KR20230107353A - 최적화된 전력 및 면적을 갖는 픽셀을 구동하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

최적화된 전력 및 면적을 갖는 픽셀을 구동하기 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 시스템은 디스플레이, 예를 들어, 마이크로LED 디스플레이 및 OLED 디스플레이와 같은 LED 디스플레이 또는 LCoS 디스플레이를 포함하거나 이러한 시스템 또는 디바이스에 통합하는 디스플레이 시스템 또는 디바이스의 크기를 감소시키고/시키거나 그 효율을 증가시킨다. 본 개시내용의 실시예들은 적어도 2개의 픽셀이 2개의 녹색 픽셀, 하나의 청색 픽셀, 및 하나의 적색 픽셀을 포함하는 4개의 픽셀이고, 픽셀 로직 회로가 필드 순차 컬러(FSC) 픽셀 구동 프로세스 또는 방법에 따라 2개의 녹색 픽셀 및 청색 픽셀을 구동하면서 적색 픽셀을 온 상태로 유지하는 디스플레이를 포함하지만 이에 한정되지 않는다.

Description

최적화된 전력 및 면적을 갖는 픽셀을 구동하기 위한 시스템 및 방법
본 출원은 2020년 11월 23일자로 출원된, 발명의 명칭이 "SYSTEM AND METHOD FOR DRIVING A PIXEL WITH OPTIMIZED POWER AND AREA"인 미국 가특허 출원 제63/117,240호에 대한 우선권을 주장하며, 그 전체 내용이 본 명세서에 참고로 포함된다.
이 개시내용은 디스플레이들, 예를 들어, 액정-온-실리콘(liquid crystal-on-silicon)(LCoS) 디스플레이들, 마이크로LED 디스플레이들 및 OLED 디스플레이들을 포함하는 발광 다이오드(LED) 디스플레이들, 및 마이크로디스플레이들(예를 들어, LCoS 또는 LED 디스플레이들)에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 필드 순차 구동 기술들에 따라 동작하는 디스플레이들에 관한 것이다.
전형적인 증강 현실(AR) 헤드셋들은 얼굴에 또는 머리 주위에 맞는 디바이스들을 포함한다. AR 이미지를 생성하기 위해, 헤드셋들은, 2개의 디스플레이, 광학 컴포넌트(예를 들어, 광학 엔진), 및 전원 등의 많은 컴포넌트를 수용해야 한다. 결과적으로, AR 헤드셋들은 부피가 크고 크기가 클 수도 있다. AR 및 헤드 장착형 시스템들과 같은 모바일 시스템들에서는, LCoS 또는 마이크로LED 타입 디스플레이들이 일반적으로 이용된다. 이러한 시스템들에서 이용되는 디스플레이들의 부피, 중량, 및 배터리 수명은, 시스템들 또는 디바이스들이 재충전될 필요가 있기 전에, 장기간 동안, 시스템들이 가능한 한 편안하게 착용될 수 있도록, 이러한 시스템들을 제조하는데 있어서 중요하다.
종종 TFT 어레이들에 의해 구동되는 LED 디스플레이들은 AR 시스템들, 예를 들어, 헤드 장착형 시스템들에서 이용될 수 있고, 비교적 저렴하다. 그러나, TFT들은 높은 저항을 가지므로 상당한 양의 전력을 소비한다. 이와 같이, 그러한 TFT들을 사용하여 큰 전류를 구동하는 것도 어려울 수 있다. 또한, TFT들을 마이크로디스플레이를 위한 최적의 크기로 축소시키는 것은 어려운데, 이는 그들이 실리콘 웨이퍼 상에 제조된 트랜지스터보다 더 큰 기하학적 구조를 사용하기 때문이다. 실리콘 백플레인들로 만들어진 LCoS 마이크로디스플레이들은 픽셀들 아래에 로직(logic) 및 메모리를 배치할 수 있지만, 그러한 디바이스들은 적색, 녹색 및 청색 컬러 필드들에 대해 동일한 픽셀 및 미러를 연속적으로 재사용하는 것을 수반하는 컬러 순차 방식으로 동작한다. LED들을 구동할 때, 다수의 패널(각각의 컬러마다 하나씩)이 필요할 수 있으며, 따라서 서브시스템의 크기를 3배로 하거나, 하나의 패널에 대해 다양한 컬러의 다수의 LED를 수반하는 공간 컬러 배열이 사용될 수 있다. 그러나, 이들 옵션은 일반적으로, 예를 들어, AR 시스템 또는 디바이스에 대해 최적이 아닌 디스플레이 또는 디스플레이 시스템 크기를 초래한다. 본 발명에 따른 디스플레이들, 예를 들어, 액정-온-실리콘(liquid crystal-on-silicon)(LCoS) 디스플레이들, 마이크로LED 디스플레이들 및 OLED 디스플레이들을 포함하는 발광 다이오드(LED) 디스플레이들, 및 마이크로디스플레이들(예를 들어, LCoS 또는 LED 디스플레이들)은 프로젝터들, 헤드-업 디스플레이들, 및 증강 현실(AR), 혼합 현실(MR), 및 가상 현실(VR) 시스템들 또는 디바이스들, 예를 들어 헤드셋들 또는 다른 근안 디바이스들 또는 시스템들을 포함하지만, 이들에 제한되지 않는 응용들에서 이용될 수 있다.
본 발명의 양태는, 예를 들어, 픽셀 로직 회로(예를 들어, 픽셀 제어 로직 회로)를 포함하는 단일 픽셀 구동 회로가 적어도 2개의 서브픽셀 또는 LED들/LED 픽셀들(예를 들어, 마이크로LED들)을 구동하는데 사용되도록, 필드-순차 방식 및/또는 하이브리드 모드로 서브픽셀들을 구동함으로써 마스터 픽셀을 구동하는 것을 수반할 수 있다. 이와 같이, 구동 회로 또는 별개의 구동 회로는 각각의 서브픽셀들 또는 LED들/LED 픽셀들(예를 들어, 마이크로LED들)마다 필요하지 않다. 본 발명의 예시적인 양태에서, 마스터 픽셀의 픽셀들 중 하나 이상은 프레임 또는 컬러 서브프레임 동안 항상 존재할 수 있는 반면, 다른 픽셀들(예를 들어, 서브픽셀들, LED들, 또는 마이크로LED들) 중 하나 이상은 필드-순차 동작에 따라 구동된다. 본 발명의 예시적인 양태에서, 디스플레이는 멀티-컬러 디스플레이, 예를 들어 서브픽셀들로서 다수의 컬러 LED를 갖는 마스터 픽셀들을 포함하는 멀티-컬러 마이크로LED 디스플레이이다(여기서 LED의 컬러는 LED들 중 다른 하나의 컬러와 다를 수 있다). 본 발명의 예시적인 양태에서, 디스플레이는 필드-순차 컬러 동작으로 구동되는 LCoS 디스플레이이다.
디스플레이들의 비교 예들은 마스터 픽셀 내의 각각의 서브픽셀마다(예를 들어, 적색, 녹색, 및 청색 서브픽셀 LED들의 집합체에서의 각각에 대해) 개별적인 구동 회로 세트를 필요로 할 수 있다. 본 발명의 예시적인 양태들은 시간의 경과에 따라 구동 회로(예를 들어, 픽셀 회로, 픽셀 제어 회로, 픽셀 로직 회로, 또는 픽셀 제어 로직 회로)를 재사용하고, 본 발명에 따라 디스플레이들을 구동하는데 필요한 그러한 회로의 사본들의 수를 줄인다. 결과적으로, 본 발명에 따른 디스플레이들은 감소된 마스터 픽셀 크기를 가지며, 따라서 전체 크기가 감소된다. 본 발명에 따른 마이크로LED 디스플레이들은 다른 타입의 디스플레이들에 대한 대안이며, 외부 조명원이 필요하지 않으므로, 콤팩트한 폼-팩터 및 높은 광학 엔진 효율을 제공한다. 본 발명에 따른 마이크로LED 디스플레이의 예에서, 활성 픽셀들만이, 예를 들어, 이미지의 콘텐츠가 그것을 필요로 하는지에 관계없이 전체 디스플레이가 조명되는 LCoS 디스플레이들과 대조적으로 조명된다.
본 발명의 예시적인 양태들은 디스플레이, 예를 들어, 본 발명에 따른 마이크로LED 디스플레이 및 OLED 디스플레이와 같은 LED 디스플레이를 이러한 시스템 또는 디바이스에 통합하거나 포함하는 디스플레이 시스템 또는 디바이스의 크기를 감소시키고/시키거나 그 효율을 증가시킨다. 본 발명에 따른 회로의 예들은, 합리적인 양의 전력을 이용하여, 디스플레이의 픽셀들에 적절한 해상도 및 밝기를 전달하면서, 작은 크기의 디스플레이를 허용한다. 본 발명에 따른 회로를 포함하는 디스플레이들은 디스플레이 및 그 관련 회로에 전력을 낮게 공급하는 배터리 부피를 갖는다. 본 발명에 따른 회로를 포함하는 디스플레이들은 또한 디스플레이 및 그 관련 회로의 무게가 낮아지도록 허용한다. 본 발명에 따른 디스플레이들은 프로젝터들, 헤드업 디스플레이들, 증강 현실(AR), 혼합 현실(MR), 및 가상 현실(VR) 시스템들 또는 디바이스들, 예를 들어 헤드셋들 또는 다른 근안 디바이스들 또는 시스템들을 포함하지만 이들에 한정되지 않는 응용들에서 이용될 때 이점들을 제공한다.
본 개시내용은 다양한 도면들을 참조하여 여기서 예시 및 설명되고, 여기서, 유사한 참조 번호들은, 적절한 경우, 유사한 시스템 컴포넌트들을 표시하기 위해 사용된다:
도 1은 본 개시내용의 다양한 양태들에 따른 예시적인 디스플레이 시스템을 도시하고;
도 2a 내지 도 3b는 각각 본 개시내용의 다양한 양태들에 따른 마스터 픽셀 시스템 내의 예시적인 멀티-컬러 서브픽셀들을 도시하고;
도 4 내지 도 6은 각각 본 발명에 따른 예시적인 픽셀 회로의 블록도를 도시하고;
도 7 내지 도 9는 각각 본 발명에 따른 예시적인 픽셀 회로의 세부사항들을 도시하고;
도 10 내지 도 12는 각각 본 발명에 따른 컬러 컴포넌트들의 예시적인 듀티 사이클들을 도시하고;
도 13은 본 발명에 따른 예시적인 픽셀 회로의 세부사항들을 도시한다.
요구에 따라, 상세한 실시예들이 본 명세서에 개시된다. 개시된 실시예들은 단지 다양하고 대안적인 형태들의 예시라는 것이 이해되어야 한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "예시적인(exemplary)"이라는 단어는 예시들, 표본들, 모델들, 또는 패턴들로서 기능하는 실시예들을 지칭하기 위해 광범위하게 사용된다. 도면들은 반드시 일정한 비율로 된 것은 아니며 일부 특징들은 특정 컴포넌트들의 세부사항들을 나타내기 위해 과장되거나 또는 축소될 수도 있다. 다른 경우들에서, 본 기술분야의 통상의 기술자들에게 알려져 있는 잘 알려진 컴포넌트들, 시스템들, 재료들, 또는 방법들은 본 개시내용을 모호하게 하는 것을 회피시키기 위해 상세히 설명되지 않았다. 따라서, 본 명세서에 개시된 특정 구조적 및 기능적 세부사항들은 제한하는 것으로서 해석되어서는 안 되고, 단지 본 기술분야의 통상의 기술자에게 교시하기 위한 대표적인 기초로서 그리고 청구범위에 대한 기초로서만 해석되어야 한다.
도 1을 참조하면, 본 개시내용에 따른 디스플레이 시스템(100)의 예시적인 양태의 블록도가 환경 컨텍스트에 의해 제공된다. 도시된 바와 같이, 디스플레이 시스템(100)은 디지털 구동 디바이스(104)에 전기적으로 결합된 그래픽 처리 디바이스(102), 및 디지털 구동 디바이스(104)에 전기적으로 및/또는 광학적으로 결합된 광학 엔진(106)을 포함할 수 있다.
그래픽 처리 디바이스(102)는 이미지 데이터 및/또는 제어 데이터를 디지털 구동 디바이스(104)에 전달한다. 그래픽 처리 디바이스(102)는 일반적으로 프로세서를 포함하거나, 프로세서와 연관되어 있을 뿐만 아니라, 본 기술분야의 통상의 기술자들에게 공지된 다른 컴포넌트들도 포함한다. 프로세서는 그래픽 처리 디바이스(102)의 내부 또는 외부에 있을 수 있다. 본 개시내용의 예시적인 양태에서, 프로세서는 그래픽 처리 디바이스(102)의 소프트웨어 모듈들, 프로그램들, 또는 명령어들을 실행할 수 있다. 저장 디바이스(예를 들어, 메모리 디바이스 또는 메모리 블록)는 또한 그래픽 처리 디바이스(102)의 내부 또는 외부에 있을 수 있다.
디지털 구동 디바이스(104)는 그래픽 처리 디바이스(102)로부터 데이터를 수신하고, 파서(108)에서 그 데이터를 파싱하고, 수신된 데이터를, 데이터 예를 들어, 이미지 데이터를 광학 엔진(106)에 통신하기 전에 배열한다. 파서(108)는 이미지 및 명령 데이터를 분리 및/또는 식별하고, (예를 들어, 수신된 데이터에 기초하여) 정보를 광원 제어(110), 포맷터(113), 및 전압 바이어스 제어(112) 모듈들로 라우팅한다. 광원 제어(110)는 디스플레이가 LCoS 디스플레이인 경우에만 사용된다.
광원 제어(110)는 수신된 명령들을 타이밍된 제어 입력들로 변환한다. 바이어스 전압 제어(112)는 수신된 명령들을 전압들로 변환하고, 포맷터(113)는 이미지 데이터를 이진 포맷 데이터(예를 들어, "비트 평면들")로 변환하며, 이 이진 포맷 데이터는 비트 평면들이 메모리(114)(스테이징 영역으로서 사용되며, 제어 데이터를 추가로 저장할 수 있음)에 저장된 이후 디스플레이(120) 내의 픽셀들의 상태를 구동하기 위해 사용된다. 디지털 구동 디바이스(104)는, 예를 들어, 컴퓨팅 시스템, 헤드 장착형 디바이스, 및/또는 LCoS 또는 마이크로LED(uLED) 디스플레이를 이용하는 다른 디바이스의 컴포넌트일 수 있다.
본 개시내용의 예시적인 양태에서, 광학 엔진(106)은 공간 광 변조기 또는 디스플레이(120) 컴포넌트들, 및 본 기술분야의 통상의 기술자들에게 잘 알려진 바와 같이, 디스플레이 시스템(100)을 완성하기 위해 요구될 수 있는 모든 다른 디바이스를 포함한다. 본 개시내용의 다른 예시적인 양태들에서, 디스플레이(120) 자체는 광학 엔진(106)의 외부에 위치될 수 있다. LCoS 디스플레이를 사용하는 경우, 광학 엔진(106)은 광원 제어(110)에 의해 제공되는 전자기 방사선(예를 들어, 광) 세기 및 온/오프 타이밍으로 공간 광 변조기(120)를 조명하도록 제어되는 광원(116)을 포함하는 데 이용될 수 있다. 디스플레이(120)는 파선들로 표시된 일련의 행들 및 열들로 배열되는 마스터 픽셀들(128)의 2차원 어레이를 포함하는 픽셀 어레이(126)를 포함한다. 도 1에서는, 하나의 마스터 픽셀(128)만이 강조되고, 2개의 행과 2개의 열만이 도시되어 있다. 그러나, 실제 구현들에서는, 픽셀 어레이(126)에 수천개 이상의 행과 열까지 존재할 수 있어서, 백만개 이상의 마스터 픽셀(128)까지 디스플레이(120)에 존재할 수 있다.
LCoS 디스플레이에서, 공간 광 변조기(120)는, 픽셀 회로, 예를 들어, 데이터의 기능에 따라, 픽셀들의 행들 또는 열들에 분배되는 픽셀 어레이에 접속하는 이미지 데이터 및/또는 제어 데이터를 제공하는 픽셀 어레이 구동 로직(125)을 또한 포함하는 백플레인 집적 회로(124)에 상주하고, 그에 결합되고/되거나 그와 통합되는 2차원 픽셀 어레이(126)의 픽셀(128)의 픽셀 요소들(예를 들어, 픽셀 전극들 또는 반사성 금속 미러들과 같은 도전성 금속 요소들) 아래에 있는 픽셀 회로로부터의 전기적 입력의 영향 하에서 또는 그에 따라 반사되거나 투과된 광을 변조하는 디스플레이 프론트 평면(122), 예를 들어, 액정(LC) 셀을 포함한다. LED 디스플레이(예를 들어, 마이크로LED 디스플레이)에서, 공간 광 변조기(120)는 디스플레이 프론트 평면(122), 예를 들어, LED들(예를 들어, 마이크로LED들)의 어레이를 포함하며, 이들은 백플레인 집적 회로(124) 에 상주하고, 그에 결합되고/되거나 그와 통합되는 2차원 픽셀 어레이(126)의 픽셀(128)의 픽셀 요소들(예를 들어, LED들 및 마이크로LED들; 도 2a 내지 도 2b 참조) 아래에 있는 픽셀 회로로부터의 전기 입력의 영향 하에서 또는 그에 따라 광을 출력한다. 백플레인 내의 픽셀들(128)은 프론트 평면에 결합되거나 전기적으로 접속되며, 메모리(114)로부터 제공되는 이진 패턴들에 따라 반사광을 변조한다. 본 발명의 예시적인 양태에서, 픽셀(128)은 픽셀 요소들(예를 들어, 픽셀 전극들, 또는 반사성 금속 미러들과 같은 도전성 및 반사성 금속 요소들, 또는 LED들 및 마이크로LED들과 같은 발광 구조들), 픽셀 회로(예를 들어, 픽셀 제어 또는 구동 회로), 및 드라이버 디바이스(예를 들어, 전류 또는 전압 드라이버 디바이스 또는 시스템)를 포함할 수 있다. 본 발명의 예시적인 양태에서, 픽셀 제어 또는 구동 회로는 픽셀 로직 또는 논리 함수(들)를 포함한다. 마이크로LED 디스플레이에서, LED 어레이는 방출형이고, 백플레인은 메모리(114)로부터 제공된 이진 패턴들에 따라, 그것들을 조명하거나 조명하지 않기 위해 각각의 픽셀의 LED들로의 구동 전류를 변조한다.
후속 도면들에서 설명되는 바와 같이, 픽셀 또는 픽셀 유닛(128)은 본 발명에 따른 도 2 내지 도 6의 메모리 요소들(예를 들어, 정적 랜덤 액세스 메모리(SRAM) 요소들) 및 픽셀 회로/픽셀 드라이버 회로(예를 들어, 도 2 내지 도 6의 회로)를 포함하거나 이들과 통합되거나 이들에 전기적으로 결합된다. 픽셀의 메모리 요소들은 메모리(114)로부터 제공되는 이진 패턴들로부터 반복적으로 로딩되어, 시간-의존적 픽셀 상태를 생성하여 각각의 픽셀에서 그레이-스케일 값(조명의 정도)을 초래한다. LCoS 디스플레이의 경우에, 픽셀 회로/픽셀 드라이버 회로는 메모리 요소들로부터의 저전압 출력들을 프론트 평면(122)에서 전기-광 변조를 수행하는데 필요한 고전압으로 변환하는 역할을 한다. 마이크로LED 디스플레이의 경우에, 픽셀 드라이버(픽셀 회로/픽셀 드라이버 회로에 포함됨)는 이진 출력을, 시간에 따라 변하는, 온 또는 오프인 제어된 전류로 변환하는 전류원이다.
광학 엔진(106) 내의 광학계(118)는 빔 분할기들, 편광기들(또는 편광 빔 분할기들), 렌즈들 및 도파관들을 포함할 수 있고, 광을 광원(116)으로부터 공간 광 변조기(120)로 라우팅한 다음 결과적인 변조된 이미지를 사용자의 눈에 전달하는 역할을 한다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른, 마스터 픽셀(200)의 예시적인 레이아웃 및 그의 개략도를 도시한다. 마스터 픽셀(200)은 도 1에 도시된 픽셀(128)과 동일할 수 있다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 마스터 픽셀(200)은 4개의 서브픽셀(201-204)을 포함한다. 도 2b에 도시된 예에서, 마스터 픽셀(200)을 구성하는 서브픽셀들(201-204)은 각각 LED들(211-214)을 포함하지만; 다른 예들에서 서브픽셀들(201-204)은 다른 방출형 디바이스에 기초할 수 있고/있거나 디지털 마이크로미러 디바이스들(DMD들)과 같은 반사성 재료들 또는 디바이스들에 기초할 수 있다.
본 발명의 예시적인 양태에서, LED들(211-214) 중 하나 이상은 마스터 픽셀(200) 내의 LED들(211-214) 중 다른 것들과 컬러가 다를 수 있다. 본 발명에 따른 LED들은 마이크로LED들, OLED들, 양자점들 등을 포함한다. 본 발명의 예시적인 양태에서, 도 2a에 도시된 바와 같이, 2개의 녹색 LED(212, 213), 하나의 청색 LED(211) 및 하나의 적색 LED(214)가 존재한다. 그러나, 마스터 픽셀(200)의 LED들 각각이 임의의 컬러 또는 컬러들의 조합일 수 있다는 점이 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 것이다. 본 발명의 예시적인 양태에서, LED들(211-214) 중 하나 이상의 방출 영역(즉, 방출 영역이 광을 방출하는 영역의 물리적 크기에 대응함)은 마스터 픽셀(200)의 LED들(211-214) 중 다른 것들과 상이한 크기일 수 있다. 본 발명의 예시적인 양태에서, LED들은 상이한 컬러들의 LED들 간의 전기 대 광학 변환 효율의 차이들, 인간의 시각 시스템에서의 지각적 차이들(예를 들어, 상이한 컬러들에 대한 상이한 감도들) 등을 오프셋하기 위해 다양한 크기들일 수 있다. 본 발명의 예시적인 양태에서, 도 2a에 도시된 바와 같이, 녹색(G) 서브픽셀들(212 및 213)은 동일한 크기 및 형상이고, 적색(R) 서브픽셀(204) 및 청색(B) 서브픽셀(201)은 동일한 형상이고, 적색 서브픽셀(204)은 청색 서브픽셀(201)보다 크기가 더 크다. 서브픽셀들(201-204) 각각의 크기, 형상, 수, 및 컬러는 마스터 픽셀(200)의 다른 서브픽셀들(201-204) 중 하나 이상과 상이할 수 있다는 점이 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 것이다. 서브픽셀들(201-204)이 LCoS 아키텍처에 기초하는 구현들에 대해, LED들(211-214)은 전극들(예를 들어, 용량 디바이스들) 양단의 전압 갭에 기초하여 동작하는 회로 컴포넌트들에 의해 구동되는 금속 미러들에 의해 대신 표현될 수 있다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 서브픽셀들(201-204)은 베이어 타입의 패턴에 따라 배열된다. 눈이 세부사항을 구별할 때 녹색에 가장 강하게 응답함에 따라, 본 발명에 따른 마스터 픽셀(200)에 포함된 녹색 픽셀들 또는 서브픽셀들의 수는 본 발명에 따른 마스터 픽셀(200)을 포함하는 디스플레이의 유효 해상도를 결정한다.
본 발명의 다른 예시적인 양태에서, 단일 녹색 LED 서브픽셀이 이용될 수 있다. 도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 마스터 픽셀(300)의 예시적인 레이아웃, 및 그의 개략도를 도시한다. 마스터 픽셀(300)은 도 1에 도시된 픽셀(128)과 동일할 수 있다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 마스터 픽셀(300)은 3개의 서브픽셀(301-303)을 포함한다. 도 3b에 도시된 예에서, 마스터 픽셀(300)을 구성하는 서브픽셀들(301-303)은 각각 LED들(311-313)을 포함하지만; 다른 예들에서 서브픽셀들(301-303)은 다른 방출 디바이스들에 기초할 수 있고/있거나 마이크로미러들과 같은 반사성 재료들 또는 디바이스들에 기초할 수 있다. 본 발명의 예시적인 양태에서, LED들(311-313) 중 하나 이상은 마스터 픽셀(300) 내의 LED들(311-313) 중 다른 것들과 컬러가 다를 수 있다. 본 발명에 따른 LED들은 마이크로LED들, OLED들, 양자점들 등을 포함한다. 도 3a에는 하나의 녹색 LED(312), 하나의 청색 LED(211), 및 하나의 적색 LED(213)가 도시되어 있다. 그러나, 마스터 픽셀(300)의 LED들 각각이 임의의 컬러 또는 컬러들의 조합일 수 있다는 점이 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 것이다. 본 발명의 예시적인 양태에서, LED들(311-313) 중 하나 이상의 방출 영역들(방출 영역은 광을 방출하는 영역의 물리적 크기에 대응함)은 마스터 픽셀(300)의 LED들(311-313) 중 다른 것들과 상이한 크기일 수 있다. 본 발명의 예시적인 양태에서, LED들은 상이한 컬러들의 LED들 간의 전기 대 광학 변환 효율의 차이들, 인간의 시각 시스템에서의 지각적 차이들 등을 오프셋하기 위해 다양한 크기들일 수 있다. 본 발명의 예시적인 양태에서, 도 3a에 도시된 바와 같이, 녹색(G) 서브픽셀(302) 및 청색(B) 서브픽셀(301)은 동일한 크기 및 형상이고, 적색(R) 서브픽셀(303)은 녹색 서브픽셀(302) 및 청색 서브픽셀(301)보다 크고 상이한 형상이다. 서브픽셀들(301-303) 각각의 크기, 형상, 수 및 컬러는 마스터 픽셀(300)의 다른 서브픽셀들(303-303) 중 하나 이상과 상이할 수 있다는 점이 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 것이다. 서브픽셀들(301-303)이 LCoS 아키텍처에 기초하는 구현들에 대해, LED들(311-313)은 전극들(예를 들어, 용량 디바이스들) 양단의 전압 갭에 기초하여 동작하는 회로 컴포넌트들에 의해 대신 표현될 수 있다.
마스터 픽셀(200)과 비교하여, 마스터 픽셀(300)은 감소된 수의 녹색 서브픽셀들로 인해 더 낮은 유효 해상도를 가질 수 있다. 그러나, 적색 LED들은 감소된 효율을 가질 수 있으므로, 더 큰 적색 컴포넌트를 이용함으로써, 마스터 픽셀(300)은 더 양호한 효율로 특정 밝기를 더 쉽게 달성할 수 있고/있거나 화이트 밸런스를 더 쉽게 달성할 수 있다. 본 개시내용은 단지 3개 또는 단지 4개의 서브픽셀을 포함하는 마스터 픽셀들에 한정되지 않고, 본 개시내용의 다른 예시적인 양태들에서 마스터 픽셀은 5개 이상의 서브픽셀을 포함할 수 있다.
본 발명의 예시적인 양태에서는, 컬러 정보(예를 들어, R, G, B 픽셀 컬러 정보)를 포함하는 오리지널 이미지를 마스터 픽셀 내의 서브픽셀들의 물리적 배열들 상에 맵핑하는 맵핑 소프트웨어 모듈이 소프트웨어로 또는 디스플레이 집적 회로(IC) 하드웨어로 제공되며, 따라서 서브픽셀들(201-204 또는 301-303)에 의해 출력되는 컬러의 양이 디스플레이와 연관된 디스플레이의 소프트웨어, 소프트웨어 모듈 및/또는 하드웨어(예를 들어, 디스플레이 드라이버 소프트웨어 및/또는 하드웨어)에 입력되는 컬러 정보에 의해 표현되는 컬러의 양에 대응하거나, 동일하거나, 실질적으로 동일하도록 컬러 정보가 서브픽셀들(201-204 또는 301-303) 사이에 분배된다. 소프트웨어는 (예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 그래픽 처리 디바이스(102), 디지털 구동 디바이스(104), 디스플레이 디바이스(120) 등에서) 디스플레이 디바이스의 임의의 컴포넌트와 연관된 메모리에 저장될 수 있다.
도 4는 본 발명의 한 예시적인 양태에 따른 픽셀 회로(400)를 도시한 것이며, 도 2a 및 도 2b에 도시된 마스터 픽셀(200)을 구동하는데 사용되는 회로의 일례에 대응할 수 있다. 픽셀 회로(400)는 도 1에 도시된 어레이-드라이버 로직(125)의 적어도 일부의 예일 수 있다. 본 발명의 예시적인 양태에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 마스터 픽셀 내의 모든 LED는 공통 캐소드 단자를 공유할 수 있고, LED들의 애노드들 각각은 별개의 LED 드라이버에 의해 구동된다. 본 발명의 다른 예시적인 양태에서, 픽셀 내의 모든 LED는 공통 애노드를 공유하고, LED들의 각각의 캐소드는 별개의 LED 드라이버에 의해 구동된다.
픽셀 회로(400)는 입력들로서, 이미지 데이터, 전원 전압 Vpix, 마스터 픽셀들의 행들이 선택되는 타이밍을 나타내는 행-기입 입력 ROW, G1/G2/B 서브픽셀들에 대한(예를 들어, 도 2a의 서브픽셀들(201-203)에 대한) 시변 값 GGB_TVV, 적색 서브픽셀들에 대한(예를 들어, 도 2a의 서브픽셀(204)에 대한) 시변 값 R_TVV, 및 서브픽셀들이 구동되는 타이밍을 나타내는 서브픽셀 특정 인에이블링 입력들 R_ena, B_ena, G1_ena, 및 G2_ena를 수신하고; 대응하는 서브픽셀들을 구동하기 위해(예를 들어, 도 2b에 도시된 대응하는 노드들 PB, PG1, PG2, 및 PR을 통해 LED들(211-214)을 구동하기 위해) 노드들 PB, PG1, PG2, 및 PR에서 전류 파형들을 출력한다. 입력들은 도 1에 도시된 디지털 구동 디바이스(104)로부터(예를 들어, 바이어스 전압 제어(112) 및/또는 메모리(114)로부터) 수신될 수 있고, 출력들은 (예를 들어, 도 2b에 도시된 바와 같이) 서브픽셀 LED들에 전송될 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 픽셀 회로(500)를 도시한 것이며, 도 2a 및 도 2b에 도시된 마스터 픽셀(200)을 구동하는데 사용되는 회로의 일례에 대응할 수 있다. 픽셀 회로(500)는 도 125에 도시된 어레이-드라이버 로직(125)의 적어도 일부분의 예일 수 있다. 본 발명의 예시적인 양태에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 마스터 픽셀 내의 모든 LED는 공통 캐소드 단자를 공유할 수 있고, LED들의 애노드들 각각은 별개의 LED 드라이버에 의해 구동된다. 본 발명의 다른 예시적인 양태에서, 픽셀 내의 모든 LED는 공통 애노드를 공유하고, LED들의 각각의 캐소드는 별개의 LED 드라이버에 의해 구동된다.
픽셀 회로(500)는, 입력들로서, 이미지 데이터, 전원 전압 Vpix, 마스터 픽셀들의 행들이 선택되는 타이밍을 나타내는 행-기입 입력 ROW, R/G1/G2/B 서브픽셀들에 대한(예를 들어, 도 2a의 서브픽셀들(201-204)에 대한) 시변 값 RGGB_TVV, 및 서브픽셀들이 구동되는 타이밍을 나타내는 서브픽셀 특정 인에이블링 입력들 R_ena, B_ena, G1_ena, 및 G2_ena를 수신하고; 대응하는 서브픽셀들을 구동하기 위해(예를 들어, 도 2b에 도시된 대응하는 노드들 PB, PG1, PG2, 및 PR을 통해 LED들(211-214)을 구동하기 위해) 노드들 PB, PG1, PG2, 및 PR에서 전류 파형들을 출력한다. 입력들은 도 1에 도시된 디지털 구동 디바이스(104)로부터(예를 들어, 바이어스 전압 제어(112) 및/또는 메모리(114)로부터) 수신될 수 있고, 출력들은 (예를 들어, 도 2b에 도시된 바와 같이) 서브픽셀 LED들에 전송될 수 있다.
본 발명에 따른 픽셀 회로의 예에서, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 각각의 마스터 픽셀(즉, 도 2a의 마스터 픽셀(200)과 같은 하나 이상의 서브픽셀의 어셈블리)은: 구동된 마스터 픽셀의 각각의 LED에 대한(예를 들어, 도 2b의 LED들(211-214) 각각에 대한) 전류원(421-424(도 4) 또는 521-524(도 5))(예를 들어, 트랜지스터 또는 저항기와 트랜지스터의 조합과 같은 전류원 드라이버 디바이스), 및 하나 이상의 LED의 원하는 또는 미리 결정된 밝기 레벨을 저장하고, 펄스폭 변조(PWM) 동작 모드(즉, 구동 파형이 0과 설정 값 사이에서 진동하고, 밝기가 구동 파형이 구동 전류를 곱한 설정 값에 있는 시간의 비율에 의해 결정되는 경우)에 따라 LED들이 구동되도록 원하는 또는 미리 결정된 시간들에서 전류들을 활성화 및 비활성화하는 픽셀 로직(예를 들어, 픽셀 제어 로직)과 함께 적어도 하나의 저장 디바이스(예를 들어, 메모리 디바이스) 또는 저장된 밝기 레벨 값에 응답하여 가변 폭 또는 수의 다른 일련의 펄스들을 포함하거나 이들과 연관된다. 도 4에는, 2개의 픽셀 로직 및 저장 디바이스(411, 412)가 도시되어 있다. 도 5에는, 하나의 픽셀 로직 및 저장 디바이스(511)가 도시되어 있다. 비교 예들에서, 4개의 서브픽셀을 구동하기 위해서 4개 세트의 픽셀 로직 및 저장 디바이스들이 요구될 것이기 때문에; 픽셀 회로(400)와 픽셀 회로(500)는 동일한 개수의 서브픽셀을 구동하기 위해 더 적은 회로를 요구한다. 도 4 및 도 5는 전류원들(421-424 또는 521-524)에 의해 구동되는 LED들을 갖는 마스터 픽셀에 대응하는 픽셀 회로를 도시하고 있지만, 마스터 픽셀이 LCoS 아키텍처에 기초하는 구현들에서, 전류원들(421-424 또는 521-524)은 전압원들로 대체될 수 있다. 픽셀 회로(400)와 비교하여, 픽셀 회로(500)는 더 작은 면적을 차지할 수 있다. 반대로, 픽셀 회로(500)와 비교하여, 픽셀 회로(400)는 더 큰 가용 듀티 사이클 및/또는 더 낮은 요구 피크 전류를 제공할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 픽셀 회로(600)를 도시한 것이며, 도 3a 및 도 3b에 도시된 마스터 픽셀(300)을 구동하는데 사용되는 회로의 일례에 대응할 수 있다. 픽셀 회로(600)는 도 1에 도시된 어레이-드라이버 로직(125)의 적어도 일부의 예일 수 있다. 본 발명의 예시적인 양태에서, 도 6에 도시된 바와 같이, 마스터 픽셀 내의 모든 LED는 공통 캐소드 단자를 공유할 수 있고, LED들의 애노드들 각각은 별개의 LED 드라이버에 의해 구동된다. 본 발명의 다른 예시적인 양태에서, 픽셀 내의 모든 LED는 공통 애노드를 공유하고, LED들의 각각의 캐소드는 별개의 LED 드라이버에 의해 구동된다.
픽셀 회로(600)는 입력들로서, 이미지 데이터 DATA, 전원 전압 Vpix, 마스터 픽셀의 행이 선택되는 타이밍을 나타내는 행-기입 입력 ROW, G/B 서브픽셀에 대한(예를 들어, 도 3a의 서브픽셀들(301 및 302)에 대한) 시변 값 GB_TVV, 적색 서브픽셀에 대한(예를 들어, 도 3a의 서브픽셀(303)에 대한) 시변 값 R_TVV, 및 서브픽셀들이 구동되는 타이밍을 나타내는 서브픽셀 특정 인에이블링 입력들 R_ena, B_ena 및 G_ena를 수신하고; 노드들 PB, PG 및 PR에서 전류 파형들을 출력하여 대응하는 서브픽셀들을 구동한다(예를 들어, 도 3b에 도시된 대응하는 노드들 PB, PG 및 PR을 통해 LED들(301-303)를 구동한다). 입력들은 도 1에 도시된 디지털 구동 디바이스(104)로부터(예를 들어, 바이어스 전압 제어(112) 및/또는 메모리(114)로부터) 수신될 수 있고, 출력들은 (예를 들어, 도 3b에 도시된 바와 같이) 서브픽셀 LED들에 전송될 수 있다.
도 7은 본 발명에서의 픽셀 회로(700)를 도시한 것이며, 도 3a 및 도 3b에 도시된 마스터 픽셀(300)을 구동하는데 사용되는 회로의 일례에 대응할 수 있다. 픽셀 회로(700)는 도 1에 도시된 어레이-드라이버 로직(125)의 적어도 일부의 예일 수 있다. 본 발명의 예시적인 양태에서, 도 7에 도시된 바와 같이, 마스터 픽셀 내의 모든 LED는 공통 캐소드 단자를 공유할 수 있고, LED들의 애노드들 각각은 별개의 LED 드라이버에 의해 구동된다. 본 발명의 다른 예시적인 양태에서, 픽셀 내의 모든 LED는 공통 애노드를 공유하고, LED들의 각각의 캐소드는 별개의 LED 드라이버에 의해 구동된다.
픽셀 회로(700)는 입력들로서, 이미지 데이터 DATA, 전원 전압 Vpix, 마스터 픽셀들의 행들이 선택되는 타이밍을 나타내는 행-기입 입력 ROW, R/G/B 서브픽셀들에 대한(예를 들어, 도 3a의 서브픽셀들(301-303)에 대한) 시변 값 RGB_TVV, 및 서브픽셀들이 구동되는 타이밍을 나타내는 서브픽셀 특정 인에이블링 입력들 R_ena, B_ena, 및 G_ena를 수신하고; 대응하는 서브픽셀들을 구동하기 위해(예를 들어, 도 3b에 도시된 대응하는 노드들 PB, PG, 및 PR을 통해 LED들(301-303)을 구동하기 위해) 노드들 PB, PG, 및 PR에서 전류 파형들을 출력한다. 입력들은 도 1에 도시된 디지털 구동 디바이스(104)로부터(예를 들어, 바이어스 전압 제어(112) 및/또는 메모리(114)로부터) 수신될 수 있고, 출력들은 (예를 들어, 도 3b에 도시된 바와 같이) 서브픽셀 LED들에 전송될 수 있다.
본 발명에 따른 픽셀 회로의 예에서, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 각각의 마스터 픽셀(즉, 도 3a의 마스터 픽셀(300)과 같은 하나 이상의 서브픽셀의 어셈블리)은: 구동된 마스터 픽셀의 각각의 LED에 대한(예를 들어, 도 3b의 LED들(311-313) 각각에 대한) 전류원(621-623(도 6) 또는 721-723(도 7))(예를 들어, 트랜지스터 또는 저항기와 트랜지스터의 조합과 같은 전류원 드라이버 디바이스), 및 하나 이상의 LED의 원하는 또는 미리 결정된 밝기 레벨을 저장하고, 펄스폭 변조(PWM) 동작 모드 또는 가변 폭의 다른 일련의 펄스들(폭은 시간의 지속기간을 지칭하고, 상이한 밝기 레벨들에 대응하는 경우)에 따라 또는 저장된 밝기 레벨 값에 응답한 수에 따라 LED들이 구동되도록 원하는 또는 미리 결정된 시간들에서 전류들을 활성화 및 비활성화하는 픽셀 로직(예를 들어, 픽셀 제어 로직)과 함께 적어도 하나의 저장 디바이스(예를 들어, 메모리 장치)를 포함하거나 이들과 연관된다. 도 6에는, 2개의 픽셀 로직 및 저장 디바이스들(611, 612)이 도시되어 있다. 도 7에는, 하나의 픽셀 로직 및 저장 디바이스(711)만이 도시되어 있다. 비교 예들에서, 3개의 서브픽셀을 구동하기 위해서 3개 세트의 픽셀 로직 및 저장 디바이스들이 요구될 것이기 때문에; 픽셀 회로(600)와 픽셀 회로(700)는 동일한 개수의 서브픽셀을 구동하기 위해 더 적은 회로를 요구한다. 도 6 및 7은 전류원들(621-623 또는 721-723)에 의해 구동되는 LED들을 갖는 마스터 픽셀에 대응하는 픽셀 회로를 도시하고 있지만, 마스터 픽셀이 LCoS 아키텍처에 기초하는 구현들에서, 전류원들(621-623 또는 721-723)은 전압원들로 대체될 수 있다. 픽셀 회로(600)와 비교하여, 픽셀 회로(700)는 더 작은 면적을 차지할 수 있다. 반대로, 픽셀 회로(700)와 비교하여, 픽셀 회로(600)는 더 큰 가용 듀티 사이클 및/또는 더 낮은 요구 피크 전류를 제공할 수 있다.
본 발명의 예시적인 양태에서, 도 4 내지 도 7에 함께 도시되어 있지만, 픽셀 로직 및 메모리 회로(411/412, 511, 611/612, 또는 711)의 저장 디바이스(예를 들어, 메모리 디바이스) 및 픽셀 로직 회로 컴포넌트들은 (예를 들어, 이하에서 더 상세히 기술될 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이) 전기적으로 결합되어 있는 개별적인 컴포넌트들/디바이스들/시스템들일 수 있다.
본 발명의 예시적인 양태에서, 도 4 내지 도 7에 도시된 전류원들(421-424, 521-524, 621-623 또는 721-723)을 구동 요소들로서 사용하여, LED들(211-214 또는 311-313)이 전류를 실질적으로 선형 방식으로 광으로 변환함에 따라, 도 2 내지 도 3에 도시된 LED들(211-214 또는 311-313)의 동작을 구동한다. 이것은 예를 들어, LED(211-214 또는 311-314), 그것의 접점들 및 공통 캐소드 및 드라이버 서플라이의 전력-전달 네트워크의 저항의 변화들로 인해 광 출력의 원하지 않는 변화를 발생할 수 있는 전압 구동원과 대조적이다. 본 발명의 예시적인 양태에서, 디스플레이(120)가 LCoS 디스플레이일 때, 전압원이 픽셀들/픽셀 요소들/LED들/LED 픽셀들을 구동하는데 이용될 수 있다. "픽셀"에 대한 참조는 임의의 타입의 디스플레이의 픽셀, 예를 들어, LCoS 픽셀 또는 LED/LED 픽셀에 대한 참조이다.
본 발명의 예시적인 양태에서, 픽셀 메모리(예를 들어, 도 8 내지 도 10에 도시된 픽셀 메모리(811, 911, 913, 1011), 및/또는 도 4 내지 도 7에 도시된 픽셀 로직 및 저장 디바이스(411, 412, 511, 611, 612, 또는 711)의 메모리 컴포넌트들)에는, 데이터(예를 들어, (비디오 데이터를 포함할 수 있는) 이미지 데이터), 예를 들어, 값(예를 들어, 8-비트 컬러 심도가 가능한 픽셀에 대해 0-255를 포함한 0-255 사이의 값, 또는 10-비트 컬러 심도가 가능한 픽셀에 대해 0-1023을 포함한 0-1023 사이의 값)이 로딩된다. 본 발명의 예시적인 양태에서, 비트 심도는 물론 그 비트 심도를 나타내는 값이 변할 수 있다는 것이 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 것이다.
본 발명의 예시적인 양태에서, 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 픽셀 메모리(811, 911, 913 및/또는 1011)에는, 기입될 데이터를 데이터 버스(도면에서 "DATA"로 식별됨) 상에 배치하고, 이러한 데이터(예를 들어, DATA)가 기입될 때를 결정하는 픽셀 로직 회로(812, 912 및/또는 1012)에 입력되는 ROW-WRITE 입력으로서 전압 또는 전류 펄스를 서브픽셀들 중 적어도 하나에 대한 픽셀 메모리 내에 인가함으로써, 데이터(예를 들어, 이미지 데이터)가 로딩된다. (예를 들어, 도 9에서와 같이) 서브픽셀의 상단 행 및 하단 행이 개별적으로 구동되는 구현들에서, 픽셀 메모리에는 이미지 데이터 DATA0 또는 DATA1이 로딩되고, 적절하게, ROW-WRITE0 입력 또는 ROW-WRITE1 입력이 공급될 수 있다. 본 발명의 예시적인 양태에서, 디스플레이(예를 들어, 도 1의 디스플레이(120))는 픽셀 요소들(예를 들어, 도 1의 마스터 픽셀들(128))의 어레이, 예를 들어, LED들 또는 미러들을 포함하고, ROWWRITE 입력은 픽셀 어레이(126)의 행에 있는 모든 마스터 픽셀(128)에 대해 동시에 데이터가 기입될 때를 결정한다.
예를 들어, 비디오/이미지 프레임의 전체 지속 시간 또는 전체 지속 시간의 서브세트(즉, 서브프레임(예를 들어, 컬러 서브프레임)으로 알려짐)일 수 있는, LED의 주어진 컬러가 활성인 (예를 들어, 프레임 또는 서브-프레임의) 기간 동안, 픽셀 메모리(811, 911, 913 및/또는 10911)에 저장되고 멀티-비트 이진값으로 표현된 데이터(예를 들어, 컬러 값과 같은 값에 대응하는 이미지 데이터 DATA[n:0])가 픽셀 로직 회로(812, 912 및/또는 1012)에 입력된다. 본 발명의 예시적인 양태에서, 기준 라벨들 R_TVV 및 C_TVV 데이터 또는 R_TVV 및 C_TVV(여기서, R은 적색에 대한 시변 값을 나타내고, C는 녹색(G) 및 청색(B)의 조합에 대한 시변 값을 나타냄)에 의해 식별된 하나 이상의 시변 값(예를 들어, 전압 펄스에 의해 표현되는 멀티-비트 카운트 값 또는 디지털 데이터 패턴 등의 시변 디지털 값들)이 픽셀 로직 회로(812, 912, 및/또는 1012)(예를 들어, LED 픽셀 제어 로직 회로)에 입력되고, (비교, 합산, OR, AND 등의) 논리 함수들은 시변 값들을 (컬러 값에 대응하는 밝기 데이터 등의) 이미지/비디오 데이터와 결합하며, 드라이버(820, 921, 922, 및/또는 1020)(예를 들어, 전류 또는 전압 드라이버 디바이스)를 통해 LED/서브픽셀을 제어하는 출력을 생성한다. 예를 들어, 본 발명의 예시적인 양태에서, 마스터 클록은 픽셀 로직 회로에 결합되고, 각각의 기간 동안, 마스터 클록은 일정 기간에 걸쳐(예를 들어, 프레임 또는 서브프레임에 걸쳐) 컬러-특정 시변 카운트 값(예를 들어, R_TVV 및 C_TVV 데이터 또는 R_TVV 및 C_TVV)을 증분시키고, 이러한 카운트 값은 픽셀 로직 회로(812, 912, 및/또는 1012)에 입력되고, 예를 들어, LED/LED 픽셀들 중 각자의 픽셀의 원하는 또는 미리 결정된 컬러, 세기, 또는 밝기에 영향을 미치거나 이를 달성하기 위해, 픽셀 로직 회로(812, 912, 및/또는 1012)에 의해 수신된 저장된 데이터(예를 들어, 밝기 데이터 등의 이미지/비디오 데이터)로 전류 제어 디바이스가 활성화될 때를 제어하는데 이용된다. 본 발명의 예시적인 양태에서, 픽셀 메모리(811, 911, 913 및/또는 1011)에 저장된 데이터는 입력들/데이터/값들 R_TVV 및 C_TVV에 대한 인입 멀티-비트 카운트 값 또는 디지털 데이터 패턴과 논리적으로 결합되며, 논리 함수(비교, 합산, OR, AND 등)는 R_TVV 및 C_TVV 입력들/데이터/값들의 진보 및 변경들을 제어하는 마스터 클록의 각 기간 동안 그 로직에 의해 구동되는 전류 제어가 하이 또는 로우로 설정되는지를 결정한다. 예를 들어, 본 발명의 예시적인 양태에서, 마스터 클록은 카운트를 0-256까지 전진시킬 수 있다. 최종 결과는 시간의 경과에 따른 LED 출력의 디지털 변조이다. 본 발명의 실시예에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 2개의 픽셀 로직 및 저장 디바이스(411, 412)는 마스터 픽셀의 4개의 LED를 제어하는데 이용되며, 예를 들어 하나의 픽셀 로직 및 저장 디바이스(411) 회로는 녹색(G1, G2) 및 청색 LED들/LED 픽셀들을 제어하고, 다른 픽셀 로직 회로 및 저장 디바이스(412)는 적색 LED/LED 픽셀을 제어한다. 카운트 값들 외에, 인에이블 입력들 R_ena, G1_ena, G2_ena, 및 B_ena는 변조 함수가 한 번에 LED들 중 특정한 것들에만 적용되도록 한 번에 LED 드라이버들 중 하나를 활성화하기 위해 사용될 수 있다. 본 발명의 다른 예시적인 양태에서, 도 6에 도시된 바와 같이, 마스터 픽셀의 3개의 LED를 제어하기 위해 2개의 픽셀 로직 및 저장 디바이스(611, 612)가 이용되는데, 예를 들어 하나의 픽셀 로직 및 저장 디바이스(611)는 녹색 및 청색 LED들/LED 픽셀들을 제어하고, 다른 픽셀 로직 및 저장 디바이스(612)는 적색 LED/LED 픽셀을 제어한다. 카운트 값들 외에, 인에이블 입력들 R_ena, G_ena, 및 B_ena는 변조 함수가 한 번에 LED들 중 특정한 것들에만 적용되도록 한 번에 LED 드라이버들 중 하나를 활성화하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 예시적인 양태에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 모든 픽셀/LED(예를 들어, 마스터 픽셀의 3가지 컬러가 하나 이상의 LED 또는 다양한 컬러로 표현됨)가 단일 픽셀 로직 및 저장 디바이스(511)에 의해 구동될 수 있다. 요구되는 이러한 픽셀 로직 회로/메모리 블록들의 수는 원하는 듀티 사이클에 의해 결정된다.
도 8 내지 도 10은 픽셀 로직 회로의 논리 연산(즉, 픽셀의 논리 연산)을 포함하는 본 발명의 예시적인 픽셀 회로를 도시한 것이다. 특히, 도 8은 도 4의 픽셀 로직 및 저장 디바이스들(411 및 412)의 컴포넌트들이 분리되는 예를 도시하고; 도 9는 도 5의 픽셀 로직 및 저장 디바이스들(511)의 컴포넌트들이 분리되는 예를 도시하고; 도 10은 도 6의 픽셀 로직 및 저장 디바이스들(611 및 612) 또는 도 7의 픽셀 로직 및 저장 디바이스(711)의 컴포넌트들이 분리되는 예를 도시한다.
도 8에서, 픽셀 로직 및 저장 디바이스는, 입력들로서, 이미지 데이터 DATA[n:0], 마스터 픽셀들의 행들이 선택되는 타이밍을 나타내는 행-기입 입력 ROW-WRITE, 시변 값 TVV[n:0], 논리 함수(812) 및 래치(813)가 계산들을 수행하는 타이밍을 나타내는 컴퓨팅 입력 COMPUTE, 및 서브픽셀 특정 인에이블링 입력들을 수신하고, 예를 들어, 픽셀을 구동하기 위한 전압 또는 전류 파형을 출력한다. 픽셀 드라이버(820)(예를 들어, 도 4 내지 도 7의 전류원들 또는, LCoS 구현에서, 전압원들)는, 픽셀 메모리(811), 논리 함수(812), 및 래치(813)에 동작가능하게 접속된다. 논리 함수(812)는 하나 이상의 서브픽셀의 원하는 또는 미리 결정된 밝기 레벨을 저장할 수 있고, 서브픽셀들이 (예를 들어, 픽셀 메모리(811)에 저장된) 저장된 밝기 레벨 값에 응답하여 PWM 동작 모드 또는 다른 제어에 따라 구동되도록 원하는 또는 미리 결정된 시간들에서 전류들을 활성화 및 비활성화(또는 전압들을 변경)할 수 있다.
도 9에서, 마스터 픽셀 내의 서브픽셀들의 상이한 행들은 개별적으로 구동될 수 있다. 픽셀 로직 및 저장 디바이스는, 입력으로서, 상단-행 이미지 데이터 DATA0[n:0] 및 하단-행 이미지 데이터 DATA1[n:0], 상단-행-기입-입력 ROWWRITE0 및 하단-행-기입 입력 ROWWRITE1- 이들은 서브픽셀들의 상단 행들 및 마스터 픽셀들의 행들이 선택되는 타이밍을 나타냄 -, 시변 값 TVV[n:0], 논리 함수(912) 및 래치들(914/915)이 계산들을 수행하는 타이밍을 나타내는 컴퓨팅 입력 COMPUTE, 및 서브픽셀들이 구동되는 타이밍을 나타내는 서브픽셀 특정 인에이블링 입력들 R_ena, B_ena, G1_ena, 및 G2_ena를 수신하고; 픽셀을 구동하기 위한 전압 또는 전류 파형을 출력한다. 따라서, 제1 픽셀 드라이버들(921)(예를 들어, 도 4 내지 도 7에 대응하는 마스터 픽셀 내의 서브픽셀들의 상단 행의 전류원들, 또는 LCoS 구현들에서, 전압원들)은 제1 픽셀 메모리(911), 논리 함수(912), 및 제1 래치(914)에 동작가능하게 접속된다. 논리 함수(912)는 상단 행의 하나 이상의 서브픽셀의 원하는 또는 미리 결정된 밝기 레벨을 나타내는 전압 또는 전류 파형을 출력하고, 서브픽셀들이 (예를 들어, 제1 픽셀 메모리(911)에 저장된) 저장된 밝기 레벨 값에 응답하여 PWM 동작 모드 또는 다른 제어에 따라 구동되도록 원하는 또는 미리 결정된 시간들에서 전류들을 활성화 및 비활성화(또는 전압들을 변경)할 수 있다. 제2 픽셀 드라이버들(922)(예를 들어, 도 4 내지 도 7에 대응하는 마스터 픽셀 내의 서브픽셀들의 하단 행의 전류원들, 또는 LCoS 구현들에서, 전압원들)은 제2 픽셀 메모리(913), 논리 함수(912), 및 제2 래치(915)에 동작가능하게 접속된다. 논리 함수(912)는 하단 행의 하나 이상의 서브픽셀의 원하는 또는 미리 결정된 밝기 레벨을 나타내는 전압 또는 전류 파형을 출력하고, 서브픽셀들이 (예를 들어, 제2 픽셀 메모리(913)에 저장된) 저장된 밝기 레벨 값에 응답하여 PWM 기능 또는 다른 제어에 따라 구동되도록 원하는 또는 미리 결정된 시간들에서 전류들을 활성화 및 비활성화(또는 전압들을 변경)할 수 있다.
본 발명의 예시적인 양태에서, 도 9에 도시된 바와 같이, 픽셀 로직 회로의 논리 함수 요소들/컴포넌트들/디바이스들은 2개의 인접한 마스터 픽셀들 사이에서 공유되고, 픽셀 로직 회로의 논리 함수 요소들/컴포넌트들/디바이스들에 의한 계산이 각각의 마스터 픽셀 또는 LED 픽셀 사이에서 교대 사이클에 있도록 시간-멀티플렉싱 방식으로 사용된다.
도 10에서, 픽셀 로직 및 저장 디바이스는, 입력들로서, 이미지 데이터 DATA[n:0], 마스터 픽셀들의 행들이 선택되는 타이밍을 나타내는 행-기입 입력 ROW-WRITE, 시변 값 TVV[n:0], 논리 함수(1012) 및 래치(1013)가 계산들을 수행하는 타이밍을 나타내는 컴퓨팅 입력 COMPUTE, 및 서브픽셀들이 구동되는 타이밍을 나타내는 서브픽셀 특정 인에이블링 입력들 R_ena, B_ena, 및 G_ena를 수신하고; 픽셀 드라이버들(1020)(예를 들어, 도 4 내지 도 7의 전류원들, 또는 LCoS 구현들에서, 전압원들)이 픽셀 메모리(1011), 논리 함수(1012), 및 래치(1013)에 동작가능하게 접속되는 픽셀을 구동하기 위한 전압 또는 전류 파형을 출력한다. 논리 함수(1012)는 하나 이상의 서브픽셀의 원하는 또는 미리 결정된 밝기 레벨을 저장하고, 서브픽셀들이 (예를 들어, 픽셀 메모리(1011)에 저장된) 저장된 밝기 레벨 값에 응답하여 PWM 동작 모드 또는 다른 제어에 따라 구동되도록 원하는 또는 미리 결정된 시간들에서 전류들을 활성화 및 비활성화(또는 전압들을 변경)할 수 있다. 그러나, 도 10의 예는 도 8의 예와 유사하지만, 마스터 픽셀이 4개의 서브픽셀 R, G1, G2, B 대신에 3개의 서브픽셀 R, G, B만을 포함하는 경우이다.
본 발명의 예시적인 양태에서, 픽셀 메모리(811, 911, 913 및/또는 1011)는 입력 데이터 버스 상에 데이터 값을 제공하고, 이를 ROW-WRITE(또는 ROW-WRITE0/ROW-WRITE1) 입력(예를 들어, 전압 입력 또는 전압 펄스 입력)과 함께 메모리에 로딩함으로써 로딩된다. 본 발명의 픽셀/LED/LED 픽셀은 시변 전압 값들(예를 들어, RGGB_TVV 버스 또는 TVV 값)을 운반하는 버스를 통해 픽셀 로직 회로(예를 들어, 도 4 내지 도 7에 도시된 픽셀 로직 및 메모리 블록들 내에 도시되고 포함된 픽셀 로직 회로)의 논리 함수/픽셀 로직 회로/요소들/컴포넌트들/디바이스들(도 8 내지 도 10 참조)로 송신되는 카운트 값(예를 들어, 선형 카운트 또는 1-핫 인코딩된 값(예를 들어, 값들 중 하나만이 항상 높은 데이터 스트림)과 같은 데이터 또는 변화하는 디지털 패턴)에 따라, 로딩된 데이터 값에 대응하는 세기의 광을 방출 또는 반사한다. 논리 함수/픽셀 로직 회로는 조합 로직(예를 들어, 저장된 데이터 값 및 인입 TVV 값의 로직 조합(예를 들어, AND, OR, XOR 또는 등가 함수)을 수행하여 로직 결과를 생성하고, 이는 픽셀 드라이버에 데이터를 출력하는 래치(다수의 래치 중 마지막 래치일 수 있고, 픽셀 드라이버에 전기적으로 결합됨)에 송신되고, 이러한 데이터는 픽셀 드라이버를 제어한다(예를 들어, 다수의 래치 중 마지막 래치일 수 있고, LED 또는 마이크로LED 디스플레이의 경우 전류원 또는 전류원 디바이스이고, LCoS 또는 액정(LCD) 디스플레이 또는 마이크로디스플레이의 경우 전압원/전압원 디바이스임). 본 발명의 예시적인 양태에서, 논리 함수/픽셀 로직 회로는 비교 논리 기능을 수행한다. 예를 들어, 본 발명의 예시적인 양태에서, 픽셀 드라이버는 디스플레이가 마이크로LED 디스플레이들일 때 전류원일 수 있거나, 디스플레이가 LCoS 디스플레이일 때 전압 레벨 시프터일 수 있다. 본 발명의 예시적인 양태에서, 도 8 내지 도 10의 래치들은, 픽셀 어레이 외부의 백플레인 내의 로직에 의해 생성되는 COMPUTE 입력에 의한 활성화에 따라, 주기적으로(예를 들어, TVV 값이 변할 때마다) 업데이트된다. 본 발명의 예시적인 양태에서, COMPUTE 입력은 또한 픽셀 로직 회로의 논리 함수 요소들/컴포넌트들/디바이스들에서의 픽셀 제어 처리/활동을 제어하고 필요할 때에만 에너지가 사용되도록 내부 활동을 중단 및 시작함으로써 그의 전력 소산을 감소시키는데 사용될 수 있다.
도 11 내지 도 14는 프레임의 길이와 비교하여 마스터 픽셀(예를 들어, 각각의 착색된 LED)의 각각의 LED에 대응하는 컬러들의 최대 듀티 사이클을 도시한다. 예를 들어, 풀 비디오 프레임의 길이인 듀티 사이클의 최대 범위가 도 11 내지 도 14에 도시되어 있다. 도 11은 도 4 및 도 8에 도시된 픽셀 구동 회로에 의해 구동되는 서브픽셀들에 대한 최대 듀티 사이클에 대응할 수 있고; 도 12는 도 5 및 도 9에 도시된 픽셀 구동 회로에 의해 구동되는 서브픽셀들에 대한 최대 듀티 사이클에 대응할 수 있고; 도 13은 도 6 및 도 10에 도시된 픽셀 구동 회로에 의해 구동되는 서브픽셀들의 최대 듀티 사이클에 대응할 수 있으며; 도 14는 도 7 및 도 10에 도시된 픽셀 구동 회로에 의해 구동되는 서브픽셀들의 최대 듀티 사이클에 대응할 수 있다. 그러나, 듀티 사이클/듀티 사이클의 길이는 변할 수 있다는 것이 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해되어야 한다. 더욱이, 설명의 목적을 위해 도 11 내지 도 14 각각에서 상이하게 도시된 프레임들의 길이는 실제 구현들에서 각각의 프레임의 길이가 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
(도 11에 도시된) 제1 예에서, 더 낮은 효율로 인해 적색 LED에 대해 더 큰 듀티 사이클이 사용된다. 각각의 최대 가능한 듀티 사이클에 의해, 각각의 개별 LED가 턴온되는 시간의 양에 그의 구동 전류를 곱한 것은 LED의/LED 픽셀의 상대 밝기를 결정한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 적색 LED를 구동하는 회로(예를 들어, 전류원(424))에 결합된 메모리(픽셀 로직 및 저장 디바이스(412)에 포함됨)는 전체 프레임의 시작에서 한 번 소정 값으로 로딩되는 반면, 2개의 녹색 및 하나의 청색 LED들(예를 들어, 전류원들(422, 423 및 421) 각각)을 구동하는데 사용되는 회로에 결합된 메모리(픽셀 로직 및 저장 디바이스(411)에 포함됨)는 각각의 컬러 서브프레임들의 시작에서 로딩되고, 따라서 회로의 재사용을 달성한다(즉, 각각의 픽셀 또는 LED 픽셀에 대한 개별 픽셀 로직 회로를 가질 필요 없이, 예를 들어 상이한 시간들에서 컬러 서브프레임들을 개별적으로 구동하기 위해 픽셀 로직 회로를 이용한다). 따라서, 도 11에 도시된 바와 같이, 적색 LED는 녹색 LED들 및 청색 LED와 병렬로 전체 프레임에 대해 구동되며, 이들 각각은 필드 순차 방식으로 프레임의 1/3에 대해 구동된다. 다시 말해, 서브픽셀들은 풀-타임-온(full-time-on)과 필드-순차 동작(field-sequential operation) 사이의 하이브리드에서 구동된다.
도 5의 픽셀 회로 구조에 대응하는, 본 발명에 따른 픽셀 회로의 예에서, 이미지 또는 비디오 프레임이 도 12에 도시된 바와 같이 4개의 기간으로 분할됨으로써, 각각의 서브픽셀은 4개의 기간 중 하나 동안 데이터(예를 들어, 이미지 또는 비디오 데이터)에 따라 독립적으로 활성화, 턴온, 턴오프 또는 로딩된다. 따라서, 도 12에 도시된 바와 같이, 각각의 LED는 필드 순차 방식으로 프레임의 1/4에 대해 구동된다. 4개의 기간을 수반하는 이 프로세스는 또한 더 빠른 클록 레이트로 동작하고 적색 기간 동안 더 높은 전류를 요구하는 것과 교환하여, 픽셀들(예를 들어, 마이크로LED 픽셀 또는 LCoS 픽셀)을 구동하는데 필요한 회로의 양을 감소시킨다.
도 6의 픽셀 회로 구조에 대응하는, 본 발명에 따른 픽셀 회로의 예에서, 적색 LED에 대해 더 낮은 효율로 인해 더 큰 듀티 사이클이 사용된다. 각각의 최대 가능한 듀티 사이클에 의해, 각각의 개별 LED가 턴온되는 시간의 양은 LED의/LED 픽셀의 상대 밝기를 결정한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 적색 LED를 구동하는 회로(예를 들어, 전류원(623))에 결합된 메모리(픽셀 로직 및 저장 디바이스(612)에 포함됨)는 전체 프레임의 시작에서 한 번 소정 값으로 로딩되는 반면, 하나의 녹색 및 하나의 청색 LED들(예를 들어, 전류원들(622 및 621) 각각)을 구동하는데 사용되는 회로에 결합된 메모리(픽셀 로직 및 저장 디바이스(611)에 포함됨)는 각각의 컬러 서브프레임들의 시작에서 로딩되고, 따라서 회로의 재사용을 달성한다(즉, 각각의 픽셀 또는 LED 픽셀에 대한 개별 픽셀 로직 회로를 가질 필요 없이, 예를 들어 상이한 시간들에서 컬러 서브프레임들을 개별적으로 구동하기 위해 픽셀 로직 회로를 이용한다). 따라서, 도 13에 도시된 바와 같이, 적색 LED는 전체 프레임에 대해 녹색 LED 및 청색 LED와 병렬로 구동되며, 이들 양자는 프레임의 1/3에 대해 필드 순차 방식으로 구동된다. 다시 말해, 서브픽셀들은 3-서브픽셀 마스터 픽셀에 대한 풀-타임-온과 필드-순차 동작 사이의 하이브리드에서 구동된다.
도 7의 픽셀 구조에 대응하는, 본 발명에 따른 픽셀 회로의 예에서, 이미지 또는 비디오 프레임이 도 14에 도시된 바와 같이 3개의 기간으로 분할됨으로써, 각각의 서브픽셀은 4개의 기간 중 하나 동안 데이터(예를 들어, 이미지 또는 비디오 데이터)에 따라 독립적으로 활성화, 턴온, 턴오프 또는 로딩된다. 따라서, 도 14에 도시된 바와 같이, 각각의 LED는 필드 순차 방식으로 프레임의 1/3에 대해 구동된다. 3개의 기간을 수반하는 이 프로세스는 또한 더 빠른 클록 레이트로 동작하고 적색 기간 동안 더 높은 전류를 요구하는 것과 교환하여, 픽셀들(예를 들어, 마이크로LED 픽셀 또는 LCoS 픽셀)을 구동하는데 필요한 회로의 양을 감소시킨다.
본 발명에 따른, 픽셀 회로의 일부 예들은 필드-순차 방식으로의 서브픽셀의 구동, 또는 풀-타임-온과 필드-순차 동작 간의 하이브리드를 제공한다. 이것은 픽셀 회로(예를 들어, 시간의 경과에 따른 픽셀 구동 또는 제어 회로)의 재사용을 허용하고, 필요한 그러한 회로의 사본들의 수를 감소시킨다. 결과적으로, 마스터 픽셀은 크기가 감소되고, 따라서, 이러한 마스터 픽셀을 포함하는 전체 디스플레이가 마찬가지로 크기가 감소된다.
도 11 및 도 13의 상기 예시들은 적색 서브픽셀이 다른 컬러 서브픽셀들의보다 더 긴 최대 듀티 사이클을 갖는 구현들을 도시하고 있지만, 본 개시내용은 그렇게 제한되지 않는다. 본 발명의 예시적인 양태에서, 하나 이상의 다른 컬러 서브픽셀은 적색 서브픽셀보다 더 길게 구동될 수 있다. 더욱이, 주목된 바와 같이, 본 개시내용은 적색, 청색, 및 녹색을 사용하는 마스터 픽셀들로만 한정되지 않으며, 대신에 다른 컬러들 또는 컬러들의 조합들에 적용될 수 있다.
도 11 내지 도 14 각각에서, 서브픽셀의 밝기는 프레임 내의 최대 듀티 사이클에 대한 그것의 듀티 사이클에 의해 결정된다. 예를 들어, 50%의 상대적 듀티 사이클을 갖는 서브픽셀은 그 할당된 서브프레임의 50%에 대해 조명될 것이고 중간 밝기에 있을 것이다. 에너지 소비 신호 전이들을 최소화하기 위해, 단일 펄스 PWM, 즉 컬러 프레임 당 단일 펄스가 구현될 수 있다. 이것은 도 15와 관련하여 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이 글로벌 N-비트 카운팅 버스 및 비교기의 사용을 통해 구현될 수 있다. 서브픽셀에는 데이터 값(예를 들어, DAC 코드 또는 그레이스케일 값)이 로딩될 수 있고, 이에 의해 DAC 코드가 버스 카운터와 동일할 때 서브프레임 내의 포인트에서 펄스 전이를 트리거할 수 있다. 예를 들어, 8-비트 컬러 심도 및 50% 듀티 사이클을 갖는 서브픽셀에서, 서브픽셀에는 128의 DAC 코드가 로딩될 수 있으며, 이는 (카운터가 128의 값을 가질 때) 대응하는 LED가 서브프레임을 통해 중간에서 턴온되게 할 것이다.
종래의 LCoS 설계들과 함께 사용되는 실리콘 백플레인들은 마이크로LED 디스플레이들과 함께 사용하기 위해 적응될 수 있다. 그러나, 이러한 백플레인들은, 특정 구현들에서, 단일-컬러 LED들을 구동하기 위해서만 사용될 수 있고, 따라서 풀 컬러를 달성하기 위해 다수의 디스플레이 패널들을 요구할 것이다. 그러한 백플레인이 멀티-컬러 LED 프로세스에 적용되는 경우, 마스터 픽셀(즉, 각각의 컬러의 서브픽셀들로 구성되는 풀 컬러 픽셀)을 구성하는 3개 내지 4개의(3-4) LED를 구동하기 위해 3개 내지 4개의(3-4) 픽셀 회로를 사용할 필요성으로 인해 해상도가 감소하거나 크기가 증가해야 할 것이다. 감소된 픽셀 회로에 의해, 본 발명의 예시적인 양태에서, 각각의 픽셀 아래에 정교한 픽셀 로직 회로가 배치될 수 있다.
본 발명에 따른 픽셀 회로는, 전력 또는 속도를 희생하지 않고, 감소된 크기의 디스플레이를 달성한다. LCoS 디스플레이들과 달리, 본 발명에 따른 마이크로LED 디스플레이들과 같은 LED 디스플레이들은 전체 디스플레이(예로서, LCoS 디스플레이) 상에 광을 비추는 외부 조명원을 이용하는 것이 아니라 활성 픽셀들, 즉 "온" 픽셀들(예를 들어, LED들 또는 마이크로LED들)만을 조명한다.
위에 주목된 바와 같이, 본 개시내용에 따른 논리 함수의 한 예에서, 비교기는 본 개시내용에 따른 PWM을 구현하기 위해 사용될 수 있다. 디지털 비교기 회로들은 다량의 면적을 소비할 수 있다. 디스플레이 크기는 인접 픽셀들 또는 픽셀들의 그룹들 사이에(예를 들어, 마스터 픽셀 내의 다수의 서브픽셀들 사이에, 마스터 픽셀 내의 서브픽셀의 그룹들 사이에, 및/또는 마스터 픽셀들의 그룹들 사이에) 디지털 비교기 회로의 사용을 시간 다중화함으로써 더 감소될 수 있다. 타이밍은 각각의 서브픽셀 또는 픽셀이 글로벌 카운트 기간의 일부 동안 평가되도록 글로벌 버스와 동기화될 수 있다.
본 발명의 예시적인 양태에서, 도 15에 도시된 바와 같이, 로직 회로는 다수의 서브픽셀 사이에 공유되고 마스터 픽셀 내의 서브픽셀들의 열들 사이에서 시간 순차 방식으로 동작되는 비교기를 포함한다. 도 15의 로직 회로는, 입력들로서, 마스터 픽셀 내의 서브픽셀들의 제1 열에 대한 이미지 데이터 Data0, 마스터 픽셀 내의 서브픽셀들의 제2 열에 대한 이미지 데이터 Data1, 마스터 픽셀 내의 서브픽셀들의 제1 행에 대한 행 선택 입력 Row0, 마스터 픽셀 내의 서브픽셀들의 제2 행에 대한 행 선택 입력 Row1, 4개의 서브픽셀 메모리 선택 입력 Pxl_selxy)(여기서 x는 마스터 픽셀 내의 대응하는 서브픽셀의 x 위치를 나타내고, y는 마스터 픽셀 내의 대응하는 서브픽셀의 y 위치를 나타내고, x와 y는 모두 좌측 상부 서브픽셀에서 0임), 4개의 서브픽셀 래치 선택 출력 Pxl_gsetxy selxy(여기서 x는 마스터 픽셀 내의 대응하는 서브픽셀의 x 위치를 나타내고, y는 마스터 픽셀 내의 대응하는 서브픽셀의 y 위치를 나타내고, x와 y는 모두 좌측 상부 서브픽셀에서 0임), 및 글로벌 타이밍 카운터 G[7:0]를 수신한다. 도 15의 로직 회로는 4개의 픽셀 구동 파형(예를 들어, 시변 전압값) drvxy(여기서 x는 마스터 픽셀 내의 대응하는 서브픽셀의 x 위치를 나타내고, y는 마스터 픽셀 내의 대응하는 서브픽셀의 y 위치를 나타내며, x와 y는 둘다 좌측 상부 서브픽셀에서의 0임)를 출력한다.
도 15의 로직 회로는 4개의 서브픽셀 메모리 회로들(1501-1504), 2개의 멀티플렉서들(1511-1512), 논리 함수(1520)(일부 구현들에서, 디지털 비교기 회로와 같은 조합 로직 회로일 수 있음), 및 4개의 서브픽셀 래치들(1531-1534)을 포함한다. 로직 회로는 또한 논리 함수(1520)와 4개의 서브픽셀 래치(1531-1534) 사이에 디멀티플렉서를 포함할 수 있다. 도 15에서, "서브픽셀(x,y)"는 마스터 픽셀 내의 (x,y) 위치에 있는 서브픽셀을 지칭하며, 여기서 (0,0)은 마스터 픽셀의 좌측 상부 코너에 있는 서브픽셀을 식별한다.
도 15의 컴포넌트들은 도 4 내지 도 7에 도시된 픽셀 구동 및 저장 디바이스들(411, 412, 511, 611, 612, 및/또는 711)에 대응할 수 있다. 예를 들어, 서브픽셀 메모리 회로들(1501-1504)은 도 8 내지 도 10에 도시된 픽셀 메모리들(811, 911, 913 및/또는 1011)에 대응할 수 있고; 멀티플렉서들(1511-1512) 및 논리 함수(1520)는 도 8 내지 도 10에 도시된 논리 함수들(812, 912 및/또는 1012)에 대응할 수 있고; 서브픽셀 래치들(1531-1534)은 도 8 내지 도 10에 도시된 래치들(813, 914, 915 및/또는 1013)에 대응할 수 있다. 서브픽셀 메모리 회로들(1501-1504) 각각은, 서브픽셀의 컬러 심도에 대응하는 N-비트 메모리 회로로서 구현될 수 있다. 예를 들어, 서브픽셀 메모리 회로들(1501-1504)은 8-비트 SRAM 회로들일 수 있다.
도 15는 마스터 픽셀 내에서 2x2 어레이로 배열된 4개의 서브픽셀의 예를 도시한다. (서브픽셀들의 좌측 열에 대응하는) 서브픽셀 메모리들(1501 및 1502)은 입력 데이터 버스 상에 데이터 값 Data0을 제시하고, 서브픽셀이 위치되는 행에 따라, 그것을 Row0 또는 Row1 입력과 함께 메모리에 로딩함으로써 로딩된다. 서브픽셀 메모리들(1503 및 1504)(서브픽셀들의 우측 열에 대응함)은 입력 데이터 버스 상에 데이터 값 Data1을 제시하고, 서브픽셀이 위치되는 행에 따라, 이를 Row0 또는 Row1 입력과 함께 메모리에 로딩함으로써 로딩된다. 서브픽셀 메모리들(1501-1502 및 1503-1504)의 출력들은 멀티플렉서들(1511 및 1512)에 의해 각각 함께 멀티플렉싱되고, 픽셀 선택 입력들 Pxl_sel00, Pxl_sel10, Pxl_sel01, 및 Pxl_sel11에 기초하여 공통 버스 상에 8-비트 데이터 신호 DATA[7:0]로서 출력되며, 이들은 대응하는 서브픽셀 메모리들(1501-1504)로부터의 입력들 사이에서 각각 선택한다. 논리 함수(1520)는 데이터 값 DATA[7:0] 및 8-비트 글로벌 카운터 값 G[7:0] 둘 다를 수신한다. 논리 함수(1520)의 출력은 데이터 신호가 글로벌 카운터 값과 동일한 시점에서 플립할 것이다. 이 출력은 서브픽셀 래치들(1531-1534)에 제공된다. 그 후, 서브픽셀 래치들(1531-1534)은 대응하는 출력 선택 파형 Pxl_gsel00, Pxl_gsel10, Pxl_gsel01, 및 Pxl_gsel11의 동작에 기초하여 저장된 신호 또는 값을 출력한다. 각각의 서브픽셀 래치로부터의 출력은 적절하게 대응하는 픽셀 드라이버 drv00, drv10, drv01, 또는 drv11에 제공된다.
본 명세서에 기술된 발명 주제는 본 명세서에 개시된 구조적 수단 및 그의 구조적 등가물을 비롯한 디지털 전자 회로로 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다.
개시된 주제는 그 적용에 있어서, 이하의 설명에 제시되거나 이하의 도면들에 나타낸 컴포넌트들의 구조의 세부사항들 또는 그 배열로 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 개시된 주제는 다른 실시예들이 가능하고 다양한 방식으로 실시되고 실행될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 채용되는 어법 및 용어는 설명 목적이고 제한하는 것으로서 간주되지 않아야 한다는 것이 이해된다. 이와 같이, 본 기술분야의 통상의 기술자들은 본 개시내용이 기초로 하는 개념이 개시된 주제의 다수의 목적을 수행하기 위한 다른 구조들, 방법들 및 시스템들의 설계를 위한 기초로서 즉시 이용될 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 청구항들은 개시된 주제의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않는 한 그러한 동등한 구성들을 포함하는 것으로 간주되는 것이 중요하다. 개시된 주제가 전술한 예시적인 실시예들에서 설명되고 예시되었지만, 본 개시내용은 단지 예시로서 이루어졌으며, 개시된 주제의 구현에 대한 세부사항들의 많은 변경들은 개시된 주제의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 이루어질 수도 있으며, 이는 이어지는 청구항들에 의해서만 제한된다는 것이 이해된다.

Claims (20)

  1. 픽셀 회로를 갖는 디스플레이 시스템으로서,
    픽셀 로직 회로;
    상기 픽셀 로직 회로에 결합된 저장 디바이스;
    적어도 하나의 마스터 픽셀을 갖는 디스플레이- 상기 마스터 픽셀은 적어도 2개의 서브픽셀을 포함함 -;
    상기 적어도 2개의 서브픽셀 중 하나에 결합된 제1 드라이버 디바이스- 상기 픽셀 로직 회로는 상기 제1 드라이버 디바이스에 결합됨 -; 및
    상기 적어도 2개의 픽셀 중 다른 하나에 결합된 제2 드라이버 디바이스- 상기 픽셀 로직 회로는 상기 제2 드라이버 디바이스에 결합되고, 상기 픽셀 로직 회로는 상기 적어도 2개의 서브픽셀 모두를 제어함 -를 포함하는 디스플레이 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 드라이버 디바이스들은 전류 드라이버 디바이스들이고, 상기 디스플레이는 마이크로LED 디스플레이, OLED 디스플레이, 또는 LED 디스플레이인 디스플레이 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 드라이버 디바이스들은 전압 드라이버 디바이스들이고, 상기 디스플레이는 LCoS 디스플레이 또는 LCD 디스플레이인 디스플레이 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 픽셀 로직 회로는 상기 적어도 2개의 서브픽셀 중 하나를 오프 상태로 유지하면서, 상기 적어도 2개의 서브픽셀 중 다른 하나의 상태를 온 상태와 오프 상태 사이에서 변경하는 디스플레이 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 서브픽셀은 2개의 녹색 서브픽셀, 하나의 청색 서브픽셀, 및 하나의 적색 서브픽셀을 포함하는 4개의 서브픽셀 또는 다른 멀티-컬러 조합이고, 상기 픽셀 로직 회로는 필드 순차 컬러(FSC) 서브픽셀 구동 프로세스 또는 방법에 따라 상기 2개의 녹색 서브픽셀 및 상기 청색 서브픽셀을 구동하면서 상기 적색 서브픽셀을 온 상태로 유지하는 디스플레이 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디스플레이는 마이크로LED 디스플레이이고, 상기 서브픽셀들은 마이크로LED들인 디스플레이 시스템.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디스플레이는 LCoS 디스플레이이고, 상기 서브픽셀들은 반사성 재료들 또는 디바이스들인 디스플레이 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 서브픽셀은 2개의 녹색 서브픽셀, 하나의 청색 서브픽셀, 및 하나의 적색 서브픽셀을 포함하는 4개의 서브픽셀 또는 다른 멀티-컬러 조합이고, 상기 픽셀 로직 회로는 필드 순차 컬러(FSC) 서브픽셀 구동 프로세스 또는 방법에 따라 상기 2개의 녹색 서브픽셀, 상기 청색 서브픽셀, 및 상기 적색 서브픽셀을 구동하는 디스플레이 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 서브픽셀은 하나의 녹색 서브픽셀, 하나의 청색 서브픽셀, 및 하나의 적색 서브픽셀을 포함하는 3개의 서브픽셀 또는 다른 멀티-컬러 조합이고, 상기 픽셀 로직 회로는 필드 순차 컬러(FSC) 서브픽셀 구동 프로세스 또는 방법에 따라 상기 녹색 서브픽셀 및 상기 청색 서브픽셀을 구동하면서 상기 적색 서브픽셀을 온 상태로 유지하는 디스플레이 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 픽셀 로직 회로의 내부 또는 외부에 있는 래치; 및
    상기 마스터 클록의 각각의 미리 결정된 기간동안, 픽셀이 밝아지거나 어두워져야 할 때를 결정하는 시변 파형을 출력하는 마스터 클록을 추가로 포함하고,
    상기 픽셀 로직 회로는 상기 시변 파형을 수신하고,
    상기 픽셀 로직 회로는 논리 함수를 포함하고, 픽셀에 관한 밝기 데이터에 대응하는 상기 저장 디바이스로부터의 데이터는 상기 픽셀 로직 회로에 의해 상기 저장 디바이스에 상기 데이터를 기입하라는 명령에 대응하는 행-기입 파형의 수신시에 상기 픽셀 로직 회로에 입력되고,
    상기 픽셀 로직 회로가 계산하라는 명령을 수신하는 것에 응답하여, 상기 픽셀 로직 회로의 상기 논리 함수는 상기 저장 디바이스에 저장된 상기 데이터 및 상기 논리 함수에 입력된 상기 시변 파형에 기초하거나 이를 이용하여 조합 로직을 실행하고, 고전압 값 또는 저전압 값에 각각 대응하는 활성화/인에이블 또는 비활성화/디스에이블을 상기 제1 드라이버 디바이스에 출력하는 디스플레이 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 논리 함수는 상기 픽셀 로직 회로에 입력된 픽셀 상태 파형에 의해 인에이블된 상기 픽셀들에 대한 활성화/인에이블 또는 비활성화/디스에이블을 상기 제1 드라이버 디바이스에 출력하는 디스플레이 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 픽셀 로직 회로는 조합 로직 회로를 포함하고;
    상기 저장 디바이스는 상기 조합 로직 회로의 입력에 결합된 적어도 2개의 서브픽셀 메모리, 및 상기 조합 로직 회로의 출력에 결합된 적어도 2개의 서브픽셀 래치를 포함하고;
    상기 조합 로직 회로는 프레임 기간의 제1 부분 동안 상기 적어도 2개의 서브픽셀 메모리 중 제1 서브픽셀 메모리의 출력에 대해 동작하고, 상기 프레임 기간의 제2 부분 동안 상기 적어도 2개의 서브픽셀 메모리 중 제2 서브픽셀 메모리의 출력에 대해 동작하도록 구성되는 디스플레이 시스템.
  13. 픽셀 구동 회로로서,
    픽셀 로직 및 저장 디바이스;
    픽셀의 제1 서브픽셀에 결합된 제1 드라이버 디바이스- 상기 픽셀 로직 및 저장 디바이스는 상기 제1 드라이버 디바이스에 결합됨 -; 및
    상기 픽셀의 제2 서브픽셀에 결합된 제2 드라이버 디바이스- 상기 픽셀 로직 및 저장 디바이스는 상기 제2 드라이버 디바이스에 결합됨 -를 포함하는 픽셀 구동 회로.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 드라이버 디바이스들은 전류 드라이버 디바이스들이고, 상기 픽셀은 마이크로LED 픽셀, OLED 픽셀, 또는 LED 픽셀인 픽셀 구동 회로.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 드라이버 디바이스들은 전압 드라이버 디바이스들이고, 상기 픽셀은 LCoS 픽셀 또는 LCD 픽셀인 픽셀 구동 회로.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 서브픽셀의 제3 서브픽셀에 결합된 제3 드라이버 디바이스- 상기 픽셀 로직 및 저장 디바이스는 상기 제3 드라이버 디바이스에 결합됨 -를 추가로 포함하고,
    상기 픽셀 로직 및 저장 디바이스는 필드 순차 방식으로 상기 제2 드라이버 디바이스 및 상기 제3 드라이버 디바이스를 동작시키도록 구성되는 픽셀 구동 회로.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 픽셀 로직 및 저장 디바이스는 상기 픽셀 로직 및 저장 디바이스가 상기 제2 드라이버 디바이스 및 상기 제3 드라이버 디바이스를 상기 필드 순차 방식으로 동작시키는 기간 동안 상기 제1 드라이버 디바이스를 동작시키도록 구성되는 픽셀 구동 회로.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 픽셀 로직 및 저장 디바이스는 상기 제1 드라이버 디바이스, 상기 제2 드라이버 디바이스, 및 상기 제3 드라이버 디바이스를 상기 필드 순차 방식으로 동작시키도록 구성되는 픽셀 구동 회로.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 픽셀 로직 및 저장 디바이스는 적어도 하나의 서브픽셀 메모리, 디지털 비교기 회로, 및 적어도 하나의 서브픽셀 래치를 포함하는 픽셀 구동 회로.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 서브픽셀 메모리는 제1 서브픽셀 메모리와 제2 서브픽셀 메모리를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 서브픽셀 래치는 제1 서브픽셀 래치와 제2 서브픽셀 래치를 포함하고,
    상기 디지털 비교기 회로는 프레임 기간의 제1 부분 동안 상기 제1 서브픽셀 메모리의 출력에 대해 동작하고, 상기 프레임 기간의 제2 부분 동안 상기 제2 서브픽셀 메모리의 출력에 대해 동작하도록 구성되는 픽셀 구동 회로.
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