JP2002544573A - ディスプレイのための時系列ルックアップ・テーブル配列 - Google Patents

ディスプレイのための時系列ルックアップ・テーブル配列

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JP2002544573A JP2000618967A JP2000618967A JP2002544573A JP 2002544573 A JP2002544573 A JP 2002544573A JP 2000618967 A JP2000618967 A JP 2000618967A JP 2000618967 A JP2000618967 A JP 2000618967A JP 2002544573 A JP2002544573 A JP 2002544573A
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Abstract

(57)【要約】 ルックアップ・テーブルを時系列方式で使用する方法および装置である。基板は、基板上に形成されたディスプレイ、デジタル／アナログ変換器およびルックアップ・テーブル（ＬＵＴ）を備えている。ＬＵＴには、ディスプレイにドライブすべき画像サブフレームに対応するＬＵＴデータ・セットがロードされる。次のサブフレームに対応する連続するＬＵＴデータ・セットは、各サブフレームがディスプレイにドライブされた後にロードされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （１）発明の分野 本発明は、データ構造およびディスプレイ・システムに関する。より詳細には
、本発明は、ディスプレイ・システムを有する単一の基板上のルックアップ・テ
ーブルなどのデータ構造の形成および使用に関する。（なお、本訳文において／
は上バーを意味する。）
【０００２】 （２）背景 液晶ディスプレイは一般的に多年に渡って知られている。当初、液晶ディスプ
レイはアモルファス・シリコン基板上に形成されていた。アモルファス・シリコ
ンは速度が遅く、比較的大型であり、高速論理デバイスおよびその他の種類のデ
バイスの形成用としては不適切の傾向があった。その後、液晶はポリシリコン・
スタイルに進化したが、それでも速度および論理の互換性特性が不十分であった
。近年、結晶質シリコンを用いて、極めて小型のシリコン上液晶（liquid cryst
al on silicon:ＬＣＯＳ）ディスプレイが製造されている。これらのディスプレ
イは、ポリシリコンを用いてディスプレイ・デバイスを形成したディスプレイよ
りもはるかに速度が速く、ディスプレイ上の個々の画素を高速でドライブするこ
とができる。小形ディスプレイでは、電力資源が限られた移動環境におけるこれ
らの小形ディスプレイの使用の増加に伴い、ディスプレイを可能な限り小さくし
、かつ、電力消費を最小化することへの挑戦である。
【０００３】 ルックアップ・テーブル（ＬＵＴ）の使用は、当技術分野において一般的に理
解されている。ＬＵＴは可能な入力符号に対応する出力符号が効果的に一覧でき
る。ＬＵＴは、入力符号と出力符号が異なる範囲であっても、入力符号を出力符
号にマッピングする。通常、グラフィック・データを表示するときにＬＵＴを使
用する場合、画素の色成分（例えば、赤、緑および青）の各々に対応する出力符
号を利用するために３つのＬＵＴが用いられる。規定された色の画像を生成する
ために、連続する３つの出力符号が全て同時にディスプレイにドライブされる。
画素毎に３つのＬＵＴを使用することは、３つのＬＵＴを作成するための些細で
ないダイ・スペースが消費され、かつ、その３つのテーブルの全てによって電力
が消費されることをほのめかしている。小形ディスプレイの場合には、ダイ・ス
ペースおよび電力消費がともに最小化されることが望ましい。
【０００４】 連続する正のフレームをドライブすることにより液晶が誤動作することがある
ため、液晶ディスプレイの画素は、正および負に振れる交流電圧によって不変(i
nvariably)ドライブされている。このことは、ある種の電力供給制約をシステム
にもたらし、また、負の信号によってドライブするために、フレーム・データを
反転させるフレーム反転技法の使用を余儀なくされている。データを反転させる
必要があるため、ディスプレイ・コントローラが複雑になり、かつ、そのための
電力消費およびダイが必要になっている。
【０００５】 ある有意の時間に渡って液晶ディスプレイを直流電圧に晒すと、液晶ディスプ
レイが損傷することも当技術分野で知られている。したがって、このような損傷
の危険を低減するための努力がなされているが、ディスプレイとディスプレイ・
コントローラが離れているシステムの場合、不適切なケーブル接続、コントロー
ラの破損、あるいは損傷したケーブルにより、液晶ディスプレイにドライブされ
る電圧が大きくなり、損傷電圧になることがある。問題は、起こり得る故障の結
果としての損傷から、如何にディスプレイを保護するかである。この問題に対す
る解決法が、既存技術には甚だしく欠乏している。
【０００６】 （発明の簡単な概要） ルックアップ・テーブルを時系列方式で使用する方法および装置を開示する。
基板は、基板上に形成されたディスプレイ、デジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ
）、およびルックアップ・テーブル（ＬＵＴ）を備えている。ＬＵＴには、ディ
スプレイにドライブされる画像サブフレームに対応するＬＵＴデータ・セットが
ロードされる。次のサブフレームに対応する連続するＬＵＴデータ・セットは、
各サブフレームがディスプレイにドライブされた後にロードされる。基板中のデ
ィスプレイには、液晶ディスプレイまたは発光ダイオード・ディスプレイ、ある
いは他の種類のディスプレイを使用することができる。基板は、集積回路が形成
されたシリコン半導体などの半導体基板を使用することができる。ディスプレイ
は、ＬＵＴと同一の基板上に配置することも、あるいは別の基板上に配置するこ
ともできる。同様に、ＤＡＣも、ＬＵＴと同一の基板上に配置することができ、
あるいは別の基板上に配置することもできる。
【０００７】 本発明の方法の一例によれば、表示データは、ＬＵＴを用いて第１のセットの
値から第２のセットの値に変換される。
【０００８】 複数のルックアップ・テーブル（ＬＵＴ）データ・セットが記憶装置に保持さ
れる。ディスプレイ・チップ上のＬＵＴが、複数のＬＵＴデータ・セットのうち
の第１のＬＵＴデータ・セットにロードされ、次に、表示すべき画像のサブフレ
ームに対応する第１の複数の信号がＬＵＴに送られる。複数のＬＵＴデータ・セ
ットのうちの次のＬＵＴデータ・セットをＬＵＴにロードすることができる。次
のＬＵＴデータ・セットがロードされると、表示すべき画像の次のサブフレーム
に対応する第２の複数の信号がＬＵＴに送られる。
【０００９】 （詳細説明） 図１ａおよび１ｂは、本発明による一実施形態のディスプレイ・システムの異
なる構成の構成図である。図１ａにおいて、ビデオ・ソース・サブシステム１０
は、低電圧ディファレンシャル信号方式（ＬＶＤＳ）トランスミッタ１４に結合
されたビデオ・ソース１２を含んでいる。ＬＶＤＳトランスミッタおよびレシー
バは市販品であり、ＬＶＤＳ信号方式は、当技術分野において一般的に良く知ら
れている方式である。ビデオ・ソース１２からのビデオ信号は、ＬＶＤＳトラン
スミッタによって変換され、ヘッドセット・サブシステム２０のＬＶＤＳレシー
バ２２に、ケーブルを介して標準の方法で伝送される。組込みメモリを有するデ
ィスプレイ・コントローラ２４が、ＬＶＤＳレシーバ２２の出力を受け取り、画
像データのサブフレームを組込みメモリ内に記憶する。次に、サブフレームは、
同じくヘッドセット・サブシステム２０内にあるディスプレイ・チップ２６に送
られる。ヘッドセット・サブシステム２０内の高電圧プラットフォーム２８がデ
ィスプレイ・チップ２６に結合されており、ディスプレイのカバー・ガラス電圧
（ＣＧＶ）をドライブしている。代替実施形態では、ある種の設計パラメータを
変更することにより、ディスプレイ基板からＣＧＶをドライブすることができる
。例えば、ディスプレイ基板から直接供給することができる電圧範囲、例えば０
Ｖないし５Ｖでドライブすることができるように、ＣＧＶの範囲を制限すること
ができる。
【００１０】 図１ｂは、図１ａと同一の構成要素を使用した、わずかに構成が異なるシステ
ムを示したものである。詳細には、ビデオ・ソース・サブシステム３０は、メモ
リ２４（場合によっては、組み込まれている）を有するディスプレイ・コントロ
ーラ２４に結合されたビデオ・ソース１２を備えており、ディスプレイ・コント
ローラ２４がその出力をＬＶＤＳトランスミッタ１４に供給している。ＬＶＤＳ
トランスミッタ１４は、ヘッドセット・サブシステム４０のＬＶＤＳレシーバ２
２にケーブル接続されている。ディスプレイ・チップ２６がＬＶＤＳレシーバ２
２の出力を受け取っているが、その電力は、図１ａに関連して記述した方法と同
じ方法で、高電圧プラットフォーム２８によって供給されている。ディスプレイ
・コントローラおよびメモリ２４のＬＶＤＳ信号を供給し、あるいは受信する柔
軟性、および、ディスプレイ・チップ２６のＬＶＤＳ信号を受信する柔軟性が、
システム設計を著しく柔軟にしている。参照により本明細書の一部となる、１９
９８年１２月２９日出願の同時係属米国特許出願第０９／２２２，２３０号に、
図１ａまたは１ｂに示すシステムを含む本発明の実施形態とともに使用すること
ができるディスプレイの例が記述されている。
【００１１】 図２は、本発明による一実施形態のディスプレイ・システムの構成図である。
この図にはＬＶＤＳトランスミッタおよびレシーバは示されていないが、図２の
システム構成を、図１ａまたは１ｂに示す構成と同じ構成にし、あるいはＬＶＤ
Ｓコンポーネントを全て省略することは、本発明の範囲および意図内である。図
２に示すシステムは、３つの別個のパワー・ゾーン１００、２００および３００
に分離されている。パワー・ゾーン２００は、ディスプレイ２０４が形成された
基板２０２を備えている。一実施形態では、ディスプレイ２０４はシリコン上液
晶（ＬＣＯＳ）ディスプレイである。また、基板２０２には、ディスプレイ２０
４をドライブする複数のデジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）２０６が形成され
ている。複数のルックアップ・テーブル（ＬＵＴ）２０８が同様に基板２０２上
に形成され、それぞれ対応するＤＡＣに結合されている。一組の制御レジスタ２
１４が基板２０２上に形成されており、基板２０２上に形成された他のデバイス
の機能を制御し、かつ、パワー・ゾーン３００内の高出力プラットフォームに制
御信号を供給するために使用されている。安全タイマ２１２が基板２０２上に形
成されている。安全タイマ２１２は、何らかのシステム機能不全が生じた場合に
、ディスプレイを安全な状態にドライブするために使用されている。安全タイマ
２１２については、図４および図５に関連してさらに詳細に記載されている。基
板２０２上に形成されているインタフェース２１０は、ＬＶＤＳ準拠インタフェ
ースであり、入力データをＬＵＴ２０８または制御レジスタ・スペース２１４に
適切に導く役割を担っている。制御レジスタ・スペースには、ディスプレイ機能
を管理するために必要なレジスタ、および、基板３０２（以下で考察する）に送
るべき制御情報を保持するためのレジスタが含まれている。制御レジスタの中に
は、ＤＡＣに電力を供給し、また、ＤＡＣから電力を除去するためのＤＡＣスタ
ンバイ・レジスタ、新しいフレームの開始を知らせるためのフレーム開始レジス
タ、ＬＥＤイネーブル・レジスタ、およびカバー・ガラス電圧レジスタが含まれ
ている。その他の有用なレジスタが、当分野の技術者には思い浮かぶことと思わ
れる。ディスプレイ２０４は、通常、基板２０２の８０％ないし９０％のダイ・
スペースを占有している。ディスプレイ２０４は５Ｖレベルで動作し、ＴＴＬレ
ベルの出力でドライブされる。したがって、基板２０２上のデバイスの編成は、
それらのデバイスの必要性と両立するフィーチャ・サイズを有するプロセスを用
いて形成しなければならない。満足すべきフィーチャ・サイズは０．８μである
ことが分かっているが、電力消費をさらに低減させる場合、必要に応じて５Ｖで
の動作を維持しつつ、０．４５μのフィーチャ・サイズを基板２０２に使用する
ことができる。
【００１２】 基板２０２は、パワー・ゾーン３００内の基板３０２に結合されている。基板
３０２は、その電圧要求により、基板３０２よりはるかに大きいフィーチャ・サ
イズで製造されている。詳細には、カバー・ガラス電圧（ＣＧＶ）発生器３０６
が、ディスプレイ２０４のカバー・ガラス電圧を生成している。一実施形態では
、カバー・ガラス電圧要求は、＋６Ｖないし−２Ｖでドライブされるよう指示し
ている。参照により本明細書の一部となる、１９９７年２月１８日出願の同時係
属米国特許出願第０８／８０１，９９４号、および１９９７年１２月１８日出願
の同時係属米国特許出願第０８／９９４，０３３号に、例示的実施形態のカバー
・ガラスに印加することができる電圧例が記述されている。この範囲の電圧を供
給するためには、ＣＧＶ発生器３０６の形成において、より大きいフィーチャ・
サイズを使用しなければならない。３μプロセスが適切であることが分かってい
る。また、基板３０２上には、赤、緑および青のＬＥＤをイネーブルするＬＥＤ
ドライバ３０８の一部が形成されており、ディスプレイ２０４を時系列方式で照
明している。極めて大きいプロセスを使用しているため、基板３０２上での動作
は、例えば基板２０２上での動作よりはるかに速度が遅くなっている。さらにス
ペース上の理由により、基板３０２上の回路を最小にすることが望ましい。基板
２０２と基板３０２の間に、データイン・ライン、クロック・ラインおよびロー
ド・ラインの３本のラインからなる単純なデータ・インタフェースが設けられて
いる。データインは、シフト・レジスタ３１０にデータを供給し、クロックに応
じて、データをシフト・レジスタ３１０中にシフトさせている。シフト・レジス
タ３１０が一杯になると、ロード・ライン上のロード信号により、シフト・レジ
スタ３１０内のデータが制御レジスタ３０４に転送される。制御レジスタ３０４
は分解して示されており、赤イネーブル３１２、緑イネーブル３１４および青イ
ネーブル３１６の３つのＬＥＤイネーブルを含んでいる。これらの値がＬＥＤド
ライバ３０８に供給され、その値に基づいて、対応するＬＥＤがＬＥＤドライバ
３０８によってドライブされる。ＣＧＶ３１８は、ＣＧＶ発生器３０６に供給さ
れる１０ビットの値であり、ＣＧＶ発生器３０６は、その１０ビットの値に基づ
いて、基板２０２上のカバー・ガラスに対して適切な電圧を生成している。制御
レジスタ３０４の最後のビットはパワー・ビット３２０であり、該パワー・ビッ
ト３２０がアクティブであるか否かに応じて、基板３０２に電力が供給され、あ
るいは電力の供給が停止される。
【００１３】 また、基板２０２は、パワー・ゾーン１００内のディスプレイ・コントローラ
基板１０２に結合されている。基板１０２の基板２０２への結合は、ローカルす
なわち一対のＬＶＤＳインタフェースを介してケーブルで結合することができる
。基板１０２は、ディスプレイのためのディスプレイ・コントローラとして機能
する論理ユニット１０６を備えている。論理ユニット１０６は、データを色順に
ディスプレイにドライブする状態機械１０４を含んでいる。また、ＲＧＢフォー
マットのデータを受け取り、Ｒを、次にＧを、さらにＢを並列に変換するパーサ
１０８を設けることもできる。また、記憶ユニット１１６が同じく基板１０２上
に形成されている。記憶ユニット１１６は、組み込まれたダイナミック・ランダ
ム・アクセス・メモリ（ＤＲＡＭ）であっても良い。記憶ユニットは、少なくと
も２つの論理的に別個のサブユニットを備えていなければならない。
【００１４】 それぞれ独自のメモリ・インタフェースを有する２つないし６つの論理的また
は物理的に別個のサブユニットを使用することにより、多くの利点が得られる。
一例として、ディスプレイは、１００ＭＨｚのクロック速度で時系列方式でドラ
イブされ、かつ、クロック毎に４個の画素をディスプレイに供給しなければなら
ないため、メモリからディスプレイへ、４００メガ画素のデータ転送速度が必要
である。このデータ転送速度は、本発明の一実施形態における４８０，０００画
素ディスプレイの場合、約１．２ミリ秒のサブフレーム全体の間、維持しなけれ
ばならない。データがＲＧＢフォーマットで記憶されるように、パーサを設けな
い場合、メモリとＦＩＦＯなどの一時記憶装置との間のデータ転送速度は３倍の
速度が必要である。また、入力画像フレームがメモリ・インタフェースを占有し
ている間、十分なサブフレーム・データを供給するためには、ＦＩＦＯは十分に
大きなものでなければならない。さらに、出力側（または、入力側の他のサブユ
ニット）がサービスを受けている間、データを保持するために比較的大きいＦＩ
ＦＯを入力側に設けなければならない。データが個別の論理記憶領域に、先ず赤
から、次に緑、最後に青が記憶されるように、パーサが存在する場合であっても
、各サブユニットの電力使用量およびダイ・スペースが増えるため、複雑なメモ
リ・コントローラおよびＦＩＦＯが必要である。この例では、メモリ・コントロ
ーラは、ストリーム・インとストリーム・アウトの間の異なるクロック速度で、
４つのデータ・ストリーム（ストリーム・インが３つ、ストリーム・アウトが１
つ）を処理しなければならない。それぞれ独自のメモリ・インタフェースを有し
、個別にアクセスすることができる６つのメモリ・サブユニット（２組の３つの
メモリ・サブユニットで、１組が現行フレームの各サブフレーム用、もう１組が
次のフレームの各サブフレーム用）を使用することにより、メモリ・アクセスが
著しく簡素化され、そのため、より簡単なメモリ・コントローラを使用すること
ができ、また、使用するＦＩＦＯをより小さく、あるいはＦＩＦＯを使用する必
要をなくすことができる。また、メモリから出力ＦＩＦＯへの動作速度を極めて
高速にすることができる。
【００１５】 図に示すように、記憶ユニット１１６は、６つのサブユニット１２０および１
１８から構成されている。各サブユニットは、本発明によるこの実施形態では独
自のメモリ・インタフェースを有していると仮定している。フレームは、ロード
されると同時に表示されるため、システムは、ロードし／表示するために、サブ
ユニット１１８とサブユニット１２０の間で戻したり送ったりピンポンすること
になる。また、記憶ユニット１１６の一部であっても良く、あるいはＳＲＡＭな
どの個別のメモリ・タイプとして形成することもできるＬＵＴデータ記憶ユニッ
ト１１４が設けられている。ＬＵＴデータ記憶ユニット１１４は、Ｒ、Ｇ、Ｂ、
／Ｒ、／Ｇ、／Ｂの各々に対応する６つのＬＵＴデータ・セットを保持している
。それによりシステムは、データ自体を反転させるのではなく、反転されたＬＵ
Ｔデータ・セットを使用することができ、反転アルゴリズムを著しく柔軟にして
いる。他の実施形態では、論理１０６によって生成される３つのＬＵＴデータ・
セットＲ、Ｇ、Ｂと、その反転データ・セットのみを使用することができる。こ
のような実施形態では、より厳格なＤＡＣ直線性要求を満足するコストで多少の
記憶装置が節約される。
【００１６】 一実施形態では、インタフェース１１０および１１２はいずれもＬＶＤＳに準
拠しており、ディスプレイに対するコントローラの位置決めを極めて柔軟にして
いる。インタフェース１１０は、ＹＵＶフォーマットからＲＧＢフォーマットへ
の変換を任意選択で設けることができる。また、インタフェース１１０またはパ
ーサ１０８のいずれか一方が、最下位の２ビットをドロップさせることによって
入力カラー・データを短縮し、それにより、記憶ユニット１１６に記憶する際に
、カラー毎の解像度を８ビットから６ビットに変更している。この解像度変更に
より、コントローラ・チップは、標準のＬＶＤＳ技法を用いて４つの画素（それ
ぞれ６ビットの画素）を同時にディスプレイ・チップに送ることができる。この
６ビットは、次に、ルックアップ・テーブルによって８ビットにマップされる。
一組のＬＵＴデータは基本的には、各可能な入力符号に対応する出力符号をリス
トしたものである。図に示す実施形態は６ビットの入力符号を使用しているため
、リストには２５６個の可能な出力符号から選択された６４個の出力符号が含ま
れている。この符号の拡張が、ＬＵＴによるガンマ補正の実行、システム構成要
素の非直線性の修正、およびその他のヒューマン・ファクタの処理を可能にして
いる。特に、６４個の出力符号は各々８ビットの符号であるため、図に示す実施
形態におけるＬＵＴデータ・セットの移動は、６４バイトのデータを移動させる
ことによって達成される。この６４バイトのデータは、サブフレーム中で移動さ
れるデータのうちの極わずかの部分に過ぎない。また、ディスプレイにサブフレ
ーム・データがロードされた後、一定の期間があるため、その間に液晶を安定さ
せることができる。その後にはディスプレイに照明を施す期間が存在している。
これらの期間、ＬＵＴおよびディスプレイ・コントローラは殆ど未使用状態にあ
り、したがってＬＵＴデータ・セットのロードを、これらの期間に、システムの
タイミングに影響を及ぼすことなく実行することができる。
【００１７】 上記実施形態は、ＬＵＴを介した６ビット−８ビット符号化について記述して
いるが、他の符号化の実行についても本発明の範囲および意図の範囲内である。
例えば、２ビット−８ビット符号化により、極めて大きいパレットの中から４つ
の色を選択することができ、また、極めて高速の画素スループットが可能になり
、１２個のＬＵＴおよび１２個のＤＡＣが設けられていると仮定すると、現行の
２４ビットのデータ経路を用いて１２個の画素を同時に処理することができる。
また、出力の符号化を８ビットより大きくすることができることについても本発
明の範囲および意図の範囲内である。このように、単純にＬＵＴデータ・セット
のサイズを大きくし、かつ、より大きいパレットを提供することにより、出力符
号が選択される。
【００１８】 典型的な動作・コースでは、第１のフレームは、３つの個別サブフレーム、例
えば赤サブフレーム、緑サブフレームおよび青サブフレームとして例えばサブユ
ニット１１８にロードされる。次に、状態機械１０６が、該当するＬＵＴデータ
・セットによって先行したディスプレイ基板２０２にそれらのサブフレームを供
給し始める。コントローラ基板１０２とディスプレイ基板２０２の間を移動する
２４個のデータ信号以外に、モード信号、リセット信号、クロック信号およびチ
ップ・セレクト信号がある。チップ・セレクト信号は、フレームを送るべきディ
スプレイのみを選択することにより、ディスプレイ・コントローラによる複数の
ディスプレイのドライブを可能にしている。モード信号は、レジスタ・モードと
データ・モードを選択している。データ・モードでは、クロック毎にデータの４
つの画素が２４本のラインを移動する。レジスタ・モードでは、データ・ライン
が、９本のアドレス・ライン、８本のデータ・ライン、１本の読出しライン、お
よび１本の書込みラインになる（５本のラインは未使用）。ＬＵＴ書込み、およ
びレジスタ書込みは、レジスタ・モードで生じる。これらの２８個の信号がＬＶ
ＤＳ技法を用いて容易に転送されることについては理解されよう。
【００１９】 ＬＵＴには先ず、直ぐ後に続くサブフレームに対応する適切なＬＵＴデータ・
セットがロードされ、ＬＵＴデータ・セットがロードされると、ＬＵＴは、６ビ
ット・カラー・データから８ビットの表示データへの必要なマッピングを提供す
る。ＬＵＴデータ・セットは、特定のカラーに対するＤＡＣ２０６および液晶に
おける非直線性に適応するように選択される。また、ＬＵＴを使用して、例えば
ガンマ補正を実行することができる。第１順位までの間、例えばＲおよび／Ｒの
ＬＵＴデータ・セットは互いに真の逆数であるが、実際は、負の電圧に晒された
場合における液晶またはＤＡＣの非直線性の差などの二次的な影響が、正ＬＵＴ
データ・セットと反転ＬＵＴデータ・セットの間のより大きな差を必要とするこ
とになる。これらの差を補償するための能力により、標準フレーム反転技法によ
る画像品質が改善される。ＬＵＴには比較的少量のデータしか必要ないため、コ
ントローラ・チップからディスプレイ・チップへのデータ移動によるシステム効
率への影響は無視することができる。また、同一のデータを４つのＬＵＴの全て
に同時にロードし、それにより転送効率を向上させることも可能である。各サブ
フレームの前にＬＵＴにロードすることにより、ディスプレイ・チップ上に必要
なＬＵＴの数が少なくなり、それによりスペースが節約され、また、システム全
体の電力消費が低減される。
【００２０】 次に、カラー・データが、各ＬＵＴに対して１つの画素とともにＬＵＴに印加
される。したがって４つの画素（同一の単色サブフレーム中の）が同時に処理さ
れ、続いてＤＡＣによってディスプレイ上にドライブされる。サブフレーム全体
がディスプレイにドライブされると、対応するＬＥＤカラーによってディスプレ
イが照明される。続いて今度は他の２つのサブフレームがディスプレイにドライ
ブされ、照明される。赤、緑および青の各サブフレームの特定の順序が任意であ
ることは理解されよう。さらに、液晶ディスプレイをドライブする場合、定電圧
差状態における有害な影響からディスプレイを保護するために、正のサブフレー
ムのドライブと反転サブフレームのドライブを交互にトグルさせることが望まし
い。したがって、上で記述したように、ＬＵＴをドライブすべく選択されるＬＵ
Ｔデータ・セットは、正のデータ・セットと反転データ・セットが交互に切り換
えられることになる。
【００２１】 図３は、状態機械１０６の一実施形態の例示的状態図を示したものである。状
態機械は、リセットに続いてロードＲ ＬＵＴデータ状態に入る。この状態にお
いて、Ｒに対応するＬＵＴデータ・セットが基板２０２上のＬＵＴにロードされ
る。図２の場合、４つの個別画素をドライブするために、４つのＬＵＴが赤サブ
フレームに対する同一のＬＵＴデータを受け取る。別法としては、異なる数の画
素（例えば、１つの画素）をドライブする場合、基板２０２は同一の数（例えば
１つ）のＬＵＴを含むことになる。次に状態機械は、ロードＲサブフレーム状態
４０４に進む。この状態において、記憶ユニット１１６内の論理的に別個のＲバ
ッファからのＲデータがＬＵＴを通過し、対応する値がディスプレイ２０４上の
対応する画素にドライブされる。状態は次にロード／Ｇ ＬＵＴデータ状態４０
６に進み、この状態において、／Ｇに対応するデータ・セットが基板２０２上の
ＬＵＴにロードされる。次にＧサブフレームがＬＵＴにドライブされ、対応する
符号化が、一度にディスプレイの４つの画素にドライブされる。次に状態４１０
において、Ｂ ＬＵＴデータ・セットがＬＵＴにロードされ、状態はロードＢサ
ブフレーム４１２に進む。その前のサブフレームの場合と同じく、Ｂサブフレー
ムがディスプレイにドライブされる。単色サブフレームを迅速に表示することに
より、人間の目はサブフレームを統合し、完全なカラー画像が認識される。記憶
ユニット１１６の入力および出力サブユニットが、次の一連の状態のためにスワ
ップされる。
【００２２】 次に状態４１４で、／Ｒデータ・セットがＬＵＴにロードされ、状態４１６で
、次の赤サブフレーム（この場合、Ｒサブバッファ１２０からの）がＬＵＴおよ
びＤＡＣを介してディスプレイにドライブされる。状態は４１８に進み、Ｇ Ｌ
ＵＴデータ・セットがＬＵＴにロードされる。次に状態は４２０に進み、Ｇサブ
バッファ１２０からのＧサブフレームがディスプレイにドライブされる。以下、
／ＢＬＵＴデータおよび対応するＢサブフレームに対する状態４２２および４２
４についても同様である。次に、状態機械１０４は、状態機械１０４がアクティ
ブ表示モードを維持している限り、状態４０２に戻り、再びＲ ＬＵＴデータの
ドライブを開始する。
【００２３】 入力データ転送速度と出力データ転送速度が互いに整合しない場合、サブバッ
ファをスワッピングする前に現行サブバッファ内のデータを再表示することは、
本発明の範囲および意図の範囲内である。したがって、例えば入力速度が出力速
度の半分の速度である場合、各フレームはスワップの前に２回表示されることに
なる。入力速度と出力速度の間のより大きな不一致に対しても、同様のケースが
存在する。
【００２４】 他の実施形態では、表示すべきデータを保持するために、記憶ユニット１１６
内のサブバッファが一組しか使用されていない。この実施形態ではパーサ１０８
が、ディスプレイにデータを供給するためにサブバッファがアクセスされていな
い間に、サブバッファ、例えば１１８へ新しい画素のランダムな書込みを可能に
している。この場合、図３に関連して上で記述した順序と同じ順序が発生するが
、サブバッファのスワップは使用されない。この順序は何度も繰り返され、非表
示時間の間における入力アクセスを可能にしている。
【００２５】 図３に示す実施形態では、６つのＬＵＸデータ・セットしか使用されておらず
、また、表示ループも１つしか状態機械内に存在していないが、多重表示ループ
および任意のグループ数のデータ・セットを持たせることは、本発明の範囲およ
び意図の範囲内である。例えば本発明の一実施形態では、特定のしきい値未満の
温度に対する第１のグループのＬＵＸデータ・セット、すなわちＲ1、Ｇ1、Ｂ1
、／Ｒ1、／Ｇ1、／Ｂ1、および上記しきい値を超える温度に対する第２のグル
ープ、すなわちＲ2、Ｇ2、Ｂ2、／Ｒ2、／Ｇ2、／Ｂ2を使用することができる。
対応する状態機械は、状態機械が遷移する状態のループを選択する温度で再現し
た図３のようなものである。同様に、様々なフレーム速度、あるいは様々なコン
トラスト設定、環境条件、液晶等に対して様々なグループのデータ・セットを使
用することができる。複数のグループのデータ・セットを使用するための他のベ
ースについても本発明の範囲および意図の範囲内である。例えばＬＥＤディスプ
レイ（液晶ディスプレイではなく）の場合、ＬＵＴデータ・セットにはＲ、Ｇ、
Ｂが必要であり、反転セットは不要である。
【００２６】 ディスプレイの損傷を回避するためには、ディスプレイ中に存在する故障状態
を検出することが重要である。本明細書において意味する故障とは、ディスプレ
イをドライブする回路またはソフトウェアの状態、あるいはディスプレイ本体の
状態に影響を及ぼす全てのものを指している。液晶の両端間におけるＣＧＶおよ
び直流電圧が一定であっても、ディスプレイをハングアップさせる原因となる様
々な問題が生じることがある。カバー・ガラスとその下にある画素との間の電圧
差が極小さい場合であっても、液晶が損傷することがある。起こり得る故障の例
には、ディスプレイ・コントローラの破損、または、サブフレームが未終了の状
態でディスプレイ・コントローラがその表示状態機械から離れる原因となるホス
ト・ビデオ・ソースの破損がある。ケーブルのホット・プラッギングまたは不適
切な接続も、システムがハングアップする原因となる。後述するように、損傷の
原因となり得る故障が生じた場合に、安全タイマを使用してディスプレイを安全
な状態にドライブすることができる。ディスプレイにとっては、ディスプレイへ
の電力を完全に中断させる原因となる異常状態もまた「安全状態」であるため、
ディスプレイ・チップ基板に電力が供給されている間、安全タイマは状態を処理
するだけで良い。
【００２７】 図４は、本発明による一実施形態の安全タイマの構成図を示したものである。
ディスプレイ・チップの残りの部分をドライブするクロックとは無関係の発振器
４５０を用いて、安全タイマ・クロックを供給している。適正機能インジケータ
を収集する期間を発振器の基本周波数から拡大するために任意選択でクロック分
周器４５２を用いることができる。その期間に任意の数のインジケータ（０ない
しＮ個）を収集し、レジスタ４５４すなわち一連のフリップ・フロップに記憶す
ることができる。個々のレジスタ・ポジションは纏めて有効にＡＮＤされ、ある
いは期待インジケータ・セットと実際に受け取ったインジケータ・セットとを比
較することができる。全てのインジケータを受け取ったか否かを決定する他の方
法についても、本発明の範囲および意図の範囲内である。特定期間に全てのイン
ジケータが収集されると、システムが正常に動作している、とされる。特定期間
に全てのインジケータが収集されない場合、ＡＮＤ４５６の結果がフォールスに
なり、タイマはディスプレイを安全状態にドライブする。一実施形態における安
全状態の定義は、ＣＧＶを０Ｖにし、かつ、全ての画素を０Ｖにドライブするこ
とである。リセットすなわち安全状態は、該当する期間に全てのインジケータが
収集されるまで維持される。したがって欠陥が永久的な状態である場合、システ
ムが修理されるまで永久にリセット状態が維持されることになる。インジケータ
収集の不首尾が一過性のものであれば、場合によっては次の発振サイクルでリセ
ットが解除される。リセット状態の間、基板２０２上のインタフェース２１０に
信号の受信を継続させることが極めて重要であり、インタフェース２１０が信号
の受信を継続していない場合、タイマは永久にリセット状態から抜け出すことが
できなくなってしまう。
【００２８】 図５は、本発明による一実施形態の安全タイマの概略図を示したものである。
複数のインジケータＩＮＤ０ないしＩＮＤ５が、組合せ論理５０６に接続されて
いる。インジケータは、ディスプレイ・チップ上のそのままの形で利用すること
ができる信号であっても、あるいは、同じくディスプレイ・チップ上に形成され
る追加組合せ論理（図示せず）から引き出される信号であっても良い。組合せ論
理５０６の結果は、フリップ・フロップ５０２で保持され、単一の信号としてフ
リップ・フロップ５０４に記憶するために、ＮＡＮＤゲート５１２によって結合
される。独立発振器５００が、安全タイマ回路のための全てのクロック信号を供
給している。発振器５００には、Ｔ信号５０８によってドライブされる分周回路
が含まれている。Ｔ信号は２ビットの信号で、発振器５００から４つの可能なク
ロック周期を提供している。Ｔ信号は、レジスタ・スペース内のレジスタによっ
て提供することができる。また、パワー・オン・リセット（ＰＯＲ）回路５１０
が設けられており、パワー・オン時における安全タイマによるリセットを保障し
、かつ、リセットすなわち安全モードの解除に先立ってシステムを安定させてい
る。一実施形態では、リセットにより、タイマがリセットから抜け出す際に、デ
ィスプレイ・チップ上の全てのレジスタ値がデフォルト値に復帰するようになっ
ている。異常状態が生じると、通常、チップはタイマによって安全モードすなわ
ちリセット状態に強制される、と仮定しているため、上記デフォルト値への復帰
は望ましいことである。したがって、その異常状態の間に、レジスタ値に何らか
の異常があったかもしれない、と仮定することは妥当である。レジスタをデフォ
ルト値に復帰させることにより、全ての異常値がオーバライトされる。ハードワ
イヤード・イネーブル（ＨＷ ＥＮＢ）が供給されており、特定のアプリケーシ
ョンまたはシステムの必要に応じて、タイマを永久的に不能にすることができる
。安全タイマ・イネーブル（ＳＴ ＥＮＢ）を用いて、例えばある種の試験を実
行する場合など、必要に応じて安全タイマを一時的に不能にすることができる。
【００２９】 選択される個々のインジケータは、設計に応じて変更することができるが、イ
ンジケータの選択は、必要な組合せ論理５０６に影響することがある。図に示す
実施形態では、ＩＮＤ０、ＩＮＤ１およびＩＮＤ５が、ディスプレイ・チップの
制御レジスタ・スペース内の何らかのレジスタへの書込みが発生したか否かを集
合的に示している。ＩＮＤ２、ＩＮＤ３およびＩＮＤ４は、制御レジスタ・ブロ
ック内の特定のレジスタへの書込みが発生したか否かを示している。例えばＩＮ
Ｄ２は、高電圧プラットフォームに対するロード・レジスタへの書込みがあった
か否かを示すことができ、ＩＮＤ３は、フレーム開始レジスタへの書込みがあっ
たか否かを示すことができる。また、ＩＮＤ４は、スタンバイ・レジスタへの書
込みがあったか否かを示すことができる。スタンバイ・レジスタは、ディスプレ
イに対して物理的にデータをドライブしていない場合に、ＤＡＣにパワー・ダウ
ンさせるレジスタである。ＤＡＣは相当な量の電力を消費し、また、継続的な稼
動により、望ましくない熱特性を示すことがあるため、ＤＡＣにパワー・ダウン
させることは望ましいことである。通常動作の場合、上述の３つのインジケータ
は全てフレーム毎に発生する。例えば、全てのフレームは、フレーム開始レジス
タへの書込みによって開始されなければならず、また、ＬＥＤドライバを介して
アレイを照明させるためには高電圧プラットフォームにロードする必要があり、
かつ、ＣＧＶを調整する必要がある。したがって安全タイマ・クロック（ＳＴ
ＣＬＫ）のクロック周期がフレーム速度に等しい場合は、ＳＴ ＣＬＫ周期の間
に、必ず全てのインジケータを収集しなければならない。
【００３０】 １つのフレーム内で必ず発生する信号を選択する以外に、本発明の一実施形態
では、ＬＶＤＳケーブルの各チャネルに沿って少なくとも１つのインジケータが
提供されるように、インジケータが選択されている。これには、単一のチャネル
に対する損傷に関わるエラー、例えばケーブルのねじれの結果を識別することが
できるという利点がある。上述の実施形態は、安全タイマの動作の根拠をレジス
タ書込みに依存している。他の適切なインジケータには、画素クロック・アクテ
ィビティ、ＬＵＴ書込み、選択データ書込み、および偶数カバー・ガラス切換え
がある。各フレームの間に全ての期待信号が受信されることを保証するために、
全ての入力信号を調べることは、当然、原理的に可能であるが、対応する回路サ
イズおよび電力費を伴う、理に合わないオーバヘッドが増えることになる。した
がって、システムに対する最も重要な故障を反映するインジケータの対象を選択
することにより、これらの故障の結果による永久的な損傷からディスプレイ・サ
ブシステムを保護する安全タイマを有効に実施することができる。特に、タイマ
は単に故障状態の存在を識別し、修正アクションのために例えばディスプレイ・
コントローラに報告するだけではない。そうではなく、安全タイマは、ディスプ
レイを安全状態に置くためのリセット信号をドライブしている。
【００３１】 以上、本明細書において、本発明を特定の実施形態に関連して説明したが、特
許請求の範囲で十分に説明されている本発明の広義の精神および範囲を逸脱する
ことなく、様々な改変および変更を加えることができることは明らかであろう。
したがって本明細書および図面は、説明目的のものであって、制限を意味するも
のとして捉えてはならない。したがって、本発明の範囲は、特許請求の範囲の各
クレームによってのみ制限されるべきものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるディスプレイ・システムのそれぞれ異なる実施形態の構成図であ
る。
【図２】 本発明による一実施形態のディスプレイ・システムの構成図である。
【図３】 状態機械の一実施形態の例示的状態図である。
【図４】 本発明による一実施形態の安全タイマの構成図である。
【図５】 本発明による一実施形態の安全タイマの概略図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ， ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ， ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，Ｋ Ｐ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ， ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，Ｓ Ｇ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ボーン，ロウェル・エフ・ジュニア アメリカ合衆国・80303・コロラド州・ボ ルダー・イサカ ドライブ・565 Ｆターム(参考） 5B057 CA01 CA08 CA16 CB01 CB08 CB16 CE11 CE16 CH07 CH16 5C082 BA12 BA34 BA35 BD02 CA12 CA81 DA53 DA89 MM02 MM04

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１の基板上に形成されたディスプレイと、 前記ディスプレイに結合され、かつ、前記ディスプレイとともに前記第１の基
    板上に形成されたデジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）と、 前記ＤＡＣに結合され、かつ、前記基板上に形成されたルックアップ・テーブ
    ル（ＬＵＴ）と を備える装置。
  2. 【請求項２】 さらに、 複数のＬＵＴデータ・セットを記憶する、第２の基板上の記憶装置と、 前記複数のＬＵＴデータ・セットのうちの、前記ＬＵＴにロードするＬＵＴデ
    ータ・セットを選択するための状態機械と を備える請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記状態機械が、Ｒ、Ｇ、Ｂ、／Ｒ、／Ｇ、／Ｂのグループ
    から選択されるＬＵＴデータ・セットのシーケンスを繰り返す請求項２に記載の
    装置。
  4. 【請求項４】 前記シーケンスが、パターンＲ、／Ｇ、Ｂ、／Ｒ、Ｇ、／Ｂ
    を含む請求項３に記載の装置。
  5. 【請求項５】 さらに、 入力画像データを単色サブフレームに分離するパーサと、 前記サブフレームを前記記憶装置内に記憶するメモリ・コントローラと を備える請求項２に記載の装置。
  6. 【請求項６】 前記ＬＵＴデータ・セットが、ｍビット値をｎビット値にマ
    ップし、ｎ＞ｍである請求項２に記載の装置。
  7. 【請求項７】 前記ＬＵＴデータ・セットが、前記ＤＡＣおよび前記液晶に
    おける非直線性を調整する請求項２に記載の装置。
  8. 【請求項８】 前記シーケンスが、カラーに対するデータ・セットと反転カ
    ラーに対するデータ・セットとの間を交番する請求項３に記載の装置。
  9. 【請求項９】 前記ディスプレイがデータ経路を有し、前記データ経路がｒ
    画素の幅を有し、前記データ経路の前記ｒ画素の各々に対して、１つのＬＵＴお
    よび１つのＤＡＣが前記基板上に形成され、ｒが正の整数である請求項１に記載
    の装置。
  10. 【請求項１０】 前記複数のＬＵＴデータ・セットが、少なくとも１つの温
    度範囲に対応するデータ・セットと、コントラスト制御を含む請求項２に記載の
    装置。
  11. 【請求項１１】 前記状態機械が、Ｒ、Ｇ、Ｂ ＬＵＴデータ・セットを繰
    り返し、かつ、１データ・セットおきにデジタル反転を実行する請求項２に記載
    の装置。
  12. 【請求項１２】 複数のルックアップ・テーブル（ＬＵＴ）データ・セット
    を記憶装置に保持するステップと、 前記複数のルックアップ・テーブル（ＬＵＴ）データ・セットの第１のＬＵＴ
    データ・セットをＬＵＴにロードするステップと、 第１の複数の信号を、表示すべき画像のサブフレームに対応するＬＵＴにおい
    て受け取るステップと、 前記複数のルックアップ・テーブル（ＬＵＴ）データ・セットの次のＬＵＴデ
    ータ・セットをＬＵＴにロードするステップと、 表示すべき画像の次のサブフレームに対応する第２の複数の信号を受け取るス
    テップと を含む方法。
  13. 【請求項１３】 前記複数のルックアップ・テーブル（ＬＵＴ）データ・セ
    ットの中に３つのＬＵＴデータ・セットが存在し、前記ＬＵＴデータ・セットの
    １つが、Ｒ、ＧおよびＢの各々に対応し、前記ＬＵＴが半導体基板上に配置され
    、前記半導体基板が、前記半導体基板上に画像を形成するディスプレイ論理を備
    える請求項１２に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記ＬＵＴが、セグメントとしてＲ、／Ｇ、Ｂ、／Ｒ、Ｇ
    、／Ｂを有する反復性シーケンス中にロードされる請求項１３に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記記憶装置が、前記ＬＵＴとは別の基板上に形成される
    請求項１２に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 さらに、 前記ＬＵＴ中の現行ＬＵＴデータ・セットに基づいて第１の複数の信号を符号
    化するステップと、 前記符号化に基づいて前記ディスプレイをドライブするステップと、 対応する光カラーで前記ディスプレイを照明するステップと を含む請求項１２に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 さらに、 第２のフレームが表示可能になるまで、第１のフレームのサブフレームを繰り
    返し表示するステップ を含む請求項１２に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記第１の複数の信号がバッファ内に保持され、さらに、 前記第１の複数の信号の非表示時間中に、次のフレームの一部に対応する次の
    複数の信号を前記バッファに再ロードするステップ を含む請求項１２に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 第１の基板上に形成されたディスプレイと、 前記ディスプレイに結合され、かつ、前記第１の基板上に形成されたルックア
    ップ・テーブル（ＬＵＴ）と、 画像データ・ソースと、 画像フレームの複数のサブフレームを記憶するための記憶ユニットと、 前記第１の基板の外部に記憶される、サブフレームに対応する複数のＬＵＴデ
    ータ・セットと、 前記ＬＵＴデータ・セットを、前記第１の基板上の前記ルックアップ・テーブ
    ルに逐次ロードする状態機械と を備えるシステム。
  20. 【請求項２０】 前記記憶ユニットおよび前記状態機械が、第２の基板上に
    形成される請求項１９に記載のシステム。
  21. 【請求項２１】 前記ＬＵＴデータ・セットが、前記ＬＵＴへのロードに先
    立って前記第２の基板上に記憶される請求項２０に記載のシステム。
  22. 【請求項２２】 前記サブフレームが、赤（Ｒ）サブフレーム、緑（Ｇ）サ
    ブフレーム、および青（Ｂ）サブフレームを含む請求項１９に記載のシステム。
  23. 【請求項２３】 前記ＬＵＴがロードされるシーケンスが、サブフレーム・
    データ・セットと反転サブフレーム・データ・セットとの間を交番する請求項１
    ９に記載のシステム。
  24. 【請求項２４】 前記複数のＬＵＴデータ・セットが、反転サブフレームに
    対応するセットを含む請求項１９に記載のシステム。
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