CN108028032A - 用于缓解可变刷新率电荷不平衡的设备和方法 - Google Patents

用于缓解可变刷新率电荷不平衡的设备和方法 Download PDF

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Abstract

本发明题为“用于缓解可变刷新率电荷不平衡的设备和方法”。本发明提供了用于减轻和/或基本上消除由于可变刷新率引起的像素电荷不平衡的设备和方法。举例来说，一种方法包括在与第一刷新率相对应的第一个帧周期期间经由处理器向显示器的多个像素提供第一图像数据帧，并且在与第二刷新率相对应的第二个帧周期期间向所述显示器的所述多个像素提供第二图像数据帧。所述方法还包括将所述第一个帧周期划分为第一个帧子周期和第二个帧子周期，并且在所述第一个帧子周期和所述第二个帧子周期期间用所述第一图像数据帧驱动所述显示器的所述多个像素。

Description

用于缓解可变刷新率电荷不平衡的设备和方法
背景技术
本发明整体涉及利用可变刷新率的电子显示器，并且更具体地涉及利用可变刷新率的电子显示器中的反转不平衡补偿。
此部分旨在向读者介绍现有技术的各方面，所述各方面可能与下文描述和/或受权利要求书保护的本技术的各方面有关。我们认为这种论述有助于为读者提供背景信息以便于更好地理解本公开的各方面。因此，应当理解，要在这个意义上来阅读这些文字描述，而不是作为对现有技术的承认。
通常，电子显示器可以通过将多个图像数据帧连续写入该电子显示器的显示面板，而使用户能够感知到信息的视觉表示。更具体地讲，可以通过在连续帧周期内向显示面板中的像素施加正极性电压和/或负极性电压来显示一图像数据帧。例如，在列反转技术中，可以向奇数列施加正极性电压并且可以向偶数列施加负极性电压，以显示第一图像数据帧或第一组相邻的图像数据帧。随后，可以向奇数列施加负极性电压并且可以向偶数列施加正极性电压，以显示第二图像数据帧，或在第一组相邻的图像数据帧之后出现的第二组相邻的图像数据帧。类似地，在利用点反转和/或像素反转技术时，对显示器的像素施加的电压可以分别针对奇数帧和偶数帧，逐像素地在正极性电压和负极性电压之间交替变化。
如本文所用，“刷新率”可以指多图像数据帧(例如第一图像数据帧和第二图像数据帧)被写入电子显示器的频率(例如以赫兹[Hz]计)，或者“刷新率”可以指图像每秒被刷新的次数。因此，调节电子设备的刷新率可以调节电子显示器所消耗的功率。例如，刷新率较高时，功率消耗也可能较高。另一方面，刷新率较低时，功率消耗也可能较低。
实际上，在一些情况下，即便在连续显示的多图像数据帧之间，刷新率也可能是可变的。例如，继续讨论以上示例，可以按60Hz的刷新率来显示第一图像数据帧，并且可以按30Hz的刷新率来显示第二图像数据帧。因此，向奇数列或奇数像素施加负极性电压的时长可以是施加正极性电压的时长的两倍。类似地，向偶数列或偶数像素施加正极性电压的时长可以是施加负极性电压的时长的两倍。然而，由于当刷新率可变时，向显示面板施加相反极性电压的持续时间可能不同，所以反转不平衡可能在显示面板中累积，从而降低图像质量。提供利用可变刷新率来缓解电子显示器中的像素电荷不平衡的技术可能是有用的。
发明内容
下文阐述本文所公开的某些实施方案的概要。应当理解，呈现这些方面仅仅是为了向读者提供这些特定实施方案的简明概要，并且这些方面并非旨在限制本公开的范围。实际上，本公开可涵盖下文可能未阐述的多个方面。
本发明提供了用于减轻和/或基本上消除由于可变刷新率引起的像素电荷不平衡的设备和方法。举例来说，一种方法包括在与第一刷新率相对应的第一个帧周期期间经由处理器向显示器的多个像素提供第一图像数据帧，并且在与第二刷新率相对应的第二个帧周期期间向所述显示器的所述多个像素提供第二图像数据帧。该方法还包括将第一个帧周期划分为第一个帧子周期和第二个帧子周期，并且在第一个帧子周期和第二个帧子周期期间用第一图像数据帧驱动所述显示器的所述多个像素。
附图说明
通过阅读以下详细描述并参考附图，可以更好地理解本发明的各个方面，在附图中：
图1是根据一个实施方案的包括显示器控制电路的电子设备的示意性框图；
图2是根据一个实施方案的表示图1的电子设备的一个实施方案的笔记本式计算机的透视图；
图3是根据一个实施方案的表示图1的电子设备的另一个实施方案的手持式设备的前视图；
图4是根据一个实施方案的表示图1的电子设备的另一个实施方案的另一个手持式设备的前视图；
图5是根据一个实施方案的被包括在图1的电子设备中的显示器控制电路的框图；
图6是根据一个实施方案的利用像素反转技术的二维像素网格的图形；
图7是根据一个实施方案的利用帧重复缓解的二维像素网格的图形；
图8是根据一个实施方案的利用帧重复缓解的二维像素网格的图形；
图9是根据一个实施方案的利用帧重复缓解的二维像素网格的图形；
图10是根据一个实施方案示出像素电荷随时间的变化并且标注帧重复缓解的绘图；并且
图11是根据一个实施方案示出像素电荷随时间的变化并且标注帧重复缓解的绘图；以及
图12是根据一个实施方案示出可变刷新率的节奏并且利用帧重复缓解的绘图；以及
图13是根据一个实施方案示出可用于减轻和/或基本上消除由于可变刷新率引起的电压或像素电荷不平衡的过程的一个实施方案的流程图。
具体实施方式
下文将描述本发明的一个或多个具体实施方案。这些所描述的实施方案仅为目前所公开的技术的示例。此外，为了提供这些实施方案的简明描述，在本说明书中可能未描述实际具体实施的所有特征。应当认识到，在任何此类实际实施的开发中，如任何工程学或设计项目中那样，必须要作出特定于许多具体实施的决策以实现开发者的具体目标，诸如符合可能随具体实施变化的与系统相关的约束条件和与事务相关的约束条件。此外，应当理解，此类开发努力可能是复杂且耗时的，但对于从本公开中受益的普通技术人员而言，其可能仍然是设计、制造和生产的常规任务。
在介绍本公开的各种实施方案的元件时，冠词“一个”、“一种”和“该/所述”旨在意指存在所述元件中的一者或多者。术语“包括”(“comprising”,“including”)和“具有”旨在被包括在内，并且意指可能存在除列出的元件之外的附加元件。此外，应当理解，参考本公开的“一个实施方案”或“(“one embodiment”或“an embodiment”)并非意图被解释为排除也结合所引述的特征的附加实施方案的存在。
本发明的实施方案整体涉及利用可变刷新率的电子显示器，以及用于减轻和/或基本上消除电压或像素电荷不平衡、延伸开来可能由可变刷新率引起的图像伪影的方法。在某些实施方案中，可以使用定时控制器(TCON)或其他处理设备来提供具有总帧周期的一图像数据帧，并且将该总帧周期划分为在帧期间提供的两个或更多个基本上相似的图像数据帧，即两个或更多个子周期(例如，细分该总帧周期)。实际上，本发明的将总帧周期划分为子周期的技术可以被称为“帧重复缓解”，这是因为图像数据的活动帧(例如，图像数据的奇数帧和/或偶数帧)可以每总帧周期刷新至少两次，这与每总帧周期只刷新一次截然不同。
实际上，在一些实施方案中，TCON可以基于例如实时像素电荷不平衡累积数据(例如，测得的像素电荷不平衡累积数据)或历史像素电荷不平衡累积数据(例如，由随时间推移测得或估计的数据产生的像素电荷不平衡累积的数据模型)来执行本发明的帧重复缓解技术(例如，将总帧周期划分为两个或更多个帧子周期)。也就是说，在一些实施方案中，TCON44可以基于例如像素电荷阈值将总帧周期划分为两个或更多个帧子周期，并且在像素电荷接近为正极性像素电荷阈值或负极性像素电荷阈值的像素电荷值时可以重复或改变提供给显示器的像素的数据帧。这样，本发明的实施方案可以减轻和/或基本上消除在显示器的像素上累积的电压和/或像素电荷不平衡，延伸开来可以减轻和/或基本上消除基于该不平衡的且在利用可变刷新率时在显示器18上可能变得明显的图像伪影。
考虑到这些特征，提供了可用于减轻和/或基本上消除由于可变刷新率引起的电压或像素电荷不平衡的合适电子设备的一般描述。首先转向图1，根据本发明的一个实施方案的电子设备10除了别的之外可以包括一个或多个处理器12、存储器14、非易失性存储装置16、显示器18、输入结构22、输入/输出(例如I/O)接口24、网络接口26、显示器控制逻辑部件28和电源29。图1中所示的各种功能框可以包括硬件元件(例如，包括电路)、软件元件(例如，包括被存储在计算机可读介质上的计算机代码)，或者硬件元件与软件元件两者的组合。应当指出，图1仅是特定具体实施的一个示例，并且旨在示出可能存在于电子设备10中的部件的类型。
举例来说，电子设备10可以表示图2中所描绘的笔记本式计算机、图3或图4中所描绘的手持式设备或者类似设备的框图。应当注意，一个或多个处理器12和/或其他数据处理电路在本文一般可被称为“数据处理电路”。这种数据处理电路可整体或部分地以软件、固件、硬件、或它们的任意组合来实施。此外，数据处理电路可以是被包含的单个处理模块，或者可以完全或部分地结合在电子设备10内的其他元件中的任一个元件内。
在图1的电子设备10中，一个或多个处理器12和/或其他数据处理电路可与存储器14和非易失性存储器16可操作地耦接以执行各种算法。由一个或多个处理器12执行的此类程序或指令可被存储在任何合适的制品中，所述任何合适的制品包括至少共同地存储指令或例程的一个或多个有形的计算机可读介质，诸如存储器14和非易失性存储装置16。存储器14和非易失性存储装置16可包括用于存储数据和可执行指令的任何合适的制品，诸如随机存取存储器、只读存储器、可重写闪存存储器、硬盘驱动器、和光盘。另外，在此类计算机程序产品上编码的程序(例如操作系统)还可以包括可由一个或多个处理器12执行以使电子设备10能够提供各种功能的指令。
在某些实施方案中，显示器18可以是可允许用户查看在电子设备10上生成的图像的液晶显示器(例如LCD)。在一些实施方案中，显示器18可以包括可允许用户与电子设备10的用户界面进行交互的触摸屏。此外，应当理解，在一些实施方案中，显示器18可以包括一个或多个有机发光二极管(例如OLED)显示器，或者LCD面板和OLED面板的一些组合。
电子设备10的输入结构22可以使用户能够与电子设备10进行交互(例如，按下按钮以增大或减小音量水平)。正如网络接口26那样，I/O接口24可以使电子设备10能够与各种其他电子设备进行交互。网络接口26可以包括例如用于以下网络的接口：个人局域网(例如PAN)，诸如蓝牙网络；局域网(例如LAN)或无线局域网(例如WLAN)，诸如802.11x Wi-Fi网络；和/或广域网(例如WAN)，诸如第三代(例如3G)蜂窝网络、第四代(例如4G)蜂窝网络或长期演进(例如LTE)蜂窝网络。网络接口26还可以包括用于例如以下网络的接口：宽带固定无线接入网络(例如WiMAX)、移动宽带无线网络(例如移动WiMAX)，等等。如进一步示出的，电子设备10可包括电源29。电源29可以包括任何合适的电源，诸如可再充电锂聚合物(例如Li-poly)电池和/或交流电(例如AC)电源转换器。
在某些实施方案中，显示器18还可以包括显示器控制逻辑部件28。显示器控制逻辑部件28可以耦接到一个或多个处理器12。显示器控制逻辑部件28可以用于例如从一个或多个处理器12接收指示要在显示器18上呈现的图像的数据流。显示器控制逻辑部件28可以是专用集成电路(例如ASIC)，或者用于调节图像数据和/或在显示器18上生成图像的任何其他电路。如将进一步理解的，显示器控制逻辑部件28还可以包括定时控制器(TCON)，该TCON可以用于划分周期(例如帧周期)，在该周期中数据每帧周期被提供给显示器18，由此减轻和/或基本上消除由于利用可变刷新率而可能在显示器18上出现的任何电压或像素电荷不平衡。
在某些实施方案中，电子设备10可以采取以下形式：计算机、便携式电子设备、可穿戴电子设备，或其他类型的电子设备。此类计算机可包括通常便携的计算机(诸如膝上型计算机、笔记本式计算机和平板计算机)，以及通常在一个地点使用的计算机(诸如常规的台式计算机、工作站和/或服务器)。在某些实施方案中，计算机形式的电子设备10可以是购自Apple Inc.的Pro、MacBookmini或Mac型电子设备。举例来说，根据本发明的一个实施方案，在图2中示出了采取笔记本式计算机30A形式的电子设备10。所示出的计算机30A可包括外壳或壳体32、显示器18、输入结构22、以及I/O接口24的端口。在一个实施方案中，输入结构22(诸如键盘和/或触摸板)可以用于与计算机30A进行交互，诸如用于启动、控制或者操作GUI或在计算机30A上运行的应用程序。例如，键盘和/或触摸板可以允许用户在显示器18上显示的用户界面或应用程序界面上导航。
图3描绘了手持式设备30B的前视图，该手持式设备表示电子设备10的一个实施方案。手持式设备34可表示例如便携式电话、媒体播放器、个人数据管理器、手持式游戏平台或此类设备的任何组合。举例来说，手持式设备34可以是购自Apple Inc.(Cupertino,California)的或型手持式设备。
手持式设备30B可以包括壳体36，该壳体用于保护内部部件免遭物理性损坏并且用于屏蔽内部部件使其免受电磁干扰。壳体36可以包围显示器18，该显示器可以显示指示符图标39。指示符图标38除了别的之外可以指示手机信号强度、蓝牙连接和/或电池寿命。I/O接口24可以通过壳体36打开，并且可以包括例如用于硬质有线连接的I/O端口以用于使用标准连接器和协议诸如由Apple Inc.提供的闪电连接器、通用串行总线(例如USB)或其他类似的连接器和协议进行充电和/或内容操控。
用户输入结构40和42与显示器18结合可以允许用户控制手持式设备30B。例如，输入结构40可以激活或去激活手持式设备30B，输入结构42中的一个输入结构可以将用户界面导航到home屏幕和用户可配置的应用程序屏幕，并且/或者激活手持式设备30B的语音识别特征，而输入结构42中的另一个输入结构可以提供音量控制，或者可以在振动模式和响铃模式之间来回切换。附加输入结构42还可以包括麦克风和扬声器，该麦克风可以获得用于各种语音相关特征的用户语音，该扬声器允许音频回放和/或某些电话功能。输入结构42还可以包括耳机输入端，用于提供与外部扬声器和/或耳机的连接。
图4描绘了另一个手持式设备30C的前视图，该手持式设备表示电子设备10的另一个实施方案。手持式设备30C可以表示例如平板计算机，或者各种便携式计算设备中的一种。举例来说，手持式设备30C可以是电子设备10的平板电脑尺寸实施方案，具体可以是例如购自Apple Inc.(Cupertino,California)的型手持式设备。
现在转向图5，图中示出了显示器18的内部部件，更具体地示出了可以作为显示器控制逻辑部件28的一部分被包括在显示器内的部件。例如，如图所描绘，显示器控制逻辑部件28可以包括图像生成源43、定时控制器(TCON)44和显示器驱动器52(例如列驱动器或源驱动器)。图像源43可以生成图像数据并且将该图像数据传输到TCON 44。相应地，在一些实施方案中，图像生成源43可以是处理器18和/或图像处理电路27。此外，TCON 44可以分析所接收的图像数据，并且通过向电子显示器18的显示面板施加电压来指示驱动器52将一图像数据帧写入像素。如进一步示出的，为了利于处理图像数据，在一些实施方案中TCON 44可以包括内部处理器42和内部存储器44。具体地讲，TCON 44可以利用内部处理器42和内部存储器44来分析所接收的图像数据，以确定例如施加到每个像素以实现将期望的图像数据帧提供给显示器驱动器52的电压的大小。此外，TCON 44可以分析所接收的图像数据以确定将图像数据帧提供给显示器驱动器52的期望刷新率。
在一些实施方案中，TCON 44可以基于例如被包括在图像数据中的垂直消隐(Vblank)线和/或活动线的数量来确定期望刷新率。例如，当显示器18以2880×1800的分辨率显示多图像数据帧时，在TCON 44确定对应的图像数据包括52条垂直消隐线和1800条活动线的情况下，TCON 44可以指示驱动器52以60Hz显示第一图像数据帧。此外，在TCON 44确定对应的图像数据包括1904条垂直消隐线和1800条活动线的情况下，TCON 44可以指示驱动器52以30Hz显示第二图像数据帧。
由于显示器18中的每行像素被连续写入，所以一图像数据帧被显示的持续时间可以包括对应图像数据中的活动线的数量。此外，当接收到对应图像数据中的垂直消隐线时，所显示的图像数据帧可以继续显示。因此，一图像数据帧被显示的总持续时间可以被描述为对应图像数据中的垂直消隐线的数量和活动线的数量之和。为了帮助说明，继续讨论以上示例，第一图像数据帧被显示的持续时间可以是1852条线，而第二图像数据帧被显示的持续时间可以是3704条线。换句话说，本文可以使用一条线来表示一个单位的时间。
如上所述，向显示器18的像素施加正电压和负电压的持续时间可能导致像素电荷不平衡累积在显示器18的像素上。因此，在一些实施方案中，TCON 44可以利用计数器50基于例如正极性电压和负极性电压每帧周期被施加到显示器18的像素的时间段、以及显示器18的像素上受监测的净像素电荷累积来记录每组电压极性以递增和/或递减方式保持的持续时间。例如，当对应的图像数据帧以第一组电压极性(例如正帧)显示时，计数器50可以递增被包括在图像数据中的线的数量。
另一方面，当对应的图像数据帧以第二组电压极性(例如负帧)显示时，计数器50可以递减被包括在图像数据中的线的数量。除此之外或另选地，计数器50可以包括定时器，该定时器记录每组电压极性被保持的时间，并且还可以随时间推移跟踪像素电荷累积。实际上，如将进一步理解的，TCON 44可以通过划分与较低刷新率相对应的帧周期，并且使用使计数器值和像素电荷趋向中性值(例如，零像素电荷值)的一组电压极性来刷新后续图像数据帧(例如，每帧周期两次)，由此减轻或基本上消除在显示器18的像素上累积的像素电荷不平衡。
图6示出了可以被显示器18使用的像素反转技术。然而，应当理解，本文所讨论的技术可以应用于利用任何反转技术诸如列反转技术、线反转技术、帧反转技术等的显示器中。例如，奇数帧像素网格56可以是显示器18的利用点反转和/或像素反转方法的一部分。在奇数帧期间，奇数帧像素网格56可以包括5×5个像素54，每个像素54具有施加到其的相应电压。施加到显示器18的像素54的电压可以逐像素地在正电压极性(例如+V像素)和负电压极性(例如-V像素)之间交替变化。例如，最顶行、第三行和第五行(例如，奇数帧像素网格56的第1、第3和第5行)可以包括可以接收正电压极性(例如，沿像素网格56的第1、第3和第5列)和负电压极性(例如，沿像素网格56的第2列和第4列)的若干像素54。另一方面，第二行和第四行(例如，奇数帧像素网格56的第2行和第4行)可以包括接收正电压极性(例如，沿像素网格56的第2列和第4列)和负电压极性(例如，沿偶数像素网格56的第1、第3和第5列)的五个像素54。
如图6中进一步示出的，在偶数帧期间，偶数帧像素网格58的第1、第3和第5行可以包括接收正电压极性(例如，在偶数帧像素网格58的第2列和第4列中)和负电压极性(例如，在偶数帧像素网格58的第1、第3和第5列中)的若干像素54。另一方面，第二行和第四行(例如，偶数帧像素网格58的第2行和第4行)可以包括接收正电压(例如，沿偶数帧像素网格58的第1、第3和第5列)和负电压(例如，沿偶数帧像素网格58的第2行和第4行)的五个像素54。具体地讲，在偶数帧期间，先前以奇数帧中的正电压极性驱动的像素54中的每一个像素接着可以各自以负电压极性驱动，反之亦然。
应当理解，如图6所描绘的奇数帧像素网格56和偶数帧像素网格58可以各自表示一个独立的帧周期。实际上，在一些实施方案中，奇数帧像素网格56和偶数帧像素网格58可以各自包括不同的刷新率(例如可变刷新率)。例如，在一个实施方案中，奇数帧像素网格56可以按60Hz的刷新率提供给显示器18的像素54，而偶数帧像素网格58可以按30Hz的刷新率提供给显示器18的像素54，反之亦然。在另一个实施方案中，奇数帧像素网格56可以按120Hz的刷新率提供给显示器18的像素54，而偶数帧像素网格58可以按120Hz的刷新率提供给显示器18的像素54，反之亦然。
然而，因为例如奇数帧像素网格56和偶数帧像素网格58可以按不同的刷新率提供给显示器18的像素54，所以延伸开来，在不同持续时间的帧周期期间，像素电荷不平衡可能在像素54上累积。这可能导致不期望的图像伪影在显示器18上变得明显。例如，当刷新率从例如60Hz降至30Hz时，按降低的刷新率(例如30Hz)显示下一图像数据帧可能增大在显示器18的像素54上累积的像素电荷不平衡，这是因为与在例如按正常刷新率(例如60Hz)驱动的之前的或随后的帧周期期间意图以正极性电压和/或负极性电压驱动的像素54相比，意图以正极性电压和/或负极性电压驱动的像素54将按降低的刷新率(例如30Hz)被正向和/或负向驱动较长的时间段。
因此，在某些实施方案中，为了缓解可能在像素54上累积的像素电荷不平衡，可能有用的是提供具有总帧周期T的一图像数据帧，并且将该总帧周期T划分为在帧子周期T1和T2期间提供的两个或更多个基本上相似的图像数据帧(例如，细分该总帧周期T)。实际上，在一个实施方案中，本技术的将总帧周期T划分为子周期T1和T2的技术在本文中可以被称为“帧重复缓解”，这是因为图像数据的活动帧(例如，奇数帧像素网格56和/或偶数帧像素网格58)可以每总帧周期T刷新至少两次，这与每总帧周期T只刷新一次截然不同。例如，在一个实施方案中，总帧周期T一般可以表示为：
T＝T1+T2，其中T1≠T2 方程(1)。
在一些实施方案中，如以上关于图5所大体讨论的，可以基于例如实时(例如，测得的像素电荷不平衡累积数据)像素电荷不平衡累积数据或历史像素电荷不平衡累积数据(例如，由随时间推移测得或估计的数据产生的像素电荷不平衡累积的数据模型)来执行本发明的帧重复缓解技术(例如，将总帧周期T划分为帧子周期T1和T2)。也就是说，在一些实施方案中，TCON 44可以基于例如像素电荷阈值(例如，监测实时像素电荷接近可配置像素电荷阈值或历史像素电荷阈值的密切程度)将总帧周期T划分为帧子周期T1和T2，并且在像素电荷接近为正极性像素电荷阈值(例如，或者刚好小于正极性像素电荷阈值)的像素电荷值或为负极性像素电荷阈值(例如，或者刚好大于正极性像素电荷阈值)的像素电荷值时可以重复或改变提供给显示器18的像素54的数据帧。因此，如将关于图7至图10进一步描述的，本发明的实施方案可以减轻和/或基本上消除显示器18的像素54的电压和/或像素电荷不平衡，延伸开来可以减轻和/或基本上消除基于该不平衡的且在利用可变刷新率时(例如，在每帧周期120Hz、90Hz、60Hz、45Hz、30Hz等之间变化)在显示器18上可能变得明显的图像伪影。
例如，如图7、图8和图9所示，在某些实施方案中，TCON 44可以通过例如当累积的像素54电荷(例如，净累积的像素54电荷)如图7所示接近负极性像素电荷阈值时，在为正的帧子周期T1和T2中的每一个期间用图像数据的奇数帧(例如正帧)来驱动像素54，由此重复一图像数据帧。类似地，TCON 44可以通过例如当累积的像素54电荷(例如，净累积的像素54电荷)如图8所示接近正极性像素电荷阈值时，在为正的帧子周期T1和T2中的每一个期间用图像数据的偶数帧(例如负帧)来驱动像素54，由此重复一图像数据帧。图9示出了TCON 44可以基于例如针对显示器18的像素54测得的和/或建模的累积电荷不平衡(例如，正极性电荷和/或负极性电荷)，通过例如在帧子周期T1期间用图像数据的奇数帧(例如正帧)来驱动像素54、在帧子周期T2期间用图像数据的偶数帧(例如负帧)来驱动像素54，反之亦然，由此在帧子周期T1和T2之间改变图像数据帧的极性(尽管该图像数据帧的内容可以保持不变)。
然而，应当理解，图7、图8和图9中示出的示例仅仅是出于举例说明的目的而提供的。实际上，如以上关于方程(1)所描绘的，应当理解，帧子周期T1和T2可能不等于总帧周期T，延伸开来，帧子周期T1和T2可以随着显示器18的可变刷新率(例如，在每帧周期120Hz、60Hz、45Hz、30Hz等之间变化)而变化。实际上，在一些实施方案中，前一个帧子周期T1(例如，与后一个帧子周期T2相反)可以被设置为显示器18的最小帧周期(例如Tmin)。例如，在一个实施方案中，类似于方程(1)，总帧周期T可以进一步表示为：
因此，如根据方程(2)可以理解的，随着刷新率例如在60Hz和30Hz之间或在120Hz和60Hz之间变化，总帧周期T可以例如在16.66毫秒(ms)和33.33ms之间或在8.33ms和16.66ms之间变化。因此，在不采用本发明的帧重复缓解技术(例如，将总帧周期T划分为帧子周期T1和T2，并且每总帧周期T刷新图像数据的当前帧至少两次)的情况下，当与例如16.66ms和33.33ms或8.33ms和16.66ms中的较大者相对应的帧周期包括正极性电压或负极性电压时，净正极性电荷或净负极性电荷可能在像素54上累积。
例如，由于TCON 44可以将总帧周期T划分为帧子周期T1和T2，并且每总帧周期T刷新图像数据帧至少两次，所以在意图将像素54驱动到+3V电压和-3V电压时，+3V(正极性)电压实际上可以按3.0V驱动，这与例如+3.1V相反。类似地，-3V(负极性)电压实际上可以按-3.0V驱动，这与例如-2.9V相反。因此，本发明的帧重复缓解技术可以减轻和/或基本上消除在利用可变刷新率时在显示器18的像素54上累积的电压和/或像素电荷不平衡，延伸开来可以减轻和/或基本上消除基于该不平衡的且在显示器18上可能变得明显的图像伪影。
现在转向图10，图中示出了例如经由TCON 44和计数器50生成的像素电荷图70。像素电荷图70被绘制为随时间推移的像素54电荷函数。如图10的像素电荷图70所描绘，当像素电荷72达到正极性像素电荷阈值74(例如，与每帧周期的正极性电压驱动像素54中的每一者相对应)、负极性像素电荷阈值76(例如，与每帧周期的负极性电压驱动像素54中的每一者相对应)或其他像素电荷阈值时，TCON 44可以将总帧周期T划分为帧子周期T1和T2，并且每总帧周期T重复或改变图像数据帧至少两次，由此缓解像素电荷不平衡累积的发生。
在某些实施方案中，正极性像素电荷阈值74和负极性像素电荷阈值76可以是可配置值或基于模型的值。具体地讲，如之前关于图5所讨论的，TCON 44可以包括计数器50，该计数器随着提供给显示器18的像素54的数据的每个帧而递增和/或递减，直到达到显示器18的各个像素54上的可配置电荷阈值为止。一旦达到可配置像素电荷阈值(例如，正极性阈值74、负极性阈值76)，TCON 44就可以基于例如像素电荷不平衡累积将总帧周期T划分为帧子周期T1和T2，并且每总帧周期T重复或改变图像数据帧至少两次。
实际上，如图10中进一步示出的，通过每总帧周期T重复或改变(例如，分别在帧子周期T1和T2期间用两个或更多个奇数帧、两个或更多个偶数帧，或者用一个奇数帧和一个偶数帧来驱动像素54)图像数据帧至少两次，一旦像素电荷72达到正极性像素电荷阈值74，像素电荷72就可以朝中性电荷值减小(例如，接近大约为零的净电荷值)，而一旦像素电荷72达到负极性像素电荷阈值76，该像素电荷就可以朝中性电荷值增大(例如，接近大约为零的净电荷值)。因此，这些技术可以减轻和/或基本上消除在利用可变刷新率时显示器18的像素54的电压和/或电荷不平衡，延伸开来可以减轻和/或基本上消除基于该不平衡的且在显示器18上可能变得明显的图像伪影。
在某些实施方案中，除了用TCON 44监测随时间推移累积的像素54电荷不平衡并且基于该不平衡执行以上讨论的帧重复缓解技术之外，还可能有用的是用TCON 44来监测以可变刷新率提供给显示器18的像素54的图像数据帧的节奏(例如节奏模式)。例如，图11示出了绘图80，其描绘了刷新率和/或周期“X+”、“Y-”、“X+”和“Y-”之间的不平衡节奏。出于说明的目的，“X”和“Y”可以包括不同值(例如，分别为60Hz和30Hz)的刷新率。具体地讲，由于对应于“Y-”刷新率的帧周期可能比对应于“X+”刷新率的帧周期长，所以绘图80可能被认为不平衡。此外，因为与“Y-”刷新率和/或周期相对应的帧周期可以紧跟在与“X+”刷新率和/或周期相对应的帧周期之后出现，所以像素54电荷(例如，在本图解的负帧期间)可能在与“Y-”刷新率和/或周期相对应的帧周期期间累积在像素54上。
因此，在某些实施方案中，可能有用的是用TCON 44来调节图像数据帧的节奏(例如，以可变刷新率调节图像数据帧的节奏模式)，如图11所描绘。例如，绘图82描绘了刷新率和/或周期“X+”、“X-”、“Y+”和“Y-”之间的平衡节奏。实际上，如图11的绘图82所示，与“X+”和“X-”刷新率和/或周期相对应的帧周期可以连续出现，并且类似地，与“Y+”和“Y-”刷新率和/或周期相对应的帧周期也可以连续出现。这样，像素54可以在正帧和负帧期间以刷新率“X”(例如，60Hz、90Hz、120Hz)和刷新率“Y”(例如，30Hz、45Hz、60Hz)被驱动基本上相等的时间段。
在其他实施方案中，可能有用的是在显示器18执行触摸扫描的时间(例如，显示器18扫描显示器18上的触摸的时间段)期间，在用多图像数据帧刷新显示器18的时间之间应用本发明的帧重复缓解技术(例如，将总帧周期T划分为帧子周期T1和T2，并且每总帧周期T刷新图像数据的当前帧至少两次)。图12示出了在显示器18经由绘图84和86执行触摸扫描的时间期间应用的本发明的帧重复缓解技术的一个示例。例如，如图12的绘图84所示，在一些实施方案中，触摸事件90可以被检测为额外生成的数据帧(例如，除了在帧周期88期间生成的图像数据帧之外)。
因此，在某些实施方案中，如绘图86所示，TCON 44可以将总帧周期T划分为帧子周期T1(例如，如由帧周期92所示)和T2(例如，如由帧周期94所示)，并且在例如帧子周期92期间用与提供给像素54的图像数据帧的电压极性相反的一图像数据帧来刷新像素54。例如，如绘图86所描绘，如果在帧周期92(例如“T+”)期间提供一个正帧，则可以在紧跟在帧周期92之后的帧周期94期间提供一个负帧。这因此可以降低图像伪影由于例如如图12的绘图84中所示的触摸事件90而在显示器18上变得明显的可能性。
现在转向图13，其中呈现了流程图，该流程图示出了通过使用例如图5中所描绘的TCON 44和/或图1中包括的一个或多个处理器12，可用于减轻和/或基本上消除由于可变刷新率引起的电压或像素电荷不平衡的过程96的一个实施方案。过程96可以包括被存储在非暂态机器可读介质(例如存储器14)中并且例如由图5所描绘的TCON 44执行的代码或指令。过程96可以开始于TCON 44接收(框98)图像数据。例如，TCON 44可以从图像生成源43接收图像数据，以提供给显示器18的像素54。
过程96然后可以继续进行到TCON 44根据像素反转技术将图像数据提供(框100)给显示器的像素。例如，如以上关于图6所讨论的，TCON 44可以向显示器18的像素54提供所施加的电压，该电压逐像素地在正电压极性(例如+V像素)和负电压极性(例如-V像素)之间交替变化。过程96然后可以继续进行到TCON 44跟踪(框102)一图像数据帧被提供给显示器的像素的时间，直到达到电荷阈值为止。例如，如以上关于图5所讨论的，TCON 44可以包括计数器50，该计数器与向显示器18的像素54提供数据的每个帧的持续时间相对应递增和/或递减，直到达到各个像素54上的净像素电荷阈值(例如，可配置的正电荷阈值和负电荷阈值)为止。
过程96然后可以继续进行到在达到像素电荷阈值时，TCON 44将帧周期划分(框104)为第一个帧周期和第二个帧周期。例如，如之前所讨论的，TCON 44可以基于例如实时像素电荷不平衡累积数据(例如，测得的像素电荷不平衡累积数据)或历史像素电荷不平衡累积数据(例如，由随时间推移测得或估计的数据产生的像素电荷不平衡累积的数据模型)，将总帧周期T划分为帧子周期T1和T2。
过程96的最后一步可以是TCON 44在第一个帧周期和第二个帧周期期间提供(框106)两个或更多个图像数据帧，以减轻或消除在像素上累积的像素电荷不平衡。例如，如以上在图7、图8和图9中所讨论的，TCON44可以例如通过当累积的像素54电荷(例如，净累积的像素54电荷)接近负极性像素电荷阈值时，在为正的帧子周期T1和T2中的每一个期间用图像数据的奇数帧(例如正帧)来驱动像素54，或者通过当累积的像素54电荷(例如，净累积的像素54电荷)接近正极性像素电荷阈值时，在为正的帧子周期T1和T2中的每一个期间用图像数据的偶数帧(例如负帧)来驱动像素54，由此重复或改变一图像数据帧。这样，过程96因此可以减轻和/或基本上消除在利用可变刷新率时在显示器18的像素54上累积的电压和/或像素电荷不平衡，延伸开来可以减轻和/或基本上消除基于该不平衡的且在显示器18上可能变得明显的图像伪影。
虽然已经通过举例的方式示出了上述具体实施方案，但是应当理解，这些实施方案可以容许各种修改和替代形式。还应当理解，权利要求书不是旨在限于所公开的特定形式，而是旨在涵盖落在本公开的实质和范围内的所有修改形式、等同形式和替代形式。

Claims (27)

1.一种操作显示器的方法，包括：
在与第一刷新率相对应的第一个帧周期期间经由处理器向所述显示器的多个像素提供第一图像数据帧；
在与第二刷新率的相对应第二个帧周期期间向所述显示器的所述多个像素提供第二图像数据帧；
将所述第一个帧周期划分为第一个帧子周期和第二个帧子周期；以及
在所述第一个帧子周期和所述第二个帧子周期期间用所述第一图像数据帧驱动所述显示器的所述多个像素。
2.根据权利要求1所述的方法，其中向所述显示器的所述多个像素提供所述第一图像数据帧包括向所述多个像素提供正的图像数据帧。
3.根据权利要求1所述的方法，其中向所述显示器的所述多个像素提供所述第二图像数据帧包括向所述多个像素提供负的图像数据帧。
4.根据权利要求1所述的方法，其中将所述第一个帧周期划分为所述第一个帧子周期和所述第二个帧子周期包括：每当所述显示器的所述像素上的电荷达到像素电荷阈值，便划分所述第一个帧周期。
5.根据权利要求4所述的方法，其中将所述第一个帧周期划分为所述第一个帧子周期和所述第二个帧子周期包括：每当所述显示器的所述像素上的所述电荷达到为所述像素电荷阈值的正极性阈值，便划分所述第一个帧周期。
6.根据权利要求4所述的方法，其中将所述第一个帧周期划分为所述第一个帧子周期和所述第二个帧子周期包括：每当所述显示器的所述像素上的所述电荷达到为所述像素电荷阈值的负极性阈值，便划分所述第一个帧周期。
7.根据权利要求1所述的方法，其中将所述第一个帧周期划分为所述第一个帧子周期和所述第二个帧子周期包括：当所述第一刷新率大于所述第二刷新率时，划分所述第一个帧周期。
8.根据权利要求1所述的方法，其中将所述第一个帧周期划分为所述第一个帧子周期和所述第二个帧子周期包括将所述第一个帧周期划分为不相等的帧子周期。
9.根据权利要求1所述的方法，包括将所述第二个帧周期划分为第三个帧子周期和第四个帧子周期。
10.一种电子设备，包括：
处理器，所述处理器被配置为生成像素数据并加以传输；
定时控制器(TCON)，所述定时控制器被配置为接收所述像素数据，并且：
在第一个帧周期期间以第一刷新率向所述显示器的像素提供所述像素数据的奇数帧；
在第二个帧周期期间以第二刷新率向所述显示器的所述像素提供所述像素数据的偶数帧；
将所述第一个帧周期或所述第二个帧周期划分为第一个帧子周期和第二个帧子周期；以及
当所述第二个帧周期大于所述第一个帧周期时，在所述第一个帧子周期和所述第二个帧子周期期间向所述像素提供所述像素数据的所述奇数帧，而当所述第一个帧周期大于所述第二个帧周期时，在所述第一个帧子周期和所述第二个帧子周期期间向所述像素提供所述像素数据的所述偶数帧；以及
显示器，所述显示器被配置为显示所述像素数据。
11.根据权利要求10所述的电子设备，其中所述TCON被配置为当所述第二个帧周期大于所述第一个帧周期时，在所述第一个帧子周期和所述第二个帧子周期期间向所述像素提供所述像素数据的所述奇数帧，以在所述第一个帧周期期间刷新所述像素至少两次。
12.根据权利要求10所述的电子设备，其中所述TCON被配置为当所述第一个帧周期大于所述第二个帧周期时，在所述第一个帧子周期和所述第二个帧子周期期间向所述像素提供所述像素数据的所述偶数帧，以在所述第二个帧周期期间刷新所述像素至少两次。
13.根据权利要求10所述的电子设备，其中所述TCON被配置为将所述第一个帧周期或所述第二个帧周期划分为所述第一个帧子周期和所述第二个帧子周期，以减轻或基本上消除图像伪影在所述显示器上的发生。
14.根据权利要求10所述的电子设备，其中所述第一刷新率包括n赫兹(Hz)的刷新率，并且所述第二刷新率包括k Hz的刷新率，其中k小于n。
15.根据权利要求10所述的电子设备，其中所述TCON被配置为调节按所述第一刷新率提供所述奇数帧以及按所述第二刷新率提供所述偶数帧的节奏。
16.根据权利要求10所述的电子设备，其中所述TCON被配置为当在所述显示器上检测到触摸时，将所述第一个帧周期或所述第二个帧周期划分为所述第一个帧子周期和所述第二个帧子周期。
17.一种利用可变刷新率来减轻电子显示器上的图像伪影的方法，包括：
经由处理器接收图像数据；
根据像素反转技术将所述图像数据提供给所述电子显示器的像素；
在一个帧周期内跟踪所述图像数据帧被存储到所述显示器的所述像素的持续时间，直到达到阈值为止；
将所述帧周期划分为第一个帧子周期和第二个帧子周期；以及
在所述第一个帧子周期和所述第二个帧子周期期间提供所述两个或更多个图像数据帧，以减轻或基本上消除所述显示器的所述像素上可能发生的像素电荷不平衡。
18.根据权利要求17所述的方法，其中跟踪所述图像数据帧被存储到所述像素的所述持续时间包括：每当所述显示器的所述像素上的电荷达到为所述阈值的正极性阈值，便加以跟踪。
19.根据权利要求17所述的方法，其中跟踪所述图像数据帧被存储到所述像素的所述持续时间包括：每当所述显示器的所述像素上的电荷达到为所述阈值的负极性阈值，便加以跟踪。
20.根据权利要求17所述的方法，其中在所述第一个帧子周期和所述第二个帧子周期期间提供两个或更多个所述图像数据帧包括：在所述第二个帧周期期间利用具有与所述像素的极性相反的极性的电压来驱动所述显示器的所述像素。
21.一种电子显示器，包括：
显示器控制逻辑部件，所述显示器控制逻辑部件被配置为：
以第一刷新率向所述电子显示器的像素提供多个第一图像数据帧；
以第二刷新率向所述电子显示器的所述像素提供多个第二图像数据帧；
将与所述第二刷新率相对应的总帧周期T划分为第一个帧子周期T1和第二个帧子周期T2；以及
在所述第一个帧子周期T1期间提供所述多个第二图像数据帧中的第一帧，并且在所述第二个帧子周期T2期间提供所述多个第二图像数据帧中的第二帧。
22.根据权利要求21所述的电子显示器，其中所述第一个帧子周期T1包括所述电子显示器的最小帧刷新周期。
23.根据权利要求21所述的电子显示器，其中所述第一个帧子周期T1不等于所述第二个帧子周期T2。
24.根据权利要求21所述的电子显示器，其中所述第一个帧子周期T1小于所述第二个帧子周期T2。
25.根据权利要求21所述的电子显示器，其中所述第一刷新率包括大约120赫兹(Hz)或大约60Hz的刷新率。
26.根据权利要求21所述的电子显示器，其中所述第二刷新率包括大约60赫兹(Hz)或大约30Hz的刷新率。
27.一种在其上存储有计算机可执行代码的非暂态计算机可读介质，所述代码包括用于以下操作的指令：
使电子显示器在与第一刷新率相对应的第一个帧周期期间将第一图像数据帧接收到所述电子显示器的多个像素；
使所述电子显示器在与第二刷新率相对应的第二个帧周期期间将第二图像数据帧接收到所述电子显示器的所述多个像素；
使所述电子显示器的定时控制器(TCON)将所述第一个帧周期划分为第一个帧子周期和第二个帧子周期；以及
使所述电子显示器在所述第一个帧子周期和所述第二个帧子周期期间接收所述第一图像数据帧。
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