JP2005521088A - ディスプレイドライバ、及びディスプレイドライバに伝達されるデータの量を削減する駆動方法 - Google Patents

Abstract

列ドライバ（１６）は、その列ドライバ（１６）の内部に基底関数発生器（３２）、及び基底関数発生器の出力を入力部（２８）に入力されるコード化された変換画像データデータと結合するための結合ユニット（３４）を含む。アキュムレータ（３６）はデコード化された画像データを累積し、ドライバ回路（２２）、（２４）、（２６）はディスプレイの列を駆動する。

Description

本発明は、ディスプレイに関し、特に、マトリックス型ディスプレイ及び対応するディスプレイの駆動方法に関する。

マトリックス型ディスプレイ（例えば液晶ディスプレイ）又は発光ダイオード（例えばＯＬＥＤ又はＰＬＥＤ）のアレイが、様々な用途に使用される。これらは、特に、携帯電話、電子ブック及びバッテリーによって電力供給されるラップトップのようなポータブルアプリケーションを含む。

図１は、行６及び列８として配される複数の画素４を伴なうアクティブマトリックスプレート２を有する従来のディスプレイを示す。行ライン１０は画素の行に沿って走り、列ライン１２は画素の列に沿って走る。行ライン１０は行ドライバ１４に接続され、列ライン１２は列ドライバ１６に接続されている。

列ドライバ１６はシフトレジスタ１８を含み、それはデータレジスタ２０、ラッチ２２、ＤＡ変換器２４及びバッファ２６に接続されている。データは、以下に記載されるように、データレジスタから縦の列ライン１２に、並列に流れる。シフトレジスタ１８はクロックに同期し、データは入力部２８からシフトレジスタの出力によって規定されるデータレジスタに供給される。通常、一列につき１つのデータレジスタが存在する。

ディスプレイの行のうちの１つの行における全ての列のためにデータレジスタへの書込みが行われると、ラッチ２２は、データレジスタに記憶されたデータがＤＡ変換器２４に並列に出力されるように、同期して読み出す。ＤＡ変換器は、データレジスタに記憶されたデジタル列信号を、ディスプレイの列を実際に駆動する電圧バッファ２６を通過するアナログ電圧に変換する。行ドライバ１４は、バッファの出力を表示するために、行６のうちの１つを、対応する行ライン１０を駆動することによって選択する。この手続きは、完全な画像を作るために、行ドライバ１４によって選択される他の行６に対しても繰り返される。後に述べるように、どのフレームも行及び列ごとに各画素用のデータが必要であるので、データレジスタ２０に運ばれる必要があるデータ量は非常に大きい。

ディスプレイの解像度が増加するにつれて、ディスプレイに伝達される必要があるデータのレートが増加する。これは大きな電力を消費し、電磁干渉問題を引き起こす。増加する電力消費は全ての装置の問題であるが、これはバッテリー電源式装置にとって特に重要である。

従って、増加するデータレートをディスプレイに送る問題に対処する必要がある。

熟練者は、圧縮された画像データをコード化及びデコード化するための先行技術を熟知している。例えば、グループ３ファクシミリ伝送のためのＣＣＩＴＴ（国際電信電話諮問委員会）のファクシミリ電送規格は、圧縮されたデータを使用する。データ圧縮の一般に使用される１つの技術は、データを、変換係数の多くがゼロ又はゼロに近くなる変換領域（例えばフーリエ領域）に変換することである。多くの圧縮規格は、ＪＰＥＧ規格及びＭＰＥＧ規格を含めて、８ｘ８のデータブロックに基づいたこのような変換に依存している。

しかし、出願人が認識するデータを復元するための先行技術の手法は、先ず（例えばコンピュータを使って）データを復元し、次にディスプレイを駆動するためにデータを伝送することを含む。加えて、復元されたデータは、データをディスプレイに伝送する前に、フレーム記憶部に記憶される場合があり、大きなディスプレイでは十分な記憶量が必要である。したがって、これらの上のデータ圧縮技術は、列ドライバに供給されるデータ量を削減するものではない。

本明細書において、用語「行」は入力データのラインがアドレス指定されるマトリックスディスプレイ上の方向を表すために使用され、用語「列」はディスプレイの如何なる特別な配列又は向きも示さず、デコーダによって並列に駆動されるラインの方向を表すことに注意すべきである。

本発明によれば、ディスプレイの対応する行への出力のため画像データの行でディスプレイの複数の列を駆動するための列ドライバであって、上記列ドライバは、基底関数値の集合を発生し、対応する列のための基底関数値の選択された集合を並列に出力するための基底関数発生器、コード化された変換画像データの行であって、各々が少なくとも１つのコード化された変換データの項目を含むコード化された変換画像データの行を受け取るための入力部、対応する列のために発生した基底関数値の集合を、コード化された変換データの対応する入力項目と結合するために作動する複数の結合ユニット、上記列の各々に関連するアキュムレータであって、対応する列のためのデコード化されたデータを累積するために、コード化された変換画像データの各行に対して、コード化された変換データの各項目のため対応する結合部によって結合されたデータを累積するためのアキュームレータ、及びディスプレイの列を駆動するために、対応する列のためのデコード化され累積されたデータでディスプレイの列ラインを駆動するためのドライバ回路を有する列ドライバが提供される。

言い換えると、本発明による列ドライバは、列に対して並列に基底関数値を出力する基底関数発生器を含む。これは、変換領域でコード化されたデータが列ドライバ自体の中で並列にデコード化されることを可能にする。これは、列ドライバに伝達される必要があるデータのレートを削減し、これによって、駆動ラインからの電力が削減できる。

本発明は、多数の異なる形式のコード化されたデータに使用することができる。例えば、列ドライバは、変換（例えば、デジタルフーリエ変換及びコサイン又はサイン変換）によってコード化されたデータに使用することができる。結合ユニットは、基底関数値をコード化された変換データで乗算するための乗算器とすることができる。乗算器は、乗算を並列に行うことができるようにするため各列に対して備えることができる。

本発明の実施例は、ディスプレイにおいて優れた結果を与えるために決定されたコサイン変換を用いてコード化されたデータをデコード化できる。

あるいは、列ドライバは、ウォルシュ変換又はハール変換のような基底関数値が２値のみを取る変換を用いて、コード化されたデータをデコードすることができる。この場合、乗算器は必要ではなく、結合ユニットは基底関数値が２値のうちの一方の値を取るときに、又は基底関数値が２値のうちの他方の値を取るときは反転した後に、変換データを直に渡すことができる。

実施例では、各列に対して、ちょうど１つのアキュムレータ及び１つの結合ユニットを備えることができる。これは単純な構成を提供する。アキュムレータ及び結合ユニットの一方又は両方を、幾つかの隣接するラインに結合することも可能である。例えば、６４ビットのアキュムレータは、８列に対応して、８ビットデータ値を８個包含することができる。この場合、１つの列ラインを表すために使用されるビットから別の列ラインを表すために使用されるデータに渡ってデータを桁上げすることを避けるように、アキュムレータを設計することが有益である。あるいは又は加えて、異なる列ラインに対応するデータを分けるためにダミービット又はガードビットを備えることができる。

基底関数発生器はメモリ及びカウンタを含むことができる。別の実施例では、基底関数発生器は、列の各々に関連する論理回路を含むことができ、論理回路は、共通データレールに供給されるデータに基づいて各列に対する基底関数値を出力するために、共通データレールに接続される。論理回路の各々は２つの入力部及び１つの出力部を有することができる。各論理回路の入力部の１つは、各列のための異なる定数部に配線することができる。各論理回路の他方の入力部は、必要な基底関数を示す信号を受け取るための共通データレールに並列に接続することができる。その信号入力はカウンタに接続することができる。

本発明は、斯かる列ドライバを有するディスプレイ（例えば、液晶ディスプレイ、エレクトロルミネセントディスプレイ、電気泳動ディスプレイ、プラズマディスプレイ、又は行及び列の画素を有する他の如何なる型式のディスプレイ）にも関する。

本発明は、対応する複数の列ラインに関連する複数のアキュームレータを用いて、各行が少なくとも１つのデータの項目によって表されるディスプレイの列をコード化された変換データで駆動する方法であって、上記方法が、上記アキュームレータをクリヤするステップ、対応する列のための第１の基底データ値の集合を発生するステップ、上記複数の列に対して、上記コード化された変換データの第１の集合を上記第１の項目と並列に結合するステップ、上記結合されたデータを上記対応するアキュムレータで並列に累積するステップ、上記アキュムレータにデコード化されたデータを累積するために、上記行の各連続する項目に対して、上記入力するステップ、上記発生するステップ、上記結合するステップ、及び上記累積するステップを繰り返すステップ、及び上記ディスプレイの列ラインを上記デコード化されたデータで駆動するステップを有する方法にも関する。

デジタルデータをコード化するために用いることができる幾つかの変換、例えばデジタルフーリエ変換、ウォルシュ／アダマール変換、ハール変換又はコサイン／サイン変換がある。

これらの変換は、相関している画像データを変換領域においてより少ない数の無相関のデータ要素で表すことを可能にする。従って、画像は、元の変換されていないデータよりも少ない変換データ要素によって表すことができる。

これらの変換の一般的な数式は、以下のように記載することができる。

ここで、Ｂ（ｕ，ｎ）は行列であり、その行は変換基底関数である。式（１）は、基底関数Ｂを用いた画像ｆ（ｎ）の変換データＦ（ｕ）への変換を表す。式（２）は、逆基底関数Ｂ^−１を用いた変換データＦ（ｕ）の画像データｆ（ｎ）への逆変換を表す。変換基底関数と逆変換基底関数との間の区別はある程度任意であり、大部分の変換はどちらの方向でも行うことができる。従って、以下では、逆基底関数と基底関数との両方を基底関数と称する。熟練者は、どのような特別な場合でもどちらを使用すべきかを容易に理解する。特に、元の変換が基底関数を用いて実行されるとすると、デコードのためには一般に逆基底関数が必要である。上に列挙された変換に対しては、Ｂ^−１を見つけることが容易であり、例えば、ウォルシュ変換はＢ^−１＝Ｂである。

図２は、Ｍ＝８、即ち８列に簡略化された例に対するコサイン変換及びウォルシュ変換の基底関数の例を示す。図２ａはコサイン変換に対する基底関数の例を示し、図２ｂはウォルシュ変換に対するものである。コサイン変換の値は任意の実数値を取ることができるが、ウォルシュ変換基底関数は２値、即ち、０又は１の値を有する。二値の別の表現も可能であり、例えば、ウォルシュ変換は、＋１又は−１の値のシーケンスとして表すことができる。

変数ｎは列番号であり、変数ｕは変換係数番号である。ｆ（ｎ）は元のデータであり、Ｆ（ｕ）は変換データである。

２５６列、それ故に一行につき２５６個の異なる値を伴なう元のデータｆ（ｎ）の例を考える。この場合Ｍ＝２５６である。データに依存して、ゼロ以外のＦ（ｕ）値が十分に少なく（例えば１６個）、残りの２４０個の値が実質的に又はちょうどゼロである状況を見つける場合がある。従って、元のデータは１６個のＦ（ｕ）値のみによって表すことができ、２５６／１６（即ち１６）のデータ削減係数となる。

このようにしてディスプレイのライン又はラインの大部分をコード化することは、データ次第で、非常に大きなデータ削減をもたらす。例えば、この文書を書くために使用される文書処理アプリケーションからの出力は、特定のライン（特に空白行）に対して損失の少ない５０以上のデータ削減係数を有するだろう。しかし、データ削減はライン間でかなり変動する。

図３は、実数値の基底関数に対処することができる本発明の第１の実施例の列ドライバ３０を示す。基底関数発生器３２は、一連の乗算器３４（各列８に対して１つの乗算器が存在する）に接続される。乗算器は、各列８に対して基底関数発生器により発生される値に、対応する各列８に対して入力部２８を通じて入力されるデータ値を乗算する。これらの値は、メモリ３８及び加算器４０からなるアキュムレータ３６に累積される。メモリ３８の出力は、図１に示される通常の列ドライバ構成のように、ラッチ２２、ＤＡ変換器２４及びバッファ２６を通じて、列ライン１２に供給される。

使用中、列ライン１２上に出力されるべき各行のデータは、次のように処理される。先ず、メモリブロック３８をクリヤーする。次に、出力されるべき行のための第１の変換データの項目が入力部２８に入力される。基底関数発生器３２は、第１のデータの集合に対する基底関数の値を発生し、それらを並列に乗算器３４に出力する。

次に、乗算器は、全ての列に共通の入力変換データに各列用の基底関数の値を乗算する。記載された実施例では、この乗算は各列ラインに対して個別に実行され、その結果が加算器４０を通じてメモリ３８に記憶される。

行に対する次の変換データの項目は入力部２８から乗算器３４に入力され、次の基底関数値の集合が基底関数発生器３２により出力される。これらの値は乗算される。加算器４０は、メモリ３８の内容に乗算された値を加算する。これは、現在の行に対する変換データの集合の全てが入力され合計されるまで繰り返される。

このようにして、メモリ３８及び加算器４０によって形成されるアキュムレータ３６は、各列８への出力のため、上の式（２）に従って、デコードされた値を累積する。

次に、ラッチ２２は累積されたデータをＤＡＣ２４に渡し、電圧バッファ２６は列ライン１２を駆動するように動作する。このとき、行ドライバ１４は、対応する行ライン１０を駆動することによって、バッファ２６の出力によって駆動されるべきディスプレイの適切な行６を選択する。当業者は、当業者に良く知られているやり方でそれらの種々の素子の動作の同期を取るためにクロック回路を使用できることを理解するだろう。

各行のための変換データの項目数は、行の内容に依存して変化する場合がある。いくつかの行はわずか１つの項目によって規定することができる。これは、例えば空白行の場合である。より完全又は複雑なデータを伴なう他のラインは、多くの更なるデータ項目を必要とする場合がある。基底関数発生器が供給される変換データの項目のための適切な基底関数の集合を発生するように、回路又はソフトウェアを備えることができる。

列ドライバは、単一の集積回路として実現することができる。

上記の実施例の修正例では、複数の列ドライバを備えることができ、各々はディスプレイの列の幾つかを駆動する。データ入力部２８に入力されるデータは、必要に応じて列ドライバの中で分配されることができる。異なる回路の同期を取るために、制御回路を備えることができる。図３に記載される装置は先に言及された変換技術のいずれも実現できるということがわかるだろう。基底関数発生器は、使用される変換に依存して異なる基底関数を発生する。コサイン変換は多くの型式の画像データに対して最も有効なデータコード化器であり、従って、これはいくつかのアプリケーションに対して好まれている。

しかし、他のアプリケーションでは、ウォルシュ変換が好まれる。ウォルシュ変換は方形波基底関数を有し、従ってテキストに非常に適している。これも容易に実現できる。

基底関数発生器３２は、全ての基底関数発生器を記憶するメモリブロック４４及びそのメモリブロックをアドレス指定するために用いられるカウンタ６４を用いて、ルックアップテーブルとして実現される。Ｍ列のディスプレイは、Ｍ個の基底関数の各々に対してＮ個の出力を与える基底関数発生器を必要とし、メモリはＭｘＭの領域を必要とする。Ｍ個の基底関数を発生させるために、カウンタは０からＭ−１まで動作する。カウンタの各値は、カウンタの値に対応するＭ個の基底関数の値を並列に発生させる。この方法は高速ででき、基底関数の自由な選択を可能にする。少ない数Ｐ個の変換データの項目のみが行に対して与えられる場合、カウンタは０からＰ−１まで動作することがわかるだろう。

別の実施例では、基底関数発生器３２は、必要に応じてデータを計算することができる。これは必要なメモリが少ない。いくつかの変換に対しては、この方法は、多くの乗算器を必要とする。しかし、ウォルシュ変換が２値の基底関数を有するので、乗算は、以下に詳細に記載されるように、ＸＯＲを用いて実現することができる。

＋１又は−１の基底関数値の表現を用いることによって乗算器は＋１又は−１を乗算することができるので、第１の実施例の装置は、実数値の基底関数と同様に２値を伴なう基底関数を処理することができることに注意すべきである。

図４は、２値を出力する基底関数に適した列ドライバの別の実施例を示す。回路は、図３に示されるものと大体同じである。しかし、図４の実施例は乗算器を全く含まない。その代わりに、入力部２８に入力される変換データは、基底関数発生器により出力される２値に依存して、スイッチ４２によって単にメモリ３８の内容に加算又はメモリ３８の内容から減算される。このようにして、列ドライバのために必要なシリコン領域をかなり削減することができる。

図５及び図６は、２値の基底関数、即ちウォルシュ基底関数のうちの１つのタイプを発生するための基底関数発生器を示す。論理回路５０は各列に必要である。図５は４ビットの構成を示す。論理回路は第１の４ビット入力部５２及び第２の４ビット入力部５４を有し、これらは４つのＡＮＤゲート５６に接続され、３つのＸＯＲゲート５８を通じて出力部６０に接続される。当業者は、論理回路をさらに多くの数の列に対して適合させる方法が容易にわかるだろう。

図６に基底関数発生器３２が示されている。各列８に対して論理回路５０が繰り返し備えられる。各列は定数ブロック６２によってＩＣの電源ライン及びグランドラインに配線された第１の入力部５２を有し、定数ブロックは各列に対して範囲［０，Ｍ−１］の中で異なる整数定数を発生する。第２の入力部５４は、一連の値を共通データレール６６に出力するカウンタ６４により駆動される。共通データレール６６は、論理回路の各々の第２の入力部５４に並列に接続される。カウンタは、ラインパルス（ＬＰ）信号によって制御される位相同期ループ（ＰＬＬ）により同期が取られ、又は別に提供される外部信号によって同期が取られる。Ｍ個の出力部Ｏは、図４の基底関数発生器３２の出力部である。

第１及び第２の実施例の構成は、列ドライバに供給するのに必要なデータフローレートをかなり削減することができる。これは、非常に高いデータレートによって生じる電磁干渉を低減することを試みるときに、かなりの利点である。データレートの低減はディスプレイラインではない部分における変換の使用によって実行されることに注意すべきである。この方法は、液晶ディスプレイ、アクティブマトリックスプログラマブル発光ダイオード、及び他の型式のディスプレイを含む全てのディスプレイの型に適用可能である。

各画素素子４は発光ダイオード素子を含むことができ、又はアクティブマトリックス液晶ディスプレイのアクティブ画素素子とすることができる。当業者にとっては、本発明が列ドライバを伴なう如何なる型式のディスプレイにも適用できることが理解されるだろう。

本開示を読むことにより、当業者にとっては、他の変形例及び修正例が明らかとなるであろう。斯かる変形例及び修正例は、ディスプレイの設計、製造及び使用において既知であり、且つ、上述した特徴に加えて又はそれらに代えて使用することが出来るような同等の及び他の特徴を含むことが出来る。

特に、必要に応じて、別個のアキュムレータ及び乗算器を結合し一体化することができる。列ドライバを単一の集積回路として備えることが便利である。あるいは、列ドライバは、複数の集積回路及びその複数の集積回路を接続し同期を取るための接続回路を含むことができる。

当業者にとっては、行及び列の名称はある程度任意であることが理解されるだろう。したがって、たとえ列ドライバが液晶ディスプレイの側に配されそれに応じていわゆる行データを発生していても、本発明は、上記のような列ドライバを含む。

従来の列ドライバ構造を示す。 基底関数の例を示す。 本発明の第１の実施例による列ドライバを示す。 本発明の第２の実施例による列ドライバを示す。 本発明の実施例で使用される基底関数発生器に組み込まれる論理回路を示す。 本発明による基底関数発生器の回路を示す。

Claims (10)

1. ディスプレイの対応する行への出力のため画像データの行でディスプレイの複数の列を駆動するための列ドライバであって、
   前記列ドライバは、
   基底関数値の集合を発生し、対応する列のための基底関数値の選択された集合を並列に出力するための基底関数発生器、
   コード化された変換画像データの行であって、各々が少なくとも１つのコード化された変換データの項目を含むコード化された変換画像データの行を受け取るための入力部、
   対応する列のために発生した基底関数値の集合を、コード化された変換データの対応する入力項目と結合するために作動する複数の結合ユニット、
   前記列の各々に関連するアキュムレータであって、対応する列のためのデコード化されたデータを累積するために、コード化された変換画像データの各行に対して、コード化された変換データの各項目のため対応する結合部によって結合されたデータを累積するためのアキュームレータ、及び
   ディスプレイの列を駆動するために、対応する列のためのデコード化され累積されたデータでディスプレイの列ラインを駆動するためのドライバ回路、
   を有する列ドライバ。
2. 前記結合ユニットは、前記コード化された変換データの項目を対応する列のための前記基底関数値で乗算する乗算器である請求項１による列ドライバ。
3. 前記基底関数発生器は、基底関数値を記憶し前記基底関数値の選択された集合を出力するためのメモリを含む請求項１又は２による列ドライバ。
4. 前記基底関数発生器は２値の基底関数を発生し、各結合ユニットは、前記基底関数値が前記２値のうちの一方の値を取るときに、又は前記基底関数値が前記２値のうちの他方の値を取るときは反転した後に、前記変換データを対応するアキュムレータに直に渡すためのスイッチである請求項１による列ドライバ。
5. 前記基底関数発生器が前記列の各々に関連する論理回路を含み、前記論理回路の各々が、共通データレールに接続される入力部、及び前記共通データレール上に供給されるデータに基づいた各列に対する前記基底関数値を出力するための出力部を有する請求項４による列ドライバ。
6. 前記列ドライバは、前記アキュムレータの出力部に、前記デコード化されたデータの行をラッチするためのラッチユニット、前記ラッチユニットにより出力されたデジタルデータを、対応する列ラインを駆動するための複数のアナログ値に変換するためのデジタルアナログ変換器、及び対応する列ラインに接続され、前記デジタルアナログ変換器により出力された前記アナログ値に従って前記対応する列ラインを並列に駆動するための電圧バッファを含む請求項１乃至５のうちのいずれか１項に記載の列ドライバ。
7. 請求項１乃至６のうちのいずれか１項に記載の列ドライバ、
   行ドライバ、
   複数の行及び列に配される複数の画素、
   前記列ドライバに接続される複数の列ライン、及び
   前記行ドライバに接続される複数の行ライン
   を有するディスプレイ。
8. 対応する複数の列ラインに関連する複数のアキュームレータを用いて、各行が少なくとも１つのデータの項目によって表されるディスプレイの列をコード化された変換データで駆動する方法であって、
   前記方法が、
   前記アキュームレータをクリヤするステップ、
   対応する列のための第１の基底データ値の集合を発生するステップ、
   前記複数の列に対して、前記コード化された変換データの第１の集合を前記第１の項目と並列に結合するステップ、
   前記結合されたデータを前記対応するアキュムレータで並列に累積するステップ、
   前記アキュムレータにデコード化されたデータを累積するために、前記行の各連続する項目に対して、前記入力するステップ、前記発生するステップ、前記結合するステップ、及び前記累積するステップを繰り返すステップ、及び
   前記ディスプレイの列ラインを前記デコード化されたデータで駆動するステップ、
   を有する方法。
9. 前記結合するステップが、前記対応する列のための前記基底データの値を前記コード化された変換データの項目で乗算するステップからなる請求項８による方法。
10. 前記基底関数データを発生するステップが、２値で構成される基底関数データの集合を発生するステップを含み、前記結合するステップが、前記２値が一方の値を取るとき前記コード化された変換データを前記アキュムレータにコピーし、前記２値が他方の値を取るときは反転し前記コード化され反転された変換データを前記アキュムレータにコピーするステップからなる請求項８による方法。

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