Tft显示装置用的控制器的制作方法
专利名称：Tft显示装置用的控制器的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及TFT显示装置用的控制器。
背景技术：
不断在评价新颖且性能高的TFT技术。这种新技术称为场序列彩色TFT(FSC-TFT)液晶显示。FSC-TFT显示装置的每一像素具有大的开口。利用这点，能获得较好视场角，并能获得良好的透射率。
已有的普通TFT液晶显示彩色化采用的方式使用滤色片，称之为滤色片TFT液晶显示。滤色片TFT液晶显示的彩色化方式与FSC-TFT显示系统的彩色化方式的不同点在于从红、绿、蓝3种基色创建全范围彩色的办法。两种系统中，基色分量的亮度(称为灰度等级)用零(0)与上限(通常为255)之间的量化斜率曲线表示。通过混合不同的3基色的不同斜率，实质上能创建所要的彩色。例如，粉红是组合接近上限的红和接近上限的蓝与某种程度的绿的混合色。绿接近上限，则粉红接近白。
滤色片TFT显示中，三色分量全在小区域中相互非常接近地被激活。该小区域称为像素，该三色分量称为子像素。此区域非常小，因而人眼将3个分别开的子像素所占的区域整个识别为1个像素，用户不能识别3个分别开的基色，而识别作为3色的组合的1个彩色。将像素排列成称为帧的2维矩阵。每30分之一秒再次扫描各像素时，可以说按每秒30帧(FPS)刷新其显示。以30Hz分别刷新各像素。图1示出一例滤色片TFT显示系统的帧。
FSC-TFT显示系统中，三色分量用高速重复序列每次1个色地在同一像素位置得到激活，因而人眼以叠加三色分量的方式识别。由于各色分量以时分方式占用像素区，不像滤色片TFT显示系统那样存在子像素的概念。与滤色片TFT显示系统相同，FSC-TFT显示系统中的像素也排列成称为2维矩阵的帧。与滤色片TFT显示系统一样，每30分之一秒激活各像素时，可以说也按每秒30帧刷新其显示。
然而，FSC-TFT显示系统由于没有子像素的概念，需要对像素各个分量的其它概念。FSC-TFT显示系统中，各色分量与按时间划分1帧的场(即子帧)关联。1帧中以时分方式存在3个不同的色分量，因而3个不同的色场至少每一色分别存在一个。色场相当于滤色片TFT显示系统的子像素。在红色场期间，用红色分量刷新全部像素；在绿色场期间，用绿色分量刷新全部像素；在蓝色场期间，用蓝色分量刷新全部像素。FSC-TFT显示系统要以30FPS的刷新速率刷新画面，各场中需要90分之一秒的刷新时间。每一帧分配4个色场时，利用红色场、绿色场、蓝色场、接着又是绿色场的共计4个场刷新帧。这是因为人眼对绿色灵敏度高，某些设计利用此灵敏度能使显示清晰。这时，30FPS的刷新速率相当于每一场需要120分之一秒的刷新时间。图2示出3场FSC帧的例子，图3示出4场FSC帧的例子。将全部像素的同一色分量(即子像素组成的各场)作为色场或色平面同时显示。
预先把有关帧、像素、场的上述信息放在心上，说明子场的概念容易理解。与1帧的时间段能由3场以上组成相同，1场的时间段可由多个子场的时间段组成。通过参照图4研究TFT有源矩阵显示技术，能最佳理解子场。矩阵是行和列的网格，对其各交点分配一个像素，各像素中至少存在一个晶体管。
列由来自称为源极驱动器的装置的列电压驱动。源极驱动器对列施加符合像素显示数据的电压。行由来自称为栅极驱动器的装置的栅压驱动。各列线上总施加某种程度的电压，但行线上以脉冲形式一次只对一行数据施加栅压。栅极驱动器供给行线的脉冲对该行连接的全部晶体管的栅极施加电压。这些晶体管分别为导通状态，从源极驱动器经各列对各像素的液晶(LC)电容充电。由于对每一列分别独立施加符合像素的显示数据的电压，各LC电容被充电到符合各像素的电压。
参考图4B，各像素包含液晶(CLC为液晶电容的容抗)、TFT晶体管和辅助电容CS，各像素区的液晶利用电压VLC对每一像素独立控制通过的光量。行线连接晶体管的栅极，从栅极驱动器对该行线施加栅压时，TFT晶体管为栅极导通状态。图4B中像素内的液晶上施加的电压VLC与列线的电压VCOLUMM之间存在差别时，即VDS为OV以外时，TFT晶体管流通电流(图4中以ID示出此电流，箭头号表示电流的方向)，使电压VLC与列线的电压VCOLUMM相同。电流流入时，加在LC电容上的电压VLC升高，TFT晶体管的电压降低，但液晶的透射率由VLC决定。例如正常为黑的液晶中，VLC大，能使液晶通过较大量的光。栅极阻断后，再次使TFT晶体管的电流截止时，VLC因泄漏电流而开始下降。随着此下降的进展，光难以通过液晶。最后，光完全不通过液晶，显示屏变黑。滤色片TFT显示系统中，各像素分别存在3个子像素，并且各子像素分别组合红、绿、蓝滤色片，因而晶体管在每一帧仅使栅极导通一次。光源为白色光。再看一下图1所示滤色片TFT显示的TFT帧的例子，可知覆盖整个显示的带状滤色片非常有效。对此，FSC-TFT显示系统中，由于不存在子像素的概念，一个帧周期中至少存在3个色场的时间段，并且每一色场时间段至少使晶体管栅极导通一次。
从上述关于TFT显示的说明可知LC电容的电压VLC非常重要。此电压VLC控制通过液晶的光量，该光量决定彩色的亮度。例如，为了获得白色，必须对3个不同的色分量分别使其可能达到的最大光量的光通过。一般TFT的开关性能并不完善，即使在TFT晶体管栅极阻断的情况下，也不能使电容的电压在所要的电平上保持恒定。图5(为了清楚地示出问题所在，加以夸张)示出此电流在某一时间段上如何作用于LC电容的电压(VLC)。
例如为了获得白色而通过最大光量的光时，TFT晶体管为栅极阻断状态后(即停止对电容充电后)，立即开始退为灰色，不久，就变成黑色。如图中所示，对电容充电的时间与电容放电的时间之比率大。在显示具有N行时(即具有N行的像素时)，该比率为1∶N。因此，希望改变波形。
然而，波形呈现一个色场的时间段。因此，要修改该波形，就必须在这里导入子场的概念。如图6所示(为了清楚地示出问题所在，这里也加以夸张)，如果色场时间段中电流能几次流入电容，就能在可对电容再次充电的整个色场时间段上减小VLC的振幅范围。滤色片TFT显示系统虽然不用此技术，但也能在该系统应用此技术，其方便程度与可用于FSC-TFT显示系统时相同。目前利用此概念的是FSC-TFT系统，因而本说明书以下的说明重点放在FSC-TFT技术，应理解为可方便地将其全部事项用于非FSC-TFT技术，即用于滤色片TFT显示系统。
发明内容
本发明的主要目的在于减小TFT显示装置的耗电。
本发明的再一目的在于提高TFT显示装置的活动图像显示性能。
这样的课题，根据本发明，参考图33，通过提供一种TFT显示装置用控制器能完成。该控制器的特征在于，在一块管芯上集成为了存储外部供给的TFT显示数据而进行工作的帧缓存器、定时控制器、响应该定时控制器产生的信号而进行工作以便输入TFT显示数据并将其变换成所需显示格式的像素流水线(PPL)、以及响应所述定时控制器产生的信号而进行工作以便控制TFT显示装置的显示的源极/栅极驱动器控制部。即，在一块芯片上集成帧缓存器、定时控制器等，从而能大幅度减小耗电。
本发明的较佳实施方式中，可使PPL响应所述定时控制器产生的信号，对源极/栅极驱动器控制部输出与所述TFT显示数据无关的固定数据。具体而言，以一定的周期和一定的时间比率切换来自所述PPL的变换格式的所述TFT显示数据的输出和所述固定数据的输出。由此，可降低耗电，同时提高活动图像显示性能，后面将详细说明。
如上文所说明，本发明不限于FSC-TFT显示装置，对非FSC-TFT显示装置，即滤色片TFT显示装置，也可用，为了确保这种形式的对不同显示装置的通用性，最好TFT显示装置用的控制器可切换成用于FSC-TFT和用于非FSC-TFT。
本发明的实施方式中，利用子场的定时控制，在整个场时间段上按周期性的间隔将数量较少的电流注入电容，使加在LC电容上的电压尽可能保持接近恒定。由此，不仅能提供清晰的图像(在场时间段上闪烁少或彩色变化小)，而且耗电低。后面将说明，带有子场控制的FSC-TFT显示系统比滤色片TFT显示系统理想，还有其它许多原因。根据上述观点说明FSC-TFT显示的可编程控制如何解决FSC技术和子场定时中固有的问题。
图7是举例示出将一个色场时间段细分成多个时间段的线型图。作为此多个时间段，有黑、白、彩色、彩色保持。图形的横轴表示一个色场时间段中包含的时间段。图7中示出列电压VCLOUMM、栅压、LC电容的电压。列电压实际上每一行变化为不同的值，但对LC电容的电压而言，仅成为其对应的TFT晶体管栅极何时是导通状态的问题。从图7可知，LC电容的电压在TFT晶体管导通时，急剧增大，而TFT阻断，则缓慢减小。这两个电压对时间段的关系，在理解本说明书所述诸问题方面较重要。
下面，继续参照图7简单说明场的4个不同时间段。关于黑色时间段，已熟知通过其定期使画面显示黑，不仅在FSC-TFT显示，而且在滤色片TFT显示中，都能显著改善活动图像显示特性。关于白色时间段，为了在黑色时间段后、彩色状态前，驱动像素，有时需要对TFT最大电压区或最小电压区的短脉冲串。此时间段未必需要，但创建质量较高的显示。关于彩色时间段，为了保持LC电容的电压恒定，要求多个LC电容充电周期。缩短一个子场的时间段可减少画面扫描起始位置与结束位置的时间差，尤其在FSC-TFT中能获得均匀的画面显示。彩色时间段的列电压波形，只要显示数据没有改变，就在1场内每一子场时间段重复，为相同的波形。关于彩色保持时间段，未必需要，但使源极驱动器和栅极驱动器的工作停止，能减小耗电。
也许可在表面上认为子场中的黑子场、彩色子场等的组合和定时比较简单，但如果考察这些的组合和定时给显示控制总定时重大影响的多种相互不同的参数，就不会这样说。下面说明几个有关这种组合和定时的影响特性的这种参数。
关于像素尺寸，通常像素面积大，LC电容的电容量也大。电容的电容量大，又在对电容充电同一电压时要求电流大。市场上存在多种液晶显示器，因而市场上的LC电容的电容量也多种。
关于显示的尺寸(像素数)，市售像素数为160×160以下到像素数为1280×280以上的显示器。这些显示器的帧周期通常在50Hz与80Hz之间。所处理的像素数为多种，因而计算子场的周期时，显然必须使用广泛的时钟速率。
关于液晶响应时间，根据液晶以多大的速度对外加电压作出反应或去除外加电压后以多大的速度释放液晶，决定如何施加电压。
根据上文所述，可知两个不同的显示系统具有相同子场定时的可能性都非常小。这方面成问题，相当于各显示系统需要固有的定时控制器。由于不能利用电子技术的大量生产，以连续实施控制器降低成本，这种显示系统价格昂贵。即使一种显示器中，每一产品制品往往也需要相互不同的控制器。
因此，以将成本抑制到最低且适应广泛的显示系统为目的，希望手中弄到一种可编程定时控制器，可将其编程得适合不同的应用产品，并且具有各自不同的子场定时。
本发明的实施方式涉及具有在新颖的“子场”定时器控制下用于显示控制的3个熟知部件的控制器。确保此控制器的通用性，则最好该控制器可编程。这里记载的3个熟知部件如下。
(1)锁相环(PLL)单元考虑上述范围非常广的子像素时钟速率，则为了覆盖所需子时钟速率而制作尽可能充分灵活的可编程子像素定时控制器的唯一方法是使用可编程的PLL。
(2)像素流水线(PPL)将数据串行化为一系列像素(各像素宽度可为1、2、4、8、16、24或32位)，在处理整个帧前，每一像素、每一行和每一子场都对显示像素进行时钟输出。这时PPL的工作。影响或不影响PPL的部件是彩色查找表(Color Look UpTable——CLUT)、彩色属性控制(Color Attribute Control——CAC)、位排序(Bit Ordering)等。FSC-TFT显示特有的PPL的一个特征是各输出时钟上需要对源极驱动器输出多个像素。
(3)嵌入帧缓存器60帧/秒、320×240的24位彩色(true color)(3字节/像素)的5个子场中每3个子场的FSC显示呈现要求240兆字节/秒的数据速率，以刷新显示。如果显示为互动(对话式)(用户常改变显示的数据内容)，对存储器要求的总数据速率会立即超过300兆字节/秒。解决此问题而且将成本和耗电抑制到最低用的一种方法是在像素流水线(PPL)占用的同一管芯上集成存储器。
这些是熟知且好理解的部件，但为了支持FSC的场和子场的考虑方法，在本发明的几个实施例分别有个性地加以表现。本发明较佳实施例的控制器可编程，这些实施例包含FSC-TFT显示特有的若干新部件。这些新部件有以下两种。
(1)彩色序列发生器，用于控制LED控制部(只要是可使用的色光源，不问其类型)。如已经议论的那样，色场在重复序列中，每次显示一个，因而各色场用的LED(或光源)照明得与对源极驱动器供给场数据时一致。一个实施例中，也可将此部件用于控制各光源的强度。
(2)可编程源极/栅极驱动器控制部(Programmable Source and GateDriver)，用于适应不同的显示屏之间非常广的多样性。
结合附图进行考察，则通过参照下面的详细说明，理解本发明，会容易知道本发明的其它方面、特征和优点。
图1是示出一例非FSC帧的图。
图2是作为例子示出3场FSC帧的图。
图3是作为例子示出4场FSC帧的图。
图4是示出有源矩阵TFT显示器的有源元件部的图。
图5是示出电流如何影响加在有源矩阵TFT显示器的有源元件部内的液晶(LC)电容上的电压的定时波形图。
图6是示出通过在场时间段使电流能几次流入电容而加在图4所示有源矩阵TFT显示器的有源元件部内的液晶(LC)电容上的电压的定时波形图。
图7是示出将色场时间段细分成多个时间段的线型图。
图8是示出TFT-LCD显示的可编程子系统具体例子的概略框图。
图9是示出一例具有定时控制器、像素流水线、嵌入帧缓存器、色光序列发生器、可编程源极和栅极驱动器控制部的可编程集成FSC-TFT-LCD控制器的概略框图。
图10是图9所示的像素流水线的详细框图。
图11是图10所示的像素流水线的OUT MUX/PATH SEL逻辑部的详细框图。
图12是图9所示的锁相环(PLL)的概略框图。
图13是示出图9所示的可编程集成FSC-TFT-LCD控制器处于FSC常规运行(NormalRun)模式时的两个序列的顺序的帧时序图。
图14是示出图9所示的可编程集成FSC-TFT LCD控制器所关联的特定场计数寄存器如何编程以产生1个黑色子场、2个白色子场、4个彩色子场和1个保持子场的场时序图。
图15是示出依次控制红色光源、绿色光源、蓝色光源以产生FSC-TFT LCD显示用的背后照明的波形时序图。
图16是示出图9所示的可编程集成FSC-TFT LCD控制器用的背后照明控制技术的波形时序图。
图17是示出图9所示的可编程集成FSC-TFT LCD控制器用的备用定时技术的波形时序图。
图18是示出伽马电压、栅极驱动器、包含显示屏的源极驱动器所关联的、利用图9所示的可编程FSC-TFT LCD控制器的显示系统的概略框图。
图19是示出(有关典型非FSC-TFT LCD的)2个帧或(有关典型FSC-TFTLCD的)2个子帧的时间段上的全部LCD输出(源极和栅极输入)定时信号的波形时序图。
图20是图9所示的可编程FSC-TFT LCD控制器所关联的可编程驱动器定时控制器的视觉模型。
图21是示出适合与图9所示的可编程FSC-TFT LCD控制器一起用于构成图20的视觉模型的1组可编程第1门有效寄存器的图。
图22是示出适合与图9所示的可编程FSC-TFT LCD控制器一起用于构成图20的视觉模型的1组可编程末尾门有效寄存器的图。
图23是示出适合与图9所示的可编程FSC-TFT LCD控制器一起用于控制垂直移位时钟负载周期的1组可编程寄存器的图。
图24是示出适合与图9所示的可编程FSC-TFT LCD控制器一起用于控制门输出有效周期的1组可编程寄存器的图。
图25是示出适合与图9所示的可编程FSC-TFT LCD控制器一起用于调整栅极驱动器输出有效周期与源极驱动器传送定时的关系的可编程寄存器的设定图。
图26是示出适合与图9所示的可编程FSC-TFT LCD控制器一起用于进一步改善由图25所示的可编程寄存器设定控制的定时关系可编程寄存器的设定图。
图27是示出适合与图9所示的可编程FSC-TFT LCD控制器一起用于决定传送脉冲产生后、每一源极驱动器分别在源极驱动器内清除移位寄存器前的时间段的可编程寄存器的设定图。
图28是示出适合与图9所示的可编程FSC-TFT LCD控制器一起用于决定对源极驱动器有效的数据何时开始的可编程寄存器的图。
图29是示出适合与图9所示的可编程FSC-TFT LCD控制器一起用于规定输出1行的末尾有效数据后在1行数据中还剩下多少有效水平移位时钟周期的可编程寄存器的图。
图30是示出适合与图9所示的可编程FSC-TFT LCD控制器一起用于决定源极驱动器输出所关联的极性时钟是否每一行或每一帧切换的可编程寄存器的图。
图31是示出适合与图9所示的可编程FSC-TFT LCD控制器一起用于规定在垂直移位时钟的第1有效沿后和切换源极驱动器输出所关联的极性时钟前、垂直移位脉冲成为有效后进行等待的垂直移位时钟周期数的可编程寄存器的图。
图32是示出适合与图9所示的可编程FSC-TFT LCD控制器一起用于控制适合与该可编程集成FSC-TFT LCD控制器一起用的可编程寄存器所关联的特定输出信号的极性的寄存器的图。
图33是示出本发明的基本组成的框图。
各附图示出特定的实施例，但如说明中指出的那样，本发明还包括其它实施例。全部例子中，本揭示作为典型例，提示本发明所示的实施例，并不限制本发明。本领域的技术人员能提出许多别的变换例和实施例，而不脱离本发明的范围及其原理的精神。
较佳实施例说明图8是示出使按照一本发明实施例在一块芯片上集成的FSC-TFT显示控制器100具体化的FSC-TFT液晶显示子系统10的概略框图。显示控制器100包含新颖且改进的方法中使用的若干熟知部件，还包括FSC显示控制中固有的若干新部件。除具有锁相环、像素流水线、嵌入帧缓存器、彩色光序列发生器以及上述可编程栅极控制器和源极驱动器的控制器外，FSC显示控制器100固有的若干附加能力还将功率控制模式作为对象。所有的部件(例如定时控制器、像素流水线、存储器)都编入同一块管芯，只要添加可编程的灵活性，就能用于大功率管理。例如，可通过设计寄存器严密管理各部件的功率。
为了延长设计中编入FSC显示控制器100的整个系统的电池工作寿命，可利用功率管理级使显示质量连续下降。用户要求高质量显示时，显示子系统10消耗较多的功率，但用户如果对显示不介意，就设定为低质量显示状态，能仅消耗极低的功率。只要是FSC-TFT和滤色片TFT显示领域的技术人员，会知道这对便携单元是非常重要的必要条件。
图9是图8所示的FSC-TFT显示控制器100的详细框图。借助编入各部件的应用，各部件之间能互动，可全部达到以前决不能达到的结果或用公知的显示控制器不可能达到的结果。
存放帧的存储器102是嵌入存储器。在帧存储器102中存储全部数据。图外的主处理器(例如DSP)可通过主接口单元(Host I/F)104随机且任意地修改数据。以24位彩色RGB叠置式像素格式、单色格式或调色板制格式在帧存储器102中存储数据。由像素流水线单元106从帧存储器102取出显示数据。像素流水线单元106是数据为存储到帧存储器102时的各种格式的单元，并且将数据变换成FSC-TFT液晶显示器显示所需的场序列彩色格式或变换成普通滤色片TFT液晶显示用的叠置式RGB像素格式。本领域技术人员知道像素流水线，因而此说明书中为了保持清楚且简洁，省略其详细说明，然而，如上文所述，FSC-TFT显示控制器100的功能模式的子场支持特性需要专门适应。
为了致力于处理显示屏类型广泛且多种以及分辨率，如上文所述，需要结合像素流水线106安装锁相环(PLL)。PLL按3种数据通道ch
108、ch[1]110、ch[2]112决定用哪种频率级输出数据。可在PLL对非常广泛的输出频率编程。结合议论与像素流水线单元106关联的应用，进一步详细说明PLL。上述功率管理支持特性还要求后面说明的专门应用。
定时控制器(TCon)114是与显示控制器100的运作关联的重要部件。此部件存在其关联的可编程选择控制。定时控制器114与其它部件可扩充地相互作用，以调整别的显示控制器100的各部件的应用，在显示控制器100达到特有的系统级效果。
源极驱动器定时单元116是可编程元件。可编程地控制源极驱动器定时单元116的输出波形和这些波形之间的相互关系。
栅极驱动器定时单元118是可编程元件。可编程地控制栅极驱动器定时单元118的输出波形和这些波形之间的相互关系。还用程序控制源极驱动器定时单元116的输出波形与栅极驱动器定时单元118的输出波形之间的关系。
LED定时单元120也是可编程地控制显示屏的背后照明的元件。用程序控制其输出波形的形状和关系。
像素流水线像素流水线的要求，本领域的技术人员已熟知，因而除阐述本案所下的功夫外，不多作说明。目前，滤色片TFT液晶显示器的显示数据均为叠置型RGB格式。已有的滤色片TFT(非FSC)液晶显示器中，每一像素的彩色分量红、绿、蓝全部作为显示屏中小区域内的3个相邻子像素同时显示。人眼把3个子像素在空间上一起综合，从而得到一种彩色。
然而，FSC-TFT液晶显示器以场序列RGB格式显示数据。子像素全部按色场群集，红色子像素全在红色场中，绿色子像素全在绿色场中，蓝色子像素全在蓝色场中。显示器显示红色场内的全部子像素数据后，显示绿色场内的全部子像素数据，其后也这样显示。不是同时显示任意像素的全部子像素。在显示屏的同一规定区以跨度非常短的时间按顺序显示子像素数据，人眼瞬间重叠3个子像素，从而识别一种彩色。为了达到在跨度非常短的时间内刷新各像素的全部子像素数据，各场必须以这样快的速率刷新，因而像素流水线必须一次处理2个以上的像素。通过将像素流水线扩充为多个并行管段，可达到这点。
图10是图9所示的像素流水线单元106的详细框图。可看到像素流水线106具有3个相互并行的管段。然而，本发明不限于该情况，按照本发明的原理实现的FSC-TFT LCD控制器可具有6个或9个左右的相互并行的像素管段。像素流水线106的子部件在先行技术中已有，是熟知的，因而这里不多作说明。作为这种子部件，有调色板化数据用的彩色查找表、将数据串行化的串行化器、从存储器编入数据的地址发生器、在缓存器存储数据并且使数据等待队列在输出端缓存的FIFO。
作为下面更详细说明的、成为与实现像素流水线106关联的新特性所需的关注对象，有黑白式和固定式彩色寄存器122和124、Path Sel(路径选择)逻辑电路126、Out Mux(输出多路变换)电路128、3个相互并行的像素管段130、132和134。FSC-TFT LCD控制器100的像素流水线单元100当然处理非FSC数据，还能处理FSC数据、子场数据插入，并且能执行功率管理控制。
非FSC数据或FSC数据的处理图11是图10所示Out Mux电路128和Path Sel逻辑电路126的详图。Out Mux电路128具有包含Ch
108、Ch[1]110、Ch[2]112的3个5位输出通道。可对Out Mux电路128编程，使其每一时钟周期同时输出1个像素的全部3个子像素数据，以驱动已有的滤色片TFT液晶显示器，或者每一时钟周期输出3个相邻像素的同一子像素数据，以驱动FSC-TFT液晶显示器。DRS(DisplayRaster Setting显示光栅设定)寄存器136的DRS.FF位决定应输出哪种显示格式。
子场数据插入如上文所述，2个以上的子场对黑色时间段和白色时间段只输出黑色数据或白色数据。图10、图11中，像素流水线106具有2个标注白色、黑色的不能编程的固定寄存器122、124。这两个寄存器122、124是对Out Mux电路128的11个输入中的2个。Out Mux电路128的其余9个输入是3个相互并行的像素管段130、132、134的输出。可看到各像素管段具有3条任意路径。这些路径包括叠置式数据的CLUT路径、24位彩色(True Color)数据用的24位彩色路径、以及1位单色数据用的彩色扩大路径。3个像素管段130、132、134全部总具有与另外两个相同的任意选择的路径。
一个像素管段利用其CLUT内部路径时，其余两个也利用各自的CLUT内部路径。DRS寄存器136的DRS.BPP位决定选择内部路径中的哪条。来自Tcon(定时控制器)单元(图10中用参考号142表示)的BlackOut信号和WhiteOut信号138决定选择白色寄存器122和黑色寄存器124的时间。把11个输入导入到3个前端多路变换器
144、[1]146、[2]148。白色寄存器122和黑色寄存器124分别输入到3个多路变换器144、146、148。至于其余的输入路径，包含PP
_CLUT18、PP
_Data16、PP
_ColExp的像素管段0全部移动到多路变换器
144，像素管段1全部同样移动到多路变换器[1]146，而且像素管段2也全部同样移动到多路变换器[2]148。
后面参照Tcon(定时控制器)142说明的白色子场周期中，由Out Mux128定时的数据是白色寄存器122的内容，因而Out Mux128前方的像素管段是理想的，仅消耗最小功率。该原理在黑色子场周期中也适用。由Path Sel逻辑单元126决定该现象何时出现，并选择哪个Out Mux128的输入。WhiteOut140和BlackOut138都无效，则由DRS寄存器136的DRS.BPP位决定Out Mux128选择的输入。来自Tcon单元142的场Cnt(2位值)150决定Out Mux128输出所选择的输入的什么彩色分量。在Out Mux单元128的FS多路变换器152进行此决定。
对像素流水线的功率管理控制功率管理控制(Power Management ControlPMC)寄存器(图12中用参考号160表示)通过限制像素流水线106的数据路径，能限制像素流水线106的耗电。PMC寄存器160的PMC.State位如下面的表1所示那样，对像素流水线106进行限制。
表1
备用功率状态下，仅像素管段的PP[n])_ColExp数据路径处于工作状态。锁定Out Mux128的3个输入多路变换器
144、[1]146和[2]148，以仅选择PP[n]_ColExp输入。锁定FS多路变换器152，以仅选择Red[m]数据。帧存储器102的各像素仅为1位像素数据。各帧是没有子场的唯一场。根据此限制，能使帧存储器102的画面刷新频带要求降低到小于每帧10兆字节的程度。各帧以每秒10帧的低速率加以刷新，则存储器的频带要求降低到每秒0.1兆字节。当然，频带要求低，使功耗减小。
低功率状态下，仅像素管段130的PP[n]CLUT18处于工作状态。锁定OutMux128的3个输入多路变换器
144、[1]146和[2]148，以仅选择PP[n]_CLUT18输入。锁定FS多路变换器152，以仅选择Red[m]数据。帧存储器102的各像素仅为2位像素、4位像素或8位像素。各帧是没有子场的唯一场。备用状态中，降低屏幕画面刷新对存储器频带的要求，从而能降低存储器102和像素流水线106的耗电。
锁相环装置图12示出适合与图9所示的FSC-TFT显示控制器100一起使用的锁相环(PLL)162。PLL162通过PMC(功率管理控制)寄存器160，产生从多个不同源极可编程地选择的输出时钟164。PMC寄存器160还可用于通过PMC寄存器160的PMC.PO位158，用门电路关断输出时钟164。PLL162由标为N、VCO、M、P的4种部件组成，其中PLL162的输出由下面的式(1)和式(2)规定。
VCOfreq＝(M/n)*参考Clock_freq (1)PLL_Clock_freq＝VCO_Freq/(2P) (2)M、N、P是单元可编程寄存器的值。赋予PLL162的参考Clock_freq(钟频)166由PMC寄存器160的PMC.PS位154决定。PLL_Clock_freq是来自图12中参考符号P所示的单元的PLL输出162。
锁相环单元162包含具有图12的单元B的时钟旁路路径，并能利用该路径又保持时钟输出，又使PLL162阻断。时钟旁路路径最好具有1组可编程且可选择的分频器，使输出时钟速率能进一步降低。PMC.PS位所控制的mux168与提供B所示的单元并且由PMC.CS位156扩展的mux170之间的时钟旁路路径是PLL162的旁路路径。该旁路路径是构成图9中所示的FSC-TFT显示控制器100的一部分的PLL162特有的应用。PMC寄存器160的PMC.State位控制下面的表2所示的单元B。
表2
PMC.CS位156选择输出时钟164用的旁路路径时，PMC.PS位154的设定和PMC.State位158的设定决定输出时钟164。根据PCM(可能有误，应为PMC-译者).State位158的设定，利用SBCDF寄存器指定的分频因数、LPCDF寄存器指定的分频因数或NRCDF寄存器指定的分频因数，划分PMC.PS位154选择的任一时钟。
其中，SBCDF寄存器、LPCDF寄存器、NRCDF寄存器是单元B的内部元件。利用输出时钟的这种扩充编程能力，用户可不在显示器上进行指示时，切断PLL162，产生速率较低的输出时钟，以节省功率。当然，可在工作开始前，预先决定本说明书中说明的全部旁路时钟输出频率。当然，仅改变PMC寄存器160的PMC.State位158就能改变输出时间轴164的速率。
定时控制器如上文所述，FSC-TFT LCD控制器的定时控制器具有比非FSC-TFT LCD的控制器多的要求。FSC-TFT LCD控制器不仅必须产生源极驱动器和栅极驱动器用的定时控制，而且必须产生像素驱动器和显示屏背后照明用的场控制以及子场控制。下面参照图18所示的源极驱动器单元和栅极驱动器单元详细说明控制源极定时和栅极定时的定时控制方式。
定时控制器(TCon)单元(图9中用参考号114表示)具有场控制部、子场控制部、显示屏背后照明控制部以及与上述功率管理模式关联的控制部。
场控制部和子场控制部定时控制器(TCon)114的场控制部由按照所要的场序列顺序在3级或4级进行计数的计数器组成。主场控制(MFC)寄存器的MFC.FC位决定序列的顺序。图13示出FSC-TFT显示控制器100处在其FSC常规运转模式时的2个序列顺序。Tcon114输出场计数，即输出红色＝00、绿色＝01和03、蓝色＝02，由系统内的其它部件使用此计数，可知正在何时对哪个场周期进行输出。
子场控制部比参照图13说明的场控制部实质上复杂。为了执行子场控制部，需要2个附加的寄存器，即图14中所示的场计数器0(FC0)和场计数器1(FC1)。子场定时控制器与场定时控制器相同，也是计数器库。利用设定FC0寄存器的FC0.FdEnd位172，子场计数器能递升计数到8。FC0.FdEnd位172规定场内的子场数。计数器计数到该值后，复原为零，然后开始进行下一场周期的子场计数。如上文所述，周期是黑色周期174、白色周期176、彩色周期178、彩色保持周期180。
FC0寄存器的FC0.WhitStr位182决定黑色周期为几个子场。将子场计数器置于零时，黑色场开始；子场计数器等于FC0.WhitStr182时，黑色场结束。
黑色周期174结束，则白色周期开始。如果FC0.WhitStr182等于零，将不存在黑色周期，第1子场为白色周期。BlackOut信号仅在黑色周期174的期间有效。
FC1寄存器的FC1.ColStr位184决定几个子场与白色周期176关联。子场计数器等于FC0.WhitStr182时，白色场开始，子场计数器等于FC1.ColStr184时，白色场结束。白色周期176结束，则彩色周期178开始。FC1.ColStr184为零或小于FC0.WhitStr182时，不存在白色周期。如果FC1.ColStr184为零，则第1子场就是彩色子场178。WhiteOut信号仅在白色周期176的期间有效。
FC1寄存器的FC1.ColEnd位186决定几个子场与彩色周期178关联。彩色场在子场计数器等于FC1.ColStr184时开始，在子场计数器等于FC1.ColEnd186时结束。彩色周期178结束，则彩色保持周期180开始。FC1.ColEnd186为零或小于FC1.ColStr184时，不选择彩色周期178。如果FC1.ColStr184为零，则第1子场为彩色保持子场。
FC1.ColEnd186等于FC0.FdEnd172时，不存在彩色保持周期180。继续参考图14，将图中所示的FC0寄存器编程为在“Field n(场n)”和“Color Outn(彩色输出n)”的周期产生1个黑色子场、2个白色子场、4个彩色子场、1个保持子场。其中，n＝[红色、绿色、蓝色]。
显示屏背后照明控制不能从与非FSC-TFT液晶显示器所用的类似的单一白色光源产生FSC-TFT液晶显示器的背后照明，代替的是用包含红色光源、绿色光源、蓝色光源的3色光源构成该背后照明。必须按正确的顺序切换这些光源的通断，而且如图15所示，必须与像素流水线106的场选择同步。用LEDr信号使红色背后照明接通，用LEDg信号使绿色背后照明接通，用LEDb信号使蓝色背后照明接通。
图15还示出用于决定光导通(即发光)多长时间(场周期中)的公式，以便控制背后照明的亮度。主场控制(MFC)寄存器所控制的场计数器决定哪个场周期中使LEDr信号、LEDg信号、LEDb信号有效，但不决定各信号是否有效。其它组的寄存器，即LEDr寄存器、LEDg寄存器、LEDb寄存器决定LEDr信号、LEDg信号、LEDb信号是否有效，并决定使各LED发光多长时间，从而决定各色的亮度。
参考图15，在场周期n(n＝r(红)、g(绿)、b(蓝))中，按照以下的规则使“LEDn ON(导通)”为有效。首先，LEDn寄存器的LEDn.SFStr位规定场n期间哪个子场的“LEDn ON(导通)”信号为有效。第2，LEDn寄存器的LEDn.LineStr位规定场n和子场LEDn.SFStr的哪一行的刷新周期中“LEDn ON(导通)”为有效。图16示出场n的第6子场的第7行刷新周期中“LEDn ON(导通)”信号有效，这时n背后照明开始发光。“LEDn ON(导通)”信号保持导通状态，直到场n的末尾。FSC-TFT显示控制器结构上做成子场定时起作用的FSC-TFT LCD控制器，而且以常规运转功率状态(PMC.State＝11)进行运转时，可用背后照明控制方法。
简化LEDn寄存器相当于简化亮度控制，因而“LEDn ON”信号当然能在各自的场周期的整个期间都有效。如果考虑子场，可用此亮度控制方法的简易版本，仅在行刷新周期对LEDn计数。将FSC-TFT显示控制器100结构上做成子场定时不起作用的FSC-TFT LCD控制器，而且以常规运转功率状态(PMC.State＝11)进行运转时，采用背后照明控制方法。
完全不考虑场，当然必须用其它方法，并使用别的寄存器组。其实例为FSC-TFT显示控制器100处于备用功率模式(PMC.State＝01)的情况。如上文所述，处在备用功率模式时，仅用1位像素。各像素为黑色或彩色。利用设定背后照明规定彩色。图17所示的寄存器控制此设定。公共备用彩色(SBCc)寄存器188规定能使各LEDn信号有效(其中n＝[r、g或b])的最长时间(其单位为刷新周期)。
这3个LEDn信号全部在SBC寄存器188编程的整个时间上有效时，背后照明的彩色为白色。各LEDn信号还有与其关联的SBCn寄存器，该寄存器规定各LEDn在其分配的时间中不起作用的行周期是多少单位。将SBCr寄存器190编程为零值时，而且在将SBCg192和SBCb194两者用各自的程序以SBCc寄存器188编程的相同值加以编程的情况下，背后照明的彩色为红色。图17中示出此概念。
源极驱动器定时单元和栅极驱动器定时单元图18是示出FSC-TFT液晶显示控制器100、源极驱动器116a和116b、栅极驱动器118a和118b、显示屏200组成的一种结构的简化框图。图中示出源极驱动器116a、116b用于产生符合像素的显示数据的源极电压的伽马电压196。源极驱动器116a、116b在输入缓存器以数据流格式从液晶显示控制器100接收像素显示数据CH[n][m]198。这里，CH[n][m]是像素流水线106的3个输出通道。用HSCLK时钟202对像素流进行时钟控制，并将其输入到源极驱动器116a、116b的缓存器。输入缓存器保持1行份额的全部图像的显示数据。按时钟控制输入到输入缓存器的1行像素的显示数据全部以TP1时钟204同时传送到源极驱动器116a、116b内部的输出缓存器。进行FSC-TFT显示时，1行像素中的全部像素连接各自独立的源极驱动器输出。进行非FSC-TFT显示时，1行像素中的全部子像素连接各自独立的源极驱动器输出。
同时驱动这些源极驱动器116a、116b的全部输出。HSP[n]信号(示于图8)对源极驱动器n传达应何时将新的一行数据输入到该输入缓存器。栅极驱动器118a、118b不输入全部数据，仅接收时钟信息。FSC-TFT液晶显示控制器100每次产生TP1时钟204的脉冲并将其送到源极驱动器116a、116b，都必须产生基于送到栅极驱动器118a、118b的VSCLK时钟206的脉冲。栅极驱动器118a、118b利用VSCLK时钟206使连接下一行的TFT晶体管栅极导通。栅极驱动器118a、118b连接显示屏200的全部行中各自独立的行输出。第1栅极驱动器118a用VSP[1]信号208指示对第1行的像素应何时使栅极导通。第2栅极驱动器118b(如果系统设计中存在的话)用VSP[2]信号210指示对其上安装的第1行应何时使栅极导通。2个栅极驱动器118a、118b不可同时使栅极导通。下面的表3定义图18所示的信号。
表3
图19是示出遍及2帧(典型的非FSC-TFT LCD)的LDC显示器100的全部输出(源极和栅极输入)定时信号的波形时序图，其中进行图解，以便使2个子场(典型的FSC-TFT LCD)周期的门输出信号(Outx)清楚。
下面参照图20～图32说明控制图19所示波形关联的定时参数的寄存器。这里使用的术语“帧”是指一个全屏幕刷新周期在光栅上的时间。LCD屏200是非FSC TFT LCD屏，则一个全刷新周期实际上就是1帧；如果是FSC-TFT LCD屏，则一个全刷新周期为1个子场。因此，处理FSC-TFT LCD定时的情况下，“帧”的术语是指场。
TFT液晶显示用的栅极驱动器在第1门输出“OUT1”有效前、VSP[n]脉冲后，要求若干VSCLK脉冲。而且，TFT LCD屏为了使电压极性或其它电流管理动作翻转，有时帧间需要些许“行周期”。FSC-TFT显示控制器100的栅极驱动器控制可对有关图21所示的第1门有效(FGAn)寄存器和末尾门有效(LGAn)寄存器的上述2个变量进行程序控制。
图20以图形的形式示出“第1门有效”等待时间和“末尾门有效”保持时间(参考灰色的框)的视觉模型。如果VSP[1]脉冲表示帧(场)周期的始端，就必须采纳图20所提示的帧重叠。
“行周期”在VSCLK时钟的有效沿开始，在VSCLK的下一有效沿结束。结合栅极驱动器的控制对寄存器编程的值等于几单元的VSCLK时钟，并且在VSP[1]转移到低电平后，在VSCLK的第1有效单元沿上开始对全部这些值计数。如果OPP.VSCLK＝0，VSCLK的有效沿为上升沿。OPP.VSCLK＝1，则VSCLK的有效沿为下降沿。
在行周期测量“第1门有效”的等待时间。对FGA1寄存器编程的值等于栅极驱动器1产生第1输出脉冲(即栅极驱动器1的OUT1转至高电平)前，VSP[1]信号转至低电平后的行数(即VSCLK时钟)。如果此值为零，VSP[1]信号有效后正好为VSCLK的第1沿表示应输出到源极驱动器116a、116b的数据的第1行开始。
第1行的传送脉冲(TP1)以图25所示的DT寄存器的有效沿为基准。也可对新帧(或场)的第1行(等于栅极驱动器118a、118b的OUT1的脉冲为低电平前的行周期)进行编程，使其在VSP[1]还有效的期间，在VSCLK第1有效沿后的零(0)与63VSCLK之间的范围开始。
用VSCLK的有效沿标记计数。对FGA2寄存器编程的值是VSP[2]信号有效前(如果系统设计中存在第2门电路)、VSP[1]信号的有效沿有效后的行数(即VSCLK时钟)。用低于编程FGA1的值对FGA2编程时，VSP[2]不形成有效。
图22所示的LGA寄存器规定领先于下一帧(或场)第1行的帧(或场)的末尾行。可编程为下一帧第1行产生前，在零至256VSCLK的时间段范围产生此值。
用VSCLK的有效沿标记此计数。编程值零(0)表示先行帧的末尾行与下一帧的第1行之间不存在“空”行的时间。这里LGA＝合计行计数-总有效行数。实际上，证实LGA寄存器可作为“行消隐控制”。不能利用帧重叠时，必须插入消隐行。
某些栅极驱动器将VSCLK的负载周期用于决定门输出的有效时间段。这种对栅极驱动器的输出在VSCLK为高电平时，处于“驱动”状态，而低电平时，处于“非驱动”状态。门输出在该“非驱动”期间，可改变对源极驱动器的电压输出，或使极性翻转。由于别的显示屏具有这样的各种特性，不能使“非驱动”时间段标准化。因此，通过在OTCon142做成可编程，使LCD控制器100能支持的显示屏及其销售厂家的数量增大。
图23所示的VCH[n]寄存器组控制VSCLK的负载周期。VCH[n]寄存器组决定1个VSCLK时钟周期中，VSCLK时钟在多长的OutClkT时间有效。由值零产生等于1个OutClkT周期的VSCLK时钟周期。由最大值511产生等于512个OutClkT周期的VSCLK时钟高电平周期。由此，VSCLK的有效周期能具有1～512OutClkT周期。VSCLK时钟的有效周期是VSCLK时钟的有效沿与非有效沿之间的时间段。如果有效沿是时钟的上升沿，VSCLK的有效周期为VSCLK是高电平的周期。VSCLK的合计周期等于DRS寄存器的值乘以HSCLK的周期(OutClkT)所得的值。
OutClkT时间段是HSCLK的周期。如果按大于DRS寄存器的值对VCH寄存器组编程，VSCLK时钟就不成为非有效。
其它栅极驱动器为了决定门输出的有效时间段，需要附加的输出信号，即VOE。对这些栅极驱动器的输出在VOE信号有效时，使选择的行栅极导通；非有效，则全部的行栅极阻断。图24所示的VOE[n]寄存器组控制VOE的有效周期。VOE[n]寄存器组决定1个VSCLK时钟周期中VOE信号在多长的OutClkT时间上有效。根据值零，VOE信号决非有效。如果将VOE[n]编程得其有效时间长于1个VSCLK时钟周期，则在VSCLK时钟结束前，自动使1个OutClkT周期结束。
然而，某些程序控制需要调节栅极驱动器输出有效周期(VSCLK上升沿)与源极驱动器数据传送定时(TPI上升沿)之间的定时关系。为了在1个OutClkT正确地范围内调节此定时关系，添加图25所示的DT寄存器。
此寄存器的值在传送脉冲(TP1)有效前，决定VSCLK有效后在多长的OutClkT时间上有效。也可在VSCLK有效后，零(0)至63OutClkT周期的范围内，对TP1传送脉冲编程。在全部显示行起动时，发生这种编程。
按零值对DT寄存器编程时，TP1与VSCLK时钟成为有效(VSP[1]为低电平)相同，按HSCLK的有效沿形成有效。按值1对DT寄存器编程时，TP1在VSCLK有效后1个HSCLK周期中有效。在全部显示行起动时，发生此编程。
图26所示的TP1H规定TP1有效的HSCLK时钟周期数。TP1信号在(TP1H.Cnt+1)的HSCLK周期有效。TP1H.Cnt＝0，则TP1在1个HSCLK时钟周期有效。也可编程为在1～64OutClkT周期的范围内有效。在全部显示行起动时，发生此编程。
本案发明人发觉需要提供一种方法，决定传送脉冲(TP1)产生后，到每一源极驱动器116a、116b在源极驱动器116a、116b清除移位寄存器为止的时间。
图27所示的HSPW[n]规定在HSCLK时钟周期中各HSP信号所涉及的参数。可对HSP[n]信号的有效沿编程，使TP1发生在设定为高电平的HSCLK的有效时钟沿后、0～511HSCLK周期的范围。将HSPW[n]编程为零值时，与TP1设定为有效相同，能用HSCLK时钟沿将HSP[n]设定为有效。将HSPW[n]编程为1时，用TP1被设定为有效后的第1有效HSCLK时钟沿将HSP[n]设定为有效。
本案发明人又发觉需要提供一种方法，决定从源极驱动器产生HSP[1]后，到形成对源极驱动器116a的有效数据能起动为止的时间。
图28所示的NLA寄存器规定涉及与HSCLK时钟周期关联的HSP[1]信号的这种参数。可在将HSP[1]信号设定为有效的HSCLK有效沿后0～16HSCLK周期的范围，使数据延迟。按零值对NLA寄存器编程时，与将HSP[1]设定为有效相同，能用HSCLK时钟沿在CH[n][m]总线放置1行的始端有效数据。
按值1对NLA寄存器编程时，能用HSP[1]有效后的第1HSCLK时钟沿在CH[n][m]总线放置1行的始端有效数据。在全部显示行起动时，发生此编程。可将输入等待控制和后续行有效程序控制当作像素消隐特性。这些特性一起规定1行中的消隐像素数。
图29所示的LDA寄存器规定从CH[n][m]总线上放置与某行有关的末尾有效数据，并且对该行使TP1脉冲有效开始，在HSCLK的第1有效沿后，还剩余多少HSCLK时钟周期。
为了把数据传送到源极驱动器116a的输出缓存器，使TP1信号有效。LDA.Cnt的值规定输出某行的末尾有效数据后，1行的数据中剩余的有效HSCLK时钟周期数。
TP1为高电平后的HSCLK信号第1有效沿是由HSCLK时钟的有效沿使CH[n][m]总线或行的末尾有效输出与时钟同步后的“LDA.Cnt+1”HSCLK时钟周期。LDA为零，则与CH[n][m]总线上闩锁末尾像素相同，用HSLCK上升时钟沿使TP1信号有效。
LDA为1，则用CH[n][m]总线的末尾像素后产生1时钟周期锁有效HSCLK沿，使TP1信号有效。在全部显示行结束后，发生此运作。
如上文所述，图10所示的输出定时控制器(OTCon)142是广义的时钟和功率管理控制的总源。仅由2个寄存器，即上文参照图12说明的PMC(功率管理控制)寄存器160和装在OTCon142内部的MFC(主场控制)寄存器，规定许多特别的功率管理和显示转移定时的设定。参考图30，REV主寄存器决定REV信号是否每行或每帧切换。例如在REVMT.T＝00时，设定FSC-TFT帧切换。
根据上述MFC寄存器的FC值，切换REV信号。MFC寄存器中规定多达3种的切换方案(1种3场帧和2种4场帧)。与红色子场关联的VSP[1]脉冲常触发REV切换。在VSP[1]有效后，用VSCLK第1有效沿后的VSCLK REVW.cnt时钟正确地有效沿切换REV信号。
本发明的一个实施例，在FSC-TFT液晶显示应用中使用LCD控制器100时，必须设定为REVMT.T＝00。对“备用”模式和“低功率”模式而言，FSC-TFT帧的切换与非FSC-TFT帧的切换相同。
REVM.T＝10时，设定非FSC-TFT帧切换。用全部VSP[1]信号切换REV信号。在VSP[1]有效的期间，以第1有效沿VSCLK后的VSCLK RVM.cont时钟的有效沿切换REV信号。
REVM.T＝11时，设定非FSC-TFT行切换。在VSP[1]有效的期间，用HSCLK的第1有效沿切换REV信号。
在REVM.T＝X0时，使用图31所示的REVW寄存器(切换帧)。此寄存器规定VSP[1]有效后、切换REV信号前，在VSCLK的第1有效沿后等待的VSCLK时钟数。如果REVW.Cnt＝0，则VSP[1]有效后的VSCLK的第1有效沿标记REV信号切换的时间。
能可编程地选择以上参照图8～图32阐述的显示控制器100所关联的若干输出引脚的极性。为了规定这些引脚极性的选择，设置图32所示的输出引脚极性(OPP)寄存器。一个实施例中定义如下。
OPP.HP有关引脚HSP[2]的极性选择0＝HSP[1]和HSP[2]为有效低电平信号。
1＝HSP[1]和HSP[2]为有效高电平信号。
OPP.TP有关引脚TP1的极性选择0＝TP1为有效低电平信号。
1＝TP1为有效高电平信号。
OPP.VP有关引脚VSP[1，2]的极性选择0＝VSP[1]和HSP[2]为有效低电平信号。
1＝VSP[1]和HSP[2]为有效高电平信号。
OPP.OE有关引脚VOE的极性选择0＝VOE为有效低电平信号。
1＝VOE为有效高电平信号。
OPP.VC有关引脚VSCLK的极性选择0＝VSCLK的有效沿为下降沿(从高电平转移到低电平)。
1＝VSCLK的有效沿为上升沿(从低电平转移到高电平)。
OPPHC有关引脚HSCLK的极性选择0＝HSCLK的有效沿为下降沿(从高电平转移到低电平)。
1＝HSCLK的有效沿为上升沿(从低电平转移到高电平)。
概括而言，从前面的寄存器定义及其控制波形定时可知，虽然前面具体参照图19作了说明，但不存在控制栅极驱动器和源极驱动器的标准。为了成本效益，以遵从对广泛的栅极驱动器、源极驱动器和接口及其驱动器进行控制的状态，集成FSC-TFT显示控制器和非FSC-TFT显示控制器，至关重要。
为了达到此目标，本说明书揭示的特定技术特别通过可编程的栅极和源极驱动器的接口加以实施。例如，功率管理控制(PMC)寄存器具有涉及显示控制器100的全部部件的广泛效能。
某些实例，在有限的工作模式中编入像素流水线106那样的部件。别的例子中，在多组控制用的可编程寄存器之间切换Tcon114单元等部件。还能关断PLL162等部件。对便携电话和PDA那样的便携设备而言，这是有力的特性。之所以这样说，是因为利用此特性，操作系统只要对1个寄存器进行1次写入操作，就能改变显示装置的特性和耗电量。直接可判明不在同一块管芯上集成所有的部件，就不能实现此特征，而且成本效益不好。
以往没有实施通过控制背后照明的通断负载周期的关系，控制背后照明亮度的能力。至今，一直通过调节背后照明的电流，控制背后照明的亮度。
目前没有结合显示装置控制器使用可编程栅极和源极驱动器的定时。至今，液晶显示器都要根据为适合特定显示屏的要求而专门定制的特有定时控制器，发挥其作用。因此，显示控制器100的可编程定时控制在显示控制器技术中，是大进步，使已有的公知设计方法显得陈旧且落后。
从以上的说明会知道本发明使FSC-TFT显示装置和滤色片TFT显示装置(即非FSC-TFT显示装置)的技术显著进步。为了对FSC-TFT控制器和非FSC-TFT控制器技术领域的业务人员提供应用新原理所需的信息，并根据需要提供建立和使用这种特殊部件所需的信息，详细说明了本发明。根据上文的说明，本发明显然在结构和运作方面大为背离先行技术。这里详细说明了本发明的特定实施例，但当然能进行各种变更、修改、置换，而不脱离权利要求书各权项规定的本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种TFT显示装置用控制器，其特征在于，在一块管芯上集成为了存储外部供给的TFT显示数据而进行工作的帧缓存器、定时控制器、响应该定时控制器产生的信号而进行工作以便输入TFT显示数据并将其变换成所需显示格式的像素流水线(PPL)、以及响应所述定时控制器产生的信号而进行工作以便控制TFT显示装置的显示的源极/栅极驱动器控制部。
2.如权利要求1所述的显示装置用控制器，其特征在于，所述PPL响应所述定时控制器产生的信号，对源极/栅极驱动器控制部输出与所述TFT显示数据无关的固定数据。
3.如权利要求2所述的TFT显示装置用控制器，其特征在于，所述定时控制器以一定的周期和一定的时间比率，切换来自所述PPL的格式变换后的所述TFT显示数据的输出和所述固定数据的输出。
4.如权利要求3所述的TFT显示装置用控制器，其特征在于，由所述固定数据显示黑。
5.如权利要求3所述的TFT显示装置用控制器，其特征在于，还包括决定在TFT显示器上显示所述变换的TFT显示数据用的频率的装置，该频率决定装置包含可编程的锁相环。
6.如权利要求1所述的TFT显示装置用控制器，其特征在于，所述PPL可由所述定时控制器切换成用于FSC-TFT显示和用于非FSC-TFT显示。
7.如权利要求3所述的TFT显示装置用控制器，其特征在于，所述一定周期和一定比率是可编程的。
8.如权利要求3所述的TFT显示装置用控制器，其特征在于，还包括与多个功率管理模式对应的功率管理控制寄存器，以每一功率管理模式分别独立的一定周期和一定时间比率，切换所述TFT显示数据的输出和所述固定数据的输出。
9.一种TFT显示装置用控制器，其特征在于，包括为了存储TFT显示数据而进行工作的帧缓存器、可编程定时控制器、响应可编程定时控制器产生的信号而进行工作以便输入TFT显示数据并且将其变换成所需TFT显示器的显示格式的可编程像素流水线(PPL)、响应可编程定时控制器产生的信号而进行工作以便控制TFT显示器的背后照明的可编程彩色光序列发生器、以及可编程源极/栅极驱动器控制部，该控制部响应可编程定时控制器产生的信号而进行工作，以便控制由PPL变换的TFT显示数据的从包含场序列彩色显示器和非场序列彩色显示器的群中选择的所要TFT显示器的显示。
10.如权利要求9所述的TFT显示装置用控制器，其特征在于，在一块管芯上集成帧缓存器、PPL、彩色光序列发生器、可编程源极/栅极驱动器控制部和可编程定时控制器。
11.如权利要求9所述的TFT显示装置用控制器，其特征在于，还包括用于根据存储的数据决定显示由PPL变换后的TFT显示数据用的频率的可编程锁相环。
12.如权利要求9所述的TFT显示装置用控制器，其特征在于，所述PPL具有多个并行的像素管段。
13.如权利要求12所述的TFT显示装置用控制器，其特征在于，所述PPL包含黑白固定彩色数据寄存器。
14.如权利要求13所述的TFT显示装置用控制器，其特征在于，所述PPL包含具有显示光栅设定(DRS)寄存器的路径选择逻辑，并且DRS中存储的数据决定所要的TFT显示格式。
15.如权利要求9所述的TFT显示装置用控制器，其特征在于，还包括功率管理控制(Power Management Control——PMC)寄存器，并且PMC中存储的数据决定与PLL对应的输出频率，以便PLL控制PPL的数据通路，管理PPL的功耗。
16.如权利要求9所述的TFT显示装置用控制器，其特征在于，可编程定时控制器包含为了产生PPL和背后照明用的场和子场定时信号而进行工作的场控制部和子场控制部。
17.一种TFT显示装置用控制器，其特征在于，包括存储TFT显示数据的装置、存储功率管理控制数据的装置、产生定时控制信号的装置、响应定时控制信号而输入TFT显示数据并将其变换成所要的TFT显示格式的装置、响应定时控制信号以控制TFT显示器的背后照明的装置、响应定时控制器的信号以控制变换后的TFT显示数据的从包含场序列彩色显示器和非场序列彩色显示器的群中选择的所要TFT显示器的显示的装置、以及响应存储所述功率管理控制数据的装置中存储的数据以决定在TFT显示器上显示变换后的TFT显示数据用的频率的装置，在一块管芯上集成所述TFT显示数据存储装置、所述定时信号控制装置、以及所述将TFT显示数据输入并变换成所要TFT显示格式的装置。
18.如权利要求17所述的TFT显示装置用控制器，其特征在于，所述将TFT显示数据输入并变换成所要TFT显示格式的装置包含可编程的像素流水线，该可编程像素流水线包含黑白固定数据寄存器。
19.如权利要求17所述的TFT显示装置用控制器，其特征在于，所述决定在TFT显示器上显示变换后的TFT显示数据用的频率的装置包含可编程锁相环。
全文摘要
揭示一种可编程控制器，用于控制显示器，并具有在可编程“子场”定时发生器控制下的3个熟知部件。这3个熟知部件包含锁相环单元(PLL)、像素流水线(PPL)和嵌入帧缓存器。安装各部件，使场序列彩色(FSC－TFT)显示器当然得到提供，而且还提供非FSC－TFT显示器。可编程控制器还包括FSC－TFT显示器所固有的若干新颖部件。这些新颖部件包含控制LED(或使用的彩色光源)的彩色光序列发生器和适应不同的显示屏之间的非常广的多样性的可编程源极驱动器/栅极驱动器控制部。
文档编号G09G3/36GK1698089SQ0281989
公开日2005年11月16日 申请日期2002年8月27日 优先权日2001年8月28日
发明者R·M·纳里, 冲田雅也 申请人:株式会社互联
技术领域：
本发明一般涉及TFT显示装置用的控制器。
背景技术：
不断在评价新颖且性能高的TFT技术。这种新技术称为场序列彩色TFT(FSC-TFT)液晶显示。FSC-TFT显示装置的每一像素具有大的开口。利用这点，能获得较好视场角，并能获得良好的透射率。
已有的普通TFT液晶显示彩色化采用的方式使用滤色片，称之为滤色片TFT液晶显示。滤色片TFT液晶显示的彩色化方式与FSC-TFT显示系统的彩色化方式的不同点在于从红、绿、蓝3种基色创建全范围彩色的办法。两种系统中，基色分量的亮度(称为灰度等级)用零(0)与上限(通常为255)之间的量化斜率曲线表示。通过混合不同的3基色的不同斜率，实质上能创建所要的彩色。例如，粉红是组合接近上限的红和接近上限的蓝与某种程度的绿的混合色。绿接近上限，则粉红接近白。
滤色片TFT显示中，三色分量全在小区域中相互非常接近地被激活。该小区域称为像素，该三色分量称为子像素。此区域非常小，因而人眼将3个分别开的子像素所占的区域整个识别为1个像素，用户不能识别3个分别开的基色，而识别作为3色的组合的1个彩色。将像素排列成称为帧的2维矩阵。每30分之一秒再次扫描各像素时，可以说按每秒30帧(FPS)刷新其显示。以30Hz分别刷新各像素。图1示出一例滤色片TFT显示系统的帧。
FSC-TFT显示系统中，三色分量用高速重复序列每次1个色地在同一像素位置得到激活，因而人眼以叠加三色分量的方式识别。由于各色分量以时分方式占用像素区，不像滤色片TFT显示系统那样存在子像素的概念。与滤色片TFT显示系统相同，FSC-TFT显示系统中的像素也排列成称为2维矩阵的帧。与滤色片TFT显示系统一样，每30分之一秒激活各像素时，可以说也按每秒30帧刷新其显示。
然而，FSC-TFT显示系统由于没有子像素的概念，需要对像素各个分量的其它概念。FSC-TFT显示系统中，各色分量与按时间划分1帧的场(即子帧)关联。1帧中以时分方式存在3个不同的色分量，因而3个不同的色场至少每一色分别存在一个。色场相当于滤色片TFT显示系统的子像素。在红色场期间，用红色分量刷新全部像素；在绿色场期间，用绿色分量刷新全部像素；在蓝色场期间，用蓝色分量刷新全部像素。FSC-TFT显示系统要以30FPS的刷新速率刷新画面，各场中需要90分之一秒的刷新时间。每一帧分配4个色场时，利用红色场、绿色场、蓝色场、接着又是绿色场的共计4个场刷新帧。这是因为人眼对绿色灵敏度高，某些设计利用此灵敏度能使显示清晰。这时，30FPS的刷新速率相当于每一场需要120分之一秒的刷新时间。图2示出3场FSC帧的例子，图3示出4场FSC帧的例子。将全部像素的同一色分量(即子像素组成的各场)作为色场或色平面同时显示。
预先把有关帧、像素、场的上述信息放在心上，说明子场的概念容易理解。与1帧的时间段能由3场以上组成相同，1场的时间段可由多个子场的时间段组成。通过参照图4研究TFT有源矩阵显示技术，能最佳理解子场。矩阵是行和列的网格，对其各交点分配一个像素，各像素中至少存在一个晶体管。
列由来自称为源极驱动器的装置的列电压驱动。源极驱动器对列施加符合像素显示数据的电压。行由来自称为栅极驱动器的装置的栅压驱动。各列线上总施加某种程度的电压，但行线上以脉冲形式一次只对一行数据施加栅压。栅极驱动器供给行线的脉冲对该行连接的全部晶体管的栅极施加电压。这些晶体管分别为导通状态，从源极驱动器经各列对各像素的液晶(LC)电容充电。由于对每一列分别独立施加符合像素的显示数据的电压，各LC电容被充电到符合各像素的电压。
参考图4B，各像素包含液晶(CLC为液晶电容的容抗)、TFT晶体管和辅助电容CS，各像素区的液晶利用电压VLC对每一像素独立控制通过的光量。行线连接晶体管的栅极，从栅极驱动器对该行线施加栅压时，TFT晶体管为栅极导通状态。图4B中像素内的液晶上施加的电压VLC与列线的电压VCOLUMM之间存在差别时，即VDS为OV以外时，TFT晶体管流通电流(图4中以ID示出此电流，箭头号表示电流的方向)，使电压VLC与列线的电压VCOLUMM相同。电流流入时，加在LC电容上的电压VLC升高，TFT晶体管的电压降低，但液晶的透射率由VLC决定。例如正常为黑的液晶中，VLC大，能使液晶通过较大量的光。栅极阻断后，再次使TFT晶体管的电流截止时，VLC因泄漏电流而开始下降。随着此下降的进展，光难以通过液晶。最后，光完全不通过液晶，显示屏变黑。滤色片TFT显示系统中，各像素分别存在3个子像素，并且各子像素分别组合红、绿、蓝滤色片，因而晶体管在每一帧仅使栅极导通一次。光源为白色光。再看一下图1所示滤色片TFT显示的TFT帧的例子，可知覆盖整个显示的带状滤色片非常有效。对此，FSC-TFT显示系统中，由于不存在子像素的概念，一个帧周期中至少存在3个色场的时间段，并且每一色场时间段至少使晶体管栅极导通一次。
从上述关于TFT显示的说明可知LC电容的电压VLC非常重要。此电压VLC控制通过液晶的光量，该光量决定彩色的亮度。例如，为了获得白色，必须对3个不同的色分量分别使其可能达到的最大光量的光通过。一般TFT的开关性能并不完善，即使在TFT晶体管栅极阻断的情况下，也不能使电容的电压在所要的电平上保持恒定。图5(为了清楚地示出问题所在，加以夸张)示出此电流在某一时间段上如何作用于LC电容的电压(VLC)。
例如为了获得白色而通过最大光量的光时，TFT晶体管为栅极阻断状态后(即停止对电容充电后)，立即开始退为灰色，不久，就变成黑色。如图中所示，对电容充电的时间与电容放电的时间之比率大。在显示具有N行时(即具有N行的像素时)，该比率为1∶N。因此，希望改变波形。
然而，波形呈现一个色场的时间段。因此，要修改该波形，就必须在这里导入子场的概念。如图6所示(为了清楚地示出问题所在，这里也加以夸张)，如果色场时间段中电流能几次流入电容，就能在可对电容再次充电的整个色场时间段上减小VLC的振幅范围。滤色片TFT显示系统虽然不用此技术，但也能在该系统应用此技术，其方便程度与可用于FSC-TFT显示系统时相同。目前利用此概念的是FSC-TFT系统，因而本说明书以下的说明重点放在FSC-TFT技术，应理解为可方便地将其全部事项用于非FSC-TFT技术，即用于滤色片TFT显示系统。
发明内容
本发明的主要目的在于减小TFT显示装置的耗电。
本发明的再一目的在于提高TFT显示装置的活动图像显示性能。
这样的课题，根据本发明，参考图33，通过提供一种TFT显示装置用控制器能完成。该控制器的特征在于，在一块管芯上集成为了存储外部供给的TFT显示数据而进行工作的帧缓存器、定时控制器、响应该定时控制器产生的信号而进行工作以便输入TFT显示数据并将其变换成所需显示格式的像素流水线(PPL)、以及响应所述定时控制器产生的信号而进行工作以便控制TFT显示装置的显示的源极/栅极驱动器控制部。即，在一块芯片上集成帧缓存器、定时控制器等，从而能大幅度减小耗电。
本发明的较佳实施方式中，可使PPL响应所述定时控制器产生的信号，对源极/栅极驱动器控制部输出与所述TFT显示数据无关的固定数据。具体而言，以一定的周期和一定的时间比率切换来自所述PPL的变换格式的所述TFT显示数据的输出和所述固定数据的输出。由此，可降低耗电，同时提高活动图像显示性能，后面将详细说明。
如上文所说明，本发明不限于FSC-TFT显示装置，对非FSC-TFT显示装置，即滤色片TFT显示装置，也可用，为了确保这种形式的对不同显示装置的通用性，最好TFT显示装置用的控制器可切换成用于FSC-TFT和用于非FSC-TFT。
本发明的实施方式中，利用子场的定时控制，在整个场时间段上按周期性的间隔将数量较少的电流注入电容，使加在LC电容上的电压尽可能保持接近恒定。由此，不仅能提供清晰的图像(在场时间段上闪烁少或彩色变化小)，而且耗电低。后面将说明，带有子场控制的FSC-TFT显示系统比滤色片TFT显示系统理想，还有其它许多原因。根据上述观点说明FSC-TFT显示的可编程控制如何解决FSC技术和子场定时中固有的问题。
图7是举例示出将一个色场时间段细分成多个时间段的线型图。作为此多个时间段，有黑、白、彩色、彩色保持。图形的横轴表示一个色场时间段中包含的时间段。图7中示出列电压VCLOUMM、栅压、LC电容的电压。列电压实际上每一行变化为不同的值，但对LC电容的电压而言，仅成为其对应的TFT晶体管栅极何时是导通状态的问题。从图7可知，LC电容的电压在TFT晶体管导通时，急剧增大，而TFT阻断，则缓慢减小。这两个电压对时间段的关系，在理解本说明书所述诸问题方面较重要。
下面，继续参照图7简单说明场的4个不同时间段。关于黑色时间段，已熟知通过其定期使画面显示黑，不仅在FSC-TFT显示，而且在滤色片TFT显示中，都能显著改善活动图像显示特性。关于白色时间段，为了在黑色时间段后、彩色状态前，驱动像素，有时需要对TFT最大电压区或最小电压区的短脉冲串。此时间段未必需要，但创建质量较高的显示。关于彩色时间段，为了保持LC电容的电压恒定，要求多个LC电容充电周期。缩短一个子场的时间段可减少画面扫描起始位置与结束位置的时间差，尤其在FSC-TFT中能获得均匀的画面显示。彩色时间段的列电压波形，只要显示数据没有改变，就在1场内每一子场时间段重复，为相同的波形。关于彩色保持时间段，未必需要，但使源极驱动器和栅极驱动器的工作停止，能减小耗电。
也许可在表面上认为子场中的黑子场、彩色子场等的组合和定时比较简单，但如果考察这些的组合和定时给显示控制总定时重大影响的多种相互不同的参数，就不会这样说。下面说明几个有关这种组合和定时的影响特性的这种参数。
关于像素尺寸，通常像素面积大，LC电容的电容量也大。电容的电容量大，又在对电容充电同一电压时要求电流大。市场上存在多种液晶显示器，因而市场上的LC电容的电容量也多种。
关于显示的尺寸(像素数)，市售像素数为160×160以下到像素数为1280×280以上的显示器。这些显示器的帧周期通常在50Hz与80Hz之间。所处理的像素数为多种，因而计算子场的周期时，显然必须使用广泛的时钟速率。
关于液晶响应时间，根据液晶以多大的速度对外加电压作出反应或去除外加电压后以多大的速度释放液晶，决定如何施加电压。
根据上文所述，可知两个不同的显示系统具有相同子场定时的可能性都非常小。这方面成问题，相当于各显示系统需要固有的定时控制器。由于不能利用电子技术的大量生产，以连续实施控制器降低成本，这种显示系统价格昂贵。即使一种显示器中，每一产品制品往往也需要相互不同的控制器。
因此，以将成本抑制到最低且适应广泛的显示系统为目的，希望手中弄到一种可编程定时控制器，可将其编程得适合不同的应用产品，并且具有各自不同的子场定时。
本发明的实施方式涉及具有在新颖的“子场”定时器控制下用于显示控制的3个熟知部件的控制器。确保此控制器的通用性，则最好该控制器可编程。这里记载的3个熟知部件如下。
(1)锁相环(PLL)单元考虑上述范围非常广的子像素时钟速率，则为了覆盖所需子时钟速率而制作尽可能充分灵活的可编程子像素定时控制器的唯一方法是使用可编程的PLL。
(2)像素流水线(PPL)将数据串行化为一系列像素(各像素宽度可为1、2、4、8、16、24或32位)，在处理整个帧前，每一像素、每一行和每一子场都对显示像素进行时钟输出。这时PPL的工作。影响或不影响PPL的部件是彩色查找表(Color Look UpTable——CLUT)、彩色属性控制(Color Attribute Control——CAC)、位排序(Bit Ordering)等。FSC-TFT显示特有的PPL的一个特征是各输出时钟上需要对源极驱动器输出多个像素。
(3)嵌入帧缓存器60帧/秒、320×240的24位彩色(true color)(3字节/像素)的5个子场中每3个子场的FSC显示呈现要求240兆字节/秒的数据速率，以刷新显示。如果显示为互动(对话式)(用户常改变显示的数据内容)，对存储器要求的总数据速率会立即超过300兆字节/秒。解决此问题而且将成本和耗电抑制到最低用的一种方法是在像素流水线(PPL)占用的同一管芯上集成存储器。
这些是熟知且好理解的部件，但为了支持FSC的场和子场的考虑方法，在本发明的几个实施例分别有个性地加以表现。本发明较佳实施例的控制器可编程，这些实施例包含FSC-TFT显示特有的若干新部件。这些新部件有以下两种。
(1)彩色序列发生器，用于控制LED控制部(只要是可使用的色光源，不问其类型)。如已经议论的那样，色场在重复序列中，每次显示一个，因而各色场用的LED(或光源)照明得与对源极驱动器供给场数据时一致。一个实施例中，也可将此部件用于控制各光源的强度。
(2)可编程源极/栅极驱动器控制部(Programmable Source and GateDriver)，用于适应不同的显示屏之间非常广的多样性。
结合附图进行考察，则通过参照下面的详细说明，理解本发明，会容易知道本发明的其它方面、特征和优点。
图1是示出一例非FSC帧的图。
图2是作为例子示出3场FSC帧的图。
图3是作为例子示出4场FSC帧的图。
图4是示出有源矩阵TFT显示器的有源元件部的图。
图5是示出电流如何影响加在有源矩阵TFT显示器的有源元件部内的液晶(LC)电容上的电压的定时波形图。
图6是示出通过在场时间段使电流能几次流入电容而加在图4所示有源矩阵TFT显示器的有源元件部内的液晶(LC)电容上的电压的定时波形图。
图7是示出将色场时间段细分成多个时间段的线型图。
图8是示出TFT-LCD显示的可编程子系统具体例子的概略框图。
图9是示出一例具有定时控制器、像素流水线、嵌入帧缓存器、色光序列发生器、可编程源极和栅极驱动器控制部的可编程集成FSC-TFT-LCD控制器的概略框图。
图10是图9所示的像素流水线的详细框图。
图11是图10所示的像素流水线的OUT MUX/PATH SEL逻辑部的详细框图。
图12是图9所示的锁相环(PLL)的概略框图。
图13是示出图9所示的可编程集成FSC-TFT-LCD控制器处于FSC常规运行(NormalRun)模式时的两个序列的顺序的帧时序图。
图14是示出图9所示的可编程集成FSC-TFT LCD控制器所关联的特定场计数寄存器如何编程以产生1个黑色子场、2个白色子场、4个彩色子场和1个保持子场的场时序图。
图15是示出依次控制红色光源、绿色光源、蓝色光源以产生FSC-TFT LCD显示用的背后照明的波形时序图。
图16是示出图9所示的可编程集成FSC-TFT LCD控制器用的背后照明控制技术的波形时序图。
图17是示出图9所示的可编程集成FSC-TFT LCD控制器用的备用定时技术的波形时序图。
图18是示出伽马电压、栅极驱动器、包含显示屏的源极驱动器所关联的、利用图9所示的可编程FSC-TFT LCD控制器的显示系统的概略框图。
图19是示出(有关典型非FSC-TFT LCD的)2个帧或(有关典型FSC-TFTLCD的)2个子帧的时间段上的全部LCD输出(源极和栅极输入)定时信号的波形时序图。
图20是图9所示的可编程FSC-TFT LCD控制器所关联的可编程驱动器定时控制器的视觉模型。
图21是示出适合与图9所示的可编程FSC-TFT LCD控制器一起用于构成图20的视觉模型的1组可编程第1门有效寄存器的图。
图22是示出适合与图9所示的可编程FSC-TFT LCD控制器一起用于构成图20的视觉模型的1组可编程末尾门有效寄存器的图。
图23是示出适合与图9所示的可编程FSC-TFT LCD控制器一起用于控制垂直移位时钟负载周期的1组可编程寄存器的图。
图24是示出适合与图9所示的可编程FSC-TFT LCD控制器一起用于控制门输出有效周期的1组可编程寄存器的图。
图25是示出适合与图9所示的可编程FSC-TFT LCD控制器一起用于调整栅极驱动器输出有效周期与源极驱动器传送定时的关系的可编程寄存器的设定图。
图26是示出适合与图9所示的可编程FSC-TFT LCD控制器一起用于进一步改善由图25所示的可编程寄存器设定控制的定时关系可编程寄存器的设定图。
图27是示出适合与图9所示的可编程FSC-TFT LCD控制器一起用于决定传送脉冲产生后、每一源极驱动器分别在源极驱动器内清除移位寄存器前的时间段的可编程寄存器的设定图。
图28是示出适合与图9所示的可编程FSC-TFT LCD控制器一起用于决定对源极驱动器有效的数据何时开始的可编程寄存器的图。
图29是示出适合与图9所示的可编程FSC-TFT LCD控制器一起用于规定输出1行的末尾有效数据后在1行数据中还剩下多少有效水平移位时钟周期的可编程寄存器的图。
图30是示出适合与图9所示的可编程FSC-TFT LCD控制器一起用于决定源极驱动器输出所关联的极性时钟是否每一行或每一帧切换的可编程寄存器的图。
图31是示出适合与图9所示的可编程FSC-TFT LCD控制器一起用于规定在垂直移位时钟的第1有效沿后和切换源极驱动器输出所关联的极性时钟前、垂直移位脉冲成为有效后进行等待的垂直移位时钟周期数的可编程寄存器的图。
图32是示出适合与图9所示的可编程FSC-TFT LCD控制器一起用于控制适合与该可编程集成FSC-TFT LCD控制器一起用的可编程寄存器所关联的特定输出信号的极性的寄存器的图。
图33是示出本发明的基本组成的框图。
各附图示出特定的实施例，但如说明中指出的那样，本发明还包括其它实施例。全部例子中，本揭示作为典型例，提示本发明所示的实施例，并不限制本发明。本领域的技术人员能提出许多别的变换例和实施例，而不脱离本发明的范围及其原理的精神。
较佳实施例说明图8是示出使按照一本发明实施例在一块芯片上集成的FSC-TFT显示控制器100具体化的FSC-TFT液晶显示子系统10的概略框图。显示控制器100包含新颖且改进的方法中使用的若干熟知部件，还包括FSC显示控制中固有的若干新部件。除具有锁相环、像素流水线、嵌入帧缓存器、彩色光序列发生器以及上述可编程栅极控制器和源极驱动器的控制器外，FSC显示控制器100固有的若干附加能力还将功率控制模式作为对象。所有的部件(例如定时控制器、像素流水线、存储器)都编入同一块管芯，只要添加可编程的灵活性，就能用于大功率管理。例如，可通过设计寄存器严密管理各部件的功率。
为了延长设计中编入FSC显示控制器100的整个系统的电池工作寿命，可利用功率管理级使显示质量连续下降。用户要求高质量显示时，显示子系统10消耗较多的功率，但用户如果对显示不介意，就设定为低质量显示状态，能仅消耗极低的功率。只要是FSC-TFT和滤色片TFT显示领域的技术人员，会知道这对便携单元是非常重要的必要条件。
图9是图8所示的FSC-TFT显示控制器100的详细框图。借助编入各部件的应用，各部件之间能互动，可全部达到以前决不能达到的结果或用公知的显示控制器不可能达到的结果。
存放帧的存储器102是嵌入存储器。在帧存储器102中存储全部数据。图外的主处理器(例如DSP)可通过主接口单元(Host I/F)104随机且任意地修改数据。以24位彩色RGB叠置式像素格式、单色格式或调色板制格式在帧存储器102中存储数据。由像素流水线单元106从帧存储器102取出显示数据。像素流水线单元106是数据为存储到帧存储器102时的各种格式的单元，并且将数据变换成FSC-TFT液晶显示器显示所需的场序列彩色格式或变换成普通滤色片TFT液晶显示用的叠置式RGB像素格式。本领域技术人员知道像素流水线，因而此说明书中为了保持清楚且简洁，省略其详细说明，然而，如上文所述，FSC-TFT显示控制器100的功能模式的子场支持特性需要专门适应。
为了致力于处理显示屏类型广泛且多种以及分辨率，如上文所述，需要结合像素流水线106安装锁相环(PLL)。PLL按3种数据通道ch
108、ch[1]110、ch[2]112决定用哪种频率级输出数据。可在PLL对非常广泛的输出频率编程。结合议论与像素流水线单元106关联的应用，进一步详细说明PLL。上述功率管理支持特性还要求后面说明的专门应用。
定时控制器(TCon)114是与显示控制器100的运作关联的重要部件。此部件存在其关联的可编程选择控制。定时控制器114与其它部件可扩充地相互作用，以调整别的显示控制器100的各部件的应用，在显示控制器100达到特有的系统级效果。
源极驱动器定时单元116是可编程元件。可编程地控制源极驱动器定时单元116的输出波形和这些波形之间的相互关系。
栅极驱动器定时单元118是可编程元件。可编程地控制栅极驱动器定时单元118的输出波形和这些波形之间的相互关系。还用程序控制源极驱动器定时单元116的输出波形与栅极驱动器定时单元118的输出波形之间的关系。
LED定时单元120也是可编程地控制显示屏的背后照明的元件。用程序控制其输出波形的形状和关系。
像素流水线像素流水线的要求，本领域的技术人员已熟知，因而除阐述本案所下的功夫外，不多作说明。目前，滤色片TFT液晶显示器的显示数据均为叠置型RGB格式。已有的滤色片TFT(非FSC)液晶显示器中，每一像素的彩色分量红、绿、蓝全部作为显示屏中小区域内的3个相邻子像素同时显示。人眼把3个子像素在空间上一起综合，从而得到一种彩色。
然而，FSC-TFT液晶显示器以场序列RGB格式显示数据。子像素全部按色场群集，红色子像素全在红色场中，绿色子像素全在绿色场中，蓝色子像素全在蓝色场中。显示器显示红色场内的全部子像素数据后，显示绿色场内的全部子像素数据，其后也这样显示。不是同时显示任意像素的全部子像素。在显示屏的同一规定区以跨度非常短的时间按顺序显示子像素数据，人眼瞬间重叠3个子像素，从而识别一种彩色。为了达到在跨度非常短的时间内刷新各像素的全部子像素数据，各场必须以这样快的速率刷新，因而像素流水线必须一次处理2个以上的像素。通过将像素流水线扩充为多个并行管段，可达到这点。
图10是图9所示的像素流水线单元106的详细框图。可看到像素流水线106具有3个相互并行的管段。然而，本发明不限于该情况，按照本发明的原理实现的FSC-TFT LCD控制器可具有6个或9个左右的相互并行的像素管段。像素流水线106的子部件在先行技术中已有，是熟知的，因而这里不多作说明。作为这种子部件，有调色板化数据用的彩色查找表、将数据串行化的串行化器、从存储器编入数据的地址发生器、在缓存器存储数据并且使数据等待队列在输出端缓存的FIFO。
作为下面更详细说明的、成为与实现像素流水线106关联的新特性所需的关注对象，有黑白式和固定式彩色寄存器122和124、Path Sel(路径选择)逻辑电路126、Out Mux(输出多路变换)电路128、3个相互并行的像素管段130、132和134。FSC-TFT LCD控制器100的像素流水线单元100当然处理非FSC数据，还能处理FSC数据、子场数据插入，并且能执行功率管理控制。
非FSC数据或FSC数据的处理图11是图10所示Out Mux电路128和Path Sel逻辑电路126的详图。Out Mux电路128具有包含Ch
108、Ch[1]110、Ch[2]112的3个5位输出通道。可对Out Mux电路128编程，使其每一时钟周期同时输出1个像素的全部3个子像素数据，以驱动已有的滤色片TFT液晶显示器，或者每一时钟周期输出3个相邻像素的同一子像素数据，以驱动FSC-TFT液晶显示器。DRS(DisplayRaster Setting显示光栅设定)寄存器136的DRS.FF位决定应输出哪种显示格式。
子场数据插入如上文所述，2个以上的子场对黑色时间段和白色时间段只输出黑色数据或白色数据。图10、图11中，像素流水线106具有2个标注白色、黑色的不能编程的固定寄存器122、124。这两个寄存器122、124是对Out Mux电路128的11个输入中的2个。Out Mux电路128的其余9个输入是3个相互并行的像素管段130、132、134的输出。可看到各像素管段具有3条任意路径。这些路径包括叠置式数据的CLUT路径、24位彩色(True Color)数据用的24位彩色路径、以及1位单色数据用的彩色扩大路径。3个像素管段130、132、134全部总具有与另外两个相同的任意选择的路径。
一个像素管段利用其CLUT内部路径时，其余两个也利用各自的CLUT内部路径。DRS寄存器136的DRS.BPP位决定选择内部路径中的哪条。来自Tcon(定时控制器)单元(图10中用参考号142表示)的BlackOut信号和WhiteOut信号138决定选择白色寄存器122和黑色寄存器124的时间。把11个输入导入到3个前端多路变换器
144、[1]146、[2]148。白色寄存器122和黑色寄存器124分别输入到3个多路变换器144、146、148。至于其余的输入路径，包含PP
_CLUT18、PP
_Data16、PP
_ColExp的像素管段0全部移动到多路变换器
144，像素管段1全部同样移动到多路变换器[1]146，而且像素管段2也全部同样移动到多路变换器[2]148。
后面参照Tcon(定时控制器)142说明的白色子场周期中，由Out Mux128定时的数据是白色寄存器122的内容，因而Out Mux128前方的像素管段是理想的，仅消耗最小功率。该原理在黑色子场周期中也适用。由Path Sel逻辑单元126决定该现象何时出现，并选择哪个Out Mux128的输入。WhiteOut140和BlackOut138都无效，则由DRS寄存器136的DRS.BPP位决定Out Mux128选择的输入。来自Tcon单元142的场Cnt(2位值)150决定Out Mux128输出所选择的输入的什么彩色分量。在Out Mux单元128的FS多路变换器152进行此决定。
对像素流水线的功率管理控制功率管理控制(Power Management ControlPMC)寄存器(图12中用参考号160表示)通过限制像素流水线106的数据路径，能限制像素流水线106的耗电。PMC寄存器160的PMC.State位如下面的表1所示那样，对像素流水线106进行限制。
表1
备用功率状态下，仅像素管段的PP[n])_ColExp数据路径处于工作状态。锁定Out Mux128的3个输入多路变换器
144、[1]146和[2]148，以仅选择PP[n]_ColExp输入。锁定FS多路变换器152，以仅选择Red[m]数据。帧存储器102的各像素仅为1位像素数据。各帧是没有子场的唯一场。根据此限制，能使帧存储器102的画面刷新频带要求降低到小于每帧10兆字节的程度。各帧以每秒10帧的低速率加以刷新，则存储器的频带要求降低到每秒0.1兆字节。当然，频带要求低，使功耗减小。
低功率状态下，仅像素管段130的PP[n]CLUT18处于工作状态。锁定OutMux128的3个输入多路变换器
144、[1]146和[2]148，以仅选择PP[n]_CLUT18输入。锁定FS多路变换器152，以仅选择Red[m]数据。帧存储器102的各像素仅为2位像素、4位像素或8位像素。各帧是没有子场的唯一场。备用状态中，降低屏幕画面刷新对存储器频带的要求，从而能降低存储器102和像素流水线106的耗电。
锁相环装置图12示出适合与图9所示的FSC-TFT显示控制器100一起使用的锁相环(PLL)162。PLL162通过PMC(功率管理控制)寄存器160，产生从多个不同源极可编程地选择的输出时钟164。PMC寄存器160还可用于通过PMC寄存器160的PMC.PO位158，用门电路关断输出时钟164。PLL162由标为N、VCO、M、P的4种部件组成，其中PLL162的输出由下面的式(1)和式(2)规定。
VCOfreq＝(M/n)*参考Clock_freq (1)PLL_Clock_freq＝VCO_Freq/(2P) (2)M、N、P是单元可编程寄存器的值。赋予PLL162的参考Clock_freq(钟频)166由PMC寄存器160的PMC.PS位154决定。PLL_Clock_freq是来自图12中参考符号P所示的单元的PLL输出162。
锁相环单元162包含具有图12的单元B的时钟旁路路径，并能利用该路径又保持时钟输出，又使PLL162阻断。时钟旁路路径最好具有1组可编程且可选择的分频器，使输出时钟速率能进一步降低。PMC.PS位所控制的mux168与提供B所示的单元并且由PMC.CS位156扩展的mux170之间的时钟旁路路径是PLL162的旁路路径。该旁路路径是构成图9中所示的FSC-TFT显示控制器100的一部分的PLL162特有的应用。PMC寄存器160的PMC.State位控制下面的表2所示的单元B。
表2
PMC.CS位156选择输出时钟164用的旁路路径时，PMC.PS位154的设定和PMC.State位158的设定决定输出时钟164。根据PCM(可能有误，应为PMC-译者).State位158的设定，利用SBCDF寄存器指定的分频因数、LPCDF寄存器指定的分频因数或NRCDF寄存器指定的分频因数，划分PMC.PS位154选择的任一时钟。
其中，SBCDF寄存器、LPCDF寄存器、NRCDF寄存器是单元B的内部元件。利用输出时钟的这种扩充编程能力，用户可不在显示器上进行指示时，切断PLL162，产生速率较低的输出时钟，以节省功率。当然，可在工作开始前，预先决定本说明书中说明的全部旁路时钟输出频率。当然，仅改变PMC寄存器160的PMC.State位158就能改变输出时间轴164的速率。
定时控制器如上文所述，FSC-TFT LCD控制器的定时控制器具有比非FSC-TFT LCD的控制器多的要求。FSC-TFT LCD控制器不仅必须产生源极驱动器和栅极驱动器用的定时控制，而且必须产生像素驱动器和显示屏背后照明用的场控制以及子场控制。下面参照图18所示的源极驱动器单元和栅极驱动器单元详细说明控制源极定时和栅极定时的定时控制方式。
定时控制器(TCon)单元(图9中用参考号114表示)具有场控制部、子场控制部、显示屏背后照明控制部以及与上述功率管理模式关联的控制部。
场控制部和子场控制部定时控制器(TCon)114的场控制部由按照所要的场序列顺序在3级或4级进行计数的计数器组成。主场控制(MFC)寄存器的MFC.FC位决定序列的顺序。图13示出FSC-TFT显示控制器100处在其FSC常规运转模式时的2个序列顺序。Tcon114输出场计数，即输出红色＝00、绿色＝01和03、蓝色＝02，由系统内的其它部件使用此计数，可知正在何时对哪个场周期进行输出。
子场控制部比参照图13说明的场控制部实质上复杂。为了执行子场控制部，需要2个附加的寄存器，即图14中所示的场计数器0(FC0)和场计数器1(FC1)。子场定时控制器与场定时控制器相同，也是计数器库。利用设定FC0寄存器的FC0.FdEnd位172，子场计数器能递升计数到8。FC0.FdEnd位172规定场内的子场数。计数器计数到该值后，复原为零，然后开始进行下一场周期的子场计数。如上文所述，周期是黑色周期174、白色周期176、彩色周期178、彩色保持周期180。
FC0寄存器的FC0.WhitStr位182决定黑色周期为几个子场。将子场计数器置于零时，黑色场开始；子场计数器等于FC0.WhitStr182时，黑色场结束。
黑色周期174结束，则白色周期开始。如果FC0.WhitStr182等于零，将不存在黑色周期，第1子场为白色周期。BlackOut信号仅在黑色周期174的期间有效。
FC1寄存器的FC1.ColStr位184决定几个子场与白色周期176关联。子场计数器等于FC0.WhitStr182时，白色场开始，子场计数器等于FC1.ColStr184时，白色场结束。白色周期176结束，则彩色周期178开始。FC1.ColStr184为零或小于FC0.WhitStr182时，不存在白色周期。如果FC1.ColStr184为零，则第1子场就是彩色子场178。WhiteOut信号仅在白色周期176的期间有效。
FC1寄存器的FC1.ColEnd位186决定几个子场与彩色周期178关联。彩色场在子场计数器等于FC1.ColStr184时开始，在子场计数器等于FC1.ColEnd186时结束。彩色周期178结束，则彩色保持周期180开始。FC1.ColEnd186为零或小于FC1.ColStr184时，不选择彩色周期178。如果FC1.ColStr184为零，则第1子场为彩色保持子场。
FC1.ColEnd186等于FC0.FdEnd172时，不存在彩色保持周期180。继续参考图14，将图中所示的FC0寄存器编程为在“Field n(场n)”和“Color Outn(彩色输出n)”的周期产生1个黑色子场、2个白色子场、4个彩色子场、1个保持子场。其中，n＝[红色、绿色、蓝色]。
显示屏背后照明控制不能从与非FSC-TFT液晶显示器所用的类似的单一白色光源产生FSC-TFT液晶显示器的背后照明，代替的是用包含红色光源、绿色光源、蓝色光源的3色光源构成该背后照明。必须按正确的顺序切换这些光源的通断，而且如图15所示，必须与像素流水线106的场选择同步。用LEDr信号使红色背后照明接通，用LEDg信号使绿色背后照明接通，用LEDb信号使蓝色背后照明接通。
图15还示出用于决定光导通(即发光)多长时间(场周期中)的公式，以便控制背后照明的亮度。主场控制(MFC)寄存器所控制的场计数器决定哪个场周期中使LEDr信号、LEDg信号、LEDb信号有效，但不决定各信号是否有效。其它组的寄存器，即LEDr寄存器、LEDg寄存器、LEDb寄存器决定LEDr信号、LEDg信号、LEDb信号是否有效，并决定使各LED发光多长时间，从而决定各色的亮度。
参考图15，在场周期n(n＝r(红)、g(绿)、b(蓝))中，按照以下的规则使“LEDn ON(导通)”为有效。首先，LEDn寄存器的LEDn.SFStr位规定场n期间哪个子场的“LEDn ON(导通)”信号为有效。第2，LEDn寄存器的LEDn.LineStr位规定场n和子场LEDn.SFStr的哪一行的刷新周期中“LEDn ON(导通)”为有效。图16示出场n的第6子场的第7行刷新周期中“LEDn ON(导通)”信号有效，这时n背后照明开始发光。“LEDn ON(导通)”信号保持导通状态，直到场n的末尾。FSC-TFT显示控制器结构上做成子场定时起作用的FSC-TFT LCD控制器，而且以常规运转功率状态(PMC.State＝11)进行运转时，可用背后照明控制方法。
简化LEDn寄存器相当于简化亮度控制，因而“LEDn ON”信号当然能在各自的场周期的整个期间都有效。如果考虑子场，可用此亮度控制方法的简易版本，仅在行刷新周期对LEDn计数。将FSC-TFT显示控制器100结构上做成子场定时不起作用的FSC-TFT LCD控制器，而且以常规运转功率状态(PMC.State＝11)进行运转时，采用背后照明控制方法。
完全不考虑场，当然必须用其它方法，并使用别的寄存器组。其实例为FSC-TFT显示控制器100处于备用功率模式(PMC.State＝01)的情况。如上文所述，处在备用功率模式时，仅用1位像素。各像素为黑色或彩色。利用设定背后照明规定彩色。图17所示的寄存器控制此设定。公共备用彩色(SBCc)寄存器188规定能使各LEDn信号有效(其中n＝[r、g或b])的最长时间(其单位为刷新周期)。
这3个LEDn信号全部在SBC寄存器188编程的整个时间上有效时，背后照明的彩色为白色。各LEDn信号还有与其关联的SBCn寄存器，该寄存器规定各LEDn在其分配的时间中不起作用的行周期是多少单位。将SBCr寄存器190编程为零值时，而且在将SBCg192和SBCb194两者用各自的程序以SBCc寄存器188编程的相同值加以编程的情况下，背后照明的彩色为红色。图17中示出此概念。
源极驱动器定时单元和栅极驱动器定时单元图18是示出FSC-TFT液晶显示控制器100、源极驱动器116a和116b、栅极驱动器118a和118b、显示屏200组成的一种结构的简化框图。图中示出源极驱动器116a、116b用于产生符合像素的显示数据的源极电压的伽马电压196。源极驱动器116a、116b在输入缓存器以数据流格式从液晶显示控制器100接收像素显示数据CH[n][m]198。这里，CH[n][m]是像素流水线106的3个输出通道。用HSCLK时钟202对像素流进行时钟控制，并将其输入到源极驱动器116a、116b的缓存器。输入缓存器保持1行份额的全部图像的显示数据。按时钟控制输入到输入缓存器的1行像素的显示数据全部以TP1时钟204同时传送到源极驱动器116a、116b内部的输出缓存器。进行FSC-TFT显示时，1行像素中的全部像素连接各自独立的源极驱动器输出。进行非FSC-TFT显示时，1行像素中的全部子像素连接各自独立的源极驱动器输出。
同时驱动这些源极驱动器116a、116b的全部输出。HSP[n]信号(示于图8)对源极驱动器n传达应何时将新的一行数据输入到该输入缓存器。栅极驱动器118a、118b不输入全部数据，仅接收时钟信息。FSC-TFT液晶显示控制器100每次产生TP1时钟204的脉冲并将其送到源极驱动器116a、116b，都必须产生基于送到栅极驱动器118a、118b的VSCLK时钟206的脉冲。栅极驱动器118a、118b利用VSCLK时钟206使连接下一行的TFT晶体管栅极导通。栅极驱动器118a、118b连接显示屏200的全部行中各自独立的行输出。第1栅极驱动器118a用VSP[1]信号208指示对第1行的像素应何时使栅极导通。第2栅极驱动器118b(如果系统设计中存在的话)用VSP[2]信号210指示对其上安装的第1行应何时使栅极导通。2个栅极驱动器118a、118b不可同时使栅极导通。下面的表3定义图18所示的信号。
表3
图19是示出遍及2帧(典型的非FSC-TFT LCD)的LDC显示器100的全部输出(源极和栅极输入)定时信号的波形时序图，其中进行图解，以便使2个子场(典型的FSC-TFT LCD)周期的门输出信号(Outx)清楚。
下面参照图20～图32说明控制图19所示波形关联的定时参数的寄存器。这里使用的术语“帧”是指一个全屏幕刷新周期在光栅上的时间。LCD屏200是非FSC TFT LCD屏，则一个全刷新周期实际上就是1帧；如果是FSC-TFT LCD屏，则一个全刷新周期为1个子场。因此，处理FSC-TFT LCD定时的情况下，“帧”的术语是指场。
TFT液晶显示用的栅极驱动器在第1门输出“OUT1”有效前、VSP[n]脉冲后，要求若干VSCLK脉冲。而且，TFT LCD屏为了使电压极性或其它电流管理动作翻转，有时帧间需要些许“行周期”。FSC-TFT显示控制器100的栅极驱动器控制可对有关图21所示的第1门有效(FGAn)寄存器和末尾门有效(LGAn)寄存器的上述2个变量进行程序控制。
图20以图形的形式示出“第1门有效”等待时间和“末尾门有效”保持时间(参考灰色的框)的视觉模型。如果VSP[1]脉冲表示帧(场)周期的始端，就必须采纳图20所提示的帧重叠。
“行周期”在VSCLK时钟的有效沿开始，在VSCLK的下一有效沿结束。结合栅极驱动器的控制对寄存器编程的值等于几单元的VSCLK时钟，并且在VSP[1]转移到低电平后，在VSCLK的第1有效单元沿上开始对全部这些值计数。如果OPP.VSCLK＝0，VSCLK的有效沿为上升沿。OPP.VSCLK＝1，则VSCLK的有效沿为下降沿。
在行周期测量“第1门有效”的等待时间。对FGA1寄存器编程的值等于栅极驱动器1产生第1输出脉冲(即栅极驱动器1的OUT1转至高电平)前，VSP[1]信号转至低电平后的行数(即VSCLK时钟)。如果此值为零，VSP[1]信号有效后正好为VSCLK的第1沿表示应输出到源极驱动器116a、116b的数据的第1行开始。
第1行的传送脉冲(TP1)以图25所示的DT寄存器的有效沿为基准。也可对新帧(或场)的第1行(等于栅极驱动器118a、118b的OUT1的脉冲为低电平前的行周期)进行编程，使其在VSP[1]还有效的期间，在VSCLK第1有效沿后的零(0)与63VSCLK之间的范围开始。
用VSCLK的有效沿标记计数。对FGA2寄存器编程的值是VSP[2]信号有效前(如果系统设计中存在第2门电路)、VSP[1]信号的有效沿有效后的行数(即VSCLK时钟)。用低于编程FGA1的值对FGA2编程时，VSP[2]不形成有效。
图22所示的LGA寄存器规定领先于下一帧(或场)第1行的帧(或场)的末尾行。可编程为下一帧第1行产生前，在零至256VSCLK的时间段范围产生此值。
用VSCLK的有效沿标记此计数。编程值零(0)表示先行帧的末尾行与下一帧的第1行之间不存在“空”行的时间。这里LGA＝合计行计数-总有效行数。实际上，证实LGA寄存器可作为“行消隐控制”。不能利用帧重叠时，必须插入消隐行。
某些栅极驱动器将VSCLK的负载周期用于决定门输出的有效时间段。这种对栅极驱动器的输出在VSCLK为高电平时，处于“驱动”状态，而低电平时，处于“非驱动”状态。门输出在该“非驱动”期间，可改变对源极驱动器的电压输出，或使极性翻转。由于别的显示屏具有这样的各种特性，不能使“非驱动”时间段标准化。因此，通过在OTCon142做成可编程，使LCD控制器100能支持的显示屏及其销售厂家的数量增大。
图23所示的VCH[n]寄存器组控制VSCLK的负载周期。VCH[n]寄存器组决定1个VSCLK时钟周期中，VSCLK时钟在多长的OutClkT时间有效。由值零产生等于1个OutClkT周期的VSCLK时钟周期。由最大值511产生等于512个OutClkT周期的VSCLK时钟高电平周期。由此，VSCLK的有效周期能具有1～512OutClkT周期。VSCLK时钟的有效周期是VSCLK时钟的有效沿与非有效沿之间的时间段。如果有效沿是时钟的上升沿，VSCLK的有效周期为VSCLK是高电平的周期。VSCLK的合计周期等于DRS寄存器的值乘以HSCLK的周期(OutClkT)所得的值。
OutClkT时间段是HSCLK的周期。如果按大于DRS寄存器的值对VCH寄存器组编程，VSCLK时钟就不成为非有效。
其它栅极驱动器为了决定门输出的有效时间段，需要附加的输出信号，即VOE。对这些栅极驱动器的输出在VOE信号有效时，使选择的行栅极导通；非有效，则全部的行栅极阻断。图24所示的VOE[n]寄存器组控制VOE的有效周期。VOE[n]寄存器组决定1个VSCLK时钟周期中VOE信号在多长的OutClkT时间上有效。根据值零，VOE信号决非有效。如果将VOE[n]编程得其有效时间长于1个VSCLK时钟周期，则在VSCLK时钟结束前，自动使1个OutClkT周期结束。
然而，某些程序控制需要调节栅极驱动器输出有效周期(VSCLK上升沿)与源极驱动器数据传送定时(TPI上升沿)之间的定时关系。为了在1个OutClkT正确地范围内调节此定时关系，添加图25所示的DT寄存器。
此寄存器的值在传送脉冲(TP1)有效前，决定VSCLK有效后在多长的OutClkT时间上有效。也可在VSCLK有效后，零(0)至63OutClkT周期的范围内，对TP1传送脉冲编程。在全部显示行起动时，发生这种编程。
按零值对DT寄存器编程时，TP1与VSCLK时钟成为有效(VSP[1]为低电平)相同，按HSCLK的有效沿形成有效。按值1对DT寄存器编程时，TP1在VSCLK有效后1个HSCLK周期中有效。在全部显示行起动时，发生此编程。
图26所示的TP1H规定TP1有效的HSCLK时钟周期数。TP1信号在(TP1H.Cnt+1)的HSCLK周期有效。TP1H.Cnt＝0，则TP1在1个HSCLK时钟周期有效。也可编程为在1～64OutClkT周期的范围内有效。在全部显示行起动时，发生此编程。
本案发明人发觉需要提供一种方法，决定传送脉冲(TP1)产生后，到每一源极驱动器116a、116b在源极驱动器116a、116b清除移位寄存器为止的时间。
图27所示的HSPW[n]规定在HSCLK时钟周期中各HSP信号所涉及的参数。可对HSP[n]信号的有效沿编程，使TP1发生在设定为高电平的HSCLK的有效时钟沿后、0～511HSCLK周期的范围。将HSPW[n]编程为零值时，与TP1设定为有效相同，能用HSCLK时钟沿将HSP[n]设定为有效。将HSPW[n]编程为1时，用TP1被设定为有效后的第1有效HSCLK时钟沿将HSP[n]设定为有效。
本案发明人又发觉需要提供一种方法，决定从源极驱动器产生HSP[1]后，到形成对源极驱动器116a的有效数据能起动为止的时间。
图28所示的NLA寄存器规定涉及与HSCLK时钟周期关联的HSP[1]信号的这种参数。可在将HSP[1]信号设定为有效的HSCLK有效沿后0～16HSCLK周期的范围，使数据延迟。按零值对NLA寄存器编程时，与将HSP[1]设定为有效相同，能用HSCLK时钟沿在CH[n][m]总线放置1行的始端有效数据。
按值1对NLA寄存器编程时，能用HSP[1]有效后的第1HSCLK时钟沿在CH[n][m]总线放置1行的始端有效数据。在全部显示行起动时，发生此编程。可将输入等待控制和后续行有效程序控制当作像素消隐特性。这些特性一起规定1行中的消隐像素数。
图29所示的LDA寄存器规定从CH[n][m]总线上放置与某行有关的末尾有效数据，并且对该行使TP1脉冲有效开始，在HSCLK的第1有效沿后，还剩余多少HSCLK时钟周期。
为了把数据传送到源极驱动器116a的输出缓存器，使TP1信号有效。LDA.Cnt的值规定输出某行的末尾有效数据后，1行的数据中剩余的有效HSCLK时钟周期数。
TP1为高电平后的HSCLK信号第1有效沿是由HSCLK时钟的有效沿使CH[n][m]总线或行的末尾有效输出与时钟同步后的“LDA.Cnt+1”HSCLK时钟周期。LDA为零，则与CH[n][m]总线上闩锁末尾像素相同，用HSLCK上升时钟沿使TP1信号有效。
LDA为1，则用CH[n][m]总线的末尾像素后产生1时钟周期锁有效HSCLK沿，使TP1信号有效。在全部显示行结束后，发生此运作。
如上文所述，图10所示的输出定时控制器(OTCon)142是广义的时钟和功率管理控制的总源。仅由2个寄存器，即上文参照图12说明的PMC(功率管理控制)寄存器160和装在OTCon142内部的MFC(主场控制)寄存器，规定许多特别的功率管理和显示转移定时的设定。参考图30，REV主寄存器决定REV信号是否每行或每帧切换。例如在REVMT.T＝00时，设定FSC-TFT帧切换。
根据上述MFC寄存器的FC值，切换REV信号。MFC寄存器中规定多达3种的切换方案(1种3场帧和2种4场帧)。与红色子场关联的VSP[1]脉冲常触发REV切换。在VSP[1]有效后，用VSCLK第1有效沿后的VSCLK REVW.cnt时钟正确地有效沿切换REV信号。
本发明的一个实施例，在FSC-TFT液晶显示应用中使用LCD控制器100时，必须设定为REVMT.T＝00。对“备用”模式和“低功率”模式而言，FSC-TFT帧的切换与非FSC-TFT帧的切换相同。
REVM.T＝10时，设定非FSC-TFT帧切换。用全部VSP[1]信号切换REV信号。在VSP[1]有效的期间，以第1有效沿VSCLK后的VSCLK RVM.cont时钟的有效沿切换REV信号。
REVM.T＝11时，设定非FSC-TFT行切换。在VSP[1]有效的期间，用HSCLK的第1有效沿切换REV信号。
在REVM.T＝X0时，使用图31所示的REVW寄存器(切换帧)。此寄存器规定VSP[1]有效后、切换REV信号前，在VSCLK的第1有效沿后等待的VSCLK时钟数。如果REVW.Cnt＝0，则VSP[1]有效后的VSCLK的第1有效沿标记REV信号切换的时间。
能可编程地选择以上参照图8～图32阐述的显示控制器100所关联的若干输出引脚的极性。为了规定这些引脚极性的选择，设置图32所示的输出引脚极性(OPP)寄存器。一个实施例中定义如下。
OPP.HP有关引脚HSP[2]的极性选择0＝HSP[1]和HSP[2]为有效低电平信号。
1＝HSP[1]和HSP[2]为有效高电平信号。
OPP.TP有关引脚TP1的极性选择0＝TP1为有效低电平信号。
1＝TP1为有效高电平信号。
OPP.VP有关引脚VSP[1，2]的极性选择0＝VSP[1]和HSP[2]为有效低电平信号。
1＝VSP[1]和HSP[2]为有效高电平信号。
OPP.OE有关引脚VOE的极性选择0＝VOE为有效低电平信号。
1＝VOE为有效高电平信号。
OPP.VC有关引脚VSCLK的极性选择0＝VSCLK的有效沿为下降沿(从高电平转移到低电平)。
1＝VSCLK的有效沿为上升沿(从低电平转移到高电平)。
OPPHC有关引脚HSCLK的极性选择0＝HSCLK的有效沿为下降沿(从高电平转移到低电平)。
1＝HSCLK的有效沿为上升沿(从低电平转移到高电平)。
概括而言，从前面的寄存器定义及其控制波形定时可知，虽然前面具体参照图19作了说明，但不存在控制栅极驱动器和源极驱动器的标准。为了成本效益，以遵从对广泛的栅极驱动器、源极驱动器和接口及其驱动器进行控制的状态，集成FSC-TFT显示控制器和非FSC-TFT显示控制器，至关重要。
为了达到此目标，本说明书揭示的特定技术特别通过可编程的栅极和源极驱动器的接口加以实施。例如，功率管理控制(PMC)寄存器具有涉及显示控制器100的全部部件的广泛效能。
某些实例，在有限的工作模式中编入像素流水线106那样的部件。别的例子中，在多组控制用的可编程寄存器之间切换Tcon114单元等部件。还能关断PLL162等部件。对便携电话和PDA那样的便携设备而言，这是有力的特性。之所以这样说，是因为利用此特性，操作系统只要对1个寄存器进行1次写入操作，就能改变显示装置的特性和耗电量。直接可判明不在同一块管芯上集成所有的部件，就不能实现此特征，而且成本效益不好。
以往没有实施通过控制背后照明的通断负载周期的关系，控制背后照明亮度的能力。至今，一直通过调节背后照明的电流，控制背后照明的亮度。
目前没有结合显示装置控制器使用可编程栅极和源极驱动器的定时。至今，液晶显示器都要根据为适合特定显示屏的要求而专门定制的特有定时控制器，发挥其作用。因此，显示控制器100的可编程定时控制在显示控制器技术中，是大进步，使已有的公知设计方法显得陈旧且落后。
从以上的说明会知道本发明使FSC-TFT显示装置和滤色片TFT显示装置(即非FSC-TFT显示装置)的技术显著进步。为了对FSC-TFT控制器和非FSC-TFT控制器技术领域的业务人员提供应用新原理所需的信息，并根据需要提供建立和使用这种特殊部件所需的信息，详细说明了本发明。根据上文的说明，本发明显然在结构和运作方面大为背离先行技术。这里详细说明了本发明的特定实施例，但当然能进行各种变更、修改、置换，而不脱离权利要求书各权项规定的本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种TFT显示装置用控制器，其特征在于，在一块管芯上集成为了存储外部供给的TFT显示数据而进行工作的帧缓存器、定时控制器、响应该定时控制器产生的信号而进行工作以便输入TFT显示数据并将其变换成所需显示格式的像素流水线(PPL)、以及响应所述定时控制器产生的信号而进行工作以便控制TFT显示装置的显示的源极/栅极驱动器控制部。
2.如权利要求1所述的显示装置用控制器，其特征在于，所述PPL响应所述定时控制器产生的信号，对源极/栅极驱动器控制部输出与所述TFT显示数据无关的固定数据。
3.如权利要求2所述的TFT显示装置用控制器，其特征在于，所述定时控制器以一定的周期和一定的时间比率，切换来自所述PPL的格式变换后的所述TFT显示数据的输出和所述固定数据的输出。
4.如权利要求3所述的TFT显示装置用控制器，其特征在于，由所述固定数据显示黑。
5.如权利要求3所述的TFT显示装置用控制器，其特征在于，还包括决定在TFT显示器上显示所述变换的TFT显示数据用的频率的装置，该频率决定装置包含可编程的锁相环。
6.如权利要求1所述的TFT显示装置用控制器，其特征在于，所述PPL可由所述定时控制器切换成用于FSC-TFT显示和用于非FSC-TFT显示。
7.如权利要求3所述的TFT显示装置用控制器，其特征在于，所述一定周期和一定比率是可编程的。
8.如权利要求3所述的TFT显示装置用控制器，其特征在于，还包括与多个功率管理模式对应的功率管理控制寄存器，以每一功率管理模式分别独立的一定周期和一定时间比率，切换所述TFT显示数据的输出和所述固定数据的输出。
9.一种TFT显示装置用控制器，其特征在于，包括为了存储TFT显示数据而进行工作的帧缓存器、可编程定时控制器、响应可编程定时控制器产生的信号而进行工作以便输入TFT显示数据并且将其变换成所需TFT显示器的显示格式的可编程像素流水线(PPL)、响应可编程定时控制器产生的信号而进行工作以便控制TFT显示器的背后照明的可编程彩色光序列发生器、以及可编程源极/栅极驱动器控制部，该控制部响应可编程定时控制器产生的信号而进行工作，以便控制由PPL变换的TFT显示数据的从包含场序列彩色显示器和非场序列彩色显示器的群中选择的所要TFT显示器的显示。
10.如权利要求9所述的TFT显示装置用控制器，其特征在于，在一块管芯上集成帧缓存器、PPL、彩色光序列发生器、可编程源极/栅极驱动器控制部和可编程定时控制器。
11.如权利要求9所述的TFT显示装置用控制器，其特征在于，还包括用于根据存储的数据决定显示由PPL变换后的TFT显示数据用的频率的可编程锁相环。
12.如权利要求9所述的TFT显示装置用控制器，其特征在于，所述PPL具有多个并行的像素管段。
13.如权利要求12所述的TFT显示装置用控制器，其特征在于，所述PPL包含黑白固定彩色数据寄存器。
14.如权利要求13所述的TFT显示装置用控制器，其特征在于，所述PPL包含具有显示光栅设定(DRS)寄存器的路径选择逻辑，并且DRS中存储的数据决定所要的TFT显示格式。
15.如权利要求9所述的TFT显示装置用控制器，其特征在于，还包括功率管理控制(Power Management Control——PMC)寄存器，并且PMC中存储的数据决定与PLL对应的输出频率，以便PLL控制PPL的数据通路，管理PPL的功耗。
16.如权利要求9所述的TFT显示装置用控制器，其特征在于，可编程定时控制器包含为了产生PPL和背后照明用的场和子场定时信号而进行工作的场控制部和子场控制部。
17.一种TFT显示装置用控制器，其特征在于，包括存储TFT显示数据的装置、存储功率管理控制数据的装置、产生定时控制信号的装置、响应定时控制信号而输入TFT显示数据并将其变换成所要的TFT显示格式的装置、响应定时控制信号以控制TFT显示器的背后照明的装置、响应定时控制器的信号以控制变换后的TFT显示数据的从包含场序列彩色显示器和非场序列彩色显示器的群中选择的所要TFT显示器的显示的装置、以及响应存储所述功率管理控制数据的装置中存储的数据以决定在TFT显示器上显示变换后的TFT显示数据用的频率的装置，在一块管芯上集成所述TFT显示数据存储装置、所述定时信号控制装置、以及所述将TFT显示数据输入并变换成所要TFT显示格式的装置。
18.如权利要求17所述的TFT显示装置用控制器，其特征在于，所述将TFT显示数据输入并变换成所要TFT显示格式的装置包含可编程的像素流水线，该可编程像素流水线包含黑白固定数据寄存器。
19.如权利要求17所述的TFT显示装置用控制器，其特征在于，所述决定在TFT显示器上显示变换后的TFT显示数据用的频率的装置包含可编程锁相环。
全文摘要
揭示一种可编程控制器，用于控制显示器，并具有在可编程“子场”定时发生器控制下的3个熟知部件。这3个熟知部件包含锁相环单元(PLL)、像素流水线(PPL)和嵌入帧缓存器。安装各部件，使场序列彩色(FSC－TFT)显示器当然得到提供，而且还提供非FSC－TFT显示器。可编程控制器还包括FSC－TFT显示器所固有的若干新颖部件。这些新颖部件包含控制LED(或使用的彩色光源)的彩色光序列发生器和适应不同的显示屏之间的非常广的多样性的可编程源极驱动器/栅极驱动器控制部。
文档编号G09G3/36GK1698089SQ0281989
公开日2005年11月16日 申请日期2002年8月27日 优先权日2001年8月28日
发明者R·M·纳里, 冲田雅也 申请人:株式会社互联
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