[发明专利]动态像素调制

说明书

一种用于在像素阵列(120，280)处生成电压的系统(100)包括形成像素阵列的多个显示像素，每个显示像素(281)包括用于驱动像素的像素电路(285)。该系统还包括：行格式器(240)，行格式器(240)被配置成存储表示用于LCOS阵列的显示像素的行的图像数据的多个位；行控制器230，行控制器230被配置成将表示用于该行的像素的图像数据的多个位的子集写入所述像素电路的多个数据锁存器(500)中；以及波形生成器(260)，波形生成器(260)用于生成由一组参考位表示的参考脉冲。像素电路(285)被配置成将每个参考位与存储在每个像素电路的锁存器中的对应的位进行比较，并且基于该比较在每个像素的电极(630)处生成电压。

相关申请

本申请要求于2020年1月6日提交的美国临时申请第62/957,684号的权益。该美国临时申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开内容涉及用于调制从显示器反射的光的偏振和相位的系统，所述显示器例如是数字显示器和微型显示器，诸如硅上液晶(LCOS)显示设备和微型LED显示设备。更具体地，本公开内容涉及用于提供和操作数字微型显示系统的系统和方法。

背景技术

LCOS显示器通常有两种类型，主要特点在于每个显示像素下的电路类型，即模拟和数字。这些常规的显示器类型在下面每次一个地描述并且还结合现有技术进行描述。

模拟像素电路

在模拟显示器中，每个像素下的电路主要仅是存储电容器。在操作中，模拟电压源顺序地连接至每个像素中的存储电容器，以将模拟电压存储在每个像素中的电容器中。这些存储的电压连接至对应像素的像素电极。这些像素电极上的可变电压又确定这些像素中的每一个的正上方的液晶(LC)的响应。因此，它们最终确定(对于振幅显示器)从该像素反射的光的偏振变化的量，或(对于相位显示器)应用至从该像素反射的光的相移的量。该可变电压是模拟量，因此在LC中产生的偏振或相移调制也作为可变模拟量而变化。这使得灰度图像的再现对于这样的显示是直接的。随着像素尺寸越来越小，模拟显示器的构建变得越来越困难，这是因为非常小的像素意味着非常小的像素电容器，并且这些小电容器无法足够久地保持准确电荷以用于成功的显示操作，因为泄漏电流会将电荷排出。

模拟像素电路还可以包括单个像素电容器和可以用于将其连接至内部模拟数据源的晶体管。在使用中，每个像素都连接至内部数据源足够长的时间，以将电容器充电至数据源上的电压。然后，晶体管关断并且开始为另一像素充电。在每一帧期间，必须对显示器中的每个像素重复该操作。

这种方法有两个严重的限制。首先，一旦电容器被充电至期望电压，其必须保持该电压持续帧的其余部分。这种电容器总是存在通过电容器内部和周围的绝缘以及通过电荷控制晶体管两者的一些泄漏。对于具有大量存储电荷的大型电容器，该泄漏可能使电压非常缓慢地变化，并且因此可以忽略电压变化。然而，对于小到足以安装在小像素下方的电容器，即使是少量的泄漏也将使电容器上的电压迅速放电。帧期间这种电压变化或放电称为“下垂”，并且在帧期间随着时间的推移导致电压误差。这些电压误差直接转化为振幅或相位误差。对于足够小以安装在小像素中的电容器，很难防止这种泄漏引起的下垂在帧期间使像素电容器完全放电。注意，随着管芯温度的升高，IC中的泄漏往往会呈指数级上升，从而使难题变得更糟。因此，模拟电路不太适合非常小的微型显示器。

这种方法的第二个限制在于需要时间将每个像素电容器充电至其正确值。由于这基本上是串行过程(一次一个)，因此为整个阵列的所有电容器充电需要相对较长的时间——通常是整个帧时间。这对显示性能施加了许多其他限制。具体地，它妨碍了使用以另外的方式为使这样的显示器良好工作而需要的其他技术例如Vcom切换或照明选通，原因是没有适合这些事情发生的时间点。为了帮助缩短充电时间，模拟设计通常使用多个模拟数据源，使得可以同时为多个像素充电，并且经常会遇到使用多达12个并行运行的数据源的设计。即便如此，在帧时间中写入具有200万或更多像素的高分辨率显示器仍然具有挑战性。在整个帧时间内写入显示数据的事实造成了严重的限制。