具有电压等化的显示元件像素电路的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请案
[0002] 本专利申请案主张2013年4月1日申请的标题为"具有电压等化的显示元件像素 电路（DISPLAY ELEMENT PIXEL CIRCUIT WITH VOLTAGE EQUALIZATION) " 的第 13/854, 687 号美国实用新型申请案的优先权，且所述实用新型申请案已转让给本受让人且在此以引用 的方式明确地并入本文中。
技术领域
[0003] 本发明涉及成像显示器的领域，且特定来说涉及用于显示元件的像素电路。
【背景技术】
[0004] 各种显示设备包含具有透射光以形成图像的对应光调制器的显示像素阵列。所述 光调制器包含用于在第一状态与第二状态之间驱动所述光调制器的致动器。一些显示设备 利用可通过第一致动器驱动到所述第一状态中且通过第二致动器驱动到所述第二状态中 的双致动光调制器。所述光调制器通过像素电路或控制矩阵加以控制。
[0005] 在一些实施方案中，像素电路可包含各自驱动双致动光调制器的一个致动器的互 补支电路。此等支电路可遭受电容自举，这可能不合需要地增加驱动致动器的一者的电压。 此增加的电压可降低像素电路的可靠性。
【发明内容】
[0006] 本发明的系统、方法和装置各自具有若干新颖方面，所述新颖方面中没有单一方 面单独负责本文中所揭示的所要属性。
[0007] 本发明中所描述的标的物的一个新颖方面可实施于一设备中，所述设备包含显示 元件阵列和经配置以控制所述显示元件阵列的光学输出的控制矩阵。所述控制矩阵包含针 对所述显示元件的每一者的第一电路，所述第一电路具有：第一充电晶体管，其经配置以管 理将通过第一致动电压互连件供应的第一致动电压施加到相应显示元件的第一节点；以及 第一放电晶体管，其经配置以响应于供应到所述第一放电晶体管的栅极的数据信号使施加 到所述第一节点的电压选择性地放电。所述控制矩阵进一步包含针对所述显示元件的每一 者的第二电路，所述第二电路具有：第二充电晶体管，其经配置以管理将第二致动电压施加 到相应显示元件的第二节点；以及第二放电晶体管，其经配置以响应于所述第一节点上的 电压使施加到所述第二节点的电压选择性地放电。所述控制矩阵进一步包含响应于通过第 一致动互连件供应的第一致动电压将所述第一节点选择性耦合到所述第二节点的电压等 化开关。
[0008] 在一些实施方案中，第一电路进一步包含定位于第一充电晶体管的第一端子与第 一放电晶体管的第一端子之间的经配置以响应于存储于第二节点上的电压选择性保留第 一节点上的电压的第三放电晶体管。在一些实施方案中，第一致动电压互连件耦合到第一 充电晶体管的栅极和漏极以及电压等化开关的栅极。在一些实施方案中，第一致动电压互 连件进一步耦合到第一放电晶体管的第二端子。在一些实施方案中，所述设备进一步包含 耦合到第一节点的第一电容器和耦合到第二节点的第二电容器。
[0009] 在一些实施方案中，所述设备进一步包含耦合到第一放电晶体管的栅极的数据存 储电路，所述数据存储电路经配置以存储对应于数据输入的数据信号和将所述数据信号供 应到所述第一放电晶体管的所述栅极。在一些实施方案中，数据存储电路包含耦合到第一 放电晶体管的栅极的数据存储电容器，所述数据存储电容器经配置以存储对应于数据信号 的电荷。在一些实施方案中，第一电路和第二电路的全部晶体管为η型金属氧化物半导体 nMOS晶体管。
[0010] 在一些实施方案中，所述设备进一步包含：显示器，其包含显示元件阵列和控制矩 阵；处理器，其经配置以与所述显示器通信，所述处理器经配置以处理图像数据；以及存储 器装置，其经配置以与所述处理器通信。在一些实施方案中，所述设备进一步包含：驱动器 电路，其经配置以将至少一信号发送到显示器；以及控制器，其经配置以将图像数据的至少 一部分发送到所述驱动器电路。在一些实施方案中，所述设备进一步包含经配置以将图像 数据发送到处理器的图像源模块，其中所述图像源模块包含接收器、收发器和发射器的至 少一者。在一些实施方案中，显示装置进一步包含经配置以接收输入数据且将所述输入数 据传送到处理器的输入装置。
[0011] 本发明中所描述的标的物的另一新颖方面可实施于用于使用耦合到具有第一致 动器和第二致动器的光调制器的像素电路致动所述光调制器的方法中。所述方法包含：响 应于通过第一致动互连件供应的电压对所述像素电路的第一输出节点充电，所述第一输出 节点耦合到第一致动器；响应于通过第二致动互连件供应的电压对所述像素电路的第二输 出节点充电，所述第二输出节点耦合到第二致动器；响应于通过所述第一致动互连件供应 的电压等化在所述第一输出节点和所述第二输出节点处的电压；以及响应于通过数据互连 件提供的数据电压使所述第一输出节点和所述第二输出节点选择性放电。
[0012] 在一些实施方案中，所述方法进一步包含在使第一输出节点和第二输出节点选择 性放电之后致动闩锁电路以用于维持所述第一输出节点和所述第二输出节点处的电压。在 一些实施方案中，等化第一输出节点和第二输出节点处的电压包含经由通过凭借第一致动 互连件提供的电压驱动的开关容许电流在所述第一输出节点与所述第二输出节点之间流 动。在一些其它实施方案中，等化第一输出节点和第二输出节点处的电压进一步包含在使 第一输出节点和第二输出节点选择性放电之前经由开关中断所述第一输出节点与所述第 二输出节点之间的电流流动。在一些实施方案中，对第一输出节点充电的持续时间小于对 第二输出节点充电的持续时间。
[0013] 本发明中所描述的标的物的另一新颖方面可实施于包含显示元件阵列和用于控 制所述显示元件阵列的光学输出的控制矩阵装置的设备中。所述控制矩阵装置包含针对显 示元件的每一者的第一电路，所述第一电路具有：第一充电装置，其用于管理将通过第一致 动电压互连件供应的第一致动电压施加到相应显示元件的第一节点；以及第一放电装置， 其用于响应于供应到所述第一放电晶体管的栅极的数据信号使施加到所述第一节点的电 压选择性地放电。所述控制矩阵装置进一步包含针对显示元件的每一者的第二电路和用于 响应于通过第一致动互连件供应的第一致动电压等化第一节点和第二节点处的电压的装 置，所述第二电路具有：第二充电装置，其用于管理将第二致动电压施加到相应显示元件的 第二节点；第二放电装置，其用于响应于所述第一节点上的电压使施加到所述第二节点的 电压选择性地放电。
[0014] 在一些实施方案中，第一电路进一步包含定位于第一充电装置的第一端子与第一 放电装置的第一端子之间的用于响应于存储于第二节点上的电压选择性保留第一节点上 的电压的第三放电装置。在一些实施方案中，所述设备进一步包含耦合到第一节点以用于 存储所述第一节点处的电荷的第一电荷存储装置和耦合到第二节点以用于存储所述二节 点处的电荷的第二电荷存储装置。
[0015] 在以下附图和描述中阐述本说明书中所描述的标的物的一或多个实施方案的细 节。尽管主要在基于机电系统（EMS)的显示器方面描述此概述中所提供的实例，然而本 文中所提供的概念可应用于其它类型的显示器（例如液晶显示器（LCD)、有机发光二极管 (OLED)显示器、电泳显示器和场发射显示器）以及其它非显示器EMS装置（例如EMS麦克 风、传感器和光学开关）。从描述内容、图式和权利要求书将明白其它特征、方面和优点。注 意，以下图式的相对尺寸可不按比例绘制。
【附图说明】
[0016] 图IA展示示范性直观式基于微机电系统（MEMS)的显示设备的示意图。
[0017] 图IB展示示范性主机装置的框图。
[0018] 图2A和2B展示示范性双致动器快门组合件的视图。
[0019] 图3展示可经实施以用于控制光调制器的示范性像素电路。
[0020] 图4展示图3中所展示的像素电路的示范性时序图。
[0021] 图5展示示范性控制矩阵800的示意图。
[0022] 图6展示使用像素电路操作双致动器光调制器的过程的示范性流程图。
[0023] 图7A和7B展示包含多个显示元件的示范性显示装置的系统框图。
[0024] 相同元件符号和命名在各图中指示相同元件。
【具体实施方式】
[0025] 以下描述针对出于描述本发明的新颖方面的目的的特定实施方案。然而，所属领 域的一般技术人员将易于认知本文中的教示可以大量不同方式应用。所描述的实施方案可 实施于可经配置以显示无论是处于运动中（例如视频）还是静止（例如静态图像）且无 论是文字、图形还是图示的图像的任何装置、设备或系统中。更特定来说，设想所描述实施 方案可包含于各种电子装置中或与各种电子装置相关联，所述电子装置例如（但不限于）： 移动电话、具备多媒体因特网功能的蜂窝式电话、移动电视接收器、无线装置、智能型电话、 Bluetooth?装置、个人数据助理（PDA)、无线电子邮件接收器、手持式或便携式计算机、迷你 笔记型计算机、笔记型计算机、智能型计算机、平板计算机、打印机、复印机、扫描器、传真装 置、全球定位系统（GPS)接收器/导航器、相机、数字媒体播放器（例如MP3播放器）、摄录 影机、游戏控制台、腕表、时钟、计算器、电视监视器、平板显示器、电子读取装置（例如，电 子阅读器）、计算机监视器、自动显示器（包含里程计和速度计显示器等）、座舱控制和/或 显示器、相机视图显示器（例如一车辆中的后视相机的显示器）、电子照片、电子广告牌或 招牌、投影仪、建筑结构、微波、冷冻机、立体系统、卡式录音机或播放器、DVD播放器、CD播 放器、VCR、无线电、便携式存储器芯片、清洗机、干燥机、清洗机/干燥机、停车计时器、包装 (例如在包含微机电系统（MEMS)应用的机电系统（EMS)应用中以及非EMS应用中）、美学 结构（例如对一件珠宝或衣物的图像的显示器）和各种EMS装置。本文中的教示还可用于 非显示器应用中，例如（但不限于）：电子开关件、射频滤波器、传感器、加速计、回转仪、运 动感测装置、磁强计、用于家用电器的惯性组件、家用电器产品的部分、变容二极管、液晶装 置、电泳装置、驱动方案、工艺和电子测试设备。因此，所述教示并非意图限于仅在图式中描 绘的实施方案，而是具有如所属领域的一般技术人员将易于明白的广泛适用性。
[0026] 用于驱动双致动器光调制器的像素电路可包含耦合到致动电路的数据加载电路。 利用所述数据加载电路存储从控制器接收的针对与所述光调制器相关联的像素的数据。利 用所述致动电路以基于通过所述数据加载电路存储的所述数据控制所述双致动器光调制 器的第一致动器和第二致动器。所述致动电路包含控制供应到所述第一致动器的电压的第 一输出节点和控制供应到所述第二致动器的电压的第二输出节点。
[0027] 在一些实施方案中，像素电路可分别在第一输出节点和第二输出节点处并入第一 稳定化电容器和第二稳定化电容器以分别提供所述第一输出节点和所述第二输出节点处 的电压稳定化。在一些实施方案中，像素电路并入耦合于第一输出节点与第二输出节点之 间的等化开关以等化供应到第一致动器和第二致动器的电压。
[0028] 可实施本发明中所描述的标的物的特定实施方案以实现以下潜在优点的一或多 者。在控制双致动器光调制器的像素电路的输出节点处并入稳定化电容器可增加所述光调 制器的可靠性。所述像素电路还可并入耦合于所述像素电路的输出节点之间的电压等化开 关。所述等化开关可切换为开启状态以等化像素电路的输出节点之间的电压。通过等化所 述输出节点之间的电压，在所述输出节点处归因于电容器自举的非所要电压摆动减轻。这 很大程度上放宽信号时序要求且降低像素电路的操作复杂性。
[0029] 图IA展示示范性直观式基于MEMS的显示设备100的示意图。所述显示设备100 包含以行和列布置的多个光调制器l〇2a到102d( -般来说"光调制器102")。在显示设备 100中，光调制器102a和102d处于容许光穿过的开启状态中。光调制器102b和102c处于 阻挡光的通道的关闭状态中。通过选择性地设定光调制器102a到102d的状态，如果通过 一（或若干）灯105照明显示设备100,那么可利用显示设备100对背光式显示器形成图像 104。在另一实施方