用於矩陣顯示裝置的暫存電路的製作方法
2023-04-23 08:04:41 1
專利名稱：用於矩陣顯示裝置的暫存電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及光電子顯示設備。本發明提供數據幀在顯示前將其暫存的電路。
背景技術：
一種已知的電子顯示器，尤其是微型顯示器，由可單獨尋址的圖象元素(像 素)矩陣構成。在一些場合下，這些矩陣以二進位發生作用，其中每個單獨像素接
受ON或OFF信號。該像素處的信號用來調製光或經由覆於其上的電光材料發射光。 典型地，矩陣接收0N信號的像素或者直接地或者經由某些光學器件放大地形成觀 察者接收的圖像。
在有機發光器件(0LED)微型顯示器的背景中，由於通過改變電流大小成功 地控制微型顯示器像素中的灰度是相當困難的，因此控制所需小電流的數字方法是 優選的。通過使用一種數字方法，設計和優化像素驅動器電流源是為了實現要求的 最大電流，而不是為了最大電流和最小電流之間的連續區。
脈寬調製是在二進位電子顯示器上形成灰度的已知技術。要被顯示在像素矩 陣上的灰度視頻的每個幀被分割成數個時間連續的子幀或位平面。為了儘量減少表 示一組灰度等級所需的位數，位平面一般彼此相對被二進位加權。通過迅速地將位 平面掃描至像素矩陣，並將二進位加權的時隙數目分配給每個位平面，人眼實際上 整合諸位平面以形成一灰度圖像的假象。注意，脈寬調製方案一般使用視頻線同步 信號以控制調製序列的時序，儘管並非一定如此。
在典型的二進位電子顯示器的實現中，像素矩陣中的每個像素可存儲和顯示
一個信息位。如果信息源是流視頻源，則需要暫存存儲器以幫助在加載數據至像素
矩陣前將數據正確地格式化為位平面。暫存存儲器可實現在微型顯示器之內或之
外。暫存存儲器一般必須具有足夠的存儲單元以保存至少一個完整的數據幀，其中 每個存儲單元具有足夠的位以表示通過像素顯示的期望灰度級數。例如，為了使用
脈寬調製在320X240像素矩陣上獲得256灰度等級(8位)，其中每個像素具有1
位存儲單元，需要具有614400個(320*240*8) 1位存儲單元的暫存存儲器。
一旦將一幀數據加載入暫存存儲器，數據被一次一位平面地轉化到像素矩陣。 複雜性在於必須以猝發方式從暫存存儲器中讀出位平面數據，以用完儘可能小比例 的幀時間。這一般導致電子顯示系統的工作頻率和功耗的增加。
另一複雜性在於暫存存儲器一般保存兩個完整幀的數據。這允許輸入視頻流 被送入暫存存儲器的一半，同時來自暫存存儲器的另一半數據被送至像素矩陣。另 一選擇是使用可在其中同時寫入數據和讀出數據的雙埠暫存存儲器。
暫存存儲器佔整個電子顯示系統的成本中非常重要的部分。如果實現為片載 的，它將佔據總晶片尺寸非常大的比例。
從暫存存儲器傳送位平面數據的猝發特性可通過在每個像素中設置兩個存儲 單元來消除，由此可將新的位平面加載入每個像素中的一個存儲單元，同時顯示每 個像素中另一存儲單元中的值。然而，這增加了像素的面積要求，並因此提高顯示 元件的成本。
W0 02/089534中公開的另一方法是為產生特定數量灰度等級所需的所有位在 每個像素中設置足夠的存儲單元，然後使用二進位加權定時間隔依次循環地選擇每 個位，以形成灰度。這樣做的優點是本地存儲數據，由此不浪費從外部暫存存儲器 連續傳送數據的功率，從而允許靜止圖像的低功率顯示。然而，這種方法的主要缺 點在於在像素中存儲位增加了像素的面積要求，並因此提高顯示元件的成本。
US6201521描述一種用來尋址像素矩陣的"分段重置"方案，使用一簡單的例 子對分段重置方法作出最佳的描述。假設一個像素矩陣具有15個像素行，每行含 15個像素，並且每個像素能存儲和顯示一個位。另外假設要求4位灰度(16個灰 度等級)，如此每個幀時間被分成15個相等的時隙。建立這些時隙後，對一個幀 中的零個時隙點亮黑像素，對一個時隙點亮灰度等級為1的像素，對兩個時隙點亮 灰度等級為2的時隙，以此類推直到對十五個時隙點亮灰度等級為15的像素。在 分段重置方法的這個例子中，每行被認為一個重置組。在每個時隙的開始(或結束) 時一次一行地寫數據至像素矩陣也是有利的，由此行寫入功能與PWM時隙同步。
圖1示出如何在時間上對每個行加載和顯示數據。注意在每個時隙開始時， 必須更新四行。例如，在FR旭E1中的時隙15開始時，位0數據被寫至R0W15，位 1數據被寫至R0W14，位2數據被寫至R0W12，而位3數據被寫至R0W8。同樣，在FRAME2中的時隙1開始時，位0數據被寫至R0W1,位1數據被寫至R0W15，位2數 據被寫至R0W13，而位3數據被寫至R0W9。
在當前技術水平下，用於本例的暫存存儲器必須保存一完整的數據幀以實現 每時隙四次寫入。對於前面給出的簡單例子，這相當於具有900位信息的暫存存儲 器，即像素矩陣中的15X 15像素中的每一個像素需要4位。
發明內容
本發明的目的是提供一種通過存儲器要求大為降低的暫存存儲器驅動電子顯 示像素的電路和方法，同時仍然保持高視在位深度的灰度。
本發明提供根據權利要求1用於驅動像素矩陣的電路和根據權利要求13的電 子顯示器。本發明的優選或可選特徵在從屬權利要求中陳述。
下面參照附圖僅作為例示地對本發明作出更詳細的說明，在附圖中-圖1示意地示出前述現有技術配置； 圖2示意地示出本發明的一個簡單實施例；以及 圖3示出在圖2的暫存電路中的數據存儲。
具體實施例方式
圖2示出一種電子顯示器，它包括像素矩陣l、暫存存儲器2和驅動器區3。 像素矩陣由R行和C列的像素矩陣P構成。每個像素P由一個或多個存儲單元和 電極驅動器構成。如果像素具有一個以上的存儲單元，則該像素需要多路復用器， 以選擇合適的存儲單元並使其作為控制信號被送至像素電極驅動器。像素電極驅動 器再提供信號以控制像素電極發出光或調製光。
暫存存儲器2由多個存儲單元構成。這些存儲單元可以排列成名為ADDR1 — ADDRA的若干行，每個行具有C個存儲單元。暫存存儲器中行A的數目取決於 所要求的PWM灰度等級位深度以及像素矩陣中行的數目。如果要求的位深度為N， 則方便的做法是將暫存存儲器2劃分成(N-l)個組，其中每個組關聯於所要求的 灰度等級位深度的特定位權重的暫存數據。第一組關聯於第二個最低有效位(位1) 的暫存數據，第二組關聯於第三個最低有效位(位2)的暫存數據，以此類推，直
到第(N-l)組關聯於最高有效位(位(N-l))的暫存數據。或者，對於其中像素不 存儲數據的被動顯示，暫存存儲器可具有N個這樣的組，其中包括最低有效位(位 0)的組。
驅動器區3包括多個驅動器單元D。每個驅動器單元D關聯於像素矩陣中的 一個像素列和暫存存儲器中的一個存儲單元列。此外，每個驅動器單元D能夠訪 問其關聯的像素列中任何像素中的存儲單元以及暫存存儲器中其關聯的存儲單元 列中的任何存儲單元。另外，在數據位被送至暫存存儲器和/或像素矩陣前，驅動 器區能夠組合和存儲高達一行的輸入N位視頻數據。
為了解釋工作原理，方便的做法是使用具體例子。我們回到描述分段重置方 法的前面使用的例子。當需要4位PWM灰度時，將每個幀時間分割成15個時隙 是適宜的。另夕卜，我們假設像素矩陣由名為ROWl—ROW15的15個像素行構成， 每個像素行含15個像素P。另外，每個像素P包括一個存儲單元和一個電極驅動 器，其中該存儲單元能夠存儲l位的數據並用來控制電極驅動器。注意，根據本發 明的顯示器通常具有遠大於15X 15像素的像素矩陣和大於4的位深度。
就本例中的暫存存儲器而言，當N^4時，可如圖3所示那樣將暫存存儲器分 割成3 (即N—1)個區。第一區，即BL0CK1，關聯於位l加權數據的暫存數據。 第二區，即BLOCK2，關聯於位2加權數據的暫存數據。第三區，即BLOCK3， 關聯於位3加權數據的暫存數據。選擇每個區中的行數，使每個區能夠充當環形緩 衝器。對本例而言，可通過使BLOCK1具有一個存儲單元行、使BLOCK2具有三 個存儲單元行、使BLOCK3具有八個存儲單元行來獲得環形緩衝器功能。
更具體地，允許區B充當環形緩衝器所需的行數為
t2b—e 等式l
其中B是區號(1至N-1)，而e是修正係數(0或1)。 更具體地說，如果R! =2N-1，則需要額外的行。
再具體地說，如果存儲單元能存儲一個以上的位，則需要更複雜的等式。 現在假設對於FRAME1中的ROWl，輸入的4位視頻數據碼元被傳送到驅動 器區中合適的驅動器單元D存儲，直到4位數據碼元的完整的行建立為止。 一旦 建立，則開始對暫存存儲器和像素矩陣進行傳入和傳出。每個驅動器D將其存儲 的數據碼元的位0送至像素矩陣的R0W1行其關聯的像素，在那裡它作為其像素 電極驅動電路的控制信號。此外，每個驅動器D還將其數據碼元的位1送至暫存
存儲器的ADDR1 (區l)中其關聯的存儲單元。此外，每個驅動器D還將其數據 碼元的位2送至暫存存儲器的ADDR2 (區2)中其關聯的存儲單元。再有，每個 驅動器D還將其R0W1數據碼元的位3送至暫存存儲器的ADDR5 (區3)中其關 聯的存儲單元。數據被保存在像素矩陣和暫存存儲器中直到下一時隙開始為止，同 時ROW2像素的4位數據碼元被送至驅動器區並存入。
一旦在驅動器區中建立ROW2的數據，每個驅動器D將其數據碼元的位0傳 送至像素矩陣的ROW2中其關聯的像素。此外，由於ROWl中的像素如今已在對 應於使用PWM顯示LSB所分配的時間量的一個時隙內顯示了它們的位0，因此每 個驅動器D將ADDR1中存儲於其關聯存儲單元中的位傳至ROWl，因而能在下 面兩個時隙內顯示ROWl的位1。注意，暫存存儲器的ADDR1如今可供重新使用， 因此每個驅動器D可將ROW2數據碼元的位1傳送至ADDR1中其關聯的存儲單 元。ADDR1由此充當位l數據的環形緩衝器。此外，每個驅動器D將其數據碼元 的位2傳送至暫存存儲器的ADDR3中其關聯的存儲單元。再有，每個驅動器D 將其數據碼元的位2傳送至暫存存儲器的ADDR6中其關聯的存儲單元。
同樣， 一旦在驅動器區中建立ROW3的數據，每個驅動器D將其數據碼元的 位0傳至像素矩陣的ROW3中其關聯的像素。此外，由於ROW2中的像素如今已 顯示了它們的位0達一個時隙，因此每個驅動器D將存儲在ADDR1中其關聯的 存儲單元中的位傳至ROW2，從而在後面兩個時隙內顯示ROW2的位1。 ADDR1 再次可供重新使用，因此每個驅動器D可將其ROW3數據碼元的位1傳送至 ADDR1中其關聯的存儲單元。此外，每個驅動器D將其數據碼元的位2和位3傳 送至暫存存儲器的ADDR4和ADDR7中其關聯的存儲單元。
此外， 一旦在驅動器區中建立ROW4的數據，每個驅動器D將其數據碼元的 位0傳至像素矩陣的ROW4中其關聯的像素。此外，由於ROW3中的像素如今已 顯示了它們的位0，因此每個驅動器D將存儲在ADDR1中其關聯的存儲單元中的 位傳送至ROW3，以在下面兩個時隙顯示ROMl的位1。 ADDR1再次可供重新使 用，因此每個驅動器D可將其數據碼元的位1傳送至ADDR1中其關聯的存儲單 元。此外，由於ROWl的位l已被顯示了與它們在PWM序列上分配的時間對應 的兩個時隙，因此每個驅動器D將存儲在ADDR2中其關聯存儲單元中的位傳送 至ROWl，以在下面四個時隙顯示ROWl的位2。注意暫存存儲器的ADDR2如今 可供重新使用，因此每個驅動器D可將其數據碼元的位2傳送至ADDR2中其關 聯的存儲單元。BLOCK2中的ADDR2—ADDR4因此充當位2數據的環形緩衝器。
此外，每個驅動器D將其數據碼元的位3傳送至暫存存儲器的ADDR8中與其關 聯的存儲單元。
顯然，隨著該幀和更多幀的演進，每個時隙對暫存存儲器和像素矩陣的存取 的次數增加為對像素矩陣作四次寫入，其中穿插對暫存存儲器的四次讀出和四次寫 入。
本領域內技術人員可構思出合適的設備以對這種設備和方法產生正確的尋址 和時序控制信號。
顯然，暫存存儲器中的每個區充當環形緩衝器。對於上面的簡單例子，相比 全幀暫存存儲器需要的900個1位存儲單元，暫存存儲器可採用180個(即12行 15個)l位存儲單元來實現，同時仍然保持要求的PWM4位灰度，從而顯著降低 存儲要求。
更具體地，這裡描述的方法和裝置也能用來對更高象元計數和更高位深度顯 示場合顯著降低暫存存儲器要求。例如，對於具有8位灰度的320*240像素的微型 顯示器，可將暫存存儲器分割成七個區，其總共才247行的320 (l位)存儲單元， 即79040位。相比現有技術中具有614400 (320X240X8)個區的暫存存儲器，本 發明顯著降低存儲要求。
在一可選實施例中，DATA線被分割成兩個或更多單獨部分， 一個部分針對 像素的列(或行)，而其它部分針對暫存存儲器。通過分割DATA線，可與暫存 存儲器的訪問分離地執行對像素矩陣的訪問，並且與像素矩陣的訪問分離地執行對 暫存存儲器的訪問。這將減少訪問電路的容性負載，從而提供更快的訪問時間和/ 或更低的功耗。此外，可進一步將DATA信號分割成兩路以尋址一行或一列像素 的兩個部分，從而不必經由整行或整列發送數據，由此縮短訪問時間和/或降低功 耗。
在又一可選實施例中，可使用DATA線將模擬值傳入和傳出暫存存儲器和像 素列(或行)。在模擬系統中，本發明允許使用比現有技術更低質量的存儲單元(更 小或更高漏電性)和/或更低質量的模擬DATA線驅動器。
儘管這裡已公開了某些示例性實施例和方法，然而本領域內技術人員通過前
面的公開可以清楚知道，在不脫離由權利要求界定的本發明範圍的前提下，可對這
些實施例和方法作出修改。例如，儘管示例性實施例涉及有機發光二極體顯示器，
然而本發明的原理可等同地適用於液晶顯示器或其它顯示器，其中象元包括存儲單 元並可單獨尋址或以逐列或逐行方式尋址。
另外，可通過將分配給最低有效位的時隙分割成若干子時隙來增加位深度。 例如，在上述4位的情形下，將該時隙分割成三個子時隙允許顯示一附加位，從而
實現5位灰度。這三個時隙中的一個用於新的最低有效位，而另外兩個子時隙用於 舊的最低有效位。同樣，將該時隙分割成七個子時隙則允許6位灰度。
權利要求
1. 一種將劃分成多個時隙的幀中提供的視頻數據提供給一像素矩陣的電路，所述電路包括多個暫存單元，至少一些所述暫存單元被配置成在一幀中不同時隙內存儲矩陣的不同像素的數據。
2. 如權利要求l所述的電路，其特徵在於，所述存儲單元本質上是數字的，並將數字值提供給像素驅動器。
3. 如權利要求1或2所述的電路，其特徵在於，所述存儲單元各自存儲一個位。
4. 如權利要求1或2所述的電路，其特徵在於，所述存儲單元各自存儲一個 以上的位。
5. 如權利要求l所述的電路，其特徵在於，使用從脈幅調製、脈寬調製和脈 衝編碼調製中選擇的灰度產生技術將數據提供給像素作顯示。
6. 如前述任何一項權利要求所述的電路，其特徵在於，所述電路被配置成將 某種數據直接提供給像素矩陣的行或列，而不將所述某種數據存儲在暫存單元中。
7. 如前述任何一項權利要求所述的電路，其特徵在於，所述電路被配置成提 供若干數據段，每個數據段關聯於像素矩陣的一部分行或列，直接關聯於那部分。
8. 如前述任何一項權利要求所述的電路，其特徵在於，包括驅動器電路，用 來將數據送至暫存單元和將數據從暫存單元傳至像素矩陣。
9. 如權利要求8所述的電路，當直接從屬於權利要求1時，其特徵在於，所 述存儲單元在本質上是模擬的，並能提供模擬值至驅動器電路。
10. 如前述任何一項權利要求所述的電路，其特徵在於，所述電路被配置成 以逐行基礎處理數據。
11. 如前述任何一項權利要求所述的電路，其特徵在於，所述電路被配置成 以逐列基礎處理數據。
12. 如前述任何一項權利要求所述的電路，其特徵在於，所述電路是另外包 括像素矩陣的集成電路。
13. —種包含像素矩陣和如權利要求1-11任何一項所述電路的場致發光顯示器。
14. 如權利要求13所述的場致發光顯示器，其特徵在於，每個像素包括一有機發光二極體。
15.如權利要求13所述的場致發光顯示器，其特徵在於，包括矽上液晶或數 字發光器矩陣。
全文摘要
一種將劃分成多個時隙的幀中提供的視頻數據提供給一像素矩陣的電路包括多個一位暫存單元(M)，它們中的至少一些被配置成在一幀中不同時隙內存儲矩陣的不同像素的數據。電路可用於場致發光顯示器，其中每個像素(P)包括一個有機發光二極體。
文檔編號G09G3/20GK101379542SQ200680050479
公開日2009年3月4日 申請日期2006年11月30日 優先權日2005年11月30日
發明者D·C·伯恩斯, J·E·D·赫維茨, M·I·紐薩姆, R·J·沃德布恩 申請人:微放射顯示器有限公司