用于持久性顯示面板的控制器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于持久性顯示面板的控制器。一種用于持久性顯示設備的控制器具有與從所有像素狀態(tài)到所有其他像素狀態(tài)的像素的不同轉換對應的波形數(shù)據(jù)總表，用于區(qū)分操作參數(shù)。硬件LUT模塊接收包含新的和當前的像素狀態(tài)數(shù)據(jù)和索引的輸入值以標識更新請求，在LUT表存儲器空間中存儲映射值，所述映射值為在運行時根據(jù)每個更新請求的操作參數(shù)產生的波形數(shù)據(jù)段，并將對應于更新請求的波形數(shù)據(jù)段放置到LUT輸出存儲器空間中。SIMD模塊變換來自LUT輸出存儲器空間的更新請求的波形數(shù)據(jù)，并將變換的波形數(shù)據(jù)放置在相應的幀掃描緩沖器中。接口接收用于顯示設備的變換的波形數(shù)據(jù)，以更新顯示在面板上的圖像。
【專利說明】
用于持久性顯示面板的控制器
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及集成電路，并且更具體地，涉及用于持久性顯示面板的控制器。
【背景技術】
[0002]持久性顯示面板廣泛用于例如電子閱讀器。電子閱讀器是特別適合閱讀具有或不具有圖片的文本的由電池供電的便攜式電子設備。電子閱讀器在明亮的環(huán)境光線，甚至日光下具有良好的閱讀性。功耗非常低，從而在再充電之間提供較長的電池壽命。一些電子閱讀器在再充電前具有一個至兩個月的電池壽命。
[0003]例如，為了顯示視頻或游戲，以50Hz到200Hz或更高的速率持續(xù)地刷新顯示的中貞以顯示運動圖片。然而，在電子閱讀器中，所顯示的頁面的圖像是靜止的并且在頁面閱讀期間不會改變。沒有必要在電子閱讀器中以這樣快的幀刷新重復率持續(xù)地更新待顯示的頁面。持久性顯示面板不是很適合顯示運動圖片，但是很適合在電子閱讀器中顯示靜態(tài)頁面圖像。當圖像不改變時持久性顯示面板具有低的功耗，這是電子閱讀器的一個重要優(yōu)勢。
[0004]一種通常用于持久性顯示面板的技術是電子紙，其電子地產生可比擬于常規(guī)印墨紙的圖像。圖像反射外環(huán)境光線，提供高的對比度和廣的閱讀角度。電子紙技術的一個例子是電泳顯示(Ero)，其能夠以可忽略的功耗幾乎無期限地保持不變的文本或圖片圖像。Ero面板具有懸浮的有色顆粒，通常在具有電極陣列的兩個板之間的微囊中。施加到電極的電壓產生像素尺寸的電場，該電場重排有色顆粒以更新顯示的圖像。
[0005]持久性顯示面板上的圖像在沒有電場的情況下能持續(xù)較長時間，幾個小時或者甚至幾天。然而，建立新圖像的顯示可能很慢，并且先前圖像的重影可能在幀被更新后持續(xù)。減少這些問題的常見技術是在幀刷新(也就是圖像更新期間)多次施加電壓。
[0006]在幀刷新期間施加到任何給定像素的連續(xù)電壓(波形)是該像素的先前狀態(tài)、其當前過渡狀態(tài)和其預期新狀態(tài)的函數(shù)。通常，波形是Ero溫度的函數(shù)，Ero的溫度被感測并作為獲取波形的參數(shù)。對于不同的幀刷新模式，例如在面板上存留的任何圖像都被清除的初始化模式，顯示黑白圖像的單色模式，通常使用的灰度模式，以及尚未廣泛使用的全色彩模式，波形可能也不相同。
[0007]增長的電子閱讀器面板分辨率和屏幕尺寸增加了產生幀刷新波形所要處理的數(shù)據(jù)量。典型地，中央處理單元(CPU)從存儲器提取圖像內容的像素數(shù)據(jù)并將相關像素數(shù)據(jù)加載到像素緩沖器中。常規(guī)方法使用專用硬件控制器，其從像素緩沖器接收像素數(shù)據(jù)并向為顯示面板產生波形的驅動器提供波形數(shù)據(jù)。然而，由于硬件控制器是專門針對使用它的電子閱讀器的，不兼容的應用無法使用它，因而專用硬件控制器是昂貴的解決方案。
[0008]可以使用軟件將像素數(shù)據(jù)轉換成波形數(shù)據(jù)。但是，待處理的數(shù)據(jù)量，尤其對于高分辨率和大屏幕尺寸，使得幀刷新太慢。
[0009]因此，有利的是具有用于持久性顯示面板的沒有硬件控制器那么刻板，同時能提供高速幀刷新的控制器。

【發(fā)明內容】

[0010]可以通過參考下面對附圖所示的本發(fā)明的實施例的描述來最好地理解本發(fā)明及其目的和優(yōu)勢。圖中的元素是為了簡化和清楚而示出，且沒有必要按比例繪制。
[0011]圖1是具有持久性顯示面板和常規(guī)專用硬件控制器的顯示系統(tǒng)的示意性框圖；
[0012]圖2是作為示例的根據(jù)本發(fā)明的實施例的具有持久性顯示面板和控制器的顯示系統(tǒng)的示意性框圖。
[0013]圖3是顯示進入到圖2的顯示控制器的硬件查找表中的像素數(shù)據(jù)的結構的框圖；
[0014]圖4是顯示寫入到圖2的顯示控制器的硬件查找表中的映射值的結構的框圖；
[0015]圖5是顯示圖2的顯示控制器的幀掃描緩沖器中的波形數(shù)據(jù)的結構的框圖；以及
[0016]圖6是顯示圖2的顯示控制器中的數(shù)據(jù)流的圖表。
【具體實施方式】
[0017]圖1示出常規(guī)的顯示系統(tǒng)100。系統(tǒng)100具有包括專用硬件直驅有源矩陣EH)控制器104的多媒體應用處理器102，該控制器104被專門設計用來驅動具有E.ΙΝΚ?電泳顯示(EPD)面板的電子閱讀器持久性顯示設備106。處理器102還包括像素處理管道(PXP) 108，以及用于IXD面板的集成擴展液晶顯示接口(eIXDIF)控制器110?？梢栽诤芏嗟囊话闱度胧綉弥惺褂锰幚砥?02。中央處理單元(CPU) 112通過接口和總線114驅動ETO控制器104、PXP108和eIXDIF控制器110。待顯示的內容可以被存儲在外部存儲器116中并被下載到動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM) 118中，DRAM 118包括工作緩沖器120和更新緩沖器122，工作緩沖器120包含用于當前顯示圖像的像素數(shù)據(jù)，更新緩沖器122包含用于待顯示的下一圖像的像素數(shù)據(jù)。DRAM 118可以在不同于處理器102的芯片上，處理器102典型地還包括內部存儲器124。處理器102還包括用來連接諸如無線局域網(WLAN)、Bluet00th?、GPS、照相機傳感器和多個顯示器的外圍設備的接口(未示出)。
[0018]CPU 112具有單指令、多數(shù)據(jù)(SM))模塊126，其可用作用于諸如音頻、視頻、3-D、圖形、圖像和語音處理的不同要求的指令的媒體處理引擎。PXP 108是硬件查找表(LUT)，其可被用于在將圖形數(shù)據(jù)或視頻和圖形復合數(shù)據(jù)發(fā)送至LCD顯示器或TV編碼器之前處理這些數(shù)據(jù)。PXP 108能夠進行縮放、YUV和RGB顏色空間之間的顏色空間轉換(CSC)和阿爾法混合。
[0019]圖2至圖6示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的顯示系統(tǒng)200。系統(tǒng)200包括與系統(tǒng)100相同的一些組件，使用相同的元件號碼來標識這些組件。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，顯示系統(tǒng)200具有控制器202和持久性顯示設備106。
[0020]控制器202包括中央處理單元(CPU) 112，用于在更新緩沖器122中提供新像素狀態(tài)數(shù)據(jù)、在工作緩沖器120中提供當前像素狀態(tài)數(shù)據(jù)、以及提供當前操作參數(shù)。存儲器118存儲與根據(jù)不同的操作參數(shù)從所有像素狀態(tài)到所有其他像素狀態(tài)的像素的不同轉換相對應的波形數(shù)據(jù)的總表208。
[0021 ] 硬件查找表(LUT)模塊108接收包含新像素狀態(tài)數(shù)據(jù)300 (圖3)、當前像素狀態(tài)數(shù)據(jù)302和索引304的輸入值，由CPU 112分配所述索引304以標識對于面板中像素位置的相應組的多個并行的更新請求#X至# (X+N)。
[0022]LUT模塊108具有LUT輸出存儲器空間210和LUT表存儲器空間212。LUT表存儲器空間212存儲映射值400 (圖4)，所述映射值為在運行時根據(jù)每個更新請求#X至# (X+N)的操作參數(shù)從總波形表208產生的波形數(shù)據(jù)段。LUT模塊108將對應于更新請求#X至# (X+N)的波形數(shù)據(jù)段從LUT表存儲器空間212放置到LUT輸出存儲器空間210中。
[0023]單指令多數(shù)據(jù)(SMD)模塊126變換來自LUT輸出存儲器空間210的波形數(shù)據(jù)段，并將變換的波形數(shù)據(jù)500放置在相應的幀掃描緩沖器206中(圖5)。接口 204接收用于顯示設備106的變換的波形數(shù)據(jù)500，以更新顯示在面板上的圖像。
[0024]LUT模塊108的容量不足以存儲對應于根據(jù)不同操作參數(shù)從當前像素狀態(tài)到其他新像素狀態(tài)的像素的所有不同轉換的總表208的波形數(shù)據(jù)，對于16灰度的面板該數(shù)據(jù)可以是I兆字節(jié)量級。在運行時，控制器202將波形數(shù)據(jù)分解為適合LUT模塊108的LUT表存儲器空間212的映射值400，用于像素組的并發(fā)更新。對于給定更新請求的像素將使用相同的操作參數(shù)。更新請求#X至#(X+N)代表在一段時間內提交的N個更新請求。這些請求的操作參數(shù)可以相同或者可以不同。
[0025]CPU 112提供的當前操作參數(shù)可以包括對于并發(fā)更新共同的操作溫度，以及對于單個更新特定的更新模式和波形模式。這些參數(shù)與幀計數(shù)組合以構造寫到LUT表存儲器空間212中的映射值400。幀計數(shù)隨著更新過程進行而增加。
[0026]LUT模塊108可以是像素處理器PXP。
[0027]SIMD模塊126可以將LUT輸出存儲器空間210中的數(shù)據(jù)變換為與更新請求#X至#(X+N)的LUT輸入值300、302、304對應的波形數(shù)據(jù)500的格式，并將變換的數(shù)據(jù)寫入到單獨的幀掃描緩沖器206中。該過程比對每個像素的波形數(shù)據(jù)進行軟件提取快得多。
[0028]CPU 112可以提供新像素狀態(tài)數(shù)據(jù)300、當前像素狀態(tài)數(shù)據(jù)302，并向LUT模塊108分配當前更新的索引304。新像素狀態(tài)數(shù)據(jù)300首先被寫入包含當前像素狀態(tài)數(shù)據(jù)302和索引304的工作緩沖器120，以及隨后LUT模塊108可以通過直接存儲器訪問(DMA)從工作緩沖器120接收該數(shù)據(jù)，根據(jù)LUT輸入值300、302、304從LUT表存儲器空間212查找映射值400，并通過DMA將它們放置到位于DRAM 118中的LUT輸出存儲器空間210中。
[0029]圖6更詳細地示出控制器202的一個例子中的數(shù)據(jù)流。CPU 112將像素內容加載到更新緩沖器122和工作緩沖器120中。對每一批并發(fā)像素更新，CPU112定義更新請求并向LUT模塊108輸入新的和當前的像素狀態(tài)數(shù)據(jù)300和302 (對于16灰度的圖像每個4比特)并分配索引304的自由值。對于至LUT模塊108的輸入的最大尺寸為13比特的情況，由新的和當前的像素狀態(tài)數(shù)據(jù)300和302占據(jù)8比特，為索引304留下5比特。由于為當前幀更新中閑置的(無效的)且未更新的像素保留了一個更新索引，因此輸入到LUT模塊108的索引304能夠識別31個并發(fā)更新。
[0030]EPD的波形的比特流是2比特數(shù)據(jù)序列，對應于正電壓、負電壓和中間電壓。來自LUT模塊108的輸出的尺寸將限定可以在LUT模塊108中立刻產生的幀掃描緩沖器的數(shù)目。由于EPD的波形的比特流是2比特數(shù)據(jù)序列，因此對于LUT模塊108輸出最大尺寸為16比特的情況，能同時產生8(用F表示)個幀掃描緩沖器。如果一個像素不屬于任何有效更新，則在LUT模塊108的輸出處對應的映射值為零。
[0031]如圖4所示，包含總波形表208的存儲器被劃分為尺寸為16*16 = 256個條目的分區(qū)，這些條目與在給定操作參數(shù)下從當前像素狀態(tài)到其他新像素狀態(tài)的像素的所有可能的轉換相對應。分區(qū)中的每個條目包括數(shù)目為F(該例中為8)的2比特數(shù)據(jù)?？傻玫綌?shù)目為N的分區(qū)(加上為閑置像素保留的分區(qū))，對應于所支持的數(shù)目為N的并發(fā)更新(該例中為31)。在處理每個更新段后，幀計數(shù)增加F(該例中為8)。分配的索引304基于從當前像素狀態(tài)到下一像素狀態(tài)的轉換識別其數(shù)據(jù)將被選擇的分區(qū)，并形成LUT模塊108的輸出。只要幀計數(shù)小于最大幀計數(shù)，更新就是有效的。同時，LUT模塊108的輸出是至SHffi模塊126的輸入。如圖4所示，當幀計數(shù)增加時，貫穿更新期間寫入到LUT模塊108中的映射值400將隨著段而改變。S頂D模塊126將來自LUT輸出存儲器空間210的波形數(shù)據(jù)段變換為數(shù)目為F的波形數(shù)據(jù)500的格式(圖5)，促成數(shù)目為K的單獨幀掃描緩沖器206。單獨幀掃描緩沖器206的數(shù)目K大于(在該例中兩倍)可以并發(fā)產生的LUT輸出存儲器空間210中的波形數(shù)據(jù)段中的2比特數(shù)據(jù)的數(shù)目F，以便為eLCDIF模塊204提供緩沖器隊列。進入到幀掃描緩沖器206中的波形數(shù)據(jù)500，通過eIXDIF模塊204，驅動用于更新ETO面板106的圖像中的所有像素的電壓的產生，而無論像素是有效的還是閑置的。
[0032]在控制器202的一個示例實施方式中，用于8個顯示分辨率為1440x1080的單獨幀掃描緩沖器206的處理時間是46ms，相對10Hz的等效幀刷新率留有余量。使用膠合邏輯(glue logic)600以克服eLCDIF模塊204和EPD面板106之間的一些引腳的不兼容的有效邏輯。膠合邏輯600包含三個反相器以將幀掃描緩沖器206中的三個信號從低有效轉換成高有效。
[0033]本發(fā)明可被部分地實現(xiàn)在包含用于在計算機系統(tǒng)上運行的計算機程序的非瞬態(tài)機器可讀介質中，該程序至少包括代碼部分，所述代碼部分用于當在諸如計算機系統(tǒng)的可編程裝置上運行時執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟，或使能可編程裝置以執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的設備或系統(tǒng)的功能。
[0034]計算機處理典型地包括執(zhí)行的(運行的)程序或程序的部分、當前程序值和狀態(tài)信息，以及由操作系統(tǒng)使用來管理處理執(zhí)行的資源。操作系統(tǒng)(OS)是管理計算機的資源的共享并為編程者提供用于訪問那些資源的接口的軟件。操作系統(tǒng)處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)和用戶輸入，并以如下方式反應:分配和管理任務及內部系統(tǒng)資源，將其作為對用戶和系統(tǒng)的程序的服務。
[0035]在前面的說明中，已經參考本發(fā)明的實施例的特定示例對本發(fā)明進行了描述。然而，很明顯可以在其中進行各種修改和改變而不背離由所附的權利要求所限定的本發(fā)明的較寬的精神和范圍。
[0036]本領域技術人員將認識到邏輯模塊之間的界限僅僅是示意性的并且替代實施例可以合并邏輯模塊或電路元件或對各種邏輯模塊或電路元件進行交替的功能性分解。因此，應當理解在此描述的結構僅僅是示例性的，并且事實上能夠實現(xiàn)獲得相同功能性的很多其他結構。類似地，實現(xiàn)相同功能性的任伺組件設置都是有效“關聯(lián)的”，從而實現(xiàn)所需功能性。因此，為了實現(xiàn)特定功能性而組合的任意兩個組件可視為彼此“相關聯(lián)”，從而實現(xiàn)所需功能性，而與結構或中間組件無關。同樣地，任何這樣相關聯(lián)的兩個組件也可視為彼此“可操作地相連接”或“可操作地相耦合”以實現(xiàn)所需功能性。
[0037]此外，本領域技術人員將認識到以上描述的操作之間的界限僅僅是示意性的。多個操作可組合成單個操作，單個操作可分布于附加的操作中，并且操作在時間上可至少部分重疊地執(zhí)行。并且，替代實施例可包括特定操作的多個實例，并且在不同的其他實施例中操作的順序可改變。
[0038]還例如，在一個實施例中，控制器202的所示例子可實現(xiàn)為位于單個集成電路上的或位于同一設備內的電路。可替換地，控制器202的模塊可實現(xiàn)為以一種合適的方式彼此互聯(lián)的任意數(shù)目的分離的集成電路或分離的設備。
[0039]在權利要求中，詞語“包括”或“具有”并不排除存在不同于權利要求中所列出的元件或步驟。并且，在此使用的術語“一個”被定義為一個或多于一個。而且，權利要求中例如“至少一個”和“一個或多個”的引導詞的使用不應解釋為暗示由不定冠詞“一個”引導的另一權利要求元素將包含這樣引入的權利要求元素的任伺特定權利要求限定為僅包含一個這祥元素的發(fā)明，即使當相同的權利要求包括引導詞“一個或多個”或“至少一個”和例如“一個”的不定冠詞時也是如此。定冠詞的使用同理。除非另有申明，否則諸如“第一”和“第二”的術語用于任意區(qū)分這樣的術語所描述的元素。因此，這些術語不必意圖指示這些元素的時間或其他先后順序。某些手段在相互不同的權利要求記載的簡單事實并不指示這些手段的組合無法被使用以獲得好處。
【主權項】
1.一種用于持久性顯示設備的控制器，所述持久性顯示設備在面板上顯示圖像，該控制器包括: 中央處理單元CPU，用于在更新緩沖器中提供新像素狀態(tài)數(shù)據(jù)、在工作緩沖器中提供當前像素狀態(tài)數(shù)據(jù)以及提供當前操作參數(shù)； 存儲器，用于存儲與根據(jù)不同的操作參數(shù)、像素從所有像素狀態(tài)到所有其他像素狀態(tài)的不同轉換相對應的波形數(shù)據(jù)總表； 硬件查找表LUT模塊，用于接收包含新像素狀態(tài)數(shù)據(jù)、當前像素狀態(tài)數(shù)據(jù)和索引的LUT輸入值，由CPU分配所述索引以識別對于面板中像素位置的相應組的多個并行的更新請求，并且其中LUT模塊具有LUT表存儲器空間和LUT輸出存儲器空間，所述LUT表存儲器空間用于存儲映射值，所述映射值為在運行時根據(jù)更新請求的操作參數(shù)從總波形表中產生的波形數(shù)據(jù)段，所述LUT輸出存儲器空間用于從LUT表存儲器空間接收與更新請求相對應的波形數(shù)據(jù)段； 單指令多數(shù)據(jù)SMD模塊，用于變換來自LUT輸出存儲器空間的波形數(shù)據(jù)段，并將變換的波形數(shù)據(jù)放置在相應的幀掃描緩沖器中；以及 接口，用于接收用于顯示設備的變換的波形數(shù)據(jù)，以更新在面板上顯示的圖像。2.如權利要求1所述的控制器，其中CPU提供的當前操作參數(shù)包括對于并發(fā)更新共同的操作溫度以及對于單個更新的特定更新模式和波形模式，并且其中所述參數(shù)與幀計數(shù)組合以構造寫到硬件LUT模塊的LUT表存儲器空間中的映射值，其中幀計數(shù)隨著更新過程的進行而增加。3.如權利要求1所述的控制器，其中硬件LUT模塊是像素處理器。4.如權利要求1所述的控制器，其中SMD模塊將LUT輸出存儲器空間中的數(shù)據(jù)變換為與用于更新請求的LUT輸入值對應的波形數(shù)據(jù)的格式，并將變換的數(shù)據(jù)寫入相應的幀掃描緩沖器中。5.如權利要求1所述的控制器，其中CPU提供新像素狀態(tài)數(shù)據(jù)、當前像素狀態(tài)數(shù)據(jù)并向硬件LUT模塊分配當前更新的索引。6.如權利要求5所述的控制器，其中新像素狀態(tài)數(shù)據(jù)首先被寫入包含當前像素狀態(tài)數(shù)據(jù)和索引的工作緩沖器，并且硬件LUT模塊隨后通過直接存儲器訪問DMA從工作緩沖器接收該數(shù)據(jù)，根據(jù)LUT輸入值從LUT表存儲器空間查找映射值，并通過DMA將它們放置到LUT輸出存儲器空間中。7.—種顯示系統(tǒng)，包括持久性顯示設備和根據(jù)權利要求1所述的控制器。8.一種更新在持久性顯示設備的面板上顯示的圖像的方法，該方法包括: 中央處理單元CPU在更新緩沖器中提供新像素狀態(tài)數(shù)據(jù)、在工作緩沖器中提供當前像素狀態(tài)數(shù)據(jù)以及提供當前操作參數(shù)； 在存儲器中提供與根據(jù)不同的操作參數(shù)、像素從所有像素狀態(tài)到所有其他像素狀態(tài)的不同轉換相對應的波形數(shù)據(jù)總表； 在硬件查找表LUT模塊中接收包含新像素狀態(tài)數(shù)據(jù)、當前像素狀態(tài)數(shù)據(jù)和索引的LUT輸入值，由CPU分配所述索引以識別對于面板中的像素位置的相應組的多個并行的更新請求，在LUT表存儲器空間中存儲映射值，所述映射值為在運行時根據(jù)每個更新請求的操作參數(shù)從總波形表中產生的波形數(shù)據(jù)段，并且在LUT輸出存儲器空間中從LUT輸出存儲器空間中的LUT表存儲器空間接收與更新請求相對應的波形數(shù)據(jù)段； 單指令多數(shù)據(jù)SMD模塊變換來自LUT輸出存儲器空間的波形數(shù)據(jù)段，并將變換的波形數(shù)據(jù)放置在相應的幀掃描緩沖器中；以及 在接口中接收用于顯示設備的變換的波形數(shù)據(jù)，以更新在面板上顯示的圖像。9.如權利要求8所述的方法，其中CPU提供的當前操作參數(shù)包括對于并發(fā)更新共同的操作溫度以及對于單個更新的特定更新模式和波形模式，并且其中這些參數(shù)與幀計數(shù)組合以構造寫入到硬件LUT模塊的LUT表存儲器空間中的映射值，幀計數(shù)隨著更新過程的進行而增加。10.如權利要求8所述的方法，其中Sn?模塊將LUT輸出存儲器空間中的數(shù)據(jù)變換為與用于更新請求的LUT輸入值對應的波形數(shù)據(jù)的格式，并將變換的數(shù)據(jù)寫入到相應的幀掃描緩沖器中。
【文檔編號】G09G3/34GK105895030SQ201410858356
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年12月15日
【發(fā)明人】李惠雄, 孫鳴樂
【申請人】飛思卡爾半導體公司