专利名称：低功率lcd驱动方案的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及在液晶显示设备上显示信息的方法。本发明还涉及一种自适应地选择扫描顺序以降低无源液晶显示设备的功率要求的方法。
背景技术：
液晶显示器在多种设备上被使用，例如蜂窝电话机、寻呼机和个人数字助理设备。因为这些显示器大多使用在便携式电池供电的设备中，低功耗是一个很重要的显示器属性。现有技术的多种系统，例如LCD显示器，包括通过其重叠区构成像素的行电极和列电极向显示器供电。根据多种技术中的一种技术将所要显示的信息转换成行寻址和列数据信号。通过向显示电极提供合适的信号，这些技术工作在LCD材料的物理限制和规范内。
在无源LCD显示器中通常使用的是多路复用技术，它基于显示器的光属性响应于平均或R.M.S信号的原理。这种技术的普通实现，例如Alto-Pleshko技术，使用行信号来选择接收信息的行，使用列信号作为承载被显示信息的数据信号。这种技术的变型已经被研发来使用交流驱动显示器以限制直流对液晶的损坏，并将所施加的电压保持在某一范围内。一个该显示技术变型的例子是改进的Alt和Pleshko技术(IAPT)。除了控制显示的IAPT方法之外，还有许多其它的生成显示的技术，例如用于通过多个显示扫描生成灰度电平的帧速率调制(FRM)，和同时扫描多行的多行寻址(MLA)。具体而言，现有技术将扫描限制为某种设置模式，这不是从显示器一边到另一边逐行扫描的多路传输方法所必需的。
长期以来LCD显示器研发的一个目的是降低功耗，例如允许延长便携式设备中电池的使用时间。在已经尝试用于降低功率要求的方法中有研究使用新晶体、在显示器中结合使用更先进的电子技术以及开发计算密集的显示驱动器算法，例如MLA技术。本发明引入一种新的低功率LCD面板寻址方案，它使用简单的驱动方法，并兼容现有的液晶材料和LCD制造技术。
发明内容
本发明的目的在于通过提供一种扫描显示器的方法和设备来降低驱动LCD显示器的功率要求。现有技术的显示器驱动技术以固定的逐行扫描模式来扫描显示器，并未利用可能降低功率要求的其它可能的扫描模式。通过改变扫描顺序以降低功率要求，本发明与使用现有的扫描技术相比能够更好地降低功率要求。
在一个实施例中，显示器通过选择或计算具有较低功率要求的扫描顺序来响应输入数据。在另一个实施例中，扫描顺序固定为一个非连续的顺序以提供较低的总功率要求。在另一个实施例中，显示逻辑电路使用多个扫描顺序驱动显示器，测量显示器功率指示，并选择一个最佳顺序，使用该最佳顺序驱动显示器。其它实施例包括根据所测量的功率变化、所测量的显示器单元中的变化或者在固定的时间间隔或其它指示来触发显示器逻辑电路，以便显示逻辑电路不断寻找一个更低的功率要求。
因此，本发明允许提供在现有技术中未用的扫描顺序以降低显示器的功率要求。这允许通过添加一些电路或组件编程来降低功率并与当前的液晶显示器兼容。
本发明的一个优点是提供一种与液晶显示器一齐使用的新的方法和设备，以便可以构建显示器在给定的能量上工作更长的时间。
本发明的另一个优点是提供一种新的方法和设备，用于结合多路传输技术提供行扫描顺序以降低显示器功率要求。
本发明的又一个优点是提供一种新的方法和设备，自适应地修改行扫描顺序以降低LCD显示器的显示功率要求。
本发明的又一个优点是提供一种与当前的液晶显示器相兼容的新的方法和设备。
本发明的一个优点是提供一种新的方法和设备，提供在跳过一行或多行像素时扫描显示器的行扫描顺序。
本发明的一个优点是提供一种新的方法和设备，用于提供驱动一个显示器的多行扫描顺序。
本发明的又一个优点是提供一种的新的方法和设备，用于根据显示输入选择行扫描顺序以驱动一个显示器。
本发明的一个优点是提供一种的新的方法和设备，用于通过测量表示驱动显示器所需功率的指标图来控制显示器的显示功率。
本发明的又一个优点是提供一种制造简单、成本低廉和便于使用的新的方法和设备。
本发明的其它目的、优点和新特征在随后的说明书中被部分地阐述，对于本领域的技术人员来说，通过阅读该描述，或者通过实施本发明，这些目的、优点和新特征将是显而易见的。本发明的目的和优点可以通过在权利要求书中具体指出的装置和组合来理解和获知。
根据下面具体实施例的详细讨论可以获得对本发明更深入的理解。为了清楚，该讨论以具体例子的形式涉及设备、方法和概念。然而，可以用更多种设备操作本发明的方法。而且，本领域的技术人员都知道，逻辑电路系统可以通过模块形式包括各种不同的硬件和可编程组件和不同的功能。一个系统的不同实施例可以包括单元和功能的不同组合，并可以将各种功能组合成各种单元部件。
为了清楚，以包括各种不同创新组件和创新的组件组合的系统的形式来描述本发明。不应当将本发明限制于包含在该说明书中每个示意性实施例中所列出的所有创新组件的组合。
所引用的所有出版物、专利和专利申请在此为了所有目的全文引用作为参考。
图1是现有技术液晶显示器的顶视图，定义像素的几何结构并包括一些现有技术显示驱动电路的示意图。
图2图示用于驱动无源液晶显示器的现有技术波形。
图3图示本发明的显示驱动波形。
图4是显示驱动硬件的方框图，图示本发明的指标图测量技术。
图5是本发明第一实施例的硬件线路方框图，其中显示输入被用于确定最佳行扫描顺序。
图6是本发明第一实施例的流程图，其中显示输入被用于确定最佳行扫描顺序。
图7是本发明第二实施例的流程图，其中在生成图像之前确定行扫描顺序。
图8是组合本发明第二实施例的硬件线路图和流程图的方框图，其中在生成图像之前确定行扫描顺序。
图9是组合本发明第三实施例的硬件线路图和流程图的方框图，其中行扫描顺序的选择触发一个周期计数器。
图10是组合本发明第四实施例的硬件线路图和流程图的方框图，其中由显示输入触发行扫描顺序的选择。
图11是组合本发明第五实施例的硬件线路图和流程图的方框图，其中通过指标图中的变化触发行扫描顺序的选择。
在附图中使用参考标号来表示在图中图示的组件或特征，其中一些参考标号公用于多幅图来表示其中图示的相同组件或特征。在此所使用的参考标号与被引入作为参考的内容中使用的任何参考标号不同。
具体实施例方式
本发明提供一种驱动并向液晶显示器提供驱动信号的改进方法和设备。本发明所涉及的显示技术包括但不仅限于无源LCD、有源LCD、场致发光和等离子显示器。使用本发明的方法和设备，能够比现有技术更好地降低显示器功率要求。功率要求可以是可能的最低功率要求，或者作为对其它设计因素的折衷，可以配置本发明以显著低于现有技术系统的功率要求来显示信息，尽管不必需以绝对最低的功率。
因为本发明涉及用于使显示器生成图像的驱动电路，在讨论本发明更新颖的方面即具体而言驱动显示器以降低其功耗的电路和方法之前，讨论显示器的物理线路图和功率要求是很有益的。
LCD线路1图示无源液晶显示器的常规技术物理布线图，并一般地表示本发明所涉及的显示器类型，具体而言图示物理布线图和显示器对输入信号的响应。图1的讨论虽然涉及现有的显示器技术，不能用于限制本发明的范围，但提供了与本发明相关的现有技术LCD的结构和操作的描述。图1是液晶显示器101和包括列驱动器103和行驱动器105的显示控制电路的顶视图。显示器101包括位于显示器厚度相对侧上的一组M个列电极111和一组N个行电极109。行电极109在显示器一侧到另一侧上从1到N顺序编号，列电极111以类似的方式从1到M顺序编号。列电极111从列驱动器103接收M个列数据信号115，同时行电极109从行驱动器105接收N个行寻址信号107。显示器101包括和未图示的辅助组件一起以光可检测的方式响应横跨显示屏的电势差的材料。因此，将电压施加给显示器101对应侧上的电极109和111，通过光启动由重叠电极形成的N×M个单独像素113的阵列生成一幅图像。电极109和111被配置以便每个像素113与两个电极的组合相关联。
普通显示器驱动所考虑的因素无源LCD适合于响应施加到各个像素上的时间上平均的信号或R.M.S信号。通过向显示器发送合适的信号来穿越图像“扫描”来在显示器上生成图像。因此，通过施加行和列信号扫描图像，它们产生通过光操作各个像素生成图像所必需的光响应。每个行寻址信号107和列数据信号115在显示器被扫描时随着时间变化从而生成随着时间变化的信号。这两组变化信号随后将穿越电极板在交叉像素上产生所需要的电压差。该像素电压差将调制液晶分子方向，其又调制入射光并为每个像素产生反射或发射的不同色度。这些像素随后被观众视觉重新合成从而生成一幅图像。
尽管并非对本发明的限制，一种在每个像素上生成所需要的R.M.S电压差的普通方法是通过顺序地施加行寻址信号，其幅度用于“选择”各行，同时施加列数据信号，其幅度用于根据对所施加电压的适当光响应指示选定行中的哪个像素被“开”或“关”。因此，行信号包含扫描顺序信息，而列信号包含与选定哪一行有关的数据信息。每个行和列信号随着时间变化，在每次扫描显示器时通常只选择每行一次，将通过每个像素的R.M.S电压驱动到生成一个光响应所必需的某个值来根据显示技术生成一幅图像。通过根据选定行的时间顺序扫描显示器将信息如此发送给显示器。列数据信号被定时对应于行时间顺序，在行和列电极的交叉点上生成所需要的电压差。考虑可被选择、改变或控制的行扫描顺序所给出的选定行的时间顺序是很有用的，尤其对于本发明而言。随后将说明根据不同的行扫描顺序驱动显示器影响显示功率，可以通过选择、改变或控制行扫描顺序来降低显示功率。
显示器功率要求驱动LCD显示器所需要的功率是使用行寻址和列数据信号驱动行和列电极所需要的功率之和。许多现有技术通常向显示器同时提供一行或多行信息。行寻址信号向一行或多行发送信号，同时列数据信号提供与对应于选定行的像素有关的数据。驱动行或列LCD电极所消耗的功率直接涉及CfV2，其中C是负载电容，f是切换计数器，和V是摆动电压，其中用于任一特定电极的摆动电压是在显示一幅图像时施加给电极的最大电压减去最小电压。对于一个给定的LCD设计，C和V都将是恒定的，因此驱动任一特定行或列的功率的指示将与线路上电压极性改变(“切换”)的次数有关。因为每一行在每帧上都将被扫描一次，行扫描的行功率要求是恒定的。因为列切换速率取决于行扫描顺序，随后将对改变行扫描顺序进行描述以提供一种降低功耗的方式。
更简单地说，列驱动器功率要求Pcol通过下式与像素电荷Q、电容C、电压V和平均列切换频率f成正比Pcol＝(N·M)QVf＝(N·M)CV2f像素电容和电压的典型值分别是2至4pF和2至3V，像素数(N×M)对于一个给定显示器是固定的，N和M在30至500的范围内变化，所以一个给定显示器单元的总功耗与平均列切换速率f成正比。通过所显示的图像和扫描LCD显示器行的顺序来共同确定切换速率。实际上，图像模式和行扫描顺序将控制列切换频率，该频率与显示功率直接成正比。如上所述，行扫描顺序因此可以提供一种降低显示功率的方式。
通过修改行扫描顺序降低显示功率的示范显示图像所需要的功率上的变化可能很大，如用于显示一个棋盘图案的信号所表示的，其中每个像素具有与每个直接相邻像素相反的开/关状态。图2图示使用常规逐行扫描图像显示的棋盘图案，由于以连续的行扫描顺序生成该图案需要交替的列信号，需要一个非常大的功率。图2图示一个无源液晶显示器的信号图，其中选定行寻址和列数据列信号的组合导致信息在N＝4行和M＝4列的显示器的适当行列位置上被显示。一个显示器通常可能包括大量行和列，大约几百个普通行和列。行寻址信号107标记为VRi，其中i指定行编号，列数据信号115被标记为VCj，其中j指定列标号。
行寻址信号107和列数据信号115随着时间改变，并被同步以将显示信息发送给显示器中的每个像素，在图2所示的例子中是一个恒定的棋盘图案。行和列电极在显示器101的相对侧，导致穿过每个像素的电压即行和列信号之间的差值或Vij＝VRi-VCj，其中下标ij是指第i行和第j列像素。在该扫描技术中，通过选择一行同时将显示信号发送给该行中所有列上的每个像素来向每个像素发送显示信息。为了维持零平均电压，IAPT以每帧两场来扫描显示器，为交替帧使用交替极性的信号。行寻址信号107顺序地寻址各行(在这种情况下从第1行到第4行)，如图2所示，而列数据信号115包括与所寻址行有关的信息和显示图像。在图2的第1帧中，S伏特的行寻址信号指示一行被选择，0伏特的信号指示该行未被选择，同时D伏特的列数据信号指示一个“关”像素和-D指示一个“开”像素。第2帧的电压与第1帧的电压相反以便两帧上的平均电压将大约为零。行和列信号所生成的电压差被图示为随着时间变化的信号，在图2的右侧表示为“开”像素201(V14)和“关”像素203(V24)。对于该图中所示的特定无源LCD，开状态平均电压大于关状态平均电压。
棋盘图案是从显示器一端到另一端扫描的逐行扫描顺序的最高功耗图案之一。因此，棋盘图案显示功率上的改进是使用本发明可以获得的功率节省幅度的最好指示。对于图2的使用逐行扫描技术(行顺序1、2、3和4)的棋盘图案，每帧的功率要求由4个行切换和16个列切换给出。
通过考虑使用最佳行扫描顺序的降低列频率，显示功率上的改进是显然的。图3图示当在同一物理显示器101上实现并使用与现有技术图2相同的像素布局和棋盘图案时用于本发明的显示信号。图3行寻址信号303根据行顺序1，3，2，4扫描图像。代表性的“开”像素305和“关”像素307信号也在该图上被图示。在每种情况下平均电压与图2的代表性的现有技术像素是相同的。然而，使用本发明的扫描技术，棋盘图案需要每帧具有4个行切换和4个列切换。因此，可以看出本发明生成与现有技术相同的图案，具有相同的行切换数目，而仅有四分之一的列切换。在这个例子中，本发明将列驱动器的功耗降低到现有技术功耗的四分之一。
在此所示的功率节省并不限制于图3所示的寻址方案。其它方案，包括多行寻址方案(MLA)也将从本发明获益，其中检查并选择扫描顺序以最小化显示器功耗。本发明的另一种应用是涉及使用帧速率调制的灰度色调的调制系统，其中每个帧包括整数个场，并被扫描以在每个像素位置上生成灰度电平。对于这种应用，将使用类似于在此所述的实现，保持每个行扫描顺序足够长以至少两次扫描通过各帧中的每个场，允许所有帧被使用两极扫描。
另外，参考图3所述的行扫描顺序仅是可以导致显示功率节省的多个行扫描顺序之一。所关注的其它顺序包括但不仅限于通过跳跃多行的组合顺序来扫描显示行的行扫描顺序和伪随机的逐行扫描。随后将描述用于生成这些和其它扫描顺序，以及用于自适应地改变行扫描顺序以降低功耗的方法和设备以及其它与实现本发明有关的事项。另外，使用其它的平板显示器技术，其中像素阵列被扫描以生成图像，并且其中由于在具体显示结构的列电极上出现的电容性负载使列驱动器经历显著的功耗，可以实现类似的功率节省。这种显示器的例子包括AC等离子显示板，基于薄膜EL的显示板。因此，在此所述的方法一般可适用于驱动各种显示器。
例子前面的讨论已经说明修改复用显示的行扫描顺序可以显著降低显示功率要求。使用这一概念，将详细讨论本发明的方法和设备的几个实施例。首先，将说明能够产生本发明所有优点的一个显示驱动器实施例。随后将是使用降低的显示功率显示或者用于显示信息的几个实施例。
在第一实施例中，预先确定的信息被组合在一个查找表中为一个给定显示输入生成最佳顺序。在第二实施例中，在显示驱动器中生成一个估计表示多个可用行扫描顺序中的哪一个顺序最佳，然后使用该最佳顺序。第一和第二实施例生成具有已知或估计最佳顺序的图像，因此实现了显著的显示功率节省。可选的其它实施例循环使用多个行扫描顺序，使用每个顺序生成图像，测量显示功率的指示，并选择一个将以较低功率工作的顺序。具体而言，检查多个可能的低功耗行扫描顺序，然后使用一个“最佳”顺序驱动该显示器。显示电路可以通过硬件或软件生成各种行扫描顺序。这些顺序确定图像行被扫描的顺序。对于每种可能的行扫描顺序，测量或计算表示显示功率的指标图(FOM)。如上所述，行扫描顺序的改变导致显示功率的改变，并因此导致FOM中的变化。比较指标图，并选择与符合一标准的指标图相对应的行扫描顺序来驱动显示器。指标图可以是在显示器和显示驱动器上进行的测量，或者可以是在生成图像显示之前根据图案属性的计算结果。在替代实施例中，将每个行扫描顺序保持地足够长以将图像扫描两次或多次，从而能够进行精确的指标图测量。
当循环使用多个行扫描顺序时，可能会通过一些非最佳顺序驱动显示器，因此增加了功耗。因此，需要限制顺序选择的频率。为了实现该目的，第三实施例允许在设置的时间间隔上触发该循环。第四实施例是通过在显示输入中的改变来触发，第五实施例是通过在显示功率指示中的改变来触发。第六实施例使用一个预先确定行扫描顺序，该行扫描顺序被确定具有非常低的功耗并被选择为用于某种计划的显示应用。
为了清楚，将以具体例子的形式讨论设备、方法和概念。然而，本发明的方法可以使用各种设备来操作。而且，逻辑系统可以以模块化的形式包括各种不同的硬件、可编程组件和不同功能在现有技术中是公知的。一个系统的不同实施例可以包括单元和功能的不同组合，并可以将各种功能组合成各种单元部件。在此所述的例子和实施例仅为了说明性的目的，对于本领域的普通技术人员来说，各种修改或改变显然将包括在本申请的精神和范围以及权利要求书的保护范围内。
显示驱动器实施例可以使用能够用特定行扫描顺序生成图像的显示驱动器实现本发明的优点。虽然其它方法可以允许以这种方式显示信息，图4表示一个这样的实施例。具体而言，显示器101接收一个显示输入431，它被存储在显示数据RAM 403内。所提到的显示器101显然包括在说明书、权利要求书和附图中任意地方所讨论的显示器类型，以及将使用非连续或改变行扫描顺序以降低的功率操作的任何其它类型的显示器。显示输入431可以包括将被显示的位图信息，或者可以包括字符串或者将被转换成位图显示数据的其它一些更高级的指示，包括用于彩色显示的多层信息。显示数据431存储在显示数据RAM 403中，并在此保存以最终生成列数据信号413。
扫描顺序生成器437通过生成一个行扫描顺序433控制行扫描的顺序。通过一个解码器407生成对应于每行的多个信号，并且所述信号由行驱动器409放大以生成行寻址信号，行扫描顺序433用于提供行寻址信号411。行扫描顺序433还对应于从显示数据RAM 403中读取显示信息的顺序，并用于生成对应的列数据信号413。具体而言，由RAM地址生成器401将行扫描顺序433转换成显示数据RAM地址。这些地址对应于在显示数据RAM 403中存储的显示信息的每行和每列地址。因此，行扫描顺序433被同时用于生成行寻址信号411和指示显示RAM地址生成器401生成适当的地址信号以从数据RAM403中读取。行和列驱动器409和413的典型CMOS实现方式包括典型的CMOS逻辑、复用器、解复用器、计数器、电平转换器和输出驱动器级，所有这些对于在混合模式CMOS电路设计的普通技术人员来说是公知的。
允许扫描顺序不同于常规行扫描顺序的扫描顺序生成器或其它组件的使用允许非连续的顺序或在多个顺序间切换以降低显示功率。通过一个输入指示顺序生成器437生成多个行扫描顺序之一433，显示输入431以指定的行扫描顺序在LCD 101上被显示。因为显示功率已经被说明取决于行扫描顺序433，顺序生成器437的输入可以被用于修改或改变显示功率。
现有技术的扫描顺序顺序地扫描显示器101的像素行，因此可以用顺序{1，2，……，N}表示，其中从第1行到第N行顺序地通过显示器扫描每行。如前所述，通过优化行扫描顺序，显示所消耗的功率可以被显著降低。例如，顺序{1，3，5，……}继之以{2，4，6，……}能够以小到100像素线的显示等级降低列驱动器所消耗的功率。其它重要的顺序是跳跃两行的顺序，用{1，4，7，……}继之以{2，5，8，……}，再继之以{3，6，9，……}来表示，以及伪随机顺序和其它跳跃行的顺序，或者是其它非顺序化的顺序。所有这些顺序都包括在本发明的范围内。本发明的其它重要方面是在行扫描顺序之间改变的能力和仅以一种顺序给显示器供电的能力。用于生成这些顺序的多种方法和技术中的一些包括具有可选择的预装载和可编程递增的加法器、生成一个伪随机顺序的比特交换计数器比特顺序和逻辑电路设计领域中普通技术人员公知的其它伪随机顺序生成器技术。
本发明的一些实施例使用显示所消耗的功率指示和控制逻辑来确定最佳行扫描顺序。显示所消耗的功率指示是通过指标测量415所确定的指标图435。存在多种生成指标图以最小化显示功率的方式，若干可选技术在图4中图示为虚线。各种指示图测量技术并不意味着限制本发明的范围或目的，还存在测量或获得显示器101所消耗功率的近似指示的其它技术。如上面所讨论的，因为每行被供电相同次数，行驱动器功耗在不同的行扫描顺序间基本上相同。根据列驱动器413的功率要求确定指标图的几种方式在图4中被图示。在替换实施例中，一些行功率和列功率的组合可以是功耗的有用指示。生成列功率指标图测量的直接方式是直接使用测量计417监视列驱动器405的当前功率或电流要求并产生一个与功率或电流测量计423测量的功率或电流成比例的信号。也可以通过一个电荷脉动421和调整器419控制列驱动器405的功率。电荷脉动计数器425提供另一种测量指标图的方法。测量指标图的另一种方法是通过切换计数器427监视列信号，所述计数器生成列数据信号413切换频率的指示。
第一实施例基于行扫描顺序选择的查找表图5和图6是本发明查找实施例的第一实施例。图5的设备包括使用多个从显示输入431生成的行寻址信号411和列数据信号413驱动显示器101的显示逻辑。具体而言，该实施例的显示逻辑包括查找表501、扫描顺序生成器437、RAM地址生成器401、显示数据RAM403、解码器407、行驱动器409和列驱动器405。显示输入415可以包括将被显示的位图信息，或者可以包括一个字符串或将被转换成位图显示数据的其它一些更高等级的符号，可能包括用于彩色显示的多层信息。与显示输入431有关的信息被存储在显示数据RAM 403中，并被保持以在生成列数据信号413时最终使用。显示输入431也被提供给查找表501，由其确定在显示器101上生成显示输入图像时使用的最低功率或一些其它优选“最佳”顺序。查找表501的细节取决于将被生成的不同显示的类型和数量。因此，例如，最佳选择行扫描顺序可以在字母数字图案、图形图案、空白显示或游戏显示图案间不同。查找表501还可以包括更多的具体信息，例如对于将要显示的给定菜单哪一行扫描顺序是最佳的，或者对于字母数字的组合哪一顺序是最佳的。查找表510中的信息或者可以通过根据使用某种算法所计算的估计值测量类似的显示单元来确定，或者根据为一类显示输入确定最佳行扫描顺序的统计分析来确定，或者该信息可以通过某种其它技术来确定。
查找表501通过指示生成哪一顺序来与扫描顺序生成器437通信。在一种实施例中，查找表501和扫描顺序生成器437使用简写进行通信，所述简写包括一个索引以表示多种预先设置扫描顺序中的哪一种扫描顺序将被扫描顺序生成器437产生。例如，如果事先确定只有3种扫描顺序用于所有的图像显示，然后可以用可采用数值1、2或3的索引来表示这三个顺序。查找表501随后将分析显示输入431，查找对应于最佳顺序的索引(最佳顺序索引)，将该索引发送给顺序生成器437，由其随后生成对应于最佳顺序索引的最佳顺序。替代实施例可以将查找表和扫描顺序生成器包括在单个单元中，由其直接响应于输入生成顺序，不必使用索引。
解码器407使用行扫描顺序生成行寻址信号411。与行寻址信号411同步，并以此为依据，多个其它组件生成适当的列数据信号413，例如先前参考图3的信号方案所描述的。具体而言，由RAM地址生成器401使用行扫描顺序生成对应于每个被寻址的行的显示RAM地址，这又被用于生成将要显示的适当位图信息。该信息被发送给列驱动器405，列驱动器405生成列数据信号413。以这种方式，显示输入431被解释以生成最佳行扫描顺序，该最佳行扫描顺序又用于驱动行和列以使用较低的功率要求来生成图像。
图6图示第一实施例的流程图。解码器407、行驱动器409、RAM地址生成器401、显示数据RAM 403和列驱动器405的功能用图6中的解码器/驱动器功能框605来表示。查找表501和扫描顺序生成器437的功能分别用方框601和603表示。图6的流程图强调了从显示输入431到显示101的信息流程，并详细说明了使用显示输入来生成驱动显示的顺序。
第二实施例在使用可用行扫描顺序显示图像之前估计功率要求图7和图8图示第二实施例，它使用被确定提供低功率显示操作的行扫描顺序来生成显示。如前所述，行扫描顺序的改变将改变显示功率，因此改变FOM。本发明的第二实施例包括通过循环通过可用的顺序、根据所估计的功率选择一个顺序并仅使用所选择的顺序来驱动显示，从而确定最佳行扫描顺序。电路在使用一个选定顺序驱动显示时估计功率要求，从而从多个行扫描顺序中选择行扫描顺序。第二和第一实施例之间的相似性将便于进行讨论。具体而言，图6和图7图示用于第一和第二实施例的流程图。第一实施例的查找表601的功能用一系列的步骤替代，即通过将行顺序标识符或索引发送给顺序生成器603来循环通过一组S行扫描顺序。第一实施例的查找表601用解码器701、指标图估计器703、触发器电路705、顺序选择器707和顺序生成器709替代。一旦从显示输入431接收到信息和从顺序生成器709接收到当前选择的行扫描顺序，解码器701再生、近似或者生成与列地址信号成正比的信号，所述列地址信号表示将被发送给显示器列电极的内容。解码器701的输出由指标图估计器703使用一种技术来估计指标图，所述技术包括但不限制于先前讨论过的任意技术。如果数值上的改变或者相对于预先设置触发器电平的改变确定在指标图上存在一个明显的变化，则将一个信号发送给顺序选择器707。顺序选择器707随后循环通过每个S行扫描顺序，累加顺序索引和相应的指标图。在循环通过这些顺序之后，顺序选择器707选择一个对应于最低功耗的顺序的指标图，该顺序变成选定顺序。
图8是一个组合本发明第二实施例的硬件布局和流程图的方框图，其中在生成图像之前确定行扫描顺序。如在第一实施例中，使用显示输431和选定行扫描顺序驱动显示器101。由显示数据RAM801、列驱动器803、指标图估计器805、指标图驱动触发器807、行扫描顺序生成器809、扫描顺序生成器811和RAM地址生成器813来确定选定的行扫描顺序。尽管每个组件801-813重复它们生成显示信号的对应部件的功能，它们可以是不同的电路，因为它们不被用于生成显示图像，并因此以较低的功率电平操作。因为没有功能重叠，一些具有类似功能的组件也可以被相互组合并用于双重目的。
开始于先前选择的行扫描顺序和相应的RAM地址，显示数据RAM 801接收将被显示的信息，并通过参考图4所述的电路，使用列驱动器803和指标图估计器805中的指标图测量技术来确定一个估计的指标图。如果指标图驱动触发器807认为所估计的指标图超过某一预先建立的阈值或者改变，则顺序选择器809被触发以循环通过可用的行扫描顺序。顺序选择器809还为每个行扫描顺序跟踪所估计的指标图，并选择一个行扫描顺序，将适当的顺序标识符发送给扫描顺序生成器437。通过将计算指标图与驱动显示器分开，该实施例可以在图像显示之前选择一个行扫描顺序。用于该实施例的一个有用的指标图估计器是通过在显示图像之前分析列数据信号确定的平均列切换频率。方框811、813、801和803的功能也可以由它们相应的对应电路437、401、403、405提供以降低电路的复杂性，以因为循环通过非最佳行扫描顺序导致功率增加为代价。
第三实施例使用在设定的时间间隔上触发的所测量的指标图来选择行扫描顺序下面三个实施例通过循环通过多个行扫描顺序、测量指标图、选择符合某一标准的一个行扫描顺序，然后使用该顺序驱动显示来确定所选择的行扫描顺序。在这些实施例的每个实施例中，以及根据显示测量指标图的任何其它实施例中，循环在将图像保持两帧或多帧时出现，从而能够进行精确的指标图测量。因为每个行扫描顺序可能具有不同的功率要求，这些功率要求中的一些可能大于预触发顺序所需要的功率，循环通过这些顺序可能需要比使用预触发顺序更大的功率。因此，如果根据一个驱动显示确定指标图，将可能需要折衷确定寻找较低功率状态的频率或时间。使用一个固定触发状态的实施例，需要将每个行扫描顺序保持的时间是循环通过S顺序以确定所需要的扫描顺序所需要时间周期的10至30倍。在第三实施例中，在固定的时间间隔上触发扫描循环。
图9是一个组合本发明第三实施例的硬件布局和流程图的方框图，其中行扫描顺序的选择触发一个周期计数器。这种实现方式将顺序选择器903和周期计数器901结合到图4的显示驱动器中。顺序选择器903将一个索引或选定行扫描顺序的某个其它指示发送给扫描顺序生成器437。先前详细讨论了基于顺序生成器输出的显示器的操作。在编程的时间间隔上，周期计数器901触发顺序选择器903来循环通过生成器的所有行扫描顺序。对于大部分STN LCD显示，相继触发之间大约5秒钟的时间间隔将产生好的结果，尽管该周期对于不同的显示技术和显示信息可能不同。当被触发时，顺序选择器903开始指示显示器按顺序使用多个扫描顺序中的每个顺序生成图像。使用任何一种适当的技术为每个行扫描顺序生成指标图测量415。指标图测量输出和扫描顺序的相关指示一起被存储在顺序选择器中(这在图9中通过圆圈标记“A”来示意性地图示)。当所有扫描顺序已经被测试，并且它们的指标图已经被存储时，顺序选择器903根据指标图选择一个行扫描顺序，从而使用顺序生成器437可用的最佳行扫描顺序来驱动显示。如上所述，每个扫描顺序被保持得足够长以获得一个准确的指标图确定。
第四实施例使用在显示输入改变时触发的所测量的指标图来选择行扫描顺序图10是一个组合本发明第四实施例的硬件布局和流程图的方框图，其中通过显示输入触发行扫描顺序的选择。具体而言，第四实施例响应于输入显示的改变在为每个顺序测量指标图时循环通过若干行扫描顺序。根据预定的标准选择一个行扫描顺序，并使用所选择的行扫描顺序来驱动显示器。
图10的实施例将顺序选择器903和输入驱动触发生成器1001结合到图4的显示驱动器中。顺序选择器903将选定行扫描顺序的索引或某个其它指示发送给扫描顺序生成器437。结合图4详细讨论基于顺序生成器输出的显示操作，并在第三实施例的讨论中的触发电路中使用。输入驱动触发生成器1001监视显示输入431，并根据输入上的改变，触发顺序选择器903(通过圆圈标记“E”表示)循环通过所有或一部分可用行扫描顺序。和第三实施例相同，一旦被触发，顺序选择器903循环通过行扫描顺序，存储所测量的指示图，并确定一个选定行扫描顺序以驱动显示器直到再次被触发。
第五实施例使用通过指标图改变时触发的所测量的指标图来选择行扫描顺序图11是组合本发明第五实施例的硬件布局和流程图的方框图，其中通过指标图中的改变来触发行扫描顺序的选择。具体而言，第五实施例响应于所测量指标图的改变在为每个顺序测量指标图时循环通过多个行扫描顺序。根据预先确定的标准选择一个行扫描顺序，并使用所选择的行扫描顺序驱动显示。
图11的实施例将顺序选择器903和指标图驱动触发生成器1101结合到图4的显示驱动器中。顺序选择器903将选定行扫描顺序的索引或某个其它指示发送给扫描顺序生成器701。基于顺序生成器输出的显示操作将结合图4被详细讨论，并在讨论第三实施例的触发电路中使用。指标图驱动触发生成器1101监视指标图测量415的输出，并根据指标图中的改变，触发顺序选择器903循环通过所有或一些可用行扫描顺序。与第三和第四实施例相同，一旦被触发，顺序选择器903循环通过行扫描顺序，存储所测量的指标图，并确定所选择的行扫描顺序以驱动显示直到再次被触发。
第六实施例固定行扫描顺序除了如在先前实施例中所述的最佳行扫描顺序的运行时间检测之外，还可以为一整类应用的显示需要预先选择一个顺序。该实施例对于诸如移动消息蜂窝电话、个人数字助理或寻呼机的设备特别有用。例如，在为所有其它显示图案生成中等降低的功耗时，顺序{1，3，5，……}继之以顺序{2，4，6，……}显著地降低棋盘图案(它经常被用于模拟每像素一比特显示的灰度，例如STN LCD)和条纹图案的列驱动器功耗是公知的。这样一个实施例可以通过使用一个扫描顺序生成器来结合使用，如图4所示，具有一个固定的非连续行扫描顺序，例如顺序{1，3，5，……}继之以顺序{2，4，6，……}。这一系列的顺序可以通过交换数字计数器的LSB和MSB来生成。例如7比特的计数器被用于控制128行的LCD，然后交换计数器的第7比特和第0比特，生成顺序{0，2，4，6，8，……}+{1，3，5，7，……}。非连续行扫描顺序也可以被建立在解码器中，RAM地址生成器产生相同的效果。
替换实施例组件的其它组合或重新配置以执行在此所述的相同功能是公知的。其它功能上等价配置的例子包括但不仅限于具有由两个或多个独立组件执行的解码器/驱动器功能，解码和驱动电路是分离的；将顺序选择器和生成器组合成生成顺序的单个模块，在测量最后顺序的功率之后存储该功率并选择最佳顺序；具有多个顺序生成器以生成不同类型的顺序，例如具有一个增加行生成器、一个降低行生成器和一个伪随机生成器；和将一个行顺序索引发送给顺序生成器以替换一个实际的行扫描顺序。另外，其它算法，例如使用状态机理论或神经网络获得的方法，能够循环通过一系列的行扫描顺序，确定最佳顺序，并使用该最佳顺序来为显示提供功率。确定指标图并选择最佳行扫描顺序的其它方法也可以包括为给定显示信息和行扫描顺序预先计算指标图，并根据这些预先计算的值确定顺序。
权利要求
1.一种寻址一显示器的方法，所述显示器包括一个在行和列上安排的二维像素阵列，其中通过以行扫描顺序指定的顺序同时提供应用于一行或多行像素的行寻址信号和列数据信号来寻址该阵列，所述方法包括根据其对应指标图获取一个优选行扫描顺序，其中该指标图表示显示器生成图像所消耗的功率。
2.权利要求1的方法，其中指标图是显示器功耗的测量值。
3.权利要求1的方法，其中指标图是驱动列数据信号电流的测量值。
4.权利要求1的方法，其中指标图是列数据信号切换频率的测量值。
5.权利要求1的方法，其中指标图是列数据信号电荷脉动循环次数的测量值。
6.权利要求1的方法，其中所述的获取包括一个查找表，该查找表表示基于将要生成图像的最佳行扫描顺序。
7.权利要求6的方法，还包括根据最佳行扫描顺序使用行寻址信号和列数据信号驱动显示器。
8.权利要求1的方法，其中获取包括a)获取多个行扫描顺序及它们相应的指标图；和b)根据它们相应的指标图从多个行扫描顺序中选择一个最佳行扫描顺序，该方法还包括根据最佳行扫描顺序使用行寻址信号和列数据信号驱动显示器。
9.权利要求8的方法，其中a)和b)在固定时间间隔上出现。
10.权利要求8的方法，还包括检测图像中的一个变化，并且其中当检测到图像中的一个变化时a)和b)出现。
11.权利要求8的方法，还包括设置一个阈值，其中当指标图超过阈值时a)和b)出现。
12.权利要求11的方法，其中阈值是一个先前显示图像的指标图，该显示图像根据先前的最佳行扫描顺序使用行寻址信号和列数据信号。
13.权利要求8的方法，其中在不在显示器上生成图像的情况下获得指标图。
14.权利要求8的方法，其中指标图在a)过程中被测量。
15.权利要求8的方法，其中每个行扫描顺序指定每行像素被寻址一次。
16.权利要求15的方法，其中行扫描顺序包括一个伪随机顺序。
17.权利要求15的方法，其中行被从1到N编号，并且其中行扫描顺序根据至少一种算法前述序列指定通过其行号被寻址的像素行。
18.权利要求17的方法，其中至少一个或多个算法前进序列包括a)第一前进序列 {1，3，5，……，i＜＝N}；和b)第二前进序列 {2，4，6，……，i＜＝N}，和其中行寻址信号被顺序地应用于根据第一前进序列编号的行，然后顺序地应用于根据第二前进序列编号的行。
19.权利要求17的方法，其中至少一个或多个算法前进序列包括a)第一前进序列{1，4，7，……，i＜＝N}；b)第二前进序列{2，5，8，……，i＜＝N}；和c)第三前进序列{3，6，9，……，i＜＝N}，和其中行寻址信号被顺序地应用于根据第一前进序列编号的行，顺序地应用于根据第二前进序列编号的行，然后顺序地应用于根据第三前进序列编号的行。
20.一种寻址一显示器以根据一行扫描顺序生成一幅图像的方法，所述显示器包括一个在行和列上安排的二维像素阵列，其中根据将要生成的图像应用行寻址信号和列数据信号来寻址阵列，并且其中行扫描顺序指定寻址该阵列中一行或多行像素的顺序，所述方法包括获取一个最佳行扫描顺序，其中该最佳行扫描顺序以跳过相邻行的顺序来指定被寻址的像素行。
21.权利要求20的方法，其中像素行被从1到N编号，并且其中行扫描顺序包括a)第一前进序列{1，3，5，……，i＜＝N}；和b)第二前进序列{2，4，6，……，i＜＝N}，其中行寻址信号被顺序地应用于根据第一前进序列编号的行，然后顺序地应用于根据第二前进序列编号的行。
22.一种确定显示器生成图像所需功率的方法，其中该显示器包括在行和列上安排的二维像素阵列，并且其中通过根据将要生成的图像应用行寻址信号和列数据信号来寻址该阵列，所述方法包括获取表示显示器生成一幅图像的功耗的指标图。
23.权利要求22的方法，其中指标图包括显示器的功耗、驱动列数据信号的电流、列数据信号切换频率或列数据信号的电荷脉动循环次数。
24.一种改变行扫描顺序来降低生成一图像的显示功率的设备，其中该显示器包括安排在行和列上的二维像素阵列，其中根据将要生成的图像应用行寻址信号和列数据信号来寻址该阵列，并且其中行扫描顺序指定阵列中一行或多行像素被寻址的顺序，所述设备包括一个为驱动一个显示器提供信息的驱动器，所述驱动器包括显示逻辑以定期地选择行扫描顺序，其中选定的行扫描顺序被选择以降低生成一幅图像的显示功率。
25.权利要求24的设备，其中显示逻辑响应于将要生成图像中的变化定期选择行扫描顺序。
26.权利要求24的设备，其中多个行扫描顺序中的至少一个顺序指定像素行以跳跃一行或多行的顺序被寻址。
27.权利要求24的设备，还包括一个用于生成一幅对应于显示输入的图像的显示器，其中该显示器由根据选定行扫描顺序的行寻址和列数据信号生成图像。
28.权利要求27的设备，其中显示器包括无源LCD显示器、有源LCD显示器、场致发光显示器或等离子显示器。
29.一种改变行扫描顺序降低生成一幅图像的显示功率的设备，其中该显示器包括安排在行和列上的二维像素阵列，其中根据将要生成的图像应用行寻址信号和列数据信号来寻址该阵列，并且其中行扫描顺序指定阵列中一行或多行像素被寻址的顺序，所述设备包括一个顺序生成器，用于生成行扫描顺序。
30.权利要求29的设备，其中顺序生成器可以被控制以生成一个指定的行扫描顺序。
31.权利要求30的设备，还包括一个顺序选择器，以控制顺序生成器生成一个最佳行扫描顺序。
32.权利要求29的设备，其中顺序生成器可以被配置以顺序地生成多个行扫描顺序。
33.权利要求32的设备，其中顺序生成器可以被触发以生成多个行扫描顺序。
34.权利要求29的设备，还包括一个用于生成一幅对应于显示输入的图像的显示器，其中该显示器由根据选定行扫描顺序的行寻址和列数据信号生成图像。
35.权利要求34的设备，其中显示器包括无源LCD显示器、有源LCD显示器、场致发光显示器或等离子显示器。
36.权利要求29的设备，其中行被从1到N编号，并且其中顺序生成器生成行扫描顺序，该顺序指定像素行以每行像素寻址一次的顺序被寻址，并且其中该行寻址信号以不同于顺序{1，2，……，N}的顺序被应用于每个像素行。
37.权利要求36的设备，其中顺序生成器的行扫描顺序包括a)第一前进序列{1，3，5，……，i＜＝N}；和b)第二前进序列{2，4，6，……，i＜＝N}，其中顺序输出根据第一前进序列顺序地寻址行，然后根据第二前进序列顺序地寻址行。
38.一种用于控制在显示器上生成一幅图像所需功率的设备，其中该显示器包括在行和列上安排的二维像素矩阵，其中根据将要生成的图像通过应用行寻址信号和列数据信号寻址该阵列，该设备包括一个提供指标图的指标图测量设备，其中指标图是显示器功耗对应于显示输入和行扫描顺序的函数。
39.权利要求38的设备，其中该指标图测量设备包括显示器功耗、驱动列数据信号的电流、列数据信号切换频率或列数据信号电荷脉动循环次数。
40.一种在显示器上使用一个固定行扫描顺序生成一幅图像的设备，其中该显示器包括一个安排在行和列上的二维像素阵列，其中根据将要生成的图像应用行寻址信号和列数据信号来寻址该阵列，并且其中该行扫描顺序指定该阵列中一行或多行像素被寻址的顺序，所述设备包括一个跳跃一行或多行像素的行扫描顺序。
41.权利要求40的设备，其中行被从1到N编号，并且其中行扫描顺序指定像素行以每行像素寻址一次的顺序被寻址，并且其中该行寻址信号以不同于顺序{1，2，……，N}的顺序被应用于每个像素行。
42.权利要求41的设备，其中顺序生成器的行扫描顺序包括a)第一前进序列{1，3，5，……，i＜＝N}；和b)第二前进序列{2，4，6，……，i＜＝N}，其中顺序输出根据第一前进序列顺序地寻址行，然后根据第二前进序列顺序地寻址行。
43.一种包括具有固定行扫描顺序的显示器的蜂窝电话，其中该显示器包括在一个行和列上安排的二维像素阵列，其中根据将要生成的图像应用行寻址信号和列数据信号来寻址该阵列，并且其中行扫描顺序指定该阵列中一行或多行像素被寻址的顺序，所述设备包括一个跳跃一行或多行像素的行扫描顺序。
全文摘要
描述了一种在低于常规驱动方案的功率电平上驱动无源液晶显示器的方法。使用一种修改的幅度选择方案，其中多个行扫描顺序被用于确定显示操作状态，该状态以降低的功率要求显示同样的信息。行扫描顺序被用于循环通过多个顺序并选择导致较低功耗的一个顺序来扫描显示器。本发明描述了扫描、循环和触发扫描显示以找到低功率状态的方法和设备。其它实施例包括固定的非顺序化的行扫描顺序。本发明具有兼容常规无源液晶显示单元并扩展其用途的优点。
文档编号G09G3/30GK1432173SQ01810271
公开日2003年7月23日 申请日期2001年4月20日 优先权日2000年4月26日
发明者梁振宇, 肖宏 申请人:乌尔特拉奇普公司