具有可變刷新率的低功率顯示設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明所描述的實(shí)施例總體涉及用于通過監(jiān)測各種圖像呈現(xiàn)過程并在可行的任 何時候動態(tài)降低設(shè)備的圖像刷新率來降低設(shè)備顯示器的功耗的裝置與方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 很多現(xiàn)代個人計(jì)算設(shè)備配置了高分辨率彩色液晶顯示器（LCD)，其可采用開關(guān)薄 膜晶體管（TFT)和像素存儲電容器、垂直和水平極化濾波器、濾色器、液晶層、發(fā)光二極管 (LED)背光系統(tǒng)等的復(fù)雜矩陣（例如有源矩陣）。如顯示技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員所理 解的，與其對應(yīng)的無源矩陣尋址的TFT顯示器（例如相似尺寸的無源矩陣顯示器）相比，有 源矩陣尋址的TFT顯示器通常顯得更亮，呈現(xiàn)更清晰的圖像，并表現(xiàn)出改善的響應(yīng)時間。
[0003] 在這些有源矩陣IXD顯示器中，可以對特定的列線充電以通過選擇性地導(dǎo)通與一 個或多個對應(yīng)像素地址（例如尋址到單個行線的像素）相關(guān)聯(lián)的一個或多個TFT來沿著不 同的行線照亮單個顯示器像素或多個顯示器像素。在導(dǎo)通TFT時，可以沿著列線對對應(yīng)的 像素存儲電容器充電，以充分扭轉(zhuǎn)像素的液晶來允許來自LED背光系統(tǒng)的光通過液晶層并 照亮像素。被照亮像素的顏色是由其應(yīng)用的濾色器定義的。通過這種方式，可以通過向LCD 顯示器中的特定列線供應(yīng)電流、并因此供應(yīng)電力來照亮各個像素?？梢圆捎蔑@示驅(qū)動器或 控制器來動態(tài)管理流向IXD顯示器之內(nèi)列線和/或?qū)?yīng)行線中柵極TFT (例如導(dǎo)通/截止 TFT)中的每一者的電流。
[0004] 遺憾的是，在根據(jù)可以由設(shè)備制造商分配的實(shí)況刷新率（LRR)周期性地刷新顯示 器呈現(xiàn)的圖像時，LCD顯示器會出現(xiàn)一種主要的功率耗用?？梢杂啥〞r控制器實(shí)體驅(qū)動設(shè)備 顯示器的默認(rèn)LRR，由圖形處理器單元（GPU)或主機(jī)系統(tǒng)的另一種指定片上系統(tǒng)（SoC)部件 靜態(tài)配置定時控制器實(shí)體，以確保無論在設(shè)備上正執(zhí)行什么圖像呈現(xiàn)過程或在顯示器上正 在（或?qū)⒁┏尸F(xiàn)什么圖像內(nèi)容，都在顯示器處維持恒定的LRR。在很多不同類型的個人計(jì) 算設(shè)備中，針對設(shè)備LCD顯示器的LRR都被標(biāo)準(zhǔn)化成50或60赫茲（Hz)的刷新率。然而， 隨著近來出現(xiàn)了高清晰度（HD)三維（3D)顯示系統(tǒng)，LRR已經(jīng)增大到120Hz和240Hz。預(yù)計(jì) 這種趨勢會繼續(xù)，使得將來的顯示技術(shù)可能具有300Hz或更高的LRR。
[0005] 設(shè)備顯示器的LRR與其功耗成比例；針對特定顯示器類型的LRR越高，顯示器就會 消耗越多功率。這樣一來，對于工作在消費(fèi)電子設(shè)備顯示器領(lǐng)域中的科學(xué)家和工程師而言， 設(shè)備顯示器功耗是越來越大的感興趣領(lǐng)域。很多具有有限、可耗盡電池壽命的便攜式電子 設(shè)備（例如膝上型計(jì)算機(jī)、平板電腦、移動電話、電子書設(shè)備、音樂播放器等）能夠執(zhí)行不需 要LRR等于或超過50或60Hz的例行顯示流程。在這些情形中，有利的是能夠動態(tài)檢測不 同的設(shè)備狀態(tài)和/或不需要這樣保守的LRR的顯示器操作，并且然后相應(yīng)地降低對應(yīng)設(shè)備 的顯示器刷新率，以使功耗最小化并擴(kuò)展設(shè)備的移動性。
[0006] 例如，在一些情況下，可以控制設(shè)備顯示器以呈現(xiàn)在已知一段時間內(nèi)將不會變化 的單個圖像幀。在這一確立的時間間隔期間，設(shè)備顯示器可以處于被稱為屏幕空閑模式的 模式中，這不需要顯示屏圖像刷新動作。然而，為了防止有害的"燒屏"以及限制顯示器部件 的劣化，仍可能有必要在屏幕空閑模式期間刷新靜態(tài)顯示屏圖像。這樣一來，有益的是，能 夠在很多情況下，包括上述情形下，將設(shè)備顯示器的刷新率降低到低于設(shè)備的默認(rèn)LRR。因 此，存在著對如下方案的需求：能夠動態(tài)降低設(shè)備的顯示器刷新率以使功耗最小化，而不會 降低用戶的視覺體驗(yàn)。就此而言，希望能夠補(bǔ)償可能因?yàn)樵诮档偷乃⑿侣氏虏僮黠@示器而 導(dǎo)致的亮度水平降低和其他視覺偽影。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本公開描述了用于響應(yīng)于顯示系統(tǒng)之內(nèi)各種圖形呈現(xiàn)操作確定而動態(tài)調(diào)節(jié)設(shè)備 顯示器刷新率，以節(jié)省可耗盡設(shè)備資源的裝置與方法。根據(jù)本公開的一些方面，可以在消 費(fèi)電子設(shè)備（例如膝上型計(jì)算機(jī)、平板電腦、移動電話或音樂播放器設(shè)備）的液晶顯示器 (LCD)處動態(tài)采用可變刷新率。
[0008] 在各方面中，消費(fèi)電子設(shè)備可以包括具有一個或多個處理器的主機(jī)系統(tǒng)部分以及 具有定時控制器、緩沖電路、顯示驅(qū)動器和顯示面板的顯示系統(tǒng)部分。在各種配置中，顯示 系統(tǒng)可以從主機(jī)系統(tǒng)的圖形處理器單元（GPU)或中央處理單元（CPU)接收圖像數(shù)據(jù)和圖 像控制數(shù)據(jù)，評估接收的圖像控制數(shù)據(jù)以確定降低的刷新率（RRR)以在顯示面板處采用， 并且然后在無論何時適用時使IXD從實(shí)況刷新率（LRR)過渡到RRR(例如在呈現(xiàn)圖像數(shù)據(jù) 時），嘗試節(jié)省功率并擴(kuò)展設(shè)備移動性。
[0009] 根據(jù)一些方面，IXD顯示系統(tǒng)的緩沖電路可以包括存儲多個寄存器值的基準(zhǔn)電壓 庫選擇部件、多個運(yùn)算放大器和用于緩沖所接收的圖像數(shù)據(jù)的多個圖像緩沖器。
[0010] 在一個方面中，可以配置緩沖電路以接收基準(zhǔn)電壓輸入選擇，將基準(zhǔn)電壓輸入選 擇與多個寄存器值進(jìn)行比較，基于比較來選擇目標(biāo)基準(zhǔn)電壓值，并向LCD傳輸目標(biāo)基準(zhǔn)電 壓值，以在LCD以降低的刷新率操作時改變LCD的發(fā)光度。
[0011] 在本公開的另一個方面中，在緩沖電路處，可以在耦接到緩沖電路的專用硬件管 腳處從顯示定時控制器接收基準(zhǔn)電壓輸入選擇。
[0012] 在其他方面中，IXD的列驅(qū)動器可以包括用于從源GPU接收輸入信號的前端電路 和用于向LCD顯示面板諸如薄膜晶體管（TFT)面板輸出基準(zhǔn)電壓的后端電路。此外，可以 配置列驅(qū)動器以從顯示控制器接收至少一個輸入信號，從至少一個輸入信號確定一個或多 個設(shè)置，以及基于至少一個輸入信號的一個或多個設(shè)置來關(guān)閉列驅(qū)動器的至少一部分。
[0013] 根據(jù)本公開的方面，可以接收一個或多個設(shè)置中的第一設(shè)置作為列驅(qū)動器的專用 硬件管腳處的輸入信號。
[0014] 在本公開的另一個方面中，第一設(shè)置可以是被配置為關(guān)閉列驅(qū)動器的所有電路的 非協(xié)議設(shè)置。
[0015] 在一種情形中，一個或多個設(shè)置中的第二設(shè)置可以是不能關(guān)閉列驅(qū)動器的數(shù)字電 路部分的協(xié)議設(shè)置。
[0016] 根據(jù)本公開的另一個方面，LCD的定時控制器可以包括用于調(diào)節(jié)刷新率定時的時 鐘電路、用于驅(qū)動LCD的緩沖電路的緩沖驅(qū)動電路，和用于控制LCD的顯示面板的顯示驅(qū)動 器的顯示面板驅(qū)動電路。
[0017] 在一些方面中，可以配置定時控制器以從主機(jī)系統(tǒng)的GPU接收圖像控制數(shù)據(jù)，評 估接收的圖像控制數(shù)據(jù)，以確定用于顯示面板的RRR，并且然后向LCD的一個或多個部件傳 輸與RRR相關(guān)聯(lián)的顯示控制信令信息，以影響向RRR的過渡。
[0018] 在本公開的另一個方面中，過渡到RRR是從50赫茲或更高的實(shí)況刷新率（LRR)過 渡到40赫茲或更低的RRR。
【附圖說明】
[0019] 參考結(jié)合附圖所作的以下描述可最佳地理解所述實(shí)施例及其優(yōu)點(diǎn)。這些附圖未必 是按比例繪制的，并且它們絕不是要意在限制或排除做出本公開時本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 可以在形式和細(xì)節(jié)上對其做出的可預(yù)見修改。
[0020] 圖1示出了繪示根據(jù)本公開的各種實(shí)施例通過系統(tǒng)接口耦接的主機(jī)系統(tǒng)和顯示 系統(tǒng)的框圖。
[0021] 圖2示出了繪示根據(jù)本公開的一些實(shí)施例被配置為驅(qū)動列驅(qū)動器（CD)以采用可 變刷新率的定時控制器（TCON)的顯示系統(tǒng)圖。
[0022] 圖3示出了繪示根據(jù)本公開的一些具體實(shí)施采用降低的刷新率（RRR)的未補(bǔ)償設(shè) 備顯示器呈現(xiàn)和采用相同RRR的補(bǔ)償設(shè)備顯示器呈現(xiàn)兩者的圖示。
[0023] 圖4示出了根據(jù)本公開的各種實(shí)施例的顯示系統(tǒng)緩沖集成電路（IC)的框圖。
[0024] 圖5示出了根據(jù)本公開的一些實(shí)施例的能夠利用專用硬件管腳選擇目標(biāo)輸出電 壓以從TCON接收輸入的緩沖IC的庫選擇部件的框圖。
[0025] 圖6示出了根據(jù)本公開的各種實(shí)施例采用斜率控制邏輯部件以實(shí)現(xiàn)不同刷新率 之間的平滑過渡的緩沖IC的框圖。
[0026] 圖7示出了繪示根據(jù)本公開的一些具體實(shí)施在寄存器設(shè)置導(dǎo)致VCom跳躍模式時 的VCom斜率控制輸出的圖示。
[0027] 圖8示出了繪示根據(jù)本公開的各種實(shí)施例在寄存器設(shè)置導(dǎo)致VCom斜變模式時的 VCom斜率控制輸出的圖示。
[0028] 圖9示出了根據(jù)本公開的一些實(shí)施例采用輸出偏置控制的緩沖IC的框圖。
[0029] 圖10示出了繪示根據(jù)本公開的各種具體實(shí)施用于補(bǔ)償液晶顯示器（LCD)處應(yīng)用 RRR的過程的流程圖。
[0030] 圖11示出了繪示根據(jù)本公開的一些實(shí)施例用于補(bǔ)償在IXD處應(yīng)用RRR的另一過 程的流程圖。
[0031] 圖12示出了根據(jù)本公開的各種具體實(shí)施的顯示系統(tǒng)的CD的框圖。
[0032] 圖13示出了根據(jù)本公開的各種具體實(shí)施的顯示系統(tǒng)的CD的另一框圖。
[0033] 圖14示出了繪示根據(jù)本公開的各種具體實(shí)施的用于節(jié)省LCD的顯示驅(qū)動器處的 功率的過程的流程圖。
[0034] 圖15示出了繪示根據(jù)本公開的一些實(shí)施例用于節(jié)省IXD的顯示驅(qū)動器處的功率 的另一過程的流程圖。
[0035] 圖16示出了根據(jù)本公開的各種實(shí)施例的被配置為以可變刷新率驅(qū)動顯示面板的 顯示系統(tǒng)TCON的框圖。
[0036] 圖17示出了繪示根據(jù)本公開的一些具體實(shí)施用于在IXD顯示面板處建立RRR的 過程的流程圖。
[0037] 圖18示出了繪示根據(jù)本公開的一些具體實(shí)施用于在IXD顯示面板處建立RRR的 另一過程的流程圖。
[0038] 圖19示出了顯示根據(jù)本公開的各種具體實(shí)施被配置為采用不同可變刷新率的 LCD顯示器的操作的實(shí)例刷新率時序圖。
[0039] 圖20示出了顯示根據(jù)本公開的各種實(shí)施例在第一刷新率和第二刷新率之間的過 渡期間的垂直消隱時間的另一刷新率時序圖。
[0040] 圖21示出了根據(jù)本公開的一些實(shí)施例在可變刷新率過渡過程期間的最優(yōu)基準(zhǔn)電 壓輸出曲線圖。
[0041] 圖22示出了繪示根據(jù)本公開的一些具體實(shí)施以RRR操作LCD時用于功率節(jié)省的 改進(jìn)協(xié)議的曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042] 在這一部分中描述用于在設(shè)備顯示器處實(shí)施可變刷新率以降低消費(fèi)電子設(shè)備功 耗的代表性實(shí)例。在一些配置中，可以在設(shè)備處采用各種顯示器亮度和圖像呈現(xiàn)補(bǔ)償技術(shù)， 以消除或顯著降低與以降低的刷新率（RRR)操作設(shè)備顯示器（與以默認(rèn)實(shí)況刷新率（LRR) 操作設(shè)備顯示器相反）相關(guān)聯(lián)的一個或多個負(fù)面效應(yīng)（例如不希望的可見偽影的呈現(xiàn)）。 本公開描述了用于動態(tài)降低設(shè)備的顯示器刷新率以實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)以及實(shí)現(xiàn)本文進(jìn)一步描 述的各種其他優(yōu)點(diǎn)的幾個實(shí)例。
[0043] 提供的實(shí)例意在向本公開的累積主題增加語境并輔助對其進(jìn)行理解。在說明書中 提到" 一個實(shí)施例"、"實(shí)施例"、" 一些實(shí)施例"或"各種實(shí)施例"、"一種具體實(shí)施"、"具體實(shí) 施"、"一些具體實(shí)施"或"各種具體實(shí)施"等是表示可以在本公開的至少一個實(shí)施例中包括 結(jié)合示例性具體實(shí)施描述的一個或多個特定特征、一個或多個結(jié)構(gòu)或一個或多個特性。在 說明書之內(nèi)出現(xiàn)任意以上短語未必是指單一或相關(guān)的實(shí)施例或具體實(shí)施。此外，可以由處 理邏輯部件執(zhí)行本文描述且在附圖中示出的顯示過程，處理邏輯部件包括硬件（例如圖形 處理器電路、專用顯示邏輯單元等）、軟件（例如可以在個人計(jì)算設(shè)備處執(zhí)行的程序代碼） 或它們的任意組合。
[0044] 盡管下文就一種或多種順序操作描述了各種顯示器呈現(xiàn)過程，但應(yīng)當(dāng)理解，可以 按照不同的次序或并行地執(zhí)行本文描述的順序操作的任何部分而不脫離本公開的實(shí)質(zhì)和 范圍。例如，很多現(xiàn)代圖形處理器被配置為并行地執(zhí)行眾多成像操作以改善顯示系統(tǒng)的圖 像數(shù)據(jù)吞吐量。此外，應(yīng)顯而易見的是，可以實(shí)踐本公開中論述的實(shí)施例而有或沒有本文描 述的一些特定細(xì)節(jié)。就此而言，可以對本文描述并在對應(yīng)附圖中例示的主題做出各種修改 和/或變更，以實(shí)現(xiàn)相似的優(yōu)點(diǎn)和結(jié)果。因此，本公開的各種實(shí)施例和實(shí)例不應(yīng)被解釋為過 度限制性或包括全部。
[0045] 圖1示出了繪示根據(jù)本公開的各種實(shí)施例通過系統(tǒng)接口 106耦接的主機(jī)系統(tǒng)102 和顯示系統(tǒng)104的框圖100