專利名稱：幀速率控制器的制作方法
發(fā)明的背景1.發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種用于控制有源陣列顯示器的幀刷新速率的控制器。本發(fā)明也涉及一種包括這樣的幀速率控制器的顯示控制器和包括這樣的控制器的有源陣列顯示器。這樣的顯示器可以用在這樣的便攜式設(shè)備中，在該設(shè)備中數(shù)據(jù)可以以各種格式提供給顯示器并且希望該設(shè)備將顯示功率消耗最小化。
2.關(guān)技術(shù)的描述附圖的

圖1示出了典型的已知類型的有源陣列液晶顯示器。該顯示器包括圖像元素(像素)的N行和M列的有源陣列1。每個(gè)像素包括與反電極(未示出)相對的像素電極2，它們之間具有液晶材料層(未示出)。像素電極連接到像素薄膜晶體管(TFT)3的漏極，TFT的源極連接到數(shù)據(jù)線4，該數(shù)據(jù)線對一列的所有像素共用，并且TFT的柵極連接到掃描線5，該掃描線對一行的所有像素共用。
數(shù)據(jù)線4連接到數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)器6，該數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)器從數(shù)據(jù)控制器(未示出)接收計(jì)時(shí)、控制和數(shù)據(jù)信號并提供用于控制數(shù)據(jù)線4的模擬電壓。掃描線5連接到掃描線驅(qū)動(dòng)器7，該掃描線驅(qū)動(dòng)器由計(jì)時(shí)信號控制并且一次一個(gè)以循環(huán)重復(fù)的順序向掃描線5提供掃描線脈沖。
圖像數(shù)據(jù)逐幀被發(fā)送到數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器。在每一幀中，圖象數(shù)據(jù)用對應(yīng)于顯示像素的水平行的要求的顯示狀態(tài)的數(shù)據(jù)的每條線一條線接一條線地被發(fā)送。數(shù)據(jù)線一次一個(gè)地加載到數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)器6中，數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)器6控制數(shù)據(jù)線4到需要的電壓。掃描線驅(qū)動(dòng)器7則向?qū)⒈桓碌南袼氐男刑峁呙杳}沖。行的像素晶體管3在它們的柵極接收掃描脈沖并轉(zhuǎn)換到傳導(dǎo)狀態(tài)，從而在數(shù)據(jù)線4上的電壓控制被刷新的線的像素電極2。這種過程被一行一行地重復(fù)直到整個(gè)顯示屏已經(jīng)用刷新的數(shù)據(jù)幀刷新為止。接著這樣的過程對每個(gè)數(shù)據(jù)幀重復(fù)。
附圖的圖2以集成電路形式描述了典型的液晶顯示控制器10，該電路通常與顯示屏物理上分離?？刂破?0包括接收時(shí)鐘信號(CKS)、水平同步信號(HS)和垂直同步信號(VS)的計(jì)時(shí)信號發(fā)生器。計(jì)時(shí)信號發(fā)生器11把這些計(jì)時(shí)信號傳送到顯示屏并產(chǎn)生用于控制顯示控制器10的操作的計(jì)時(shí)信號。
控制器10能夠以亮度和色度格式(Y，Cr，Cb)或以RGB(紅，綠，藍(lán))格式接收視頻數(shù)據(jù)。陣列12把色度格式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為RGB格式數(shù)據(jù)。屏上顯示混合器13從陣列12或直接從RGB輸入端接收RGB數(shù)據(jù)并混合上述信號和來自外部靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器14(SRAM)的屏上顯示數(shù)據(jù)，從而任意屏上顯示數(shù)據(jù)覆蓋視頻數(shù)據(jù)?；旌掀?3的RGB輸出連接到伽馬校正電路15，它補(bǔ)償像素對電壓的非線性響應(yīng)并允許例如對顯示圖象的顏色、亮度和色調(diào)作出圖像調(diào)整。
伽馬校正電路15的RGB輸出以并列的數(shù)字格式提供到數(shù)字輸出16以為要求數(shù)字輸入視頻數(shù)據(jù)的顯示器所使用。對要求模擬輸入數(shù)據(jù)的顯示器，伽馬校正電路15的輸出被提供給數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)17，它把紅、綠和藍(lán)的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的模擬電壓電平。這些電壓電平被放大器18放大并提供給模擬輸出19。
在典型的液晶顯示控制器集成電路中，數(shù)據(jù)的頻率能夠被調(diào)整到顯示的特殊要求。例如，控制器10可以用SVGA格式或XVGA格式輸出數(shù)據(jù)，這兩種格式對給定的幀速率具有不同的數(shù)據(jù)傳輸速率。幀速率本身典型地是固定于為顯示屏的液晶材料所要求的刷新率特性的頻率。
在用在便攜式或電池驅(qū)動(dòng)設(shè)備中的顯示器中，希望盡可能地減少功率消耗從而延長電池壽命并減少更換電池的頻率。US5926173公開了用于這樣的顯示器中的功率節(jié)省技術(shù)，在該技術(shù)中當(dāng)檢測到新的圖像數(shù)據(jù)提供給液晶顯示器(LCD)時(shí)，供給LCD的電源被終止。US5757365公開了另一種用于顯示驅(qū)動(dòng)器的功率節(jié)省技術(shù)，其中也檢測到缺少圖像數(shù)據(jù)，在這種情況下，包含幀存儲(chǔ)器的驅(qū)動(dòng)器操作在低功率自刷新模式。
US5712652公開了具有LCD的便攜式計(jì)算機(jī)。該專利說明書公開了降低視頻圖形控制器的刷新率從而降低功率但沒有描述用于實(shí)現(xiàn)該目的的任何技術(shù)。
US6054980公開了用于提供在以一個(gè)幀速率提供顯示數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)和不能在這樣高的幀速率下操作的顯示設(shè)備之間的幀速率轉(zhuǎn)換，但是其中提供和顯示幀速率彼此之間具有很大差別。這通過幀緩沖器的使用獲得，在幀緩沖器中圖象數(shù)據(jù)以提供速率被寫入并以顯示速率被讀出，從而圖象數(shù)據(jù)的每個(gè)第(N+1)幀被有效地轉(zhuǎn)儲(chǔ)，其中N是大于0的整數(shù)。
US5991883公開了一種在便攜式電腦等中用于管理功率消耗的技術(shù)。顯示刷新速率適合于將被顯示的圖像的類型。降低了的刷新率通過降低圖像數(shù)據(jù)的處理速度實(shí)現(xiàn)，例如通過減少視頻圖形控制器的像素時(shí)鐘速率來實(shí)現(xiàn)。
US544840公開了降低視頻數(shù)據(jù)被提供的速率從而使一些處理脫離運(yùn)行圖形用戶界面的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的CPU。新的圖像數(shù)據(jù)被寫入到相對快速的RAM中并接著刷新或更新顯示設(shè)備，其以相對低的速率發(fā)生，該速率剛好足夠快以避免不希望的可察覺的視覺贗象。
發(fā)明的簡述根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種用于控制有源陣列顯示器的幀刷新率的控制器，其特征在于包括第一電路，響應(yīng)于來自顯示控制器的顯示信號用于為每個(gè)第N幀提供啟動(dòng)信號，其中N是大于0的整數(shù)并可從多個(gè)數(shù)值中選擇；和第二電路，用于響應(yīng)于啟動(dòng)信號用提供給顯示控制器的每個(gè)第N幀啟動(dòng)顯示的刷新并在啟動(dòng)信號不存在時(shí)用于用提供給顯示控制器的每個(gè)其他幀阻止顯示的刷新。
顯示信號可以包括幀同步信號并且第一電路可以響應(yīng)于每個(gè)第N幀同步信號。
第一電路可以用于為每個(gè)第N幀的持續(xù)時(shí)間提供啟動(dòng)信號。
第二電路可以用于響應(yīng)于啟動(dòng)信號連接顯示器與電源并在啟動(dòng)信號不存在時(shí)斷開顯示器與電源。
第二電路可以用于選通至少一個(gè)影響顯示器的功率消耗的信號。第二電路可以包括至少一個(gè)用于連接顯示控制器和顯示器之間的門電路。該至少一個(gè)門電路可以包括至少一個(gè)邏輯門，例如在該門中顯示信號時(shí)數(shù)字格式。該至少一個(gè)門電路可以包括至少一個(gè)傳輸門電路，它可以例如被用于模擬或數(shù)字顯示信號。第二電路可以用于選通顯示控制器的存儲(chǔ)器讀出控制信號。
該至少一個(gè)信號可以包括來自顯示控制器的幀同步信號。
該至少一個(gè)信號可以包括來自顯示控制器的線同步信號。
該至少一個(gè)信號可以包括來自顯示控制器的至少一個(gè)圖像確定信號。
第一電路可以包括用于固定N為大于1的值的裝置。作為替換，N可以從多個(gè)預(yù)訂或固定的值中選擇。作為另一個(gè)替換，第一電路可以具有一個(gè)輸入，用于選擇N值。
第一電路可以包括可預(yù)加載的同步計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器可以具有用于提供啟動(dòng)信號的終端計(jì)數(shù)輸出。計(jì)數(shù)器可以具有連接到終端計(jì)數(shù)輸出的可加載啟動(dòng)輸入端。計(jì)數(shù)器可以具有用于從顯示控制器接收幀同步信號的時(shí)鐘輸入。
控制器可以具有幀速率降低啟動(dòng)輸入。計(jì)數(shù)器可以具有計(jì)數(shù)啟動(dòng)輸入，用于在啟動(dòng)輸入由速率降低啟動(dòng)信號啟動(dòng)。計(jì)數(shù)啟動(dòng)輸入可以連接到啟動(dòng)輸入，作為一個(gè)替換，計(jì)數(shù)啟動(dòng)輸入可以經(jīng)D型鎖存器和一個(gè)連接設(shè)置/復(fù)位觸發(fā)器連接到啟動(dòng)輸入。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種包括根據(jù)本發(fā)明的第一方面的幀刷新率控制器的顯示控制器。
啟動(dòng)輸入可以被連接以接收顯示控制器的存儲(chǔ)器寫入控制信號。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種包括根據(jù)本發(fā)明的第一方面的控制器的有源陣列顯示器。
控制器的第二電路可以鄰近用于接收顯示信號的顯示器的輸入放置并可以用于選通所有的顯示信號。
顯示器可以包括多個(gè)數(shù)據(jù)和掃描驅(qū)動(dòng)器集成電路，每個(gè)顯示器包括根據(jù)本發(fā)明的第一方面的控制器。
顯示器可以包括液晶顯示器。
對用于移動(dòng)產(chǎn)品的顯示器，將被顯示的圖像數(shù)據(jù)可以有重要的改變，例如從固定的低彩色圖文改變到全彩色全運(yùn)動(dòng)的視頻圖像。本幀速率控制器允許幀速率和功率消耗根據(jù)理想的圖像顯示要求被設(shè)置。這允許顯示器消耗基本上更低的功率。
例如，對于運(yùn)動(dòng)畫面圖像，幀速率控制器能夠被禁用或設(shè)置與來自幀控制器的幀速率相同的顯示幀速率。從而，顯示在普通幀速率下的操作，比如在每秒60和80幀之間的圖像速率。
用已知的壓縮標(biāo)準(zhǔn)發(fā)送的數(shù)字圖像通常以低于標(biāo)準(zhǔn)視頻速率提供，例如以每秒15幀的速率。因此當(dāng)顯示這樣的圖像時(shí)顯示器能夠以每秒15幀的速率被刷新并且能夠基本上實(shí)現(xiàn)功率損耗的降低。
對比如圖文的相對靜止的圖像，控制器能夠降低顯示器的幀速率到最小的等級，在該等級上觀察不到可視的閃爍。這可以例如是每秒4幀的等級。因此，當(dāng)顯示這樣的圖像時(shí)，即使更大的功率消耗降低也能夠?qū)崿F(xiàn)。
本控制器實(shí)現(xiàn)相對簡單并需要相對小數(shù)量的電子元件。因此控制器可以具有很少或沒有附加成本，并可以例如在多晶硅集成電路驅(qū)動(dòng)器中實(shí)現(xiàn)。
附圖的簡要說明本發(fā)明將通過例子參照附圖進(jìn)一步說明，其中圖1是已知類型的有源陣列顯示器的示意性框圖；圖2是已知類型的集成電路顯示控制器的電路框圖；圖3是構(gòu)成本發(fā)明的實(shí)施例的幀速率控制器的電路框圖；圖4是描述產(chǎn)生在圖3的控制器中的波形的時(shí)序圖；圖5(包括圖5a和5b)是描述用在圖3中的兩種類型的選通裝置的電路圖；圖6是描述用于有源陣列液晶顯示器的極性反轉(zhuǎn)控制裝置的電路圖；圖7是構(gòu)成本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的有源陣列液晶顯示器的示意性框圖；圖8是構(gòu)成本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施例的有源陣列液晶顯示器的示意性框圖；圖9是構(gòu)成本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例的有源陣列顯示器和顯示控制器的示意性框圖；圖10(包括圖10a和圖10b)是圖3的抑制計(jì)數(shù)器的電路圖；圖11是圖10的觸發(fā)器邏輯塊的電路圖12是構(gòu)成本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的幀速率控制器的框圖；圖13是構(gòu)成本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的幀速率控制器的框圖。
在全部附圖中同樣的附圖標(biāo)記表示同樣的部件。
最佳實(shí)施例的描述圖3所示的幀速率控制器20是用于連接在例如圖2所示類型的顯示控制器的輸出和例如圖1所示類型的液晶或其它類型有源陣列顯示器的輸入之間的任何一個(gè)適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)?？刂破?0包括以N比特二進(jìn)制計(jì)數(shù)器形式的可預(yù)加載同步或“抑制”計(jì)數(shù)器21。控制器20具有用于從顯示控制器接收標(biāo)準(zhǔn)計(jì)時(shí)、控制和數(shù)據(jù)信號并向顯示器發(fā)送幀速率控制的計(jì)時(shí)、控制和數(shù)據(jù)信號的并行的多個(gè)輸入22和輸出23。計(jì)數(shù)器21具有時(shí)鐘輸入CP，它連接到傳輸垂直同步信號VSYNC的計(jì)時(shí)線。這樣的信號典型地用于啟動(dòng)平板陣列顯示器中的門電路或行驅(qū)動(dòng)器，并且這些信號通常被作為門電路驅(qū)動(dòng)器起始脈沖GSP。計(jì)數(shù)器21的計(jì)數(shù)器啟動(dòng)輸入CEP被連接從而接收用于啟動(dòng)和禁用幀刷新率降低的幀速率控制信號FRC。計(jì)數(shù)器21具有數(shù)據(jù)輸入D(1N)，它包括啟動(dòng)并行表示將被預(yù)加載到計(jì)數(shù)器21中的數(shù)字值的并行加載輸入。數(shù)據(jù)輸入連接到用于控制幀降低率的幀計(jì)數(shù)輸入F(1N)，幀降低率等于輸入信號幀速率除以輸出信號幀速率。信號FRC和FC(1N)例如從與顯示器和控制器20結(jié)合的設(shè)備中的電路提供。這樣的電路表明何時(shí)要求幀速率降低以及根據(jù)將被顯示的圖像信號要求多大的幀速率降低率。
計(jì)數(shù)器21具有終端計(jì)數(shù)輸出TC，它只有當(dāng)計(jì)數(shù)器21達(dá)到所有它的輸入Q(1N)提供一個(gè)二進(jìn)制高電平或“一個(gè)”信號這樣的終端計(jì)數(shù)時(shí)才產(chǎn)生邏輯高電平信號。終端計(jì)數(shù)輸出TC連接到平行加載啟動(dòng)輸入PE和一個(gè)或門24的第一輸入，該或門的輸出提供幀啟動(dòng)信號FE。門電路24的第二輸入連接到倒相器25，倒相器的輸出被連接以接收幀速率控制信號FRC。門電路24的輸出連接到選通裝置26的控制輸入，選通裝置響應(yīng)于幀啟動(dòng)信號FE從輸入22向輸出23傳送所有的計(jì)時(shí)、控制和數(shù)據(jù)信號并在沒有幀啟動(dòng)信號FE時(shí)阻礙所有信號。
幀速率控制器20能夠通過提供邏輯低電平信號作為幀速率控制信號FRC而被禁用?？刂破?1被禁用并且反相器25經(jīng)門電路24向選通裝置26提供邏輯高電平，從而從輸入22向輸出23傳送所有的計(jì)時(shí)、控制和數(shù)據(jù)信號。因此，不發(fā)生幀速率降低并且顯示刷新率通過由顯示控制器提供的信號控制。
當(dāng)要求幀速率降低時(shí)，幀速率控制信號FRC是邏輯高電平從而計(jì)數(shù)器21被啟動(dòng)。從而計(jì)數(shù)器21對垂直同步信號計(jì)數(shù)并且當(dāng)它達(dá)到最大或最終計(jì)數(shù)時(shí)，終端計(jì)數(shù)輸出TC到達(dá)邏輯高電平。并行加載啟動(dòng)輸入PE從而被啟動(dòng)并且提供給輸入FC(1N)的二進(jìn)制數(shù)加載到計(jì)數(shù)器21中從而預(yù)置它為用于控制幀降低率的二進(jìn)制數(shù)。只要計(jì)數(shù)器由控制信號FRC啟動(dòng)，反相器25的輸出就保持在邏輯低電平。下一幀或垂直同步信號啟動(dòng)計(jì)數(shù)器的預(yù)加載從而終端計(jì)數(shù)輸出TC成為邏輯低電平，門電路24向選通裝置26提供邏輯低電平，并且選通裝置阻礙從輸入22向輸出23傳遞的計(jì)時(shí)、控制和數(shù)據(jù)信號的傳輸。顯示器的刷新因此停止。
計(jì)數(shù)器21計(jì)數(shù)每個(gè)垂直同步脈沖直到計(jì)數(shù)器達(dá)到它的最終計(jì)數(shù)值。輸出TC成為邏輯高電平并且選通裝置26由幀啟動(dòng)信號FE啟動(dòng)開始從輸入22向輸出23傳送信號。全部的數(shù)據(jù)幀被傳送給顯示器，顯示器從而由圖像數(shù)據(jù)的新一幀再次刷新。當(dāng)下一個(gè)垂直同步脈沖到達(dá)時(shí)，計(jì)數(shù)器21被復(fù)位到輸入FC(1N)的二進(jìn)制值，選通裝置26被禁用以防止顯示的刷新，并且程序被重復(fù)直到計(jì)數(shù)器21再次達(dá)到它的最終計(jì)數(shù)。
幀速率以等于1加上計(jì)數(shù)器的最大二進(jìn)制計(jì)數(shù)減去幀計(jì)數(shù)輸入FC(1N)的二進(jìn)制值的因數(shù)降低。該比率等于2N-FC，其中N是計(jì)數(shù)器21的級數(shù)并且FC是輸出FC(1N)的二進(jìn)制值。
圖4描述了發(fā)生在控制器20的特殊例子中的波形，其中計(jì)數(shù)器21包括4比特二進(jìn)制計(jì)數(shù)器(N＝4)和幀計(jì)數(shù)輸入FC(14)接收表示13的預(yù)加載的二進(jìn)制數(shù)1101。所述波形是門電路線起始脈沖GSP，它的反碼GSPB，源驅(qū)動(dòng)器起始脈沖(線同步脈沖)SSP和它的反碼SSPB，計(jì)數(shù)器21的二進(jìn)制級輸出Q0至Q3，幀啟動(dòng)信號FE，和對應(yīng)的輸出脈沖GSP*、GSBP*、SSP*和SSPB*出現(xiàn)在控制器20的輸出23。
在時(shí)刻T1，計(jì)數(shù)器21已經(jīng)用表示13的二進(jìn)制數(shù)值1101預(yù)加載，從而最終計(jì)數(shù)器輸出TC和幀啟動(dòng)信號FE是邏輯低電平。當(dāng)下一個(gè)脈沖GSP在輸入22被接收時(shí)，計(jì)數(shù)器21加1以獲得值14。然而，最終計(jì)數(shù)輸出TC保持低邏輯電平從而選通裝置26保持禁用。
在時(shí)刻T2，下一個(gè)脈沖GSP被接收并且計(jì)數(shù)器21加1使它的最終計(jì)數(shù)為15。啟動(dòng)信號FE從而升到高邏輯電平并且選通裝置26被啟動(dòng)從而向輸出23并因此向有源陣列顯示器傳送所有的顯示信號。
一接收到表示下一個(gè)幀刷新循環(huán)開始的下一個(gè)信號GSP，二進(jìn)制值1101被加載到計(jì)數(shù)器21。輸出TC和啟動(dòng)信號FE轉(zhuǎn)換到低邏輯電平從而選通裝置26被禁用直到計(jì)數(shù)器21下一次達(dá)到它的最終計(jì)數(shù)。
這一過程的循環(huán)被重復(fù)從而只有對每個(gè)第三幀的起始信號、線同步信號和圖像數(shù)據(jù)信號被提供給顯示器。
顯示器根據(jù)它的特定類型可以要求模擬或數(shù)字信號。在顯示要求數(shù)字信號的情況下，選通裝置26可以包括多個(gè)如圖5(a)所示的與門30。將被控制的每個(gè)信號線包含這樣的門電路，即具有提供給一個(gè)門輸入的標(biāo)準(zhǔn)輸入和提供給每個(gè)門的另一個(gè)輸入的幀啟動(dòng)信號FE的門電路。
圖5(b)示出了可以被用于模擬(或數(shù)字)信號的另一個(gè)裝置。圖5(b)所示裝置同樣被提供將被控制的每個(gè)信號線并包括由場效應(yīng)晶體管M1和M2形成的傳輸門、反相器31和斷開場效應(yīng)晶體管M3。對圖5所述的兩個(gè)選通裝置，當(dāng)裝置被禁用時(shí)，選通裝置的輸出在低邏輯電平。但是，對當(dāng)沒有被刷新時(shí)需要一些其他電平的顯示器，可以提供其他裝置，例如從而顯示輸入保持在邏輯高電平或在高阻抗?fàn)顟B(tài)。
盡管圖3的控制器已經(jīng)用從顯示控制器向顯示器選通所有信號線來描述，但是這并不總是必要的。尤其是，對控制或選通影響顯示器的功率消耗的那些信號線來說就足夠了。例如，只選通垂直同步信號或垂直和水平同步信號都選通可能是足夠的。而且，取代選通向顯示輸入提供的信號，對一些顯示器控制向顯示器提供的功率是有可能的或適當(dāng)?shù)模谶@些顯示器中只有當(dāng)接收將被用于刷新顯示的那些幀時(shí)才被驅(qū)動(dòng)。
通常對將被AC驅(qū)動(dòng)的有源陣列液晶顯示器來說提供給每一像素的電壓的極性一幀接一幀地變換。根據(jù)控制器20的實(shí)際實(shí)施，有必要確保在降低幀速率操作期間發(fā)送給顯示器的連續(xù)視頻數(shù)據(jù)反極性。例如，這可以通過只在奇數(shù)時(shí)應(yīng)用幀速率降低比率來獲得。但是，在圖6中描述了允許使用任意幀速率比的另外的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)包括具有時(shí)鐘輸入CK的觸發(fā)器32，該時(shí)鐘輸入被連接用來接收由幀速率控制器20提供的垂直同步脈沖VSYNC*。觸發(fā)器32具有與反向輸出QB連接的一數(shù)據(jù)輸入D和一直接輸出Q，該輸出向顯示器提供極性控制信號從而控制提供給陣列像素的電壓的極性。
通常，圖2的顯示控制器10與顯示器物理分離，并且例如用集成電路或集成電路的一部分來完成。幀速率控制器也可以用物理上分離的裝置來完成，例如用連接在顯示控制器和顯示器之間的集成電路來完成。通過選通所有的信號線，該裝置確保在對顯示器的信號和計(jì)時(shí)通路的電容充電和放電時(shí)沒有功率消耗。
圖7描述了另一個(gè)結(jié)構(gòu)，其中幀控制器20與數(shù)據(jù)和掃描驅(qū)動(dòng)器6和7單片集成在同一個(gè)襯底上，例如在相同的襯底35上使用基本上相同的薄膜晶體管(TFT)處理。從而幀速率控制器控制從顯示器的輸入提供給驅(qū)動(dòng)器6和7的信號，該顯示器與顯示控制器物理分離。
圖8描述了數(shù)據(jù)和掃描驅(qū)動(dòng)器用幾個(gè)集成電路36、37完成的有源陣列顯示器的類型，例如在單晶硅上制作并通過任何適當(dāng)?shù)难b置比如直接芯片焊接或柔性連接器連接到有源陣列襯底上。在該實(shí)施例中，每個(gè)驅(qū)動(dòng)器36、37包括形成在各個(gè)集成電路內(nèi)的幀速率控制器20。
圖9描述了另一個(gè)結(jié)構(gòu)，其中幀速率控制器20放置在內(nèi)部并且形成顯示控制器集成電路10的部分。驅(qū)動(dòng)器36和37用與圖8相同的形式示出，但是可以另外集成在圖7所述的有源陣列襯底上。
盡管幀速率控制器20具有通過適當(dāng)?shù)貙︻A(yù)加載到計(jì)數(shù)器21中的值編程來以任意理想的數(shù)量(在有計(jì)數(shù)器21的最大容量確定的范圍內(nèi))來降低幀速率的功能，但是某些應(yīng)用可能要求單個(gè)預(yù)定幀速率降低率。在這種情況下，不需要幀速率控制輸入FC(1N)并且計(jì)數(shù)器21的數(shù)據(jù)輸入D(1N)能夠硬線連接到適當(dāng)?shù)碾妷杭壱垣@得理想的降低率。幀速率降低則可以以幀速率控制輸入FRC的形式通過啟動(dòng)或禁止計(jì)數(shù)器21來獲得當(dāng)不要求完全靈活的幀速率降低比的設(shè)計(jì)時(shí)，可以提供這樣的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，比如幀速率降低比能夠從幾個(gè)預(yù)置的或固定比的任一個(gè)中選擇。
圖10以六比特可預(yù)加載同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的形式(N＝6)示出了計(jì)數(shù)器21的例子。計(jì)數(shù)器的每一級包括D-型觸發(fā)器41-46和相關(guān)聯(lián)的雙穩(wěn)邏輯塊47-52。計(jì)數(shù)器21的輸入和輸出在圖10中用與圖3中相同的方式標(biāo)記從而互相對應(yīng)。計(jì)數(shù)器進(jìn)一步包括反相器53-57、兩輸入與門58、兩輸入或非門59-61和兩輸入與非門62和63。
每個(gè)雙穩(wěn)邏輯塊47-52如圖11所示并且包括四個(gè)傳輸門，這四個(gè)傳輸門包括多對CMOS晶體管65、66；67、68；69、70；和70，72和反相器73和74。每個(gè)雙穩(wěn)邏輯塊具有連接到反相器21的輸入PE和雙穩(wěn)輸入T的預(yù)加載啟動(dòng)輸入PE。每個(gè)雙穩(wěn)邏輯塊也具有信號輸入DL、QB和Q以及輸出D。
當(dāng)輸入PE在邏輯高電平時(shí)，每個(gè)雙穩(wěn)邏輯塊的輸出D在輸入DL接收信號。當(dāng)輸入PE在邏輯低電平時(shí)，如果雙穩(wěn)輸入T的信號在邏輯高電平則輸出D從輸入QB接收信號，而如果雙穩(wěn)T的信號在邏輯低電平則從輸入Q接收信號。
圖10和11所述的反相器的結(jié)構(gòu)和操作本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易理解并將不再描述。
圖12示出了另一種與圖3所示的幀速率控制器類似的幀速率控制器，其中它也包括計(jì)數(shù)器21、門電路24和反相器25，它以上述方式產(chǎn)生幀啟動(dòng)信號FE。但是，選通裝置26與顯示控制器10的修改類型相配合，顯示控制器包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)80和用于控制控制器10的操作并尤其是存儲(chǔ)器80的操作的計(jì)時(shí)電路81。
存儲(chǔ)器80形成幀緩沖器存儲(chǔ)器并具有顯示圖像數(shù)據(jù)的至少一幀的功能。存儲(chǔ)器具有用于例如從與控制器10連接的或控制器10是它的一部分的計(jì)算機(jī)接收將被顯示的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)輸入D。存儲(chǔ)器80具有連接到控制器20的輸入22的并行的數(shù)據(jù)輸出。
顯示控制器10也從計(jì)算機(jī)接收寫信號W和時(shí)鐘信號CK。寫信號W連接到存儲(chǔ)器80的寫控制輸入并且時(shí)鐘信號CK施加到計(jì)時(shí)電路81，該計(jì)時(shí)電路產(chǎn)生用于控制控制器10的操作并尤其控制存儲(chǔ)器80的讀和寫操作的計(jì)時(shí)信號。計(jì)時(shí)電路81產(chǎn)生施加到幀速率控制器的輸入22并包括讀信號R′的控制信號。在已知類型的控制器中，讀信號R′將直接連接到存儲(chǔ)器80的讀輸入。但是，在圖12所示的結(jié)構(gòu)中，來自計(jì)時(shí)電路81的傳統(tǒng)的讀信號R′施加到形成選通裝置26的與門的第一輸入，并且該與門具有連接到或門24的輸出以接收幀啟動(dòng)信號FE的第二輸入。選通裝置26在它的輸出提供選通的讀信號R，該讀信號被返回到顯示控制器10并被連接到存儲(chǔ)器80的讀輸入。
如上文所述，當(dāng)幀速率降低被禁用時(shí)，幀啟動(dòng)信號FE保持在邏輯高電平，從而選通裝置26把傳統(tǒng)的讀信號R′作為讀信號R從計(jì)時(shí)電路81傳送到存儲(chǔ)器80的讀輸入。從而，計(jì)時(shí)由計(jì)時(shí)電路81有效地控制并且不產(chǎn)生幀速率降低。
當(dāng)需要幀速率降低時(shí)，門電路24對(N-1)幀期間提供邏輯低電平信號并對每個(gè)第N幀的持續(xù)時(shí)間提供邏輯低電平信號。顯示數(shù)據(jù)以通常的方式被讀入到存儲(chǔ)器80，但提供到存儲(chǔ)器80的讀信號R只允許每個(gè)第N幀期間讀出圖像數(shù)據(jù)。因此，存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)輸出被有效地禁止，直到幀啟動(dòng)信號FE啟動(dòng)讀信號R。
盡管示出了控制信號不經(jīng)過選通從顯示控制器10通過幀速率控制器20傳輸?shù)斤@示器，控制信號也可以用與上文所述并在圖3中描述的相同的方式被選通。因此顯示器只被圖像數(shù)據(jù)的每個(gè)第N幀刷新，從而它的功率消耗被相當(dāng)大程度地降低了。
在上述的實(shí)施例中，幀速率控制信號FRC由任意適當(dāng)?shù)募夹g(shù)產(chǎn)生以選擇幀速率降低是否被執(zhí)行。例如，信號FRC可以如上文所述根據(jù)將被顯示的圖像數(shù)據(jù)的類型產(chǎn)生。圖13描述了與圖12所示裝置不同的實(shí)施例，其中幀速率控制信號FRC自動(dòng)地從寫控制信號W產(chǎn)生。
圖13所示的幀速率控制器20與圖12所示的實(shí)施例的不同之處在于反相器25被省略并且信號FRC提供給串聯(lián)連接的觸發(fā)器82和83。信號FRC包括提供給顯示控制器的存儲(chǔ)器80的寫控制信號W。該信號提供給設(shè)置/復(fù)位觸發(fā)器的設(shè)置輸入S，該觸發(fā)器的復(fù)位輸入R接收提供給控制器20的垂直同步信號并且它的反相輸出IQ連接到D型觸發(fā)器83的數(shù)據(jù)輸入D。觸發(fā)器83具有被連接以接收垂直同步信號的時(shí)鐘輸入、連接到計(jì)數(shù)器21的計(jì)數(shù)器啟動(dòng)輸入CEP的輸出Q和連接到或門24的一個(gè)輸入的反相輸出IQ。
當(dāng)新的數(shù)據(jù)被連續(xù)提供到存儲(chǔ)器80從而寫控制信號W在連續(xù)的垂直同步脈沖之間被啟動(dòng)時(shí)，計(jì)數(shù)器21被禁用并且在觸發(fā)器82中設(shè)定的寫啟動(dòng)信號W的值由每個(gè)垂直同步信號記錄到D型觸發(fā)器83中。寫啟動(dòng)信號W是“低活性”型從而觸發(fā)器83的反相輸出！Q保持在高電平。從而讀控制信號R′不被修改作為信號R傳送并且計(jì)時(shí)電路81控制存儲(chǔ)器80的讀出。因此，不發(fā)生幀速率降低。
如果在幀周期期間沒有數(shù)據(jù)寫入到存儲(chǔ)器80中，觸發(fā)器83啟動(dòng)計(jì)數(shù)器21并且如上文所述選通裝置26由計(jì)數(shù)器21的最終計(jì)數(shù)輸出TC控制。因此如上文所述按照理想的幀速率降低執(zhí)行幀速率降低，并且這將連續(xù)進(jìn)行除非并直到另外的數(shù)據(jù)寫入到存儲(chǔ)器80中。
因此有可能提供一種裝置，其中有源陣列顯示器的幀刷新率能夠被控制從而降低或最小化顯示器的功率消耗。降低的功率消耗通過防止顯示器被刷新并以降低的速率啟動(dòng)刷新來獲得，例如按照將被顯示的數(shù)據(jù)類型由顯示數(shù)據(jù)發(fā)生裝置選擇。靜止圖像將被顯示時(shí)，例如用于顯示圖文時(shí)，幀刷新率可以降低到與避免顯示器的可視閃爍一致的最小值。顯示器可以以它全部的刷新率，例如全彩色全運(yùn)動(dòng)視頻圖像操作。當(dāng)圖像信號以中間速率改變時(shí)，幀刷新速率可以降低到與實(shí)際圖像速率相匹配。因此，降低的功率消耗能夠由相對簡單的裝置實(shí)現(xiàn)，該裝置包含很少或不含有制造期間的制造、復(fù)雜性和收益率的浪費(fèi)這類缺點(diǎn)。因此在電池供電設(shè)備的情況下，電池壽命被延長。
權(quán)利要求
1.一種用于控制有源陣列顯示器的幀刷新率的控制器，其特征在于包括第一電路，響應(yīng)來自顯示控制器的顯示信號為每個(gè)第N幀提供啟動(dòng)信號(FE)，其中N是大于0的整數(shù)并可從多個(gè)數(shù)值中選擇；和第二電路，用于通過提供給顯示控制器的每個(gè)第N幀啟動(dòng)顯示的刷新以響應(yīng)啟動(dòng)信號(FE)，并在啟動(dòng)信號(FE)不存在時(shí)用于通過提供給顯示控制器的每個(gè)其他幀阻止顯示的刷新。
2.權(quán)利要求1所要求的控制器，其特征在于顯示信號可以包括幀同步信號(VSYNC)并且第一電路可以響應(yīng)于每個(gè)第N幀同步信號(VSYNC)。
3.權(quán)利要求1所要求的控制器，其特征在于第一電路用于為每個(gè)第N幀的持續(xù)時(shí)間提供啟動(dòng)信號(FE)。
4.權(quán)利要求3所要求的控制器，其特征在于第二電路可以用于連接顯示器與電源以響應(yīng)啟動(dòng)信號(FE)并在啟動(dòng)信號(FE)不存在時(shí)斷開顯示器與電源。
5.權(quán)利要求3所要求的控制器，其特征在于第二電路用于選通至少一個(gè)影響顯示器的功率消耗的信號。
6.權(quán)利要求5所要求的控制器，其特征在于第二電路包括至少一個(gè)用于顯示控制器和顯示器之間連接的門電路。
7.權(quán)利要求6所要求的控制器，其特征在于至少一個(gè)門電路包括至少一個(gè)邏輯門。
8.權(quán)利要求6所要求的控制器，其特征在于至少一個(gè)門電路可以包括至少一個(gè)傳輸門電路。
9.權(quán)利要求5所要求的控制器，其特征在于第二電路用于選通顯示控制器的存儲(chǔ)器讀出控制信號(R′)。
10.權(quán)利要求5所要求的控制器，其特征在于至少一個(gè)信號包括來自顯示控制器的幀同步信號。
11.權(quán)利要求5所要求的控制器，其特征在于至少一個(gè)信號包括來自顯示控制器的線同步信號。
12.權(quán)利要求5所要求的控制器，其特征在于至少一個(gè)信號包括來自顯示控制器的至少一個(gè)圖像確定信號。
13.權(quán)利要求1所要求的控制器，其特征在于第一電路包括用于固定N為大于1的值的裝置。
14.權(quán)利要求1所要求的控制器，其特征在于N從多個(gè)預(yù)定值中選擇
15.權(quán)利要求1所要求的控制器，其特征在于第一電路具有用于選擇N值的輸入(FC(1N))。
16.權(quán)利要求1所要求的控制器，其特征在于第一電路包括可預(yù)加載的同步計(jì)數(shù)器。
17.權(quán)利要求16所要求的控制器，其特征在于計(jì)數(shù)器具有用于提供啟動(dòng)信號(FE)的終端計(jì)數(shù)輸出(TC)。
18.權(quán)利要求17所要求的控制器，其特征在于計(jì)數(shù)器具有連接到終端計(jì)數(shù)輸出(TC)的加載啟動(dòng)輸入(PE)。
19.權(quán)利要求16所要求的控制器，其特征在于計(jì)數(shù)器可以具有用于從顯示控制器接收幀同步信號(VSYNC)的時(shí)鐘輸入(CP)。
20.權(quán)利要求1所要求的控制器，其特征在于具有幀速率降低啟動(dòng)輸入。
21.權(quán)利要求1所要求的控制器，其特征在于，第一電路包括可預(yù)加載的同步計(jì)數(shù)器并且計(jì)數(shù)器具有計(jì)數(shù)啟動(dòng)輸入，配置用于通過幀速率降低啟動(dòng)輸入(FRC)的速率降低啟動(dòng)信號進(jìn)行啟動(dòng)。
22.權(quán)利要求21所要求的控制器，其特征在于計(jì)數(shù)啟動(dòng)輸入(CEP)連接到啟動(dòng)輸入(FRC)。
23.權(quán)利要求21所要求的控制器，其特征在于計(jì)數(shù)啟動(dòng)輸入(CEP)通過D型鎖存器(83)和設(shè)置/復(fù)位觸發(fā)器連接到啟動(dòng)輸入(FRC)。
24.一種顯示控制器，其特征在于包括如權(quán)利要求1所要求的幀刷新率控制器。
25.如權(quán)利要求24所要求的顯示控制器，其特征在于，計(jì)數(shù)啟動(dòng)輸入通過D型鎖存器和設(shè)置/復(fù)位觸發(fā)器連接到啟動(dòng)輸入(FRC)并且連接啟動(dòng)輸入(FRC)以接收顯示控制器的存儲(chǔ)器寫入控制信號，并且第一電路包括可預(yù)加載的同步計(jì)數(shù)器，并且計(jì)數(shù)器具有計(jì)數(shù)啟動(dòng)輸入，該計(jì)數(shù)啟動(dòng)輸入通過在幀速率降低啟動(dòng)輸入(FRC)的速率降低啟動(dòng)信號進(jìn)行啟動(dòng)。
26.一種有源陣列顯示器，其特征在于包括如權(quán)利要求1所要求的控制器。
27.如權(quán)利要求26所要求的顯示器，其特征在于控制器的第二電路可以鄰近用于接收顯示信號的顯示器的輸入放置并可以用于選通所有的顯示信號。
28.如權(quán)利要求26所要求的顯示器，其特征在于包括多個(gè)數(shù)據(jù)和掃描驅(qū)動(dòng)器集成電路，每個(gè)顯示器包括用于控制有源陣列顯示器的幀刷新率的控制器，其表征為包括第一電路，為每個(gè)第N幀提供啟動(dòng)信號(FE)以響應(yīng)來自顯示控制器的顯示信號，其中N是大于0的整數(shù)并可從多個(gè)數(shù)值中選擇；和第二電路，用于通過提供給顯示控制器的每個(gè)第N幀啟動(dòng)顯示的刷新以響應(yīng)啟動(dòng)信號(FE)并在啟動(dòng)信號(FE)不存在時(shí)用于通過提供給顯示控制器的每個(gè)其他幀阻止顯示的刷新。
29.如權(quán)利要求26所要求的顯示器，其特征在于包括液晶顯示器。
全文摘要
提供一種用于控制有源陣列顯示器的幀刷新速率的幀速率控制器20?？刂破?0包括第一電路,比如可預(yù)加載的同步計(jì)數(shù)器21,它對垂直同步信號VSYNC計(jì)數(shù)并對數(shù)據(jù)的每個(gè)第N幀提供啟動(dòng)信號FE,其中N是大于0的整數(shù)并且可選擇。選通裝置26由啟動(dòng)信號FE控制,以便有源陣列顯示器對數(shù)據(jù)的每個(gè)第N幀刷新,從而允許顯示器在功率消耗上的降低。
文檔編號G09G3/36GK1375808SQ02106268
公開日2002年10月23日 申請日期2002年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月10日
發(fā)明者G·A·凱恩斯, M·J·布朗洛 申請人:夏普株式會(huì)社