CN105895029A - 用于永久性显示面板的显示器控制器 - Google Patents

Abstract

一种显示装置，其具有显示器控制器和用于显示静态图像的永久性显示面板。所述显示器控制器具有预处理器，所述预处理器从存储显示数据的存储器模块提取用于更新显示器的帧的数据并压缩所述数据。帧缓冲器存储所压缩的数据。显示器驱动器接收和解压缩来自帧缓冲器的压缩的数据，并且在更新显示的帧的同时重复地刷新显示面板。

Description

用于永久性显示面板的显示器控制器

技术领域

本发明涉及电泳显示器，并且更具体地，涉及用于电泳显示器的显示器控制器。

背景技术

永久性显示面板广泛应用于电子阅读器。电子阅读器是便携的、电池供电的电子设备，其特别适于阅读具有或不具有图像的文本。电子阅读器在明亮的环境光甚至阳光下应该具有良好的可读性，以及非常低的功耗，使其具有很长的电池寿命，例如一周或更长的时间。

为了显示视频或游戏，所显示的数据帧以50Hz到200Hz或更高进行连续地刷新。然而，在电子阅读器中，所显示的页面的图像是静态的并且在页面被读取时不变。因此，以这样快速的帧刷新率来持续地更新电子阅读器中所显示的页面是不必要的，并且不必要地快速消耗电池。

永久性显示面板不能显示动态画面，但是很适于显示静态的页面图像。在图像不变时，永久性显示面板具有低的功耗，这是电子阅读器的重要优点。

对于永久性显示面板，一种广泛使用的技术是电子纸，其以电子方式产生模拟传统印刷油墨页面的图像。所述图像反射环境光以提供高对比变和宽的阅读角度。电子纸技术的一个示例是电泳显示器，其可以几乎无限地以可忽略的功耗保持不变的文本或图片的图像。电泳显示器具有悬浮的有色颗粒，通常以在两个承载电极阵列的平板之间的微囊的形式。施加到电极上的电压产生像素大小的电场，其重新排列有色颗粒以更新显示的图像。

在图像不变时，永久性显示面板消耗非常少的功率的。然而，构建新的图像的显示会很慢，并且在帧更新之后可能留存先前图像的残影。减少这些问题的一种常见技术是在图像更新过程中快速重复帧刷新很多次。在电泳显示器上快速显示新页面而没有残影的方法将是有利的。

附图说明

通过参考以下在附图中所示的实施例的描述，可以更好地理解本发明及其目的和优点。附图中的元件出于简单和清楚的目的而示出，而不一定按比例绘制。

图1是用于永久性显示面板的常规显示器控制器的示意性框图；以及

图2是根据本发明实施例的用于永久性显示面板的显示器控制器的示意性框图。

具体实施方式

图1示出了用于永久性显示面板102的常规显示器控制器100。所述永久性显示面板102可以是可商业获得的电泳面板(例如，“电子墨水”显示面板)。面板102和控制器100可以包含在用于显示静态图像(例如，文本和图片)的电子阅读器中。

所述显示器控制器100具有用于存储要显示的数据的存储器104。预处理引擎106连接到所述存储器104，并且读取用于更新显示面板102的帧的数据。帧缓冲器108连接到预处理引擎106，以存储用于更新显示面板102的帧的数据。方便地，帧缓冲器108(以及存储器104)是动态随机存取存储器(DRAM)，其能够快速地写入和读取其数据。显示器驱动器110(包括面板扫描引擎从DRAM帧缓冲器108读取数据并且更新在面板102上显示的数据。

为了更新显示，对于序列中的每个帧，显示器控制器100施加驱动电压到面板102。为了确保显示帧的完全更新(clean update)，并避免留存先前图像(例如电子书的先前页面)的任何重影的局部更新，在每个帧更新，显示器驱动器110从DRAM帧缓冲器108多次读取帧数据，并且对于单个帧多次刷新面板102上的显示。例如，在每个帧更新，帧数据可以被读取以及显示被刷新10到20次。帧数据在DRAM帧缓冲器108中所占的容量大，并且缓冲器所需的DRAM存储器的容量昂贵。对于每个帧更新，要从DRAM帧缓冲器108读取的帧数据的容量也很大，需要快速DRAM输入/输出(I/O)，例如双倍数据速率(DDR)存储器，这进一步增加其成本。由于数据量以及由于所需的高I/O频率，DDR存储器和DRAMI/O控制器的功耗高。如果DRAM被与其他硬件引擎(例如，图形处理单元(GPU))共享，那么存在显示欠运行(underrun)的风险。

举例来说，如果在显示面板102上显示的图像具有N×M个像素并且每个像素具有P个字节(这取决于其是灰度图像还是彩色图像)，则缓冲器108中的帧的大小是N×M×P字节。对于具有1024×768像素并且每个像素2字节的扩展图形阵列(XGA)图像，在缓冲器中的帧的大小是1024×768×2＝1.5MB。如果显示器驱动模块110在每个帧刷新以50Hz的频率从DRAM帧缓冲器108读取帧更新数据10到20次，使用20％的消隐间隔，那么所使用的带宽是1.5MB×50Hz/0.8＝93MB/s。增大面板尺寸、分辨率和刷新率是已规划的，例如，对于2048×1536的面板尺寸和2字节/像素，缓冲器中帧的大小是6.3MB；对于100Hz的刷新率，以及再次地使用20％的消隐间隔，所使用的带宽是2048×1536×2×100Hz/0.8＝790MB/s。

图2示出了根据本发明实施例的显示装置，其包括显示器控制器200和用于显示静态图像的永久性显示面板102。显示器控制器200包括用于存储显示数据的存储器模块104。预处理器202从存储器模决104读取用于更新显示的帧的数据，并压缩所读取的数据。连接到预处理器202的帧缓冲器108用于存储所压缩的数据。连接到帧缓冲器108的显示器驱动器204接收并解压缩所述压缩的数据，并且在更新显示数据帧时重复地刷新显示面板102。

相比于图1的结构，帧数据在DRAM帧缓冲器108中所占的容量较小，并且缓冲器所需的DRAM存储器的容量较小。对于每个帧更新，要从DRAM帧缓冲器108读取的帧数据量被减少，降低了所需的存储器I/O带宽。由于所需的数据量和I/O频率较低，因此DDR存储器和DRAMI/O控制器的功耗较低。如果对于上述具有1024×768像素并且每个像素2字节的XGA图像的第一示例使用50％压缩率，那么缓冲器中帧的大小从1.5MB减少到0.75MB，而对于50Hz的帧刷新频率，所使用的带宽从93MB/s减少到47MB/s。对于具有2048×1536像素的XGA图像的第二示例使用50％压缩率的话，缓冲器中帧的大小从6.3MB减少到3.2MB，而对于100Hz的帧刷新频率，所使用的带宽从790MB/s减少到395MB/s。

显示数据可以通过微控制单元(MCU)或其他硬件模块，或者通过算法或其他软件算法，来进行压缩和解压缩。显示器驱动器204可以直接(即，实时而无数据的中间存储)解压缩来自帧缓冲器108的显示数据。

视频压缩通常使用算法和编码器-解码器(编解码器)，例如动态图像专家组(MPEG)标准，以减少视频数据中的冗余，并且组合空间图像压缩和时间运动补偿。永久性显示器用于显示静态图像，而不是动态图像。通过压缩从存储器104提取的显示更新数据，本发明实现了用于永久性显示器的显示器控制器200中的成本和功耗节约。

可以根据期望的压缩率及其实现成本，在显示器控制器200中使用任何合适的压缩/解压缩技术。然而，在目前优选的实施例中，使用游程编码(run-length encoding，RLE)。RLE是一种数据压缩形式，其中在许多相继的数据元中出现相同的数据值的显示数据的序列(若干轮次(run))被存储为单个数据值和计数，而不是原始的轮次。RLE非常适合于在白色背景上的黑色文本的图像，并且也适用于更复杂的书页的图像。

帧缓冲器108可以是任何合适的快速存取存储器。在显示器控制器中，帧缓冲器108包括DRAM。永久性显示面板102还可以是任何合适的技术。在所述示例中，显示面板102是电泳面板。

在前面的说明书中，已经参照本发明的实施例的具体示例描述了本发明。然而，显然，可以在其中进行多种修改和改变，而不偏离如所附权利要求中所述的本发明的宽泛的精神和范围。

本文所述的连接可以是适于从或向相应的节点、单元或装置传输信号的任何类型的连接，例如经由中间装置。因此，除非暗示或明确说明，否则，连接可以是直接连接或间接连接。

本领域技术人员将理解，逻辑块之间的边界仅仅是说明性的，并且替代实施例可以合并逻辑块或电路元件，或者对各种逻辑块或电路元件施加替代的功能分解。因此，应理解，本文所描述的架构仅仅是示例性的，并且事实上可以实施能实现相同功能的许多其他架构。类似地，用于实现相同功能的任何部件布置被有效地“关联”，使得实现期望的功能。因此，组合来实现特定功能的任何两个元件可以被看作是彼此“关联”以使得实现期望的功能，而不管架构或中间组件。同样地，如此关联任何两个元件还可以被看作是彼此“操作地连接”或“操作地耦接”来实现期望的功能。

此外，本领域技术人员还将认识到，上述操作之间的边屏仅仅是说明性的。多个操作可以组合成单个操作，单个操作可以分布在另外的若干操作中，以及若干操作可以在时间上至少部分重叠地执行。此外，替代实施例可以包括特定操作的多个实例，并且在多种其他实施例中操作的顺序可以改变。

在权利要求中，词语“包括”或“具有”不排除权利要求中所列的元件或步骤以外的其他元件或步骤的存在。此外，在此所使用的术语“一”(“a”或“an”)被定义为一个或多于一个。此外，权利要求中引导性短语(例如“至少一个”和“一个或多个”)的使用不应当被解释为暗示了：通过“一”(不定冠词“a”或“an”)对另一权利要求元素的引入将任何包含这样引入的权利要求元素的特定权利要求限制到仅包括一个这样元素的发明，即使当相同权利要求包括引导性短语“一个或多个”或“至少一个”以及“一”(不定冠词“a”或“an”)时也是如此。这也适用于“所述”(定冠词)的使用。除非另有说明，否则诸如“第一”和“第二”的术语用于任意地区别这些术语描述的元素。因此，这些术语并不必然意图表示这些元素的时间上的或其他的优先顺序。在相互不同的权利要求中引述了某些内容的事实并不表示这些内容的组合不能被有利地使用。

Claims (9)

1.一种用于显示静态图像的永久性显示面板的显示器控制器，所述显示器控制器包括：

存储器模块，其用于存储显示数据；

连接到所述存储器模块的预处理器，其用于从所述存储器模块读取数据帧并压缩所读取的数据帧；

连接到所述预处理器的帧缓冲器，其用于存储所压缩的数据；以及

连接到所述帧缓冲器的显示器驱动器，其用于接收和解压缩所述压缩的数据，并且在更新显示的帧时重复地刷新所述显示面板。

2.如权利要求1所述的显示器控制器，其中所述显示器驱动器直接解压缩来自所述帧缓冲器的数据。

3.如权利要求1所述的显示器控制器，其中压缩和解压缩使用游程编码(RLE)。

4.如权利要求1所述的显示器控制器，其中所述帧缓冲器包括动态随机存取存储器(DRAM)。

5.一种显示装置，其具有用于显示静态图像的永久性显示面板和显示器控制器，所述显示器控制器包括：

存储器模块，其用于存储显示数据；

连接到所述存储器模块的预处理器，其用于读取用于更新显示帧的数据并压缩所读取的数据；

连接到所述预处理器的帧缓冲器，其用于存储所压缩的数据；以及

连接到所述帧缓冲器的显示器驱动器，其用于接收和解压缩所述压缩的数据，并且在更新显示的帧时重复地刷新所述显示面板。

6.如权利要求5所述的显示装置，其中所述显示器驱动器直接解压缩来自帧缓冲器的数据。

7.如权利要求5所述的显示装置，其中压缩和解压缩使用游程编码(RLE)。

8.如权利要求5所述的显示装置，其中所述帧缓冲器包括动态随机存取存储器(DRAM)。

9.如权利要求5所述的显示装置，其中所述永久性显示面板包括电泳面板。