用于显示器的低功率共同电极电压生成的系统和方法与流程

背景技术：

1、本申请要求于2019年7月1日提交的美国临时申请序列号62/869,432的优先权。

2、通常，lcos显示器利用位于硅背板顶部上的液晶层。大多数lcos显示器包括cmos芯片，其控制与每个像素(vpix)相关联的电压。这些显示器需要针对每个单元的共同电极的特定电压。用于所有像素的共同电压通常由盖玻片上的由氧化铟锡制成的透明导电层提供。

3、用于生成共同电极电压(vcom)的已知的电压生成电路采用具有高击穿电压的晶体管。因此，管芯面积(die area)增加，并从而增加了电路成本。许多用于生成共同电极电压的电压生成电路采用的晶体管作为线性放大器工作，其需要较大的电源电压，这增加了功耗。例如，一些电压生成电路需要大约9v至10v的高电压。当前的电路设计人员使用在高电流(约2-3ma)下运行的大功耗线性放大器来实现这些电路，其中，功率要求范围为20mw至30mw。此外，由于常规的电路具有较高的击穿电压，因此与其他电路或功能集成的机会较少。特别地，用于生成共同电极电压的大多数已知实施方式采用不适合高集成度的晶体管。

技术实现思路

1、提供了用于实现具有带有低到中等击穿电压的晶体管的空间光调制器和/或显示器(例如，lcos显示器)的低功率共同电极电压输出的系统、电路和方法的实施例。应当理解，这些实施例可以通过多种方式实现，例如一种过程、一种装置、一种系统、一种设备或一种方法。

2、在一些实施例中，提供了一种具有用于生成共同电极电压的电路的显示系统。该系统可以包括第一低电压放大器，其被配置为生成预定电压，该预定电压用于设置与接地/和或与lcos显示器相关联的vpix-和像素电压(vpix+)相比的共同电极电压(vcom)。该系统还包括被配置为生成像素电压vpix+的第二低电压放大器。此外，共同电极电路可以耦接至第一低电压放大器和第二低电压放大器，以基于预定电压和像素电压生成共同电极电压。在一个实施例中，一个或两个放大器被认为是电路的一部分。特别地，控制电路可以耦接至共同电极电路，其中，在第一阶段期间，控制电路选择性地控制共同电极电路以基于预定电压的负值生成低共同电极电压。此外，在第二阶段期间，控制电路可以选择性地控制共同电极电路以基于预定电压和像素电压的总和而生成高共同电极电压。在一个实施例中，第二阶段可以在第一阶段之前发生。

3、在一些实施例中，提供了一种用于为具有带有较低击穿电压的晶体管的lcos显示器建立共同电极驱动电压的方法。该方法可以包括生成预定电压，该预定电压用于设置与接地和与lcos显示器相关联的像素电压vpix相比的共同电极电压。该方法还可以包括在第一阶段期间和第二阶段期间分别间歇地将第一电容器和第二电容器充电至预定电压。在第一阶段期间，该方法还可以包括将第二电容器耦接在共同电极节点和接地之间，以产生比接地小预定电压的低共同电极电压。在第二阶段期间，该方法还可以包括将第一电容器耦接在像素电压节点和共同电极节点之间，以产生比像素电压高预定电压的高共同电极电压。

4、在一个实施例中，用于显示图像的显示系统包括：显示面板，其具有多个像素，多个像素中的每个像素具有像素电极电压(vpev)和共同电极电压(vcom)；以及耦接至显示面板的数字驱动设备，其包括：位平面存储器，用于将vpev提供给多个像素中的每个像素；共同电极电路，其耦接至显示面板，用于提供vcom；以及至少一个第一放大器，其耦接至显示面板，配置为生成最大像素电压(vpix+)及最小像素电压(vpix-)，其中，根据由多个像素中的至少一个像素从位平面存储器接收的电压，vpev从vpix+切换至vpix-，其中，共同电极电路还包括配置为生成预定电压vdac_com的至少一个第二放大器，并且其中，vcom的值在i)vpix-减vdac_com；和ii)vpix+加vdac_com之间切换。

5、在一个实施例中，vpix+的值在1.2v至4v的范围内，并且vpix-的值在0v至-2.8v的范围内。在一个实施例中，根据权利要求1的显示系统，其中vdac_com的值在大约0v至2v范围内。在一个实施例中，根据权利要求1的显示系统，其中共同电极电压vcom维持整个显示面板的dc电压平衡。在一个实施例中，显示面板是液晶显示面板。

6、在一个实施例中，显示系统还包括耦接至共同电极电路的控制电路，用于向共同电极电路提供时钟输出cs。在一个实施例中，共同电极电路还包括接收时钟输出cs的多个开关。在一个实施例中，多个开关中的至少一个开关包括多个mosfet晶体管。在一个实施例中，共同电极电路位于与显示面板分开的集成电路芯片上。在一个实施例中，共同电极电路被集成到与显示面板相同的集成电路芯片中。

7、在一个实施例中，vpix-为零，并且vcom的值在小于vpix-(例如，0v)和大于vpix+之间变化。相对于已知系统，该实施例具有以更低的成本、更低的功率、更小的大小和更高的集成度实现该vcom电压摆动的优点。在一个实施例中，提供了一种为具有多个像素的显示面板生成共同电极驱动电压vcom的方法，其中，多个像素具有像素电压vpix。在一个实施例中，该方法包括下列步骤：将具有至少一个第一电容器和至少一个第二电容器的共同电极电路耦接至显示面板；在第一阶段期间，选择性地用控制电路控制共同电极电路以基于预定电压vdac_com的负值生成vcom的低值；以及在第二阶段期间，选择性地使用控制电路控制共同电极电路以生成vcom的高值；将至少一个第一放大器耦接至显示面板，配置为生成最大像素电压(vpix+)及最小像素电压(vpix-)；其中，vcom的值在a)vpix-减vdac_com；与ii)vpix+加vdac_com之间切换。在一个实施例中，该方法还包括将共同电极电路内的至少一个第一电容器和至少一个第二电容器充电至预定电压vdac_com的步骤。

8、在一个实施例中，该方法还包括将至少一个第二放大器耦接至共同电极电路，配置为生成预定电压vdac_com。在一个实施例中，vpix+的值在1.2v至4v的范围内，并且vpix-的值在0v至-2.8v的范围内。在一个实施例中，vdac_com的值在0v至2v的范围内。在一个实施例中，vcom的值维持整个显示面板的dc电压平衡(例如，0v)。在一个实施例中，显示系统是lcos显示系统。

9、实施例的其他方面和优点将从以下结合附图进行的详细描述中变得显而易见，附图以示例的方式示出了所描述的实施例的原理。

技术特征：

1.一种显示系统，包括：

2.根据权利要求1所述的显示系统，其中，所述公共电极电路被配置为产生预定电压，并且所述开关电容器电路被配置为在所述第一电压与所述第二电压之间切换所述公共电极电压，所述第一电压等于所述最小像素电压减去所述预定电压，所述第二电压等于所述最大像素电压加上所述预定电压。

3.根据权利要求2所述的显示系统，其中，所述开关电容器电路包括：

4.根据权利要求3所述的显示系统，其中，所述第一电容性元件和第二电容性元件中的每一个包括单个电容器。

5.根据权利要求3所述的显示系统，其中，每个开关电路包括一对串联连接的互补场效应晶体管，每个互补场效应晶体管包括被配置为接收所述时钟信号的控制节点，输出节点形成于该对互补场效应晶体管的互连处，并且所述输出节点耦接至所述第一电容性元件和所述第二电容性元件中的对应一个电容性元件的所述第一节点或所述第二节点。

6.根据权利要求1所述的显示系统，其中，所述公共电极电路还包括分压器，所述分压器被配置为产生偏移电压，所述公共电极电路被配置为在第一阶段期间基于所述偏移电压的值针对所述第一电压产生低公共电压，并且被配置为在第二阶段期间针对所述第二电压生成等于所述偏移电压、预定电压和所述最大像素电压之和的高公共电压。

7.根据权利要求1所述的显示系统，其中，在数字驱动设备中，还包括：位平面存储器，存储确定要施加到所述多个像素中的每一个的所述像素电极的像素电极电压的位平面值，所述数字驱动器设备被配置为控制每个像素的所述像素电极电压，以基于所述像素的对应位平面值在最大像素电压与最小像素电压之间切换。

8.根据权利要求1所述的显示系统，其中，所述显示面板包括空间光调制器。

9.根据权利要求8所述的显示系统，其中，所述空间光调制器包括液晶显示面板。

10.根据权利要求9所述的显示系统，其中，所述液晶显示面板包括lcos显示器。

11.根据权利要求1所述的显示系统，其中，最大像素电压具有1.2v至4v范围内的值，并且最小像素电压具有0v至-2.8v范围内的值。

12.根据权利要求1所述的显示系统，其中，所述预定电压的值在0-2v的范围内。

13.根据权利要求1所述的显示系统，其中，所述公共电极电路与所述显示面板形成于同一集成电路中。

14.一种用于显示图像的显示系统，包括：

15.根据权利要求14所述的显示系统，其中，所述显示面板包括空间光调制器。

16.根据权利要求15所述的显示系统，其中，所述空间光调制器包括lcos显示器。

17.一种方法，包括：

18.根据权利要求17所述的方法，其中，控制所述开关电容器电路还包括：控制多个电容性元件的切换，以在所述第一电压与所述第二电压之间改变所述公共电极电压，所述第一电压等于所述最小像素电压减去预定电压，所述第二电压等于所述最大像素电压加上所述预定电压。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，控制所述多个电容性元件的切换包括：

20.根据权利要求19所述的方法，其中，控制所述多个电容性元件的切换包括：

技术总结
本发明涉及一种用于显示器的低功率共同电极电压生成的系统和方法。用于为具有带有低到中等击穿电压的晶体管的显示器(例如，LC<subgt;o</subgt;s显示器)实现低功率共同电极电压的系统、电路和方法可以包括第一低电压放大器和第二低电压放大器，其中，第一放大器生成像素电压，而第二放大器生成预定电压。该电路可以包括耦接至第一放大器和第二放大器以生成共同电极电压的共同电极电路。具体地，该电路包括耦接至共同电极电路的控制电路，其中，在第一阶段期间，控制电路基于预定电压的负值选择性地控制共同电极电路以生成低共同电极电压。此外，在第二阶段期间，控制电路基于预定电压与像素电压之和选择性地控制共同电极电路以生成高共同电极电压。

技术研发人员：斯图尔特·S·泰勒
受保护的技术使用者：斯纳普公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15