驱动方法、变频驱动方法和系统、介质及芯片与流程

文档序号:16092237发布日期:2018-11-27 23:09阅读:127来源:国知局

本发明涉及电子器件的驱动领域,具体地,涉及驱动方法、变频驱动方法和系统、介质及芯片。



背景技术:

对于一些电子器件,由于各种原因,会有要求在一定时间内施加的信号的电压之和为0。例如对于液晶显示面板,由于液晶分子若长时间在一个极性的电压下偏转会造成不可逆的损坏。所以液晶显示面板或硅基液晶(LCOS)芯片都会采取直流平衡(DC BALANCE)的驱动策略,比如按360Hz显示的图像,每帧的显示时间为2.78ms,对于一个像素点上压差为3.7V的输入信号,在第一个1.39ms内在上表面玻璃基板上施加Vcom电压,下表面施加Vcom+3.7V的电压,在第二个1.39ms内在上表面玻璃基板上施加Vcom+3.7V电压,下表面施加Vcom的电压,第一个1.39ms和第二个1.39ms中上下表面的极性完全相反,中间的液晶层受到的压差方向也完全相反且和为0。再例如通讯应用,特别是高速串行总线也需要使用DC平衡。

对于液晶类器件,经过物理层面的设计或调制,可以使正负极性相反的压差调制出的状态对入射光产生的调制(相位差)相同,得到相同的光输出,在2.78ms的时间内,液晶受到的压差之和为0,从而不会产生电荷积累,保证长时间工作后器件不会损坏。但是这种驱动方法由于直流平衡策略的存在,会降低器件的刷新速度。而对于一些应用,其输入或输出信号具有周期性,例如将LCoS作为调相用的空间光调制器,用作控制光束发射的OPA器件,在激光雷达中的应用。

经检索,发现专利文献CN101165547A公开使像素所加载电压的极性满足直流平衡条件,并给出了+--+这样的连续四帧中的电压差变化。但是,该专利文献CN101165547A中提出的n-2,n-1,n,n+1帧其实针对的都是同一内容的图案,即一帧图案拆分成四帧,为了实现DC BALANCE及消除奇偶线(若n-2,n-1,n,n+1帧的内容不同,由于该文献中并未提及输入内容的特定性或周期性,所以输入图案具有不可预见性,则这4帧的+-电压之和正常情况下都不会正好为0,无法满足直流平衡条件,即不满足DC BALANCE,会导致器件损坏,见该专利文献说明书的第2段和第3段)。

而本发明中,主要特征尤其是针对时间上周期性的显示内容(周期性的输入输出才行),一个周期里可以包含任意多帧不同内容的信号(例如50帧,100帧),以大的周期为单位进行DC BALANCE(极性反转,或称为直流平衡),而不是单一帧自身周期内做极性反转。进一步地,本发明主要解决的问题是提高刷新率,对于时间上呈周期性的信号内容,自身的一个显示周期内可以无需直流平衡,即1帧显示1帧图像,刷新速度提高一倍。但该参考文献要解决的是行列间奇偶线的问题,实际产生的效果是用4帧图像显示1帧图像,刷新速度比普通的DC BALANCE方案还要减慢一倍,和本发明所要解决的问题是背道而驰的。



技术实现要素:

针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种驱动方法、变频驱动方法和系统、介质及芯片。

根据本发明提供的一种驱动系统,对于具有周期性或部分周期性的信号,令该信号具有至少一个信号集,其中,所述信号集在前一时间段、后一时间段的对应部分之间的电压差相反;

所述前一时间段是指:前一个周期,或者前几个周期;

所述后一时间段是指:后一个周期,或者后几个周期。

尤其是,所述前一时间段与后一时间段之间可以是连续的时间段,也可以是非连续的时间段。

根据本发明提供的一种驱动系统,对于时间上由多个信号组合而成的一个信号组,令所述信号组中任意部分在整个所述信号组的时间维度上对应部分的电压差之和为0。

根据本发明提供的一种驱动方法,对于具有周期性或部分周期性的信号,令该信号具有至少一个信号集,其中,所述信号集在第一时间段、第二时间段的对应部分之间的电压差相反;

所述第一时间段是指:前一个周期,或者前几个周期;

所述第二时间段是指:后一个周期,或者后几个周期。

根据本发明提供的一种驱动方法,对于时间上由多个信号组合而成的一个信号组,令所述信号组中任意部分在整个所述信号组的时间维度上对应部分的电压差之和为0。

优选地,第一时间段与第二时间段内的电压或电流和为0。

优选地,所述电压差施加于电子器件的两端。

优选地,电子器件的两端为晶元WAFER、玻璃基板中的任一项或任多项的组合。

优选地,所述电压差为驱动电压差;

根据本发明提供的一种变频驱动方法,令一部分信号进行即时的直流平衡或在后一个或几个周期内插入这一部分信号的直流平衡部分,另一部分信号按周期进行直流平衡。

根据本发明提供的一种变频驱动系统,其特征在于,令一部分信号进行即时的直流平衡或在后一个或几个周期内插入这一部分信号的直流平衡部分,另一部分信号按周期进行直流平衡。

优选地,对应所述另一部分信号,针对前一或前几周期的极性取向,在后一或后几周期内任意像素点的极性取向相反。

优选地,输入输出的信号中部分具有周期性,将非周期性的部分信号作为所述一部分信号进行即时的直流平衡或在后一个或几个周期内插入相同的这一部分信号的直流平衡部分,将具有周期性的部分信号作为所述另一部分信号按周期进行直流平衡。

优选地,所述非周期性的部分信号,为插入的突发信号。

根据本发明提供的一种驱动方法,采用如下任多种方法:

-根据权利要求3所述的驱动方法;

-根据权利要求4所述的驱动方法;

-根据权利要求9所述的驱动方法。

根据本发明提供的一种驱动系统,包括如下任多种系统:

-根据权利要求1所述的驱动系统;

-根据权利要求2所述的驱动系统;

-根据权利要求10所述的驱动系统。

根据本发明提供的一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质或者ASIC芯片,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求3、4、9、14中任一项所述的方法的步骤。

优选地,所述驱动系统驱动的器件是硅基液晶、液晶器件或者通信器件。尤其是,所述对应部分例如可以是针对像素的对应区域或极板,又例如可以是数据通信中与平衡码对应的两极。

优选地,所述驱动系统输出所述信号的同步信号。

优选地,所述驱动系统的输入输出信号中还包含标志位,所述标识位用于标识下列信息中的至少一项:对应的输入信号是否是周期性信号、所述周期性信号本周期的极性、信号维持的时间、是否是插入信号、所述插入信号是否在本周期内进行直流平衡。

与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:

本发明提供的驱动方法,通过对于信号周期性的利用,可以将刷新速度大幅提高。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

根据本发明提供的一种驱动系统,对于具有周期性或部分周期性的信号,令该信号具有至少一个信号集,其中,所述信号集在前一时间段、后一时间段的对应部分之间的电压差相反;

所述前一时间段是指:前一个周期,或者前几个周期;

所述后一时间段是指:后一个周期,或者后几个周期。

尤其是,所述前一时间段与后一时间段之间可以是连续的时间段,也可以是非连续的时间段。

根据本发明提供的一种驱动系统,对于时间上由多个信号组合而成的一个信号组,令所述信号组中任意部分在整个所述信号组的时间维度上对应部分的电压差之和为0。

根据本发明提供的一种驱动方法,对于具有周期性或部分周期性的信号,令该信号具有至少一个信号集,其中,所述信号集在第一时间段、第二时间段的对应部分之间的电压差相反;

所述第一时间段是指:前一个周期,或者前几个周期;

所述第二时间段是指:后一个周期,或者后几个周期。

根据本发明提供的一种驱动方法,对于时间上由多个信号组合而成的一个信号组,令所述信号组中任意部分在整个所述信号组的时间维度上对应部分的电压差之和为0。

优选地,第一时间段与第二时间段内的电压或电流和为0。

优选地,所述电压差施加于电子器件的两端。

优选地,电子器件的两端为晶元WAFER、玻璃基板中的任一项或任多项的组合。

优选地,所述电压差为驱动电压差;

根据本发明提供的一种变频驱动方法,令一部分信号进行即时的直流平衡或在后一个或几个周期内插入这一部分信号的直流平衡部分,另一部分信号按周期进行直流平衡。

根据本发明提供的一种变频驱动系统,其特征在于,令一部分信号进行即时的直流平衡或在后一个或几个周期内插入这一部分信号的直流平衡部分,另一部分信号按周期进行直流平衡。

优选地,对应所述另一部分信号,针对前一或前几周期的极性取向,在后一或后几周期内任意像素点的极性取向相反。

优选地,输入输出的信号中部分具有周期性,将非周期性的部分信号作为所述一部分信号进行即时的直流平衡或在后一个或几个周期内插入相同的这一部分信号的直流平衡部分,将具有周期性的部分信号作为所述另一部分信号按周期进行直流平衡。

优选地,所述非周期性的部分信号,为插入的突发信号。

根据本发明提供的一种驱动方法,采用如下任多种方法:

-根据权利要求3所述的驱动方法;

-根据权利要求4所述的驱动方法;

-根据权利要求9所述的驱动方法。

根据本发明提供的一种驱动系统,包括如下任多种系统:

-根据权利要求1所述的驱动系统;

-根据权利要求2所述的驱动系统;

-根据权利要求10所述的驱动系统。

根据本发明提供的一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质或者ASIC芯片,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求3、4、9、14中任一项所述的方法的步骤。

优选地,所述驱动系统驱动的器件是硅基液晶、液晶器件或者通信器件。尤其是,所述对应部分例如可以是针对像素的对应极板,又例如可以是数据通信中与平衡码对应的两极。

优选地,所述驱动系统输出所述信号的同步信号。

优选地,所述驱动系统的输入输出信号中还包含标志位,所述标识位用于标识下列信息中的至少一项:对应的输入信号是否是周期性信号、所述周期性信号本周期的极性、信号维持的时间、是否是插入信号、所述插入信号是否在本周期内进行直流平衡。

下面通过优选例对本发明进行更为具体的说明。

周期性与突发性信号

输入输出的信号中部分具有周期性,部分信号具有突发性,例如为插入的突发号。以激光雷达应用为例,发射系统大多时候的输入输出信号都是周期性的扫描信号,但当接收系统接收到外部物体的反馈信号后,某些情况下控制系统需要打断原有的周期性扫描,插入一些突发的信号去进一步确认和检测前述的反馈,在此时会对发射系统插入一些突发的非周期性的信号,由于此类突发信号具有不可预测性,且在下一周期内很可能不再需要插入相同的突发信号,所以对于非周期性突发信号,需要做即时的直流平衡,或者也可以再下一个周期内加入此突发信号,但极性与前一周期相反,完成直流平很后,后续周期不再加入上述突发信号。

多帧组合信号的方式

进一步地,对于时间上由多个信号组合而成的一个信号组,例如对于突发或非突发、周期或非周期信号的多个帧的组合信号,可以在整个输出周期内通过时间上的多帧组合信号的方式驱动,进行直流平衡。例如,对于一个5帧的信号组合,对于液晶器件中的某一个像素点,第一帧时,此像素点液晶层上端电压为5V,下端为0V,第二帧时,此像素点液晶层上端电压为4V,下端电压为0V。第三帧时,此像素点液晶层上端电压为-5.5V,下端电压为0V,第四帧时,此像素点上端电压为1V,下端电压为0V,第五帧时,此像素点上端电压为-4.5V,下端电压为0V。在5帧的输出周期内,两端各自的电压差和为0,其它像素点亦然,在每一帧中的压差都可以不同也不相反,但5帧的组合中压差和为0。由于在这种组合帧的整个周期中的电压已平衡,所以后续信号无需再采取任何直流平衡类操作。

上述的驱动策略可以任意组合,例如对于周期性信号采取按大的输出周期来对信号极性取反的方式驱动,对于突发的部分插入信号,采取多帧组合信号的方式驱动,相应的组合可以计算得到,对于无法计算出合适帧组合的,或者单帧的突发插入信号,可以采取传统的即时直流平衡方式驱动

在无需考虑直流平衡的信号中,例如同一周期内下一信号的相应部分(例如每个像素点)的正负极性(正负极性可以取得相同输出效果的器件)可以根据取正极性或负极性时器件的反应速度(例如液晶分子偏转的时间)来决定极性取向(液晶器件和液晶偏转角度大小相关,一般转动角度越小速度越快;也和材料的封装模式相关,例如ECB模式在加电偏离液晶分子初始位置时速度较快,不加电液晶分子还原到初始位置时速度较慢,而VAN模式在加电偏离液晶分子初始位置时速度较慢,不加电液晶分子还原到初始位置时速度较快)。采用此种驱动方式的周期性信号,由于后一输出周期相同帧之间的对应部分(像素点)的极性取向相反,只要后一输出周期各帧显示的顺序一致,由于前一输出周期中各帧之间极性的设置,后一周期中的极性取向也将有最优的反应速度。

上述方法通过集成在电子系统上的控制及驱动系统实现,所述控制系统可以是基于FPGA或CPLD系统的,也可以是基于ASIC芯片的,或者DSP、CPU、GPU、单片机中任一芯片或芯片的组合。

所述控制系统控制及驱动所述的需要DC BALANCE驱动的器件,同时同步系统内的其它器件,例如激光雷达中的光源(单个激光器,多个激光器),接收系统(单个APD,一维或二维APD阵列)等。所述控制系统还可以根据外部需求或环境改变驱动策略,例如根据外部的信号改变驱动频率,根据温度传感器输出的温度调整频率等等。

所述控制系统还可以根据外部信号来决定是否延长或缩短所述信号中的具有周期性或非周期的任一帧的时间,并进行即时的直流平衡补偿,或者在后一周期中对所述信号对应的直流平衡部分做出补偿。

接下来通过更好的优选例对本发明进行更进一步的说明。

实施例1

一种扫描接收系统(例如激光雷达),使用基于纯相位硅基液晶(LCoS)的OPA(optical phase array)结合激光器作为发射模块。发射模块共显示120帧图像,以480Hz的频率重复扫描,即每帧图像显示2.08ms。例如每一帧中包含2根线段,120帧中共包含240跟线段,每根线段位置或角度不同,240根线段在0.25秒内输出完毕,下一个0.25秒内重复显示这120帧图像,即每1秒完成4次扫描。

按照传统驱动方式,必须执行直流平衡,需要将每帧图像的显示按时间顺序一分为二,两个时间段中硅基的芯片和ITO玻璃电极上施加相反的压差。使得中间液晶层在完整的一帧时间内的两端电压差之和为0。例如第一个1.04ms内在硅芯片上施加电压Vcom+6V,在ITO玻璃上施加的电压为Vcom,第二个1.04ms内在硅芯片的上施加电压Vcom-6V,在ITO玻璃的电极上施加的电压为Vcom;或者也可以采取第一个1.04ms内在硅芯片的上施加电压Vcom,在ITO玻璃上施加的的电压为Vcom+6V,第二个1.04ms内在硅芯片的上施加电压Vcom+6V,在ITO玻璃的电极上施加的的电压为Vcom,这样的驱动方式对于器件的反应速度(必须小于1.04ms)有较高的要求,可能导致实现上难以满足。

采用本发明的驱动方法,可以将周期性重复显示的120帧图像作为整体,记为一个输出周期,在第一个120帧图像显示的0.25秒的输出周期内,不做直流平衡,每帧图像按照所需的电压显示。例如某个像素点在第一个0.25秒输出周期内,在ITO玻璃基板的电极上施加的电压为Vcom,在硅芯片侧施加的电压为Vcom+Vx,Vx随x的变化而变化,x∈(1,120)。考虑到直流隔绝效应,在这一周期内,也可以对所有奇数帧在ITO玻璃基板的电极上施加的电压为Vcom,在硅芯片侧施加的电压为Vcom+Vx,所有偶数帧在ITO玻璃基板的电极上施加的电压为Vcom,在硅芯片侧施加的电压为Vcom-Vx(注意区别于传统直流平衡策略的是,此处奇数帧和偶数帧显示内容不同)。在第二个0.25秒的输出周期内,由于所显示的120帧图像完全相同,可以在此时采取将所有帧的像素点的极性与上一个0.25秒内的极性取反(例如在对所有奇数帧在ITO玻璃基板的电极上施加的电压为Vcom,在硅芯片侧施加的电压为Vcom-Vx,所有偶数帧在ITO玻璃基板的电极上施加的电压为Vcom,在硅芯片侧施加的电压为Vcom+Vx)。最终在整个0.5秒的时间周期内,所有像素点两端受到的压差之和为0,不会损坏器件。同时,由于不存在传统的直流平衡,每一帧的时间变为2.08ms,即器件的反应时间只需要小于2.08ms即可,相比传统方法大大降低。或者在材料、器件其它所有条件都相同的情况下,可以将扫描频率提高一倍。

在上述例子中所述极性可以按像素点记,或行列记,或分块记,不一定需要整个一帧信号上取相同极性,例如可以在前一或前几输出周期内奇数行的硅基芯片上取Vcom+Vx,玻璃基板的电极施加Vcom,偶数行的硅基芯片上取Vcom-Vx,玻璃基板的电极施加Vcom;在后一或后几输出周期内,奇数行的硅基芯片上取Vcom-Vx,玻璃基板的电极施加Vcom,偶数行的硅基芯片上取Vcom+Vx,玻璃基板的电极施加Vcom。

所述极性按时间记,可以前几帧+极性、后几帧-极性,单独一个输出周期内不需要一致,但两个或多个输出周期内和为0。

实施例2.

一种扫描及接收系统,扫描频率可变。比如用作激光雷达,使用液晶类空间光调制器(例如硅基液晶,或液晶面板)来控制输出光束方向。在正常的周期内,控制及驱动系统中存有240帧不同图像,当系统未检测到任何反馈信号时,按480Hz的方式周期性的扫描,其中前240帧全息图/相息图与后240帧全息图/相息图输出内容一致,前240帧图像中与后240帧图像中对应的帧中,任一像素点在这两帧中液晶层两端电压差之和为0。控制系统同步光源及接收系统按480Hz的频率发射及检测。

当系统检测到反馈信号时,需要插入突发的确认或进一步检测的信号,例如进一步发射角度更小的光束,以提高扫描精度。此时由于插入的突发信号的不确定性,对于突发信号,需要做即时的直流平衡,即插入信号帧数为偶数,其中前一奇数帧与后一偶数帧的信号输出内容完全相同,但奇数帧与偶数帧中任一像素点两端的电压差之和为0。实际插入信号的扫描频率变为480/2=240Hz。此时控制系统可以驱动光源及接收系统在插入帧的奇数帧和偶数帧都输出并接收,做两次相同的检测,也可以在奇数或偶数之一的帧中关闭光源及接收系统。

此外,对于上述插入信号,也可以在后一个周期再来做直流平衡,例如上一个周期的240帧信号中插入了3帧突发信号,此时也可以选择在上一周期内不对所述3帧突发信号做直流平衡,而是在下一个周期内继续插入这3帧信号,但极性取反,来实现直流平衡,即下一周期的扫描帧数变为243帧,再下一周期内则恢复240帧的周期性信号扫描。

此外,还可以按照信号组合的方式来插入,例如当系统在周期性扫描时,在X方向角10°~11°,Y方向角-10°~10°之间检测到了信号,此时需要进一步将信号精度在X方向上缩小到0.25°的范围内,则可以采取一个以480Hz频率输出的经特殊计算的4帧组合,分别输出在X方向角10.00°~10.25°,10.26°~10.50°,10.51°~10.75°,10.76°~11.00°,Y方向角-10°~10°之间的光束信号,且器件上任意像素点在这四帧的整个时间范围内液晶层两端电压差之和为0,例如某一像素点在第一帧两端压差为+5V,第二帧两端压差为0V,第三帧两端压差为-3.1V,第四帧两端压差为-1.9V。在这种情况下即使时插入信号,也无需进行专门的直流平衡驱动,从而可以提高扫描频率,控制系统也无需对同步的光源及接收系统信号做任何调制。

此外,所述突发信号也可以是240帧信号中每一帧的延长,例如在激光雷达的某个扫描周期的某一帧,系统接收到一个反馈信号,但还需要进一步确认,此时会希望这一帧继续维持一段时间不要刷新,但此时间往往小于重新刷新一帧的时间,例如对于480Hz的信号,每一帧信号的持续时间约2.1ms,但此时系统希望这一帧图像在2.1ms之后继续维持0.2ms,则此时也可以将这额外的0.2ms作为一帧突发图像来插入,区别在于其无需重新输入数据并刷新,只需将上一帧图像维持额外的时间即可。同时在下一周期内,对于此图像执行直流平衡时,也需将这额外的0.2ms作为一个突发的插入图像来执行。当然也是无需重新输入数据并刷新,只需将上一帧图像维持额外的时间即可。

所述的组合信号及周期性信号可以是预先计算并存储在控制系统中的,也可以是实时生成的,在驱动液晶器件时,周期性信号按照一定策略将前一周期与后一周期同一输出信号在器件两端的电压差取反。但若所述周期信号也按照上述信号组合的方式来输出,则可以无需再区分所述前一输出周期和后一输出周期,所有时间内信号都按照同一方式输出,不需要按周期取方向压差。

此外,在所述信号中,还可以加入类似标志位的信号,用来标识输入信号的特性,例如所述信号是否是周期性信号,在本周期中需要加载的极性,信号维持的时间、是否是突发信号、是否在本周期做直流平衡等等。例如对于上述例子,就可以加入维持时间的标识位,对于拆入的0.2ms,将维持时间提高即可。

本领域技术人员知道,除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外,完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以,本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件,而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构;也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改,这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下,本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

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