들 사이에 결합된다. 예시된 바와 같이, LED 스트링(192-1)은 2개의 데이터 라인 탭(TAP 1 및 TAP 2)으로 구성되는 한편, LED 스트링(192-2)은 단일 데이터 라인 탭(TAP 3)으로 구성된다. 실제로, LED 디스플레이(250) 내의 각각의 LED 스트링에 대한 적어도 하나의 데이터 라인 탭을 포함하여, 임의의 수의 데이터 라인 탭들이 임의의 수의 LED 스트링들에 연결될 수 있다. 다른 실시예들에서, 도 57에 예시된 바와 같이, LED 디스플레이(250)의 LED 스트링들 중 일부만이 데이터 라인 탭들을 포함할 수 있다. 정상 동작 시, 데이터 라인 탭들(TAP 1 내지 TAP 3)은 높은 임피던스 값들에 대해 설정될 수 있으므로, 그들은 일반적으로 오프이거나 사용 중이지 않다. 장애 완화 절차를 개시하는 LED 픽셀(194) 장애의 이벤트에서, 데이터 라인 탭들(TAP 1 내지 TAP 3) 중 하나 이상은, 다수의 장애들 사이에 LED 픽셀들(194)에 액세스하고/거나 올바르게 기능하고 있는 LED 스트링들의 부분들로부터 데이터를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 예로서, LED 스트링(192-2)에 대한 장애 완화 절차는, 포트 C 및 포트 D 사에서 도 56에 대해 설명된 바와 같은 폴링 시퀀스를 실행할 수 있다. 폴링 데이터가, 탭 I(예컨대, TAP 3)가 2개의 장애 사이에 있다는 것을 표시하는 경우, TAP 3은 턴 온되고, 적절한 데이터가 TAP 3을 통해 2개의 장애 사이의 LED 픽셀들(194)로 전송된다. 도 57에 추가로 예시된 바와 같이, 다른 장애 완화 방법은, 보드의 둘레 가장자리를 따르는 LED 픽셀들(194)이 LED 스트링들의 말단 근처에 있는 방식으로, PCB 보드와 같은 보드 상에 LED 스트링들(192-1 내지 192-3)의 레이아웃을 설계하는 것일 수 있다. 취급 및 조립 동안, 둘레 가장자리를 따르는 LED 픽셀들(194)은 기계적 손상 및 장애에 더 취약할 수 있다. 이러한 LED 픽셀들(194)을 LED 스트링들(192-1 내지 192-3)의 말단들을 향해 배열함으로써, 데이터 스트림은, 정상 동작 하에서 실패한 LED 픽셀들(194)에 도달하기 전에 LED 스트링들(192-1 내지 192-3) 각각 내의 더 많은 동작 가능한 LED 픽셀들에 도달할 수 있다. 부가적으로, LED 디스플레이(250)의 중간 부분들에서보다는 가장자리들을 따라 실패한 LED 픽셀들(194)의 집중도가 더 높은 경우, LED 디스플레이(250)의 전체 외관에 덜 방해가 될 수 있다. 특정 실시예들에서, LED 스트링들(192-1 내지 192-3) 중 하나 내의 마지막 직렬로 연결된 LED 픽셀들(194) 중 적어도 5개, 또는 적어도 10개, 또는 5개 내지 10개의 범위, 또는 10개 내지 50개의 범위, 또는 10개 내지 100개의 범위가 LED 디스플레이(250)의 둘레를 따라 배열된다. 달리 언급하면, LED 디스플레이(250)의 둘레 가장자리를 따라 배열되는 LED 디스플레이(250)의 LED 픽셀들(194) 중 적어도 절반은 실제로 그들 개개의 LED 스트링들(192-1 내지 192-3)의 마지막 25 % 내에 상주할 수 있다. 부가적으로, 데이터 라인 탭들(TAP 1 내지 TAP3)의 대부분 또는 심지어 전부가 또한 LED 스트링들(192-1 내지 192-3)에 대한 더 쉬운 연결들을 제공하기 위해 LED 디스플레이(250)의 둘레를 따라 배열될 수 있다.
특정 실시예들에서, 전술한 양상들 중 임의의 것, 및/또는 본원에 설명되는 바와 같은 다양한 별개의 양상들 및 특징들은 부가적인 이점을 위해 조합될 수 있다. 본원에 개시된 바와 같은 다양한 특징들 및 요소들 중 임의의 것은 본원에서 다르게 표시되지 않는 한 하나 이상의 다른 개시된 특징 및 요소와 조합될 수 있다.
관련 기술분야의 통상의 기술자들은, 본 개시내용의 바람직한 실시예들에 대한 개선들 및 수정들을 인지할 것이다. 모든 그러한 개선들 및 수정들은 후속하는 청구항들 및 본원에 개시된 개념들의 범위 내에 있는 것으로 간주된다.
Claims (36)
- 발광 다이오드(LED) 패키지로서,
적어도 하나의 LED 칩; 및
상기 적어도 하나의 LED 칩에 전기적으로 연결되는 능동 전기 요소
를 포함하며, 상기 능동 전기 요소는, 데이터 스트림으로부터 직렬 통신을 수신하고 상기 데이터 스트림 내의 데이터의 반복적 패턴들에 상관되는 동기화 신호를 결정하도록 구성되는, LED 패키지. - 제1항에 있어서,
상기 능동 전기 요소는, 상기 동기화 신호를 계수하도록 구성되는 계수기를 포함하는, LED 패키지. - 제2항에 있어서,
상기 계수기는, 상기 능동 전기 요소의 위치에 대응하는 계수기 시작 값으로부터 감산 계수(count down)하도록 구성되는, LED 패키지. - 제2항에 있어서,
상기 능동 전기 요소는, 상기 계수기가 제1 미리 결정된 값에 도달할 때 이벤트 신호를 개시하도록 구성되는, LED 패키지. - 제4항에 있어서,
상기 제1 미리 결정된 값은 상기 능동 전기 요소의 위치에 기반하여 결정되고, 상기 능동 전기 요소에서 개시되는 상기 이벤트 신호는 상기 데이터 스트림을 수신하도록 배열되는 다른 능동 요소들과 동기화되는, LED 패키지. - 제4항에 있어서,
상기 이벤트 신호는, 적어도 하나의 LED 칩을 턴 온하는 것, 적어도 하나의 LED 칩을 턴 오프하는 것, 및 적어도 하나의 LED 칩을 동작 상태로 유지하는 것 중 하나 이상을 포함하는, LED 패키지. - 제6항에 있어서,
상기 능동 전기 요소는, 상기 계수기가 제2 미리 결정된 값에 도달할 때 제2 이벤트 신호를 개시하도록 구성되는, LED 패키지. - 제7항에 있어서,
상기 제2 이벤트 신호는, 적어도 하나의 LED 칩을 턴 온하는 것, 적어도 하나의 LED 칩을 턴 오프하는 것, 및 적어도 하나의 LED 칩을 동작 상태로 유지하는 것 중 하나 이상을 포함하는, LED 패키지. - 제2항에 있어서,
상기 계수기의 출력은 상기 능동 전기 요소의 처리 유닛에 제공되는, LED 패키지. - 제9항에 있어서,
상기 능동 전기 요소는, 오버플로우(overflow) 비트를 상기 처리 유닛에 제공하도록 구성되는 오버플로우 레지스터를 포함하는, LED 패키지. - 제2항에 있어서,
상기 계수기는, 상기 데이터 스트림으로부터의 하나 이상의 미리 결정된 명령이 상기 능동 전기 요소에 의해 수신될 때 리셋되도록 구성되는, LED 패키지. - 제11항에 있어서,
상기 하나 이상의 미리 결정된 명령은 프레임 종료 명령을 포함하는, LED 패키지. - 발광 다이오드(LED) 디스플레이를 제어하는 방법으로서,
복수의 제1 LED 픽셀들을 포함하는 제1 LED 스트링을 제공하는 단계 ― 상기 복수의 제1 LED 픽셀들의 각각의 제1 LED 픽셀은 적어도 하나의 LED 칩 및 능동 전기 요소를 포함함 ―;
상기 제1 LED 스트링 내의 상기 각각의 제1 LED 픽셀의 위치에 기반하여 상기 각각의 제1 LED 픽셀의 능동 전기 요소에 상이한 계수기 값을 로딩하는 단계; 및
상이한 계수기 값들에 기반하여 상기 각각의 제1 LED 픽셀의 동작 상태들을 동기화하는 단계
를 포함하는, 방법. - 제13항에 있어서,
상기 상이한 계수기 값들을 로딩하는 것은, 상기 제1 LED 스트링에 연결되는 제어기에 의해 수행되는, 방법. - 제13항에 있어서,
복수의 제2 LED 픽셀들을 포함하는 제2 LED 스트링을 제공하는 단계 ― 상기 복수의 제2 LED 픽셀들의 각각의 제2 LED 픽셀은 적어도 하나의 LED 칩 및 능동 전기 요소를 포함함 ―;
상기 제2 LED 스트링 내의 상기 각각의 제2 LED 픽셀의 위치에 기반하여 상기 각각의 제2 LED 픽셀의 능동 전기 요소에 상이한 계수기 값을 로딩하는 단계; 및
상기 계수기 값들에 기반하여 상기 복수의 제1 LED 픽셀들 및 상기 복수의 제2 LED 픽셀들의 동작 상태들을 동기화하는 단계
를 더 포함하는, 방법. - 제15항에 있어서,
상기 복수의 제1 LED 픽셀들 및 상기 복수의 제2 LED 픽셀들의 동작 상태들을 동기화하는 단계는, 상기 복수의 제1 LED 픽셀들 및 상기 복수의 제2 LED 픽셀들을 턴 온 또는 턴 오프하는 단계를 포함하는, 방법. - 제13항에 있어서,
상기 각각의 제1 LED 픽셀의 동작 상태들을 동기화하는 단계는, 상기 복수의 제1 LED 픽셀들 전부가 턴 오프되는 시간 프레임을 제공하는, 방법. - 제17항에 있어서,
상기 LED 디스플레이는 시청자를 위한 3차원(3D) 셔터 안경(3D shutter glasses)을 요구하는 3D LED 디스플레이이고, 상기 시간 프레임은, 상기 복수의 제1 LED 픽셀들이 오프인 동안 상기 3D 셔터 안경이 하나의 시청 조건으로부터 다른 시청 조건으로 전환하는 것을 허용하도록 결정되는, 방법. - 발광 다이오드(LED) 패키지로서,
적어도 하나의 LED 칩; 및
상기 적어도 하나의 LED 칩에 전기적으로 연결되는 능동 전기 요소
를 포함하며, 상기 능동 전기 요소는,
상기 적어도 하나의 LED 칩에 펄스 폭 변조(PWM) 신호를 제공하고 ― 상기 PWM 신호는 PWM 기간 및 PWM 듀티 사이클을 포함함 ―,
상기 PWM 기간의 부분에서 상기 PWM 신호를 일시정지하고,
일시정지된 상기 PWM 기간의 부분으로부터 상기 PWM 신호를 재시작하도록
구성되는, LED 패키지. - 제19항에 있어서,
상기 능동 전기 요소는,
데이터 스트림으로부터 직렬 통신을 수신하고 상기 데이터 스트림 내의 데이터의 반복적 패턴들에 상관되는 동기화 신호를 결정하고;
상기 적어도 하나의 LED 칩의 위치에 대응하는 계수기 시작 값으로부터 상기 동기화 신호를 감산 계수하고;
상기 계수가 미리 결정된 값에 도달할 때 상기 PWM 신호를 일시정지하기 위해 제1 이벤트 신호를 개시하도록
구성되는, LED 패키지. - 제20항에 있어서,
상기 능동 전기 요소는, 상기 계수가 제2 미리 결정된 값에 도달할 때 상기 PWM 신호를 재시작하기 위해 제2 이벤트 신호를 개시하도록 추가로 구성되는, LED 패키지. - 발광 다이오드(LED) 패키지로서,
적어도 하나의 LED 칩; 및
상기 적어도 하나의 LED 칩에 전기적으로 연결되는 능동 전기 요소
를 포함하며, 상기 능동 전기 요소는,
데이터 스트림으로부터 통신 방향으로 데이터를 수신하고,
상기 데이터 스트림의 상기 통신 방향을 반전시킴으로써 상기 데이터 스트림 내의 명령에 응답하도록
구성되는, LED 패키지. - 제22항에 있어서,
상기 능동 전기 요소는, 상기 통신 방향을 반전시키기 전에 상기 통신 방향으로 상기 명령을 송신하도록 구성되는, LED 패키지. - 제23항에 있어서,
상기 능동 전기 요소는, 상기 통신 방향을 반전시킨 후에 상기 데이터 스트림에 반환 데이터를 제공하도록 구성되는, LED 패키지. - 제24항에 있어서,
상기 반환 데이터는, 상기 LED 패키지에 대한 제어기에 의해 계수되도록 구성되는 펄스를 포함하는, LED 패키지. - 제22항에 있어서,
적어도 하나의 양방향 통신 포트를 더 포함하며, 상기 적어도 하나의 양방향 통신 포트는, 상기 명령을 수신하고, 이어서, 상기 명령에 응답하기 위해 상기 적어도 하나의 양방향 통신 포트의 방향을 반전시키도록 구성되는, LED 패키지. - 발광 다이오드(LED) 디스플레이로서,
복수의 LED 픽셀들을 포함하는 적어도 하나의 LED 스트링 ― 상기 복수의 LED 픽셀들의 각각의 LED 픽셀은 적어도 하나의 LED 칩 및 능동 전기 요소를 포함함 ―; 및
상기 적어도 하나의 LED 스트링에 연결되는 제어기 ― 상기 제어기는, 상기 LED 스트링의 하나 이상의 동작가능한 LED 픽셀 및 상기 LED 스트링의 적어도 하나의 동작불가능한 LED 픽셀을 식별하는 장애 완화 프로세스를 제공하도록 구성됨 ―
를 포함하며,
장애 완화 모드는, 상기 적어도 하나의 LED 스트링에 통신을 전송하는 것을 포함하고, 상기 하나 이상의 동작가능한 LED 픽셀의 능동 전기 요소는 상기 제어기에 반환 통신을 전송하고, 상기 적어도 하나의 동작불가능한 LED 픽셀은 상기 통신에 응답하지 않는, LED 디스플레이. - 제27항에 있어서,
상기 통신은 폴링(polling) 통신이고, 상기 반환 통신은 반환 폴링 통신인, LED 디스플레이. - 제28항에 있어서,
상기 반환 통신은, 상기 하나 이상의 동작가능한 LED 픽셀 각각으로부터의 핑 또는 펄스를 포함하는, LED 디스플레이. - 제29항에 있어서,
상기 제어기는, 상기 하나 이상의 동작가능한 LED 픽셀의 수를 결정하기 위해 각각의 핑 또는 펄스를 계수하도록 구성되는, LED 디스플레이. - 제28항에 있어서,
상기 제어기는, 상기 적어도 하나의 LED 스트링의 대향하는 말단들에 결합되는 제1 양방향 통신 포트 및 제2 양방향 통신 포트를 포함하는, LED 디스플레이. - 제31항에 있어서,
상기 제1 양방향 통신 포트 및 상기 제2 양방향 통신 포트 중 하나의 양방향 통신 포트의 통신 방향은 상기 반환 폴링 통신을 수신하도록 반전되는, LED 디스플레이. - 제27항에 있어서,
상기 적어도 하나의 LED 스트링 내의 상기 복수의 LED 픽셀들 중 적어도 하나의 인접한 쌍의 LED 픽셀들 사이에 연결되는 데이터 라인 탭을 더 포함하는, LED 디스플레이. - 제33항에 있어서,
상기 데이터 라인 탭을 통한 통신은 상기 장애 완화 프로세스 동안 개시되는, LED 디스플레이. - 제28항에 있어서,
상기 복수의 LED 픽셀들의 각각의 LED 픽셀은 적어도 하나의 양방향 통신 포트를 포함하며, 상기 적어도 하나의 양방향 통신 포트는, 상기 폴링 통신을 수신하고, 이어서, 상기 반환 폴링 통신을 상기 제어기에 전송하기 위해 상기 적어도 하나의 양방향 통신 포트의 통신 방향을 반전시키도록 구성되는, LED 디스플레이. - 제27항에 있어서,
상기 적어도 하나의 LED 스트링 내의 상기 복수의 LED 픽셀들 중 10개 내지 100개의 범위의 LED 픽셀은 상기 LED 디스플레이의 둘레 가장자리를 따라 배열되는, LED 디스플레이.
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