CN101379542A - 用于矩阵显示装置的暂存电路 - Google Patents

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Abstract

一种将划分成多个时隙的帧中提供的视频数据提供给一像素矩阵的电路包括多个一位暂存单元(M)，它们中的至少一些被配置成在一帧中不同时隙内存储矩阵的不同像素的数据。电路可用于场致发光显示器，其中每个像素(P)包括一个有机发光二极管。

Description

用于矩阵显示装置的暂存电路
技术领域
本发明涉及光电子显示设备。本发明提供数据帧在显示前将其暂存的电路。
背景技术
一种已知的电子显示器，尤其是微型显示器，由可单独寻址的图象元素(像素)矩阵构成。在一些场合下，这些矩阵以二进制发生作用，其中每个单独像素接受ON或OFF信号。该像素处的信号用来调制光或经由覆于其上的电光材料发射光。典型地，矩阵接收ON信号的像素或者直接地或者经由某些光学器件放大地形成观察者接收的图像。
在有机发光器件(OLED)微型显示器的背景中，由于通过改变电流大小成功地控制微型显示器像素中的灰度是相当困难的，因此控制所需小电流的数字方法是优选的。通过使用一种数字方法，设计和优化像素驱动器电流源是为了实现要求的最大电流，而不是为了最大电流和最小电流之间的连续区。
脉宽调制是在二进制电子显示器上形成灰度的已知技术。要被显示在像素矩阵上的灰度视频的每个帧被分割成数个时间连续的子帧或位平面。为了尽量减少表示一组灰度等级所需的位数，位平面一般彼此相对被二进制加权。通过迅速地将位平面扫描至像素矩阵，并将二进制加权的时隙数目分配给每个位平面，人眼实际上整合诸位平面以形成一灰度图像的假象。注意，脉宽调制方案一般使用视频线同步信号以控制调制序列的时序，尽管并非一定如此。
在典型的二进制电子显示器的实现中，像素矩阵中的每个像素可存储和显示一个信息位。如果信息源是流视频源，则需要暂存存储器以帮助在加载数据至像素矩阵前将数据正确地格式化为位平面。暂存存储器可实现在微型显示器之内或之外。暂存存储器一般必须具有足够的存储单元以保存至少一个完整的数据帧，其中每个存储单元具有足够的位以表示通过像素显示的期望灰度级数。例如，为了使用脉宽调制在320×240像素矩阵上获得256灰度等级(8位)，其中每个像素具有1位存储单元，需要具有614400个(320*240*8)1位存储单元的暂存存储器。
一旦将一帧数据加载入暂存存储器，数据被一次一位平面地转化到像素矩阵。复杂性在于必须以猝发方式从暂存存储器中读出位平面数据，以用完尽可能小比例的帧时间。这一般导致电子显示系统的工作频率和功耗的增加。
另一复杂性在于暂存存储器一般保存两个完整帧的数据。这允许输入视频流被送入暂存存储器的一半，同时来自暂存存储器的另一半数据被送至像素矩阵。另一选择是使用可在其中同时写入数据和读出数据的双端口暂存存储器。
暂存存储器占整个电子显示系统的成本中非常重要的部分。如果实现为片载的，它将占据总芯片尺寸非常大的比例。
从暂存存储器传送位平面数据的猝发特性可通过在每个像素中设置两个存储单元来消除，由此可将新的位平面加载入每个像素中的一个存储单元，同时显示每个像素中另一存储单元中的值。然而，这增加了像素的面积要求，并因此提高显示元件的成本。
WO 02/089534中公开的另一方法是为产生特定数量灰度等级所需的所有位在每个像素中设置足够的存储单元，然后使用二进制加权定时间隔依次循环地选择每个位，以形成灰度。这样做的优点是本地存储数据，由此不浪费从外部暂存存储器连续传送数据的功率，从而允许静止图像的低功率显示。然而，这种方法的主要缺点在于在像素中存储位增加了像素的面积要求，并因此提高显示元件的成本。
US6201521描述一种用来寻址像素矩阵的“分段重置”方案，使用一简单的例子对分段重置方法作出最佳的描述。假设一个像素矩阵具有15个像素行，每行含15个像素，并且每个像素能存储和显示一个位。另外假设要求4位灰度(16个灰度等级)，如此每个帧时间被分成15个相等的时隙。建立这些时隙后，对一个帧中的零个时隙点亮黑像素，对一个时隙点亮灰度等级为1的像素，对两个时隙点亮灰度等级为2的时隙，以此类推直到对十五个时隙点亮灰度等级为15的像素。在分段重置方法的这个例子中，每行被认为一个重置组。在每个时隙的开始(或结束)时一次一行地写数据至像素矩阵也是有利的，由此行写入功能与PWM时隙同步。
图1示出如何在时间上对每个行加载和显示数据。注意在每个时隙开始时，必须更新四行。例如，在FRAME1中的时隙15开始时，位0数据被写至ROW15，位1数据被写至ROW14，位2数据被写至ROW12，而位3数据被写至ROW8。同样，在FRAME2中的时隙1开始时，位0数据被写至ROW1，位1数据被写至ROW15，位2数据被写至ROW13，而位3数据被写至ROW9。
在当前技术水平下，用于本例的暂存存储器必须保存一完整的数据帧以实现每时隙四次写入。对于前面给出的简单例子，这相当于具有900位信息的暂存存储器，即像素矩阵中的15×15像素中的每一个像素需要4位。
发明内容
本发明的目的是提供一种通过存储器要求大为降低的暂存存储器驱动电子显示像素的电路和方法，同时仍然保持高视在位深度的灰度。
本发明提供根据权利要求1用于驱动像素矩阵的电路和根据权利要求13的电子显示器。本发明的优选或可选特征在从属权利要求中陈述。
附图说明
下面参照附图仅作为例示地对本发明作出更详细的说明，在附图中:
图1示意地示出前述现有技术配置；
图2示意地示出本发明的一个简单实施例；以及
图3示出在图2的暂存电路中的数据存储。
具体实施方式
图2示出一种电子显示器，它包括像素矩阵1、暂存存储器2和驱动器区3。像素矩阵由R行和C列的像素矩阵P构成。每个像素P由一个或多个存储单元和电极驱动器构成。如果像素具有一个以上的存储单元，则该像素需要多路复用器，以选择合适的存储单元并使其作为控制信号被送至像素电极驱动器。像素电极驱动器再提供信号以控制像素电极发出光或调制光。
暂存存储器2由多个存储单元构成。这些存储单元可以排列成名为ADDR1—ADDRA的若干行，每个行具有C个存储单元。暂存存储器中行A的数目取决于所要求的PWM灰度等级位深度以及像素矩阵中行的数目。如果要求的位深度为N，则方便的做法是将暂存存储器2划分成(N-1)个组，其中每个组关联于所要求的灰度等级位深度的特定位权重的暂存数据。第一组关联于第二个最低有效位(位1)的暂存数据，第二组关联于第三个最低有效位(位2)的暂存数据，以此类推，直到第(N-1)组关联于最高有效位(位(N-1))的暂存数据。或者，对于其中像素不存储数据的被动显示，暂存存储器可具有N个这样的组，其中包括最低有效位(位0)的组。
驱动器区3包括多个驱动器单元D。每个驱动器单元D关联于像素矩阵中的一个像素列和暂存存储器中的一个存储单元列。此外，每个驱动器单元D能够访问其关联的像素列中任何像素中的存储单元以及暂存存储器中其关联的存储单元列中的任何存储单元。另外，在数据位被送至暂存存储器和/或像素矩阵前，驱动器区能够组合和存储高达一行的输入N位视频数据。
为了解释工作原理，方便的做法是使用具体例子。我们回到描述分段重置方法的前面使用的例子。当需要4位PWM灰度时，将每个帧时间分割成15个时隙是适宜的。另外，我们假设像素矩阵由名为ROW1—ROW15的15个像素行构成，每个像素行含15个像素P。另外，每个像素P包括一个存储单元和一个电极驱动器，其中该存储单元能够存储1位的数据并用来控制电极驱动器。注意，根据本发明的显示器通常具有远大于15×15像素的像素矩阵和大于4的位深度。
就本例中的暂存存储器而言，当N＝4时，可如图3所示那样将暂存存储器分割成3(即N—1)个区。第一区，即BLOCK1，关联于位1加权数据的暂存数据。第二区，即BLOCK2，关联于位2加权数据的暂存数据。第三区，即BLOCK3，关联于位3加权数据的暂存数据。选择每个区中的行数，使每个区能够充当环形缓冲器。对本例而言，可通过使BLOCK1具有一个存储单元行、使BLOCK2具有三个存储单元行、使BLOCK3具有八个存储单元行来获得环形缓冲器功能。
更具体地，允许区B充当环形缓冲器所需的行数为:
Σ b = 1 B 2 b - e     等式1
其中B是区号(1至N-1)，而e是修正系数(0或1)。
更具体地说，如果R！＝2N-1，则需要额外的行。
再具体地说，如果存储单元能存储一个以上的位，则需要更复杂的等式。
现在假设对于FRAME1中的ROW1，输入的4位视频数据码元被传送到驱动器区中合适的驱动器单元D存储，直到4位数据码元的完整的行建立为止。一旦建立，则开始对暂存存储器和像素矩阵进行传入和传出。每个驱动器D将其存储的数据码元的位0送至像素矩阵的ROW1行其关联的像素，在那里它作为其像素电极驱动电路的控制信号。此外，每个驱动器D还将其数据码元的位1送至暂存存储器的ADDR1(区1)中其关联的存储单元。此外，每个驱动器D还将其数据码元的位2送至暂存存储器的ADDR2(区2)中其关联的存储单元。再有，每个驱动器D还将其ROW1数据码元的位3送至暂存存储器的ADDR5(区3)中其关联的存储单元。数据被保存在像素矩阵和暂存存储器中直到下一时隙开始为止，同时ROW2像素的4位数据码元被送至驱动器区并存入。
一旦在驱动器区中建立ROW2的数据，每个驱动器D将其数据码元的位0传送至像素矩阵的ROW2中其关联的像素。此外，由于ROW1中的像素如今已在对应于使用PWM显示LSB所分配的时间量的一个时隙内显示了它们的位0，因此每个驱动器D将ADDR1中存储于其关联存储单元中的位传至ROW1，因而能在下面两个时隙内显示ROW1的位1。注意，暂存存储器的ADDR1如今可供重新使用，因此每个驱动器D可将ROW2数据码元的位1传送至ADDR1中其关联的存储单元。ADDR1由此充当位1数据的环形缓冲器。此外，每个驱动器D将其数据码元的位2传送至暂存存储器的ADDR3中其关联的存储单元。再有，每个驱动器D将其数据码元的位2传送至暂存存储器的ADDR6中其关联的存储单元。
同样，一旦在驱动器区中建立ROW3的数据，每个驱动器D将其数据码元的位0传至像素矩阵的ROW3中其关联的像素。此外，由于ROW2中的像素如今已显示了它们的位0达一个时隙，因此每个驱动器D将存储在ADDR1中其关联的存储单元中的位传至ROW2，从而在后面两个时隙内显示ROW2的位1。ADDR1再次可供重新使用，因此每个驱动器D可将其ROW3数据码元的位1传送至ADDR1中其关联的存储单元。此外，每个驱动器D将其数据码元的位2和位3传送至暂存存储器的ADDR4和ADDR7中其关联的存储单元。
此外，一旦在驱动器区中建立ROW4的数据，每个驱动器D将其数据码元的位0传至像素矩阵的ROW4中其关联的像素。此外，由于ROW3中的像素如今已显示了它们的位0，因此每个驱动器D将存储在ADDR1中其关联的存储单元中的位传送至ROW3，以在下面两个时隙显示ROM1的位1。ADDR1再次可供重新使用，因此每个驱动器D可将其数据码元的位1传送至ADDR1中其关联的存储单元。此外，由于ROW1的位1已被显示了与它们在PWM序列上分配的时间对应的两个时隙，因此每个驱动器D将存储在ADDR2中其关联存储单元中的位传送至ROW1，以在下面四个时隙显示ROW1的位2。注意暂存存储器的ADDR2如今可供重新使用，因此每个驱动器D可将其数据码元的位2传送至ADDR2中其关联的存储单元。BLOCK2中的ADDR2—ADDR4因此充当位2数据的环形缓冲器。此外，每个驱动器D将其数据码元的位3传送至暂存存储器的ADDR8中与其关联的存储单元。
显然，随着该帧和更多帧的演进，每个时隙对暂存存储器和像素矩阵的存取的次数增加为对像素矩阵作四次写入，其中穿插对暂存存储器的四次读出和四次写入。
本领域内技术人员可构思出合适的设备以对这种设备和方法产生正确的寻址和时序控制信号。
显然，暂存存储器中的每个区充当环形缓冲器。对于上面的简单例子，相比全帧暂存存储器需要的900个1位存储单元，暂存存储器可采用180个(即12行15个)1位存储单元来实现，同时仍然保持要求的PWM4位灰度，从而显著降低存储要求。
更具体地，这里描述的方法和装置也能用来对更高象元计数和更高位深度显示场合显著降低暂存存储器要求。例如，对于具有8位灰度的320*240像素的微型显示器，可将暂存存储器分割成七个区，其总共才247行的320(1位)存储单元，即79040位。相比现有技术中具有614400(320×240×8)个区的暂存存储器，本发明显著降低存储要求。
在一可选实施例中，DATA线被分割成两个或更多单独部分，一个部分针对像素的列(或行)，而其它部分针对暂存存储器。通过分割DATA线，可与暂存存储器的访问分离地执行对像素矩阵的访问，并且与像素矩阵的访问分离地执行对暂存存储器的访问。这将减少访问电路的容性负载，从而提供更快的访问时间和/或更低的功耗。此外，可进一步将DATA信号分割成两路以寻址一行或一列像素的两个部分，从而不必经由整行或整列发送数据，由此缩短访问时间和/或降低功耗。
在又一可选实施例中，可使用DATA线将模拟值传入和传出暂存存储器和像素列(或行)。在模拟系统中，本发明允许使用比现有技术更低质量的存储单元(更小或更高漏电性)和/或更低质量的模拟DATA线驱动器。
尽管这里已公开了某些示例性实施例和方法，然而本领域内技术人员通过前面的公开可以清楚知道，在不脱离由权利要求界定的本发明范围的前提下，可对这些实施例和方法作出修改。例如，尽管示例性实施例涉及有机发光二极管显示器，然而本发明的原理可等同地适用于液晶显示器或其它显示器，其中象元包括存储单元并可单独寻址或以逐列或逐行方式寻址。
另外，可通过将分配给最低有效位的时隙分割成若干子时隙来增加位深度。例如，在上述4位的情形下，将该时隙分割成三个子时隙允许显示一附加位，从而实现5位灰度。这三个时隙中的一个用于新的最低有效位，而另外两个子时隙用于旧的最低有效位。同样，将该时隙分割成七个子时隙则允许6位灰度。

Claims (15)

1.一种将划分成多个时隙的帧中提供的视频数据提供给一像素矩阵的电路，所述电路包括多个暂存单元，至少一些所述暂存单元被配置成在一帧中不同时隙内存储矩阵的不同像素的数据。
2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述存储单元本质上是数字的，并将数字值提供给像素驱动器。
3.如权利要求1或2所述的电路，其特征在于，所述存储单元各自存储一个位。
4.如权利要求1或2所述的电路，其特征在于，所述存储单元各自存储一个以上的位。
5.如权利要求1所述的电路，其特征在于，使用从脉幅调制、脉宽调制和脉冲编码调制中选择的灰度产生技术将数据提供给像素作显示。
6.如前述任何一项权利要求所述的电路，其特征在于，所述电路被配置成将某种数据直接提供给像素矩阵的行或列，而不将所述某种数据存储在暂存单元中。
7.如前述任何一项权利要求所述的电路，其特征在于，所述电路被配置成提供若干数据段，每个数据段关联于像素矩阵的一部分行或列，直接关联于那部分。
8.如前述任何一项权利要求所述的电路，其特征在于，包括驱动器电路，用来将数据送至暂存单元和将数据从暂存单元传至像素矩阵。
9.如权利要求8所述的电路，当直接从属于权利要求1时，其特征在于，所述存储单元在本质上是模拟的，并能提供模拟值至驱动器电路。
10.如前述任何一项权利要求所述的电路，其特征在于，所述电路被配置成以逐行基础处理数据。
11.如前述任何一项权利要求所述的电路，其特征在于，所述电路被配置成以逐列基础处理数据。
12.如前述任何一项权利要求所述的电路，其特征在于，所述电路是另外包括像素矩阵的集成电路。
13.一种包含像素矩阵和如权利要求1-11任何一项所述电路的场致发光显示器。
14.如权利要求13所述的场致发光显示器，其特征在于，每个像素包括一有机发光二极管。
15.如权利要求13所述的场致发光显示器，其特征在于，包括硅上液晶或数字发光器矩阵。
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