JP2003528518A - 液晶マトリックス表示装置用制御回路 - Google Patents
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Abstract
Description
該表示装置の画素に供給する出力端子を有する液晶マトリックス表示装置のビデ
オデータを処理する制御回路、特に液晶マトリックス表示装置の形態の制御回路
に関するものである。
ュータその他のソースからのビデオ信号をビデオ信号処理兼制御回路に供給し、
このビデオ信号処理兼制御回路によって表示装置の画素アレイに関連し、ビデオ
信号のデータをサンプリングするとともにデータ電圧信号の形態のサンプルを1
行の画素アレイの関連するアレイに行毎に供給する用に応答し得る行(選択)お
よび列(ソース)駆動回路に処理されたビデオ信号およびタイミング信号を出力
する。画素アレイに用いられる技術の性質によって例えば、画素スイッチとして
用いられるポリシリコンTFT装置の場合のようにパネルに完全に集積化するとと
もに同様の薄膜電子技術を用いる画素アレイを同時に製造する場合には、通常は
列駆動回路を有するシフトレジスタおよびサンプルホールド回路をも含む行およ
び列駆動回路は液晶表示パネルに装着された集積回路の形状に設けることができ
る。
態様の例は米国特許願5,130,829に記載されている。
つ以上のシリコン集積回路の形態で実現される。
理機能は種々に存在する。
なアーティファクトを防止または低減するとともにガンマ補正および色温度補正
のビデオ信号処理に関するものである。
ルを用いて補正値を提供することができる。キックバック補正に対しては、通常
データ信号符号情報をも必要とする。アクティブマトリックス液晶表示装置では
、画素に供給されるデータ電圧信号を周期的に反転して任意の正味の直流電圧が
液晶材料を横切るのを防止する必要がある。この反転は例えば順次のフレーム毎
(所謂フィールド反転)に、または、加えて、画素の順次の行毎(所謂ラインま
たは行反転)に、画素の隣接する列(所謂列反転)、或は使用する特定の反転駆
動計画に従って、行および列方向の隣接画素が逆の極性(所謂画素反転)となる
ようにする。
ぼやけの程度および画像の電圧変化に対する液晶材料の低い応答特性を低減する
ために、ビデオデータ処理に動きぼやけ低減を達成する補正を行なうのが好適で
あり、その好適な例はUS-A-5,495,265(PHN-13505)に記載されており、この目的
のためには、あるフィールドから次のフィールドにデータ信号情報を必要とする
とともに或はフィールドに対して少なくともデータ信号値およびルックアップテ
ーブルを記憶するフィールド記憶装置を必要とする。
リックス表示装置とともに用いるようにせんとするにある。
理機能を呈するマトリックス表示装置の制御回路を提供せんとするにある。
れたビデオデータを表示装置の駆動回路に供給する出力端子を有し、カラーアク
ティブマトリックス液晶表示装置のビデオデータを処理する制御回路において、
絶縁層処理回路はルックアップテーブルを含むガンマおよびカラー補正回路と、
ビデオデータを修正して表示装置に表示されたイメージを動かす際に感知された
ぼやけを低減し得るようにした動きぼやけ低減回路とを具え、且つビデオデータ
およびルックアップテーブル用のフィールドストアをさらに具え、前記動きぼや
け低減回路は前記ガンマおよびカラー補正回路の前段に設けるようにしたことを
特徴とする。
ビデオ信号処理機能によって表示装置により生じる画像の品質を改善し、ビデオ
信号処理機能を呈する回路を配列し、半導体材料を一層有効に使用するように回
路内に配置し、これにより必要な半導体材料の面積従って集積回路のコストを低
減するコントローラ回路を提供することができる。
正(所望の色温度の白色を達成する)および動きぼやけ低減機能(画素の挙動に
よって生じるぼやけを低減し、特に画素電圧変化に対する液晶材料の緩慢な応答
)を具える。特に、コントローラ回路はキックバック補正回路を具え、これを動
きぼやけ低減回路の後段に配置する。
きはガンマおよびカラー補正並びに存在すればキックバック補正が好適であり、
次いで実行すべきは動きぼやけ補正である。その理由はガンマおよびカラー補正
並びにキックバック補正が、静止画像の場合に、画素の補正電圧を得るために、
ビデオデータに対して行なわれ、次いで動きぼやけ低減を画素の一時的応答特性
にもかかわらず、画素に同一電圧が現われるようにすることが考えられるからで
ある。しかし、本発明によればビデオデータ信号の動きぼやけ低減処理を、ガン
マ、カラー補正および任意のキックバック補正の実施前に実行する。これがため
、複雑さを低減し、動きぼやけ低減に必要なフィールドストアをも動きぼやけ低
減処理が最後に実施される場合よりも狭く(各データ値に対して数ビット)し、
この配列には正および負の駆動範囲の個別の補正を必要とする。さらに、関連す
るLUTの大きさは小さくなる。従って回路を必要なシリコンの面積により特に集
積回路の形態に変更する際には充分な利益が得られるようにする。
プログラム化されたルックアップテーブル(LUT)を用いて実行する。
マおよびカラー補正を単一のLUTを用いて行ない、最後にキックバック補正を行
なう。かかる配列によれば、ガンマおよびカラー補正に必要なLUTの大きさを著
しく低減することができる。その理由はデータ信号の符号(画素に供給されるデ
ータ信号電圧は使用される特定の駆動手段に従って周期的に反転する)を考慮す
る必要性はキックバック補正(これが極性に依存して駆動されるため)に対して
のみ必要であり、ガンマおよびカラー補正が“符号の無い”データ値に対して行
なわれるからである。キックバック補正に対してはいまだLUTが必要であるが、
これはガンマおよびカラー補正の組合せに関するLUTに対して可能な大きさの低
減よりも小さいため、全体としてのLUTの組合せの大きさは低減されるようにな
る。
を有利に低減し、その結果集積回路のコストを廉価とすることができる。
マトリックス液晶表示装置を示し、その構成および動作の一般的な態様について
のさらに詳細な説明並びにその内容については上記米国特許願を参照されたい。
主として、カラービデオ画像を表示するに好適な表示装置は画素12の行および
列アレイを有する液晶表示パネル10を具え、この画素アレイを各行にn個の水
平方向に配列された画素(1乃至n個)を有するm行(1乃至m個)で構成する
。図面を簡単にするために、本例では数個の画素のみを示す。
る。同一の行内の画素に関連する全てのTFTのゲート端子を共通の行導体14に
接続し、この行導体には、作動時に選択(ゲート)信号を供給する。同様に、同
一の列内の全画素に関連するソース端子をデータ(ビデオ)信号を供給する共通
の列導体16に接続する。TFTのドレイン端子はそれぞれを画素の表示素子の一
部を形成するとともに表示素子を規定する個別の透明な画素電極20に接続する
。これら導体14および16、TFT並びに電極20は一つの透明板上で実施し、
第2の離間された透明板によってすべての画素に共通の電極を支持する。液晶材
料はこれら透明板間に配設する。
に入り、画素12の個別の伝達特性に従って変調される。装置は、行導体14を
ゲート(選択)信号により順次に走査してTFTの各行を順次ターンオンするとと
もにデータ(ビデオ)信号をゲート信号に対して好適に、または同期して画素の
各行に対して列導体に順次供給して1フィールドに完全な表示画像を形成する個
とによって時間軸で1行を駆動する。一度のアドレス指定に1行を用いると、ア
ドレス指定された行の全てのTFT11をビデオライン時間に相当するゲート信号
の持続時間またはそれ以下の持続時間によって決まる周期に亘ってスイッチオン
し、この持続時間中ビデオ情報信号を列導体16から画素12に転送する。ゲー
ト信号が終了すると、行のTFTが残りのフィールド時間に亘ってターンオフされ
、これにより画素を列導体16から分離するとともに通常次のフィールド周期に
これら画素がアドレス指定される次の時間まで供給された電荷をこれら画素に蓄
積する。
もに供給されたビデオ信号の順次のフレームのビデオデータ信号情報に従って順
次のフィールド期間に繰返しアドレス指定される。
スにより制御されるデジタルシフトレジスタを具える行駆動回路20によって、
ゲート信号を順次供給する。ゲート信号間のインターバルには、列導体14に駆
動回路20によってほぼ一定の基準電圧を供給する。1つ以上のシフトレジスタ
/サンプルホールド回路を具える列(ソース)駆動回路22から列導体16にビ
デオデータ信号を供給する。列駆動回路22にはデジタルビデオデータ信号処理
回路を具えるコントローラ集積回路24の出力側からのビデオデータ信号および
パネル10の時間アドレス指定時に行に適したシリアル−パラレル変換を行なう
行走査に同期するタイミング兼制御回路21からのタイミングパルスを供給する
。ここに用いる行駆動回路20および列駆動回路22は慣例の型のものとする。
既知の実例によれば、図形標準変換器を回路23および24間に配列して、供給
されたビデオ信号を例えばXGAからSXGAに表示装置に適した所望の標準規格に変
換する。
オ信号VSから抽出されたタイミング信号を供給するが、ビデオ信号からのデジタ
ル形態のデータ信号はビデオデータ信号処理回路24の入力側に分離回路によっ
て供給する。
くとも順次のフィールド毎に、可能には、採用されれば、ライン、列、または画
素反転駆動計画に従って、共通電極に対して周期的に反転する。
22はパネルの1の基板に装着され、且つ列および行導体に直接接続された半導
体(シリコン)集積回路の形状に設けることができ、また、例えば、アモルファ
スシリコンTFTよりもむしろポリシリコンを具えるTFTの場合には、画素アレイに
完全に集積化することができ、しかも画素アレイと同時に製造された基板にポリ
シリコンTFTを具えるようにすることができる。
ラー(R、GおよびB)データ信号および同期信号を具える。コントローラ集積回
路24によってこれらR、GおよびB信号を前述したようにデジタル的に修正する
とともに、次いで、コントローラ集積回路から出力された修正されたデジタルデ
ータ信号を画素に供給される前に画素により用いられるアナログ電圧信号に変換
する。この目的のために、D/A変換回路を列駆動回路22に組込むか、またはこ
の回路とコントローラ集積回路24との間に接続する。
色補正、キックバック補正および動きぼやけ低減機能を具える。
するために、通常、伝達特性(即ち、輝度対駆動)をCRTの伝達特性と同様とな
るように変換する。即ち、代表的なガンマ値2.2を有する出力機能に従ってデー
タ入力信号値とともに変化する。R、GおよびB信号の相対利得を修正して所望の
色温度の白色が得られるようにする。また、相対的なR、GおよびB伝達特性を修
正して代表的にはLCDである駆動レベルで色点の変化を補正する。上述した所の
全てはLUTを用いて画素に供給すべきR、GおよびBデータ信号値を修正することに
よって達成する。ガンマおよびカラー補正に好適な回路は当業者にとって既知で
あり、従ってここではその例を詳細に説明する必要はない。
減する処理を含む。慣例のAMLCDに動き像を表示する際には、この像はこれにぼ
やけが生じ、これに対する特定の理由は1つの画素の液晶材料の応答が緩慢とな
り、従って、装置を経る供給された画素電圧の変化に対する伝送が緩慢となる。
ぼやけ効果はR、GおよびB信号の任意の遷移を過駆動して所望の伝送を単一フィ
ールド(フレーム)周期ないで達成し得るようにして低減できることは既知であ
る。所定の遷移に対して過駆動をどのくらいにするかを決めるに要するデータは
適宜の実験によって得ることができる。動きぼやけ低減処理の例はEP-A-5495265
およびWO99/05567に記載されている。
現在のフィールドへの画素電圧遷移を評価し得るようにするためにはフィールド
ストア30を必要とする。入力端子31に供給される現在のフィールドに対する
データ信号DをLUT32に、且つフィールドストア30に供給するとともに前のフ
ィールドに対するデータ信号を同時にフィールドストアからLUT32に出力する
。これがため、個別の画素の電圧遷移を示すことができる。LUTを適宜に予備プ
ログラム化し、LUTに蓄積された所定の遷移に対して用いるべき過駆動の量を用
いて加算回路33を経てデータ信号を修正し、好適に修正されたデータ信号を出
力側34に出力する。データ信号に順次のフィールドを入力側に直列に供給して
適宜に修正されたデータ信号を出力側に供給する。
された電圧に悪影響を与える行導体14に供給された行選択(ゲート)パルスの
後縁のため、キックバックとして既知の現象を打開せんとするものである。この
効果の大きさ、即ち、発生する電圧エラーはドレイン容量Cgdおよび画素容量の
相対的大きさに依存する。(画素容量は液晶(表示素子)および図1には示さな
いが任意の固定された蓄積容量で構成される。)
大きさは画素の電圧に依存する。また、キックバックは画素電圧の極性にも依存
する。TFT11は正のサイクル中よりも負のサイクル中ゲート選択電圧降下の大
部分に亘って導通したままとなる。これがため、正のサイクルよりも負のサイク
ル中キックバックにTFTチャネル電荷が一層寄与するようになる。両サイクルに
おいて同一の直流電圧補正を行なう場合には、両サイクルの最終画素電圧の大き
さは供給されるソース電圧の大きさよりも大きくなる。従ってこれを伝達特性に
考慮することができる。
り被るキックバックの“平均”値を補償することは既知である。この中間グレイ
よりも“一層黒い”または“一層白い”画素に対する残りのエラーは列駆動回路
の電圧を調整することによって補償することができる。この調整値は入力端子が
画素電圧の値であるルックアップテーブルに蓄積することができる。静止画像に
対しては、これは現在のフィールド画素電圧である。動き画像に対しては、これ
は前のフィールド画素電圧からのものとする必要がある。注意すべき重要な点は
、列駆動回路の出力データ信号が任意の所定画素に対するフィールド速度で極性
が変化するも、キックバック効果の極性従ってキックバック補正の極性は常時同
一となることである。これが、後述するように、信号処理アーキテクチュアの結
果である。
きぼやけ補正を行う必要がある。その理由はガンマ、カラーおよびキックバック
補正を行って制止画像の場合には画素に補正電圧を得、次いで動きぼやけ低減に
よって表示の一時的な応答にもかかわらず、同一の補正された電圧が画素で終了
することになっているからである。図3はこの点で通常の可能性を期待する例示
的コントローラ集積回路24における処理機能の図式を示す該略図である。図3
において、部分5は複合ガンマ、カラーおよびキックバック補正回路を示し、ブ
ロック36はフィールドストア30を含む動きぼやけ低減処理回路を示す。ここ
では、フィールドストア構成部品30は個別の集積回路としての設けるが、これ
を30′で示すように集積回路24に組込むこともできる。ガンマ、カラーおよ
びキックバック補正は、図3に示すように、単一のルックアップテーブル(LUT
)によって実施することができる。このLUTへの入力は、(R、G、B)データ信号
とこの画素に対して正または負の極性駆動を用いる必要が有るかどうかを示す単
一ビット信号37のいずれか一方に対し8-ビットデータ値とする。このディス
プレイ信号は、コントローラ集積回路の他の場所の論理によって発生させるとと
もに使用される特定の反転機構に依存する。11-ビットのデータ信号を具える
この回路からの出力を処理回路36に供給し、この回路によって処理された11
-ビットのデータ信号D′を順次出力する。
号は同一回路部分および機能を示す。図4に示すように、処理機能を再整理して
最初に動きぼやけ低減処理を行うようにする。再び、動きぼやけ低減処理回路3
6のフィールドストアを30で示すように個別に設けるか、または30′で示す
ように集積回路24内に個別に設けるようにすることができる。動きぼやけ補正
回路からの出力はデータ信号に対して8ビットから9ビットに増大出力する。そ
の理由はこれが丁度白黒よりも一層大きな電圧範囲をカバーして、ある種の“過
駆動”を行い得るようにする必要があるからである。動きぼやけ低減LUTを修正
して、カラーおよびガンマ補正の後者の効果を適宜に計数し、従って、これが大
きなエラーを導かないようにする。電位の問題には動きぼやけLUTに許容し得な
いキックバック補正がついている。その理由はこの段階では極性情報が存在しな
いからである。キックバック補正の大きさは〜±0.25Vとすることができ、従っ
て動きぼやけ低減の計算は画素に実際に供給する必要のある電圧とは異なる〜±
0.25Vの信号で行なわれる。しかし、フィールドストアの大きさを最小化するた
めには最小可能な数のビットを用いる。動きぼやけの有効な低減はフィールドス
トアのデータ信号の上位3ビットのみを蓄積することによって達成し得ることが
決められている。この場合には、動きぼやけ補正は駆動電圧の上位3ビットにの
み影響を与え、これは、白黒の遷移に4Vを必要としたにもかかわらず、ほぼ0.5
Vのみを正しく必要とすることを意味する。動きぼやけ補正のこの正確なレベル
に対して図4に示す処理は許容し得ないものである。静止画像に対しては何等問
題ないことは勿論である。
ックLUTの大きさは1024×11=11Kビットである。符号のない駆動信号にカラーお
よびガンマ補正を行ない、その後にキックバック補正(極性に依存して駆動)を
追加する場合には、この大きさを512×10=5Kビットに低減することができる。こ
れを図5に示す。図5はガンマおよびカラー補正回路35から離間し、その後段
に設けられたキックバック補正回路39を有する本発明の第2例のコントローラ
集積回路24の処理機能を概略的に示す。キックバック補正により必要とされる
追加のLUTの大きさは5Kビット容量も著しく小さく、従って、集積回路が必要と
する半導体シリコンの面積の正味の総合低減度を達成することができる。この場
合には符号ビットをキックバック補正に導入して補正を追加すべきか削減すべき
かを示すようにする。
で製造する。 このコントローラ集積回路では、レベルに依存するキックバック補正は表示画
像の荷電部分に対して全く正しいものではない。その理由はキックバック電圧が
、新たな信号(即ち、前のフィールドからの画素値)を供給する前の画素容量に
依存し、且つ図5のキックバック補正を現在の画素値を用いて計算するからであ
る。最悪の場合(白黒遷移)にはこれが1/2Vの正しくない画素駆動電圧を導
出すると思われる。これは“慣例の”キックバック補正手段では全く正常なこと
である。この効果を動き物体の縁部にのみ適用するが、表示装置の正常な使用を
観察するのは困難である。従って、フィールドストアからの信号を用いて画像の
動き部分のキックバック補正を評価する更なる改良を行なう。
路内で処理回路24と組合せることができる。
きぼやけを低減する補正を行なう表示装置の駆動回路に供給される前に、入力ビ
デオデータに補正機能を呈せしめる処理回路を有するアクティブマトリックス液
晶表示装置のビデオデータを処理するコントローラ回路について説明した。この
補正回路は、動きぼやけ低減の補正をガンマおよびカラー補正前に実行し、これ
によってフィールドストアの大きさにより且つこの機能に用いるLUT構成素子を
小さくして回路を集積化して実現する際に必要な半導体の面積を有利に減少する
ことができるように組織化する。ガンマおよびカラー補正は単一のLUTを用いて
共に行なうのが好適である。更にキックバック補正を含め、この補正をガンマお
よびカラー補正後に個別のLUTを用いて行なうのが好適である。
で種々の変形や変更が可能である。かかる変更にはアクティブマトリックス表示
装置およびコントローラ回路の分野で既知の他の特徴も含めることができる。
。
る制御装置集積回路の一例を示す概略回路図である。
いられる制御装置の集積回路の第1例を示す概略回路図である。
いられる制御装置の集積回路の第2例を示す概略回路図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 ビデオデータ用入力端子、ビデオデータ処理用処理回路および処
理されたビデオデータを表示装置の駆動回路に供給する出力端子を有し、カラー
アクティブマトリックス液晶表示装置のビデオデータを処理する制御回路におい
て、絶縁層処理回路はルックアップテーブルを含むガンマおよびカラー補正回路
と、ビデオデータを修正して表示装置に表示されたイメージを動かす際に感知さ
れたぼやけを低減し得るようにした動きぼやけ低減回路とを具え、且つビデオデ
ータおよびルックアップテーブル用のフィールドストアをさらに具え、前記動き
ぼやけ低減回路は前記ガンマおよびカラー補正回路の前段に設けるようにしたこ
とを特徴とする制御回路。 - 【請求項2】 前記制御回路は、前記ビデオデータを修正して表示装置の画素の
キックバック効果を補正するとともに前記動きぼやけ低減回路の後段に配列され
たキックバック補正回路をさらに具えることを特徴とする請求項1に記載の制御
回路。 - 【請求項3】 前記キックバック補正回路は前記ガンマおよびカラー補正回路を
後段に具えることを特徴とする請求項2に記載の制御回路。 - 【請求項4】 前記制御回路は1ついじょうの集積回路の形態とすることを特徴
とする請求項1〜3の何れかの項に記載の制御回路。 - 【請求項5】 アクティブマトリックス液晶表示装置と、請求項1〜4の何れか
の項に記載の制御回路とを具え、該制御回路の出力を前記表示装置の駆動回路に
接続するようにしたことを特徴とするアクティブマトリックス液晶表示システム
。
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