商标分类 
商标转让 
您当前的位置： 具有混合发射器电路的显示系统的制作方法
2021-01-25 15:01:26|
310|
起点商标网
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年5月14日提交的题为“displaysystemswithdigitalandhybridmodepixeldesigns”的第20180100206号希腊专利申请和2019年5月13日提交的题为“displaysystemswithhybridemittercircuits”的第16/410,620号美国专利申请的权益和优先权，出于所有目的，这些申请的内容通过引用以其整体并入本文。
背景
显示设备(诸如发光二极管(led)显示器)包括以行和列布置的光发射器，以形成发射器阵列，有时称为显示矩阵。通常通过施加行控制信号和列控制信号来选择单个发射器，并结合对应于光发射器的期望光输出的数据信号，来控制发射器。选择和数据信号可以是模拟的或数字的。
概述
本公开总体上涉及具有混合发射器电路的显示系统以及用于控制这种显示系统中的发射器的相应技术。针对包括扫描装置的扫描显示器来描述示例实施例，该扫描装置通过扫描物理显示器的行和/或列来形成输出图像。然而，本文描述的技术可以应用于其他类型的显示器，包括不被扫描的显示器，例如用户直接观看的二维led显示器。
纯模拟控制的优势包括较低的时钟速度、显示矩阵中较少的导线以及易于伽马(gamma)校正。纯模拟控制的缺点包括颜色偏移(例如，由于不同的电流导致的颜色变化，假设发射器使用电流信号来驱动)和低电平电流设置中的高噪声。纯数字控制的优势包括几乎没有颜色变化/偏移，恒定电流接近最大外部量子效率(eqe)，以及要管理的模拟值较少。纯数字控制的缺点包括：光发射器可能不支持必要的上升/下降时间，以及显示矩阵需要较多的布线。
在某些实施例中，混合控制方案包括使用模拟信号(例如，固定电流偏置或从存储的电压导出的可变电流)结合数字信号来驱动发射器。模拟信号的信号电平控制驱动发射器的脉宽调制(pwm)脉冲的幅度，而数字信号的值控制pwm脉冲的持续时间。模拟信号和/或数字信号可以变化，以从一个脉冲到下一个脉冲改变pwm脉冲的特性。
在某些实施例中，混合控制方案包括应用不同电平的模拟信号来驱动一列发射器中的不同行。例如，全电流偏置可以用于驱动与对应于期望强度的二进制输入数据值的最高有效位(msb)相关联的一个或更多个发射器，而作为全电流偏置的分数的缩放电流偏置可以用于驱动与输入数据值的最低有效位(lsb)相关联的一个或更多个发射器。对应于msb和lsb的位数可以变化。例如，msb部分可以仅包括最高值位，而lsb部分可以仅包括最低值位。在某些实施例中，msb部分和lsb部分被相等地划分，输入数据值的一半位对应于lsb，另一半位对应于msb。如将要解释的，使用缩放电流偏置使得基于lsb驱动的发射器能够有较长的发射时间。这在扫描显示器中是有利的，其中扫描组件的速度可以决定用于驱动发射器的可用时间量。另外，描述了实施例，其中不同的电流偏置被施加到不同行的发射器，以使得能够输出较大范围的强度值。
在某些实施例中，使用静态寄存器存储输入数据值。可以从静态寄存器读取数据值，用于在不同的时间驱动不同的发射器(例如，使得一列发射器中的每一行基于相同的数据值被顺序驱动)。存储在静态寄存器中的数据值可以被读取以形成数字信号，当该数字信号与模拟信号(例如，全电流偏置或缩放电流偏置)结合应用时，确定由发射器发射的光的强度。
在某些实施例中，使用移位寄存器存储输入数据值。可以从移位寄存器读取数据值，用于驱动特定的发射器或发射器组(例如，整行)，然后数据值被移位到另一个移位寄存器中，用于驱动不同的发射器(例如，下一行中的发射器)。存储在移位寄存器中的数据值可以被读取以形成数字信号，当该数字信号与模拟信号(例如，全电流偏置或缩放电流偏置)结合应用时，确定由发射器发射的光的强度。
在某些实施例中，使用由比较器输出的数字信号来驱动发射器。比较器的输入包括来自数字计数器的值和二进制数据值(例如，从移位寄存器或静态寄存器获得的数据值)。比较器将计数器的值与数据值进行比较，以形成数字信号。该数字信号可以与模拟信号(例如，全电流偏置或缩放电流偏置)结合应用，以产生用于驱动发射器的pwm脉冲。
本概述既不旨在标识所要求保护的主题的关键或基本特征，也不旨在孤立地用于确定所要求保护的主题的范围。应当参考本公开的整个说明书的适当部分、任何或所有附图以及每项权利要求来理解主题。下面将在以下说明书、权利要求书和附图中更详细地描述前述内容以及其他特征和示例。
附图简述
图1示出了用于实现一个或更多个实施例的波导组件的等距视图。
图2是包括用于实现一个或更多个实施例的扫描显示器的显示系统的简化框图。
图3示出了图2的扫描显示器的操作。
图4示出了根据某些实施例的混合模拟发射器电路。
图5示出了根据某些实施例的用于驱动混合模拟发射器电路的控制方案的图形表示。
图6示出了图5的控制方案的示例时序图。
图7示出了根据某些实施例的混合数字发射器电路。
图8是根据某些实施例的用于通过显示流水线(displaypipeline)来处理图像数据的方法的简化流程图。
图9示出了根据某些实施例的用于驱动发射器的数字驱动器电路的简化示意图。
图10示出了根据某些实施例的使用单次开/关转变来驱动发射器的数字驱动器电路的简化示意图。
图11示出了根据某些实施例的使用单次开/关转变来驱动发射器的数字驱动器电路的简化示意图。
图12示出了根据某些实施例的包括静态寄存器和比较器的数字驱动器电路的简化框图。
图13示出了根据某些实施例的使用多个lsb驱动器电路和多个msb驱动器电路形成的数字驱动器电路的简化框图。
图14示出了用于实现一个或更多个实施例的部分发射器布局。
图15示出了根据某些实施例的多路复用器的示例真值表，该多路复用器基于包括静态寄存器和比较器的数字驱动器电路的输出来驱动发射器。
图16示出了根据某些实施例的使用混合模拟发射器电路来控制显示器的方法的简化流程图。
图17示出了根据某些实施例的使用混合数字发射器电路来控制显示器的方法的简化流程图。
图18是用于实现一个或更多个实施例的头戴式显示设备的简化框图。
在附图中，为了方便起见，已经应用了某些命名惯例，例如字母“m”后跟数字来标识电路中的特定晶体管，或者字母“c”后跟数字来标识电路中的特定电容器。相同的文本标签可以应用于不同的部件。为了清楚起见，在适当的地方增加了附图标记。例如，一个图中的m1可能指的是与另一个图中的m1不同的晶体管，除非两个m1都标有相同的附图标记。
附图仅为了说明的目的而描绘本公开的实施例。本领域中的技术人员从下面的描述中将容易认识到示出的结构和方法的可选的实施例可以被采用而不偏离本公开的原理或所推崇的益处。
在附图中，相似的部件和/或特征可以具有相同的附图标记。此外，可以通过在附图标记之后用短划线和在相似部件之间进行区分的第二标记来区分相同类型的各个部件。如果说明书中仅使用第一附图标记，则该描述适用于具有相同第一附图标记的任何一个相似部件，而与第二附图标记无关。
详细描述
在以下描述中，为了解释的目的阐述了具体细节，以便提供对某些创造性实施例的透彻理解。然而，很明显，没有这些具体细节也可以实施各种实施例。附图和描述并不旨在是限制性的。
本文使用的术语“行”和“列”是指发射器和/或发射器相关电路成组的物理布置，并且它们有时一起用于区分彼此不平行(例如正交)的两个空间维度。行和列通常是可互换的，并且不应该用来指代任何特定的维度。例如，行可以指显示设备的水平或垂直维度。
本发明的实施例可以包括人工现实系统或结合人工现实系统来被实现。人工现实是一种在呈现给用户之前已经以某种方式进行了调整的现实形式，其可以包括例如虚拟现实(vr)、增强现实(ar)、混合现实(mixedreality，mr)、混杂现实(hybridreality)或其某种组合和/或衍生物。人工现实内容可以包括完全生成的内容或者与所捕获的(例如，真实世界)内容组合地生成的内容。人工现实内容可以包括视频、音频、触觉反馈、或其某种组合，且其中任何一个都可以在单个通道中或在多个通道中(例如向观看者产生三维效果的立体视频)被呈现。此外，在一些实施例中，人工现实还可以与应用、产品、附件、服务或其某种组合相关联，这些应用、产品、附件、服务或其某种组合用于例如在人工现实中创建内容和/或在人工现实中以其他方式被使用(例如在人工现实中执行活动)。提供人工现实内容的人工现实系统可以在各种平台上实现，这些平台包括连接到主计算机系统的头戴式显示器(hmd)、独立的hmd、移动设备或计算系统、或者能够向一个或更多个观看者提供人工现实内容的任何其他硬件平台。
在显示器中，单独的像素可以包括彩色光发射器的组(例如，一个或更多个红色led、一个或更多个绿色led和一个或更多个蓝色led)。为了产生特定的颜色，形成像素的各个发射器被控制以输出特定强度(亮度，其可以例如使用灰度值来指定)的彩色光，使得当这些发射器被组合时，来自发射器的光产生期望的颜色。为简单起见，关于强度控制描述了控制技术，该强度控制包括设置对应于期望强度的灰度值。然而，应该理解，通过协调控制不同颜色的光发射器，可以实现可变颜色输出。此外，尽管在实践中一个像素可以包括多个光发射器，但是为了方便起见，在本文中单独的光发射器有时可以指像素。
在某些实施例中，显示器被实现为扫描显示器，其包括扫描组件，例如微机电系统(mems)控制的扫描反射镜。扫描组件可以包括mems结构，以将该反射镜扫过显示器的行和/或列。例如，反射镜可以绕固定轴枢转或旋转，以对一行微led(microled)进行上下扫描。可以通过将来自反射镜的光耦合到用户的眼睛来形成输出图像。扫描速度使得不同行和/或列中的多个发射器对单个输出像素(例如，投射到用户眼睛上的像素)有贡献。其效果是通过亮度在人眼中的集成来组合多个发射器的强度。在图2中示出了扫描显示器的一个示例。
关于电流控制的显示器描述了示例实施例，其中通过向驱动发射器施加电流信号来控制光发射器。然而，应当理解，根据本文描述的技术，电压控制和/或其他类型的电子控制也是可能的。
在某些实施例中，显示器可以被集成到用于将来自显示器的光引导到穿戴hmd的用户的眼睛的波导组件中。图1示出了这种波导组件的示例。
示例显示系统
图1示出了用于实现一个或更多个实施例的波导组件100。在一些实施例中，波导组件100是近眼显示器(ned)(例如hmd)的部件。波导组件100包括扫描显示器110、输出波导120和控制器130。出于说明的目的，图1示出了与单只眼睛190相关联的波导组件100，但是在一些实施例中，与波导组件100分离(或部分分离)的另一波导组件向用户的另一只眼睛提供图像光。在部分分离的系统中，每只眼睛的波导组件之间可以共享一个或更多个部件。
扫描显示器110产生图像光155。扫描显示器110包括光源140和光学系统145。光源140是使用被放置成阵列的多个发射器来产生光的光学部件。
光学系统145对光源140产生的图像光执行一组光学处理，包括但不限于聚焦、组合、准直、变换、调节和扫描处理。光学系统145可以包括调节组件和扫描反射镜组件，它们在图2和图3中被示出。扫描显示器110产生图像光155并将其输出到输出波导120的一个或更多个耦合元件150，该图像光155受光源140、调节组件和扫描反射镜组件中的至少一个的影响。
输出波导120是向用户的眼睛190输出图像的光波导。输出波导120在一个或更多个耦合元件150处接收图像光155，并将接收到的输入图像光155引导至一个或更多个去耦元件160。在一些实施例中，一个或更多个耦合元件150将来自扫描显示器110的图像光155耦合到输出波导120中。一个或更多个耦合元件150可以包括例如衍射光栅、全息光栅、将图像光155耦合到输出波导120中的某种其他元件、或者它们的某种组合。例如，在耦合元件150包括衍射光栅的实施例中，衍射光栅的间距被选择成使得发生全内反射，并且图像光155在内部朝着一个或更多个去耦元件160传播。
一个或更多个去耦元件160将全内反射的图像光与输出波导120去耦。一个或更多个去耦元件160可以包括例如衍射光栅、全息光栅、将图像光从输出波导120中去耦出来的某种其他元件、或者它们的某种组合。例如，在一个或更多个去耦元件160包括衍射光栅的实施例中，可以选择衍射光栅的间距以使入射的图像光射出输出波导120。通过改变进入一个或更多个耦合元件150的图像光155的方向和位置，来控制从输出波导120射出的光的方向和位置。
输出波导120可以由有助于图像光155的全内反射的一种或更多种材料组成。输出波导120可以由例如硅、塑料、玻璃、或聚合物、或它们的某种组合组成。输出波导120具有相对小的形状因子。例如，输出波导120可以沿x维度宽约50mm，沿y维度长约30mm，以及沿z维度厚约0.5mm-1mm。
控制器130控制扫描显示器110的扫描操作。控制器130至少基于一个或更多个显示指令来确定扫描显示器110的扫描指令。显示指令是用于渲染一个或更多个图像的指令。在一些实施例中，显示指令可以简单地是图像文件(例如，位图)。可以从例如ned系统的控制台(未示出)接收显示指令。扫描指令是扫描显示器110用来产生图像光155的指令。扫描指令可以包括例如图像光的源的类型(例如单色的或多色的)、扫描速率、扫描设备的方向、(下面参考图2描述的)一个或更多个照明参数、或它们的某种组合。控制器130包括硬件、软件和/或固件的组合，其在本文未被示出，以避免模糊本公开的其他方面。
图2是用于实现一个或更多个实施例的显示系统200的简化框图。显示系统200包括扫描显示器210，其是图1的扫描显示器110的实施例，并且还包括控制器230、光源240和光学系统250。光源240是光源140的实施例；光学系统250是光学系统145的实施例；以及控制器230是控制器130的实施例。
扫描显示器210根据来自控制器230的扫描指令产生图像光245。扫描显示器210包括光源240和光学系统250。光源240是产生空间相干或部分空间相干的源光(sourcelight)215的光源。源光215可以包括显示图像。光学系统250至少包括调节组件270和扫描组件280。调节组件270将源光215调节成经调节的光235，并且扫描组件280扫描经调节的光235。图像光245可以耦合到输出波导的入口(例如，图1的输出波导120的一个或更多个耦合元件150)。
光源240根据从控制器230接收的以一个或更多个照明参数形式的图像数据来发射光。光源240使用照明参数来产生光。照明参数可以包括例如源波长、脉冲速率、脉冲幅度、光束类型(连续的或脉冲式的)、影响所发射的光的其他参数、或其某种组合。照明参数和/或其他图像数据可以从控制器230提供给驱动电路，该驱动电路基于图像数据产生驱动光源的信号。特别地，照明参数和/或其他图像数据可以被应用于使用确定脉宽调制特性的模拟和/或数字信号来驱动光源240的发射器。驱动电路可以被包括在光源240中(例如，与发射器并置(co-located))，或者位于光源240的外部。
光源240包括多个发射器，其中每个发射器可以是例如发光二极管(led)、激光二极管、垂直腔表面发射激光器(vcsel)、有机led(oled)、微led(uled)、可调谐激光器、或发射相干或部分相干的光的某种其他光源。光源240的发射器发射可见光波段(例如，从大约390nm到700nm)的光，并且它们可以根据一个或更多个照明参数发射光。在一些实施例中，扫描显示器210包括多个光源，每个光源具有其自己的、发射不同波长的光的发射器阵列，使得当发射器阵列被扫描时，从每个光源发射的光重叠，从而产生光谱中的各种波长。光源240的每个发射器包括发射表面，源光的一部分从该发射表面发射。发射表面对于所有发射器可以是相同的，或者可以在发射器之间变化。发射器宽度是发射表面的区域的宽度。发射表面可以具有不同的形状(例如圆形、六边形等)。例如，具有圆形发射表面的发射器(其为uled)可以具有25微米的发射器宽度，其表征为圆形发射表面的直径。
光源240的发射器被布置成发射器阵列244。发射器可以组织成一维(1d)或二维(2d)阵列。在2d阵列中，发射器沿着第一维和与第一维正交的第二维(例如，沿着行和列)形成。发射器的每一列对应于最终显示给用户的图像中的相应列。发射器可以是各种颜色的。例如，光源240可以包括一组红色发射器、一组绿色发射器和一组蓝色发射器，其中不同颜色的发射器一起形成单独的像素。单独的像素可以包括至少一个红色发射器、至少一个绿色发射器和至少一个蓝色发射器。相同颜色的发射器的行可以被布置成单个组。例如，该阵列可以包括n行红色发射器，随后是n行绿色发射器，以及然后是n行蓝色发射器。
光源240可以包括附加部件(例如，驱动器、幻像(phantom)存储器、散热器等)。在一个或更多个实施例中，光源240包括电耦合到发射器阵列244的附加部件(例如，多个驱动器电路)。这些附加部件中的一个或更多个(例如，每个发射器的驱动器)可以位于发射器列中的发射器周围。驱动器提供用于控制发射器阵列244的电路。例如，驱动器可以应用从控制器230接收的照明参数(例如，从控制器的显示驱动器接收的亮度值)来使用模拟和/或数字控制信号控制每个发射器。可以使用电流(即，显示器可以是电流模式显示器)或电压来控制发射器。在某些实施例中，使用脉宽调制、幅度调整或两者的组合来控制发射器。在某些实施例中，驱动器电路包括存储器元件，该存储器元件充当存储介质，用于存储驱动发射器的数据值。这种存储器元件可以包括幻像存储器，该幻像存储器不被直接读取用于驱动发射器，而是用于临时存储数据值(例如，用于将数据值传递到与要被扫描的下一个发射器相关联的存储器元件，其中幻像存储器在对应于幻像或“虚拟”发射器的扫描的时间段内保持数据值)。
调节组件270调节来自光源240的源光215。调节源光215可以包括例如扩展、准直、聚焦、扭曲发射器间距、调整发射器的表观位置(apparentlocation)的方向、校正一个或更多个光学误差(例如场曲率、色差(chromaticaberration))、对光的某种其他调整、或它们的某种组合。调节组件270包括一个或更多个光学元件(例如，透镜、反射镜、光圈、光栅或影响图像光的任何其他合适的光学元件)。
扫描组件280包括经由扫描组件280的一个或更多个反射部分重定向光的一个或更多个光学元件。反射部分可以包括扫描反射镜或其他反射表面。光被重定向的方向取决于该一个或更多个反射部分的特定取向。扫描组件的一个或更多个反射部分可以形成起着反射镜的作用的平面或曲面(例如，球形的、抛物线形的、凹形的、凸形的、圆柱形的等)。扫描组件280沿着发射器阵列244的至少一个维度进行扫描。在一些实施例中，扫描组件280被配置成至少在两个维度中较小的维度上进行扫描。例如，如果发射器被布置成2d阵列，其中行比列长得多(即，包含更多的发射器)，则扫描组件280可以顺着列进行扫描(例如，逐行地或一次多行地)。在其他实施例中，扫描组件280可以执行光栅扫描(rasterscan)(水平地或垂直地，取决于扫描方向)。扫描组件280可以包括多个扫描反射镜，每个扫描反射镜被配置成在0个、1个或2个维度中扫描。可以使用光学系统250中包括的一个或更多个mems装置(例如静电或电磁致动器)来控制扫描。
控制器230控制光源240和光学系统250。控制器230获取用于显示的内容，并将内容划分成离散部分(discretesection)。控制器230指示光源240使用对应于最终显示给用户的图像中的相应行或列的单独发射器来顺序呈现离散部分。控制器230指示调节组件270和扫描组件280中的一个或两个来调节和/或扫描所呈现的离散部分。控制器230控制光学系统250将图像光245的离散部分导向不同区域，例如输出波导120的一个或更多个耦合元件150的不同部分。因此，在输出波导的视窗(eyebox)处，每个离散部分被呈现在不同的位置。尽管每个离散部分在不同时间呈现，但是离散部分的呈现和扫描发生得足够快，使得用户的眼睛将不同部分集成到单个图像或一系列图像中。控制器230还为光源240提供照明参数(例如，强度或亮度值)。控制器230可以控制光源240的每个单独的发射器。
控制器230可以包括软件和/或硬件部件的组合，其与控制光源240同步地控制扫描组件280。例如，控制器230可以包括一个或更多个计算机处理器、专用图形处理器、专用集成电路、包含由一个或更多个计算机处理器执行的指令的软件程序等。在一些实施例中，控制器230包括显示驱动器232和分离的扫描组件控制器234。显示驱动器232可以被实现为集成电路，该集成电路基于来自计算机处理器的指令来为光源240生成图像数据和/或照明参数，该计算机处理器执行确定显示图像的软件应用。例如，软件应用可以是生成用于在hmd上观看的ar或vr演示的应用。扫描组件控制器234可以包括产生用于驱动扫描组件280的控制信号(例如，到一个或更多个mems致动器的控制信号)的电路。显示驱动器232和扫描组件控制器234可以与彼此通信地耦合，以便于来自发射器阵列244的输出与扫描组件280的移动同步。
图3示出了图2的扫描显示器210的操作。扫描显示器210根据来自控制器230的扫描指令产生光。扫描显示器210的光源240产生空间相干或部分空间相干的源光215。光学系统250接收源光215，并利用调节组件270将源光215转换成经调节的光235。然后，经调节的光235被扫描组件280扫描。扫描组件280可以通过围绕一个或更多个轴(例如，轴310)旋转来执行扫描，从而在一个或更多个维度上发射图像光245。经调节的光235可以被扫描，使得在扫描组件280的不同旋转位置处，经调节的光235的不同部分贡献于图像光245中的相同位置。例如，可以控制光源240基于相同的数据值顺序激活一列发射器中的各个发射器，并且扫描组件280可以沿着该列扫描，使得由发射器发射的光被映射到用户观看的输出图像中的相同位置(例如，相同像素)。
混合模拟发射器电路
在某些实施例中，混合控制方案包括在时域(例如，使用pwm)并且通过应用不同电平(例如，电流电平)的模拟信号来控制光输出的强度。例如，可以使用模拟和数字控制信号的组合来设置期望的强度水平(例如，表示为灰度值)，以确定驱动脉冲的幅度和持续时间。在本文中，模拟和数字控制的结合被称为“混合”控制。混合控制可以包括可变模拟分量(例如，使用从可变电压获得的模拟电流来实现电压域中的控制)、可变数字分量(例如，使用可变pwm持续时间来实现时域中的控制)或两者。
某些显示环境受到空间的限制(例如，集成到hmd中的显示器)。在这样的环境中，由于极小的可用像素面积，可以添加来支持混合控制的电子部件(例如，晶体管、电容器或信号线)的数量是有限的。因此，可能期望控制逻辑(例如，图2中的显示驱动器232)和驱动电路使用尽可能少的部件来实现，该驱动电路产生驱动发射器的pwm脉冲。
图4示出了根据某些实施例的发射器电路400。发射器电路400是混合模拟发射器电路的示例，并且包括位于发射器410(例如，uled)附近的驱动电路。然而，在其他实施例中，驱动电路可以位于远处(例如，与多个发射器耦合的集中式驱动器电路)。发射器电路400支持混合控制，并且包括三个晶体管420、430和440(m1、m2和m3)以及存储电容器450(c1)。晶体管420、430、440可以实现为p沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(p型mosfet或pmos)，但是也可以使用其他类型的部件(例如n型mosfet)来实现。
可以通过断言数据信号“数据/列”并结合扫描信号“扫描/行”来激活发射器410。可以为显示器中的每行提供单独的扫描信号，以一次选择一行。扫描信号被施加到与晶体管440串联连接的晶体管420的栅极。当扫描信号为逻辑电平0时，晶体管420导通，以将数据信号传递到电容器450的第一端子。电容器450的相对的端子连接到电源电压“vdd”。数据信号使得电容器450被充电到期望的电压。可以为显示器中的每一列提供单独的数据信号。
在电容器450被充电之后，可以使用数字控制信号“数字ctr”来导通晶体管440，以激活发射器410。存储在电容器450上的电压产生沿着将电源电压vdd连接到阴极480的路径、通过晶体管420的电流。因此，晶体管420执行电压-电流转换，该电压-电流转换通过在发射器410的输入端处形成驱动信号470来驱动发射器410。在某些实施例中，阴极480可以是由其他发射器共享的公共阴极。基于数字ctr信号的值来控制电流流过晶体管420(因此流过发射器410)的流动，该数字ctr信号被施加到晶体管440的栅极以建立到vdd的连接。以这种方式，数字ctr信号控制发射器410被激活的持续时间，而数据/列的值控制发射器410被激活的程度。发射器410将根据数字ctr信号并且还基于施加到晶体管420的栅极的电压来在一段时间内发射光，然后关闭。
数字ctr信号和数据/列信号可用于模拟纯模拟控制、模拟纯数字控制、或实现模拟和数字控制的混合。例如，纯数字控制可以通过保持数据/列信号固定以使每次相同的电压被加载到电容器450上，然后使用数字ctr来基于可变脉冲持续时间应用pwm，来模拟。因此，数据/列可以是施加到多个发射器电路的全局信号，以将每个发射器电路中的电容器c1编程为相同的电压。数字ctr将被单独应用于每个发射器电路，以设置可变的脉冲持续时间。
为了模拟纯模拟控制，数字ctr信号可以被配置为固定的pwm间隔。例如，数字ctr被断言的持续时间可以被设置为最大允许行时间，在这种情况下，数字ctr可以被用作全局信号而不是数据/列。然后，存储在电容器450上的电压可以通过改变数据/列信号而被改变。替代地，数字ctr信号和数据/列信号都可以变化，使得混合控制方案的模拟分量和数字分量都不是固定的。因此，混合控制方案允许关于发射器如何被驱动的两个自由度。
图5示出了用于驱动混合模拟发射器电路(例如，发射器电路400)的控制方案的图形表示。在图5中，驱动脉冲500对应于图4中的驱动信号470。当期望模拟控制时，驱动脉冲500的幅度或电流电平510可以变化。当期望数字控制时，驱动脉冲500的脉冲持续时间520可以变化。在该示例中，脉冲持续时间520的长度对应于行时间530。电流电平510可以在准许的电流电平的范围内设置(例如，四个不同电流电平中的一个)，并且脉冲持续时间520可以在准许的脉冲持续时间的范围内设置(例如，四个不同脉冲持续时间中的一个)。驱动脉冲500的面积对应于电流电平510乘以脉冲持续时间520的数学乘积。该面积决定了由发射器410输出的光的亮度，并且与从发射器410到达眼睛的光子数量成比例。实现256种不同灰度水平的一种方式是使用16种不同的电流电平和16种不同的脉冲持续时间(16×16＝256)。电流电平和脉冲持续时间的不同组合可用于实现相同数量的灰度水平(例如，8个电流电平和32个脉冲持续时间用于256个灰度水平)。
在电流电平510和脉冲持续时间520都变化的实施例中，由电流电平510表示的脉冲幅度和脉冲持续时间520之间的比率可以基于输入数据值(例如，8位灰度值)来确定。对于较低的数据值(例如，从0到16的值)，可以使用较多的数字控制，使得驱动脉冲500的面积将主要基于脉冲持续时间来确定。对于较高的数据值(例如，从17到255的值)，可以使用较多的模拟控制，使得驱动脉冲500的面积将主要基于电流电平来确定。对较低的数据值使用较多的数字控制补偿了纯模拟控制的一些缺点(例如，在低电流电平处易受噪声的影响和在不同电流处的颜色偏移)。
混合模拟发射器电路操作(示例1)
图6示出了图5的控制方案的示例时序图。显示了对四行发射器的扫描信号(扫描行1、扫描行2、扫描行3和扫描行4)。每个扫描信号对应于图4中的扫描/行信号的实例。如所示的，在不同的时间扫描这些行，以逐行顺序激活发射器。每行在特定的持续时间内被激活。在每行时间的开始处，使用对应于图4中的数据/列信号的数据信号，将每个发射器电路编程为几个可能的模拟数据值(例如，16个电流电平)之一。数据信号使得电压(vdata1、vdata2、vdata3和vdata4)被存储在与行1至4相关联的发射器电路中的相应电容器上。因此，数据信号执行模拟电流电平编程。在本示例中，数字ctr信号是全局信号，它为所有四行设置相同的pwm持续时间“数字开”。pwm持续时间可以是几个可能的持续时间(例如，16个持续时间，使得当与16个不同的电流电平组合时，每行产生对应于256个可能的灰度值之一的亮度)之一。在本示例中，pwm持续时间是行时间“trow”的分数，其中行时间的部分用于模拟电流电平编程。
混合数字发射器电路
图7示出了根据某些实施例的发射器电路700。发射器电路700是混合数字发射器电路的示例，并且可以使用图中所示的混合控制方案来控制。发射器电路700包括发射器710(描绘为二极管)、第一晶体管740和第二晶体管720。晶体管720和740可以实现为pmos晶体管，并且分别类似于图4中的晶体管420和440。晶体管740作为控制开关操作，其由施加到晶体管740的栅极的数字信号“开关控制”控制。晶体管720由施加到晶体管720的栅极的电流偏置“电流镜偏置”控制。晶体管720执行类似于前面关于晶体管420描述的电压-电流转换。然而，与发射器电路400不同的是，发射器电路700不包括用于存储编程值的模拟表示的电容器。由于晶体管740以固定电流(例如，行2的全电流偏置)操作，所以通过改变开关控制信号来控制发射器710。
如图7所示，不同的电流偏置可以施加到不同的行。例如，在包括四个行(行0、行1、行2和行3)的发射器列中，可以向与基于二进制输入数据值的一个或更多个最高有效位来驱动的行相关联的发射器电路700施加全电流偏置，并且可以向基于输入数据值的一个或更多个最低有效位来驱动一个或更多个行的发射器电路700施加缩放电流偏置。缩放电流偏置是全电流偏置的分数，并且可以使用缩放因子“缩放”导出。在图7中，全电流偏置被施加到行1至行3，并且缩放电流偏置被施加到行0。可以使用输入到电流镜(未示出)的电压参考来产生电流偏置。例如，第一电压参考可以耦合到每个msb行中的电流镜，用于产生全电流偏置，并且第二电压参考可以耦合到每个lsb行中的电流镜，用于产生缩放电流偏置。
对不同行使用不同的电流偏置具有某些优点。例如，如果一个或更多个行接收到比其他行更小的电流偏置，则可以增加lsb时间，以准许发射器被导通更长的时间段，从而满足由扫描组件的速度(例如，扫描速率)强加的定时约束。扫描组件的速度可能会限制在任何给定行中可用于导通发射器的时间量。例如，如果扫描组件以440hz的频率操作，那么所准许的最短的(最小)行时间可以是大约345ns。为了确保足够的性能(例如，输出图像的均匀像素分辨率)，发射器应该具有明显小于该值的可用导通时间(大约50％或173ns通常就足够了)。该可用导通时间基于n位输入数据值的所有n个位被分配用于驱动。为了以173ns的速度支持8位输入数据精度，将需要相对较快的时钟速率，以便基于该8位的lsb部分进行驱动(例如，2.7ns，对应于371mhz)。由于发射器的电阻器-电容器(rc)时间限制，可能无法足够快速地导通和关闭发射器，以满足所需的时钟速率。此外，可能难以产生用于创建如此小的定时的控制信号，并且该控制信号易受噪声影响。增加lsb时间将会缓解这些问题。
缩放电流偏置的使用准许较长的lsb时间，因为较小的电流可以与较长的脉冲持续时间配对以实现相同的强度(如前面结合图5所解释的，强度可以基于电流电平和脉冲持续时间的组合来确定)。这避免了必须使用较短的脉冲持续时间来产生低强度，例如由输入数据值的lsb表示的强度。假设与上面的示例相同的173ns的可用导通时间，使用4位pwm方案(4位用于设置开关控制信号)，时钟速率可降至173ns/16＝10.8ns，相当于93mhz。使用5位pwm方案将比4位pwm方案允许甚至更长的脉冲持续时间，并将时钟速率降低32倍。
混合数字发射器电路操作(示例2)
使用图7的混合数字发射器电路700和以下配置可以实现总共28个灰度值或线性缩放值：4位pwm、每种颜色两个电流值(一个全电流偏置和一个缩放电流偏置)、四行发射器(一个lsb行和三个msb行)，其中每个msb行以相同的方式(即，相同的脉冲持续时间和相同的电流偏置)被控制，并且缩放因子＝16/3＝5.3。
利用上述配置，可以使用开关控制信号来控制msb行(例如，行1至行3)，使得msb行中的发射器的导通时间对应于以下值之一：[128，64，32，16]。根据下面的公式计算16/3的缩放因子，使得lsb行(例如，行0)中的发射器的导通时间对应于以下值之一：[8，4，2，1]。
[128，64，32，16]*(1/3行)*(1/缩放因子)＝[8，4，2，1]。
缩放因子是lsb行与msb行的比率(在本示例中为1/3)和每行产生的位数(例如，位深度为16)的函数。
如果msb行和lsb行的输出被组合(例如，使用扫描组件)，则在组合输出中总共可以表示256个唯一值。也就是说，跨越所有四行的一列发射器的总亮度可以被设置为对应于0和255之间的任何值的亮度水平。
混合数字发射器电路操作(示例3)
使用混合数字发射器电路700和以下配置，可以实现总共210个灰度值或线性缩放值：5位pwm，每种颜色两个电流值(一个全电流偏置和一个缩放电流偏置)，四行发射器(一个lsb行和三个msb行)，其中每个msb行以相同的方式被控制，并且缩放因子＝32/3＝10.7。
利用上述配置，可以控制msb行，使得msb行中发射器的导通时间对应于以下值之一：[512，256，128，64，32]。根据下面的公式计算32/3的缩放因子，使得lsb行中发射器的导通时间对应于以下值之一：[16，8，4，2，1]。
[512，256，128，64，32]*(1/3行)*(1/缩放因子)＝[16，8，4，2，1]。
在本示例中，32/3的缩放因子是基于lsb行与msb行的比率，该比率与示例2中的相同(即1/3)，但位深度为32而不是16。
如果msb行和lsb行的输出被组合，则在组合输出中总共可以表示1024个唯一值。
混合数字发射器电路操作(示例4)
示例4类似于示例2，除了不是以相同的方式控制msb行，而是每个msb行被独立地控制。也就是说，可以为每个msb行独立设置脉冲持续时间，以允许使用不同的脉冲持续时间来驱动msb行。这使得基于以下配置的总共765个灰度值成为可能：4个数字位的pwm、每种颜色两个电流值、4行发射器(一个lsb行和三个msb行)，其中每个msb行可以被独立地控制，并且缩放因子＝16/3。
利用上面的配置，可以控制msb行，使得msb行中的发射器的导通时间对应于以下值之一：[128，64，32，16]。根据下面的公式计算16/3的缩放因子，使得lsb行中的发射器的导通时间对应于以下值之一：[8，4，2，1]。
[128，64，32，16]*(1/3行)*(1/缩放因子)＝[8，4，2，1]。
由于三个msb行中的每一行可以输出28个值中的一个，因此当msb行和lsb行的输出被组合时，总共会产生3*(28-1)＝765个可能的灰度值(对应于29.5个线性缩放值)。
混合数字发射器电路操作(示例5)
使用混合数字发射器电路700生成总共28个灰度值或线性缩放值的另一种方式是使用以下配置：4位pwm，每种颜色两个电流值，八行发射器(一个lsb行和七个msb行)，其中每个msb行以相同的方式被控制，并且缩放因子＝16/7＝2.3。
利用上面的配置，可以控制msb行，使得msb行中的发射器的导通时间对应于以下值之一：[128，64，32，16]。根据下面的公式计算16/7的缩放因子，使得lsb行中的发射器的导通时间对应于以下值之一：[8，4，2，1]。
[128，64，32，16]*(1/7行)*(1/缩放因子)＝[8，4，2，1]。
混合数字发射器电路操作(示例6)
使用混合数字发射器电路700生成总共28个灰度值或线性缩放值的另一种方式是使用以下配置：4位pwm、每种颜色两个电流值、八行发射器(两个lsb行和六个msb行)，其中msb行以相同的方式被控制，lsb行以相同的方式(但不一定与msb行相同)被控制，并且缩放因子＝32/6＝5.3。
利用上面的配置，可以控制msb行，使得msb行中的发射器的导通时间对应于以下值之一：[128，64，32，16]。根据下面的公式计算32/6的缩放因子，使得lsb行中的发射器的导通时间对应于以下值之一：[8，4，2，1]。
[128，64，32，16]*(1/3行)*(1/缩放因子)＝[8，4，2，1]。
示例6的优点在于，由于存在两个lsb行，如果其中一个lsb行中的发射器有缺陷，则只要显示器被重新校准(例如，使得无缺陷的lsb发射器被激活两倍的时间以补偿有缺陷的lsb发射器缺失的贡献)，该列仍然可以产生期望的总强度。
混合数字发射器电路操作(示例7)
使用混合数字发射器电路700生成总共210个灰度值或线性缩放值的另一种方式是使用以下配置：5位pwm，每种颜色两个电流值，八行发射器(两个lsb行和六个msb行)，其中msb行以相同的方式被控制，lsb行以相同的方式被控制，并且缩放因子＝32/3＝10.7。
利用上面的配置，可以控制msb行，使得msb行中的发射器的导通时间对应于以下值之一：[512，256，128，64，32]。根据下面的公式计算32/3的缩放因子，使得lsb行中的发射器的导通时间对应于以下值之一：[16，8，4，2，1]。
[512，256，128，64，32]*(1/3行)*(1/缩放因子)＝[16，8，4，2，1]。
混合数字发射器电路操作(示例8)
使用混合数字发射器电路700和以下配置可以实现总共1,984个灰度值：5位pwm、每种颜色两个电流值、八行发射器(两个lsb行和六个msb行)，其中msb行以相同的方式被控制，lsb行被独立地控制，并且缩放因子＝32/3＝10.7。
利用上面的配置，可以控制msb行，使得msb行中的发射器的导通时间对应于以下值之一：[512，256，128，64，32]。
根据下面的公式计算32/3的缩放因子，使得lsb行中的发射器的导通时间对应于以下值之一：[16，8，4，2，1]。
[512，256，128，64，32]*(1/3行)*(1/缩放因子)＝[16，8，4，2，1]。
在本示例中，灰度值的总数为(210-1)+(25-1)*(25-1)＝1,984，对应于210.95个线性缩放值。
混合数字发射器电路操作(示例9)
虽然没有在特定的数值示例中提供，但是可以独立地控制每个msb行，与独立地控制每个lsb行相结合。这将在潜在强度值的数量上提供更大的灵活性。
混合数字发射器电路示例概述
下表总结了上面讨论的每个混合数字发射器电路示例：
显示流水线
图8是根据某些实施例的用于通过显示流水线处理图像数据的方法800的简化流程图。方法800可以由发射器阵列的控制器(例如，图2中的控制器230)执行，并且可以应用于混合模拟发射器电路和混合数字发射器电路。
在810，以非线性颜色空间格式(例如，标准rgb或srgb)接收图像数据。图像数据可以例如由运行ar或vr应用的处理器生成。在线性编码或标度中，强度值与给定像素处发射的光量成比例地等距分布。srgb数据通常根据伽马压缩的(gamma-compressed)非线性标度进行编码。
在812，执行图像处理以将图像数据转换到线性颜色空间。例如，可以使用伽马扩展将srgb数据线性化，以通过逆转伽马压缩将图像变换到线性rgb颜色空间。然后，可以从变换后的rgb分量计算亮度/灰度值。在转换到线性颜色空间之后，图像数据被映射到显示颜色空间(例如，光源240的颜色空间)。该映射可以使用三维查找表来执行，并且如果显示颜色空间与输入颜色空间相同，则可以省略该映射。
在814，图像数据被调整以对发射器阵列的给定列中的每个发射器实现均匀强度。该过程可以被称为“列校正”，并且可以通过强度测量、基于测量的校准以及校准信息(例如，针对每个发射器的校正信息)的存储来执行。除了列校正之外，还可以执行额外的图像处理来增强图像数据或促进图像数据沿流水线的传输。例如，可以执行空间抖动来减少数据带宽。
在816，图像数据被编码(例如，使用感知编码进行压缩)并被传输到显示驱动器(例如，显示驱动器232)。感知编码可以用于进一步减少用于到显示驱动器的传输的数据带宽，并且可以使用分段线性变换(piecewise-lineartransformation)来执行。
在818处，图像数据被解码(例如，通过显示驱动器232)以生成照明参数(例如，灰度值)，该照明参数确定用于驱动器电路的控制信号，例如前面描述的混合模拟或混合数字发射器电路。
数字控制器——基于移位寄存器的驱动器
以上描述了适用于混合模拟和混合数字发射器电路的控制方案。混合模拟和混合数字发射器电路可以集成到包括为发射器阵列生成照明参数的控制器(例如，控制器230)的显示系统中。以下讨论涉及数字控制器的各种实施例。数字控制器使用数字部件(例如静态或移位寄存器)来传输图像数据(例如，照明参数)。在某些实施例中，数字控制器可以与支持扩展的lsb时间的数字混合发射器电路(例如，数字混合发射器电路700)结合使用。
在某些实施例中，数字控制器可以用于使用每个输入数据值的单次开/关转变来驱动各个发射器。这将避免可能由多次开/关转变引起的潜在问题。例如，根据驱动电流的幅度和/或发射器电路的电容，在施加pwm脉冲和光的发射之间可能有一些延迟。该延迟取决于pwm脉冲开始时发射器(例如二极管)两端的现有电压。如果使用多次开/关转变来驱动发射器，则现有电压取决于用于驱动发射器的先前输入数据位的值，使用于列校正的校准变得困难。
图9示出了根据某些实施例的用于驱动混合数字发射器电路(例如，发射器电路910)的数字驱动器电路900的简化示意图。驱动器电路900可以集成到数字控制器中(例如，作为图2中的显示驱动器232的一部分)。发射器电路910是混合数字发射器电路的一个示例，并且包括与关于混合数字发射器电路700所描述的那些部件类似的部件，除了充当控制开关的晶体管(m2916)和接收电流偏置的晶体管(m1914)的位置相反。在图9中，晶体管914接收来自电流镜(未示出)的电流偏置918，作为施加到晶体管914的栅极的电流偏置。晶体管916的栅极由驱动器电路900中的多路复用器(mux)940输出的信号919控制。
驱动器电路900包括一个或更多个移位寄存器920。虽然仅示出了两个移位寄存器(920-a和920-n)，但是可以为发射器列中的每行提供单独的移位寄存器和mux(假设数据将被顺序移位通过行)。为了清楚起见，图中省略了耦合到移位寄存器920-n的mux。在图9中，移位寄存器920-a通过mux940耦合到发射器912。mux940是2∶1多路复用器，其输入端连接到移位寄存器920-a的前两级。每个移位寄存器920包括多个1位移位级，其中1位数据输入“数据输入”在第一级(例如922-a)被接收，并且随着时钟信号“clk”的每个新周期而被移位到下一级，直到到达移位寄存器的最后一级(例如922-n)。移位寄存器920中的总级数对应于输入数据值中的位数。在本示例中，有八个级，对应于8位输入数据值的每一位。每个移位寄存器(除了最后一个移位寄存器)的输出“数据输出”耦合到下一个移位寄存器的数据输入。在图9中，使用“lsb”选择信号来控制mux940，以在前两个移位级922-a和922-b的输出之间进行选择，在该示例中，前两个移位级922-a和922-b对应于8位输入数据值的最低有效位。两个lsb的处理随行而变化。例如，如果使用图7中所示的控制方案，则存储在移位级922-a和922-b中的值可以用于驱动行0中的发射器，而不驱动行1至行3中的发射器。在某些实施例中，相应的驱动器电路可以设置有使用msb选择信号控制的mux，其中mux在输入数据值的msb之间进行选择，以产生施加到与msb行中的发射器对应的发射器电路的控制信号。
图10示出了根据某些实施例的数字驱动器电路1000的简化示意图，该数字驱动器电路1000用于使用单次开/关转变来驱动混合数字发射器电路(例如，发射器电路910)。驱动器电路1000可以用于实现能够实现较长的lsb时间的控制方案(例如，图7中的控制方案)，从而结合了单次转变和较长的lsb时间的益处。驱动器电路1000包括移位寄存器1020，其类似于图9中的移位寄存器920。另外，驱动器电路1000包括计数器1030和比较器1040。计数器1030可以是由其他驱动器电路1000共享的全局计数器。计数器1030的输出可以是n位二进制值，其中n等于移位寄存器1020中的级数。
比较器1040取代了图9中的mux940，并且具有耦合到移位寄存器1020-a的每一级的输入。类似于mux940，可以为每个移位寄存器1020提供单独的比较器。比较器1040从移位寄存器1020-a接收整个输入数据值，并将输入数据值与计数器1030的值进行比较，以当计数器1030的值小于输入数据值时，输出逻辑“1”。因为比较器1040的输出是单个脉冲，所以使用单次转变来驱动发射器912。如果晶体管916是pmos晶体管，那么当计数器1030的输出为逻辑“0”时，发射器912将导通。这意味着发射器916关闭，直到计数器1030的值变得大于或等于存储在移位寄存器1020-a中的值。比较器1040将保持发射器912导通一段时间，例如，直到计数器1030的值被重置。
图11示出了根据某些实施例的数字驱动器电路1100的简化示意图，该数字驱动器电路1100用于使用单次开/关转变来驱动发射器电路。驱动器电路1100包括lsb电路1110和msb电路1150，它们中的每一个都包括与关于驱动器电路1000所描述的那些部件类似的部件。例如，lsb电路1110可以包括移位寄存器1120和比较器1140，以及msb电路1150可以包括移位寄存器1160和比较器1170。lsb电路1110和msb电路1150共享计数器1130，该计数器1130可以是全局计数器。lsb电路1110驱动lsb发射器。msb电路1150驱动msb发射器。例如，如果根据上述示例6来控制发射器阵列，则八行的列的前两行中的每个发射器将使用比较器1140的实例来驱动，后六行将使用比较器1170的实例来驱动。
如图11所示，比较器1140的输入耦合到对应于lsb的移位级(例如，移位寄存器1120-a的前四级)，比较器1170的输入耦合到对应于msb的移位级(例如，移位寄存器1160-a的后四级)。比较器1140和1170的行为与上面关于比较器1040描述的相同。因此，当计数器1130的值大于或等于存储在移位寄存器1120-a中的四个lsb位的值时，比较器1140产生逻辑“0”以导通lsb行中的发射器。类似地，当计数器1130的值大于或等于存储在移位寄存器1160-a中的四个msb位的值时，比较器1170产生逻辑“0”以导通msb行中的发射器。
数字控制器——基于静态寄存器和比较器的驱动器
图12示出了包括静态寄存器1210和比较器1220的数字驱动器电路1200的简化框图。在这个示例中，静态寄存器1210接收5位输入数据值“数据输入”。可以为每行提供单独的静态寄存器和比较器。静态寄存器可以并行加载数据值，以同时存储所有行的数据。比较器1220的输入耦合到静态寄存器1210的输出和计数器1230的输出，计数器1230可以是全局计数器。比较器1220输出1位控制信号，用于驱动特定行(例如，msb行或lsb行)中的发射器。比较器1220的输出可以提供给mux(未示出)，用于产生驱动发射器的pwm信号。下面结合图15描述了基于比较器1220的输出控制mux的示例真值表。
图13示出了使用多个lsb驱动器电路1310和多个msb驱动器电路1320形成的数字驱动器电路1300的简化框图。驱动器电路1310和1320中的每一个对应于图12中的驱动器电路1200的实例。单独的驱动器电路的数量可以对应于lsb行或msb行的总数。例如，在图14的实施例中，一对发射器组1405-a和1405-b的每个发射器组1405具有专用于lsb的两个行(行0和行1)、专用于msb的六个行(行4至行9)和由msb或lsb驱动(取决于列位置)的两个行(行2和行3)。因此，可能有八个lsb驱动器电路1310(产生lsb控制信号lsb_c0至lsb_c7)和十六个msb驱动器电路1320(产生msb控制信号msb_c0至msb_c15)。输入数据值1360的特定部分(例如，10位灰度值的前5位)通过lsb路径1340被传送到lsb驱动器电路1310的寄存器。输入数据1360的剩余部分(例如，后五位)通过msb路径1350被传送到msb驱动器电路1320中的寄存器。每个驱动器电路耦合到全局计数器信号1370，如图12所示，该信号形成比较器1220的输入。
图14示出了适合用于本公开的各种实施例(包括用于数字驱动器电路1300)的部分发射器布局1400。发射器布局1400是每列八个发射器的布局(不算上备用发射器)的示例。其他发射器布局也可以用于实现本公开的各种实施例。例如，发射器布局1400可以由每列四个发射器的布局代替，或者重新布线以形成每列四个发射器的布局(例如，使用一半的发射器)。发射器布局1400中的发射器被布置成两组，1405-a和1405-b。发射器组1405可以位于不同的基板(例如，单独的芯片或电路板)上并且是横向偏离的。发射器沿对角线布置，并且包括lsb发射器1410、msb发射器1430和备用发射器1440。发射器布局还包括阴极1420。lsb发射器1410被描绘为影线圆，阴极1420被描绘为菱形，msb发射器1430被描绘为无阴影圆，以及备用发射器1440被描绘为阴影圆。每个发射器组1405包括十行(行0至行9)，其中行0和行1耦合到lsb电压参考，行4至行9耦合到msb电压参考，以产生相应的电流偏置(例如，缩放电流偏置或全电流偏置)。如所示的，行2和行3中的一些发射器是lsb发射器，并且一些发射器是msb发射器。发射器组1405-b的行3中的lsb发射器位于图中所示布局的部分之外，因此未描绘出。
图15示出了mux的示例真值表，该mux基于包括静态寄存器和比较器的数字驱动器电路(例如，数字驱动器电路1300)的输出来驱动发射器。表1510是用于驱动两个lsb行(例如，行0和行1)的mux1530的lsbmux表。表1520是用于为mux1540产生控制信号的部分msbmux表，mux1540驱动六个msb行(例如，行4至行9)。每个mux1530、1540输出用于产生pwm脉冲的数字开/关控制信号(例如，施加到发射器电路910中的晶体管916的栅极的控制信号)。为简单起见，省略了行2和行3的真值表条目。如前面结合图14的实施例所解释的，行2和行3中的一些发射器可以用作lsb发射器，并且一些发射器可以用作msb发射器。因此，基于mux1530或mux1540的输出来驱动行2还是行3中的发射器取决于列位置。因此，应当理解，表1510和表1520可以各自扩展为包括行2和行3的条目。
如表1510所示，mux1530的选择输入1535可以具有从0到7的值。选择输入1535的每个值使mux1530选择不同的lsb控制信号组合。例如，当选择输入1535为0时，基于lsb_c0的状态驱动行0，并且基于lsb_c2的状态驱动行1。经由选择输入1535的所有八个值的过程，八个lsb控制信号(lsb_c0到lsb_c7)中的每一个对于每个lsb行被选择一次。类似地，mux1540的选择输入1545的每个值使得mux1540选择不同的msb控制信号组合。经由选择输入1545的所有十六个值的过程，十六个msb控制信号(msb_c0到msb_c15)中的每一个对于每个msb行被选择一次。选择输入1535和选择输入1545可以使用行计数器的lsb和msb(例如，分别是位0到2和位3到6)来生成。行计数器可以是数字驱动器电路的一部分或耦合到数字驱动器电路的部件，例如图2的控制器230内的行计数器。行计数器根据控制器确定的行定时而递增，例如，以基于lsb/msb控制信号一次一行地顺序激活行。
使用混合发射器电路控制显示器的方法
图16示出了根据某些实施例的使用混合模拟发射器电路控制显示器的方法1600的流程图。方法1600可以由显示系统的控制器(例如控制器230)并使用混合模拟发射器电路(例如混合模拟发射器电路400)或混合数字发射器电路(例如混合数字发射器电路700)来执行。在步骤1610，控制器确定照明参数(例如，在通过图8中描述的显示流水线处理之后生成的灰度值)。
在步骤1612，基于来自步骤1610的照明参数，控制器确定或设置pwm脉冲的幅度或持续时间中的至少一个。pwm脉冲的幅度可以由具有特定信号电平(例如，电流电平)的模拟信号控制。pwm脉冲的持续时间可以由具有特定定时特性的数字信号控制。模拟信号和数字信号可以被配置成使得pwm脉冲导致发射器产生与由照明参数表示的强度对应的输出强度，例如期望的输出强度。例如，数字信号可以对应于固定的脉冲持续时间，并且控制器可以基于固定的脉冲持续时间来计算或查找产生输出强度所需的电流电平或脉冲幅度，如前面结合图6的控制方案所述。在另一个示例中，模拟信号处于固定的电流电平(对应于固定的脉冲幅度)，并且控制器可以基于固定的电流电平来计算或查找脉冲持续时间，然后相应地设置数字信号。
在一个实施例中，包括n个行的列中的每个发射器被驱动以输出相同的强度，使得当(例如，通过扫描组件280)扫描该列时，输出图像中的像素的最终强度等于每个单独发射器的亮度的n倍。因此，控制器可以确定足以产生与期望的输出强度除以行数相等的强度的电流电平或脉冲幅度。在一些实施例中，控制器可以使用模拟和数字信号来设置振幅和/或脉冲持续时间，而无需明确地计算或查找幅度或脉冲持续时间。
在步骤1614，控制器通过将结合步骤1612描述的模拟信号和数字信号相互结合应用来产生pwm脉冲。如果使用发射器电路400，则可以通过施加数字ctr信号来设置脉冲持续时间，并且使用扫描/行信号将晶体管430切换为导通，以在电容器450上存储对应于在步骤1612中确定的模拟信号电平的电压(例如，足以通过晶体管420产生期望的电流电平的电压)，来产生pwm脉冲。电压通过数据/列信号来施加。如果一列中的发射器被驱动以输出相同的强度，则该列的发射器电路400可以全部连接到相同的数据/列信号，并且通过在适当的时间施加相应的扫描/行信号来顺序激活，如图6所示。
在步骤1616，控制器与扫描同步地向选择的发射器施加pwm脉冲。步骤1614和1616可以通过例如对指令和/或信号(例如，数据/列信号和数字ctr信号)的输出进行定时来同时执行，以在与所选择的发射器相关联的发射器电路内产生pwm脉冲。指令和/或信号可以被定时，使得所选择的发射器以对应于照明参数的强度并且在相对于扫描组件的位置的适当时间(例如，在扫描组件的反射表面面对所选择的发射器的时候)产生光。
图17示出了根据某些实施例的使用混合数字发射器电路控制显示器的方法1700的流程图。方法1700可以由显示系统的控制器(例如，控制器230)和混合数字发射器电路(例如，混合数字发射器电路700)来执行。在步骤1710，控制器将缩放电流偏置施加到至少一个lsb行，并将全电流偏置施加到至少一个msb行。如前面结合示例2至8所述，可以根据取决于lsb行数、msb行数和pwm控制位的数量的缩放因子来产生缩放电流偏置，以便产生期望范围的灰度值。
在步骤1712，控制器将数字照明参数值划分成lsb数据值和msb数据值。用于lsb数据值与msb数据值的位数可以不同。在图13的实施例中，lsb位的数量等于msb位的数量。
在步骤1714，控制器将lsb数据值和msb数据值存储在相应的寄存器中。例如，如果使用数字驱动器电路1100来驱动发射器，则控制器可以将lsb数据值存储在移位寄存器1120-a中，并将msb数据值存储在移位寄存器1160-a中。替代地，如果使用数字驱动器电路1200，则控制器可以将lsb数据值存储在产生lsb控制信号的数字驱动器电路1200的静态寄存器1210中，并将msb数据值存储在产生msb控制信号的数字驱动器电路1200的静态寄存器1210中。此外，如前面在示例4和示例8中所解释的，通过对行的独立控制，可以不同地驱动lsb行和/或msb行。当以相同的方式驱动行时(或在需要重复使用数据值的任何时候)，数据值可以存储在静态寄存器中，该数据值随后在驱动不同的行时(例如，根据图13的实施例)被再次读取，或者使用移位寄存器将该数据值移位，其中每个移位寄存器驱动不同的行(例如，根据图11的实施例)。
在步骤1716，控制器根据lsb数据值并基于缩放电流偏置来确定或设置产生输出强度所需的第一脉冲持续时间。例如，如果使用发射器电路700，则控制器可以计算或查找脉冲持续时间，该脉冲持续时间当与缩放电流偏置结合应用时，使得发射器710产生对应于lsb数据值的输出强度。如果发射器被扫描以聚集不同行中发射器的强度，则控制器可以确定足以产生与输出强度相等的强度的脉冲持续时间，该输出强度对应于lsb数据值除以对输出像素有贡献的lsb行的数量(例如，图7的示例发射器电路中的一个lsb行)。
在步骤1718，控制器根据msb数据值并基于全电流偏置来确定或设置产生输出强度所需的第二脉冲持续时间。例如，除了输出强度现在对应于msb数据值并且第二脉冲持续时间可以基于对输出像素有贡献的msb行的数量(例如，图7的实施例中的三个msb行)之外，第二脉冲持续时间可以以类似于关于步骤1716中第一脉冲持续时间的确定所描述的方式来确定。
在步骤1720，控制器从它们相应的寄存器中读取lsb和msb数据值，以产生用于基于第一脉冲持续时间驱动lsb发射器和基于第二脉冲持续时间驱动msb发射器的pwm脉冲。例如，可以使用图11或图13的数字驱动器电路来产生pwm脉冲。类似于在图16的步骤1616中施加pwm脉冲，步骤1720中的pwm脉冲可以与扫描同步地施加。例如，控制器可以控制将输入数据值加载到数字驱动器电路中的寄存器(例如，移位寄存器920或静态寄存器1210)中的定时、mux选择信号(例如，选择输入1535和1545)的定时和/或计数器(例如，计数器1130或计数器1230)的运行。
hmd设备示例
图18是用于实现一个或更多个实施例的hmd设备1800的简化框图。在该示例中，hmd设备1800可以包括一个或更多个处理器1810和存储器1820。处理器1810可以被配置为执行用于在多个部件处执行操作的指令，并且可以是例如通用处理器或适于在便携式电子设备内实现的微处理器。处理器1810可以与在hmd设备1800内的多个部件通信地耦合。为了实现这种通信耦合，处理器1810可以通过总线1840与其他示出的部件进行通信。总线1840可以是适于在hmd设备1800内传输数据的任何子系统。总线1840可以包括多条计算机总线和传输数据的附加电路。
存储器1820可以耦合到处理器1810。在一些实施例中，存储器1820可以提供短期和长期存储，并且可以被分成几个单元。存储器1820可以是易失性的(例如静态随机存取存储器(sram)和/或动态随机存取存储器(dram))和/或非易失性的(例如只读存储器(rom)、闪存等)。此外，存储器1820可以包括可移动存储设备，例如安全数字(sd)卡。存储器1820可以为hmd设备1800提供计算机可读指令、数据结构、程序模块和其他数据的存储。在一些实施例中，存储器1820可以分布在不同的硬件模块中。一组指令和/或代码可以被存储在存储器1820中。指令可以采取可以由hmd设备1800可执行的可执行代码的形式，和/或可以采取源代码和/或可安装代码的形式，在hmd设备1800上(例如，使用各种通常可用的编译器、安装程序、压缩/解压缩实用程序等中的任何一种)编译和/或安装时，指令可以采用可执行代码的形式。
在一些实施例中，存储器1820可以存储多个应用模块1822至1824，应用模块1822至1824可以包括任意数量的应用。应用的示例可以包括：游戏应用、会议应用、视频回放应用或其他合适的应用。应用可以包括深度感测功能。应用模块1822-1824可以包括要由处理器1810执行的特定指令。在一些实施例中，应用模块1822-1824中的某些应用或部分可以由其他硬件模块1880执行。在某些实施例中，存储器1820可以另外包括安全存储器，安全存储器可以包括附加的安全控制，以防止对安全信息的复制或其他未授权的访问。
在一些实施例中，存储器1820可以包括加载在其中的操作系统1825。操作系统1825可以可操作来启动由应用模块1822-1824提供的指令的执行和/或管理其他硬件模块1880以及与无线通信子系统1830的接口，无线通信子系统1830可以包括一个或更多个无线收发器。操作系统1825可以适于在hmd设备1800的部件上执行其他操作，包括线程管理(threading)、资源管理、数据存储控制和其他类似功能。
无线通信子系统1830可以包括例如红外通信设备、无线通信设备和/或芯片组(例如
hmd设备1800的实施例还可以包括一个或更多个传感器1890。传感器1890可以包括，例如，加速度计、压力传感器、温度传感器、接近传感器、磁力计、陀螺仪、惯性传感器(例如，组合加速度计和陀螺仪的模块)、环境光传感器或可操作来提供感觉输出和/或接收感觉输入的任何其他类似模块，例如深度传感器或位置传感器。例如，在一些实施方式中，传感器1890可以包括一个或更多个惯性测量单元(imu)和/或一个或更多个位置传感器。基于从一个或更多个位置传感器接收的测量信号，imu可以生成指示hmd设备1800相对于hmd设备1800的初始位置的估计位置的校准数据。位置传感器可以响应于hmd设备1800的运动产生一个或更多个测量信号。位置传感器的示例可以包括但不限于一个或更多个加速度计、一个或更多个陀螺仪、一个或更多个磁力计、检测运动的另一种合适类型的传感器、用于imu误差校正的一种类型的传感器或它们的某种组合。位置传感器可以位于imu的外部、imu的内部或者它们的某种组合。至少一个传感器可以使用结构光图案进行感测。
hmd设备1800可以包括显示模块1860。显示模块1860可以是近眼显示器，并且可以以图形方式向用户呈现来自hmd设备1800的信息，例如图像、视频和各种指令。这种信息可以从一个或更多个应用模块1822-1824、虚拟现实引擎1826、一个或更多个其他硬件模块1880、它们的组合或用于(例如，通过操作系统1825)为用户解析图形内容的任何其他合适的装置中导出。显示模块1860可以使用液晶显示(lcd)技术、led技术(包括例如oled、iled、mled、amoled、toled等)、发光聚合物显示(lpd)技术或某种其他显示技术。显示模块1860可以包括扫描显示器。
hmd设备1800可以包括用户输入/输出模块1870。用户输入/输出模块1870可以允许用户向hmd设备1800发送动作请求。动作请求可以是执行特定动作的请求。例如，动作请求可以是开始或结束应用，或者是在应用内执行特定动作。用户输入/输出模块1870可以包括一个或更多个输入设备。示例输入设备可以包括触摸屏、触摸板、麦克风、按钮、拨号盘、开关、键盘、鼠标、游戏控制器或用于接收动作请求并将接收到的动作请求传送给hmd设备1800的任何其他合适的设备。在一些实施例中，用户输入/输出模块1870可以根据从hmd设备1800接收的指令向用户提供触觉反馈。例如，当接收到或已经执行动作请求时，可以提供触觉反馈。
hmd设备1800可以包括照相机1850，其可以用于拍摄用户的照片或视频，例如，用于跟踪用户的眼睛位置。照相机1850还可以用于拍摄环境的照片或视频，例如，用于vr、ar或mr应用。照相机1850可以包括例如具有几百万或几千万像素的互补金属氧化物半导体(cmos)图像传感器。在一些实施方式中，照相机1850可以包括两个或更多个照相机，这些照相机可以用于捕获三维图像。
在一些实施例中，hmd设备1800可以包括多个其他硬件模块1880。每个硬件模块1880可以是hmd设备1800内的物理模块。一些硬件模块1880可以被临时配置成执行特定功能或者被临时激活。硬件模块1880的示例可以包括，例如，音频输出和/或输入模块(例如，麦克风或扬声器)、近场通信(nfc)模块、可再充电的电池、电池管理系统、有线/无线电池充电系统等。在一些实施例中，硬件模块1880的一个或更多个功能可以用软件实现。
在一些实施例中，hmd设备1800的存储器1820还可以存储虚拟现实引擎1826。虚拟现实引擎1826可以在hmd设备1800内执行应用，并从各种传感器接收hmd设备1800的位置信息、加速度信息、速度信息、预测的未来位置或其某种组合。在一些实施例中，由虚拟现实引擎1826接收的信息可以用于向显示模块1860产生信号(例如，显示指令)。例如，如果接收的信息指示用户已经向左看，则虚拟现实引擎1826可以为hmd设备1800生成反映用户在虚拟环境中的移动的内容。此外，虚拟现实引擎1826可以响应于从用户输入/输出模块1870接收的动作请求，在应用内执行动作，并向用户提供反馈。所提供的反馈可以是视觉反馈、听觉反馈或触觉反馈。在一些实施方式中，处理器1810可以包括执行虚拟现实引擎1826的一个或更多个图形处理单元(gpu)。
在各种实施方式中，上述硬件和模块可以在单个设备上实现，或者在可以使用有线或无线连接相互通信的多个设备上实现。例如，在某些实施例中，一些部件或模块，例如gpu、虚拟现实引擎1826和应用(例如，跟踪应用)，可以在与头戴式显示设备分离的控制台上实现。在某些实施例中，一个控制台可以连接到或支持多于一个的hmd。
在替代配置中，hmd设备1800中可以包括不同的和/或附加的部件。类似地，一个或更多个部件的功能可以以不同于上述方式的方式分布在部件中。例如，在一些实施例中，hmd设备1800可以被修改为包括其他系统环境，例如ar系统环境和/或mr环境。
上面讨论的方法、系统和设备是示例。各种实施例可以酌情省略、替换或添加各种过程或部件。例如，在替代实施例中，所描述的方法可以以不同于所描述的顺序来执行，和/或可以添加、省略和/或组合各种阶段。此外，关于某些实施例描述的特征可以组合在各种其他实施例中。实施例的不同方面和元素可以以相似的方式进行组合。此外，技术不断发展，因此，许多元素是示例，其并不将本公开的范围限制于那些特定示例。
在描述中给出了具体细节，以提供对实施例的透彻理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实施实施例。例如，为了避免模糊实施例，某些电路、过程、系统、结构和技术已经被示出而没有不必要的细节。可以对元件的功能和布置进行各种改变而不脱离本公开的精神和范围。
此外，一些实施例被描述为被描绘为流程图或框图的过程。虽然操作被描述为顺序过程，但是许多操作可以并行或同时地执行。另外，可以重新安排操作的顺序。过程可能有图中未包括的附加步骤。此外，方法的实施例可以通过硬件、软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言或其任意组合来实现。当在软件、固件、中间件或微代码中实现时，用于执行相关联的任务的程序代码或代码段可以存储在诸如存储介质的计算机可读介质中。处理器可以执行相关联的任务。
对于本领域技术人员来说显而易见的是，可以根据特定的要求进行实质性的变化。例如，也可以使用定制或专用的硬件，和/或特定的元件可以在硬件、软件(包括便携式软件(例如小程序等))或两者中被实现。此外，可以采用到诸如网络输入/输出设备的其他计算设备的连接。
参考附图，可以包括存储器的部件可以包括非暂时性机器可读介质。如本文所使用的，术语“机器可读介质(machine-readablemedium)”和“计算机可读介质(computer-readablemedium)”是指参与提供使机器以特定方式操作的数据的任何存储介质。在上文提供的实施例中，在向处理单元和/或其他设备提供指令/代码以供执行时可能涉及各种机器可读介质。附加地或替代地，机器可读介质可以用于存储和/或携带这样的指令/代码。在许多实施方式中，计算机可读介质是物理和/或有形存储介质。这种介质可以采取多种形式，包括但不限于非易失性介质、易失性介质和传输介质。计算机可读介质的常见形式包括例如磁和/或光学介质(例如光盘(cd)或数字多功能盘(dvd))、穿孔卡、纸带、具有孔(hole)图案的任何其它物理介质、ram、可编程只读存储器(prom)、可擦除可编程只读存储器(eprom)、闪存-eprom、任何其它存储器芯片或盒、下文所述的载波、或计算机可以从中读取指令和/或代码的任何其它介质。计算机程序产品可以包括代码和/或机器可执行指令，其可以代表过程、函数、子程序、程序、例程、应用、子例程、模块、软件包、类、或指令、数据结构或程序语句的任意组合。
本领域的技术人员将理解，可以使用各种不同的技术和技艺中的任何一种来表示用于传送本文描述的消息的信息和信号。例如，贯穿以上描述可能引用的数据、指令、命令、信息、信号、位和符号可以由电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光场或粒子或其任意组合来表示。
本文使用的术语“和”和“或”可以包括多种含义，这些含义还被预期至少部分地取决于使用这些术语的上下文。典型地，如果“或”被用来关联列表(例如a、b或c)，其意在表示a、b和c(这里以包含的意义使用)，以及a、b或c(这里以排他的意义使用)。此外，本文使用的术语“一个或更多个(oneormore)”可以用来以单数形式描述任何特征、结构或特性，或者可以用来描述特征、结构或特性的某种组合。此外，如果术语“...中的至少一个(atleastoneof)”被用来关联列表(例如a、b或c)，该术语可以被解释为意指a、b和/或c的任意组合，例如a、ab、ac、bc、aa、abc、aab、aabbccc等。
此外，虽然已经使用硬件和软件的特定组合描述了某些实施例，但是应该认识到，硬件和软件的其他组合也是可能的。某些实施例可以仅以硬件的方式实现，或者仅以软件的方式实现，或者使用它们的组合来实现。在一个实施例中，软件可以用包含计算机程序代码或指令的计算机程序产品来实现，所述计算机程序代码或指令可由一个或更多个处理器执行，用于执行本公开中描述的任何或所有步骤、操作或过程，其中计算机程序可以存储在非暂时性计算机可读介质上。本文描述的各种过程可以在相同的处理器或不同的处理器上实现。
在设备、系统、组件或模块被描述为被配置为执行某些操作或功能的情况下，可以通过下列项来完成这种配置：例如，通过设计电子电路来执行操作、通过对可编程电子电路(诸如微处理器)进行编程来执行操作(诸如通过执行计算机指令或代码)、或者通过被编程为执行存储在非暂时性存储介质上的代码或指令的处理器或核、或者通过它们的任意组合。进程可以使用各种技术(包括但不限于用于进程间通信的传统技术)进行通信，并且不同的进程对可以使用不同的技术，或者相同的进程对可以在不同的时间使用不同的技术。
因此，应当从说明性意义上而非从限制性意义上来考虑说明书和附图。然而，显而易见的是，在不脱离权利要求中阐述的更广泛的精神和范围的情况下，可以对其进行添加、删减、删除以及其他修改和改变。各种修改和等同物都在所附权利要求的范围内。
起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】
与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。
此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除
热门咨询
