CN108269549B - 一种基于数字像素驱动的硅基微显示器 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种基于数字像素驱动的硅基微显示器，包括显示组件和驱动组件，所述显示组件包括存储单元、逻辑运算单元、驱动单元以及显示单元，而所述驱动组件包括数据接收模块、行驱动控制模块、数据驱动模块以及DAC模块和多个地址译码模块，DAC模块接收所述数据接收模块传送的电压信号，输出模拟电压信号，该所述模拟电压信号分别与所述显示组件的金属反射层和公共电极层连接，所述DAC模块能够调节该模拟电压信号的大小，以调节所述金属反射层和公共电极层之间的电压值，从而可以有效的调节像素亮度和灰阶，显示更丰富的色彩。

Description

一种基于数字像素驱动的硅基微显示器
技术领域
本发明涉及数字像素驱动技术领域，特别涉及一种基于数字像素驱动的硅基微显示器。
背景技术
随着微显示产品如AR(增强现实)和投影产品不断发展，人们开始注重对提高微显示芯片性能的研究。微显示芯片主要分为为微显示技术和微显示驱动技术，良好的驱动技术特别是良好的像素驱动技术，可以提高微显示芯片的显示效果。
目前像素驱动的方式主要分为模拟驱动和数字驱动两种。模拟驱动的显示器采用模拟信号量来表示像素的灰阶信息，但是模拟信号容易会产生噪声，难以达到较高灰阶值精度。数字驱动主要是通过调制脉冲宽度来产生灰度，由于数字信号稳定可靠、切换速度快，因此数字驱动的画面质量较高，图像噪声低、灰阶等级高，可以显示更加丰富的色彩。
发明内容
本发明的一种基于数字像素驱动的硅基微显示器，改进了现有数字像素驱动的驱动方式，提高了微显示器的显示质量。
本发明的主要内容如下：
一种基于数字像素驱动的硅基微显示器，包括显示组件和驱动组件，所述驱动组件包括：
数据接收模块，接收外部接口传送的外部输入信号，并将该外部输入信号转换为内部信号，所述内部信号包括行驱动信号、数据驱动信号以及电压信号；
行驱动控制模块，接收所述数据接收模块传送的行驱动信号，用于产生行控制信号，所述行控制信号包括行地址信号、公共电极电压信号以及时序控制信号；
数据驱动模块，接收所述数据接收模块传送的数据驱动信号以及所述行驱动控制模块传送的时序控制信号，用于产生列数据信号；
DAC模块，接收所述数据接收模块传输的电压信号，产生模拟电压信号，所述模拟电压信号包括模拟高电压Vhigh以及模拟低电压Vlow，所述DAC模块能够调节所述模拟高电压Vhigh以及模拟低电压Vlow的大小；多个地址译码模块，单个所述地址译码模块包括若干输入与门，所述地址译码模块接收所述行驱动控制模块传送的行地址信号，对该行地址信号进行译码。
优选的，所述DAC模块与外部的光感传感器相连接，能够根据外部环境亮度的变化，调节模拟高电压Vhigh以及模拟低电压Vlow的大小；或者所述DAC模块与外部的时钟信号相连，能够根据时钟信号，定时调节模拟高电压Vhigh以及模拟低电压Vlow的大小。
优选的，所述显示组件包括存储单元、逻辑运算单元、驱动单元以及显示单元，所述存储单元接收所述地址译码模块传送的地址信号，并接收所述数据驱动模块传送的列数据信号，处理后传送至所述逻辑运算单元；所述逻辑运算单元接收所述行驱动控制模块传送的公共电极电压信号以及所述逻辑运算单元的输出，处理后传输至所述驱动单元；所述驱动单元接收所述DAC模块传送的模拟电压信号以及所述逻辑运算单元的输出，处理后传送至所述显示单元。
优选的，显示单元包括硅基底以及设置在所述硅基底上方的金属反射层，所述金属反射层上方设置有公共电极层。
优选的，所述金属反射层和所述公共电极层之间设置有液晶层。
优选的，所述金属反射层和所述公共电极层之间由上到下依次设置有RGB滤色膜和白光OLED发光层。
优选的，所述存储单元包括四个N型MOS管以及两个P型MOS管。
优选的，所述逻辑运算单元包括两个P型MOS管和两个N型MOS管。
优选的，所述驱动单元包括P型MOS管和N型MOS管组成的反相器。
优选的，所述数据接收模块接收的外部接口为mipi接口或者lvds接口。
本发明的有益效果在于：本发明提出了一种基于数字像素驱动的硅基微显示器，DAC模块接收所述数据接收模块传送的电压信号，产生模拟高电压Vhigh和模拟低电压Vlow，所述模拟高电压Vhigh与显示组件中的金属反射层连接，所述模拟低电压Vlow与显示组件的公共电极层连接，通过调节模拟高电压Vhigh和模拟低电压Vlow的大小，以调节所述金属反射层和公共电极层之间的电压值，从而可以有效的调节像素亮度和灰阶，显示更丰富的色彩。
附图说明
图1为本发明的硅基微显示器的结构框图；
图2为本发明存储单元的电路图；
图3为本发明逻辑运算单元的电路图；
图4为本发明驱动单元的电路图；
图5为一实施例中显示单元的结构示意图；
图6为另一实施例中显示单元的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明所保护的技术方案做具体说明。
请参照图1。本发明提出了一种基于数字像素驱动的硅基微显示器，包括显示组件和驱动组件，其中，驱动组件用于接收外部的输入信号，产生数字像素驱动信号，以驱动所述显示组件；在本实施例中，数字像素驱动方式选用子帧法，即将一帧的周期划分为若干个子帧时间，在每一个子帧时间内，显示组件处于发光或不发光状态，将处于发光状态的子帧的时间进行加合，便可以组合出不同的发光时间，进而产生不同的灰度。
所述显示组件包括存储单元、逻辑运算单元、驱动单元以及显示单元，而所述驱动组件包括数据接收模块、行驱动控制模块、数据驱动模块以及DAC模块和多个地址译码模块，其中，所述数据接收模块接收外部接口传送的外部输入信号，即像素信号，对该外部输入信号进行处理转换为该硅基微显示器的内部信号，即将输入的像素信号转换为行驱动信号、数据驱动信号以及电压信号；在其中一个实施例中，所述外部接口为mipi接口,lvds接口等。
所述行驱动信号被传送至所述行驱动控制模块，所述行驱动控制模块接收后对其进行处理产生行控制信号，所述行控制信号包括行地址信号，公共电极电压信号以及时序控制信号，其中，所述行地址信号用于提供选通的行地址；所述公共电压信号用于为显示组件中的逻辑运算单元提供电压同相或者异相的选择，控制显示组件两端电压的状态；所述时序控制信号为本硅基微显示器的显示提供时序控制；所述行地址信号被传送至所述地址译码模块进行译码，所述地址译码模块包括多个输入与门，即所述行驱动控制模块将所述行地址信号发送至地址总线，相应的所述地址译码模块作出响应，对该行地址信号进行译码后，将行地址发送至存储单元。
所述数据驱动模块接收所述数据接收模块发送的数据驱动信号，根据所述行驱动信号发送的时序控制信号，将数据信号进行锁存，并发送给显示组件的存储单元，所述存储单元接收地址译码模块发送的行地址以及数据信号，将信号进行锁存，并将信号传送至逻辑运算单元；在其中一个实施例中，所述存储单元包括四个N型MOS管以及两个P型MOS管，请参照图2，即包括N型MOS管1121、N型MOS管1124、N型MOS管1125、N型MOS管1126以及P型MOS管1122和P型MOS管1123，存储单元实现储存功能的具体过程如下：
当经所述地址译码模块译码后传送的地址信号为高，N型MOS管1121和N型MOS管1124导通，所述存储单元的数据信号D10和D20分别通过N型MOS管1121和N型MOS管1124进入存储器件，即P型MOS管1122、P型MOS管1123、N型MOS管1125、N型MOS管1126。所述存储单元的两个输入D10和D20总是相反的，当数据信号进入存储器件后地址信号变成低电平，N型MOS管1121和N型MOS管1124断开，这时P型MOS管1122、N型MOS管1125组成的反相器和P型MOS管1123、N型MOS管1126组成的反相器组成的存储件就会把两个输入信号D10和D20保存在所述存储单元内不会丢失。
随后，所述存储单元产生两个输出，即OD10和OD20，所述OD10和OD20作为所述逻辑运算单元的输入，即D11和D21，所述逻辑运算单元在所述公共电极电压信号的控制下，即所述公共电极电压信号作为同相反相选择器，对所述存储单元发送的信号进行处理，并将处理后的信号发送至驱动单元，在其中一个实施例中，所述逻辑运算单元包括两个P型MOS管和两个N型MOS管，如图3所示，即包括N型MOS管1133和N型MOS管1134，以及P型MOS管1131和P型MOS管1132，输入信号D11和输入信号D21总是相反的信号。
所述公共电极电压信号提供同相或者反相的电压选择，是基于不同的显示组件的两端电压的需求不同，在其中一个实施例中，如对于LCOS显示器，当所述公共电极电压信号提供的同相反相选择信号为高，输入信号D11为高，输入信号D21为低，这时P型MOS管1131和N型MOS管1133组成的反相器正常工作，而P型MOS管1132和N型MOS管1134组成的开关断开，输出信号OD30为低电平；当所述公共电极电压信号提供的同相反相选择信号为高，输入信号D11为低，输入信号D21为高，这时P型MOS管1131和N型MOS管1133组成的反相器不工作，P型MOS管1132和N型MOS管1134组成的开关导通，输出信号OD30为高电平。当所述公共电极电压信号提供的同相反相选择信号为低，输入信号D11为高，输入信号D21为低，这时P型MOS管1131和N型MOS管1133组成的反相器正常工作，P型MOS管1132和N型MOS管1134组成的开关断开，输出信号OD30为高电平。当同相反相选择信号为低，输入信号D11为低，输入信号D21为高，这时P型MOS管1131和N型MOS管1133组成的反相器不工作，P型MOS管1132和N型MOS管1134组成的开关导通，输出信号OD30为低电平。
在其他实施例中，如对于OLED显示器，所述公共电极电压信号提供的同相反相选择信号不需要定时更换，即该公共电极电压信号总是为高，当所述逻辑运算单元的输入信号D11为高，输入信号D21为低，这时P型MOS管2131和N型MOS管2133组成的反相器正常工作，P型MOS管2132和N型MOS管2134组成的开关断开，输出信号OD30为低电平；而当输入信号D11为低，输入信号D21为高，则此时P型MOS管2131和N型MOS管2133组成的反相器不工作，P型MOS管2132和N型MOS管2134组成的开关导通，输出信号OD30即为高电平。
所述DAC模块接收所述数据接收模块发送的电压信号，并可将所述电压信号转换为模拟电压信号，所述模拟电压信号包括模拟高电压Vhigh和模拟低电压Vlow，同时，所述DAC模块能够调节该模拟电压信号的大小，即调节所述模拟高电压Vhigh和模拟低电压Vlow，从而有效控制显示单元的亮度，所述DAC模块将模拟电压信号传送至所述驱动单元，所述驱动单元同时接收所述逻辑运算单元输出的输出信号作为其输入信号D30，处理后，传送至显示单元进行显示；其中，所述驱动单元P型MOS管1141和N型MOS管1142，所述P型MOS管1141和N型MOS管1142组成反相器，如图4所示，当驱动单元的输入信号D30为高电平时，经过驱动单元做反向处理，输出信号OD40为低电平，模拟高电压Vhigh以及模拟低电压Vlow的大小是由所述DAC模块的输出Vhigh、Vlow决定。
在其中一个实施例中，所述DAC模块与外部的光感传感器相连接，所述光感传感器可以感测外部环境的亮度，所述DAC模块能够接收所述光感传感器传输的环境的亮度数据，以调节所述模拟高电压Vhigh以及模拟低电压Vlow的大小；如当白天或者环境亮度较高时，所述DAC模块输出设置为模拟高电压Vhigh为较高电压，模拟低电压Vlow为较低电压，即所述模拟高电压Vhigh和模拟低电压Vlow之间的差值较大，从而所述显示单元两端电压差较高，显示的亮度较高；而当晚上或者环境亮度较暗时，所述DAC模块输出设置为所述模拟高电压Vhigh电压降低，同时所述模拟低电压Vlow电压增高，即所述模拟高电压Vhigh和所述模拟低电压Vlow之间的差值较低，从而所述显示单元两端电压差较低，显示的亮度较暗。
在另外一个实施例中，所述DAC模块与外部或者其内部的时钟相连接，外部或者内部的时钟发出时钟信号，所述DAC模块可以定时的调节所述模拟电压信号的大小，即定时的调整所述模拟高电压Vhigh以及模拟低电压Vlow的大小；在每天的白天时段，如早上7点至5点之间，所述DAC模块输出设置为模拟高电压Vhigh为较高电压，所述模拟低电压Vlow为较低电压，即所述模拟高电压Vhigh和模拟低电压Vlow之间的差值较大，从而所述显示单元两端电压差较高，显示的亮度较高；而当其他设定时间时，如傍晚或者晚上时，所述DAC模块输出设置为模拟高电压Vhigh为较高电压，模拟低电压Vlow为较低电压，即所述模拟高电压Vhigh和模拟低电压Vlow之间的差值较大，从而所述显示单元两端电压差较高，显示的亮度较高；而当晚上或者环境亮度较暗时，所述DAC模块输出设置为所述模拟高电压Vhigh电压降低，同时所述模拟低电压Vlow电压增高，即所述模拟高电压Vhigh和所述模拟低电压Vlow之间的差值较低，从而所述显示单元两端电压差较低，显示的亮度较暗。
在其他实施例中，所述DAC模块的所述模拟高电压Vhigh和所述模拟低电压Vlow的大小也可以人工调节，即可以通过在显示设备上设置相应的部件，由操作者根据需要直接调节显示的亮度。
请参照图5和图6。图5为LCOS显示器的结构示意图，包括硅基底1154，所述硅基底1154上方设置有金属反射层1153，所述金属反射层1153上方设置有液晶层1152，所述液晶层1152上方设置有公共电极层1151，液晶的类型包括平行取向液晶和垂直取向液晶，在本实施例中，所述液晶层1152为垂直取向的液晶，所述液晶层1152的一端与金属反射层1153连接，所述金属反射层1153与所述硅基底1154相连，在驱动单元110的驱动下，外界的光通过公共电极层1151进入液晶层1152，经所述金属反射层1153、所述液晶层1152和所述公共电极层1151发射回来，从而实现图像的显示。
图6为OLED显示器的结构示意图，包括硅基底2156，所述硅基底2156的上方设有金属反射层2155，所述金属反射层2155的上方设有白光OLED发光层2154，所述白光OLED发光层2154上方设置有RGB滤色膜2153，所述RGB滤色膜2153上方设有公共电极层2152，在其中一个实施例中，所述公共电极层2152上方还设有透明玻璃2151。所述白光OLED发光层2154在两端电极驱动下会发出白光，该白光经所述RGB滤色膜2153后变成RGB彩色，所述显示单元接收所述驱动单元的信号，显示对应的图像。
本发明提出的硅基微显示器采用数字驱动的方式，其驱动的主要过程如下：
一个子帧时间内的外部的输入信号经高速接口mipi接口或者lvds接口，传送至所述数据接收模块，所述数据接收模块将该输入信号进行处理，将该输入信号中的行驱动信号传送至行驱动控制模块，同时将其中的数据驱动信号传送至数据驱动模块，将其中的电压信号传输至DAC模块；所述行驱动控制模块对接收到的行驱动信号进行处理，产生行控制信号，将行地址信号传输至地址总线，相应的地址译码模块作出响应，相应的地址译码模块即选通某一行，同时，所述数据驱动模块在行驱动控制模块的时序控制信号的控制下，将信号传送至显示组件的存储单元，当子帧时间内所有行的数据都写入时，再进行下一个子帧数据的写入；当所有子帧时间的数据均写入后，所述存储单元的输出作为所述逻辑运算单元的输入，同时，所述逻辑运算单元接收所述行驱动控制模块的公共电极电压信号作为输入，当该显示组件为LCOS显示器时，所述公共电极电压信号在时序控制下的0/1信号，即定时变换电压的相位，而当显示组件为OLED时，则公共电极电压信号保持高电平；逻辑运算单元处理后，将其输出传送至所述驱动单元，驱动显示单元显示图像。所述驱动单元在DAC模块输出的模拟电压信号的配合下，所述模拟电压信号包括有模拟高电压Vhigh和模拟低电压Vlow，其中，所述模拟高电压Vhigh信号与显示组件中的金属反射层连接，其所述模拟低电压Vlow信号与显示组件中的公共电极层连接，通过调节模拟高电压Vhigh和模拟低电压Vlow的大小，调节所述金属反射层与公共电极层之间的电压差，从而控制所述显示组件的亮度。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于数字像素驱动的硅基微显示器，其特征在于，包括显示组件和驱动组件，所述驱动组件包括：
数据接收模块，接收外部接口传送的外部输入信号，并将该外部输入信号转换为内部信号，所述内部信号包括行驱动信号、数据驱动信号以及电压信号；
行驱动控制模块，接收所述数据接收模块传送的行驱动信号，用于产生行控制信号，所述行控制信号包括行地址信号、公共电极电压信号以及时序控制信号；
数据驱动模块，接收所述数据接收模块传送的数据驱动信号以及所述行驱动控制模块传送的时序控制信号，用于产生列数据信号；
DAC模块，接收所述数据接收模块传输的电压信号，产生模拟电压信号，所述模拟电压信号包括模拟高电压Vhigh以及模拟低电压Vlow，所述DAC模块能够调节所述模拟高电压Vhigh以及模拟低电压Vlow的大小；
地址译码模块，包括若干输入与门，所述地址译码模块接收所述行驱动控制模块传送的行地址信号，对该行地址信号进行译码；
所述显示组件包括存储单元、逻辑运算单元、驱动单元以及显示单元，所述存储单元接收所述地址译码模块传送的地址信号，并接收所述数据驱动模块传送的列数据信号，处理后传送至所述逻辑运算单元；所述逻辑运算单元接收所述行驱动控制模块传送的公共电极电压信号以及所述逻辑运算单元的输出，处理后传输至所述驱动单元；所述驱动单元接收所述DAC模块传送的模拟电压信号以及所述逻辑运算单元的输出，处理后传送至所述显示单元；
所述模拟电压信号包括模拟高电压Vhigh和模拟低电压Vlow，其中，所述模拟高电压Vhigh信号与显示组件中的金属反射层连接，所述模拟低电压Vlow信号与显示组件中的公共电极层连接，通过调节模拟高电压Vhigh和模拟低电压Vlow的大小，调节所述金属反射层与公共电极层之间的电压差，从而控制所述显示组件的亮度。
2.根据权利要求1所述的一种基于数字像素驱动的硅基微显示器，其特征在于，所述DAC模块与外部的光感传感器相连接，能够根据外部环境亮度的变化，调节模拟高电压Vhigh以及模拟低电压Vlow的大小；或者所述DAC模块与外部的时钟信号相连，能够根据时钟信号，定时调节模拟高电压Vhigh以及模拟低电压Vlow的大小。
3.根据权利要求1所述的一种基于数字像素驱动的硅基微显示器，其特征在于，显示单元包括硅基底以及设置在所述硅基底上方的金属反射层，所述金属反射层上方设置有公共电极层。
4.根据权利要求3所述的一种基于数字像素驱动的硅基微显示器，其特征在于，所述金属反射层和所述公共电极层之间设置有液晶层。
5.根据权利要求3所述的一种基于数字像素驱动的硅基微显示器，其特征在于，所述金属反射层和所述公共电极层之间由上到下依次设置有RGB滤色膜和白光OLED发光层。
6.根据权利要求1所述的一种基于数字像素驱动的硅基微显示器，其特征在于，所述存储单元包括四个N型MOS管以及两个P型MOS管。
7.根据权利要求1所述的一种基于数字像素驱动的硅基微显示器，其特征在于，所述逻辑运算单元包括两个P型MOS管和两个N型MOS管。
8.根据权利要求1所述的一种基于数字像素驱动的硅基微显示器，其特征在于，所述驱动单元包括P型MOS管和N型MOS管组成的反相器。
9.根据权利要求1所述的一种基于数字像素驱动的硅基微显示器，其特征在于，所述数据接收模块接收的外部接口为mipi接口或者lvds接口。
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