CN104538000A - 一种端对端接口协议实现面板系统低功耗的方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种降低半导体显示面板系统功耗的方法，对现有的端对端接口协议进行改进，提供一种帧消隐时间识别机制，使面板显示驱动模块在帧消隐期间具备主动降低功耗的能力。在面板显示系统的视频流数据传输方法中，源驱动电路在接收到帧结束标识符后，定时控制电路继续向该源驱动电路发送不跟随视频数据包的控制包，用于通知该源驱动电路进入低功耗工作模式并设定源驱动电路在帧消隐期间的工作模式或电压。在低功耗工作模式中，源驱动电路可以将输出的视频驱动电压值调整为预设值，以降低功耗或关闭驱动输出模块，以及使其它不必要工作的模块进入休眠状态；或者在另外的控制线参与下，可以将源驱动芯片的输入控制电路一起关闭，以达到更低功耗的目的。

Description

一种端对端接口协议实现面板系统低功耗的方法

技术领域

本发明涉及半导体显示领域，特别涉及液晶面板显示系统的数据传输方法和协议。

背景技术

现有的液晶显示面板系统驱动原理如图1所示。视频信号处理装置通过某种接口(如标准数字信号接口、标准模拟信号接口、LVDS接口、eDP接口、DVI接口等等)将数据信号、同步信号、以及时钟信号传送至面板显示驱动模块的定时控制电路，定时控制电路的主要功能是图像控制和时序控制，其对接收到的信号进行序列化处理，将每行的视频流分解成传递给每一个驱动IC的视频包，并按照预先定义的接口协议传输给源驱动IC，驱动IC将数字视频信号形成用于驱动数据线的模拟信号，用于液晶驱动的源极。同时定时控制电路芯片生成适合于栅极驱动IC的信号，栅线驱动电路用于驱动栅极，产生扫描信号。源驱动IC输出灰度电压信号，栅驱动产生行扫描信号，两者时序配合从而驱动液晶屏的每个像素单元。

图2示出了每个像素单元的具体电路，其包括液晶元件102，TFT元件101和辅助电容元件103，每个像素和栅线，数据线和辅助电容线连接，栅线接收栅线驱动电路的驱动电压，数据线用于接收数据线驱动电路输出的视频驱动电压以驱动目标像素，每个液晶元件102包括一对像素电极及夹在中间的液晶层。

传统的端对端接口数据传输方法中，定时控制电路(TCON，Timing Controller)芯片接收视频信号处理装置端发送的数字视频流，按照与数据线驱动电路，即源驱动电路芯片(Source Driver)之间的传输协议将分块的视频流传给驱动不同像素区域的源驱动电路芯片，源驱动电路芯片则按照显示时序驱动液晶阵列。众所周知，在数字视频传输中，视频流分为行有效时间，行消隐时间和帧消隐时间。帧消隐时间占整帧时间的约5％～10％，在某些情况下(如VESA定义的adaptivesync)，图像刷新率有可能降到30Hz以下，这时帧消隐时间会超过整帧时间的10％。现有的端对端接口协议里，没有驱动芯片以别帧消隐时间的机制，以及在帧消隐期间做任何减少功耗的机制。因此，驱动芯片无法识别帧消隐时间，也无法在帧消隐期间主动降低功耗。因此视频流的每一帧数据传输完毕时，源驱动电路的输出电压会保留在该视频帧最后一行图像信号对应的视频驱动电压值，芯片一直保持工作状态，直到下一视频帧的识别，这带来了无谓的能量消耗，使得显示面板的功耗较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型的端对端接口协议，，其中提供一种帧消隐时间识别机制以及在帧消隐期间控制源驱动IC输入或输出模块的机制，使面板显示驱动模块在帧消隐器件主动降低功耗。

本发明设计了一种端对端接口协议，使得定时控制电路芯片能够将帧消隐时间准确通知源驱动芯片，源驱动芯片可以按照显示系统的特定要求实现在帧消隐期间进入预定的低功耗模式。

本发明提出的面板显示系统的视频流数据传输方法，面板显示系统包括定时控制电路以及与之相连的多个源驱动电路，视频流数据的每一行数据包括标识符，控制包和视频数据包，源驱动电路在接收到帧结束标识符后，主动进入预先定义的低功耗工作模式。

本发明提出的面板显示系统的视频流数据传输方法，源驱动电路芯片在接收到帧结束标识符后，定时控制电路继续向该源驱动电路发送不跟随视频数据包的控制包，在此控制包中可以(但不限于)定义源驱动芯片在帧消隐期间的低功耗设置，如将源驱动芯片的液晶灰度电压信号设定为预设在此控制包内的数据值。

下一帧视频流传输时，定时控制电路芯片通过下一个视频帧的帧开始标识符后的控制包，通知该源驱动电路退出预定的低功耗工作模式。

本发明提出的端对端接口协议中，所述控制包包括一垂直消隐标识位，源驱动电路在接收到帧结束标识符后，定时控制电路向该源驱动电路继续发送控制包，在接收完此控制包后，源驱动芯片可以进入预设的低功耗功能模式工作，或者按照控制包内所设定的低功耗模式工作，以达到低功耗的目的。

本发明提出的面板显示系统的视频流数据传输方法，还可以通过以下方法实现帧消隐期间的低功耗模式，面板显示系统包括定时控制电路以及与之相连的多个源驱动电路，定时控制电路和源驱动电路之间设置控制线CNC，在帧结束的标识符和控制包传输结束之后，定时控制电路翻转控制线CNC的输出电平，以通知该源驱动电路进入低功耗工作模式，在帧消隐结束前和下一个数据帧开始之前的，控制线CNC的输出电平重新翻转以通知该源驱动电路退出低功耗工作模式。由于采用专门的控制信号(CNC)来通知源驱动芯片进入和退出低功耗模式，源驱动芯片可以(但不限于)将数据收入模块也强制进入休眠模式，以达到更低的功耗的目的。

以上各种实施例所述的端对端接口协议的数据传输方法可以单独使用，也可以组合使用，具体情况取决于面板显示系统的设计需求。

本发明中提到的低功耗工作模式中，源驱动电路可以将输出的视频驱动电压值调整为预设值，以降低功耗，该预设电压值可由定时控制电路通过控制包来定义并发送给该源驱动电路。或者源驱动电路可进入休眠模式，将驱动输出全部关断，并关断芯片内部部分模块，以进一步节省功耗。也可以在CNC控制的情况下，将数据输入模块设置为休眠模式。需要指出，在帧消隐期间，源驱动芯片可以接收定时控制电路的其它任何指令，以达到降低功耗的目的或其它预期目的。

附图说明

图1示出了现有的显示面板的基本驱动原理。

图2示出了现有的显示面板每个像素单元的具体电路结构。

图3示出了本发明提出的显示面板驱动模块的逻辑结构。

图4示出了本发明提出的实施例中的源驱动芯片的电路结构。

图5示出了本发明提出的实施例中的视频帧的数据格式。

图6示出了本发明提出的实施例中的伪行控制包的数据格式。

图7示出了本发明提出的实施例中的控制包的数据定义。

图8示出了本发明提出的实施例中的协议的控制时序。

具体实施方式

以下通过参照附图3-8详细描述本发明的实施例。

图3中，定时控制电路(TCON)采用集成电路芯片实现，其通过端对端连接线与多个源驱动芯片IC建立通信连接，控制线CNC为单独的控制线，其作为一可选项连接在定时控制电路芯片和各源驱动芯片IC之间，定时控制电路芯片可以通过控制线CNC来通知源驱动芯片识别帧消隐时间，从而在帧消隐期间进入低功耗模式，需要指出：控制线CNC的设置仅仅为本发明的某一种特定实施方式，本发明提出的其他实施方式并不依赖于控制线CNC。

如图4所示，源驱动芯片(Source Driver)包括以下模块：定时控制接收模块302(TCON reception module)、电源控制模块304(Power control module)、数/模转换模块306(DAC module)、列驱动输出缓存模块308(Column Driver Output Buffer module)、列驱动模块122(Column Driver)，定时控制接收模块302提供接收端从定时控制电路接收信号，电源控制模块304(Power control module)用于芯片电源管理，数/模转换模块306将数字信号转换为模拟信号，列驱动模块122输出模拟信号形式的视频电压给数据线驱动每个像素的液晶元件。

图5显示了本发明实施例一中设计的端对端接口协议中的数据格式，在此端对端接口协议中，定时控制电路(TCON)芯片通过标识符来标识控制包和视频数据包，标识符K1标识每一个图像行的开始，或者是帧消隐期间的伪行控制包(dummy)的结束，标识符K1后跟随第一控制包CTRL1，第一控制包CTRL1为一个字节，后面紧跟着需要特定源驱动IC接收的图像块数据包。在一行的图像块数据包结束后，标识符K2用来标识行消隐时间的开始。在一帧所有有效图像行都传递结束后，K4用来标识帧结束并标识控制包CTRL2。源驱动IC在收到标识符K4后，接收跟随其后的控制包CTRL2，在驱动完最后一行图像的像素电极后，源驱动芯片可以(但不限于)按照预设的功能主动进入某个预定的低功耗模式。在预设的低功耗模式中，源驱动IC可以仅保留必要模块的供电而进入休眠模式，也可以在此帧消隐期间继续接受定时控制电路(TCON)芯片其它指令。

定时控制电路(TCON)芯片在帧消隐期间可以发出伪行控制包(dummy)，之所以称之为伪行控制包，因为该控制包后面并未跟随数据包，源驱动IC接收该控制包后，并不接受视频数据包，而是可以按照预设的或CTRL2中所定义的输出电压值实现数据线驱动输出，此输出电压应为在帧消隐期间可以让显示屏整体功耗较低的电压。伪行控制包可以用于通知源驱动IC在完成最后一行驱动输出后，进入帧消隐期间预定的低功耗模式，并完成相关配置。

图6和图7中，伪行控制包为8位，即1字节的数据，b[0]定义为FSYNC位，被定义为帧开始标识位，预设为低电平，视频帧开始时则设为高电平，b[1]为POL位，其用于定义SD输出的gamma参数范围，预设为低电平，b[2]为MDEN位，为多端输出使能位，b[3]为MDID位，用于多端输出模式的驱动IC识别，b[4]为BKDU位，其定义为帧消隐伪行控制包标识位，预设值为低电平，当该控制包跟随在帧结束标识符之后时，b[4]位设为高电平，以标识该控制包为伪行控制包。在下一个视频帧里，跟随在帧开始标识符K1后的控制包将b[4]复位为低电平，从而指示源驱动IC接收视频数据包，以恢复工作模式。

本发明各实施例中提到的低功耗模式为面板系统预设的低功耗模式，其具体工作方式根据不同型号的面板特性而具体设定，例如源驱动芯片可以将输出的视频驱动电压值降低，以节约能耗，此电压值可由控制包来定义并随控制包发送给源芯片。该电压值的具体数值选择基于显示面板型号特性的定义预先得到，并通过初始化配置过程配置给定时控制电路芯片，定时控制电路芯片随控制包发送给源驱动芯片。

或者在某些面板系统中，在不影响下一帧显示效果的情况下，源驱动芯片可进入休眠模式，将驱动输出全部关断，并关断芯片内部部分模块，如数/模转换模块306、列驱动输出缓存模块308、列驱动模块122，以进一步节省功耗。需要指出，在帧消隐期间，源驱动芯片可以接收定时控制电路的其它任何指令，以达到降低功耗的目的或其它预期的目的。

图8示出了本发明的另外一种实施例中的时序逻辑，通过单独的控制线CNC来通知源芯片在帧消隐期间进入低功耗模式。在帧消隐期间，定时控制电路芯片可以通过将控制线CNC信号拉低的方式通知源驱动芯片可以进入低功耗模式。这种用单独控制信号通知的方式可以使得定时控制电路和源驱动芯片将信号发送和接收模块全部关闭，以降低更多功耗。在下一个有效视频帧传输之前，定时控制电路必须将控制线CNC信号重新拉高，并恢复数据通道的输出。在附图8中，T1与T2为CNC拉低时限阈值。当然，如果定时控制电路将信号发送模块关闭，源驱动芯片将信号接收模块也关闭的话，必须保证定时控制电路能在协议规定的控制线CNC拉高之前恢复数据输出，并且源驱动芯片能够在图8规定的控制线CNC拉高之后，在有效信号到来之前正确恢复数据并恢复所有驱动芯片功能。

以上较佳实施例的详细说明中所提出的具体实施例仅用以方便说明本发明的技术内容，而非将本发明狭义地限制于上述类型面板实施例，在不超出本发明的精神与权利要求书范围的情况下，所作的种种变化实施，仍属于本发明的范围。

Claims (8)

1.一种面板显示系统的视频流数据传输方法，面板显示系统包括定时控制电路以及与之相连的多个源驱动电路，视频流数据的每一个视频帧包括标识符，控制包和视频数据包，其特征在于，源驱动电路在接收到帧结束标识符后，主动进入低功耗工作模式。

2.如权利要求1所述面板显示系统的视频流数据传输方法，源驱动电路在接收到帧结束标识符后，定时控制电路继续向该源驱动电路发送不跟随视频数据包的控制包，用于控制源驱动芯片的某些功能并通知该源驱动电路进入低功耗工作模式。

3.如权利要求2所述面板显示系统的视频流数据传输方法，定时控制电路通过发送下一个视频帧的帧开始标识符后的控制包，通知该源驱动电路退出低功耗工作模式。

4.如权利要求1或2或3任一项所述面板显示系统的视频流数据传输方法，所述控制包包括一帧消隐伪控制包标识位，源驱动电路在接收到帧结束标识符后，定时控制电路向该源驱动电路继续发送另一个控制包，该控制包可以(但不限于)包含对源驱动芯片在帧消隐期间的设定信号，以通知该源驱动电路进入低功耗工作模式。

5.一种面板显示系统的视频流数据传输方法，面板显示系统包括定时控制电路以及与之相连的多个源驱动电路，其特征在于，定时控制电路和源驱动电路之间设置控制线(CNC)，在帧消隐期间，定时控制电路翻转控制线(CNC)的输出电平，以通知该源驱动电路进入低功耗工作模式，在帧消隐结束前，控制线(CNC)的输出电平重新翻转以通知该源驱动电路退出低功耗工作模式。

6.一种面板显示系统的视频流数据传输方法，面板显示系统包括定时控制电路以及与之相连的多个源驱动电路，视频流数据的每一个视频帧包括标识符，控制包和视频数据包，其特征在于，定时控制电路可以在源驱动电路在接收到帧结束标识符后，继续向该源驱动电路发送不跟随视频数据包的控制包，可以用于设定该源驱动电路进入低功耗工作模式；或者通过在帧消隐期间改变定时控制电路和该源驱动电路之间的控制线(CNC)的电平，以通知该源驱动电路进入在帧消隐期间进入低功耗工作模式。

7.如权利要求1-6任一项所述面板显示系统的视频流数据传输方法，在所述低功耗工作模式中，源驱动电路可以将输出的视频驱动电压值调整为预设值，以降低功耗，该预设电压值可由定时控制电路通过控制包来定义并发送给该源驱动电路。

8.如权利要求1-6任一项所述面板显示系统的视频流数据传输方法，在所述低功耗工作模式中，源驱动电路关闭驱动输出模块，并将驱动输出全部关断。或者在有控制线(CNC)参与的情况下，源驱动电路芯片可以关闭输入模块，以达到更进一步省电的目的。