Матричный дисплей с адресуемыми элементами дисплея и соответствующие ему способы

Изобретение относится к матричным дисплейным устройствам. Техническим результатом является создание режима работы, в котором некоторые элементы дисплея активируются на первой частоте обновления, а остальные элементы дисплея активируются на второй частоте обновления, которая меньше, чем первая частота обновления, посредством выборочной адресации элементов дисплея. Для этого такое устройство дисплея включает в себя множество элементов дисплея, скомпонованных в матрицу, причем каждый элемент включает в себя пиксел дисплея, связанный с выключателем. Каждый элемент дисплея включает в себя также адресуемую защелку с выходом, связанным с управляющим входом выключателя. Адресуемая защелка имеет вход адреса строки и адреса столбца. 4 н. и 16 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее раскрытие относится в общем к матричным дисплейным устройствам и способам, а более конкретно к устройствам дисплея, содержащим матрицы адресуемых элементов дисплея, пригодные для использования в маломощных электронных устройствах, например в мобильных устройствах беспроводной связи, питаемых от аккумулятора.

Предшествующий уровень техники

Возможные матричные дисплейные устройства, например тонкопленочные транзисторные (ТПТ, TFT) дисплеи с не содержащими ОЗУ интегральными схемами (ИС, IC) формирователя, работают на 4 управляющих сигналах: сигналах Vsync; Hsync; Dotclk и ОЕ. Сигнал вертикальной синхронизации (Vsync) или другой сигнал управляет каждым кадром. Сигнал горизонтальной синхронизации (Hsync) или другой сигнал управляет каждой строкой. Тактовый сигнал пикселов (Dotclk) или другой сигнал управляет каждым пикселом. А разрешающий вывод данных сигнал (OE) или другой сигнал определяет, является ли выходной сигнал действительным или недействительным. Данные записываются, когда сигнал ОЕ является активным синхронно с сигналами Vsync, Hsync и Dotclk.

Соответствующая предшествующему уровню техники фиг.1 показывает временные импульсы для обычного 4×4 матричного ТПТ дисплея, работающего с частотой 60 кадров в секунду (кадр/с). В сигнале вертикальной синхронизации импульс Vsync показывает начало нового кадра. В каждом кадре существует четыре импульса Hsync, соответствующих каждой из четырех горизонтальных строк. В сигнале горизонтальной синхронизации импульс Hsync показывает начало новой строки. В каждой строке существуют четыре сигнала Dotclk, соответствующих каждому из четырех пикселов в каждой строке. Сигнал ОЕ, который является активным при высоком уровне, показывает, что входные данные представляют действительные данные отображения.

Известно в общем случае, что активируются только части дисплея путем регулирования сигнала синхронизации ОЕ так, чтобы часть дисплея была неактивной. На соответствующей предшествующему уровню техники фиг. 2 сигнал синхронизации ОЕ является активным только для горизонтальных строк 2 и 3 дисплея, но не для строк 1 и 4 дисплея, где строки 1 и 4 являются неактивными. Активная часть дисплея может начинаться с любой строки в зависимости от того, где находится активный сигнал ОЕ на оси вертикальной синхронизации. Неполный размер экрана может изменяться от одной строки до полного экрана в зависимости от продолжительности активного импульса ОЕ. Области дисплея, где сигнал ОЕ не активен, являются неотображающими областями, на которых изображение не показывается.

Различные аспекты, признаки и преимущества данного раскрытия будут более полно очевидны для специалиста при тщательном рассмотрении последующего подробного описания этого раскрытия со ссылкой на сопровождающие чертежи, описанные ниже.

Перечень фигур

Фиг. 1 - соответствующая предшествующему уровню техники временная диаграмма матричного дисплея для полностью активного дисплея.

Фиг. 2 - соответствующая предшествующему уровню техники временная диаграмма матричного дисплея для частично активной и частично неактивной частей дисплея.

Фиг. 3 - схематическое изображение матричного дисплейного устройства, имеющего активные элементы дисплея, адресуемые на различных скоростях или частотах.

Фиг. 4 - схематическое изображение иллюстративного адресуемого элемента дисплея.

Фиг. 5 - более подробное схематическое изображение иллюстративного адресуемого элемента дисплея.

Фиг. 6 - иллюстративное устройство дисплея, содержащее множество по отдельности адресуемых элементов дисплея.

Фиг. 7 - иллюстративная временная диаграмма для иллюстративного матричного дисплейного устройства.

Фиг. 8 - иллюстративная схема устройства дисплея с элементами управления синхронизацией и формированием.

Подробное описание предпочтительных вариантов выполнения

Фиг. 3 показывает иллюстративное устройство 300 дисплея, например тонкопленочный транзисторный дисплей, содержащий матрицу 4×4 (n×m) адресуемых элементов дисплея. Другие типы дисплеев могут быть использованы в других вариантах выполнения. Согласно одному аспекту раскрытия, обычно по меньшей мере некоторые элементы дисплея активируются или адресуются, например, обновляются, на первой частоте, а другие элементы дисплея активируются или адресуются на второй частоте. На фиг.3, например, четыре центральных активных элемента 310, 312, 314 и 316 дисплея адресуются на частоте 60 кадров в секунду (кадр/с), а остающиеся элементы дисплея адресуются на частоте менее 15 кадр/с. В некоторых вариантах выполнения потребление мощности дисплейных устройств уменьшается посредством адресации по меньшей мере некоторых элементов дисплея на частоте меньшей, чем у других, поскольку мощность пропорциональна частоте, с которой адресуются элементы дисплея.

Фиг.4 показывает иллюстративный адресуемый элемент 400 дисплея, содержащий в общем случае пиксел 410 дисплея, например, жидкокристаллический индикатор (ЖКИ, LCD) или светоизлучающий диод (СИД, LED), электролюминесцентный (ЭЛ, EL) элемент и т.д., связанный с выключателем 420, который включается или выключается адресуемым логическим элементом 430. Иллюстративный элемент дисплея включает в себя электрод 450 строки и электрод столбца, связанные оба с логическим элементом 430. Иллюстративный элемент дисплея также включает в себя входы адреса строки и адреса столбца, примеры которых обсуждаются ниже, для адресуемого логического элемента. Иллюстративный пиксел 410 дисплея включает в себя конденсатор 440, расположенный параллельно с ним, и они оба связаны с электродом 470 напряжения смещения. Обычно выключатель 420 активирует пиксел 410 дисплея, когда входные сигналы логического элемента удовлетворяют некоторому логическому состоянию.

Фиг.5 является более подробной схемой иллюстративного адресуемого элемента 500 дисплея, который содержит пиксел 510 дисплея и соответствующий параллельный конденсатор 520. Пиксел 510 дисплея связан с выключателем 530, например, истоком или стоком полевого транзистора (ПТ, FET). Другие выключающие элементы могут быть использованы в других вариантах выполнения. Иллюстративный логический элемент включает в себя адресуемую защелку 540 с выходом, связанным с управляющим входом выключателя 530. Иллюстративная защелка включает в себя компаратор 542 адреса строки и компаратор 544 адреса столбца, оба из которых имеют выходы, связанные со входами логического вентиля, например вентиля 546 И (AND). Выход иллюстративного логического вентиля связан с выключателем 530 для разблокировки и блокировки выключателя. На Фиг. 5 имеется также конденсатор 548, связанный со входом выключателя 530 и с выходом иллюстративного вентиля 546. Разблокирующий выключатель выход иллюстративного вентиля 546 И заряжает конденсатор 548, который разблокирует управляемый логическим элементом выключатель, посредством чего активируется элемент дисплея. Данные могут записываться в пиксел элемента дисплея при активации, например, для обновления пиксела или записи новых данных в пиксел. В одном варианте выполнения емкость конденсатора 520 пиксела намного больше емкости разблокирующего выключатель конденсатора 548.

В иллюстративном адресуемом элементе дисплея по фиг. 5 элемент дисплея активируется подачей входных сигналов адреса строки и столбца и входных сигналов строчных и столбцовых электродов строки и столбца на логический элемент элемента дисплея, который управляет управляемым логическим элементом

выключателя 530, как описано выше. Входной сигнал 552 адреса строки и входной сигнал 554 электрода строки сравниваются компаратором 542, а входной сигнал 556 адреса столбца и входной сигнал 558 электрода столбца сравниваются компаратором 544. Выходной сигнал двух компараторов 542 и 544 управляет активацией пиксела дисплея путем разблокировки и блокировки выключателя 530, примерная работа которого описана выше. В иллюстративном варианте выполнения данные могут записываться в пиксел элемента дисплея, только если и выходной сигнал компаратора адреса строки, и выходной сигнал компаратора адреса столбца истинны.

Выходные сигналы из компаратора адреса строки и компаратора адреса столбца подаются на вход вентиля 546 И, который обеспечивает разблокирующий или блокирующий сигнал для зарядки конденсатора 548, используемого для включения или выключения выключателя для соответствующего пиксела дисплея. Если выходной сигнал вентиля И истинен, то конденсатор 548 выключателя заряжается, таким образом разблокируя выключатель 530. Разблокированный выключатель 530 разрешает зарядку конденсатора 520, который активирует иллюстративный пиксел 510 дисплея так, что он может быть регенерирован или обновлен. Если выходной сигнал вентиля 546 И представляет ложь, то конденсатор 548 не заряжается, транзистор остается в состоянии ВЫКЛ (OFF), и данные не могут записываться в пиксел 510 дисплея.

На фиг. 6 представлено иллюстративное устройство 600 дисплея, содержащее множество отдельно адресуемых элементов дисплея, например адресуемых элементов дисплея иллюстративного типа, показанного на фиг. 4 или на фиг. 5. Фиг. 7 показывает иллюстративные сигналы в строках и столбцах 0, 1, 2 и 3, соответствующих активным адресам (Addr) 5, 6, 9 и 10 пикселов на фиг. 6. Адреса (00, 01, 11, 11) строк и адреса (00, 01, 10, 11) столбцов обеспечиваются извне, как обсуждается ниже. Число битов, представляющих адреса строк и столбцов, увеличивается по мере увеличения числа строк и столбцов. На фиг. 7 "t₁" является временной длительностью для декодирования адреса строки и адреса столбца пиксела. "t₂" является временной длительностью для зарядки разблокирующего выключатель конденсатора, например конденсатора 548 выключателя на фиг. 5. Разблокирующий выключатель конденсатор разблокирует выключатель элемента дисплея, работа которого описана выше. На фиг. 7 "V_C1" является напряжением зарядки разблокирующего выключатель конденсатора, например конденсатора 548 на фиг. 5, а "V_C2" является напряжением зарядки конденсатора пикселя, например конденсатора 520 на фиг. 5. Время, требуемое для зарядки разблокирующего выключатель конденсатора, меньше, чем для конденсатора пикселя, потому что емкость разблокирующего выключатель конденсатора значительно меньше, чем емкость конденсатора пикселя. На фиг. 7 "V_C2" является в общем случае отличающимся для каждого активного пиксела, поскольку интенсивность каждого пиксела является обычно отличающейся. Альтернативные адресуемые элементы дисплея могут иметь другие диаграммы сигналов синхронизации.

Фиг. 3 показывает сигналы Vsync, Hsync, Dotclk и ОЕ, которые подаются на строки и столбцы иллюстративной матрицы элементов дисплея. Фиг. 3 также показывает входные сигналы адресов строк и столбцов, подаваемые на матрицу элементов дисплея. В дисплее и формирователе, схематически показанном на фиг. 8, генератор 810 сигнала синхронизации генерирует входные сигналы дисплея, например Vsync, Hsync, Dotclk, ОЕ (или их эквиваленты), и входные сигналы адресов строк и столбцов, показанные на фиг. 3. Интегральная схема (ИС) формирователя, связанная с выходом генератора тактового сигнала, обрабатывает входные сигналы от генератора сигнала синхронизации и выдает высоковольтные сигналы строк и столбцов на матрицу 840 дисплея, например матрицу тонкопленочного транзисторного матричного дисплея, показанную на фиг. 6.

На фиг. 8 процессор 830 основной частоты генерирует управляющие сигналы для генератора 810 сигнала синхронизации через параллельный или последовательный интерфейс. При наличии устройства дисплея, содержащего матрицу адресуемых элементов дисплея, например тех, которые показаны на фиг. 4 и 5, могут активироваться выбранные части дисплея путем адресации конкретных элементов дисплея. Размер и расположение активной части дисплея могут выбираться и изменяться динамически в зависимости от изменяющихся требований отображения. Например, дисплей может быть нереконфигурирован для снижения потребления мощности на основании размера активного окна. Эти функциональные возможности являются полезными в приложениях с низким потреблением мощности, например, в мобильных беспроводных устройствах связи, в том числе в питаемых от аккумуляторов сотовых телефонах, и в других устройствах, где желательно уменьшить потребление мощности. В других приложениях потребление мощности не является первостепенной проблемой, и может быть желательно в первую очередь выборочно управлять активацией элементов дисплея.

Иллюстративное матричное дисплейное устройство и, в частности, его элементы дисплея можно активировать, например, для перезаписи новыми данными или для обновления на различных частотах. В некоторых приложениях может быть возможно или желательно активировать группы элементов дисплея на различных частотах, например, для уменьшения потребления мощности или для уменьшения потребления ресурсов обработки и/или памяти. Общее потребление мощности обычно пропорционально частоте. В одном приложении, например, активные и фоновые окна могут адресоваться с различными частотами, как показано на фиг. 3. Эта операция должна быть прозрачной для пользователей, даже хотя частота обновления кадров для активных и фоновых окон различается. Согласно вычислениям, приведенным ниже, экономия мощности приблизительно 50% может быть получена по сравнению с обычной работой дисплея, которая не включает в себя уменьшение частоты активации для некоторых элементов дисплея. В примере, приведенном ниже, четыре (4) пиксела переднего плана являются пикселами, активируемыми с частотой 60 кадров в секунду (кадр/с), а двенадцать (12) фоновых пикселов активируются с частотой 15 кадр/с.

Мощность (переднего плана) = 60·4С_S·V₂ (@ 60 кадр/с)

Мощность (фоновая) = 15·12С_S·V₂ (@ 15 кадр/с)

Общая мощность = 420С_S·V₂

С_S является конденсатором пиксела, например конденсатором 440 на фиг. 4. При сравнении мощность без уменьшения частоты активации, т.е. в случае, когда все 16 элементов дисплея сканируются при частоте 60 кадр/с, составляет 60·16C_S·V₂=960C_S·V_S. Отношение равно 420/960=44%. Этот тип работы может быть желателен в приложениях, где существует режим ожидания при функционировании, например, в трубках сотовых телефонов, среди других устройств.

В других вариантах выполнения или приложениях только часть дисплея активируется, тогда как другие части дисплея не активируются. Это может быть выполнено посредством выборочной адресацией желательных элементов дисплея с помощью входных сигналов адресов строк и столбцов, как обсуждалось выше. Таким образом, в соответствии с иллюстративным режимом работы, обсуждавшимся выше, одна из частот активации может быть такой, что некоторые элементы дисплея не активируются.

Хотя настоящее раскрытие и лучшие режимы изобретений описаны таким образом, что устанавливается обладание ими со стороны изобретателей и разрешается специалистам создавать и использовать их, понято, что существует много эквивалентов для иллюстративных вариантов выполнения, раскрытых здесь, и что модификации и изменения могут быть сделаны в нем без отклонения от объема и сущности изобретений, которые ограничены не иллюстративными вариантами выполнения, а приложенной формулой изобретения.

1. Способ активации элемента дисплея устройства дисплея, имеющего матрицу из nxm элементов дисплея, при этом каждый элемент дисплея связан с управляемым логическим элементом выключателем, содержащим этапы, на которых подают входной сигнал адреса строки и входной сигнал электрода строки на управляющий логический элемент управляемого логическим элементом выключателя в элементе дисплея; подают входной сигнал адреса столбца и входной сигнал электрода столбца на управляющий логический элемент управляемого логическим элементом выключателя в элементе дисплея; активируют элемент дисплея с помощью управляемого логическим элементом выключателя, когда входные сигналы адреса строки и электрода строки и когда входные сигналы адреса столбца и электрода столбца удовлетворяют логическому состоянию.

2. Способ по п.1, дополнительно содержащий этапы, на которых сравнивают входной сигнал адреса строки и входной сигнал электрода строки, сравнивают входной сигнал адреса столбца и входной сигнал электрода столбца, активируют пиксел дисплея с помощью управляемого логическим элементом выключателя на основании результатов сравнения.

3. Способ по п.2, в котором управление управляемым логическим элементом выключателем включает в себя этап, на котором разблокируют и блокируют управляемый логическим элементом выключатель посредством заряжающего конденсатора.

4. Способ по п.1, дополнительно содержащий этапы, на которых активируют по меньшей мере некоторые элементы дисплея дисплейного устройства на первой частоте обновления, активируют другие элементы дисплея дисплейного устройства на второй частоте обновления, отличной от первой частоты обновления.

5. Способ функционирования устройства дисплея, содержащего матрицу nxm адресуемых элементов дисплея, включающий в себя этапы, на которых активируют элементы дисплея, характеризующие изображение переднего плана, на первой частоте обновления, активируют элементы дисплея, характеризующие фоновое изображение, на второй частоте обновления, при этом вторая частота обновления меньше чем первая частота обновления.

6. Способ по п.5, дополнительно содержащий этап, на котором активируют элементы дисплея с помощью соответствующего управляемого логическим элементом выключателя элемента дисплея, когда входные сигналы адреса строки и электрода строки и когда входные сигналы адреса столбца и электрода столбца удовлетворяют логическому состоянию.

7. Способ по п.6, дополнительно содержащий этапы, на которых сравнивают входной сигнал адреса строки и входной сигнал электрода строки, сравнивают входной сигнал адреса столбца и входной сигнал электрода столбца, активируют элемент дисплея с помощью управляемого логическим элементом выключателя элемента дисплея с использованием результатов сравнения.

8. Способ по п.7, дополнительно содержащий этап, на котором разблокируют и блокируют управляемый логическим элементом выключатель элемента дисплея с помощью вентиля зарядки конденсатора, разблокирующего выключатель, управляемого результатами сравнения.

9. Способ по п.5, в котором активация других элементов дисплея на второй частоте обновления включает в себя неактивацию упомянутых других элементов дисплея.

10. Устройство дисплея, содержащее множество элементов дисплея, скомпонованных в матрицу, при этом каждый элемент дисплея включает в себя пиксел дисплея, связанный с выключателем, каждый элемент дисплея включает в себя адресуемую защелку с выходом, связанным с управляющим входом выключателя, адресуемая защелка имеет вход адреса строки и вход адреса столбца.

11. Устройство по п.10, в котором адресуемая защелка имеет вход электрода строки и вход электрода столбца.

12. Устройство по п.10, в котором адресуемая защелка каждого элемента дисплея включает в себя логический элемент адреса строки и логический элемент адреса столбца, имеющие соответствующие выходы, связанные с выходом адресуемой защелки, при этом вход адреса строки связан с логическим элементом адреса строки, вход адреса столбца связан с логическим элементом адреса столбца.

13. Устройство по п.10, в котором адресуемая защелка каждого элемента дисплея включает в себя первый и второй компараторы, причем первый компаратор имеет вход адреса строки и вход электрода строки, второй компаратор имеет вход адреса столбца и вход электрода столбца, при этом каждый элемент дисплея включает в себя логическое устройство, имеющее первый вход, связанный с выходом соответствующего первого компаратора, и имеющее второй вход, связанный с выходом соответствующего второго компаратора.

14. Устройство по п.13, в котором логическое устройство является вентилем И, причем выход адресуемой защелки является выходом логического устройства.

15. Устройство по п.13, в котором конденсатор пикселя соединен параллельно с пикселом дисплея, а разблокирующий выключатель конденсатор связан со входом выключателя.

16. Устройство по п.10, которое является тонкопленочным транзисторным дисплейным устройством.

17. Способ функционирования устройства дисплея, содержащего матрицу nxm адресуемых элементов дисплея, включающий в себя этапы, на которых выполняют выборочную активацию элементов дисплея путем отдельной адресации элементов дисплея, подлежащих активации; уменьшают потребление мощности посредством адресации элементов дисплея, характеризующих изображение переднего плана, на первой частоте и адресации элементов дисплея, характеризующих фоновое изображение, на второй частоте, при этом вторая частота меньше первой частоты.

18. Способ по п.17, в котором выборочная активация элементов дисплея включает в себя этапы, на которых подают входной сигнал адреса строки и входной сигнал электрода строки на управляющий логический элемент соответствующего элемента дисплея; подают входной сигнал адреса столбца и входной сигнал электрода столбца на управляющий логический элемент соответствующего элемента дисплея; активируют элемент дисплея с помощью управляемого логическим элементом выключателя, когда входные сигналы управляющего логического элемента удовлетворяют логическому состоянию.

19. Способ по п.18, дополнительно содержащий этапы, на которых сравнивают входной сигнал адреса строки и входной сигнал электрода строки с помощью управляющего логического элемента, сравнивают входной сигнал адреса столбца и входной сигнал электрода столбца с помощью управляющего логического элемента, активируют элемент дисплея посредством разблокирования управляемого логическим элементом выключателя с использованием результатов сравнения.

20. Способ по п.19, дополнительно содержащий этап, на котором разблокируют и блокируют управляемый логическим элементом выключатель с помощью разблокирующего выключатель конденсатора, управляемого управляющим логическим элементом.