TWI424404B - 顯示驅動系統及方法 - Google Patents

Description

顯示驅動系統及方法 Driving System for Display and Method of the same

本發明係提供一種顯示驅動系統及方法，特別是關於電子紙之顯示驅動系統及方法。

傳統電子紙顯示裝置在切換顯示畫面時，往往需要比對當前畫面與欲更新之畫面的圖框資料(frame data)，因此需要有較大的儲存空間以存放至少兩個以上的圖框資料；也就是需要有足夠的儲存空間以存放當前畫面之圖框資料與欲更新畫面之圖框資料，如第1圖所示之顯示驅動系統，需有記憶體一111與記憶體二112以分別存放前後兩個圖框資料，因此所需的儲存空間至少要可以存放兩個以上的圖框資料。

系統運作時，會分別從記憶體一111與記憶體二112讀取當前畫面與欲更新畫面的圖框資料，之後由波形輸出單元120中的比較單元就當前畫面及欲更新畫面的各別畫素比對前後兩個圖框資料，算出各個畫素之前後兩圖框資料之灰階差異，然後至檢查表單元(LUT:Look-up Table)查詢相對應的關係，以得到各個畫素所該輸出的控制波形，以顯示畫面於雙穩態顯示器之上。

如果顯示的畫面具有N個灰階，該系統之波形輸出單元120，需要儲放NxN組條件數，如第2圖所示；當欲更新畫面時，系統將對每一畫素就欲更新之畫面灰階值(Gn)與當前畫面的灰階值(Gc)進行比對，以得到對應於檢查表單元(LUT)內的某一種輸出條件(Cond.)之後，輸出相對應的控制訊號至雙穩態顯示器以顯示畫面；因此波形輸出單元120需要有空間存放NxN組條件數。

由上可知先前技術之儲存空間至少要能存放兩個圖框資料，且需要儲放NxN組條件數，而本發明只需存放一個或更少的圖框資料與2N組條件數，大大減少系統對記憶體之需求。

本發明係揭露一種顯示驅動系統，相較於先前技術，該顯示驅動系統具有更少的儲存空間需求。該顯示驅動系統，包含有：一資料輸入單元，用以讀入欲顯示的圖框資料；一儲存裝置，用以分時存放自該資料輸入單元傳送過來的該圖框資料；一波形產生單元，用以接收自該儲存裝置傳送過來的該圖框資料，其中該波形產生單元更包含一檢查表選擇裝置及一檢查表輸出單元；該波形產生單元自該儲存裝置接收圖框資料後，透過該檢查表選擇裝置通知該檢查表輸出單元送出一控制訊號；另有一顯示單元，用以接收自該檢查表輸出單元傳送過來的該控制訊號，而顯示相對於圖框資料之畫面於該顯示單元上。

該顯示驅動系統之儲存裝置可包含動態隨機儲存記憶體(DRAM)、靜態隨機儲存憶體(SRAM)、與快閃記憶體(Flash memory)、或其他可隨機或連續儲存之記憶裝置，且該儲存裝置可連續或隨機自該資料輸入單元讀取圖框資料。且該儲存裝置之容量大小可縮減至一臨界容量，其中該臨界容量小於儲存兩個圖框資料的容量，更可小於一個圖框資料的容量。

在此顯示驅動系統中，其波形產生單元裡的檢查表輸出單元更包含一顯示用檢查表輸出裝置，與一清除用檢查表輸出裝置，其中該顯示用檢查表輸出裝置與該清除用檢查表輸出裝置皆可電性連接至一顯示單元，並均可依據圖框資料輸出相對應的控制訊號至該顯示單元。其中該顯示用檢查表輸出裝置係用以輸出一控制訊號，以顯示相對於圖框資料之畫面於該顯示單元之上；而該清除用檢查表輸出裝置係用以輸出一控制訊號，以清除該顯示單元上相對於圖框資料之畫面。

此顯示驅動系統中使用一個雙穩態顯示器，若控制該雙穩態顯示器之顯示與清除控制訊號具對稱性，則該系統中的檢查表輸出單元可為一正反相選擇器，該正反相選擇器可輸出清除或顯示的控制訊號至該顯示器，以清除或顯示相對於圖框資料之畫面，此清除與顯示的控制訊號為反相互補。輸入該雙穩態顯示器之控制訊號可為一恆定電壓或一切換波形，且該恆定電壓或該切換波形之維持時間(Active state)為可控制，利用維持間之長短來控制該顯示器之灰階。

例如當控制訊號之一正的直流電壓或正的等效直流電壓(以下稱為第一電壓)的維持時間越長時，該顯示器之畫面越黑，維持時間越短時，畫面越白。相反地，當控制訊號之一負的直流電壓或負的等效直流電壓的維持時間越長時(以下稱為第二電壓)，該顯示器之畫面越白，維持時間越短時，畫面越黑。電壓的正負值控制該雙穩態顯示器之黑白關係依顯示器之特性而定，也可能第一電壓之維持時間越長時，該顯示器之畫面越白，維持時間越短，則畫面越黑；而第二電壓之維持時間越長時，該顯示器之畫面越黑，維持時間越短，則畫面越白。

本發明更揭露一種顯示驅動之方法，其中包含：使用如上述之顯示驅動系統；當欲顯示一新的畫面時，該顯示驅動系統的波形產生單元先自該儲存裝置讀入當前的圖框資料，透過該檢查表選擇裝置通知該檢查表輸出單元送出清除之控制訊號至該顯示單元以清除當前之畫面。然後該儲存裝置自該資料輸入單元讀入一新的圖框資料，透過該檢查表選擇裝置通知該檢查表輸出單元送出顯示之控制訊號至該顯示單元以顯示該新的畫面。

本發明將以較佳實施例及觀點加以敘述，此類敘述係解釋本發明之結構及程序，僅用以說明而非用以限制本發明之申請專利範圍。因此，除說明書中之較佳實施例外，本發明亦可廣泛實行於其他實施例中。

本發明係揭露一種顯示驅動系統及其方法，尤其是應用在電子紙之顯示驅動系統，或是其他具有雙穩態顯示器之顯示驅動系統，此驅動系統的架構20如第3圖所示，具有一資料輸入單元200，用以輸入欲顯示畫面之圖框資料(frame data)；一儲存裝置210，用以存取欲處理畫面的圖框資料，此儲存裝置可為動態隨機儲存記憶體(DRAM)、靜態隨機儲存記憶體(SRAM)、快閃記憶體(Flash memory)、傳統式硬碟、或其他可隨機或連續儲存之記憶裝置。儲存裝置210可自資料輸入單元200連續讀入圖框資料，儲存裝置210的容量越大，能讀入的圖框資料越多。

然本發明的特徵之一在於使用較少的儲存空間，故在本發明之顯示驅動系統中，此儲存裝置210之容量可減少到一臨界容量，此一臨界容量少於儲存兩個圖框資料所需之容量；經由適當設計之系統，此一臨界容量可減少到只需儲存一個圖框資料，甚至少於一個圖框資料。

波形產生單元220從儲存裝置210讀取圖框資料，經過單元內部處理後，輸出控制訊號至一顯示單元230以顯示相對於圖框資料之畫面。波形產生單元220內部具有一檢查表選擇裝置221與一檢查表輸出單元222；在一實施例中，此檢查表輸出單元222由顯示用檢查表輸出裝置222_1與清除用檢查表輸出裝置222_2所構成。檢查表選擇裝置221可依系統需求選擇由顯示用檢查表輸出裝置222_1或由清除用檢查表輸出裝置222_2發出控制訊號至顯示單元230以顯示畫面。

在一實施例中，若當前於顯示單元230上顯示著一個畫面，此當前畫面之相對應的當前圖框資料也正存放在儲存裝置210裡。請同時參考第4圖，當系統欲顯示新的畫面時，為系統之開始執行(S310)；在儲存裝置210自資料輸入單元200讀取新的圖框資料之前，波形產生單元220會先自儲存裝置210讀取當前圖框資料(S320)，而檢查表選擇裝置221會選擇清除用檢查表輸出裝置222_2，比對清除條件(S330)之後，產生清除之控制訊號至顯示單元230，以清除當前之畫面(S340)；之後，儲存裝置210自資料輸入單元200讀入新的圖框資料(S350)，然後將此新的圖框資料送至波形產生單元220，此時檢查表選擇裝置221會選擇顯示用檢查表輸出裝置222_1，比對顯示條件(S360)之後，產生顯示之控制訊號至顯示單元230，以顯示新的畫面(S370)，如此完成一更新畫面之執行(S380)。

在一實施例中，顯示之畫面具有N個灰階；清除N種灰階的畫面僅需在清除用檢查表輸出裝置222_2儲放N種條件(Cond._c(1) ~Cond._c(N) )，如第5a圖所示。同樣地，因當前畫面已被清除，故欲顯示新的畫面時，此種具有N個灰階之畫面僅需要在顯示用檢查表輸出裝置222_1中存放N種反應條件，以輸出相對應的控制訊號至顯示裝置230，如第5b圖所示。因此在檢查表輸出單元222裡，只需儲放2N個條件數即可，如此可大幅減少波形產生單元220裡的儲存空間。也由於選擇的條件數大幅減少，故波形產生單元220輸出控制訊號的速度也會較快。儲放2N條件數的儲存空間不限制位於檢查表輸出單元222裡，在另一實施例中，該儲存空間可在檢查表選擇裝置221裡，或分散於波形產生單元220裡(未繪示於圖中)。

顯示系統所使用之顯示單元230為一具有雙穩態之顯示器，所使用之雙穩態顯示器若以一第一電壓驅動越長的時間，則畫面越偏黑；相反地，若以一第二電壓驅動越長的時間，畫面越偏白。其中該第一電壓與該第二電壓的電壓準位為以一參考電壓為準位而相互對稱，舉例而言，若該參考電壓為0V，該第一電壓為5V，則該第二電壓為-5V；反之若該第一電壓為-5V，則該第二電壓為5V。

在一實施例中該第一電壓為正電壓(V_pos )，該第二電壓為負電壓(V_neg )，顯示用檢查表輸出裝置222_1產生各種灰階控制訊號之方式如第6a圖所示，其中顯示用控制訊號41中G_C1 之正電壓狀態驅動時間42最短，故顯示器畫面顯示最白色灰階，而G_CN 之正電壓狀態驅動時間42最長，故顯示器畫面顯示最黑色灰階。當G_C1 至G_CN 之正電壓狀態驅動時間42漸次增加時，即可顯示不同的灰階。

清除用檢查表輸出裝置222_2產生各灰階的控制訊號如第6b圖所示，其驅動行為可視為類似顯示用檢查表輸出裝置222_1之反相行為，也就是說，若顯示用檢查表輸出裝置222_1是以白色底寫入黑色資料作為反應，則清除用檢查表輸出裝置222_2即是將黑色資料清除為白色底。其中清除用控制訊號51中G_n1 之負電壓狀態驅動時間52最短，故顯示器畫面顯示最黑色灰階，而G_nN 之負電壓狀態驅動時間52最長，故顯示器畫面顯示最白色灰階。故清除用檢查表輸出裝置222_2所產生的清除用控制訊號51(G_{nx(x=1,2...n)} )為顯示用控制訊號41(G_{cx(x=1,2...n)} )的互補訊號，可清除顯示用控制訊號41在雙穩態顯示器上的畫面。

其中顯示用檢查表輸出裝置222_1之顯示用控制訊號41的正電壓(V_pos )狀態與清除用檢查表輸出裝置222_2之清除用控制訊號51的負電壓(V_neg )狀態不一定為恆定的直流電壓訊號。在一實施例中，如第7圖所示，該等控制訊號可以是如切換波形一61，在正電壓(V_pos )與負電壓(V_neg )之間來回切換；或如切換波形二62，在正電壓(V_pos )、負電壓(V_neg )、及參考電壓(V_com )之間來回切換；而該等切換波形有一等效電壓值，用以對雙穩態顯示器施加偏壓。

在一實例中，若顯示系統之雙穩態顯示器使用具對稱性的材料，則第3圖中波形產生單元220裡的顯示用檢查表輸出裝置222_1與清除用檢查表輸出裝置222_2可視為反相互補；因此可將顯示驅動架構修正為如第8圖所示，原第3圖中的波形產生單元220可改為第8圖中的波形產生單元720，只需有一個檢查表單元721與一正反相選擇裝置722。該正反相選擇裝置722依外部訊號來判斷輸出的控制訊號是否需要反相，以達到清除畫面或顯示畫面的功能；例如若一顯示用控制訊號為第6a圖所示的正電壓狀態驅動時間42，其反相訊號就會如第6b所示之一清除用控制訊號的負電壓驅動時間52。且該等控制訊號不一定為恆定的直流電壓訊號，在一實施例中，如第7圖所示，該等控制訊號可以是如切換波形一61，在正電壓(V_pos )與負電壓(V_neg )之間來回切換；或如切換波形二62，在正電壓(V_pos )、負電壓(V_neg )、及參考電壓(V_com )之間來回切換；而該等切換波形有一等效電壓值，且該顯示用控制訊號與該清除用控制訊號的等效電壓值會對稱反相。如此設計可使得波形產生單元720儲放該條件數的空間相較於第3圖中之波形產生單元220再節省一半的儲空間。

以上敘述係為本發明之較佳實施例，此領域之技藝者應得以領會其係用以說明本發明而非用以限定本發明所主張之專利權利範圍。其專利保護範圍當視後附之申請專利範圍及其等同領域而定。凡熟悉此領域之技藝者，在不脫離本專利精神或範圍內，所作之更動或潤飾，均屬於本發明所揭示精神下所完成之等效改變或設計，且應包含在下述之申請專利範圍內。

10．．．電子紙顯示系統之先前技術架構

100．．．圖框資料輸入

111．．．記憶體一

112．．．記憶體二

120．．．波形輸出單元

20．．．顯示驅動系統

200．．．資料輸入單元

210．．．儲存裝置

220．．．波形產生單元

221．．．檢查表選擇裝置

222．．．檢查表輸出單元

222_1．．．顯示用檢查表輸出裝置

222_2．．．清除用檢查表輸出裝置

230．．．顯示單元

30．．．本發明之資料處理流程

S310．．．開始執行

S320．．．讀取儲裝置內當前的圖框資料

S330．．．比對清除條件

S340．．．產生相對應的控制訊號以清除當前畫面

S350．．．更新儲存資料為欲顯示畫面之圖框資料

S360．．．比對顯示條件

S370．．．產生相對的控制訊號以更新畫面

S380．．．執行結束

40．．．顯示用訊號控制方法

41．．．顯示用控制訊號

42．．．正電壓狀態驅動時間

43．．．接地狀態

50．．．清除用訊號控制方法

51．．．清除用控制訊號

52．．．負電壓狀態驅動時間

53．．．接地狀態

60．．．切換電壓波形

61．．．切換波形一

62．．．切換波形二

70．．．具對稱性之雙穩態顯示器之系統架構

700．．．資料輸入單元

710．．．儲存裝置

720．．．波形產生單元

721．．．檢查表單元

722．．．正反相選擇裝置

730．．．雙穩態顯示器

V_pos ．．．正電壓

V_com ．．．負電壓

V_neg ．．．參考電壓

本發明可藉由說明書中之若干較佳實施例及詳細敘述與後附圖式而得以瞭解。圖式中相同之元件符號係指本發明中之同一元件。然而，應理解者為，本發明之所有較佳實施例係僅用以說明而非用以限制申請專利範圍，其中：

第1圖係說明電子紙顯示系統之先前技術之系統架構。

第2圖係說明若畫面有N個灰階，則先前技術需要有NxN個儲存空間以存放條件數。

第3圖係說明本發明之顯示驅動系統之架構圖。

第4圖係說明本發明之顯示驅動系統之訊號處理流程。

第5a圖係說明若畫面有N個灰階，則本發明只需N個儲存空間以存放清除條件數。

第5b圖係說明若畫面有N個灰階，則本發明只需N個儲存空間以存放顯示條件數。

第6a圖係說明驅動雙穩態顯示器之顯示控制訊號。

第6b圖係說明驅動雙穩態顯示器之清除控制訊號。

第7圖係說明具切換波形之控制訊號。

第8圖係說明具對稱性之雙穩態顯示器，其顯示系統之系統架構。

200．．．資料輸入單元

210．．．儲存裝置

220．．．波形產生單元

221．．．檢查表選擇裝置

222．．．檢查表輸出單元

222_1．．．顯示用檢查表輸出裝置

222_2．．．清除用檢查表輸出裝置

230．．．顯示單元

Claims (10)

1. 一種顯示驅動系統，包含有：一資料輸入單元，用以讀入欲顯示的一圖框資料；一儲存裝置，用以分時存放自該資料輸入單元傳送過來的該圖框資料，其中該儲存裝置之容量大小可縮減至一臨界容量，其中該臨界容量小於儲存兩個該圖框資料的容量；一波形產生單元，用以接收自該儲存裝置傳送過來的該圖框資料，其中該波形產生單元更包含一檢查表選擇裝置及一檢查表輸出單元，其中該檢查表輸出單元更包含一顯示用檢查表輸出裝置，與一清除用檢查表輸出裝置；該波形產生單元自該儲存裝置接收該圖框資料後，透過該檢查表選擇裝置通知該檢查表輸出單元送出一控制訊號；一顯示單元，用以接收自該檢查表輸出單元傳送過來的該控制訊號，而顯示相對於該圖框資料之畫面於該顯示單元上；其中該顯示用檢查表輸出裝置與該清除用檢查表輸出裝置皆可電性連接至該顯示單元，並均可依據該圖框資料輸出該控制訊號至該顯示單元。
2. 如申請專利範圍第1項之顯示驅動系統，其中該儲存裝置包含動態隨機儲存記憶體、靜態隨機儲存憶體、快閃 記憶體、與可連續或隨機存取之裝置。
3. 如申請專利範圍第1項之顯示驅動系統，其中該儲存裝置之該臨界容量更可小於儲存一個該圖框資料的容量。
4. 如申請專利範圍第1項之顯示驅動系統，其中該顯示用檢查表輸出裝置係用以輸出一顯示用控制訊號，以顯示相對於該圖框資料之畫面於該顯示單元之上。
5. 如申請專利範圍第1項之顯示驅動系統，其中該清除用檢查表輸出裝置係用以輸出一清除用控制訊號，清除該顯示單元上相對於該圖框資料之畫面。
6. 如申請專利範圍第1項之顯示驅動系統，其中該檢查表輸出單元更包含一正反相選擇器，該正反相選擇器可輸出該控制訊號至該顯示單元，用以清除或顯示相對於該圖框資料之畫面。
7. 如申請專利範圍第1或6項之顯示驅動系統，其中該控制訊號為一可時變之恆定電壓或一可時變之切換波形。
8. 如申請專利範圍第1或6項之顯示驅動系統，其中該顯示單元為一具有雙穩態之顯示器，該顯示器之特徵為當一第一電壓驅動時間越長時，畫面越偏黑，而一第二 電壓驅動時間越長時，畫面越偏白；且以該第一電壓與該第二電壓維持時間之長短控制該顯示器之灰階。
9. 如申請專利範圍第8項之顯示驅動系統，其中該第一電壓與該第二電壓包含一直流訊號電壓或一切換波形之等效電壓，且該第一電壓與該第二電壓不等值。
10. 一種顯示驅動之方法，適用於如申請專利範圍第1項所述之顯示驅動系統，該顯示驅動之方法包括：當欲顯示一新的畫面時，該波形產生單元先自該儲存裝置讀入當前的該圖框資料，透過該檢查表選擇裝置通知該檢查表輸出單元送出該控制訊號至該顯示單元以清除當前之畫面；然後該儲存裝置自該資料輸入單元讀入一新的圖框資料，並傳送至該波形產生單元；透過該檢查表選擇裝置通知該檢查表輸出單元送出該控制訊號至該顯示單元以顯示新的畫面。