用于永久性顯示面板的顯示器控制器的制造方法
【專利摘要】一種顯示裝置，其具有顯示器控制器和用于顯示靜態圖像的永久性顯示面板。所述顯示器控制器具有預處理器，所述預處理器從存儲顯示數據的存儲器模塊提取用于更新顯示器的幀的數據并壓縮所述數據。幀緩沖器存儲所壓縮的數據。顯示器驅動器接收和解壓縮來自幀緩沖器的壓縮的數據，并且在更新顯示的幀的同時重復地刷新顯示面板。
【專利說明】
用于永久性顯示面板的顯示器控制器
技術領域
[0001]本發明涉及電泳顯示器，并且更具體地，涉及用于電泳顯示器的顯示器控制器。
【背景技術】
[0002]永久性顯示面板廣泛應用于電子閱讀器。電子閱讀器是便攜的、電池供電的電子設備，其特別適于閱讀具有或不具有圖像的文本。電子閱讀器在明亮的環境光甚至陽光下應該具有良好的可讀性，以及非常低的功耗，使其具有很長的電池壽命，例如一周或更長的時間。
[0003]為了顯示視頻或游戲，所顯示的數據幀以50Hz到200Hz或更高進行連續地刷新。然而，在電子閱讀器中，所顯示的頁面的圖像是靜態的并且在頁面被讀取時不變。因此，以這樣快速的幀刷新率來持續地更新電子閱讀器中所顯示的頁面是不必要的，并且不必要地快速消耗電池。
[0004]永久性顯示面板不能顯示動態畫面，但是很適于顯示靜態的頁面圖像。在圖像不變時，永久性顯示面板具有低的功耗，這是電子閱讀器的重要優點。
[0005]對于永久性顯示面板，一種廣泛使用的技術是電子紙，其以電子方式產生模擬傳統印刷油墨頁面的圖像。所述圖像反射環境光以提供高對比變和寬的閱讀角度。電子紙技術的一個示例是電泳顯示器，其可以幾乎無限地以可忽略的功耗保持不變的文本或圖片的圖像。電泳顯示器具有懸浮的有色顆粒，通常以在兩個承載電極陣列的平板之間的微囊的形式。施加到電極上的電壓產生像素大小的電場，其重新排列有色顆粒以更新顯示的圖像。
[0006]在圖像不變時，永久性顯示面板消耗非常少的功率的。然而，構建新的圖像的顯示會很慢，并且在幀更新之后可能留存先前圖像的殘影。減少這些問題的一種常見技術是在圖像更新過程中快速重復幀刷新很多次。在電泳顯示器上快速顯示新頁面而沒有殘影的方法將是有利的。
【附圖說明】
[0007]通過參考以下在附圖中所示的實施例的描述，可以更好地理解本發明及其目的和優點。附圖中的元件出于簡單和清楚的目的而示出，而不一定按比例繪制。
[0008]圖1是用于永久性顯示面板的常規顯示器控制器的示意性框圖；以及
[0009]圖2是根據本發明實施例的用于永久性顯示面板的顯示器控制器的示意性框圖。
【具體實施方式】
[0010]圖1示出了用于永久性顯示面板102的常規顯示器控制器100。所述永久性顯示面板102可以是可商業獲得的電泳面板(例如，“電子墨水”顯示面板)。面板102和控制器100可以包含在用于顯示靜態圖像(例如，文本和圖片)的電子閱讀器中。
[0011]所述顯示器控制器100具有用于存儲要顯示的數據的存儲器104。預處理引擎106連接到所述存儲器104，并且讀取用于更新顯示面板102的幀的數據。幀緩沖器108連接到預處理引擎106，以存儲用于更新顯示面板102的幀的數據。方便地，幀緩沖器108 (以及存儲器104)是動態隨機存取存儲器(DRAM)，其能夠快速地寫入和讀取其數據。顯示器驅動器110 (包括面板掃描引擎從DRAM幀緩沖器108讀取數據并且更新在面板102上顯示的數據。
[0012]為了更新顯示，對于序列中的每個幀，顯示器控制器100施加驅動電壓到面板102。為了確保顯示幀的完全更新(clean update)，并避免留存先前圖像(例如電子書的先前頁面)的任何重影的局部更新，在每個幀更新，顯示器驅動器110從DRAM幀緩沖器108多次讀取幀數據，并且對于單個幀多次刷新面板102上的顯示。例如，在每個幀更新，幀數據可以被讀取以及顯示被刷新10到20次。幀數據在DRAM幀緩沖器108中所占的容量大，并且緩沖器所需的DRAM存儲器的容量昂貴。對于每個幀更新，要從DRAM幀緩沖器108讀取的幀數據的容量也很大，需要快速DRAM輸入/輸出(1/0)，例如雙倍數據速率(DDR)存儲器，這進一步增加其成本。由于數據量以及由于所需的高I/O頻率，DDR存儲器和DRAMI/0控制器的功耗高。如果DRAM被與其他硬件引擎(例如，圖形處理單元(GPU))共享，那么存在顯示欠運行(underrun)的風險。
[0013]舉例來說，如果在顯示面板102上顯示的圖像具有NXM個像素并且每個像素具有P個字節(這取決于其是灰度圖像還是彩色圖像)，則緩沖器108中的幀的大小是NXMXP字節。對于具有1024X768像素并且每個像素2字節的擴展圖形陣列(XGA)圖像，在緩沖器中的幀的大小是1024X768X2 = 1.5MB。如果顯示器驅動模塊110在每個幀刷新以50Hz的頻率從DRAM幀緩沖器108讀取幀更新數據10到20次，使用20%的消隱間隔，那么所使用的帶寬是1.5MBX50Hz/0.8 = 93MB/s。增大面板尺寸、分辨率和刷新率是已規劃的，例如，對于2048X 1536的面板尺寸和2字節/像素，緩沖器中幀的大小是6.3MB ;對于10Hz的刷新率，以及再次地使用20%的消隱間隔，所使用的帶寬是2048X 1536X2X lOOHz/0.8=790MB/s。
[0014]圖2示出了根據本發明實施例的顯示裝置，其包括顯示器控制器200和用于顯示靜態圖像的永久性顯示面板102。顯示器控制器200包括用于存儲顯示數據的存儲器模塊104。預處理器202從存儲器模決104讀取用于更新顯示的幀的數據，并壓縮所讀取的數據。連接到預處理器202的幀緩沖器108用于存儲所壓縮的數據。連接到幀緩沖器108的顯示器驅動器204接收并解壓縮所述壓縮的數據，并且在更新顯示數據幀時重復地刷新顯示面板 102。
[0015]相比于圖1的結構，幀數據在DRAM幀緩沖器108中所占的容量較小，并且緩沖器所需的DRAM存儲器的容量較小。對于每個幀更新，要從DRAM幀緩沖器108讀取的幀數據量被減少，降低了所需的存儲器I/O帶寬。由于所需的數據量和I/O頻率較低，因此DDR存儲器和DRAMI/0控制器的功耗較低。如果對于上述具有1024X768像素并且每個像素2字節的XGA圖像的第一示例使用50%壓縮率，那么緩沖器中幀的大小從1.5MB減少到0.75MB，而對于50Hz的幀刷新頻率，所使用的帶寬從93MB/s減少到47MB/s。對于具有2048 X 1536像素的XGA圖像的第二示例使用50%壓縮率的話，緩沖器中幀的大小從6.3MB減少到
3.2MB，而對于10Hz的幀刷新頻率，所使用的帶寬從790MB/s減少到395MB/s。
[0016]顯示數據可以通過微控制單元(MCU)或其他硬件模塊，或者通過算法或其他軟件算法，來進行壓縮和解壓縮。顯示器驅動器204可以直接(即，實時而無數據的中間存儲)解壓縮來自幀緩沖器108的顯示數據。
[0017]視頻壓縮通常使用算法和編碼器-解碼器(編解碼器)，例如動態圖像專家組(MPEG)標準，以減少視頻數據中的冗余，并且組合空間圖像壓縮和時間運動補償。永久性顯示器用于顯示靜態圖像，而不是動態圖像。通過壓縮從存儲器104提取的顯示更新數據，本發明實現了用于永久性顯示器的顯示器控制器200中的成本和功耗節約。
[0018]可以根據期望的壓縮率及其實現成本，在顯示器控制器200中使用任何合適的壓縮/解壓縮技術。然而，在目前優選的實施例中，使用游程編碼(run-length encoding，RLE) o RLE是一種數據壓縮形式，其中在許多相繼的數據元中出現相同的數據值的顯示數據的序列(若干輪次(run))被存儲為單個數據值和計數，而不是原始的輪次。RLE非常適合于在白色背景上的黑色文本的圖像，并且也適用于更復雜的書頁的圖像。
[0019]幀緩沖器108可以是任何合適的快速存取存儲器。在顯示器控制器中，幀緩沖器108包括DRAM。永久性顯示面板102還可以是任何合適的技術。在所述示例中，顯示面板102是電泳面板。
[0020]在前面的說明書中，已經參照本發明的實施例的具體示例描述了本發明。然而，顯然，可以在其中進行多種修改和改變，而不偏離如所附權利要求中所述的本發明的寬泛的精神和范圍。
[0021]本文所述的連接可以是適于從或向相應的節點、單元或裝置傳輸信號的任何類型的連接，例如經由中間裝置。因此，除非暗示或明確說明，否則，連接可以是直接連接或間接連接。
[0022]本領域技術人員將理解，邏輯塊之間的邊界僅僅是說明性的，并且替代實施例可以合并邏輯塊或電路元件，或者對各種邏輯塊或電路元件施加替代的功能分解。因此，應理解，本文所描述的架構僅僅是示例性的，并且事實上可以實施能實現相同功能的許多其他架構。類似地，用于實現相同功能的任何部件布置被有效地“關聯”，使得實現期望的功能。因此，組合來實現特定功能的任何兩個元件可以被看作是彼此“關聯”以使得實現期望的功能，而不管架構或中間組件。同樣地，如此關聯任何兩個元件還可以被看作是彼此“操作地連接”或“操作地耦接”來實現期望的功能。
[0023]此外，本領域技術人員還將認識到，上述操作之間的邊屏僅僅是說明性的。多個操作可以組合成單個操作，單個操作可以分布在另外的若干操作中，以及若干操作可以在時間上至少部分重疊地執行。此外，替代實施例可以包括特定操作的多個實例，并且在多種其他實施例中操作的順序可以改變。
[0024]在權利要求中，詞語“包括”或“具有”不排除權利要求中所列的元件或步驟以外的其他元件或步驟的存在。此外，在此所使用的術語“一” (“a”或“an”)被定義為一個或多于一個。此外，權利要求中引導性短語(例如“至少一個”和“一個或多個”)的使用不應當被解釋為暗示了:通過“一”(不定冠詞“a”或“an”)對另一權利要求元素的引入將任何包含這樣引入的權利要求元素的特定權利要求限制到僅包括一個這樣元素的發明，即使當相同權利要求包括引導性短語“一個或多個”或“至少一個”以及“一”(不定冠詞“a”或“an”)時也是如此。這也適用于“所述”(定冠詞)的使用。除非另有說明，否則諸如“第一”和“第二”的術語用于任意地區別這些術語描述的元素。因此，這些術語并不必然意圖表示這些元素的時間上的或其他的優先順序。在相互不同的權利要求中引述了某些內容的事實并不表示這些內容的組合不能被有利地使用。
【主權項】
1.一種用于顯示靜態圖像的永久性顯示面板的顯示器控制器，所述顯示器控制器包括: 存儲器模塊，其用于存儲顯示數據； 連接到所述存儲器模塊的預處理器，其用于從所述存儲器模塊讀取數據幀并壓縮所讀取的數據幀； 連接到所述預處理器的幀緩沖器，其用于存儲所壓縮的數據；以及連接到所述幀緩沖器的顯示器驅動器，其用于接收和解壓縮所述壓縮的數據，并且在更新顯示的幀時重復地刷新所述顯示面板。2.如權利要求1所述的顯示器控制器，其中所述顯示器驅動器直接解壓縮來自所述幀緩沖器的數據。3.如權利要求1所述的顯示器控制器，其中壓縮和解壓縮使用游程編碼(RLE)。4.如權利要求1所述的顯示器控制器，其中所述幀緩沖器包括動態隨機存取存儲器(DRAM) ο5.一種顯示裝置，其具有用于顯示靜態圖像的永久性顯示面板和顯示器控制器，所述顯示器控制器包括: 存儲器模塊，其用于存儲顯示數據； 連接到所述存儲器模塊的預處理器，其用于讀取用于更新顯示幀的數據并壓縮所讀取的數據； 連接到所述預處理器的幀緩沖器，其用于存儲所壓縮的數據；以及連接到所述幀緩沖器的顯示器驅動器，其用于接收和解壓縮所述壓縮的數據，并且在更新顯示的幀時重復地刷新所述顯示面板。6.如權利要求5所述的顯示裝置，其中所述顯示器驅動器直接解壓縮來自幀緩沖器的數據。7.如權利要求5所述的顯示裝置，其中壓縮和解壓縮使用游程編碼(RLE)。8.如權利要求5所述的顯示裝置，其中所述幀緩沖器包括動態隨機存取存儲器(DRAM) ο9.如權利要求5所述的顯示裝置，其中所述永久性顯示面板包括電泳面板。
【文檔編號】G09G3/34GK105895029SQ201410813706
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年11月4日
【發明人】孫鳴樂, 李歡
【申請人】飛思卡爾半導體公司