專利名稱：一種集成于soc芯片中的電子墨水顯示屏控制器的制作方法
技術領域：
一種集成于SOC芯片中的電子墨水顯示屏控制器
技術領域：
本實用新型涉及一種電子墨水顯示屏控制器技術，特別涉及一種集成于SOC芯片中的電子墨水顯示屏控制器，將電子墨水顯示屏顯示控制功能集成到SOC芯片系統(tǒng)當中。
背景技術：
1.電子墨水顯示相關技術背景閱讀是人們獲取知識和傳承文明的重要手段，而閱讀的工具也是不斷演化進步， 從最早的甲骨文到竹簡，再到紙到現(xiàn)在的電子閱讀器。目前常見電子顯示器，如CRT、LCD、 LED都不能很好的適合人們閱讀的習慣，而采用電子墨水顯示技術的電子紙具有輕薄便攜、 超低功耗、無輻射、寬視角、反射式等特點，是類紙質閱讀器的理想材料。如圖1所示，目前最常見的電子紙采用電泳(Electrophoretic)顯示原理的電子墨水。主導的是美國Eink公司開發(fā)的微膠囊電泳顯示器(Microencap sulated Electrophoretic Display)。將浮有白色的正電性粒子(圖中用空心圓表示)和黑色的負電性粒子(圖中用帶有陰影線的圓表示)的電泳液封裝在直徑幾十微米量級的微膠囊中， 并固定于上下兩個平行平板電極之間，其中頂部電極一個為透明電極。向一個方向施加電場，正電性的白色微粒將電泳至透明電極，負電性的黑色粒子涌向另一極(即底部電極)， 從而使觀察者可以從屏幕正面(見圖1中左上方方框部分)看到散射的光線，獲得亮視場； 向相反方向施加電場，白色微粒將電泳至對面電極，黑色微粒涌向透明電極，吸收入射光線，從而使觀察者從屏幕正面(見圖1中右上方方框部分)獲得暗視場。通過交替施加電場，就可以實現(xiàn)黑白態(tài)顯示。另外由于電泳現(xiàn)象的物理機制，當帶電微粒電泳動到某個電極附近之后，可以在沒有電場的作用下自行維持住一段時間，因此基本實現(xiàn)了超低功耗。2.現(xiàn)有電子墨水顯示屏控制器及其在應用中的方案概述現(xiàn)有的電子墨水顯示屏的顯示驅動方案，是將SOC芯片(系統(tǒng)級芯片，也稱片上系統(tǒng))單芯片外接一片電子墨水顯示屏的驅動控制芯片，SOC芯片通過外部的控制芯片間接控制屏幕的顯示。目前常見的電子墨水顯示屏顯示方案如圖2所示，從該圖中可以看出，包括SOC主控芯片及其外存儲芯片、顯示驅動芯片(TCON)、電子墨水顯示屏(EPD，Electronic Paper Display)以及溫度傳感器(Temperature sensor)、存儲芯片(SDRAM)和電源芯片(Power chip)。其中，SOC芯片負責電子書系統(tǒng)的控制、顯示內(nèi)容的提供。顯示驅動芯片和SDRAM負責產(chǎn)生和存儲顯示frame buffer繪圖數(shù)據(jù)和屏幕的數(shù)字驅動時序數(shù)據(jù)并最終驅動屏幕終端。溫度傳感器進行顯示設備的溫度補償。電源芯片負責模擬電壓的提供。上述這種電子墨水顯示屏顯示方案存在如下缺點一是需要外接第三方顯示驅動控制芯片，增加了芯片成本和PCB電路板的成本，并且具有額外的功耗開銷。二是SOC芯片和顯示驅動芯片的對接接口控制的低實時性和低效性，增加了系統(tǒng)控制軟件的復雜度。

實用新型內(nèi)容[0009]本實用新型要解決的技術問題，在于提供一種集成于SOC芯片中的電子墨水顯示屏控制器，將電子墨水顯示屏控制器集成到SOC芯片單芯片中，實現(xiàn)SOC芯片主控芯片對屏幕的直接驅動控制。本實用新型是這樣實現(xiàn)的一種集成于SOC芯片中的電子墨水顯示屏控制器，其至少包括一 CPU、一內(nèi)存控制器，一顯示驅動控制器，所述CPU和內(nèi)存控制器為SOC芯片本身自帶的CPU和內(nèi)存控制器；所述顯示驅動控制器集成于SOC芯片中；所述CPU和內(nèi)存控制器均通過該顯示驅動控制器分別與SOC芯片外的電子墨水顯示屏及電源芯片連接，所述 CPU還通過I2C接口連接一設于SOC芯片外的溫度傳感器。所述內(nèi)存控制器是通過總線與該顯示驅動控制器連接，且所述內(nèi)存控制器還連接一外部存儲器。所述顯示驅動控制器進一步包括依次連接的一總線接口模塊、一顯示數(shù)據(jù)處理模塊以及一顯示時序控制模塊，所述總線控制模塊還與所述外部存儲器連接，所述顯示時序控制模塊還與所述電子墨水顯示屏連接。所述電子墨水顯示屏還與電源芯片連接。本實用新型具有如下優(yōu)點提供一種集成于SOC芯片中的電子墨水顯示屏控制器，將電子墨水顯示屏控制器集成到SOC芯片單芯片中，實現(xiàn)SOC芯片主控芯片對屏幕的直接驅動控制。一方面能夠有效降低應用的成本(省去外圍的驅動控制芯片和額外的存儲芯片)，另一方面還能提高嵌入式軟件應用的效率，降低整機的功耗。

下面參照附圖結合實施例對本實用新型作進一步的說明。圖1為現(xiàn)有技術中電子墨水紙顯示原理示意圖。圖2為現(xiàn)有技術中電子墨水顯示屏顯示驅動方案的結構示意圖。圖3為本實用新型集成了電子墨水顯示屏控制器的SOC芯片結構示意圖。圖4為本實用新型電子墨水顯示屏控制器顯示數(shù)據(jù)傳輸原理示意圖。圖5為本實用新型電子墨水顯示屏控制器的屏幕刷新數(shù)據(jù)的產(chǎn)生模式結構示意圖。圖6為本實用新型電子墨水顯示屏控制器的驅動波形LUT的索引結構示意圖。
具體實施方式
本實用新型是將電子墨水顯示屏控制器集成到SOC芯片中，實現(xiàn)SOC芯片的主控芯片對屏幕的直接驅動控制。請參見圖3至圖6，顯示了本實用新型的集成于SOC芯片中的電子墨水顯示屏控制器的一較佳實施例。如圖3所示，該實施例中的電子墨水顯示屏控制器，其包括一 CPU、一內(nèi)存控制器 (Memory controller)，一顯示驅動控制器(TCON)，所述CPU和內(nèi)存控制器為SOC芯片本身自帶的CPU和內(nèi)存控制器；所述顯示驅動控制器集成于SOC芯片中；所述CPU和內(nèi)存控制器均通過該顯示驅動控制器分別與SOC芯片外的電子墨水顯示屏(EPD)及電源芯片連接，所述CPU還通過I2C接口連接一設于SOC芯片外的溫度傳感器。所述電子墨水顯示屏還與電源芯片(Powerchip)連接。所述內(nèi)存控制器是通過總線(BUQ與該顯示驅動控制器連接，且所述內(nèi)存控制器還連接一外部存儲器(External Memory) 0該電子墨 水顯示屏控制器是專門為SOC芯片設計的電子墨水顯示器(Electronic Paper Device)驅動模塊，其通過通用的系統(tǒng)總線和SOC芯片內(nèi)部的其他部件相連，SOC芯片通過CPU可以對顯示驅動控制器直接進行控制。該驅動模塊和SOC芯片共享外部存儲器， 用于存放顯示的圖像數(shù)據(jù)。該電子墨水顯示屏控制器的主要功能是將內(nèi)存中的圖像數(shù)據(jù)通過一定的處理，轉換成屏的刷新波形數(shù)據(jù)(waveform)，最終通過刷屏接口驅動EPD的顯示。 它支持多種類型的EPD，支持多種分辨率設置，支持多種驅動模式。值得一提的是該電子墨水顯示屏控制器的總線接口包含一個主機master和一個從機slave。其中slave用于系統(tǒng)配置刷屏參數(shù)、刷屏模式以及一些刷屏控制。Master 用于讀取系統(tǒng)內(nèi)存的數(shù)據(jù)。顯示數(shù)據(jù)和SOC芯片系統(tǒng)的內(nèi)存公用存儲，這種存儲復用模式節(jié)省了控制器內(nèi)部存儲器的開銷，有效減小模塊的邏輯規(guī)模。請重點參考圖4，所述顯示驅動控制器進一步包括依次連接的一總線接口模塊、 一顯示數(shù)據(jù)處理模塊以及一顯示時序控制模塊，所述總線接口模塊還與所述外部存儲器連接，所述顯示時序控制模塊還與所述電子墨水顯示屏。先將要顯示的圖像數(shù)據(jù)(image data)，放在外部存儲器(External Memory)內(nèi)，經(jīng)SOC芯片的內(nèi)存控制器的再經(jīng)總線傳輸至顯示驅動控制器(TCON)，由總線接口模塊、顯示數(shù)據(jù)處理模塊以及顯示時序控制模塊的時序控制，最后驅動電子墨水顯示屏(EPD)顯示。重點參考圖5，該電子墨水顯示屏控制器支持兩種屏幕刷新數(shù)據(jù)產(chǎn)生模式直接刷新(direct)模式(圖中用緩存和MUX之間的下面一個箭頭表示)和查找表(LUT)模式 (圖中用緩存和MUX之間的上面一個箭頭表示)。Direct模式下，系統(tǒng)內(nèi)存(FIFO)的數(shù)據(jù)已經(jīng)是EPD的刷新波形數(shù)據(jù)(該數(shù)據(jù)由軟件算法產(chǎn)生)，因此只需要將數(shù)據(jù)直接通過刷新時序(MUX)傳送到EPD設備即可。LUT模式下，系統(tǒng)內(nèi)存存放的是圖像的pixel數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)需要經(jīng)過硬件實現(xiàn)算法，轉換成EPD的刷新波形數(shù)據(jù)。此外，因為將電子墨水顯示屏的算法集成到可LUT配置的硬件模塊，可以針對不同的顯示設備以及不同的顯示溫度，改變相應的配置，提高顯示控制器的兼容性。電子墨水具有電泳記憶效應，電子墨水像素點的電平驅動波形不僅和目標灰階值有關系，還和原始灰階值有關系。同時該驅動波形還和溫度、灰階總數(shù)、電子墨水屏的工藝參數(shù)等有關系。因此電子墨水的電平驅動波形和前后的像素灰階值有一個全映射關系。其全映射關系可參考圖6，電子墨水的驅動需要多幀的驅動才能最終顯示所要顯示的灰階圖像，圖6標示了刷屏波形的索引結構即查找表的結構。其橫向坐標由目標點的像素值(Next pixel)組成?？v向坐標由兩部分組成，一部分是當前點的像素值(Current counter)，另外一部分是刷屏的幀計數(shù)值(frame counter)。本設計中，將每一個像素點前后兩幀的 pixel數(shù)據(jù)組成一個pixeljndex索引，作為波形算法的一個輸入?yún)?shù)。根據(jù)這個索引加上當前刷新的幀計數(shù)值(frame counter)再通過查找表(LUT)得到相應的刷屏驅動波形 (waveform)0綜上所述，本實用新型所提供一種集成于SOC芯片中的電子墨水顯示屏控制器， 將電子墨水顯示屏控制器集成到SOC芯片單芯片中，實現(xiàn)SOC芯片的CPU對屏幕的直接驅動控制。一方面能夠有效降低應用的成本(省去外圍的驅動控制芯片和額外的存儲芯片)， 另一方面還能提高嵌入式軟件應用的效率，降低整機的功耗。[0031] 雖然以上描述了本實用新型的具體實施方式
，但是熟悉本技術領域的技術人員應當理解，我們所描述的具體的實施例只是說明性的，而不是用于對本實用新型的范圍的限定，熟悉本領域的技術人員在依照本實用新型的精神所作的等效的修飾以及變化，都應當涵蓋在本實用新型的權利要求所保護的范圍內(nèi)。
權利要求1.一種集成于SOC芯片中的電子墨水顯示屏控制器，其特征在于至少包括一 CPU、一內(nèi)存控制器以及一顯示驅動控制器，所述CPU和內(nèi)存控制器為SOC芯片本身自帶的CPU和內(nèi)存控制器；所述顯示驅動控制器集成于SOC芯片中；所述CPU和內(nèi)存控制器均通過該顯示驅動控制器分別與SOC芯片外的一電子墨水顯示屏及一電源芯片連接，所述CPU還通過 I2C接口連接一設于SOC芯片外的溫度傳感器。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種集成于SOC芯片中的電子墨水顯示屏控制器，其特征在于所述內(nèi)存控制器是通過總線與該顯示驅動控制器連接。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種集成于SOC芯片中的電子墨水顯示屏控制器，其特征在于所述總線的總線接口包含一個用于讀取系統(tǒng)內(nèi)存的數(shù)據(jù)的主機和一個用于系統(tǒng)配置刷屏參數(shù)、刷屏模式以及一些刷屏控制的從機。
4.根據(jù)權利要求2所述的一種集成于SOC芯片中的電子墨水顯示屏控制器，其特征在于所述內(nèi)存控制器還連接一外部存儲器。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種集成于SOC芯片中的電子墨水顯示屏控制器，其特征在于所述顯示驅動控制器進一步包括依次連接的一總線接口模塊、一顯示數(shù)據(jù)處理模塊以及一顯示時序控制模塊，所述總線控制模塊還與所述外部存儲器連接，所述顯示時序控制模塊還與所述電子墨水顯示屏連接。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種集成于SOC芯片中的電子墨水顯示屏控制器，其特征在于所述電子墨水顯示屏還與所述電源芯片連接。
專利摘要本實用新型提供一種集成于SOC芯片中的電子墨水顯示屏控制器，其包括一CPU、一內(nèi)存控制器以及一顯示驅動控制器，所述CPU和內(nèi)存控制器為SOC芯片本身自帶的CPU和內(nèi)存控制器；所述顯示驅動控制器集成于SOC芯片中；所述CPU和內(nèi)存控制器均通過該顯示驅動控制器分別與SOC芯片外的一電子墨水顯示屏及一電源芯片連接，所述CPU還通過I2C接口連接一設于SOC芯片外的溫度傳感器。
文檔編號G09G3/34GK202075965SQ201020671808
公開日2011年12月14日 申請日期2010年12月21日 優(yōu)先權日2010年12月21日
發(fā)明者黃博志 申請人:福州瑞芯微電子有限公司