CN107077816A

CN107077816A - 三进制可寻址选择扫描器

Info

Publication number: CN107077816A
Application number: CN201580059604.6A
Authority: CN
Inventors: P·阿努庞昂加驰; F·P·赫尔曼
Original assignee: Kopin Corp
Current assignee: Kopin Corp
Priority date: 2014-10-29
Filing date: 2015-10-07
Publication date: 2017-08-18
Also published as: WO2016069228A1; US9679540B2; US20160125852A1

Abstract

一种向像素阵列写入图像数据的方法，包括：解码地址并基于所解码的地址激活两个或多个行选择信号。地址可以是具有至少一个三进制数位的三进制地址。该方法进一步包括向像素阵列提供两个或多个行选择信号，以选择两行或多行的像素阵列，行选择信号的激活将图像数据写入像素阵列中的两行或多行的像素。

Description

三进制可寻址选择扫描器

相关申请

本申请要求2014年10月29日提交的美国临时申请No.62/069,973的权益和优先权，其整个教导通过引用并入本文。

背景技术

LCD(液晶显示器)的垂直扫描涉及向LCD像素阵列提供图像数据。垂直扫描速率指的是单位时间内LCD像素阵列被刷新(即，被重新绘制)的次数。可以用基于移位寄存器的扫描器或可寻址扫描器实现垂直扫描。

基于移位寄存器的扫描器依次地选择每行，从顶部到底部或从底部到顶部。行选择顺序不发生变化—只是连续片段的方向可发生变化。

可寻址扫描器由于每行可被独立地选择而提供更灵活的图像构造。该特征使得LCD发挥“行(line)复制”功能，即，一行上的视频数据可在短时间内被“复制”到其他行。当相同数据要在严格的定时约束下向很多行写入时，这一点很有用。

复制功能依赖于在列电容上存储视频电压，并逐个地接通(turning on)已复制的行。由于可与列电容相关的泄漏，所存储的视频电压可随着写入多个行花费的时间发生变化。这种电压变化可导致之后被复制的行看起来比之前复制的亮一些。

发明内容

所描述的实施例将上述LCD行可寻址驱动方案与使得多个行被一次性接通的三进制寻址结合起来。该特征有助于同时将相同数据写入多个行。每个行完成水平扫描，这些行具有相同的电压，并且外观上没有差别。

在一个方面中，本发明是一种向像素阵列写入图像数据的方法，包括：解码地址并基于所解码的地址激活两个或多个行选择信号。该地址可以是具有至少一个三进制数位(“trit”)的三进制地址。解码可由行选择解码器执行。该方法可进一步包括向像素阵列提供两个或多个行选择信号，以选择两行或多行的像素阵列，行选择信号的激活将图像数据写入像素阵列中的两行或多行的像素。

一个实施例进一步包括防止至少一个三进制数位占据地址的最低有效位位置(least significant bit position)。另一个实施例进一步包括使用像素阵列上要显示的图像的一个或多个边界行的图像数据。

在一个实施例中，图像为在具有第二分辨率的像素阵列中、要被实例化的具有第一分辨率的嵌入图像。第二分辨率可大于第一分辨率。在另一个实施例中，图像数据描绘了图像的黑边界行。

一个实施例进一步包括在与像素阵列上要显示的图像相关的垂直回扫期间，写入图像的一个或多个边界行。

另一个实施例进一步包括提供与地址的至少一个位位置相关的掩码信息，其中掩码数据指示二进制输入或三进制数位中的哪一个占据地址的位位置。

在一个实施例中，当掩码数据在第一状态时，二进制输入占据地址的位位置，当掩码数据在第二状态时，三进制数位占据地址的位位置。在另一个实施例中，掩码数据分别指示两个或多个地址的位位置，使得掩码数据独立于其他位位置地指定各个位位置。在再一个实施例中，掩码数据用共同指示来指示两个或多个地址的位位置，使得该共同指示指定两个或多个位位置均相同。

在另一个方面中，本发明是一种用于显示图像的装置，包括：像素阵列，行选择解码器，用于解码地址并基于所解码的地址激活两个或多个行选择信号，地址是具有至少一个三进制数位的三进制地址。向像素阵列提供两个或多个行选择信号，以选择两行或多行的像素阵列，对该像素阵列的选择将图像数据写入两行或多行的像素阵列中的像素。

附图说明

上文将根据以下附图中示出的本发明的示例性实施例的更具体的描述变得明显，在附图中，贯穿不同的视图，相同的附图标记指代相同的部件。附图不一定是按比例绘制的，而是重点放在示出本发明的实施例。

图1示出了可产生黑色像素或暗色像素的交替的LCD像素电压的示例。

图2示出了线复制特征如何被用于快速写入多个黑线。

图3是根据本发明一个实施例的像素阵列的简单示例。

图4是具有VGA嵌入图像的SVGA显示器。

图5是类似于图4所示的显示器的SVGA显示器，其中VGA嵌入图像位于SVGA显示器中的不同位置。

图6示出了一个实施例的一种向像素阵列写入图像数据的方法。

具体实施方式

本发明的示例性实施例的描述如下。

近年来发展的微显示器可以用非常小的形状因数提供大尺寸、高分辨率彩色图像和视频流。这种显示器的一个应用可集成到戴在用户头上并在用户的视野内具有显示器的无线头戴式计算机，其样式类似于眼镜、音频头戴式耳机或视频眼镜。“无线计算头戴式设备”包括一个或多个小的高分辨率微显示器和用于放大图像的光学器件。WVGA微显示器可提供超级视频图形阵列(SVGA)(800×600)分辨率或扩展图形阵列(1024×768)或甚至更高分辨率。无线计算头戴式设备含有一个或多个无线计算和通信接口，实现了数据和视频流能力，并凭借双手依赖性设备(hands dependent device)提供更大的便利和灵活性。关于这类设备的更多信息，参见2009年1月5日提交的、发明名称为“用于控制其他系统和设备的移动无线显示器软件平台”的美国申请No.12/348,648，2009年3月27日提交的、“适合用作移动互联网设备的具有高分辨率显示器的手持式无线显示设备”的PCT国际申请No.PCT/US09/38601，以及2013年3月13日提交的、“作为ASR和HT输入的辅助显示器的头戴式计算机(HSC)”的美国申请No.13/799,570的专利申请，其全部内容通过引用并入本文。

为了提供图像构造的灵活性，可以使用本文描述的完全可寻址的行选择技术对微显示器执行垂直扫描。微显示器的每个像素行用二进制地址表示。行地址位在前一行期间被串行地移位并被解码以接通垂直选择扫描器中的相关行。

行可寻址方案的一个应用是“行复制”，能够使微显示器用小于微显示器原始分辨率的视频格式操作。当较小视频格式图像在微显示器的中心时，一定数量的未使用像素会存在于图像的上方和下方，以及图像的左侧和右侧边界。未使用像素被驱动成黑色，以便围绕图像的周边产生黑色边界。

通过将黑色像素包含在视频输入流中，可产生左侧和右侧黑色边界，而显示器的行复制特征支持产生顶部和底部黑色边界的有效方法。如本文其他部分所述，行复制指的是从微显示器的一行取得视频数据，并在一个或多个其他行上复制该视频数据。由于不必扫描完整的行，可在少于正常水平扫描时间内完成行复制操作。

在行复制模式中，水平扫描电路被停用，前一行的视频数据被保存在列线电容上。地址解码器和行选择正常地操作，将存储的数据传送到所选行的像素。

行倒转

对于LCD显示器，向LCD像素施加零电压时发生高传输(即，亮色或白色外观)，向像素施加正电压或负电压时发生低传输(即，暗色或黑色外观)。因此，通过向LCD像素施加正电压或负电压，可将LCD像素驱动成黑色。

一般地，LCD显示器不能在直流(DC)电压下很好地工作。用稳态非零DC电压驱动LCD显示器像素，可能例如导致污染相关LC单元的一侧或另一侧的板极而损伤显示器像素。为了防止此类损伤，施加到LCD的电压一般在高-黑和低-黑之间交替(即，来回翻转)，以便在像素上维持DC电压，当在时间上进行平均时，电压为零或近似为零。图1示出了可产生黑色像素或暗色像素的交替的LCD像素电压信号102的示例。在该示例中，示出了方波，尽管也可使用其他交替的波形。在LCD像素上维持时间-平均零电压可被称为“建立DC恢复”。

建立DC恢复的一个方式是使用行倒转方案，其中每行所示出的极性与相邻行的极性相反。极性也必须每个帧倒转。图2示出了线复制特征如何被用于快速写入多个黑线。用正常定时202为激活行写入黑线之后，用短的行定时204进行几个复制操作。这些被复制的行均具有相同的极性，因此被以偶数行间隔开，以便保持行倒转。接着，可用相反的极性写入另一组黑色行，随后是另一序列的复制操作。

三进制逻辑

三进制(ternary)逻辑是二进制布尔逻辑的扩展。三进制数字(本文也被称为“三进制数位”(trit))用于指定二进制布尔变量的可允许状态。三进制数位“X”表示位可以是二进制0或二进制1。以下示例示出了二进制寻址和三进制寻址之间的差异。

二进制地址编码单个值，如下所示：

0000→0

0001→1

0010→2

0011→3

另一方面，三进制地址编码数值集

00X0→0000,0010→{0,2}

X0X1→0000,0010,1000,1010→{1,3,9,11}

如上述示例所说明的，能够使用单个三进制地址表示数值的集合。当每个值指代一行LCD阵列时，单个三进制地址可用于指代LCD行的集合。三进制集合的大小等于2^N，其中N为三进制地址中X(即三进制数位)的数目。

使用三进制寻址的多个行的选择

在标准的行寻址方案中，被输入到地址解码器的行地址一次一行地接通显示器的一个特定行。行可寻址方案与三进制逻辑的结合使得一个输入地址能够选择多个行。在三进制可寻址方案中，向解码器发送具有三进制数位的三进制地址，结果为能够同时接通多个行的行指定(designation)的集合。

输入三进制地址中三进制数位的数量取决于要选择的行的数量。例如，如果要同时选择两行，三进制地址会包含一个三进制数位。如果要同时选择四行，三进制地址会包含两个三进制数位。

(上述的)LCD行倒转方案需要偶数行和奇数行具有相反的极性。因此，三进制数位不能处于三进制行地址的LSB位置。这使得相邻行具有交替的极性。

可以向任意分辨率(分辨率确定行地址中位的数量)的显示器应用三进制寻址的多个行选择。以下示例说明了使用4位地址的多行选择。

A₃A₂A₁A₀表示示例的输入地址。任何位可用三进制数位替换，除了需要保持纯二进制值以实现行倒转能力的LSB(A₀)之外。使用A₁处的一个三进制数位，三进制地址为A₃A₂X₁A₀。每个地址表示会同时接通的两行的集合，如下表1所示。

表1

使用A₁和A₂位置处的两个X，三进制地址为A₃X₂X₁A₀。每个地址表示会同时接通的四行的集合，如下表2所示。

A3	X2	X1	A0	行集合
					0	X	X	0	{0,2,4,6}
0	X	X	1	{1,3,5,7}
					1	X	X	0	{8,10,12,14}
1	X	X	1	{9,11,13,15}

表2

图3是根据本发明一个实施例的像素阵列302的简单示例，其中，视频数据信号304a到304e由列选择解码器306表示，行选择信号308a到308d由行选择解码器310表示。应理解，虽然本示例中仅示出了五个视频数据信号304a到304e，在其他实施例中，列选择解码器306可产生更多的视频数据信号。同样，虽然本示例中仅示出了四个行选择信号308a到308d，在其他实施例中，行选择解码器310可产生更多的行选择信号。

在一个实施例中，行选择解码器310和列选择解码器可以由例如集成电路或门阵列上的硬件逻辑，或在编码逻辑中，或由本领域已知的用于实现解码器的其他技术来实现。

行选择解码器310接收行选择地址312，并解码行选择地址312，以激活一个或多个行选择信号308a到308d。选择信号有助于向所选行的像素302写入视频数据304a到304e。当特定的选择信号被激活时，该信号导致相关的图像数据被存储在像素中的存储元件(例如，电容器)上。

行选择解码器310可解码行选择地址312的纯二进制值，以选择行选择信号308的其中一个。例如，行选择地址0000可选择行选择信号308a，行选择地址0001可选择行选择信号308b，行选择地址0010可选择行选择信号308c，行选择地址0011可选择行选择信号308d。

行选择器310可解码行选择地址312的三进制值，以同时选择两个或多个行选择信号308a到308d，如此处表1和表2中示出的示例所示。行选择器310在三进制行选择地址312的一个位置中将三进制数位解释为在该位置中同时处于两个二进制状态，因此指代多行选择。如本文所述，行选择地址312的一个位置中的三进制数位指代两行选择，两个地址位置的每一个中的三进制数位指代四行选择，三个地址位置中的每一个中的三进制数位指代八行选择等。

嵌入图像应用

在显示操作的很多情况下，从顶部到底部或从底部到顶部依次地选择行，在垂直回扫间隔期间，具有一些数量的非激活行。嵌入图像可用于用小于其原始分辨率的视频格式操作的显示器，其边界被写入为黑色。在这种操作中，固定数量的未使用线必须匹配小视频格式的较小回扫时间。

考虑以下示例的SVGA 402(800×600)显示器用VGA 404(640×480)视频输入在行倒转中操作，如图4所示。VGA嵌入图像在所有侧面上被黑色边界包围。嵌入图像也可围绕顶部和底部上不同尺寸的边界移动，如图5中示例所示。

60Hz VESA VGA格式需要45个垂直回扫线。120个未使用线(即，顶部和底部边界)需要匹配45个VGA线的时间。

实现这一点有两个方式。首先，如上所述，使用行复制功能，单独地但是在小于原始行时间内写入未使用线。其次，在原始行时间内同时地写入未使用线。

使用行复制方式，可在1.5倍原始VGA行时间内，将一组四个未使用行写入黑色。根据倒转约束，一组中的行必须被间隔开偶数行，以便交替的行可具有相反的极性。在行完成水平扫描的全行时间内，将一组的第一行写成黑色。余下的三行仅用全行时间的17％进行复制。

行复制方式的一个缺点在于复制功能依赖于在列电容上存储视频电压，并逐个地接通(即，写入)行。随时间的泄漏导致的视频电压的任何下降，会使之后被复制的行看起来比之前被复制的行亮一些。

采用三进制寻址方案，在全行原始时间内，可同时地写入多个行。因此，每个行将完成水平扫描，未使用行将具有相同的电压并在外观上没有差别。为了在60Hz VGA VESA回扫时间内写入120个行，未使用行需要比全行时间至少短120/45＝2.67倍。SVGA显示器可利用具有一个或两个三进制数位的三进制可寻址逻辑，使得最多四行同时被选择。

实现方式

SVGA一直到SXGA分辨率的示例显示器需要10位地址。该地址用A₉A₈A₇A₆A₅A₄A₃A₂A₁A₀表示。

第二和第三LSB位置(A₂，A₁)的一个或两个可用三进制数位替换，以实现选择一组两行或四行的选择。三个示例三进制配置是可能的：

示例1:A9A8 A7A6A5A4 A3A2X1A0→一次选择两行，间

隔两行

示例2:A9A8 A7A6A5A4 A3X2A1A0→一次选择两行，间

隔四行

示例3:A9A8 A7A6A5A4 A3X2X1A0→一次选择四行，间隔两行

掩码地址用于选择扫描器在三进制地址中识别X的位置。掩码位M可被施加到地址中的任何位位置，并用作选择器控制，以“挑选”该位位置是否具有特定的二进制值或三进制数位。该操作在表3中进行描述。当M是0时，地址的位位置具有输入二进制地址位A的值。当M是1时，地址的位位置是三进制数位X。

表3

为了接通四行，例如行{0,2,4,6}，二进制地址输入可以是四行地址0或2或4或6的任何一个。掩码位M₁和M₂被施加到A₁和A₂，结果为三进制地址00 0000 0XX0。

表4

由单个控制位掩码

对于仅需要固定数量的多行使能(enables)的应用，所有的掩码位可被关联到施加到输入行地址中的特定位置的单个控制位M。两个可能的配置为：

1)没有掩码的单个行选择，以及

2)有掩码的多行选择。

对于单个行选择，不施加掩码，X1＝A1并且X2＝A2。

单个行选择

二进制地址

A₉

A₈

A₇

A₆

A₅

A₄

A₃

A₂

A₁

A₀

掩码地址

0

三进制地址

A₉

A₈

A₇

A₆

A₅

A₄

A₃

A₂

A₁

A₀

表5

为了一次性选择间隔两行的四行(参照前面描述的示例3的配置，具有固定数量的四行使能)，掩码位置M1和M2可被关联在一起(即，M1＝M2＝M)，从而X1和X2均为X。操作可如下所示：

四行选择

二进制地址

A₉

A₈

A₇

A₆

A₅

A₄

A₃

A₂

A₁

A₀

掩码地址

0

1

0

三进制地址

A₉

A₈

A₇

A₆

A₅

A₄

A₃

X

A₀

表6

图6示出了一个实施例的一种向像素阵列写入图像数据的方法。接收602具有至少一个三进制数位的三进制地址。使用本文所述的行选择解码器解码地址。行选择解码器基于所解码的地址激活606两个或多个行选择信号。行选择解码器向像素阵列提供608两个或多个行选择信号，以选择两行或多行的像素阵列。选择信号的激活在两个或多个行像素阵列中写入图像数据。

尽管已经参照示例性实施例对本发明进行了具体地展示和描述，本领域技术人员应理解，在不偏离所附权利要求所涵盖的本发明的范围的情况下，可以对其中的形式和细节做出各种改变。

Claims

1.一种向像素阵列写入图像数据的方法，包括：

由行选择解码器解码地址，并基于所解码的地址激活两个或多个行选择信号，所述地址是具有至少一个三进制数位的三进制地址；

向所述像素阵列提供所述两个或多个行选择信号以选择所述像素阵列的两行或多行，所述行选择信号的激活将所述图像数据写入所述像素阵列的所述两行或多行中的像素。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括防止所述至少一个三进制数位占据所述地址的最低有效位位置。

3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括使用所述像素阵列上要显示的图像的一个或多个边界行的图像数据。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述图像为在具有第二分辨率的像素阵列中要被实例化的、具有第一分辨率的嵌入图像，所述第二分辨率大于所述第一分辨率。

5.根据权利要求3所述的方法，其中所述图像数据描绘了所述图像的黑边界行。

6.根据权利要求3所述的方法，进一步包括：在与所述像素阵列上要显示的所述图像相关的垂直回扫期间，写入所述图像的所述一个或多个边界行。

7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：提供与所述地址的至少一个位位置相关的掩码信息，其中所述掩码数据指示二进制输入或三进制数位中的哪一个占据所述地址的所述位位置。

8.根据权利要求6所述的方法，其中当所述掩码数据在第一状态时，所述二进制输入占据所述地址的所述位位置，当所述掩码数据在第二状态时，所述三进制数位占据所述地址的所述位位置。

9.根据权利要求6所述的方法，其中所述掩码数据分别指示所述地址的两个或多个位位置，使得所述掩码数据独立于其他位位置而指定各个位位置。

10.根据权利要求6所述的方法，其中所述掩码数据用共同指示来指示所述地址的两个或多个位位置，使得所述共同指示指定所述两个或多个位位置均相同。

11.一种用于显示图像的装置，包括：

像素阵列；

行选择解码器，用于解码地址并基于所解码的地址激活两个或多个行选择信号，所述地址是具有至少一个三进制数位的三进制地址；

向所述像素阵列提供所述两个或多个行选择信号，以选择所述像素阵列的两行或多行，对所述两行或多行的选择将所述图像数据写入所述像素阵列的所述两行或多行中的像素。

12.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个三进制数位被排除在所述地址的最低有效位位置之外。

13.根据权利要求1所述的装置，其中所述图像数据用于所述像素阵列上要显示的图像的一个或多个边界行。

14.根据权利要求1所述的装置，其中所述图像为在具有第二分辨率的像素阵列中要被实例化的、具有第一分辨率的嵌入图像，所述第二分辨率大于所述第一分辨率。

15.根据权利要求1所述的装置，其中所述图像数据描绘了所述图像的黑边界行。

16.根据权利要求1所述的装置，其中在与所述像素阵列上要显示的所述图像相关的垂直回扫期间，发生对所述像素阵列的所述两行或多行的选择。

17.根据权利要求1所述的装置，其中所述行选择解码器进一步被配置为接收与所述地址的至少一个位位置相关的掩码信息，其中所述掩码数据指示二进制输入或三进制数位中的哪一个占据所述地址的所述位位置。

18.根据权利要求17所述的装置，其中当所述掩码数据在第一状态时，所述二进制输入占据所述地址的所述位位置，当所述掩码数据在第二状态时，所述三进制数位占据所述地址的所述位位置。

19.根据权利要求17所述的装置，其中所述掩码数据分别指示所述地址的两个或多个位位置，使得所述掩码数据独立于其他位位置而指定各个位位置。

20.根据权利要求17所述的装置，其中所述掩码数据用共同指示来指示所述地址的两个或多个位位置，使得所述共同指示指定所述两个或多个位位置均相同。