JP2019028291A - 表示ドライバー、表示コントローラー、電気光学装置及び電子機器 - Google Patents

表示ドライバー、表示コントローラー、電気光学装置及び電子機器 Download PDF

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Abstract

【課題】 ガンマ変換処理用のデータを記憶するメモリーのメモリー容量を低減しつつ、精度の高いガンマ変換処理を行う表示ドライバー、表示コントローラー、電気光学装置及び電子機器等の提供。【解決手段】 表示ドライバー100は、表示データの階調のガンマ変換処理を行う処理回路120と、対応付け情報を記憶するメモリー130と、駆動回路110を含む。メモリー130は、出力階調群のmビットの階調データのうちの、下位nビットのデータを記憶し、処理回路120は、下位nビットのデータに基づいて、mビットの入力階調データに対応する出力階調データを生成し、駆動回路110は、出力階調データに基づいて、駆動電圧を出力する。【選択図】 図1

Description

本発明は、表示ドライバー、表示コントローラー、電気光学装置及び電子機器等に関する。
現在、モニターやTV、ノートパソコン等の電子機器において、カラー液晶パネル等の電気光学パネルが多く用いられている。カラー液晶パネルでは、各ピクセルが例えばR、G、Bのサブピクセルにより構成されており、R、G、Bのサブピクセルの色の組み合わせによって、1つのピクセル全体で1つの色が表現される。R、G、Bのサブピクセルの色は、各々のサブピクセルに設けられたカラーフィルターを通過する光の輝度によって決定される。そして、各カラーフィルターを通過する光の輝度は、液晶パネルのソース電極(データ線)に供給される電圧によって決まる。この電圧を階調電圧と呼ぶ。電子機器には、階調電圧を制御して液晶パネルを駆動する回路装置を含む表示ドライバーが設けられる。
一般に、液晶パネルの入力(入力電圧、入力信号等)と出力(光透過率、明るさ等)は、直線的な正比例関係にない。液晶パネルに使用される液晶材や製造ばらつき等に起因して、液晶パネルは、それぞれ固有のガンマ特性(輝度特性)を有している。そのため、各液晶パネルのガンマ特性を考慮した階調電圧を、液晶パネルのソース電極に供給して、所望の階調を表現できるようにする必要がある。
ガンマ補正をデジタル処理により行う場合、表示ドライバーの処理回路(或いは表示コントローラーの処理回路)は、外部(例えば電子機器のCPU)から入力された表示データに対して補正処理を行い、補正後の表示データを駆動回路に出力する。例えば、処理回路は補正用のデータをルックアップテーブル(以下、LUTと表記)としてメモリーに記憶しておき、当該LUTを参照することでガンマ補正を行う。
表示ドライバー或いは表示コントローラーは実装スペースが限られることもあり、小型化に対する要求が大きい。そのため、補正用データのデータ量を小さくすることで、メモリーの容量を小さくすることが望ましい。メモリー容量を小さくすれば、表示ドライバー等の小型化が可能になり、コストを抑えることも可能になる。
特許文献1には、3色の入力信号のうち、いずれか2色についての色補正データをルックアップテーブルに記憶することで、LUTのサイズを小さくする手法が開示されている。
特開2006−133765号公報
特許文献1の手法では、いずれか1色(例えば緑)に関するガンマ変換処理が実行されないため、色味が不自然になる可能性がある。
本発明の幾つかの態様によれば、ガンマ変換処理用のデータを記憶するメモリーのメモリー容量を低減しつつ、精度の高いガンマ変換処理を行う表示ドライバー、表示コントローラー、電気光学装置及び電子機器等を提供できる。
本発明の一態様は、表示データの階調のガンマ変換処理を行う処理回路と、前記ガンマ変換処理における入力階調群と出力階調群との対応付け情報を記憶するメモリーと、前記ガンマ変換処理後の前記表示データに基づいて、データ線の駆動電圧を出力する駆動回路と、を含み、前記メモリーは、前記出力階調群のmビットの階調データのうちの、下位nビット(m、nは2以上でn<mの整数)のデータを記憶し、前記処理回路は、前記メモリーに記憶された前記下位nビットのデータに基づいて、前記mビットの入力階調データに対応する出力階調データを生成し、前記駆動回路は、前記出力階調データに基づいて、前記駆動電圧を出力する表示ドライバーに関係する。
本発明の一態様では、mビットの階調データに対応する階調の駆動電圧の出力において、メモリーに記憶するデータをnビットのデータにできる。このようにすれば、メモリーに記憶するデータ量を削減すること、及び当該データ量の削減に伴うガンマ変換処理の精度低下を抑制することが可能になる。
また本発明の一態様では、前記出力階調群の前記mビットの階調データは、2より狭い所与の階調範囲内のいずれかの値に設定されてもよい。
このようにすれば、処理回路は、下位nビットのデータから、mビットの階調データに対応する階調の出力階調データを適切に生成することが可能になる。
また本発明の一態様では、前記所与の階調範囲は、2通りの連続した出力階調に対応する範囲であってもよい。
このようにすれば、処理回路は、下位nビットのデータから、mビットの階調データに対応する階調の出力階調データを適切に生成することが可能になる。
また本発明の一態様では、前記処理回路は、前記メモリーに記憶された前記下位nビットのデータに基づいて、前記mビットの階調データを復元する処理を行ってもよい。
このようにすれば、処理回路が下位nビットのデータからmビットの階調データを復元することで、駆動回路は、mビットの階調データに対応する駆動電圧を生成することが可能になる。
また本発明の一態様では、前記出力階調群のうちの第1の出力階調に対応する前記mビットの階調データが、第1の階調範囲内のいずれかの値に設定され、前記出力階調群のうちの第2の出力階調に対応する前記mビットの階調データが、第2の階調範囲内のいずれかの値に設定されるときに、前記処理回路は、前記第1の出力階調に対応する前記下位nビットのデータに基づく第1の復元処理により、前記第1の出力階調に対応する前記mビットの階調データを復元し、前記第2の出力階調に対応する前記下位nビットのデータに基づく第2の復元処理により、前記第2の出力階調に対応する前記mビットの階調データを復元してもよい。
このようにすれば、処理回路は、階調範囲に応じた復元処理を行うため、下位nビットのデータから、mビットの階調データに対応する階調の出力階調データを適切に生成することが可能になる。
また本発明の一態様では、前記処理回路は、前記下位nビットのデータに基づいて復元された前記mビットの階調データと、入力された前記表示データとに基づいて、ビット数がmよりも大きい多階調データを生成し、生成した前記多階調データに基づいて、フレームレートコントロールを行ってもよい。
このようにすれば、表示ドライバーは、フレームレートコントロールを行うことで、電気光学パネルにmビットの階調データの中間階調を表現させる制御を行うことが可能になる。
また本発明の一態様では、前記出力階調群は、第1〜第k(kは2以上の整数)の設定ポイントに対応する出力階調を含み、前記処理回路は、前記出力階調群に基づく補間処理を行って、第i(iは1≦i<kを満たす整数)の設定ポイントと、第i+1の設定ポイントの間の入力階調に対応する前記出力階調を求める処理を行ってもよい。
このようにすれば、メモリーは設定ポイントに対応する出力階調を対応付け情報として記憶すればよく、メモリー容量の削減が可能になる。
また本発明の他の態様は、表示データの階調のガンマ変換処理を行う処理回路と、前記ガンマ変換処理における入力階調群と出力階調群との対応付け情報を記憶するメモリーと、を含み、前記出力階調群は、第1〜第r(rは2以上の整数)の出力階調を含み、前記メモリーは、前記第1〜第rの出力階調の第i(iは1≦i<rを満たす整数)の出力階調と、第i+1の出力階調の差分を、前記対応付け情報として記憶してもよい。
本発明の他の態様では、入力階調群と出力階調群が対応付けられているときに、メモリーは、所与の出力階調と隣り合う出力階調の差分を、対応付け情報として記憶する。出力階調の差分は、出力階調の全階調範囲に比べて小さいと考えられるため、出力階調の差分のビット数を、出力階調自体のビット数に比べて小さくでき、メモリー容量を小さくすることが可能になる。
また本発明の他の態様では、前記出力階調群は、第1〜第k(kは2以上の整数)の設定ポイントに対応する出力階調を含み、前記メモリーは、第1〜第p(pは1<p≦kを満たす整数)の設定ポイントのうちの、少なくとも1つの設定ポイントに対応する前記対応付け情報として、第s(sは1≦s<pを満たす整数)の設定ポイントでの前記出力階調と第s+1の設定ポイントでの前記出力階調の前記差分を記憶してもよい。
このようにすれば、複数の設定ポイントに対応する対応付け情報を記憶する際に、メモリーは、少なくとも低階調領域(階調が相対的に小さい領域)に対応する対応付け情報として、出力階調の差分を記憶することが可能になる。
また本発明の他の態様では、前記出力階調群は、第1〜第k(kは2以上の整数)の設定ポイントに対応する出力階調を含み、前記メモリーは、第q(qは1≦q<kを満たす整数)〜第kの設定ポイントのうちの、少なくとも1つの設定ポイントに対応する前記対応付け情報として、第t(tはq≦t<kを満たす整数)の設定ポイントでの前記出力階調と第t+1の設定ポイントでの前記出力階調の前記差分を記憶してもよい。
このようにすれば、複数の設定ポイントに対応する対応付け情報を記憶する際に、メモリーは、少なくとも高階調領域(階調が相対的に大きい領域)に対応する対応付け情報として、出力階調の差分を記憶することが可能になる。
また本発明の他の態様では、前記出力階調群は、第1〜第k(kは2以上の整数)の設定ポイントに対応する出力階調を含み、第1〜第pの設定ポイントの設定ポイント間での入力階調間隔は、第p〜第qの設定ポイントの設定ポイント間での前記入力階調間隔よりも小さく(p,qは1<p<q<kを満たす整数)、且つ、第q〜第kの設定ポイントの設定ポイント間での前記入力階調間隔は、前記第p〜第qの設定ポイントの設定ポイント間での前記入力階調間隔よりも小さくてもよい。
このようにすれば、ガンマ値のずれが生じやすい低階調領域及び高階調領域において、入力階調間隔が狭く設定されるため、処理回路は精度の高いガンマ変換処理を行うことが可能になる。
また本発明の他の態様では、前記出力階調群は、第1〜第k(kは2以上の整数)の設定ポイントに対応する出力階調を含み、p,qを1<p<q<kを満たす整数とし、sを1≦s<pを満たす整数とし、tをq≦t<kを満たす整数としたときに、前記メモリーは、第1〜第pの設定ポイントのうちの少なくとも1つの設定ポイントに対応する前記対応付け情報として、第sの設定ポイントでの前記出力階調と第s+1の設定ポイントでの前記出力階調の前記差分を記憶し、第q〜第kの設定ポイントのうちの少なくとも1つの設定ポイントに対応する前記対応付け情報として、第tの設定ポイントでの前記出力階調と第t+1の設定ポイントでの前記出力階調の前記差分を記憶し、前記第1〜第pの設定ポイントの設定ポイント間での入力階調間隔は、第p〜第qの設定ポイントの設定ポイント間での前記入力階調間隔よりも小さく、且つ、前記第q〜第kの設定ポイントの設定ポイント間での前記入力階調間隔は、前記第p〜第qの設定ポイントの設定ポイント間での前記入力階調間隔よりも小さくてもよい。
このようにすれば、ガンマ値のずれが生じやすい低階調領域及び高階調領域において、入力階調間隔が狭く設定されるため、処理回路は精度の高いガンマ変換処理を行うことができ、さらに、メモリーが低階調領域及び高階調領域での対応付け情報として出力階調の差分を記憶することで、メモリー容量の増大を抑制することが可能になる。
また本発明の他の態様では、前記メモリーは、前記第1〜第kの設定ポイントの少なくとも1つの設定ポイントに対応する前記出力階調として、m(mは2以上の整数)ビットの階調データを記憶し、前記メモリーは、前記出力階調の前記差分として、前記mビットの階調データの小数階調に相当する前記差分を記憶可能であってもよい。
このようにすれば、表示ドライバーは、電気光学パネルにmビットの階調データの中間階調を表現させる制御を行うことが可能になる。
また本発明の他の態様では、前記処理回路は、前記出力階調の前記差分に基づいて、所与の入力階調に対応する前記出力階調を演算する処理を行ってもよい。
このようにすれば、処理回路は、入力される表示データに対応する出力階調を、適切に出力することが可能になる。
また本発明のさらに他の態様は、表示データの階調のガンマ変換処理を行う処理回路と、前記ガンマ変換処理における入力階調群と出力階調群との対応付け情報を記憶するメモリーと、を含み、前記メモリーは、前記出力階調群のmビットの階調データのうち下位nビット(m、nは2以上でn<mの整数)のデータを記憶し、前記処理回路は、前記メモリーに記憶された下位nビットのデータに基づいて、前記mビットの階調データを復元する表示コントローラーに関係する。
本発明の他の態様では、処理回路は、メモリーに記憶されたnビットのデータに基づいて、mビットの階調データを復元する。このようにすれば、メモリーに記憶するデータ量を削減すること、及び当該データ量の削減に伴うガンマ変換処理の精度低下を抑制することが可能になる。
本発明のさらに他の態様は、上記のいずれかに記載の表示ドライバーと、電気光学パネルと、を含む電気光学装置に関係する。
本発明のさらに他の態様は、上記のいずれかに記載の表示ドライバーを含む電子機器に関係する。
本発明のさらに他の態様は、上記の表示コントローラーを含む電子機器に関係する。
表示ドライバーの構成例。 表示ドライバーの詳細な構成例。 階調と階調電圧の対応関係図。 基準電圧生成回路及びD/A変換回路の詳細な構成例。 データ線駆動部の詳細な構成例。 入力階調と出力階調の対応関係例。 各設定ポイントでの出力階調、階調範囲の例。 メモリーに記憶される対応付け情報の例。 処理回路の詳細な構成例。 各設定ポイントでの対応付け情報のビット数の例。 各設定ポイントでの対応付け情報のビット数の例。 各設定ポイントでの対応付け情報のビット数の例。 電子機器及び電気光学装置の構成例。 電子機器及び電気光学装置の構成例。
以下、本実施形態について説明する。なお、以下で説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、本実施形態で説明される構成の全てが、本発明の必須構成要件であるとは限らない。
1.システム構成例
図1に、本実施形態の表示ドライバー100の構成例を示す。図1に示すように、表示ドライバー100は、表示データ(画像データ)のガンマ変換処理を行う処理回路120と、ガンマ変換処理における入力階調群と出力階調群との対応付け情報を記憶するメモリー130と、ガンマ変換処理後の表示データに基づいて、データ線の駆動電圧を出力する駆動回路110と、を含む。表示ドライバー100は例えば集積回路装置(IC)等で実現される。なお、表示ドライバー100は、図1の構成に限定されず、これらの一部の構成要素を省略したり、他の構成要素を追加したりするなどの種々の変形実施が可能である。
特に、駆動回路110には種々の構成が知られており、本実施形態ではそれらを広く適用可能である。例えば、後述する例では、駆動回路110のD/A変換部30はVR〜VR63の64通りの基準電圧のいずれか2つの電圧を出力し、データ線駆動部40が、基準電圧を分圧することで256階調のうちのいずれかの階調に対応する駆動電圧(階調電圧)を生成している。しかし、D/A変換部30が256階調の基準電圧を出力可能な構成とする等の変形実施が可能である。
1.1 表示ドライバー
図2は、表示ドライバー100の詳細な構成例である。駆動回路110は、基準電圧生成回路35(階調電圧生成回路)と、D/A変換部30(D/A変換回路)と、データ線駆動部40(データ線駆動回路)と、ゲート線駆動部50(ゲート線駆動回路)とを含む。データ線駆動部40(データ線駆動回路)は、データ線駆動端子(データ線駆動信号出力端子)TS1〜TSn(nは2以上の整数)を含む。また、ゲート線駆動部50(ゲート線駆動回路)は、ゲート線駆動端子TG1〜TGm(mは2以上の整数)を含む。
処理回路120は、インターフェース部10(インターフェース回路、端子)と、データ処理部20(データ処理回路)とを含む。
インターフェース部10は、外部の処理装置との通信を行う。表示ドライバー100が車等に搭載される場合、ここでの処理装置はECU(Electronic Control Unit)である。或いは、表示ドライバー100が情報通信端末等の電子機器に搭載される場合、処理装置はCPU(Central Processing Unit)やマイクロプロセッサー等のプロセッサーである。
インターフェース部10は、第1色成分入力端子TRDと、第2色成分入力端子TGDと、第3色成分入力端子TBDと、クロック入力端子TPCKとを有している。通信は、例えば表示データの転送やクロック信号、同期信号の供給、コマンド(又は制御信号)の転送等である。またインターフェース部10は、端子設定(実装基板上で設定された端子の入力レベル)を受け付ける。インターフェース部10は、例えばI/Oバッファー等で構成される。
データ処理部20は、インターフェース部10を介して入力された表示データやクロック信号、同期信号、コマンド等に基づいて、表示データのデータ処理やタイミング制御、表示ドライバー100の各部の制御等を行う。表示データのデータ処理では、データ処理部20は、メモリー130(LUT)を参照した階調の補正処理等の画像処理を行う。タイミング制御では、同期信号や表示データに基づいて電気光学パネルのゲート線の駆動タイミング(選択タイミング)やデータ線の駆動タイミングを制御する。データ処理部20は、例えばゲートアレイ等のロジック回路で構成される。
基準電圧生成回路35は、複数の基準電圧を生成して、D/A変換部30に出力する。例えば、後述する図4の例では、複数の基準電圧としてVR〜VR63が生成される。そして、これらの基準電圧VR〜VR63に基づいて、複数の階調電圧が生成される。例えば図3の表に示すように、生成される各階調電圧(V〜V255)は複数の階調の各階調(0〜255)に対応している。また、本実施形態では、基準電圧生成回路35から出力される基準電圧を、複数の色成分表示データ(例えば第1色成分表示データ及び第2色成分表示データ、第3色成分表示データ等)を表示する際に共用するため、色成分表示データ毎に基準電圧生成回路35を設ける必要はない。このように、複数の基準電圧を、第1色成分表示データ及び第2色成分表示データ、第3色成分表示データで共用される構成を採用することで、基準電圧生成回路35の回路面積を縮小できると共に、基準電圧線の配線面積を縮小でき、表示ドライバーの小規模化を実現できる。ただし、色毎に基準電圧生成回路35を設けても良い。
D/A変換部30は、データ処理部20からの表示データを基準電圧(データ電圧)にD/A変換する。例えば、D/A変換部30は、図4に示すD/A変換回路32(複数の電圧選択回路)を含む。
駆動回路110は、データ処理部20から得られるガンマ変換処理等のデータ処理後の第1色成分表示データ、第2色成分表示データ及び第3色成分表示データと、基準電圧生成回路35から得られる複数の階調電圧とに基づいて、電気光学パネルを駆動する。上述したように、基準電圧生成回路35から得られる複数の階調電圧は、第1色成分表示データ、第2色成分表示データ及び第3色成分表示データのそれぞれに対して共通に使用される。
駆動回路110のデータ線駆動部40は、D/A変換部30からの基準電圧に基づいて、階調電圧を生成する。そして、データ線駆動部40は、生成した階調電圧をデータ線駆動電圧SV1〜SVnとしてデータ線駆動端子TS1〜TSnに出力し、電気光学パネルのデータ線を駆動する。データ線駆動電圧SV1〜SVnは、対応するデータ線駆動端子TS1〜TSnに供給される電圧である。階調電圧は、処理回路120のデータ処理部20から入力されるガンマ変換処理後の表示データに基づいて、D/A変換部30から入力される基準電圧を分圧して、生成される。そして、データ線駆動電圧SV1〜SVnの各電圧としては、生成した階調電圧(例えばV〜V255)のうちのいずれかの電圧が、データ線駆動部40により表示データに基づいて選択される。
また、データ線駆動部40は、複数のデータ線駆動回路を含む。各データ線駆動回路は、1つのデータ線駆動端子又は複数のデータ線駆動端子に対応して設けられている。データ線駆動回路が複数のデータ線駆動端子に対応して設けられる場合、そのデータ線駆動回路は、時分割に複数のデータ線を駆動する。
駆動回路110のゲート線駆動部50は、ゲート線駆動電圧GV1〜GVmをゲート線駆動端子TG1〜TGmに出力し、電気光学パネルのゲート線を駆動(選択)する。例えばシングルゲートの電気光学パネルでは、1つの水平走査期間において1本のゲート線を選択する。或いは、デュアルゲート、トリプルゲートの電気光学パネルでは、それぞれ1つの水平走査期間において2本、3本のゲート線を時分割に選択する。ゲート線駆動部50は、例えば複数の電圧出力回路(バッファー、アンプ)で構成され、例えば各ゲート線駆動端子に対応して1つの電圧出力回路が設けられる。
メモリー130は、処理回路120での処理に用いられる種々の情報を記憶する。例えば、メモリー130は、処理回路120で行われるガンマ変換処理用の補正データ(対応付け情報)を記憶する。メモリー130は、PROM(Programmable Read Only Memory)等の不揮発性メモリーにより実現できる。ただし、メモリー130は、SRAM(Static Random Access Memory)等の揮発性メモリーであってもよいし、レジスターであってもよい。
1.2 基準電圧生成回路及びD/A変換回路の例
図4に基準電圧生成回路35とD/A変換回路32の構成例を示す。基準電圧生成回路35は、ラダー抵抗回路34等で構成され、D/A変換回路32はスイッチ回路等で構成される。
ここでラダー抵抗回路34は、高電位側電源(電源電圧)VDDRHと低電位側電源(電源電圧)VDDRLの間を、例えば65個の可変抵抗回路(R65〜R1)により抵抗分割し、複数の抵抗分割ノードRT64〜RT1の各抵抗分割ノードに複数の基準電圧VR〜VR63の各階調電圧を出力する。なお、以下の説明においても、256階調の場合について説明するが、本実施形態はそれに限定されない。
D/A変換回路32は、表示データに基づいてスイッチ回路のON/OFF制御を行い、基準電圧生成回路35から出力される複数の基準電圧VR〜VR63の中から、表示データを表示するために必要な基準電圧を選択して、データ線駆動部40に出力する。この際には、後述する図5に示すように、データ処理部20から、表示データDGの上位ビットが入力され、D/A変換回路32は、この表示データDGの上位ビットに基づいて、基準電圧を選択する。
なお、基準電圧生成回路及びD/A変換回路は図4の構成に限定されず、種々の変形実施が可能であり、図4の構成要素の一部を省略したり、他の構成要素を追加したりしてもよい。例えば正極性用のラダー抵抗回路と負極性用のラダー抵抗回路を設けたり、階調電圧信号のインピーダンス変換を行う回路(ボルテージフォロワー接続のオペアンプ)を設けたりしてもよい。或いは、基準電圧生成回路に選択用電圧生成回路と基準電圧選択回路を含ませてもよい。この場合には、選択用電圧生成回路が含むラダー抵抗回路により分割した電圧を、複数の選択用電圧として出力する。そして基準電圧選択回路は、選択用電圧生成回路からの選択用電圧の中から、階調調整データに応じて、例えば256階調の場合には64個(広義にはS個)の電圧を選択して、基準電圧VR〜VR63として出力する。
1.3 データ線駆動部の例
図5を用いて階調電圧の生成について説明する。前述したように、D/A変換部30には表示データDGのうちの上位ビットが入力される。この表示データDGの上位ビットは、図4に示す基準電圧生成回路35により生成された複数の基準電圧(VR〜VR63)のうち、階調電圧を生成するために、どの基準電圧を用いるかを示すデータである。本例では、D/A変換部30が、表示データDGの上位ビットに基づいて、複数の基準電圧のうち、少なくとも二つの基準電圧を選択する。例えば、電気光学パネルに低階調領域側の階調を表示する際には、D/A変換部30は、基準電圧としてVRとVRを選択して、データ線駆動部40に出力する。
そして、データ線駆動部40は、データ線毎に駆動ユニット(41、42…)を有している。各駆動ユニットには、D/A変換部30により出力された二つの基準電圧(VR、VRk+1)と、表示データDGのうちの下位ビットが入力される。データ線駆動部40の各駆動ユニットは、表示データDGの下位ビットに基づいて、二つの基準電圧を分圧して、階調電圧を生成し、生成した階調電圧をデータ線駆動電圧(SV1〜SVn)として出力する。なお、表示データDGの下位ビットは、データ線駆動部40に入力された2つの基準電圧を用いて、どの階調電圧を生成するかを示すデータである。
具体例を挙げると、例えば階調電圧V〜Vは、基準電圧VRとVRを、下式(1)〜(3)で示すように分圧して生成することができる。
=VR … (1)
=VR+(VR−VR)*1/4 … (2)
=VR+(VR−VR)*1/2 … (3)
=VR+(VR−VR)*3/4 … (4)
本例においては、前述した表示データDGの下位ビットは、階調電圧V〜Vのうちのどの階調電圧を生成するかを示す。
2.ガンマ変換処理
次に処理回路120におけるガンマ変換処理(ガンマ補正処理)の詳細を、第1の実施形態、第2の実施形態のそれぞれについて説明する。
2.1 第1の実施形態
ガンマ変換処理(内部ガンマ補正)では、例えば電気光学パネルの特性(V−T特性、印加電圧と透過率の関係)によるガンマ値のばらつきを補正して、あらゆる階調でガンマ値を所望値に近づける処理が行われる。ガンマ値の所望値は種々の設定が可能であるが、例えば2.2である。
図6は、ガンマ変換処理における入力階調と出力階調の対応関係の例である。ガンマ変換処理は、入力階調(表示データの値)を、当該階調に対応する所与の階調(出力階調)に変換する処理により実現される。図6は対応関係の一例であり、具体的な値は、電気光学パネルの特性に応じて設定される。
本実施形態では、出力階調群は、第1〜第k(kは2以上の整数)の設定ポイントに対応する出力階調を含み、処理回路120は、出力階調群に基づく補間処理を行って、第i(iは1≦i<kを満たす整数)の設定ポイントと、第i+1の設定ポイントの間の入力階調に対応する出力階調を求める処理を行う。
ここでの設定ポイントとは、2(m=8であれば256)通りの入力階調のうち、対応付け情報が記憶される入力階調を表すポイントである。例えば後述する図7の例では、設定ポイントは、入力階調が0階調、8階調、16階調、32階調、48階調といった点に対応し、k=17である。また、ここでは第iの設定ポイントにおける入力階調は、第i+1の設定ポイントにおける入力階調に比べて小さい。即ち、第1の設定ポイントが低階調領域側に対応し、第kの設定ポイントが高階調領域側に対応する。ただし、設定ポイントの数や入力階調間隔は種々の変形実施が可能である。
このようにすれば、メモリー130は、入力階調として想定される範囲(0〜255)のうち、一部の入力階調についての対応付け情報を記憶すればよい。そのため、全入力階調についての対応付け情報を記憶する場合に比べて、メモリー容量を小さくできる。また、1階調や2階調といった設定ポイントではない階調値が表示データ(入力階調)として入力された場合にも、補間処理を行うことで適切に出力階調を求めることが可能になる。ここでの補間処理は線形補間(直線補間)であってもよいし、所与の関数(非線形関数)を用いた補間であってもよい。なお、図9を用いて後述するように、処理回路120はフレームレートコントロール(以下、FRC)を行ってもよく、出力階調として小数階調(256通りの階調をさらに細かく分割した階調)を用いることも可能である。
図7は、本実施形態における設定ポイントと、当該設定ポイントでの出力階調の対応関係を説明する図である。図7の1行が、1つの設定ポイントを表す。第1の設定ポイントは、入力階調が0であり出力階調も0である。また、第2の設定ポイントは、入力階調が8階調であり、出力階調が12階調である。よって処理回路120は、表示データが0階調であれば0階調を出力し、表示データが8階調であれば12階調を出力し、1〜7階調のいずれかであれば、補間処理により求められる階調(単純な2点間の線形補間であれば入力階調×1.5)を出力する処理を、ガンマ変換処理として実行すればよい。他の入力階調についても同様であり、処理回路120は、図7に示した関係を用いて入力階調に対応する出力階調を選択、或いは演算する処理をガンマ変換処理として実行する。
上述したように、表示ドライバー100の小型化、低コスト化には、メモリー130のメモリー容量を小さくすることが重要であり、ガンマ変換処理であれば、LUTに記憶される補正用データのデータ量を削減することが求められる。特に、メモリー130が不揮発性メモリー(例えばPROM)である場合、PROMはレジスター等に比べてデータ量当たりのサイズが大きくなるため、表示ドライバー100の小型化にはメモリー容量の削減が重要となる。さらに言えば、PROMの増設はある程度まとまったビット数で行う必要がある。つまり1ビットでも容量を超過してしまうと、表示ドライバー100のサイズやコストに大きな影響を与えるため、PROMを用いる場合にはメモリー容量を少しでも削減することが重要である。
図7の例であれば、各設定ポイントに対応する出力階調を、8ビットよりも少ないビット数のデータとすることで、メモリー容量を小さくできる。ただし、単純に補正用データ(対応付け情報)のビット数を削減したのでは、ガンマ変換処理の精度が低下してしまう。
メモリー容量削減のために、出力階調に割り当てるビット数を単純に削減してしまった場合、出力階調の刻みが粗くなってしまうため、ガンマ補正後の出力階調が、理想値に対してずれてしまうおそれがある。或いは、特許文献1のように、特定の色信号のガンマ変換処理を省略してしまうと、当該色信号についてはガンマ値が所望値から大きく外れるため、色味が不自然になるおそれがある。
よって本実施形態では、表示ドライバー100のメモリー130は、出力階調群のmビットの階調データのうちの、下位nビット(m、nは2以上でn<mの整数)のデータを記憶し、処理回路120は、メモリーに記憶された下位nビットのデータに基づいて、mビットの階調データに対応する階調の出力階調データを生成する。そして、駆動回路110は、出力階調データに基づいて、mビットの階調データに対応する階調の駆動電圧を出力する。下位nビットとは、mビットのデータのうちのLSB(Least Significant Bit)から連続したnビットのデータを表す。
具体的には、処理回路120は、メモリー130に記憶された下位nビットのデータに基づいて、mビットの階調データを復元する処理を行ってもよい。この場合、出力階調データとは、復元されたmビットの階調データそのものであってもよい。或いは、図9を用いて後述するように、復元されたmビットの階調データを多階調化して多階調データを生成し、当該多階調データに対してフレームレートコントロール(FRC)が行われた結果であるmビットのデータを、出力階調データとしてもよい。復元されたデータは例えばレジスターに記憶される。上述したように、レジスターはメモリー130(PROM)に比べてデータ量当たりのサイズが小さいため、復元後のデータのビット数が多くなっても、表示ドライバー100のサイズに対する影響は小さい。ここでの多階調データとは、多階調化前のデータに比べて、階調の刻みが細かい(粒度が高い)データを表す。本実施形態では、多階調データは、mビットよりもビット数の多い階調データを表し、例えばm=8の場合に、多階調データは10ビットのデータである。
このようにすれば、メモリー130に記憶するデータはnビットでありながら、mビット精度の階調の駆動電圧を出力することが可能になる。よって、各設定ポイントについてmビットのデータを記憶する場合に比べて、メモリー容量を削減し、表示ドライバー100の小型化、低コスト化が可能になる。さらに、駆動電圧はmビット精度で設定できるため、メモリー容量の削減に伴うガンマ変換処理の精度低下を抑制可能である。
以下、(m,n)=(8,6)の場合を例にとって、下位nビットのデータからmビットのデータを復元する処理の具体例について説明する。なお、m、nの値はこれに限定されず、(m,n)=(8,7)等の種々の変形実施が可能である。また、以下では8ビットのデータのLSBを0ビット目、MSBを7ビット目としたときに、下位aビット目のデータを[a]と表記し、下位aビット目からb(>a)ビット目までのデータを[b:a]と表記する。例えば、[7:6]であれば8ビットのデータの上位2ビットのビット列を表し、[5:0]であれば下位6ビットのビット列を表す。また00bのように、数値の末尾に‘b’が付された場合、当該値は2進数であることを表す。
図8は、メモリー130に記憶される対応付け情報の例である。対応付け情報は、設定ポイント数をkとしたときに、例えばk×nビット(17×6ビット)のデータである。図8では、メモリー130の第1のアドレスad1に、第1の設定ポイントでの出力階調の下位6ビットのデータ000000bが記憶されている。第2〜第17の設定ポイントでも同様に、メモリー130の所与のアドレスad2〜ad17に、それぞれ下位6ビットのデータが記憶されている。即ち、メモリー130は、図7に示した対応関係のうち、各設定ポイントでの出力階調の下位nビットを記憶する。
処理回路120は、設定ポイント(入力階調)とメモリー130のアドレスの関係をあらかじめ対応付けておく。例えば、処理回路120は、表示データが0階調であるときにはメモリー130のアドレスad1に記憶されているデータを処理に用いるようにあらかじめ設定されている。このようにすれば、対応付け情報自体が入力階調に関する情報を保持していなくても、処理回路120は、表示データの階調(入力階調)に対応する適切な対応付け情報を用いて、ガンマ変換処理を行うことが可能になる。
ただし、本実施形態では8ビット精度の駆動電圧を生成する必要があるため、処理回路120は上位2ビットの値([7:6])を一意に特定し、8ビットのデータへの復元をしなくてはならない。例えば、第1の設定ポイントのデータとして[5:0]=000000bを取得したとき、処理回路120は出力階調([7:0])が、00000000b、01000000b、10000000b、11000000bのいずれであるかを特定する必要がある。
よって本実施形態では、出力階調群のmビットの階調データは、2より狭い所与の階調範囲内のいずれかの値に設定される。
図7に示したように、ここでの所与の階調範囲とは、出力階調の全範囲(2であり、具体的には0〜255)のうちの一部の範囲であって、出力階調として設定可能な範囲を表す。所与の階調範囲は、複数のアドレス(設定ポイント)の各アドレス(各設定ポイント)に対して設定される範囲である。図7の例では、第1の設定ポイント(アドレスad1、入力階調=0階調)の階調範囲は0〜63に設定されている。即ち、第1の設定ポイントの出力階調は、0以上63以下のいずれかの階調であって、64以上255以下の階調にはならない。
このようにすれば、処理回路120は、下位nビット(6ビット)のデータから、mビット(8ビット)のデータを適切に復元可能となる。第1の設定ポイントの例であれば、00000000b、01000000b、10000000b、11000000bの4つの値のうち、設定範囲内となるのは00000000bのみである。つまり、出力階調の階調範囲を設定しておくことで、処理回路120は、第1の設定ポイントに対応する8ビットの出力階調として、00000000bを出力できる。
なお、nビットのデータからmビットのデータを一意に特定するという観点からすれば、所与の階調範囲は、2通りの連続した出力階調に対応する範囲である。n=6の場合、所与の階調範囲は連続した2=64階調以下の範囲となる。
仮に、階調範囲が連続した65階調以上となった場合、当該範囲内には、下位6ビットが同一になる複数の値が含まれてしまう。例えば、第1の設定ポイントに対する階調範囲が0〜64の65階調である場合、当該階調範囲には00000000bと01000000bの両方が含まれてしまう。つまり、処理回路120は、メモリー130から取得した[5:0]=000000bという下位6ビットのデータだけでは、00000000bと01000000bのいずれを出力階調とすればよいか([7:6]が01bであるか00bであるか)を特定できない。その点、階調範囲を、連続した2通りの出力階調に対応する範囲としておけば、下位nビットが決定された際に、当該階調範囲となるような上位2ビットの値が1通りしかないため、処理回路120はmビットのデータを適切に復元できる。図7の第1の設定ポイント(及び階調範囲が同じ0〜63である第2〜第4の設定ポイント)では、[5:0]の値によらず、[7:6]=00bである。
また、出力階調群のうちの第1の出力階調に対応するmビットの階調データが、第1の階調範囲内のいずれかの値に設定され、出力階調群のうちの第2の出力階調に対応するmビットの階調データが、第2の階調範囲内のいずれかの値に設定されるときに、処理回路120は、第1の出力階調に対応する下位nビットのデータに基づく第1の復元処理により、第1の出力階調に対応するmビットの階調データを復元する。そして処理回路120は、第2の出力階調に対応する下位nビットのデータに基づく第2の復元処理により、第2の出力階調に対応するmビットの階調データを復元する。言い換えれば、処理回路120は、設定された階調範囲に応じた復元処理を行って、nビットのデータからmビットのデータを復元する。
例えば、図7の第5の設定ポイントでは、設定範囲が16〜79の64階調となっている。この範囲を8ビットの2進数で表現すると、00010000b〜01001111bとなる。つまり、[7:6]=00bの場合もあれば[7:6]=01bの場合もある。ただし、設定範囲が64階調以下になっているため、下位6ビット([5:0])が決まったとき、上位2ビット([7:6])は一意に特定可能である。
具体的には処理回路120は、[5:0]が010000b以上111111b以下の範囲では[7:6]=00bと判定し、[5:0]が000000b以上001111b以下の範囲では[7:6]=01bであると判定する。この例では、処理回路120は[5:0]の全てを参照する必要はなく、そのうちの上位2ビット([5:4])を参照すればよい。具体的には、[5:4]=00bであれば[7:6]=01bであり、それ以外([5:4]=01b又は10b又は11b)であれば[7:6]=00bである。
図7の第6の設定ポイントでは、設定範囲が32〜95(00100000b〜01011111b)の64階調となっている。そのため処理回路120は、[5:0]が100000b以上111111b以下の範囲では[7:6]=00bと判定し、[5:0]が000000b以上011111b以下の範囲では[7:6]=01bと判定する。さらに具体的には、[5]=1bであれば[7:6]=00bであり、それ以外([5]=0b)であれば[7:6]=01bである。
他の設定ポイントでの処理回路120の処理については、図7の「復元処理」の欄に示したとおりであるため、詳細な説明は省略する。図7からわかるように、[5:0]のうちのいずれのビットを参照するか(或いは参照しないか)、及び[7:6]がどのような値になるかは階調範囲の設定に応じて異なる。即ち、処理回路120での処理(処理回路120のうちの復元処理回路の回路構成)は階調範囲の設定に応じて異なるが、いずれの場合も処理回路120はmビットのデータを一意に特定できる。
なお図7に示したように、階調範囲の始点(終点)の設定によっては、参照するビットを下位nビットのうちの一部のビットに限定することが可能である。図7の例では、階調範囲の始点となる階調で、[3:0]=0000bとなるように各階調範囲が設定されている。この場合、[7:6]の2ビットの値を特定する際に、[5:0]のうちの[3:0]の範囲を参照する必要がなくなり、最大でも[5:4]の2ビットを用いれば[7:6]を特定可能となる。即ち、復元処理を簡略化できるため、処理負荷の軽減、或いは復元処理を行う回路の小規模化が可能になる。
図9は、本実施形態の処理回路120の構成例である。処理回路120は、復元処理部(復元処理回路)21、第1色成分演算部(第1色成分演算回路)22、第2色成分演算部(第2色成分演算回路)23、第3色成分演算部(第3色成分演算回路)24、FRC処理部(誤差拡散回路)25を含む。ただし、処理回路120の構成は図9の構成に限定されず、種々の変形実施が可能であり、図9の構成要素の一部を省略したり、他の構成要素を追加したりしてもよい。
復元処理部21は、メモリー130に記憶された6ビット(nビット)のデータに基づいて、8ビット(mビット)のデータを復元する処理を行う。具体的な処理内容については上述したとおりである。なお、ここでは第1〜第3の色成分(R、G、B)を用いることを想定している。そのため、メモリー130は、色成分毎に対応付け情報(例えば図8に示したように各アドレスに6ビットのデータが対応付けられたテーブル)を記憶しており、復元処理部21は、第1色成分に対応する復元処理、第2色成分に対応する復元処理、及び第3色成分に対応する復元処理を行う。
第1色成分演算部22は、外部から入力される第1色成分表示データである8ビットのデータと、復元処理部21からの第1色成分に対応する8ビットのデータを取得し、第1色成分の階調値を演算する。第1色成分演算部22は、例えば復元処理部21からの複数(狭義には2つ)の8ビットデータに基づく補間処理を行って、ガンマ変換処理後の表示データを演算する。ここでの演算は、mビットのデータの小数データを含んでもよく、演算結果はmビットよりも大きいビット数(例えば10ビット)で表現される。即ち、第1色成分演算部22は、入力データに基づく多階調処理を行い、多階調データ(10ビットの演算結果)をFRC処理部25に出力してもよい。或いは、第1色成分演算部22は、より大きいビット数のデータ(例えば11ビット)のデータに対して、最下位ビットに応じて、切り捨て、切り上げ、0捨1入等の処理を行い、所望のビット数(例えば10ビット)の多階調データを演算する。
第2色成分演算部23、第3色成分演算部24も同様であり、対応する色成分表示データについて補間処理等の演算処理を行い、演算結果(ガンマ変換処理後の表示データ、多階調データ)をFRC処理部25に出力する。
FRC処理部25は、多階調データに対するフレームレートコントロール(FRC)を行い、色成分ごとに8ビットのデータを駆動回路110に出力する。FRCでは複数のフレーム(例えば4フレーム)のなかで階調を変化させることで、中間階調を表現する。なお、中間階調を表現する手法はFRC以外にも種々知られており、本実施形態ではそれらを広く適用可能である。例えば中間階調の表現として、空間的なディザリング処理を行ってもよい。
以上のように、処理回路120は、下位nビットのデータに基づいて復元されたmビットの階調データと、入力された表示データとに基づいて、ビット数がmよりも大きい多階調データを生成し、生成した多階調データに基づいて、フレームレートコントロールを行う。このようにすれば、mビットの小数データに対応する階調を表現できるため、精度の高いガンマ変換処理実現することが可能になる。
また、以上では処理回路120は、メモリー130に記憶されたnビットのデータから、mビットのデータを復元する例について説明した。しかし本実施形態では、駆動回路110においてmビット精度の駆動電圧を出力できればよく、処理回路120でのmビットのデータ復元は必須ではない。例えば、処理回路120は、メモリー130に記憶されたnビットのデータと階調範囲の設定に基づいて、D/A変換回路32での変換範囲を決定する制御信号(例えば基準電圧生成回路35での基準電圧を調整する制御信号)を出力してもよい。D/A変換回路32は、当該制御信号に基づいて設定された変換範囲内の電圧であって、nビットのデジタルデータに対応する駆動電圧を出力する。この場合、処理回路120では直接的にmビットのデータを復元しないが、駆動回路110ではmビット精度の駆動電圧を出力できる。
また、本実施形態のメモリー130はPROM等の不揮発性メモリーに限定されず、SRAMやレジスターであってもよい。この場合、対応付け情報はその都度、外部(例えば図13のCPU310)から書き込まれる。この場合にも、表示ドライバー100で保持するデータ量を削減することが可能である。
2.2 第2の実施形態
次に第2の実施形態における対応付け情報の詳細、及び処理回路120での処理の例を説明する。
本実施形態では、出力階調群は、第1〜第r(rは2以上の整数)の出力階調を含み、メモリー130は、第1〜第rの出力階調の第i(iは1≦i<rを満たす整数)の出力階調と、第i+1の出力階調の差分を、対応付け情報として記憶する。
ここで、出力階調群とは、ガンマ変換処理の結果として駆動回路110が出力すべき駆動電圧に対応する階調であり、狭義にはガンマ変換処理の結果として処理回路120が出力すべき出力階調の集合である。さらに具体的には、出力階調群とは、ガンマ変換処理の結果として処理回路120が出力すべき出力階調のうち、設定ポイントに対応する出力階調の集合である。つまり、図7に示したガンマ変換処理を実行する場合、第1〜第rの出力階調とは、0、12、23、40、…、255の各階調に対応する。
本実施形態では、メモリー130は、隣り合う出力階調の差分を対応付け情報として記憶する。図7に示したように、隣り合う設定ポイントの間では入力階調間隔(入力階調の差)は、全入力階調範囲に比べて小さいことが想定される。図7の例では入力階調間隔は最大でも32階調であり、全入力階調範囲は256である。図6に示すように、ガンマ補正では入力階調と出力階調は線形な関係とならないが、その点を考慮しても、隣り合う設定ポイントの間での出力階調の差分は、全出力階調範囲に比べて小さいと予想される。図7の例であれば、出力階調の差分は、12、11,17、16、…、11となり、全出力階調範囲255に比べて小さい。
つまり、出力階調の差分を表現するには、全出力階調範囲に対応するmビット(例えばm=8)を用いる必要はなく、それよりも少ないビット数で十分である。例えば、差分の最大値を32階調と考えれば、出力階調の差分は、5ビットのデータにより表現できる。このようにすれば、1つの出力階調をmビットよりも少ないビットのデータにできるため、メモリー容量の削減が可能になる。
また、メモリー130は、第1〜第kの設定ポイントの少なくとも1つの設定ポイントに対応する出力階調として、m(mは2以上の整数)ビットの階調データを記憶し、メモリー130は、出力階調の差分として、mビットの階調データの小数階調に相当する差分を記憶可能である。
図10は、設定ポイントに対応する入力階調の値と、出力階調を表す対応付け情報のビット数の関係を示す図であり、図10の1行が1つの設定ポイントに対応する。図10の例では、メモリー130は、第1の設定ポイントに対応する出力階調として、差分ではなく出力階調そのものに対応する8ビット(mビット)のデータを記憶する。そして、メモリー130は、第2の設定ポイントに対応する出力階調として、第1の設定ポイントの出力階調に対する差分を記憶する。
この際、差分の最大値を32ビットとすれば、第2の設定ポイントの出力階調は5ビットでよいが、図10では2ビット多い7ビットのデータを用いている。この2ビットが、小数階調を表すデータである。即ち、本実施形態では、出力階調の差分を5ビットの整数データと、2ビットの小数データを用いて表現してもよい。この例では、1/4階調に相当する小数階調を表現できるため、処理回路120は精度の高いガンマ変換処理を実行できる。第3の設定ポイント以降についても同様であり、1つ前の設定ポイントの出力階調に対する差分を、7ビットのデータとして記憶する。
このようにすることで、メモリー容量の削減、及びガンマ変換処理の精度向上が可能になる。通常、メモリー容量とガンマ変換処理の精度はトレードオフの関係にあるところ、その両方を考慮した設定が可能になる。
なお、処理回路120(例えば図9の復元処理部21)は、出力階調の差分に基づいて、所与の入力階調に対応する出力階調を演算する処理を行う。図10の例であれば処理回路120は、第1の設定ポイントの出力階調と、メモリー130に記憶されている差分(第1の設定ポイントと第2の設定ポイントの出力階調の差分)との和を演算することで、第2の設定ポイントの出力階調を演算する。同様に、処理回路120は、演算された第2の設定ポイントの出力階調と、メモリー130に記憶されている差分(第2の設定ポイントと第3の設定ポイントの出力階調の差分)との和を演算することで、第3の設定ポイントの出力階調を演算する。第3の設定ポイントの出力階調は、基準である第1の設定ポイントの出力階調と、第3の設定ポイントまでの差分(第1の設定ポイントと第2の設定ポイントの出力階調の差分、及び、第2の設定ポイントと第3の設定ポイントの出力階調の差分)の総和により求められると考えてもよい。
これ以降の設定ポイントについても同様であり、対応付け情報として差分が記憶されている設定ポイントは、演算処理によりmビット精度(或いは小数階調を含めた精度)の出力階調が求められる。演算後の出力階調は、例えば図9の第1〜第3色成分演算部22〜24による補間処理、FRC処理部25によるFRC等を経て、駆動回路110での駆動電圧の出力に用いられる。
なお、図10では第1の設定ポイント以外の全ての設定ポイントで、対応付け情報として差分が記憶される例を示したがこれには限定されない。例えば、複数の設定ポイントについて、メモリー130は、出力階調に対応するmビットのデータを記憶してもよい。
また、本実施形態の手法は第1の実施形態と組み合わせることも可能である。即ち、メモリー130は、差分の基準となる出力階調として、mビットのデータではなく、下位nビットのデータを記憶してもよい。そして処理回路120は、下位nビットのデータからmビットのデータを復元する。また処理回路120は、復元後のmビットのデータと出力階調の差分とに基づいて、所与の入力階調に対応する出力階調(ガンマ変換処理後の表示データ)を演算する。
2.3 第3の実施形態
同一の液晶パネルにおいても、階調によってガンマ特性(ガンマ値)が異なっている場合がある。特に、液晶パネルにおいては、低階調領域や高階調領域の階調において、他の階調と比べて、ガンマ値にずれが生じてしまう場合が多い。このように、階調毎にガンマ値が異なっている場合には、液晶パネルは、ガンマ値の変化点周辺において、滑らかな色相変化等を表現することができない。また、ユーザーの目には、トーンジャンプや色ずれ、色かぶりとなって表れることが多い。
図10のように第1の設定ポイントの入力階調が0階調であり、第2の設定ポイントの入力階調が8階調である場合、低階調領域である1階調〜7階調が入力された際に、処理回路120は補間処理により出力階調を求める。中間的な階調領域であれば、単純な線形補間であってもガンマ値のずれは小さいが、低階調領域では補間処理によるガンマ値のずれが大きくなり、上記トーンジャンプ等が発生するおそれがある。図10の第16の設定ポイント(入力階調=248階調)と第17の設定ポイント(入力階調=255階調)の間の高階調領域についても同様である。
よって本実施形態では、出力階調群は、第1〜第k(kは2以上の整数)の設定ポイントに対応する出力階調を含み、第1〜第pの設定ポイントの設定ポイント間での入力階調間隔は、第p〜第qの設定ポイントの設定ポイント間での入力階調間隔よりも小さい(p,qは1<p<q<kを満たす整数)。また、第q〜第kの設定ポイントの設定ポイント間での入力階調間隔は、第p〜第qの設定ポイントの設定ポイント間での入力階調間隔よりも小さい。
図11は、設定ポイントに対応する入力階調の値と、出力階調を表す対応付け情報のビット数の関係を示す図であり、図11の1行が1つの設定ポイントに対応する。図11の例ではk=30、p=9、q=23であるが、k、p、qの値は種々の変形実施が可能である。
図11に示したように、第1〜第p(第1〜第9)の設定ポイントの間の入力階調間隔、及び第q〜第k(第23〜第30)の設定ポイントの間の入力階調間隔は1階調である。それに対して、第p〜第q(第9〜第23)の設定ポイントの間の入力階調間隔は8階調、16階調又は32階調であり、いずれも1階調より大きい。
このようにすれば、ガンマ値のずれが生じやすい階調領域において、設定ポイントの数を増やすことができ、ガンマ変換処理の精度を高くすることが可能になる。入力階調間隔が狭くなるほど、補間処理によるガンマ変換処理の精度低下を抑制できる。特に、図11のように入力階調間隔を1とすれば、低階調領域や高階調領域での補間処理が不要になるため、ガンマ値のずれを抑制できる。
ただし、入力階調間隔を小さくした場合、設定ポイントの数が増えるため、メモリー130が記憶する対応付け情報のデータ量が増大してしまう。その点、本実施形態では第2の実施形態と同様に、メモリー130は、対応付け情報として出力階調の差分を記憶する。
入力階調間隔が小さければ、出力階調の差分も小さいと考えられる。例えば、上述した例では、入力階調間隔が8、16、又は32階調等であるときに、出力階調の差分が32階調程度に収まると考え、差分に5ビットのデータ(或いは小数を含めて7ビットのデータ)を割り当てた。しかし、入力階調間隔が1階調であれば、出力階調の差分は32階調よりも小さくなるはずであり、例えば4階調程度を考えればよい。つまり、図11に示したように、第1〜第pの設定ポイントでは、小数に対応する階調(1/4階調)まで含めたとしても、出力階調の差分として4ビット(整数2ビット、小数2ビット)のデータを用いれば十分である。
広義には、メモリー130は、第1〜第p(pは1<p<kを満たす整数)の設定ポイントのうちの、少なくとも1つの設定ポイントに対応する対応付け情報として、第s(sは1≦s<pを満たす整数)の設定ポイントでの出力階調と第s+1の設定ポイントでの出力階調の差分を記憶する。例えば、第1〜第pの設定ポイントのうちの、いずれか1つの設定ポイントではmビット(8ビット)のデータを出力階調として記憶し、当該出力階調を基準として、他のp−1個の設定ポイントでは、4ビットの差分情報を対応付け情報として記憶する。図11の例では、第1の設定ポイントでmビット(8ビット)のデータを出力階調として記憶し、当該出力階調を基準としている。
ただし、第1の設定ポイント以外の設定ポイントでの出力階調をmビット(基準の出力階調)としてもよい。また、第1〜第pの設定ポイントのうち、2以上の設定ポイントでmビットの出力階調を記憶する(差分を記憶する設定ポイントの数を減らす)変形実施も可能である。或いは、第p〜第kの設定ポイントのいずれかの設定ポイントでの出力階調を基準とすることで、第1〜第pの全ての設定ポイントで、対応付け情報として出力階調の差分を記憶してもよい。
同様に、メモリー130は、第q(qは1<q<kを満たす整数)〜第kの設定ポイントのうちの、少なくとも1つの設定ポイントに対応する対応付け情報として、第t(tはq≦t<kを満たす整数)の設定ポイントでの出力階調と第t+1の設定ポイントでの出力階調の差分を記憶する。図11の例では、第kの設定ポイントではmビット(8ビット)のデータを出力階調として記憶し、当該出力階調を基準として、第q〜第k−1の設定ポイントでは4ビットの差分データを対応付け情報として記憶する。
以上のように、本実施形態の手法では、メモリー130は、低階調領域及び高階調領域の少なくとも一部の領域における対応付け情報として、出力階調の差分を記憶する。ガンマ値のずれが生じやすい階調領域において入力階調間隔を狭くすることで精度の向上を図った場合、メモリー容量が増大してしまうところ、出力階調の差分をメモリー130に記憶させることで、メモリー容量の増大を抑制できる。特に、入力階調間隔が狭いほど差分を表すデータのビット数を小さくすることが可能であるため、本実施形態の手法はメモリー容量の抑制を効率的に実現することが可能である。
例えば特許文献1の手法では、入力データ(入力階調)と補正後のデータ(出力階調)の差分を記憶する手法を開示している。しかし入力階調と出力階調の関係は、電気光学パネルの特性によって決まるものである(例えば上述した図6)。そのため、入力階調と出力階調の差分の大きさと、設定ポイント間の入力階調間隔とは関係しない。言い換えれば、入力階調間隔が狭かろうが広かろうが、特許文献1の手法では、入力階調と出力階調の差分として所定ビット数のデータを用いなくてはならない。これに対して、本実施形態の手法における差分とは、隣り合う設定ポイント間での出力階調の差分である。そのため、入力階調間隔が狭くなれば差分のデータのビット数を小さくできる。つまり、本実施形態の手法は特許文献1の手法と比較した場合、ガンマ変換処理の精度向上とメモリー容量の削減を効率的に実現することが可能である。
なお、図11では第10〜第22の設定ポイントにおいて、差分を用いずに、mビット(8ビット)のデータを対応付け情報として記憶する例を示している。言い換えれば、図11では対応付け情報として出力階調の差分を記憶する階調領域が、低階調領域及び高階調領域に限定される。ただし本実施形態の手法はこれに限定されない。
図12は、設定ポイントに対応する入力階調の値と、出力階調を表す対応付け情報のビット数の他の関係を示す図である。図12に示すように、入力階調間隔が相対的に狭い領域(低階調領域及び高階調領域)だけでなく、入力階調間隔が相対的に広い領域についても、出力階調の差分を対応付け情報として用いてもよい。
図12の例では、メモリー130は、第1の設定ポイントではmビット(8ビット)のデータを出力階調として記憶する。そして、第2〜第k(第30)の設定ポイントでは、1つ前の設定ポイントとの出力階調の差分を、対応付け情報として記憶する。前の設定ポイントとの入力階調間隔が狭い第2〜9の設定ポイント及び第24〜第30の設定ポイントでは、対応付け情報のビット数が相対的に小さく(4ビット)、入力階調間隔が広い第10〜第23の設定ポイントでは、対応付け情報のビット数が相対的に大きい(7ビット)。
なお、図12の例では基準となる出力階調(mビットのデータ)が記憶される設定ポイントが第1の設定ポイントのみであるため、第2〜第30の設定ポイントの全てについて、1つ前の設定ポイントとの出力階調の差分が対応付け情報となる。ただし、図11のように、第1の設定ポイントと第30の設定ポイントの両方で、基準となる出力階調(mビットのデータ)が記憶されてもよい。この場合、差分を取る対象は、1つ前の設定ポイントでもよいし、1つ後の設定ポイントでもよい。
また、以上では低階調領域と高階調領域の両方で、入力階調間隔を狭くし、対応付け情報として出力階調の差分を記憶する手法を説明した。具体的にはメモリー130は、第1〜第pの設定ポイントのうちの少なくとも1つの設定ポイントに対応する対応付け情報として、第sの設定ポイントでの出力階調と第s+1の設定ポイントでの出力階調の差分情報を記憶し、第q〜第kの設定ポイントのうちの少なくとも1つの設定ポイントに対応する対応付け情報として、第tの設定ポイントでの出力階調と第t+1の設定ポイントでの出力階調の差分情報を記憶する。そして第1〜第pの設定ポイントの設定ポイント間での入力階調間隔は、第p〜第qの設定ポイントの設定ポイント間での入力階調間隔よりも小さく、且つ、第q〜第kの設定ポイントの設定ポイント間での入力階調間隔は、第p〜第qの設定ポイントの設定ポイント間での入力階調間隔よりも小さい。
ただし本実施形態の手法はこれに限定されず、入力階調間隔を狭くする領域を低階調領域と高階調領域の一方としてもよい。低階調領域のみで入力階調間隔を狭くした場合、メモリー130は、少なくなくとも低階調領域の一部において、対応付け情報として出力階調の差分を記憶すればよい。即ち、入力階調間隔が狭くなっていない高階調領域では、対応付け情報として出力階調の差分ではなく、mビットのデータ(出力階調そのもの)を記憶してもよい。
また、本実施形態の手法は第1の実施形態と組み合わせることも可能である。即ち、メモリー130は、差分の基準となる出力階調として、mビットのデータの全てではなく、下位nビットのデータを記憶してもよい。
2.4 メモリーへの対応付け情報の書き込み
メモリー130に対応付け情報が書き込まれるタイミングは種々考えられる。例えば、表示ドライバー100の製造時(調整時)に対応付け情報が書き込まれてもよいし、表示ドライバー100を含む電気光学装置350の製造時に対応付け情報が書き込まれてもよい。即ち、対応付け情報をメモリー130に書き込むユーザーは、表示ドライバー100の製造メーカーであってもよいし、電気光学装置350の製造メーカーであってもよい。また、他のタイミングにおいて他のユーザーにより対応付け情報が書き込まれても(或いは書き換えられても)よい。
この際、ユーザーはビット数削減前のデータを表示ドライバー100(処理回路120)に入力し、処理回路120は、入力されたデータに基づいて、各実施形態における対応付け情報を求めてもよい。例えば第1の実施形態であれば、処理回路120は、各設定ポイントについてmビット(8ビット)のデータを受け付け、そのうちの下位nビット(6ビット)のデータを抽出して、対応付け情報としてメモリー130に書き込む処理を行う。第2、第3の実施形態であれば、処理回路120は、各設定ポイントについてmビット(8ビット)のデータを受け付け、隣り合う設定ポイント間でのデータの差分を演算する。そして処理回路120は、設定ポイントごとに、mビットのデータそのもの、或いは演算結果であるmビットよりも少ない差分データ(上述の例では4ビットや7ビットのデータ)を、対応付け情報としてメモリー130に書き込む処理を行う。
このようにすれば、ユーザーはメモリー130における具体的なデータ形式を意識する必要がないため、対応付け情報の書き込み処理を容易にすることが可能になる。例えば第1の実施形態であれば、ユーザーは設定ポイントごとにあらかじめ決められている階調範囲内の数値を、出力階調として表示ドライバー100に入力すればよく、具体的にどのビットがメモリー130での記憶の対象となるかを考慮する必要がない。
ただし、本実施形態の手法はこれに限定されず、下位nビットのデータや出力階調の差分が、直接表示ドライバー100に送信されてもよい。この場合、ビットの抽出や差分の演算は、例えばメモリー130に対する書き込み処理を行う外部機器において実行される。
3.表示コントローラー、電気光学装置、電子機器
以上では、表示ドライバー100が、表示データのデータ処理やタイミング制御を行う処理回路120を含む例について説明した。これは、表示コントローラー300が表示ドライバー100に組み込まれる例に対応する。ただし、本実施形態の手法はこれに限定されず、上記のガンマ変換処理を行う表示コントローラー300に適用できる。
表示コントローラー300は、表示データの階調のガンマ変換処理を行う処理回路120と、ガンマ変換処理における入力階調群と出力階調群との対応付け情報を記憶するメモリー130と、を含む。そしてメモリー130は、出力階調群のmビットの階調データのうち下位nビット(m、nは2以上でn<mの整数)のデータを記憶し、処理回路120は、メモリー130に記憶された下位nビットのデータに基づいて、mビットの階調データを復元する。
このようにすれば、メモリー130の容量を低減しつつ、mビットの精度でのガンマ変換処理を行うことが可能になる。そのため、表示コントローラー300の小型化、低コスト化が可能になる。
また、本実施形態の手法は上記の表示ドライバー100と、電気光学パネル200を含む電気光学装置350に適用できる。或いは本実施形態の手法は、上記の表示ドライバー100、又は表示コントローラー300を含む電子機器に適用できる。
図13、図14に、本実施形態の手法を適用できる電気光学装置と電子機器の構成例を示す。図13に示すように、本実施形態の表示ドライバー100は表示コントローラー300を含む構成であってもよいし、図14に示すように、表示ドライバー100と表示コントローラー300が別体として設けられてもよい。以下、図14の例について説明する。
本実施形態に係る表示ドライバー100又は表示コントローラー300を含む電子機器として、例えば車載表示装置(例えばメーターパネル等)や、モニター、ディスプレイ、単板プロジェクター、テレビション装置、情報処理装置(コンピューター)、携帯型情報端末、カーナビゲーションシステム、携帯型ゲーム端末、DLP(Digital Light Processing)装置、プリンター等の、表示装置を搭載する種々の電子機器を想定できる。
図14に示す電子機器は、電気光学装置350、CPU310(広義には処理装置)、表示コントローラー300(ホストコントローラー)、記憶部320、ユーザーインターフェース部330、データインターフェース部340を含む。電気光学装置350は表示ドライバー100、電気光学パネル200を含む。
電気光学パネル200は例えばマトリックス型の液晶表示パネルである。或は、電気光学パネル200は自発光素子を用いたEL(Electro-Luminescence)表示パネルであってもよい。例えば、電気光学パネル200は有機発光ダイオード(OLED,organic light-emitting diode)を用いた表示パネル(有機ELディスプレイ)であってもよい。例えば、ガラス基板に電気光学パネル200が形成され、そのガラス基板に表示ドライバー100が実装される。この電気光学パネル200と表示ドライバー100を含むモジュールとして電気光学装置350が構成される(電気光学装置350には更に表示コントローラー300が含まれてもよい)。なお、表示コントローラー300、表示ドライバー100はモジュールとして構成されずに個々の部品として電子機器に組み込まれてもよい。
ユーザーインターフェース部330は、ユーザーからの種々の操作を受け付けるインターフェース部である。例えば、ボタンやマウス、キーボード、電気光学パネル200に装着されたタッチパネル等で構成される。データインターフェース部340は、表示データや制御データの入出力を行うインターフェース部である。例えばUSB等の有線通信インターフェースや、或は無線LAN等の無線通信インターフェースである。記憶部320は、データインターフェース部340から入力された表示データを記憶する。或は、記憶部320は、CPU310や表示コントローラー300のワーキングメモリーとして機能する。CPU310は、電子機器の各部の制御処理や種々のデータ処理を行う。表示コントローラー300は表示ドライバー100の制御処理を行う。例えば、表示コントローラー300は、データインターフェース部340や記憶部320からCPU310を介して転送された表示データを、表示ドライバー100が受け付け可能な形式に変換し、その変換された表示データを表示ドライバー100へ出力する。表示ドライバー100は、表示コントローラー300から転送された表示データに基づいて電気光学パネル200を駆動する。
以上のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、表示ドライバー、表示コントローラー、電気光学装置及び電子機器の構成、動作も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。
TG1〜TGm…ゲート線駆動端子、GV1〜GVm…ゲート線駆動電圧、
TS1〜TSn…データ線駆動端子、SV1〜SVn…データ線駆動電圧、
TRD,TGD,TBD…色成分入力端子、TPCK…クロック入力端子、
RT1〜RT64…抵抗分割ノード、10…インターフェース部、20…データ処理部、
21…復元処理部、22…第1色成分演算部、23…第2色成分演算部、
24…第3色成分演算部、25…FRC処理部、30…D/A変換部、
32…D/A変換回路、34…ラダー抵抗回路、35…基準電圧生成回路、
40…データ線駆動部、50…ゲート線駆動部、100…表示ドライバー、
110…駆動回路、120…処理回路、130…メモリー、200…電気光学パネル、
300…表示コントローラー、310…CPU、320…記憶部、
330…ユーザーインターフェース部、340…データインターフェース部、
350…電気光学装置

Claims (18)

  1. 表示データの階調のガンマ変換処理を行う処理回路と、
    前記ガンマ変換処理における入力階調群と出力階調群との対応付け情報を記憶するメモリーと、
    前記ガンマ変換処理後の前記表示データに基づいて、データ線の駆動電圧を出力する駆動回路と、
    を含み、
    前記メモリーは、
    前記出力階調群のmビットの階調データのうちの、下位nビット(m、nは2以上でn<mの整数)のデータを記憶し、
    前記処理回路は、
    前記メモリーに記憶された前記下位nビットのデータに基づいて、前記mビットの入力階調データに対応する出力階調データを生成し、
    前記駆動回路は、
    前記出力階調データに基づいて、前記駆動電圧を出力することを特徴とする表示ドライバー。
  2. 請求項1において、
    前記出力階調群の前記mビットの階調データは、2より狭い所与の階調範囲内のいずれかの値に設定されることを特徴とする表示ドライバー。
  3. 請求項2において、
    前記所与の階調範囲は、2通りの連続した出力階調に対応する範囲であることを特徴とする表示ドライバー。
  4. 請求項1乃至3のいずれかにおいて、
    前記処理回路は、
    前記メモリーに記憶された前記下位nビットのデータに基づいて、前記mビットの階調データを復元する処理を行うことを特徴とする表示ドライバー。
  5. 請求項4において、
    前記出力階調群のうちの第1の出力階調に対応する前記mビットの階調データが、第1の階調範囲内のいずれかの値に設定され、前記出力階調群のうちの第2の出力階調に対応する前記mビットの階調データが、第2の階調範囲内のいずれかの値に設定されるときに、
    前記処理回路は、
    前記第1の出力階調に対応する前記下位nビットのデータに基づく第1の復元処理により、前記第1の出力階調に対応する前記mビットの階調データを復元し、
    前記第2の出力階調に対応する前記下位nビットのデータに基づく第2の復元処理により、前記第2の出力階調に対応する前記mビットの階調データを復元することを特徴とする表示ドライバー。
  6. 請求項4又は5において、
    前記処理回路は、
    前記下位nビットのデータに基づいて復元された前記mビットの階調データと、入力された前記表示データとに基づいて、ビット数がmよりも大きい多階調データを生成し、生成した前記多階調データに基づいて、フレームレートコントロールを行うことを特徴とする表示ドライバー。
  7. 請求項1乃至6のいずれかにおいて、
    前記出力階調群は、第1〜第k(kは2以上の整数)の設定ポイントに対応する出力階調を含み、
    前記処理回路は、
    前記出力階調群に基づく補間処理を行って、第i(iは1≦i<kを満たす整数)の設定ポイントと、第i+1の設定ポイントの間の入力階調に対応する前記出力階調を求める処理を行うことを特徴とする表示ドライバー。
  8. 表示データの階調のガンマ変換処理を行う処理回路と、
    前記ガンマ変換処理における入力階調群と出力階調群との対応付け情報を記憶するメモリーと、
    を含み、
    前記出力階調群は、第1〜第r(rは2以上の整数)の出力階調を含み、
    前記メモリーは、
    前記第1〜第rの出力階調の第i(iは1≦i<rを満たす整数)の出力階調と、第i+1の出力階調の差分を、前記対応付け情報として記憶することを特徴とする表示ドライバー。
  9. 請求項8において、
    前記出力階調群は、第1〜第k(kは2以上の整数)の設定ポイントに対応する出力階調を含み、
    前記メモリーは、
    第1〜第p(pは1<p≦kを満たす整数)の設定ポイントのうちの、少なくとも1つの設定ポイントに対応する前記対応付け情報として、第s(sは1≦s<pを満たす整数)の設定ポイントでの前記出力階調と第s+1の設定ポイントでの前記出力階調の前記差分を記憶することを特徴とする表示ドライバー。
  10. 請求項8において、
    前記出力階調群は、第1〜第k(kは2以上の整数)の設定ポイントに対応する出力階調を含み、
    前記メモリーは、
    第q(qは1≦q<kを満たす整数)〜第kの設定ポイントのうちの、少なくとも1つの設定ポイントに対応する前記対応付け情報として、第t(tはq≦t<kを満たす整数)の設定ポイントでの前記出力階調と第t+1の設定ポイントでの前記出力階調の前記差分を記憶することを特徴とする表示ドライバー。
  11. 請求項8において、
    前記出力階調群は、第1〜第k(kは2以上の整数)の設定ポイントに対応する出力階調を含み、
    第1〜第pの設定ポイントの設定ポイント間での入力階調間隔は、第p〜第qの設定ポイントの設定ポイント間での前記入力階調間隔よりも小さく(p,qは1<p<q<kを満たす整数)、且つ、
    第q〜第kの設定ポイントの設定ポイント間での前記入力階調間隔は、第p〜第qの設定ポイントの設定ポイント間での前記入力階調間隔よりも小さいことを特徴とする表示ドライバー。
  12. 請求項8において、
    前記出力階調群は、第1〜第k(kは2以上の整数)の設定ポイントに対応する出力階調を含み、
    p,qを1<p<q<kを満たす整数とし、sを1≦s<pを満たす整数とし、tをq≦t<kを満たす整数としたときに、
    前記メモリーは、
    第1〜第pの設定ポイントのうちの少なくとも1つの設定ポイントに対応する前記対応付け情報として、第sの設定ポイントでの前記出力階調と第s+1の設定ポイントでの前記出力階調の前記差分を記憶し、
    第q〜第kの設定ポイントのうちの少なくとも1つの設定ポイントに対応する前記対応付け情報として、第tの設定ポイントでの前記出力階調と第t+1の設定ポイントでの前記出力階調の前記差分を記憶し、
    前記第1〜第pの設定ポイントの設定ポイント間での入力階調間隔は、第p〜第qの設定ポイントの設定ポイント間での前記入力階調間隔よりも小さく、且つ、前記第q〜第kの設定ポイントの設定ポイント間での前記入力階調間隔は、前記第p〜第qの設定ポイントの設定ポイント間での前記入力階調間隔よりも小さいことを特徴とする表示ドライバー。
  13. 請求項9乃至12のいずれかにおいて、
    前記メモリーは、
    前記第1〜第kの設定ポイントの少なくとも1つの設定ポイントに対応する前記出力階調として、m(mは2以上の整数)ビットの階調データを記憶し、
    前記メモリーは、
    前記出力階調の前記差分として、前記mビットの階調データの小数階調に相当する前記差分を記憶可能であることを特徴とする表示ドライバー。
  14. 請求項13において、
    前記処理回路は、
    前記出力階調の前記差分に基づいて、所与の入力階調に対応する前記出力階調を演算する処理を行うことを特徴とする表示ドライバー。
  15. 表示データの階調のガンマ変換処理を行う処理回路と、
    前記ガンマ変換処理における入力階調群と出力階調群との対応付け情報を記憶するメモリーと、
    を含み、
    前記メモリーは、
    前記出力階調群のmビットの階調データのうち下位nビット(m、nは2以上でn<mの整数)のデータを記憶し、
    前記処理回路は、
    前記メモリーに記憶された下位nビットのデータに基づいて、前記mビットの階調データを復元することを特徴とする表示コントローラー。
  16. 請求項1乃至14のいずれかに記載の表示ドライバーと、
    電気光学パネルと、
    を含むことを特徴とする電気光学装置。
  17. 請求項1乃至14のいずれかに記載の表示ドライバーを含むことを特徴とする電子機器。
  18. 請求項15に記載の表示コントローラーを含むことを特徴とする電子機器。
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