TWI840644B

TWI840644B - 顯示器系統及操作顯示器系統的方法

Info

Publication number: TWI840644B
Application number: TW110100674A
Authority: TW
Inventors: 伊恩凱爾斯; 尼古拉斯梅萊納; 埃德蒙帕松; 約書亞維斯瑪
Original assignee: 美商思娜公司
Priority date: 2020-01-07
Filing date: 2021-01-07
Publication date: 2024-05-01

Abstract

本發明提供了用於改變顯示器的像素強度的系統和方法。顯示器系統包含顯示子系統，用於顯示圖像和執行來自圖像或影像資料來源的指令。顯示子系統包含顯示驅動器、解析器、顯示器背板及顯示驅動電路。顯示驅動器用於接收來自圖像幀資料和指令，圖像幀資料包含圖像幀的位元平面的像素強度值。解析器用於接收圖像幀資料和指令，並用於測定具有圖像幀資料的每個位元平面的像素驅動值和像素驅動時間區間的驅動波形。顯示器背板用於接收驅動波形，其包含包括陣列的像素的像素陣列。顯示驅動電路用於根據驅動波形驅動像素。

Description

顯示器系統及操作顯示器系統的方法

本發明係關於一種顯示裝置，特別係關於一種用於改變顯示器像素強度的顯示器系統及方法。示例的顯示器可包含LED顯示器，例如利用結合LED的時間與大小(水平)的調變的方法以調變LED或微型LED的發光的微型LED顯示器。

常見的微型LED背板不是數位電壓驅動類型就是類比電壓驅動類型。一個驅動方案試圖將一圖像(image)中各像素的數位灰階(相對亮度)值轉譯為在待顯示的影像(video)的各幀期間內從顯示的各像素發射或反射的光量。數位電壓驅動類型在一個幀之內的全部位元平面或時間區間通常具有一固定的電壓或電流，且像素的強度是藉由改變應用為二進位制的固定電壓或電流的位準而變化。類比驅動方案提供整個影像幀的靜態類比電壓或電流，但類比驅動顯示器在幀時間易出現驅動值的不準確性、匹配錯誤(不均勻)以及飄移。

數位驅動方案被偏好以將灰階值更好地呈現為顯示器上的像素強度，然而在一幀內僅將時間與開/關狀態使用為變數以對每幀的像素控制強度(即視亮度(apparent brightness))的數位驅動方案增加了不必要的限制。例如，在典型的數位驅動方案系統中，8位元顏色深度意味著至少256個位元平面，以PWM方案為例，1的值對應一個高位元平面時間，255的值對應255個低位元平面時間，使用位元平面載入時間為50μs，那麼意味著幀最小時間為256x50μs=12.8ms，或幀率為1/12.8ms=78.125Hz。這個過程沒有考慮到伽瑪編碼，這就需要更多的位元平面來將灰階資料從伽瑪編碼值擴展到相當於12、14或16位元的線性強度值，因此，需要2的12次方個位元平面，在這種情況下，才能正確表示所需的強度範圍。

如果僅使用二進位制加權持續時間來表示灰階位準(例如，最高有效位元(MSB)需要128個位元平面，MSB-1需要64個位元平面等)，則可用於向顯示器發送位元平面的有限時間限制了系統提供更高的幀率，而不損失顏色深度。當使用PWM(脈衝寬度調變)方法來表示不同的灰階位準時，脈衝持續時間與必須發送到顯示器以達到所需灰階位準的位元平面次數成正比，那麼獲得更高的位元深度的能力就會受到位元平面時間和這些位元平面的數量的限制，其中這些位元平面可以配合顏色子幀時間內。

除了壓縮表示不同強度水平所需的時間之外，典型的是能夠應用伽瑪校正，伽瑪校正是一種非線性操作，當應用於傳入的伽瑪編碼灰階值時，提供例如更多的灰階值，因為每個伽瑪編碼灰階位準的強度值被轉換為與其他灰階值或水平具有非線性關係的灰階值或水平，因此需要更大的位元平面深度以正確地數位地表示該值。在具有較小位元深度和限制幀時間內位元平面數量的顯示器系統中，提供伽瑪校正也更難完成，因為很難用少量的可用時間增量來表示強度。因此，這些系統需要使用一些位元深度來將輸入的灰階映射到伽瑪校正值，這導致位元深度的減少或時間的匱乏，以放置足夠數量的位元平面，以便準確地表示伽瑪編碼值。

鑒於上述，本發明提供一種以滿足上述需求的一種顯示器系統，用於驅動一像素陣列的多個像素，該顯示器系統包含：一顯示子系統，用於顯示多個圖像及執行來自一圖像或影像資料來源的多個指令，該顯示子系統包含：一顯示驅動電路，用於接收來自該圖像或資料來源的一圖像幀資料及多個指令，該些圖像幀資料包含對於一圖像幀或子幀的多個位元平面的多個像素強度值或多個亮度值；一解析器，用於接收該些圖像幀資料及該些指令，且用於測定一驅動波形，該驅動波形具有對於該圖像幀資料的各位元平面的一像素驅動值以及一像素驅動時間區間；以及一顯示器背板，用於接收該驅動波形，該顯示器背板包含根據該驅動波形驅動該些像素的一像素驅動電路，且其中該像素的一強度或亮度根據該像素驅動值及該像素驅動時間區間隨著各位元平面而變化。

本發明的實施例結合了在一幀(例如影像幀)的過程中飛速改變像素驅動電流(對整個顯示器而言的全域)的能力，以及靈活的不同時間持續時間的位元平面序列，該位元平面用於組成不同寬度的脈衝以給出不同的強度水平。透過增加額外的變量(如LED的電流，或LCoS的電壓)，時間和電流/電壓都可以用來改變由任何灰階值或驅動波形的任何部分所代表的強度值，使每個強度水平要用一系列時間和電流/電壓對的總和來表示。

本發明的實施例可以包含：(a)包含顯示陣列或矩陣的顯示器背板IC，該顯示陣列或矩陣由多個驅動像素電路組成或包含多個驅動像素電路，例如，電流驅動像素電路(其可以典型地包含像素邏輯閘和像素驅動器，該像素驅動器包含電流來源，例如電晶體，例如場效應電晶體，以驅動LED(即像素元件))；(b)驅動序列(其可能駐留在驅動IC中或駐留在共同位在背板IC中的驅動邏輯上)，該驅動序列對用於偏置像素中的電流驅動器的全域電壓偏壓DAC 設置進行程式化，該驅動序列控制或利用該驅動序列來改變像素驅動電路的驅動電流，使得當系統多次(即與一個或多個位元平面重合)接受新的全域偏壓DAC設置時，由像素電路提供給像素元件(如微型LED)的驅動電流，在每一影像幀中即時更新(即實時更新)；(c)一種機制，例如SPI從設備(slave)，由系統向控制Bias DAC的暫存器輸出新的二進位值更新，使偏壓DAC從嵌入圖像幀資料(可包含影像資料)的命令中控制像素陣列當前來源的全域偏置電壓。以及(d)序列記憶體，其儲存一個或多個可程式化映射，這些映射可根據所需性能或響應於環境條件(例如環境照明和溫度)而變化，並由顯示驅動邏輯利用這些映射在輸入灰階位準和時間-電流對的序列之間進行轉換，以便在一幀時間內為每個像素發送到顯示器背板IC，以實現所需灰階值。

在系統的一個實施例中，根據本發明，由一塊能夠創建和校準這種序列的序列生成軟體所生成的序列可以將可用的幀時間劃分為區，其中每個區使用不同的電流驅動值，並使用在每個區的每個像素驅動電路輸出處產生的PWM波形，如圖所示。在根據本發明的驅動序列(即將灰階值映射到位元平面值和時序以及當前驅動值的命令集合)的一個實施例中，可以根據一個或多個命令，在同一時間改變對顯示器的每個像素或顯示器的至少一部分的驅動電流，這些命令與圖像資料一起或在圖像資料被傳送到顯示器的驅動電路的記憶體元件的同時被傳送到包含像素驅動電路的背板IC。在實施例中，驅動電路可以被耦合到、包含在或整合到顯示器的背板中。在本發明一實施例中，驅動電路可以整合到或包含在背板中，或不整合到或包含在背板中，並且可以透過一個或多個導電元件與顯示器電性連接。

根據本發明的第二方面，提供了一種顯示器系統的操作方法，該方法包含：從一圖像或資料來源接收多個圖像幀資料以及多個指令，該些圖像幀資料包含一圖像幀的多個位元平面的多個像素強度值；解析該些圖像幀資料及該些指令；測定該圖像幀資料的各位元平面的具有一像素驅動值及一像素驅動時間區間的一驅動波形；以及根據該驅動波形驅動在一像素陣列中的多個像素，其中該像素的一強度根據該像素驅動值及該像素驅動時間區間隨著各位元平面而變化。

本發明實施例克服了傳統裝置和方法的上述問題以及現有技術的其他缺點和不足，提供了一種具有靈活驅動方案的系統、方法和裝置，可以實時改變參數，並在更高的幀率下實現更高的位元深度。

本發明的實施例結合了在一個圖像幀的過程中同時為整個顯示器和實時改變像素驅動電流的能力，以及靈活的不同時間持續時間的位元平面序列(即在單個圖像幀的位元平面之間改變像素驅動電流)。透過增加一個額外的由系統控制的變量，例如LED的電流，或液晶覆矽(LCoS)的電壓，時間和電流/電壓都可以用來改變由任何灰階值和/或驅動波形的任何部分所代表的強度值，相應地可以改變由驅動波形驅動的像素的亮度。因此，根據本發明的實施例，靈活的驅動系統，可以結合兩個變量，例如時間和電流，或者時間和電壓，並將它們組合應用於表示強度水平，並且可以改變這些參數(即時間、電壓和電流)實時同步地變化，從而使根據本發明的顯示器實現更大的位元深度(顏色/強度精度)，而不必使用同樣多的時間來顯示每一幀的資訊，從而與現有技術系統相比，可以在相同的幀速率下實現更高的精度，或者在相同精度下實現更快的幀速率。

以上之關於本揭露內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。

100:顯示器系統

102:資料來源

104:影像資料

105:處理器

106:指令

107:記憶體

107A:實時資料軟體模組

108:多工器

110:MIPI介面

120:顯示子系統

122:顯示驅動電路

124:解析器

126:暫存器

130:顯示器背板IC

140:像素陣列

140a:像素元件

150:SPI指令

163:SPI從設備

164:暫存器

166:偏壓DAC

170:像素電路

172:像素邏輯

174:電晶體

176:像素電極

180:微型LED顯示器系統

182:基板

184:像素陣列

186:反射裝置

190:LCoS系統

193:液晶(層)

196:反射裝置、基板

197:透明材料層、顯示器

198:對準層

199:透明電極、基板

200:顯示器系統的操作方法

210~280:步驟

圖1a是根據本發明的顯示器系統的方塊圖。

圖1b示出了結合圖1a的顯示器系統的微型LED顯示器系統。

圖1c示出了結合圖1a的顯示器系統的液晶覆矽顯示器系統。

圖2是根據本發明的操作顯示器系統的方法的流程圖。

圖3是根據本發明的操作顯示器系統的方法產生的驅動波形。

在下面的詳細描述中，參考形成其一部分的附圖，並且在附圖中通過圖示的方式示出了可以實踐的實施例。應當理解的示，在不脫離範圍的情況下，可以利用其他實施例並且可以進行結構或邏輯上的改變。因此，以下詳細描述不應被視為限制性的，並且實施例的範圍由所附專利範圍及其等同物來限定。

可以以有助於理解實施例的方式將各種操作依次描述為多個分散的操作；然而，描述的順序不應解釋為暗示這些操作是順序相關的。

該描述可以使用基於視角的描述，例如上/下，後/前和頂部/底部。這樣的描述僅用於促進討論，而無意於限制所公開的實施例的應用。

可以使用術語「耦合」和「連接」及其衍生詞。應當理解，這些術語並不旨在彼此之間是同義詞。而是，在特定實施例中，「連接」可以用於指示兩個或更多個元件彼此直接物理接觸。「耦合」可能意味著兩個或多個元件直接物理接觸。然而，「耦合」還可以意味著兩個或更多元件彼此不直接接觸，但是仍然彼此協作或相互作用。

為了描述的目的，形式為「A/B」、「A或B」或形式為「A和/或B」的術語表示(A)、(B)或(A和B)。出於說明目的，「A、B和C中的至少一個」形式的術語表示(A)、(B)、(C)、(A和B)、(A和C)、(B和C)、或(A、B和C)。為了描述的目的，形式「(A)B」的術語表示(B)或(AB)，即A是選擇性的元件。

描述可以使用術語「一個或多個實施例」，其可以分別指代相同或不同實施例中的一個或多個。此外，針對實施例使用的術語「包括」、「包含」、「具有」等是同義的，並且通常旨在作為「開放」術語(例如，術語「包括」應被解釋為「包括但不限於」，術語「具有」應被解釋為「至少具有」，術語「包括」應被解釋為「包括但不限於」等)。

關於本文中任何複數和/或單數術語的使用，本領域技術人員可以根據適當的上下文和/或應用將複數轉換為單數和/或將單數轉換為複數。為了清楚起見，各種單數/複數置換可以在本文中明確闡述。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。

圖1示出了根據本發明的顯示器系統100。如圖1a所示，具有諸如圖像(image)、圖像資料或影像(video)來源或影像資料104等資料的資料來源102可以是主機。在本發明一實施例中，主機可以包含處理器105，例如，應用處理器，其執行儲存在主機的儲存裝置(例如，記憶體裝置107)中的應用、指示或指令106(例如，軟體)。在本發明一實施例中，主機可以串流圖像資料或圖像，例如影像資料。

在本發明一實施例中，資料來源或主機可以是例如移動裝置，如智慧手機、平板電腦、筆記型電腦、抬頭顯示器系統、頭戴裝置或混合裝置(或前述的一些組合)。在本發明一實施例中，圖像、圖像資料和/或影像資料由主機102的實時資料軟體模組107A和/或MUX 108接收，並且實時資料軟體或軟體模組107A在多工器(MUX)108和/或實時資料軟體模組107A處將資料與從包含所需驅動序列的主序列檔案解析的指令相結合。另外或備選地，MUX 108可以是由實時資料軟體模組107A控制的硬體。在本發明一實施例中，與指令相結合的資料是由資料來源(例如，主機)102輸出並傳送到顯示子系統的組合資料。在本發明一實施例中，組合資料透過資料來源102的實時資料軟體模組107A和/或MUX 108輸出。

在本發明一實施例中，透過通訊傳輸裝置、資料傳輸裝置和/或協議110，組合資料被串流或傳輸到顯示子系統120的顯示驅動IC 122或顯示驅動電路122中的解析器邏輯軟體模組或軟體124。在本發明一實施例中，顯示驅動電路可以併入IC(例如，DDIC 122)中。在本發明一實施例中，通訊傳輸裝置和/或協議是行動產業處理器介面(Mobile Industry Processor Interface，MIPI)控制器和/或MIPI協議110。在本發明一實施例中，組合資料被傳送到MIPI控制器，該控制器使用MIPI PHY(物理層)將資料傳送到顯示子系統120。在本發明一實施例中，組合資料被傳送到顯示驅動器IC 122的解析器124。在本發明一實施例中，組合資料被傳送到顯示驅動器IC 122。

在本發明一實施例中，顯示子系統120可以是微型LED顯示子系統，其包含顯示驅動電路、顯示器，該顯示器包含整合或電性連接或耦合到其上的背板電路的顯示器背板130，以及像素陣列140(例如為LED像素陣列(例如，微型LED像素陣列)的像素元件的像素陣列)。在本發明一實施例中，LED像素陣列(例如，微型LED像素陣列)不包含在顯示器背板IC 130或子系統120中。

在本發明一實施例中，顯示子系統可以是液晶覆矽(liquid crystal on silicon，LCoS)顯示子系統，其包含顯示驅動電路、包含液晶材料或物質的顯示裝置和整合或電性連接或耦合到其上的背板電路的背板，以及像素陣列(例如，像素元件的像素陣列，如反射裝置的像素陣列(例如，當帶電時運作以控制液晶在顯示裝置中的位置的鏡子元件/裝置的陣列))。在本發明一實施例中，反射裝置的像素陣列不包含在顯示器背板IC 130或子系統120中。

在本發明一實施例中，顯示驅動電路是位在顯示子系統的內部或電耦合到顯示器。在本發明一實施例中，至少一些顯示驅動電路可以被整合到顯示驅動積體電路(DDIC)122中。在本發明一實施例中，解析器124可以包含、納入和/或整合到DDIC 122中。

在本發明一實施例中，顯示驅動電路或子系統120接收來自通訊和資料傳輸裝置或系統110的組合資料，並將組合資料轉換為序列周邊介面(SPI)指令150和位元平面資料152。在本發明一實施例中，解析器124接收組合資料，解析和/或將組合資料分離成指令和圖像資料。然後，DDIC 122內的其它邏輯可以將圖像資料轉換為位元平面資料。然後，該位元平面資料可以被輸出到顯示器背板130。在本發明一實施例中，解析器124和/或DDIC解析和/或將組合資料轉換為(SPI)指令150和位元平面資料152，該位元平面資料被輸出到顯示器背板130。在本發明一實施例中，驅動IC 122或顯示器背板IC 130的SPI從設備162接收SPI指令。在本發明一實施例中，顯示器背板IC 130包含SPI從設備162、一個或多個儲存裝置164(例如，暫存器)、DAC 166、顯示器背板邏輯(例如，像素邏輯172)和電路(例如，174)，且可有像素電極176。

在本發明一實施例中，SPI指令150是寫入內部暫存器或記憶體的指令。在本發明一實施例中，位元平面資料152是當依次呈現給像素陣列時決定或控制像素的強度或亮度的資料，並且可以表示要分配給像素陣列140或顯示器的行或列或矩形子區域的一系列像素的資料的字元來排列。本技術領域的通常知識者應當理解，位元深度可以變化，但通常在6至10位之間，更通常是8位元。

圖1b是微型LED顯示器系統180的示意圖，在一實施例中，該系統180可包含本發明的顯示器系統100。微型LED顯示器系統180通常包含設置在基板182上的單個像素LED元件184的像素陣列140。

類似地，圖1c是具有類似元件的LCOS顯示器系統190的示意圖，在一實施例中，該LCOS顯示器系統190也可以包含本發明的顯示器系統100。特別地，提供了一種基板182，在該基板182上可以連接或整合顯示器背板120。該基板182可以是矽。反射裝置或層196，其可以是鋁層，其上佈置有像素陣列140，與顯示器背板120耦合或整合。液晶層193、對準層198、透明電極(通常在氧化銦錫層內)199和形成顯示器的玻璃或其它透明材料層197完成了該結構。在實施例中，這種LCOS顯示器可以包含一系列的獨立的方形元件。

在本發明一實施例中，顯示器背板IC 130可以包含在顯示器背板120中，合併或整合到顯示器背板120中(其可以被耦合到例如LCOS顯示器系統中的反射裝置186、196或微型LED顯示器系統中的LED如微型LED)。像素陣列(即多個微型LED或多個LED)可以在其自身的基板上，每個LED與背板上的像素驅動器耦合。在本發明一實施例中，顯示器背板120與顯示器系統180、190(例如，LCOS器件)或LCOS像素陣列140或像素元件(例如，反射裝置186、196或多個LED或多個LED的陣列，例如，微型LED)耦合。在本發明一實施例中，顯示器系統100包含顯示器背板120、顯示器背板電路130、像素電路174(例如，作為像素驅動電路或像素電路)和像素元件140a，它們被耦合(例如，電性地)至、整合至、包含在和/或位在DDIC 122中。在本發明一實施例中，顯示器系統100(包含DDIC 122)與DDIC電性耦合，形成顯示子系統120，並一起組裝在顯示器系統100中。

在本發明一實施例中，顯示子系統120包含顯示器197。在本發明一實施例中(如圖1c所示)，顯示器197是佈置在背板120上或耦合到背板電路(例如，像素電路170、像素驅動電路或合併、耦合到或整合到背板中的驅動電路)的像素元件140的陣列。在本發明一實施例中，顯示子系統120是液晶覆矽(LCoS)顯示器系統190的液晶覆矽(LCoS)顯示子系統。在LCoS系統190的一個實施例中，根據本發明，顯示器197是液晶顯示器或液晶單元(包含放置在兩個基板196、199之間的液晶193，與顯示子系統的背板120或背板IC電性耦合或整合。在本發明一實施例中，液晶顯示器或單元的基板196之一是背板120或背板IC。在本發明一實施例中，液晶顯示器或液晶單元193包含、電耦合到或整合到顯示器背板積體電路130(IC)或其基板上。在本發明一實施例中，顯示器背板積體電路130電性地耦合到液晶單元的一個側面，例如，顯示器不發光或與圖像對應的光的側面。在本發明一實施例中，液晶單元被耦合到矽基板182，且該基板是形成顯示器背板IC 120的一個側面的同一矽基板，或者是耦合到顯示器背板IC的基板(例如，包含驅動電路、像素電路、像素電路170和/或驅動電路166的矽基板)的矽基板。

在本發明一實施例中(如圖1b所示)，顯示子系統120為微型LED顯示器系統180。在本發明一實施例中，顯示子系統120為微型LED顯示器系統180。在根據本發明的微型LED顯示器系統180的一個實施例中，顯示器是與顯示子系統120的背板120或顯示器背板IC電耦合或整合在一起的LED184或微型LED陣列。在本發明一實施例中，微型LED 184的陣列被包含、電性耦合到或整合到顯示器背板積體電路(IC)130和/或其182的基板中。在本發明一實施例中，顯示器背板積體電路(IC)122被電性耦合到LED(例如，微型LED)陣列的一側，例如，LED(例如，微型LED)陣列的不發光或對應於圖像的光的一側。在本發明一實施例中，LED的陣列184(例如，微型LED)被耦合到矽基板182，該基板是形成顯示器背板IC 130的一側的同一矽基板，或者是耦合到顯示器背板IC 130的基板186的矽基板182(例如，顯示器背板IC的矽基板)。

在本發明一實施例中，像素陣列184包含組裝在陣列140中的像素元件，或組裝在陣列中的基板182上。在本發明一實施例中，顯示器裝置180的像素陣列是發光二極體(LED)的陣列。在本發明一實施例中，LED可以是微型LED。在本發明一實施例中，像素元件184的陣列140是控制LCoS系統190或其它液晶裝置中的液晶193的雙折射的反射元件196的陣列。在本發明一實施例中，像素元件184是反射元件/裝置，例如鏡子。在本發明一實施例中，像素陣列140或一陣列的像素是形成在顯示器背板IC 130中、耦合到、合併或整合到顯示器背板IC 130中。在本發明一實施例中，DDIC或顯示驅動電路驅動排列在顯示子系統的背板120上的像素元件陣列的像素元件(例如，發光二極體(LED)、微型LED 184、反射元件)的操作。

在本發明一實施例中，顯示子系統120還可以包含用於諸如I2C或自定義協議的備用協議的SPI從設備或接收器163、暫存器164和數位類比轉換器(DAC)(例如，偏壓DAC)166。在本發明一實施例中，SPI從設備、暫存器和數位類比轉換器(DAC)(例如，偏壓DAC)形成在顯示驅動電路、顯示器背板電路和/或顯示器背板IC中，或與之耦合，合併或整合到其中。

在本發明一實施例中，透過例如內部平行匯流排和寫入頻閃(write strobe)，SPI從設備163係與一個或多個暫存器164電性耦合。在本發明一實施例中，暫存器透過例如6位元或8位元DAC電耦合到DAC(例如，偏壓DAC)166，其被設計為提供適合於偏置像素陣列中的電流來源的電壓。在本發明一實施例中，DAC(例如，偏壓DAC)透過例如Vref訊號與像素陣列電性耦合。在本發明一實施例中，SPI從設備接收來自解析器、DDIC和/或顯示驅動電路的SPI指令，並產生平行資料和寫入頻閃，該資料和頻閃被輸出到一個或多個暫存器。在本發明一實施例中，一個或多個暫存器接收資料並儲存連續輸出到DAC的值。在本發明一實施例中，DAC(例如，偏壓DAC)從一個或多個暫存器接收二進位值，並將該值轉換為電壓，並將該電壓連續地輸出到像素陣列的至少一部分。

在本發明一實施例中，至少一些像素元件140a被耦合到像素電路170。在本發明一實施例中，被利用的或可利用的每個像素或每個像素元件都電性地耦合到像素電路或與像素電路整合。例如，圖1中所示的像素電路說明了應用於陣列中的每個像素或像素元件，或陣列中可利用的每個像素或像素元件的偏壓。在本發明一實施例中，像素包含像素元件(例如，LED、微型LED或反射裝置)和像素電路。

在本發明一實施例中，每個像素電路170包含連接到至少一個電晶體174和像素電極176的像素邏輯電路172。在本發明一實施例中，像素邏輯包含邏輯元件(例如，一個或多個邏輯閘或組合邏輯電路)，該邏輯元件產生數位(digital)輸出或值(例如，開或關值，或一個或零值)，該數位輸出或值被輸出到與其耦接的電晶體的一端。在本發明一實施例中，電晶體是場效應電晶體(FET)。在本發明一實施例中，電晶體電性耦合到電壓來源或DAC(例如，偏壓DAC)。在本發明一實施例中，電晶體的另一端電性地耦合到像素電極176或像素元件。在本發明一實施例中，像素電極電性地耦合到像素元件，例如，LED，或微型LED。為了本公開的目的，對LED的參考也同是對微型LED的參考例。在本發明一實施例中，顯示子系統120是微型LED顯示子系統，電晶體174是FET。在本發明一實施例中，FET驅動微型LED顯示器，並且直接或間接地(例如，透過像素電極176)電性連接(例如，透過電線/線路)到像素元件140a(例如微型LED)，並且作為像素元件的電流來源。在本發明一實施例中，用於像素元件140a的開/關控制的手段直接或間接地耦合到FET 174的來源端。在本發明一實施例中，像素邏輯的輸出是像素元件的開/關控制或啟用/停用手段，並且直接或間接連接到FET 174的來源端。在本發明一實施例中，像素邏輯的輸出為像素元件的開/關控制或啟動/停用手段，且其連接至FET 174的來源端。在本發明一實施例中，在FET的閘極端子處從例如DAC 166(例如中央偏壓DAC)接收偏壓，該DAC 166與FET 174的閘極端子電性耦和。在本發明一實施例中，使用DAC可以實現驅動電流的精細(多值與開/關，例如6位或8位精度)控制。

如圖2所示，描述了根據本發明的顯示器系統100的操作方法200。在操作顯示器系統的方法的一個實施例中，該方法可以涉及提供顯示器系統100的步驟。根據本發明，隨後的步驟220可以涉及從圖像資料來源120接收圖像幀資料和指令。圖像幀資料可以在接收資料194和/或指令106的實時資料軟體模組107A和/或MUX 108處接收。在本發明一實施例中，圖像幀資料可以是例如從主機102中的記憶體107接收的圖像、圖像資料、影像或影像資料104。在一個實施例中，指令106是啟動向像素驅動陣列寫入位元平面資料的指令或更新暫存器值的指令，例如偏壓DAC輸入資料字元。在本發明一實施例中，實時資料軟體模組107A和/或MUX 108駐留在資料來源102或主機中的儲存裝置(例如，記憶體裝置107)上。在本發明一實施例中，資料來源102被耦合到處理器105。處理器105執行實時資料軟體或模組107A和/或MUX 108的指令。在本發明一實施例中，資料來源102是包含處理器105的主機裝置，該處理器105執行實時資料軟體或模組107A和/或MUX 108的指令。在本發明一實施例中，實時資料軟體或模組107A和/或MUX 108將資料和指令組合起來，並在步驟230中產生組合資料輸出，並將組合資料輸出到顯示子系統。透過在MUX 108、實時資料軟體模組107A等將指令106加到圖像或影像資料104中(或將指令與影像資料結合)，指令106的應用變得與圖像或影像資料104實時傳遞。在本發明一實施例中，組合資料輸出透過資料通訊裝置、介面裝置和/或通訊協定(例如，MIPI介面)110傳送到顯示子系統，該資料通訊裝置、介面裝置和/或通訊協定(例如，MIPI介面)110與資料來源102 和顯示子系統120、顯示驅動電路122和/或顯示驅動IC電性耦合，並且可以是顯示子系統120的內部或外部。

在步驟240中，解析器124接收組合資料並解析組合資料，並輸出SPI指令150和圖像資料，該圖像資料透過DDIC 122中的邏輯轉換為位元平面資料152，並在同一時間或不同時間(例如，同一時間段內的不同時間，如幀或子幀)發送到顯示器背板，和/或顯示器背板IC 130。在一個實施例中，根據本發明的顯示子系統120或系統可以在步驟240處使用解析器240(其可以是在顯示驅動IC內部的或外部)來解析傳入的資料110(例如，位元平面資料)和指令(例如，指令)，然後將傳入的資料(例如，位元平面資料)和指令分離和格式化和/或轉換為：(1)位元平面資料152(即在影像幀的給定時間區間內，包含顯示器背板IC的至少一些像素的開/關狀態的資料)；(2)局部暫存器126配置，其控制由顯示驅動邏輯和背板130組合執行的位元平面格式化操作的參數，例如透過將接收到的多位元灰階值的集合轉換為一系列n個位元平面，每個位元平面攜帶像素陣列中所有像素的第n個位元平面的灰階值，來映射DDIC中的傳入影像資料的各個位組的不同位元所採用的持續時間；以及(3)指令150，其目的是用於SPI連接到顯示器背板IC 130。在步驟240中，這一系列的操作，構成了用於提供即時參數變化的機制或手段，它使得能夠使用持續時間和類比驅動值，當一起使用時對應於強度，製作SPI指令150的驅動波形。

在步驟250中，SPI從設備163接收SPI指令150並將其轉換為平行資料和寫入頻閃，然後將資料和頻閃發送到或輸出到暫存器164。在步驟260中，一個或多個像素電路170接收位元平面資料(例如顯示器的每個像素的瞬時亮度或強度值)，並調製其輸出，控制像素的強度。

在步驟270中，當新的像素驅動值Vref 152(即偏壓或驅動電流)已經從解析器124被寫入到暫存器164時，儲存在暫存器164中的SPI指令150被輸出或發送到DAC 166，例如，偏壓DAC。在本發明一實施例中，當或在發生透過SPI指令150接收到更新指令時，新的值會被或可被寫入暫存器164。

在本發明一實施例中，在解析器124(其可以是背板IC 130的內部或外部)中，接收指令(如改變全域電流偏壓DAC輸入字元)，對指令106進行解碼，並將SPI指令傳送給SPI從設備163。在本發明一實施例中，SPI從設備163包含在背板IC 130中，或與背板IC 130整合在一起，或與背板IC 130耦合，當接收到SPI指令150時，如果需要的話，將其儲存到暫存器164中，當由儲存在驅動IC 122或驅動邏輯中的主驅動序列偵測到時，解析器124輸出位元平面資料152，該資料依次載入到像素陣列140中，以控制每個像素140a在給定時間段內的狀態。

偏壓結合像素邏輯的輸出確定當電流流向電性地耦合到像素元件140a(例如，LED、微型LED或反射鏡面)的像素電極176時，或直接耦合到像素元件，從而像素元件140a被打開或關閉(即，啟用或停用)。在本發明一實施例中，在步驟280中，偏壓與像素邏輯的輸出一起確定電流何時流向像素電極176，該像素電極176電性地耦合到像素元件140a(例如，LED、微型LED或反射鏡面)或直接耦合到像素元件，從而像素元件被打開(即，啟用)並發出由在各像素元件處接收的位元平面資料的位元平面值表示的亮度水平的光。在本發明一實施例中，根據本發明的顯示器系統100的輸出光的總和，例如，對每個像素140a在一個影像幀中，是每個像素(或像素區)在每個程式化的時間區間中的當前值和開/關狀態的乘積之和。

圖3示出了根據本發明一實施例產生的驅動波形。根據圖2的步驟，按照由圖1中的系統實施的圖2的步驟，透過與傳入的影像資料一起傳輸的指令對像素陣列進行偏置，產生圖3中示出的驅動波形。圖3中所示的驅動序列包含更新時間區間(其中一個新的DAC控制字元被傳送到並儲存在背板IC的暫存器中)和驅動時間區間，顯示為多個「電流區」，其中可程式化的時間量被用於在某個電流水平上驅動。

此處的實施例具有許多好處和優點。此處的實施例克服了類比系統的局限性，類比系統要不只是改變電流，讓像素一直處於通電狀態，或是數位驅動只會有二進位制的開/關狀態。本發明一實施例提供了一個系統，在這個系統中，在給定的時間內，電流和電壓參數都可以同時被控制，不論像素上的電流停留多長的時間，由於格式的靈活可程式化性，各種不同的映射方案都是可能的，並且可以自定義。

本文所述的標的可以在數位電子電路中實施，或者在電腦軟體、韌體或硬體中實施，包含本說明書中發明的結構手段及其等效結構，或者它們的組合。本說明書所述的標的可以實現為一個或多個電腦程式產品，例如一個或多個電腦程式有形地實現在資訊載體中(例如，在機器可讀儲存裝置中)，或實現在傳播訊號中，用於由資料處理裝置(例如，可程式化處理器、一或多台電腦)執行，或控制資料處理裝置的運作。電腦程式(也稱為程式、軟體、軟體應用程式或程式碼)可以用任何形式的程式語言，包含編譯語言或解釋語言來編寫，並且它可以以任何形式部署，包含作為獨立的程式或作為模組、組件、子程式或適合在計算環境中使用的其他單元。電腦程式不一定對應於檔案。一個程式可以儲存在儲存其他程式或資料的檔案的一部分中，也可以儲存在專門用於有關程式的單個檔案中，或者儲存在多個協作的檔案中(例如，儲存一個或多個模組、子程式或程式碼部分的檔案)。電腦程式可以部署在一台電腦上執行，也可以部署在一個站點的多台電腦上執行，或者分佈在多個站點並透過通訊網路相互連接。

本說明書中描述的過程和邏輯流程，包含本文所述標的的方法步驟，可以由一個或多個可程式化處理器執行一個或多個電腦程式來執行本文所述標的的功能，透過對輸入資料進行操作並產生輸出。過程和邏輯流程也可以由本文所述標的的裝置執行，並且裝置可以被實現為特殊用途邏輯電路，例如，FPGA(現場可程式化閘陣列)或ASIC(特定應用積體電路)。

適合於執行電腦程式的處理器透過舉例的方式包含通用和專用微處理器，以及任何種類的數位電腦的任何一個或多個處理器。一般而言，處理器將從只讀記憶體或隨機存取記憶體或兩者接收指令和資料。電腦的基本要素是一個用於執行指令的處理器和一個或多個用於儲存指令和資料的記憶體裝置。一般來說，電腦還將包含或被操作性地連接到從一個或多個用於儲存資料的大容量儲存裝置，例如，磁碟、磁光碟或光碟，或兩者接收資料或將資料傳輸到兩者。適用於實現電腦程式指令和資料的資訊載體包含所有形式的非易失性記憶體，包含例如半導體記憶體裝置(例如EPROM、EEPROM和快閃記憶體裝置)；磁碟(例如內部硬碟或可移動磁碟)；磁光碟；以及光碟(例如CD和DVD磁碟)。處理器和記憶體可以由特殊用途邏輯電路輔助，或合併到其中。

本文所述的標的可以在電腦系統中實施，該電腦系統包含後端組件(例如，資料伺服器)、中間件組件(例如，應用伺服器)或前端組件(例如，用戶端移動電腦裝置、可穿戴裝置，具有圖形化使用者介面或網路瀏覽器，用戶可以透過其與本文所述標的的實施進行互動)，或該後端、中間件和前端組件的任意組合。系統的組件可以透過數位資料通訊的任何形式或介質，例如通訊網路進行互連。通訊網路的例子包含區域網路(「LAN」)和廣域網路(「WAN」)，例如網際網路。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。