TWI616862B - 用於低功率顯示器之基於內容的可適性更新架構 - Google Patents

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Abstract

一種基於內容的可適性更新技術被實施在主動式矩陣顯示系統中以用於減少功率消耗。主動式矩陣顯示系統包含：顯示面板，該顯示面板具有：多個列的顯示元件，該等顯示元件經排置為顯示矩陣。顯示面板耦接至掃描驅動器和資料驅動器。掃描驅動器一次(at a time)選擇一個列以接收資料訊號，及資料驅動器提供資料訊號。主動式矩陣顯示系統亦包含：時序控制器，該時序控制器可操作於向掃描驅動器發出訊號以使得：在目前的資料訊框中，顯示面板的第一列不被更新，及在該目前的資料訊框中，顯示面板的第二列被更新。

Description

用於低功率顯示器之基於內容的可適性更新架構
本發明係關於顯示系統。更為特定而言，本發明的實施例係關於：減少顯示面板的功率消耗。
平板顯示器正在寬廣泛圍的電子裝置中增加普遍性。常見類型的平板顯示器包含：主動式矩陣顯示器和被動式矩陣顯示器。在主動式矩陣顯示器中的每一像素係由主動式驅動電路來驅動，而在被動式矩陣顯示器中的每一像素並不使用此驅動電路。
高解析度彩色顯示器(例如現代電腦顯示器、智慧型手機和電視)典型地使用主動式矩陣顯示結構以達到較佳的影像品質和反應時間。m x n個像素元件的主動式矩陣顯示器可利用m條列線和n條行線來定址。一集合的薄膜電晶體(TFT)和電容器被連接至每一像素元件，而允許每一行線存取一個像素。當一條列線被選擇，所有的行線連接至一列的像素，及對應於圖像資訊的電壓被驅動至所有的行線。列線然後被關閉(deactivated)，及下一條列線被選擇。在進行更新操作期間，所有的列線按照順序地被選擇。此更新操作每秒被重複 數十次至數百次。若更新速率過低，電容器會洩露電流與不能保持該電容器的狀態。此者會顯現為畫面閃爍(flickers)和降低顯示的影像的品質。
對於可攜式的裝置而言，由顯示面板所消耗的功率可為：可攜式的裝置的總功率消耗的主要部分。為了要延長電池壽命，減少顯示面板的功率消耗係必需的。
一種用於低功率顯示面板的基於內容的可適性更新的方法、系統和設備被描述。在一實施例中，主動式矩陣顯示系統包含：顯示面板，該顯示面板具有：多個列的顯示元件，該等顯示元件經排置為顯示矩陣。顯示面板耦接至掃描驅動器和資料驅動器。掃描驅動器一次選擇一個列以接收資料訊號，及資料驅動器提供資料訊號。主動式矩陣顯示系統亦包含：時序控制器，該時序控制器可操作於向掃描驅動器發出訊號以使得：在一目前的資料訊框中，顯示面板的第一列並不被更新，及在該目前的資料訊框中，顯示面板的第二列被更新。在一實施例中，主動式矩陣顯示系統亦包含：更新邏輯，該更新邏輯可操作於：將在該目前的資料訊框中的第一列的內容與在先前的資料訊框中的第一列的內容作比較，及基於比較的結果，決定：在該目前的資料訊框中，第一列是否要被更新。因此，可利用相較於顯示靜態內容的列為較高的更新速率來更新顯示動態內容的列。
在另一實施例中，一種用於更新顯示面板的方法包含以下步驟：利用第一更新速率來更新顯示面板的第一部 分，其中該第一部分顯示靜態內容；及利用第二更新速率來更新顯示面板的第二部分，該第二更新速率高於該第一更新速率，其中該第二部分顯示動態內容。在一實施例中，該方法進一步包含以下步驟：將目前的資料訊框的第一部分的內容與先前的資料訊框的第一部分的內容作比較，以產生比較結果，及基於該比較結果，決定：第一部分是否顯示靜態內容。當顯示面板的一部分具有：超過臨界值或已經到達逾時臨界值(time out threshold)的內容改變，顯示面板的該部分被更新。
在又一實施例中，一種設備包含：訊框緩衝，該訊框緩衝用以儲存先前的資料訊框的第一部分和目前的資料訊框的相對應的第一部分，及更新邏輯，該更新邏輯可操作於：將目前的資料訊框的第一部分的內容與先前的資料訊框的相對應的第一部分的內容作比較，以產生一比較結果，及基於該比較結果，決定：是否更新目前的資料訊框的第一部分。更新邏輯和訊框緩衝可位於顯示系統之內、位於處理器(例如圖形處理單元(graphics processing unit,GPU)或具有圖形處理能力的通用處理)之內、位於耦接在顯示系統和處理器之間的界面模組之內，或位於耦接至時序控制器的一或多個硬體元件之內。更新邏輯可操作於：指定不同的更新速率給顯示面板的不同的部分。
在一實施例中，前述系統、方法，及設備的顯示面板包含：發光二極體(LED)裝置、微LED裝置、有機LED(OLED)裝置，或液晶顯示器(LCD)元件。如同在此所使用的詞彙「部 分(portion)」可為：一列、一集合的列、一方塊(tile)、一集合的方塊，或在一方塊內的一集合的LED裝置。
100‧‧‧顯示系統
110‧‧‧處理器
112‧‧‧系統記憶體
114‧‧‧界面控制器
115‧‧‧更新邏輯
116‧‧‧接收器
118‧‧‧時序控制器
120‧‧‧顯示面板
122‧‧‧資料驅動器
124‧‧‧掃描驅動器
130‧‧‧訊框緩衝
213‧‧‧列選擇電路
220‧‧‧靜態內容
230‧‧‧動態內容
600‧‧‧主動式矩陣顯示器
610‧‧‧微LED裝置
800‧‧‧系統
820‧‧‧顯示控制器
830‧‧‧方塊控制器
840‧‧‧方塊
910‧‧‧資料驅動器
920‧‧‧掃描驅動器
950‧‧‧LED裝置
在隨附圖式的示圖中，藉由示例的方式(而非限制)來示例說明實施例：第1圖係根據一實施例的顯示系統的方塊圖。
第2圖係根據一實施例的顯示面板和顯示驅動器電路的方塊圖。
第3A圖和第3B圖係根據一實施例的時序圖，該時序圖示例說明：更新操作的一示例。
第4A圖和第4B圖係根據一實施例的時序圖，該時序圖示例說明：更新操作的另一示例。
第5圖係根據一實施例的時序圖，該時序圖示例說明：更新操作的又一示例。
第6圖係根據一實施例的主動式矩陣顯示器的電路圖。
第7圖係根據一實施例的在主動式矩陣顯示器中的子像素的電路圖。
第8圖示例說明：系統的可替代性的實施例，其中可適性更新架構可運用在該系統中。
第9A圖、第9B圖，及第9C圖示例說明：基於方塊(tile-based)的顯示面板的實施例。
在各種實施例中，參照圖式來進行描述。然而，特 定的實施例可不需此些特定的細節中的一或多個而被實施，或特定的實施例可與其他的習知的方法和組態相組合而被實施。為了要提供本發明的透徹的理解，在後續的描述中，許多特定的細節被闡述，例如特定的組態、尺寸和程序等等。在其他的實例中，為了不要非必要地遮掩本發明，習知的技術和元件並未被特別詳細地描述。在此說明書全文中對於「一實施例(one embodiment)」、「一個實施例(an embodiment)」或類似者的參照意指：結合實施例來描述的特定的特徵、結構、組態，或特性被包含在本發明的至少一實施例中。因此，在此說明書全文的各個地方中的片語「在一實施例中(in one embodiment)」、「在一個實施例中(in an embodiment)」或類似者的出現並不必然地意指為：本發明的相同的實施例。再者，在一或多個實施例中，特定的特徵、結構、組態，或特性可利用任何適當的方式來組合。
本發明的實施例提供：用於減少主動式矩陣顯示面板的功率消耗的方法和系統。舉例而言，由主動式矩陣液晶顯示器(LCD)或有機LED(OLED)顯示面板所消耗的主要百分比(major percentage)的功率被使用在更新顯示資料上，以克服：由切換電晶體、儲存電容器，及列和行互連(row and column interconnect)所引起的面板的寄生效應(panel parasitics)。在目前的顯示技術中，顯示資料典型地每秒被更新至少60次(60Hz)，以避免在顯示的影像中的閃爍(flickering)，及用於顯示發射所需要的功率消耗係：高於用於更新顯示資料所需要的功率消耗量的5至10倍。舉例而言，對於高解析度的10吋 的對角畫面尺寸的顯示器(10-inch diagonal displays)而言，用於顯示發射的功率消耗可為：5-10瓦特(watt)，及用於更新顯示資料的功率消耗可為：1瓦特。從而，相較於針對減少用於顯示發射所需要的功率消耗的強調，對於減少在更新週期的期間中的功率消耗而言係較少被強調的。
根據本發明的一些實施例，在此描述的主動式矩陣顯示面板係：微LED顯示面板，該微LED顯示面板係由微LED裝置所形成。微LED顯示面板將基於晶圓(wafer-based)的LED裝置(wafer-based LED devices)的效能、效率，及可靠度與被使用以形成背板的薄膜電子(thin film electronics)的高良率、低成本、混合的材料相組合。在「微LED裝置(micro LED device)」中的詞彙「微(micro)」意指為：1至100μm的標度。然而，可理解到：在此描述的實施例可適用於較大的，及可能較小的尺寸標度。在一實施例中，顯示面板類似於典型的OLED顯示面板，其中具有一個微LED裝置，該微LED裝置已將OLED顯示面板的有機層放置在每一個子像素中。示例性的微LED裝置(可與本發明的一些實施例共同地被利用)被描述在申請號為13/372,222的美國專利申請案、申請號為13/436,260的美國專利申請案、申請號為13/458,932的美國專利申請案，及申請號為13/625,825的美國專利申請案中，該等申請案的所有者藉由參照的方式在此併入。相較於用於LCD或OLED發射的5-10瓦特，微LED裝置對於光發射具有高度的效率和消耗非常少的功率(例如250mW)。假設：用於更新顯示資料所需要的功率消耗維持為相同的(例如1瓦 特)，對於更新週期所需要的功率相對於用於微LED顯示面板的總功率消耗的百分比係更為顯著的(significant)。本發明的實施例提供：用於減少在顯示更新上的功率消耗的基於內容的可適性更新架構。應了解到，然而，可適性更新架構適用於任何的主動式矩陣顯示器，該主動式矩陣顯示器包含(但不限於)：LED顯示面板、微LED顯示面板、OLED顯示面板、LCD顯示面板，及其他的基於LED、OLED及LCD技術的顯示面板的變化者。
一種用於減少更新功率消耗的技術係：減少顯示面板的更新速率。利用改良的電路元件，例如較大的儲存電容器和具有較低的OFF狀態漏電流的切換電晶體，顯示系統可減少：該顯示系統的更新速率，而不降低影像品質而超過預先決定的設計限制。本發明的實施例提供基於內容的可適性更新技術以減少顯示系統的功率消耗，該顯示系統可與改良的電路元件的使用相結合來實施，或分離於改良的電路元件的使用來實施。基於內容的可適性更新技術基於資料內容，利用不同的速率來更新顯示面板的不同的部分。並不改變其內容，或相較於其他的列比較不常改變的資料列相較於此些其他的列比較不常被更新。在資料顯示程序進行期間，更新速率可被即時地調整。當資料列將該資料列之內容從靜態內容(例如文字或靜止的影像)改變至動態內容(例如視訊)時，該列的更新速率可被增加以改善影像品質。當資料列將該資料列之內容從動態內容改變至靜態內容，可減少該列的更新速率以減少功率消耗。意即，取決於顯示面板的不同的列的分 別的顯示內容，該顯示面板的該等不同的列可利用不同的速率來更新。
如同在此所使用者，詞彙「資料訊框(data frame)」意指為：填滿顯示面板的整個顯示區域的顯示資料。資料訊框的每一列意指為：「資料線(data line)」。詞彙「訊框時間(frame time)」或「訊框週期(frame cycle)」意指為：用於選擇和顯示在資料訊框中的所有的列的時間。詞彙「線時間(line time)」或「線週期(line cycle)」意指為：用於選擇和顯示在資料訊框中的該等列的一者的時間。再者，詞彙「顯示面板(display panel)」和「顯示器(display)」被互換地使用。
再者，如同在此結合裝置狀態來使用的詞彙「ON」意指：裝置的啟動狀態(activated state)，及在此結合中所使用的詞彙「OFF」意指：裝置的關閉狀態(de-activated state)。如同在此結合由裝置所接收的訊號來使用的詞彙「ON」意指：啟動裝置的訊號，及在此結合中所使用的詞彙「OFF」意指：關閉裝置的訊號。取決於實施該裝置的下層電子(underlying electronics)，裝置可由高電壓或低電壓來啟動。舉例而言，p-型金屬-氧化物半導體(PMOS)電晶體裝置係由低電壓來啟動，而n-型金屬-氧化物半導體(NMOS)電晶體裝置係由高電壓來啟動。因此，應理解到：用於PMOS電晶體裝置和NMOS電晶體裝置的「ON」電壓對應於相對的(低電位相對於高電位(low vs.high))電壓準位。
第1圖根據一實施例來示例說明顯示系統100。顯示系統100包含：顯示面板120，該顯示面板係由顯示驅動器整合電路(display driver integrated circuitry)來驅動，該顯示 驅動器整合電路包含：資料驅動器122和掃描驅動器124。掃描驅動器124藉由提供ON電壓至所選擇的列而一次選擇顯示面板120的一個列。被選擇的列被啟動以接收：來自資料驅動器122的顯示資料。
顯示面板120係主動式矩陣顯示器，該主動式矩陣顯示器包含：一個二維的矩陣的顯示元件。在一些實施例中，顯示面板120可包含：多個顯示元件之二維矩陣堆疊層。在一實施例中，每一顯示元件係發射的裝置，該發射的裝置可(例如)包含：LED、OLED、微LED，或其他的光發射(light-emissive)的元件。然而，可理解到：本發明的實施例並不必然地如此地受到限制。在可替代性的實施例中，每一顯示元件可為：LCD元件，或其他類型的顯示元件。
顯示面板120包含：一個矩陣的像素。每一像素可包含：多個子像素，該等子像素發射不同的顏色的光。在紅-綠-藍色(RGB)的子像素的排置中，每一像素包含：三個子像素，該等子像素分別地發射：紅光、綠光，及藍光。可理解到：RGB排置係示例性的，及該實施例並不如此地受到限制。可被利用的其他的子像素排置的示例包含(但不限於)：紅-綠-藍-黃色(RGBY)的子像素矩陣架構、紅-綠-藍-黃-青色(RGBYC)的子像素矩陣架構，或紅-綠-藍-白色(RGBW)的子像素矩陣架構，或其他的子像素矩陣架構，其中像素可具有不同的數目的子像素，例如在商標名稱PenTile®下所製造的顯示器。
在一實施例中，資料驅動器122和掃描驅動器124係由時序控制器118來控制。時序控制器118提供選擇訊號 給掃描驅動器124，該選擇訊號指示：何者列被選擇以接下來被用於更新。時序控制器118亦利用一列的資料電壓的形式而呈現資料線給資料驅動器122。每一資料電壓驅動在所選擇的列中的相對應的子像素，以利用指定的強度位準(intensity level)來發射有顏色的光。該等列可被循序地更新。可替代性地，該等列可被直接地定址，及該等列以任何給定的次序一次被更新一個列。在又一實施例中，該等列被劃分為：數個非重疊(或重疊)的列區段。每一列區段可被直接地定址，及在區段內的列可被循序地更新，或以任何給定的次序來更新。示例說明的實施例顯示：作為分離的元件的時序控制器118、資料驅動器122和掃描驅動器124。在可替代性的實施例中，時序控制器118和資料驅動器122可為一個整合的元件。在又一實施例中，時序控制器118、資料驅動器122和掃描驅動器124可為一個整合的元件。
顯示系統100包含：接收器116，該接收器從顯示系統100的外部接收顯示資料。接收器116可經組態以：利用無線的方式來接收資料、藉由線路連接來接收資料，或藉由光學互連來接收資料。無線方式可利用一些無線標準或協定的任何者來實施，該等無線標準或協定包含(但不限於)：Wi-Fi(IEEE 802.11家族)、WiMAX(IEEE 802.16家族)、IEEE 802.20、長期演進系統(long term evolution(LTE))、Ev-DO、HSPA+、HSDPA+、HSUPA+、EDGE、GSM、GPRS、CDMA、TDMA、DECT、藍芽、上述各者之衍生物，及被指定為3G、4G、5G，及逾越3G、4G、5G之上的任何其他的無線通訊協 定。
接收器116可藉由界面控制器114從處理器110接收顯示資料。在一實施例中，處理器110可為：圖形處理單元(GPU)、具有位在處理器中的GPU的通用型處理器(general-purpose processor)，或具有圖形處理能力的通用型處理器。界面控制器114提供顯示資料和同步訊號至接收器116，而該接收器116轉而提供顯示資料至時序控制器118。顯示資料可由處理器110即時地產生，該處理器執行在軟體程式中的一或多個指令，或執行從系統記憶體112擷取的一或多個指令。
取決於顯示系統100的應用，該顯示系統100可包含：其他的元件。此些其他的元件包含(但不限於)：記憶體、觸控-螢幕控制器，及電池。在各種實施中，顯示系統100可為：電視、平板電腦(tablet)、電話、膝上型電腦、電腦顯示器、汽車用抬頭顯示器(automotive heads-up display)、汽車用導航顯示器(automotive navigation display)、資訊站(kiosk)、數位相機、手持式遊戲機、媒體顯示器、電子圖書顯示器，或大面積看板顯示器(large area signage display)。
根據本發明的一實施例，顯示系統100亦包含：更新邏輯115和訊框緩衝130。更新邏輯115決定：何者列應被更新和何者列應被略過。因此，更新邏輯115負責於：基於列的資料內容，利用不同的更新速率來更新顯示面板120的不同的列。更新邏輯115可基於儲存在訊框緩衝130中的資料內容及/或顯示面板120所操作的模式而作出該更新邏輯 115之決定。
在示例說明的實施例中，更新邏輯115和訊框緩衝130位於顯示系統100中和耦接至時序控制器118。在一可替代性的實施例中，更新邏輯115和訊框緩衝130可位於時序控制器118之內、位於接收器116之內、位於界面控制器114之內、位於處理器110之內，或位於在顯示系統100內(或耦接至顯示系統100)的另一元件之內。更新邏輯115可由硬體電路(例如整合的電路)或韌體元件來實施。訊框緩衝130可為：記憶體裝置，例如動態隨機存取記憶體(DRAM)，或其他類型的揮發性或非揮發性隨機存取記憶體裝置。
更新邏輯115決定何者列要被更新和何時要更新該等列。在一實施例中，更新邏輯115將目前的資料訊框的資料線與先前的資料訊框的相對應的資料線作比較，以決定此資料線是否應被更新。被使用於比較的資料線被儲存在訊框緩衝130中。用於執行該比較的一些可替代性的方法被描述於後文中；然而，可理解到：所描述的方法為示例性的，及該實施例並不如此地受到限制。
舉例而言，訊框緩衝130可儲存：先前的資料訊框和要被顯示的一條目前的資料線。若此目前的資料線相同於先前的資料訊框的相對應的資料線，或此目前的資料線相較於先前的資料訊框的相對應的資料線係在預先定義的變化內，在資料線上將不執行任何的更新(除非資料線即將要逾時(如同將於後文中所描述者))。若目前的資料線係不同於先前的資料訊框的相對應的資料線，或目前的資料線相較於先前 的資料訊框的相對應的資料線超過預先定義的變化，更新邏輯115將對下游元件(意即，在更新邏輯115和顯示面板120之間的硬體元件)發出訊號，以使得資料線被更新。下游元件可傳送確認至更新邏輯115或其他的上游元件(意即，在處理器110和下游元件之間的元件)。目前的資料線然後可覆寫：在訊框緩衝130中的先前的資料訊框的相對應的資料線，及下一條資料線可被載入至訊框緩衝130以用於比較。作為另一示例，訊框緩衝130可儲存：先前的資料訊框和要被顯示的目前的區段(該區段係一集合的列)。更新邏輯115可將目前的區段與先前的資料訊框的相對應的區段作比較，以決定：該區段，或在該區段中的任何的資料線是否需要被更新。在一實施例中，在比較一線/區段之後，該線/區段可覆寫：在先前的資料訊框中的相對應的線/區段。
作為又一示例，訊框緩衝130可儲存：先前的資料訊框和要被顯示的整個目前的資料訊框。更新邏輯115可逐線地(line by line)，或逐區段地(segment by segment)比較在二個訊框中的相對應的資料線，以識別：需要被更新的資料線或區段。在一實施例中，在比較一線/區段之後，在目前的資料訊框中的線/區段可覆寫：在先前的資料訊框中的相對應的線/區段。可替代性地，在將二個訊框作比較之後，目前的資料訊框被設定為「新的(new)」先前的資料訊框，及下一個資料訊框可被載入至訊框緩衝130以作為：「新的(new)」目前的資料訊框。額外地或作為前文所描述的該比較的可替代者，更新邏輯115可基於顯示面板120的操作模式來決定： 是否更新資料線。在一實施例中，更新邏輯115可接收：來自處理器110或另一來源的訊號，該訊號指示：顯示面板120的目前的顯示模式，例如靜態模式(例如當顯示靜止的影像、文字或電子圖書時)、動態模式(例如當顯示視訊時)、混合的模式(例如當顯示混合的文字和視訊內容時)。對於混合的模式顯示而言，更新邏輯115可接收：來自處理器110或另一來源的訊號，該訊號指示：相較於顯示的其餘部分需要不同的更新速率的該區域或數個區域的座標(coordinates)或列索引。舉例而言，線上新聞頁面可顯示文字，其中具有顯示視訊的小視窗。視窗的座標(或視窗的列索引)可被傳送至更新邏輯115，以使得更新邏輯115可將此資訊傳遞至下游元件以選擇性地更新資料線。
根據本發明的實施例，當資料線的資料內容已經改變超過一臨界值，該資料線被更新。此外，當資料線的內容即將要逾時的時候，該資料線被更新。否則資料線並不需要被更新。當從資料線的最後一次的更新起所經過的時間已經到達一臨界值，該資料線的內容逾時。此臨界值係：顯示元件(例如子像素)可保持該顯示元件在儲存電容器中的電荷的最大時間量，而不對於顯示影像造成超過預先決定的設計限制的改變。更新邏輯115可維持一或多個計時器以追蹤：從對該等列的最後一次的更新起所經過的時間；例如，一個計時器用於每一資料線或每一區段。當經過的時間到達該臨界值，即使資料線/區段不具有任何的內容改變，更新邏輯115向下游元件發出訊號以更新資料線/區段。
如同前文所描述者，一種用以減少在資料更新上的功率消耗的方法係藉由選擇性地降低更新速率，例如在資料更新期間略過資料線/區段。額外地，傳輸進入顯示面板120的資料傳輸速率可被減少以實現進一步的功率節省。如同前文所描述者，更新邏輯115可位於顯示系統100中，或位於顯示系統100的外部。舉例而言，更新邏輯115可位於下列元件的任何者之內：時序控制器118、接收器116、界面控制器114、處理器110，或可耦接至前述元件的任何者。更新邏輯115的位置和該更新邏輯傳送至該更新邏輯之下游元件的訊號可影響：沿著資料路徑進入顯示面板120的資料傳輸速率。在一實施例中，更新邏輯115位於處理器110之內。若處理器110僅輸出：需要被更新的線/區段內容，沿著從處理器110至顯示面板120的整個路徑的資料傳輸速率可被減少。可替代性地，處理器110可輸出：線/區段內容之所有者，而無關於是否需要更新，及對於每一線/區段，處理器110亦輸出：指示器(例如，啟動/忽略訊號(activate/ignore signal))，該指示器指示：該線/區段是否需要被更新。若整個資料內容被一路到底地(all the way)發送至資料驅動器122，該資料驅動器根據該指示器來選擇性地更新該線/區段，則可實現下列所述者：沿著從處理器110至顯示面板120的路徑的資料傳輸速率並未減少。若在到達顯示面板120(例如時序控制器118或界面元件114)之前，而資料內容被發送至處理器110下游的元件，在此時僅有需要更新的資料線被發送至顯示面板120，則沿著從此元件至顯示面板120的路徑的資料傳輸速率 可被減少。
在一實施例中，其中更新邏輯115位於時序控制器118之內或更新邏輯115耦接至時序控制器118(如同在第1圖的示例說明的實施例中所顯示者)，若時序控制器118僅傳送需要更新的資料線至顯示面板120，沿著從時序控制器118至顯示面板120的路徑的資料傳輸速率可被減少。若時序控制器118傳送該等資料線的所有者至資料驅動器122，該時序控制器亦可傳送：針對於不被更新的線/區段的「忽略(ignore)」訊號和針對於要被更新的線/區段的「啟動(activate)」訊號。然而，此後者方法僅減少：顯示更新功率，和此後者方法並不減少：在前往顯示面板120的路徑上的資料傳輸速率。對於更新邏輯115的位置和開始進行資料傳輸速率的減少的元件而言存在可替代性的情境。可理解到：前文所描述的情境係示例性的和該實施例並不如此地受到限制。
第2圖根據本發明的一實施例進一步詳細地示例說明：基於內容的可適性更新的示例。在此示例中，顯示面板120處於混合的顯示模式，其中在該混合的顯示模式中，動態內容230(例如視訊)被顯示在視窗中，而顯示的其餘部分顯示靜態內容220(例如文字頁面)。第1圖的時序控制器118傳送選擇訊號至掃描驅動器124，該選擇訊號指示：要被顯示的下一個列，及第1圖的時序控制器118傳送資料訊號至資料驅動器122，該資料訊號包含：要被顯示的資料線。選擇訊號可指定一列索引以直接地對在顯示面板120中的一個列定址以用於更新，或選擇訊號可促使掃描驅動器124以利用循序的 次序來選擇下一個列。在一可替代性的實施例中，時序控制器118亦可傳送「啟動/忽略(activate/ignore)」訊號，該「啟動/忽略」訊號指示：被呈現至資料驅動器122的資料訊號是否要被載入至顯示面板120中。在此可替代性的實施例中，啟動/忽略訊號可僅被傳送至掃描驅動器124，或啟動/忽略訊號可被傳送至掃描驅動器124和資料驅動器122二者。
為了要選擇一個列以用於更新，掃描驅動器124可使用列選擇電路213(如同在示例說明的實施例中所顯示者)。列選擇電路213可為：解多工器，該解多工器基於輸入列索引來輸出ON電壓以直接地選擇：顯示面板120的該等列中的一者。被開啟的該列係利用來自資料驅動器122的資料線來更新。可替代性地，列選擇電路213可包含：移位暫存器。移位暫存器可包含：至少與在顯示面板120中的列的數目相同的位元數。移位暫存器可包含：位元值為1的一個移位標記(shift token)，及在移位暫存器中的其餘的位元係0。理解到：1和0的位元值係示例性的，及在特定的實施例中可為相反的(reversed)。在此可替代性的實施例中，來自時序控制器118的選擇訊號促使移位暫存器將該標記移位至在循序的次序中的下一個列，以藉此循序地一次選擇一個列。高清晰度(HD)顯示面板典型地具有：數千個列和數千個行。單一的移位暫存器不具有足夠的位元數以供給整個列維度(row dimension)。在一實施例中，掃描驅動器124可包含：多個移位暫存器(例如S1、S2、S3……Sn)，每一移位暫存器用於選擇在顯示面板120中的列區段(意即，一子集合的列)的一者。 移位暫存器可耦接至解多工器，該解多工器直接地一次選擇該等移位暫存器的一者。可理解到：用於列選擇的其他的已知的硬體實施亦可被使用，及前文所描述的排置係示例性的，而非限制。
在第2圖的示例中，掃描驅動器124可對於動態內容230利用較高的速率和對於靜態內容220利用較低的速率來更新該等列。掃描驅動器124可直接地選擇數個列的動態內容230、直接地選擇包含動態內容230的區段、循序地送出時脈經由該等列直到達到動態內容的上邊界為止，或另外地藉由使用如同前文所描述的列選擇電路213的直接的和循序的選擇架構之組合來選擇動態內容230。在其他的情境中，其中一個列已經改變內容或到達一逾時臨界值，掃描驅動器124可直接地或藉由使用如同前文所描述的列選擇電路213的循序的選擇來選擇該列以用於更新。
第3A圖、第3B圖、第4A圖、第4B圖和第5圖根據本發明的實施例來示例說明：基於內容的可適性更新的時序圖的示例。在此些示例中，假設：顯示面板具有1080個列，及預設訊框週期係16.67ms(對應於60Hz的預設更新速率)。可理解到：此些數字經過選擇以達到示例說明的目的；可替代性的實施例可具有：不同的預設訊框週期和預設更新速率。時序圖的每一者可由顯示在第1圖和第2圖中的系統、元件和訊號所產生。如同前文參照列選擇電路213所描述者，可使用解多工器及/或一或多個移位暫存器來進行列選擇。
在第3A圖和第3B圖的示例中，假設：在要被顯示 的目前的資料訊框中，列R3和列R4不具有任何的內容改變和列R3和列R4並未到達逾時臨界值。結果，在R3和R4的線週期(利用虛線來顯示)中，並不執行任何的操作。意即，因為R3和R4在用於接收資料訊號的此些週期中並未被選擇，R3和R4的線週期係閒置的。第3B圖顯示：從一個訊框週期至下一個訊框週期，相對應的訊框時間保持為相同。然而，在每一訊框週期中，並非所有的列被更新。因此，即使預設更新速率係60Hz，並非所有的列每秒被更新60次。取決於在顯示面板中的其他的電路元件的電性特性，不具有內容改變或具有緩慢的內容改變的列可利用較低的速率(例如40Hz、30Hz，或甚至更低的速率)來更新。對於在顯示面板中的一子集合的該等列的更新速率之減少可減少：顯示面板的功率消耗。
在第4A圖和第4B圖的示例中，亦假設：列R3和列R4並不具有內容改變和列R3和列R4並未到達逾時臨界值。因此，對於目前的訊框週期，R3和R4被略過而未進行更新。並非在R3和R4的線週期中閒置，掃描驅動器124繼續進行以選擇：接下來的數個列，該等列接續在R3和R4之後。如同在第4A圖中所顯示者，經排程以用於更新R3的線週期目前被使用於更新R5，R5係接續R3和R4之後且具有內容改變的下一個列。第4B圖顯示：從一個訊框週期至下一個訊框週期，相對應的訊框時間保持為相同。然而，類似於第3B圖的示例，整個資料訊框在每一訊框週期中並未被更新。舉例而言，在顯示在第4B圖的訊框週期中，每一訊框時間包含：主 動更新時間區間，其中在該主動更新時間區間，該等列(但是並不必然地為在顯示面板中的所有的列)在每一線週期中被更新，及閒置時間區間，其中在該閒置時間區間並不執行任何的更新操作。此閒置時間區間促進功率節省。在第5圖的示例中，每當資料線具有內容改變或到達逾時臨界值時，該資料線被更新，而不依循固定的排程。時序控制器118動態地依需求來排程更新。若並無任何的列具有內容改變或已經到達逾時臨界值，並不執行任何的更新操作(顯示在第5圖中如同指示閒置時間區間的水平線)。若當一資料線由於改變的內容準備用於更新時，另一資料線到達該資料線的逾時臨界值，逾時的資料線可在其他的資料線之前被更新(serviced)。
雖然並未顯示在圖式中，在可替代性的實施例中，逾時更新可在固定的時間間隔處(例如，每5個訊框週期)被執行。在二個逾時更新之間，僅有具有超過一臨界值的內容改變的資料線被更新。因為一些資料線在二個連續的逾時更新之間完全未被更新，對於每一資料線在二個逾時更新之間所經過的時間不可大於逾時臨界值。
第6圖係根據本發明的實施例的在主動式矩陣顯示器600中的像素的電路圖。主動式矩陣顯示器600意味著：顯示在第1圖和第2圖中的顯示面板120的一示例，及其他類型的主動式矩陣顯示器根據本發明的實施例而被考慮。如同所示例說明者，掃描線Vselect係水平取向的和由一或多個掃描驅動器來驅動，及資料線Vdata係垂直取向的和由一或多個資料驅動器來驅動。在一實施例中，紅光、綠光，及藍光 發射的微LED裝置610被放置在掃描線和資料線之間。可理解到：在可替代性的實施例中，微LED裝置610可為：LED裝置或OLED裝置，及主動式矩陣顯示器600可基於：光發射裝置(例如LED、OLED，和LCD裝置)。
第7圖係根據本發明的實施例的在主動式矩陣顯示器(例如第6圖的主動式矩陣顯示器600)中具有2T1C電路的子像素的電路圖。在此一實施例中，該電路包含：切換電晶體T1、驅動電晶體T2、儲存電容器Cs和微LED裝置610。電晶體T1、T2可為：任何類型的電晶體(例如薄膜電晶體)。舉例而言，切換電晶體T1可為：n-型金屬-氧化物半導體(NMOS)電晶體，及驅動電晶體T2可為：p-型金屬-氧化物半導體(PMOS)電晶體。切換電晶體T1具有：連接至掃描線Vselect的閘極電極，及連接至資料線Vdata的第一源極/汲極電極。驅動電晶體T2具有：連接至切換電晶體T1的第二源極/汲極電極的閘極電極，及連接至電源Vdd的第一源極/汲極電極。儲存電容器Cs被連接在驅動電晶體T2的閘極電極和驅動電晶體T2的第一源極/汲極電極之間。可替代性地，並非連接至T2的第一源極/汲極電極，Cs可被連接至該Cs本身的接地線、被連接至LED裝置610的陽極電極、被連接至掃描線的先前的/下一個列，或被連接至在電路中的其他的可替代性的位置。微LED裝置610具有：連接至驅動電晶體T2的第二源極/汲極電極的陽極電極，及連接至接地Vss的陰極電極。可替代性地，微LED裝置610可具有：連接至T2的第二源極/汲極電極的陰極電極，及連接至Vdd的陽極電極，其中在 此可替代性的實施例中，在第7圖中的Vdd係由Vss來取代。可理解到：第7圖的實施例係示例性的，及存在有可替代性的實施例。
在操作中，電壓準位掃描訊號開啟切換電晶體T1，該切換電晶體T1促進資料訊號以對儲存電容器Cs充電。儲存在儲存電容器Cs內的電位決定：流動經過驅動電晶體T2的電流的大小(magnitude)，以使得微LED裝置610可基於電流來發射光。可理解到：2T1C電路意味著為示例性的，及其他類型的電路或傳統的2T1C電路的修正根據本發明的實施例而被考慮。舉例而言，更為複雜的電路可被使用以對於驅動電晶體和微LED裝置的電氣特性之變化加以補償，或對於驅動電晶體和微LED裝置的不穩定性加以補償。
第8圖示例說明：系統800的可替代性的實施例，其中前文所描述的可適性更新架構可運用在該系統中。系統800包含：處理器(例如第1圖的處理器110)和顯示控制器820。顯示控制器820控制：一集合的方塊控制器830，及每一方塊控制器830控制方塊840。方塊840(該等方塊形成顯示面板120)可經排置為任何的幾何形狀，例如線段、矩形、圓形，及類似者。方塊840的示例(顯示在第9A圖中)包含：LED裝置950(或微LED裝置)的陣列。第9B圖示例說明一實施例，其中在該實施例中LED裝置840形成被動式矩陣，該被動式矩陣經排置為：數個列和數個行，其中該等列係由掃描驅動器920來驅動和該等行係由資料驅動器910來驅動。掃描驅動器920和資料驅動器910可為方塊控制器830的部分，或 掃描驅動器920和資料驅動器910可耦接至方塊控制器830。第9C圖示例說明另一實施例，其中在該實施例中，每一LED裝置840係直接地由方塊控制器830來驅動(藉由對於方塊控制器830的直接的連接)。
在第8圖的實施例中，具有超過臨界值或已經到達逾時臨界值的內容改變的方塊將被更新。如同前文參照第1圖和第2圖所描述者，由更新邏輯115來作出：方塊是否應被更新的決定。更新邏輯115和訊框緩衝130可位在處理器110或顯示控制器820之內，或更新邏輯115和訊框緩衝130可另外地耦接至處理器110或顯示控制器820。更新邏輯115可將在目前的訊框中的資料方塊與在先前的訊框中的相對應的方塊作比較，以決定：在目前的訊框中，該方塊是否要被更新。訊框緩衝130保持有：正在被進行比較的方塊。在可替代性的實施例中，並非一次比較和更新一個方塊，多個方塊(方塊區段(tile segment))可一次被比較和更新。
如同前文所描述者，更新邏輯115的位置和該更新邏輯傳送至該更新邏輯之下游元件的訊號可影響：沿著資料路徑進入顯示面板120的資料傳輸速率。舉例而言，若更新邏輯115位於處理器110之內，處理器110可傳送：僅有需要在下游處被更新的資料，藉此減少：沿著從處理器110至顯示面板120的路徑的資料傳輸速率。若更新邏輯115與顯示控制器820位於同處，顯示控制器820可傳送：僅有需要在下游處被更新的資料，藉此減少：沿著從顯示控制器820至顯示面板120的路徑的資料傳輸速率。可理解到：為了達 到描述的簡化性，並不在此描述所有的可能的情境。
在一些實施例中(如同在第9C圖中所顯示者)，可適性更新可在分別的LED裝置950上被執行，以使得僅有需要更新的彼些LED裝置950被更新。因此，LED裝置950中的一些LED裝置950可被更新，而在相同的方塊內的其他的LED裝置950中的一些LED裝置950並未被更新。更新操作的細節類似於(或相同於)前文中相關於第1圖和第2圖的顯示系統100而描述的操作，及因而在此不再重覆。
在利用此發明的各種態樣中，下列所述者對於具有通常知識者而言會變得明顯的：前文的實施例的組合或變化可能用於執行可適性更新。雖然本發明已利用特定於結構化特徵及/或方法步驟的語言來描述，可理解到：界定在隨附的申請專利範圍中的發明並不必然地被限制為：所描述的特定的特徵或步驟。所揭示的特定的特徵和步驟而是被理解為：所請求的發明的特別得體的實施(graceful implementation)，該實施有助益於示例說明本發明。
118‧‧‧時序控制器
120‧‧‧顯示面板
122‧‧‧資料驅動器
124‧‧‧掃描驅動器
213‧‧‧列選擇電路
220‧‧‧靜態內容
230‧‧‧動態內容

Claims (18)

  1. 一種主動式矩陣顯示系統，其包含：一主動式矩陣顯示面板，其包含：複數個方塊，每一方塊包括複數個顯示元件；一更新邏輯，其與該主動式矩陣顯示面板耦合，該更新邏輯在一單一資料訊框中決定以選擇性地更新或不更新該等顯示元件之每一方塊；及三個或更多個方塊控制器耦接至該更新邏輯，每一方塊控制器包括一掃描驅動器及一資料驅動器，其中為了更新該複數個方塊之一方塊，該掃描驅動器在一方塊中選擇該複數個顯示元件的一或多列而接收資料訊號，及該資料驅動器提供該等資料訊號至該等顯示元件的該經選擇之一或多列。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之主動式矩陣顯示系統，進一步包含一顯示控制器，其耦接至每一方塊控制器。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之主動式矩陣顯示系統，其中該更新邏輯位於該顯示控制器內。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之主動式矩陣顯示系統，進一步包含一處理器，其用以產生資料訊框，該處理器耦接至該顯示控制器。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之主動式矩陣顯示系統，其中該更新邏輯位於該處理器內。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之主動式矩陣顯示系統，其中該更新邏輯用以使得在該處理器和該顯示面板之間的一路徑上的該處理器或一硬體元件減少對於該顯示面板的一資料傳輸速率。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之主動式矩陣顯示系統，其中一第一方塊控制器用以向一第一方塊之該掃描驅動器發出訊號，以在一更新週期期間不執行更新操作，在該更新週期中，該第一方塊經排程以被更新，以及一第二方塊控制器用以向一第二方塊之該掃描驅動器發出訊號，以在一更新週期期間更新該第二方塊，而非該第一方塊，在該更新週期中，該第一方塊經排程以被更新。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之主動式矩陣顯示系統，其中該更新邏輯用以向該第二方塊控制器發出訊號以在該第二方塊內更新一第一子集合列且在該第二方塊內不更新一第二子集合列，以及該第二方塊控制器用以向該掃描驅動器發出訊號以相較於顯示一靜態內容的分開之一第二子集合列，利用一較高的更新速率來更新顯示一動態內容的一第一子集合列。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之主動式矩陣顯示系統，其中一方塊控制器之一掃描驅動器用以在一方塊內直接地對一經選擇之顯示元件定址，且該更新邏輯可組態以選擇性地更新該等顯示元件之一或多個方塊，而無須在該顯示面板中更新所有該等顯示元件。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之主動式矩陣顯示系統，其中該顯示面板之每一顯示元件包含具有1至100μm大小(scale)的一或多個微發光二極體(LED)裝置。
  11. 一種用於更新一顯示面板的方法，包含以下步驟：利用一第一更新速率來更新該顯示面板的一第一部分，其中該顯示面板之該第一部分包括經組態以顯示一靜態內容之顯示元件之一或多個方塊之一第一集合；及利用一第二更新速率來更新該顯示面板的分離(separate)之一第二部分，該第二更新速率高於該第一更新速率，其中該顯示面板之該第二部分顯示一動態內容，該顯示面板之該第二部分包括分離之該等顯示元件之該等方塊之一第二集合，其中更新該第一部分及該第二部分包括經由三個或更多個方塊控制器提供一更新信號至該第一部分及該第二部分之該等顯示元件之該等方塊，每一方塊控制器耦接至該等方塊之一或多個。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之方法，進一步包含以下步驟：將在一目前的資料訊框中的該第一部分的內容與在一先前的資料訊框中的該第一部分的內容作比較，以產生一比較結果；基於該比較結果，決定：該第一部分是否顯示該靜態內容；在該第一部分經排程以被更新之一週期期間不執行更新操作；及在該第一部分經排程以被更新之一週期期間更新該第二部分，而非該第一部分。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之方法，進一步包含以下步驟：在一第一訊框週期中，循序地更新該顯示面板的每一部分；在接續該第一訊框週期之後和在一第二訊框週期之前，更新具有一內容改變的該顯示面板的被選擇的部分；及在該第二訊框週期中，循序地更新該顯示面板的每一部分。
  14. 如申請專利範圍第11項所述之方法，進一步包含以下步驟： 當該顯示面板的該部分已經到達一逾時臨界值時，更新該顯示面板的每一部分；在該顯示面板之每一部分中選擇性地更新或不更新個別顯示元件；及其中該顯示面板之每一顯示元件包含具有1至100μm大小(scale)的一或多個微發光二極體(LED)裝置。
  15. 一種發光設備，該設備包含：一訊框緩衝，其用以儲存一目前的資料訊框的一第一部分及分開之一第二部分，和一先前的資料訊框的一相對應的第一部分及分開之一相對應的第二部分，該資料訊框之每一部分與顯示元件的分開之一方塊相關聯；一更新邏輯，該更新邏輯耦接至該訊框緩衝，該更新邏輯用以將該目前的資料訊框的該第一部分的內容與該先前的資料訊框的該相對應的第一部分的內容作比較，和用以將該目前的資料訊框的分開之該第二部分的內容與該先前的資料訊框的該相對應的分開之第二部分的內容作比較，以產生一比較結果，及基於該比較結果決定更新在一顯示面板上的該目前的資料訊框的該第一部分而不更新該目前的資料訊框的分開之該第二部分；及一控制邏輯，其耦接至該更新邏輯，該控制邏輯用以指示該第一部分之更新是否被啟動或被忽略，該控制邏輯包括三個或更多個方塊控制器，每一方塊控制器提供一更新信號至該顯示元件之該等方塊之一或多個。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之發光設備，其中該更新邏輯用以識別要被更新的在該目前的資料訊框中的一下一個部分，傳送要被更新的該下一個部分的一索引至該控制邏輯，決定在該目前的資料訊框的一循序的次序中的一下一個部分是否要被更新，及使得一控制訊號被傳送至該控制邏輯以指示該下一個部分的更新是否被啟動或被忽略。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之發光設備，其中該控制邏輯用以使得在該顯示面板的分開之該第二部分經排程以被更新之一更新週期期間，在該目前的資料訊框的該循序的次序中的該下一個部分被更新，而非該顯示面板的分開之該第二部分被更新，其中每一顯示元件包括具有1至100μm標度的一或多個微發光二極體(LED)裝置。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之發光設備，其中該更新邏輯位於以下組成之群組中選出之一位置：耦接至一圖形處理單元(GPU)的一顯示系統之內，位於一GPU之內，以及位於一硬體元件之內，該硬體元件耦接在一GPU和一顯示系統之間；其中該更新邏輯用以指定不同的更新速率給該顯示面板的不同部分且當分開之該第二部分已經到達一逾時臨界值時，使得該顯示面板的分開之該第二部分被更新。
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