JP5470023B2 - 画像処理回路、表示装置、及び電子機器 - Google Patents

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Description

フィルタ処理を行う画像処理回路に関する。また、画像処理回路を有する表示装置に関する。また、表示装置を表示部に有する電子機器に関する。
液晶表示装置(LCDともいう)やEL表示装置(エレクトロルミネセンス表示装置ともいう)などの表示装置の表示画像は、画像処理を行うことにより例えば画質を向上させることができる。
画像処理の一例としては、例えばスキャナーやプリンタなどのデバイスでも用いられるフィルタ処理(フィルタリングともいう)がある。フィルタ処理とは、フィルタと呼ばれる重み付け係数のマトリクスを用いて各画素データ値に重み付けをし、その和をとる演算処理である。フィルタ処理により画像の平均化、強調、エッジ検出、及び特定パターンの検出などの処理を行うことができる。
上記フィルタ処理を含む画像処理機能を有するデバイス(画像処理回路または画像処理装置ともいう)としては例えば特許文献1などが挙げられる。
特許文献1に記載の画像処理装置(画像処理回路)は、互いに直列接続された複数のラインメモリを用いてエッジ検出処理及びフィルタ処理を行うものである。
ラインメモリとは、1行分の画素に対応する画素データを記憶可能なメモリをいう。
特開2007−6133号公報
しかしながら、従来の画像処理回路は、搭載する表示装置の画素数に合わせて設計が行われるため、一つの表示装置に合わせて設計された画像処理回路を他の表示装置に適用することは困難であり、汎用性が低いといった問題がある。
上記問題を鑑み、本発明では、仕様の異なる複数の表示装置への適用を容易にすることで汎用性を高めることを課題の一つとする。
本発明の一態様は、フィルタ処理を行う演算回路と、互いに電気的に接続された複数行のラインメモリを用いて画素データを演算回路に出力する構成の画像処理回路である。
さらに本発明の一態様の画像処理回路は、入力される画素データの数に応じて、画素データに加えダミーデータを出力してデータ調整を行う回路を有する構成である。
本発明の一態様は、X行Y列(X及びYは自然数)の画素のそれぞれに対応して入力されるX×Y個の画素データがY≦K(KはY以上の自然数)であるとき、出力データとして、画素データを1行目の画素に対応する画素データから各行の画素に対応する画素データ毎に順次出力し、且つ各行の画素に対応する画素データを出力する毎にK−Y個のダミーデータを順次出力するデータ調整回路と、K個の画素データの記憶が可能であり、データ調整回路から入力される画素データまたはダミーデータを一定期間記憶した後に出力する第1のラインメモリと、K個の画素データの記憶が可能であり、第1のラインメモリから入力される画素データまたはダミーデータを一定期間記憶した後に出力する第2のラインメモリと、出力タイミング制御回路と、出力タイミング制御回路を介して第1のラインメモリ及び第2のラインメモリから入力される画素データを一定期間記憶し、記憶した画素データを用いてフィルタ処理を行う演算回路と、を有する画像処理回路である。
なお、データ調整回路は、画素データの数を計数する計数回路を有する構成とすることもできる。
また、第1のラインメモリ及び第2のラインメモリは、互いに電気的に接続されたK段の順序論理回路を有する構成とすることもできる。
また、フィルタ処理は、微分フィルタ、積分フィルタ、またはラプラシアンフィルタなどを用いた処理とすることができる。
また、画素データ及びダミーデータは、デジタルデータとすることもできる。
また、ダミーデータは、入力される画素データのいずれかとすることもできる。
本発明の一態様は、本発明の一態様である画像処理回路と、画像処理回路に電気的に接続されたコントロール回路と、コントロール回路に電気的に接続された走査線駆動回路及び信号線駆動回路と、走査線駆動回路及び信号線駆動回路に電気的に接続された画素を有する画素部と、を有する表示装置である。
本発明の一態様は、本発明の一態様である表示装置を表示部に有する電子機器である。
なお、本明細書において、第1、第2などの序数を用いた用語は、構成要素の混同を避けるために付したものであり、数的に限定するものではないことを付記する。
演算回路において、入力される画素データの数に因らずに、行方向及び列方向において互いに隣り合う画素に対応する画素データを用いてフィルタ処理を行うことができるため、仕様の異なる複数の表示装置への適用が容易になり、汎用性を高めることができる。
実施の形態1における画像処理回路の構成例を示すブロック図である。 実施の形態2における画像処理回路の構成例を示すブロック図である。 図2に示すデータ調整回路の動作を示すフローチャートである。 図2に示す画像処理回路の動作を示すタイミングチャートである。 図2に示す画像処理回路の動作を示すブロック図である。 図2に示す画像処理回路の動作を示すブロック図である。 実施の形態3における画像処理回路の作製方法の一例を示す断面図である。 実施の形態3における画像処理回路の作製方法の一例を示す断面図である。 実施の形態3における画像処理回路の作製方法の一例を示す断面図である。 実施の形態4における表示装置の構成例を示すブロック図である。 図10に示す表示装置における画素の回路構成を示す回路図である。 図10に示す表示装置における駆動回路の回路構成を示すブロック図である。 実施の形態5における液晶表示装置の構造例を示す断面図である。 実施の形態6における発光表示装置の構造例を示す断面図である。 実施の形態7における電子機器の構成例を示す図である。
本発明の実施の形態の一例について、図面を用いて以下に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は、以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではないとする。
(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の一態様である画像処理回路について説明する。
本実施の形態における画像処理回路の構成について図1を用いて説明する。図1は本実施の形態の画像処理回路の構成例を示すブロック図である。
図1(A)に示す画像処理回路は、データ調整回路101と、ラインメモリ1021と、ラインメモリ1022と、出力タイミング制御回路103と、演算回路104と、を有する。
データ調整回路101は、入力される画素データに応じて出力するデータ(出力データともいう)の調整を行う回路である。
データ調整回路101に入力される画素データは、X行Y列(X及びYは自然数)の画素のそれぞれに対応するX×Y個の画素データである。例えば入力される画素データがデジタルデータの場合、1つの画素データを2(Aは自然数)ビットのデータ量で表わすことができる。なお、本明細書において、X×Y個の画素データをまとめて画像データともいう。画像データは、例えば画像信号としてデータ調整回路101に入力される。データ調整回路101は、入力される画素データの画素の列数(Y)に応じて、ダミーデータを画素データに加えて出力することによりデータの調整を行う。
データ調整回路101は、例えば計数回路及び記憶回路などの論理回路を組み合わせて構成することができる。
また、ダミーデータとは、画素データと同じ形式のデータであり、例えば画素データがデジタルデータの場合、ダミーデータも画素データと同様に2(Aは自然数)ビットのデータ量で表される。ダミーデータとしては、例えば0のみのデータや1のみのデータなどを用いることができる。0のみのデータや1のみのデータは、例えば予めメモリなどに記憶しておくことにより用いることができる。また、ある行の画素データから次の行の画素データまでの間の信号の状態は0のみまたは1のみで表されるため、ある行の画素データから次の行の画素データまでの間の信号の状態をダミーデータとして用いることもできる。また、ダミーデータとして0のみのデータや1のみのデータ以外のデータを用いることもでき、例えば画素データのいずれかをダミーデータとして用いることもできる。
また、本明細書において、画素データまたはダミーデータを単にデータともいう。
ラインメモリ1021及びラインメモリ1022は、それぞれ入力される画素データのうち、K個(KはY以上の自然数)の画素データの記憶が可能となるように予め設計されたメモリである。例えばK=Yの場合には、ラインメモリ1021及びラインメモリ1022に記憶されるデータは全て画素データとなるが、K>YのときにはY個の画素データと、不足の画素データの代わりにK−Y個のダミーデータが記憶される。
ラインメモリ1021は、入力端子及び出力端子を有し、入力端子がデータ調整回路101に電気的に接続される。
ラインメモリ1022は、入力端子及び出力端子を有し、入力端子がラインメモリ1011の出力端子に電気的に接続される。
なお、ラインメモリ1021及びラインメモリ1022のそれぞれは、例えば複数段の順序論理回路により構成することができる。例えばK段の順序論理回路を設けることにより、1段の順序論理回路あたり、1つの画素データまたは1つのダミーデータを記憶することが可能であり、さらに各順序論理回路に記憶されるデータは一定期間毎に別のデータに書き換わる。すなわち、ある期間において、1段目の順序論理回路に記憶されたデータは、一定期間毎に次段の順序論理回路に入力され、一定期間記憶された後、さらに次々段の順路論理回路に出力される。
また、図1(A)に示す画像処理回路では、ラインメモリが2つの場合について説明したがこれに限定されず、本実施の形態の画像処理回路では、少なくとも2つ以上のラインメモリを有する構成にすればよく、例えば図1(B)に示すように、ラインメモリ102乃至ラインメモリ102(Nは2以上の自然数)として、互いに直列接続で電気的に接続されたN個のラインメモリを有する構成とすることもできる。このときラインメモリ102は入力端子及び出力端子を有し、入力端子がラインメモリ102N−1の出力端子に電気的に接続される。
出力タイミング制御回路103は、ラインメモリ1021及びラインメモリ1022に記憶されたデータを演算回路104に出力するタイミングを制御する回路である。ラインメモリ1021及びラインメモリ1022のそれぞれから演算回路104へのデータの出力タイミングは、ラインメモリ1021及びラインメモリ1022に、記憶可能な数だけ入力される画素データのいずれかが記憶された後にすることが好ましい。該タイミングで、ラインメモリ1021及びラインメモリ1022のそれぞれから演算回路104へ画像データを順次出力することにより、ラインメモリ1022から演算回路104に出力される画素データが、ラインメモリ1021から演算回路104に出力される画素データと1行の画素分ずれたものとなり、所定の期間毎に演算回路104には、列方向に互いに隣り合う画素データが入力される。
出力タイミング制御回路103としては、例えばセレクタ回路などを用いることができる。このとき、ラインメモリ1021及びラインメモリ1022から演算回路104へのデータの出力タイミングは、例えばクロック信号のパルスに従って適宜設定することができる。
演算回路104は、一定期間毎に各ラインメモリからデータが入力され、入力されたデータを一定期間記憶し、記憶したデータを用いてフィルタ処理を行う回路である。フィルタ処理としては、例えば微分フィルタ、積分フィルタ、またはラプラシアンフィルタなどを用いた処理などがあり、例えば移動平均フィルタ処理、ガウス平滑化フィルタ処理、ガウス微分フィルタ処理、広域強調フィルタ処理、エッジフィルタ処理、またはモザイク処理などを行うことができる。
次に図1に示す画像処理回路の動作について説明する。
まずX行Y列の画素に対応するX×Y個の画素データがデータ調整回路101に入力される。
データ調整回路101は、入力された画素データから画素の行数(X)及び列数(Y)を算出する。
このときYが1つのラインメモリあたりに記憶可能な画素データの数Kと同じ場合、すなわち、Y=Kであるときは、出力データとして、入力された画素データを1行目の画素データから各行の画素データ毎に順次出力する。
また、Yが1つのラインメモリあたりに記憶可能な画素データの数Kより小さい場合、すなわちY<Kであるとき、出力データとして、入力された画素データを1行目の画素データから各行の画素データ毎に順次出力し、且つ各行の画素データを出力する毎にK−Y個のダミーデータを順次出力する。
データ調整回路101から出力された出力データはラインメモリ1021に入力される。
ラインメモリ1021は、データ調整回路101から入力された画素データまたはダミーデータを一定期間記憶した後に出力する。
ラインメモリ1021から出力された画素データまたはダミーデータは、ラインメモリ1022に入力される。
ラインメモリ1022は、ラインメモリ1021から入力された画素データまたはダミーデータを一定期間記憶した後に出力する。
また、出力タイミング制御回路103に従ってラインメモリ1021及びラインメモリ1022のそれぞれから演算回路104に画素データが順次入力される。
演算回路104は、ラインメモリ1021及びラインメモリ1022から入力された画素データを記憶し、記憶した画素データを用いてフィルタ処理を行う。演算回路104に記憶される画素データは、行方向及び列方向において互いに隣り合う画素に対応する。また、演算回路104に記憶される画素データは、一定期間毎に書き換わり、それぞれの期間毎に異なる画素データの組み合わせでフィルタ処理が行われる。さらにフィルタ回路は、1回のフィルタ処理毎に一つの画像処理データを生成する。以上が図1に示す画像処理回路の動作である。
図1に一例として挙げたように、本実施の形態の画像処理回路の一例は、データ調整回路と、互いに直列接続で電気的に接続された複数のラインメモリと、を有し、1つのラインメモリに記憶可能なデータの数を1行分の画素に対応する画素データの数以上になるように予め設計した構成とし、入力される画素データに対応する画素の列数が1つのラインメモリに記憶可能なデータの数より少ない場合に画素の列数に応じて、入力される画素データに加え、ダミーデータをラインメモリに順次出力することにより、別途アドレス選択回路を設けることなく、一つのタイミングにおいて各ラインメモリから演算回路に出力される画素データの組み合わせを画素の列数に因らずに同じにすることができるため、演算回路では、行方向及び列方向において互いに隣り合う画素に対応する画素データを用いてフィルタ処理を行うことができる。よって仕様の異なる複数の表示装置への適用が容易になり、汎用性を高めることができる。また、本実施の形態の画像処理回路の一例は、別途アドレス選択回路を設ける必要がない構成であるため、配線数を削減することができる。
(実施の形態2)
本実施の形態では、本発明の一態様である画像処理回路の一例としてマトリクスフィルタを用いたフィルタ処理を行う画像処理回路について説明する。
本実施の形態の画像処理回路の構成について図2を用いて説明する。図2は本実施の形態の画像処理回路の構成例を示すブロック図である。
図2に示す画像処理回路は、データ調整回路201と、ラインメモリ2021と、ラインメモリ2022と、ラインメモリ2023と、出力タイミング制御回路203と、演算回路204と、を有する。
データ調整回路201は、入力される画素データの数に応じて出力データを調整する回路である。
データ調整回路201に入力される画素データは、X行Y列(X及びYは自然数)の画素のそれぞれに対応するX×Y個の画素データである。画素データとしては例えばデジタルデータを用いることができる。入力される画素データがデジタルデータの場合、1つの画素データは2(Aは自然数)ビットのデータ量で表わすことができる。画像データは、例えば画像信号としてデータ調整回路201に入力される。データ調整回路201は、入力される画素データを計数することにより対応する画素の行数(X)及び列数(Y)を算出し、算出した列数(Y)に応じて、ダミーデータを画素データに加えて出力することにより出力データを調整する。
データ調整回路201は、少なくとも計数回路を有する。また複数の組み合わせ論理回路により構成することもできる。
また、ダミーデータとは、画素データと同じ形式のデータであり、例えば画素データがデジタルデータの場合、ダミーデータも画素データと同様に2(Aは自然数)ビットのデータ量で表される。ダミーデータとしては、例えば0のみのデータや1のみのデータなどを用いることができる。0のみのデータや1のみのデータは、例えば予めメモリなどに記憶しておくことにより用いることができる。また、ある行の画素データから次の行の画素データまでの間の信号の状態は0のみまたは1のみで表されるため、ある行の画素データから次の行の画素データまでの間の信号の状態をダミーデータとして用いることもできる。また、ダミーデータとして0のみのデータや1のみのデータ以外のデータを用いることもでき、例えば画素データのいずれかをダミーデータとして用いることもできる。
ラインメモリ2021乃至ラインメモリ2023はそれぞれ入力される画素データのうち、K個(KはY以上の自然数)の画素データの記憶が可能となるように予め設計されたメモリである。例えばK=Yの場合には、記憶されるデータは全て画素データとなるが、K>YのときにはY個の画素データと、不足の画素データの代わりにK−Y個のダミーデータが記憶される。なお、図2に示す画像処理回路は、一例として互いに直列接続で電気的に接続された3つのラインメモリを有する構成であるが、これに限定されず、本実施の形態の画像処理回路では、ラインメモリの数を適宜設定することが好ましく、特に演算回路204の仕様(フィルタのマトリクスの数など)によって適宜設定することが好ましい。
ラインメモリ2021は、互いに直列接続で電気的に接続された5段の順序論理回路(順序論理回路221a、順序論理回路221b、順序論理回路221c、順序論理回路221d、及び順序論理回路221e)を有し、順序論理回路221aの入力端子(ラインメモリ2021の入力端子ともいう)がデータ調整回路201に電気的に接続される。
ラインメモリ2022は、互いに直列接続で電気的に接続された5段の順序論理回路(順序論理回路222a、順序論理回路222b、順序論理回路222c、順序論理回路222d、及び順序論理回路222e)を有し、順序論理回路222aの入力端子(ラインメモリ2022の入力端子ともいう)が順序論理回路221eの出力端子(ラインメモリ2021の出力端子ともいう)に電気的に接続される。
ラインメモリ2023は、互いに直列接続で電気的に接続された5段の順序論理回路(順序論理回路223a、順序論理回路223b、順序論理回路223c、順序論理回路223d、及び順序論理回路223e)を有し、順序論理回路223aの入力端子(ラインメモリ2023の入力端子ともいう)が順序論理回路222eの出力端子(ラインメモリ2022の出力端子ともいう)に電気的に接続される。
順序論理回路としては、例えばD型フリップフロップ回路、T型フリップフロップ回路、またはJK型フリップフロップ回路などのフリップフロップ回路を用いることができる。
なお、図2に示す画像処理回路において、ラインメモリ2021乃至ラインメモリ2023は、一例としてそれぞれ5段の順序論理回路を有する構成であるが、これに限定されず、本実施の形態の画像処理回路では、各ラインメモリにおける順序論理回路の数はK段であればよい。
出力タイミング制御回路203は、ラインメモリ2021乃至ラインメモリ2023に記憶された画素データを演算回路204に出力するタイミングを制御する回路であり、ラインメモリ2021乃至ラインメモリ2023の各出力端子、すなわち、順序論理回路221eの出力端子、順序論理回路222eの出力端子、及び順序論理回路223eの出力端子に電気的に接続される。なお、ラインメモリ2021乃至ラインメモリ2023のそれぞれから演算回路204へのデータの出力タイミングは、ラインメモリ2023の各順序論理回路に画素データのいずれかが記憶された後にすることが好ましい。該タイミングで、ラインメモリ2021乃至ラインメモリ2023のそれぞれから演算回路204へ画像データを順次出力することにより、ラインメモリ2021乃至ラインメモリ2123のそれぞれから出力される画素データが、互いに1行の画素分ずれたものとなり、すなわち所定の期間毎に演算回路204には、列方向に互いに隣り合う画素データが入力される。
出力タイミング制御回路203としては、例えばセレクタ回路などを用いることができる。このとき、ラインメモリ2021乃至ラインメモリ2023から演算回路204へのデータの出力タイミングは、例えばクロック信号のパルスに従って適宜設定することができる。
また、ラインメモリ2021乃至ラインメモリ2023から演算回路204への画素データまたはダミーデータの出力タイミングは、例えばクロック信号のパルスに従って適宜設定することができる。出力タイミング制御回路203としては、例えばセレクタ回路などを用いることができる。
演算回路204は、出力タイミング制御回路203に電気的に接続され、出力タイミング制御回路203を介してラインメモリ2021乃至ラインメモリ2023から画素データまたはダミーデータが入力される。また、演算回路204は、3×3の重み付け係数のマトリクスのフィルタであるフィルタ241を有し、入力される画素データのうち、互いに隣り合う画素に対応する3×3個のデータを一定期間記憶し、記憶した3×3個の画素データを用いてフィルタ処理を行う回路である。演算回路204に記憶される画素データは所定の期間毎に新たに入力されたデータに書き換わる。
フィルタ処理としては、例えば微分フィルタ、積分フィルタ、またはラプラシアンフィルタなどを用いた処理などがあり、例えば移動平均フィルタ処理、ガウス平滑化フィルタ処理、ガウス微分フィルタ処理、広域強調フィルタ処理、エッジフィルタ処理、またはモザイク処理などを行うことができる。図2に示す画像処理回路は、一例として、3×3の重み付け係数のマトリクスのフィルタであるフィルタ241を用いたフィルタ処理を行う構成であるが、これに限定されず、本実施の形態の画像処理回路では、重み付け係数のマトリクスの数を適宜設定することができる。
次に図2に示す画像処理回路の動作について説明する。
まずX行Y列の画素のそれぞれに対応するX×Y個の画素データがデータ調整回路201に順次入力される。
次にデータ調整回路201の動作の一例について図3を用いて説明する。図3は図2に示すデータ調整回路の動作を示すフローチャートである。
図3に示すように、開始後まず第1のステップ(図3に示すS1)として、データ調整回路201は、入力された画素データの数を計数し、入力された画素データに対応する画素の行数(X)と列数(Y)の値を算出する。例えば水平同期信号(HSYNCともいう)に従って決められた1水平同期期間に入力された画素データの数を計数することで列数を算出し、垂直同期信号(VSYNCともいう)に従って決められた1垂直同期期間に1列分の画素データが何回入力されたかを計数することで行数を算出することができる。なお、水平同期信号及び垂直同期信号のパルスの周期は適宜設定することができる。
さらにデータ調整回路201は、算出した行数及び列数に従って入力された画素データを調整して出力データとして出力する。このとき出力データは、第2のステップ(図3に示すS2)として、入力される画素の列数がK(KはY以上の自然数)と同じか、Kより低いかを判定することにより設定される。判定処理は、例えば1水平同期期間に計数されるデータの最大計数値をKとして設定し、計数したK個のデータのうち画素データがいくつあるかによってYがKと同じか、Kより低いかを判定することによって行うことができる。なお、Kは1つのラインメモリに記憶可能なデータの数であり、図2に示す画像処理回路ではK=5である。それぞれの場合における出力データについて以下に説明する。
まずY=5であるとき、出力データとしてX行Y列の画素に対応するX×Y個の画素データを1行目の画素に対応する画素データから各行の画素データ毎に順次出力し、終了となる。
一方Y<5であるとき、第3のステップ(図3におけるS3)として、出力データとしてX行Y列の画素に対応するX×Y個の画素データを1行目の画素に対応する画素データから各行の画素データ毎に順次出力し、且つ各行の画素データが出力される毎に5−Y個のダミーデータを順次出力し、終了となる。
なお、ダミーデータとして画素データのいずれかを用いるときは、例えば出力データとしてX行Y列の画素に対応するX×Y個の画素データを1行目の画素に対応する画素データから各行の画素に対応する画素データ毎に順次出力し、且つ各行の画素に対応する画素データが出力される毎に各行の最後に入力される画素データと同じ画素データをさらに5−Y個順次出力する。
次にラインメモリ2021乃至ラインメモリ2023、出力タイミング制御回路203、及び演算回路204の動作について図4乃至図6を用いて説明する。図4は図2に示す画像処理回路の動作を示すタイミングチャートであり、図5及び図6は図2に示す画像処理回路の動作を示す図である。
図4に示すように、データ調整回路201から出力された出力データは、ラインメモリ2021に入力される(In2021参照)。ここでは一例として、出力データは、3×3個の画素データ及び2×3個のダミーデータにより構成され、図4に示すように、まず1行目の画素に対応する画素データ(データA1乃至データA3)、K−Y=5−3=2個のダミーデータ(データA4及びデータA5)、2行目の画素に対応する画素データ(データB1乃至データB3)、2個のダミーデータ(データB4及びデータB5)、3行目の画素に対応する画素データ(データC1乃至データC3)、2個のダミーデータ(データC4及びデータC5)の順にラインメモリ2021に入力されるものとする。
ラインメモリ2021は、データ調整回路201から入力されたデータをクロック信号(CLK)に従って一定期間記憶した後に出力する。例えば図4に示すように、時刻t0後に順序論理回路221aに入力されたデータA1は、クロック信号に従って順序論理回路221a、順序論理回路221b、順序論理回路221c、順序論理回路221d、順序論理回路221eの順にシフトして一定期間記憶され、その後順序論理回路221eから出力される。なお、クロック信号のパルスは適宜設定することができる。
また、時刻t1における画像処理回路の状態を図5(A)に示す。図5(A)に示すように、時刻t1では、データA1は順序論理回路221eに記憶され、データA2は順序論理回路221dに記憶され、データA3は順序論理回路221cに記憶され、データA4は順序論理回路221bに記憶され、データA5は順序論理回路221aに記憶される。
ラインメモリ2021から出力された画素データまたはダミーデータは、ラインメモリ2022に入力される(In2022参照)。
このときラインメモリ2022は、ラインメモリ2021から入力されたデータをクロック信号に従って一定期間記憶した後に出力する。例えば図4に示すように、時刻t2後に順序論理回路222aに入力されたデータA1は、クロック信号に従って順序論理回路222a、順序論理回路222b、順序論理回路222c、順序論理回路222d、順序論理回路222eの順にシフトしながら一定期間記憶され、その後順序論理回路221eから出力される。
なお、時刻t1乃至時刻t2の間はデータの移動の無い無効期間である。
また、時刻t3における画像処理回路の状態を図5(B)に示す。図5(B)に示すように、時刻t3では、データA1は順序論理回路222eに記憶され、データA2は順序論理回路222dに記憶され、データA3は順序論理回路222cに記憶され、データA4は順序論理回路222bに記憶され、データA5は順序論理回路222aに記憶される。また、データB1は順序論理回路221eに記憶され、データB2は順序論理回路221dに記憶され、データB3は順序論理回路221cに記憶され、データB4は順序論理回路221bに記憶され、データB5は順序論理回路221aに記憶される。
次にラインメモリ2022から出力されたデータは、ラインメモリ2023に入力される(In2023参照)。
このときラインメモリ2023は、ラインメモリ2022から入力されたデータをクロック信号に従って一定期間記憶した後に出力する。例えば図4に示すように、時刻t4後に順序論理回路222aに入力されたデータA1は、クロック信号に従って順序論理回路222a、順序論理回路222b、順序論理回路222c、順序論理回路222d、順序論理回路222eの順にシフトしながら一定期間記憶され、その後順序論理回路221eから出力される。
なお、時刻t3乃至時刻t4の間はデータの移動の無い無効期間である。
また、時刻t5における画像処理回路の状態を図6(C)に示す。図6(C)に示すように、時刻t5では、データA1は順序論理回路223eに記憶され、データA2は順序論理回路223dに記憶され、データA3は順序論理回路223cに記憶され、データA4は順序論理回路223bに記憶され、データA5は順序論理回路223aに記憶される。また、データB1は順序論理回路222eに記憶され、データB2は順序論理回路222dに記憶され、データB3は順序論理回路222cに記憶され、データB4は順序論理回路222bに記憶され、データB5は順序論理回路222aに記憶される。また、データC1は順序論理回路221eに記憶され、データC2は順序論理回路221dに記憶され、データC3は順序論理回路221cに記憶され、データC4は順序論理回路221bに記憶され、データC5は順序論理回路221aに記憶される。
次に出力タイミング制御回路203に従ってラインメモリ2021乃至ラインメモリ2023のそれぞれから演算回路204に順次画素データが入力される。このときラインメモリ2021乃至ラインメモリ2023のそれぞれから演算回路204に順次画素データが入力されるタイミングはラインメモリ2023にデータA1乃至データA5が記憶された後、すなわち時刻t5の後である時刻t6とする。
なお、時刻t5乃至時刻t6の間はデータの移動の無い無効期間である。
このとき、演算回路204は、入力された画素データを用いて3×3のフィルタ241によりフィルタ処理を行う。フィルタ処理により1つの画像処理データを生成する。
例えば時刻t7における画像処理回路の状態を図6(D)に示す。図6(D)に示すように、時刻t7において、データA1乃至データA3、データB1乃至データB3、及びデータC1乃至データC3を用いてデータB2に対応する画素を注目画素としたフィルタ処理を行う。すなわち、用いるデータは注目画素に対応する1個の画素データと、注目画素の周辺画素に対応する8個の画素データであり、行方向及び列方向において互いに隣り合う画素に対応する画素データである。時刻t7においてフィルタ処理により生成された画像処理データは、データB1に対応する画素のデータに相当する。以上が図2に示す画像処理回路の動作である。
図2に一例として挙げたように、本実施の形態の画像処理回路の一例は、データ調整回路と、互いに電気的に接続された複数のラインメモリと、を有する。さらに本実施の形態の画像処理回路の一例は、1つのラインメモリを、1行分の画素に対応する画素データの数以上の順序論理回路を用いた構成とし、本実施の形態の画像処理回路の一例は、入力される画素データの数を計数し、対応する画素の列数を算出し、画素の列数が1つのラインメモリの順序論理回路の数より少ない場合に、画素の列数に応じてダミーデータを入力された画素データに加えてラインメモリに出力するものである。これにより、別途アドレス選択回路などを設けることなく、一つのタイミングにおいて各ラインメモリから演算回路に出力される画素データの組み合わせを画素の列数に因らずに同じにすることができるため、演算回路では、一つの注目画素と、その周辺画素に対応する画素データを用いてフィルタ処理を行うことができる。よって仕様の異なる複数の表示装置への適用が容易になり、汎用性を高めることができる。また、本実施の形態の画像処理回路は、別途アドレス選択回路を設ける必要がない構成であるため、配線数を削減することができる。
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
(実施の形態3)
本実施の形態では、本発明の一態様である画像処理回路の作製方法について説明する。
本発明の一態様である画像処理回路は、例えばP型またはN型の薄膜トランジスタを用いて作製することができる。本実施の形態の画像処理回路の作製方法の一例として、薄膜トランジスタを用いた画像処理回路の作製方法について図7乃至図9を用いて説明する。図7乃至図9は、本実施の形態の画像処理回路の作製方法の一例を示す断面図である。
まず図7(A)に示すように、基板301上に下地膜302を形成する。
なお、本明細書において、Aの上にBが形成されている、あるいは、A上にBが形成されている、と明示的に記載する場合は、Aの上にBが直接接して形成されていることに限定されない。直接接してはいない場合、つまり、AとBと間に別の対象物が介在する場合も含むものとする。ここで、A、Bは、対象物(例えば装置、素子、回路、配線、電極、端子、膜、または層など)であるとする。
従って例えば層Aの上または層A上に層Bが形成されていると明示的に記載されている場合は、層Aの上に直接接して層Bが形成されている場合と、層Aの上に直接接して別の層(例えば層Cや層Dなど)が形成されていて、その上に直接接して層Bが形成されている場合とを含むものとする。なお、別の層(例えば層Cや層Dなど)は、単層でもよいし、複層でもよい。
基板301としては、例えばガラス基板、石英基板、または可撓性基板などを用いることができる。可撓性基板とは、折り曲げることができる(フレキシブルともいう)基板のことであり、例えばポリカーボネート、ポリアリレート、またポリエーテルスルフォンなどからなるプラスチック基板などが挙げられる。また、基板301としては、貼り合わせフィルム(ポリプロピレン、ポリエステル、ビニル、ポリフッ化ビニル、塩化ビニルなどからなる)、繊維状な材料からなる紙、基材フィルム(ポリエステル、ポリアミド、無機蒸着フィルム、紙類等)などを用いることもできる。
下地膜302は、例えば酸化絶縁膜、窒化絶縁膜、または窒素を含む酸化絶縁膜などを用いて形成することができ、酸化絶縁膜、窒化絶縁膜、及び窒素を含む酸化絶縁膜は、例えばプラズマCVD法などを用いて形成することができる。また下地膜302は、上記に挙げた絶縁膜を積層して設けることもできる。下地膜302は必ずしも設ける必要はないが、下地膜302を設けることにより、例えば基板301から上層にアルカリ金属などの不純物が拡散するのを抑制することができる。また下地膜302を設ける場合には、基板301としてシリコン基板、金属基板、またはステンレス基板などを用いることもできる。
次に下地膜302上に半導体層を形成し、レジストなどを用いて半導体層を選択的にエッチングすることにより図7(B)に示すように、下地膜302上に島状である半導体層3031及び半導体層3032を形成する。レジストは例えばフォトリソグラフィー技術を用いて形成することができる。
半導体層としては、例えば非晶質半導体膜、微結晶(マイクロクリスタルともいう)半導体膜、または多結晶半導体膜などの半導体膜を用いることができる。非晶質半導体膜及び微結晶半導体膜は例えばCVD法を用いて形成することができ、多結晶半導体膜は例えば非晶質半導体膜を熱処理などで結晶化させることにより形成することができる。
また、半導体層として単結晶半導体層を用いることもできる。単結晶半導体層は、例えば単結晶半導体基板を加工して形成することができる。単結晶半導体基板としては、例えば単結晶シリコン基板、単結晶ゲルマニウム基板、または単結晶シリコンゲルマニウム基板など、第14族元素でなる単結晶半導体基板を用いることができる。また、ガリウムヒ素やインジウムリン等の化合物半導体基板を用いることもできる。単結晶半導体層を用いる場合には、例えば接合層を介して基板301と単結晶半導体層が貼り合わされた構造とすることにより接着面を強固にすることができる。接合層は、接合面が平滑面を有し、親水性表面であり、水素を含有する酸化シリコン、水素を含有する窒化シリコン、酸素と水素を含有する窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコンなどを用いて形成することができる。
水素を含有する酸化シリコンとしては、例えば有機シランを用いてCVD法により形成される酸化シリコンが好ましい。例えば有機シランを用いて形成された酸化シリコン膜を用いることによって、基板301と単結晶半導体層との接合を強固にすることができるためである。有機シランとしては、テトラエトキシシラン(略称:TEOS 化学式:Si(OC)、テトラメチルシラン(略称:TMS 化学式:Si(CH)、テトラメチルシクロテトラシロキサン(略称:TMCTS)、オクタメチルシクロテトラシロキサン(略称:OMCTS)、ヘキサメチルジシラザン(略称:HMDS)、トリエトキシシラン(化学式:SiH(OC)、トリスジメチルアミノシラン(化学式:SiH(N(CH)などのシリコン含有化合物を用いることができる。
なお、酸化シリコンを用いて接合層を形成する場合には、モノシラン、ジシラン、またはトリシランを原料ガスに用いてCVD法により形成することができる。また接合層として機能する酸化シリコン層は熱酸化膜でもよく、塩素を含んでいると好適である。
水素を含有する窒化シリコンは、例えばシランガスとアンモニアガスを用いてプラズマCVD法により形成することができる。また、ガスに水素が加えられていても良い。酸素と水素を含有する窒化シリコンは、例えばシランガスとアンモニアガスと亜酸化窒素ガスを用いてプラズマCVD法で作製することができる。いずれの場合でも接合層としては、シランガスなどを原料ガスとして用いて作製される酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコンであって水素が含まれるものであれば適用することができる。
次に図7(C)に示すように、半導体層3031及び半導体層3032上にゲート絶縁層304を形成する。
ゲート絶縁層304としては、例えば窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、または窒素を含む酸化シリコン膜などを適用することができ、また、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、または窒素を含む酸化シリコン膜は、例えばプラズマCVD法により形成することができる。
次に図7(D)に示すように、ゲート絶縁層304の一部の上、すなわちゲート絶縁層304を挟んで半導体層3031の一部の上にゲート電極3051を形成し、ゲート絶縁層304を挟んで半導体層3032の一部の上にゲート電極3052を形成する。
ゲート電極3051及びゲート電極3052としては、例えばチタン、タングステン、タンタル、モリブデン、ネオジム、コバルト、ジルコニウム、亜鉛、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金、アルミニウム、金、銀、及び銅のいずれかから選ばれた元素、若しくは上記に挙げた元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料、または上記に挙げた元素の窒化物などを用いて形成することができる。また上記に挙げた材料からなる層を積層して形成することができる。上記に挙げた材料からなる層は例えばスパッタ法を用いて形成することができる。
次に図8(E)に示すように、半導体層3031の一部に一対のN型領域であるN型領域3061を形成する。N型領域3061は、例えば少なくとも半導体層3032を覆うようにレジストを形成し、ゲート電極3051及びレジストをマスクとしてN型を付与する不純物元素を添加することにより形成することができる。N型を付与する不純物元素としては、例えばリンなどを用いることができる。
次に図8(F)に示すように、半導体層3032の一部に一対のP型領域であるP型領域3062を形成する。P型領域3062は、例えば少なくとも半導体層3031を覆うようにレジストを形成し、ゲート電極3052及びレジストをマスクとしてP型を付与する不純物元素を添加することにより形成することができる。P型を付与する不純物元素としては、例えばボロンなどを用いることができる。
次に図8(G)に示すように、ゲート絶縁層304及びゲート電極3051及びゲート電極3052上に保護膜307を形成する。保護膜307としては、例えば酸化絶縁膜、窒化絶縁膜、窒化酸化絶縁膜、酸化窒化絶縁膜、などを適用することができる。上記に挙げた絶縁膜は、例えばCVD法を用いて形成することができる。保護膜307は必ずしも設ける必要はないが、保護膜307を設けることにより例えばゲート電極3051及びゲート電極3052を保護することができ、また、短絡など他の配線との影響を抑制することができる。
次に図9(H)に示すように保護膜307上に層間膜308を形成する。層間膜308としては、例えば有機化合物膜及び無機化合物膜を用いて形成することができる。層間膜308を設けることにより、例えば表面の平坦性を高めることができる。
次に図9(I)に示すように、保護膜307及び層間膜308に一対の開口部である3151及び一対の開口部である開口部3152を形成する。開口部3151を形成することにより、N型領域3061の一部は露出し、開口部3152を形成することによりP型領域3062の一部は露出する。開口部3151及び開口部3152は、例えばレジストを選択的に形成し、レジストをマスクとしてエッチングを行うことにより形成することができる。
次に図9(J)に示すように、開口部3151を介してN型領域3061に接するように電極3091を形成し、開口部3152を介してP型領域3062に接するように電極3092を形成する。電極3091及び電極3092は、それぞれ一対の電極であり、電極3091及び電極3092としては例えばゲート電極3051及びゲート電極3052に適用可能な材料及び形成方法を適宜用いることができる。
以上のようにトランジスタ350及びトランジスタ351を用いた本発明の一態様である画像処理回路を作製することができる。
トランジスタ350は、順スタガ型構造のN型トランジスタであり、半導体層3031、ゲート絶縁層304、ゲート電極3051、保護膜307、層間膜308、及び電極3091により構成される。このときN型領域3061はソース領域及びドレイン領域の一方として機能し、電極3091はソース配線及びドレイン配線の一方として機能する。
トランジスタ351は、順スタガ型構造のP型トランジスタであり、半導体層3031、ゲート絶縁層304、ゲート電極3051、保護膜307、層間膜308、及び電極3092により構成される。このときP型領域3062はソース領域及びドレイン領域の一方として機能し、電極3092は、ソース電極及びドレイン電極の他方として機能する。
上記のように、薄膜トランジスタを用いて本発明の一態様である画像処理回路を作製することができる。薄膜トランジスタを用いて画像処理回路を作製することにより、画像処理回路の厚さを薄くすることができる。
なお、図7乃至図9では、薄膜トランジスタとして順スタガ型構造のトランジスタを用いた画像処理回路の作製方法について説明したが、これに限定されず、逆スタガ型構造のトランジスタを用いることができる。逆スタガ型構造のトランジスタを用いることによりトランジスタの作製工程を少なくすることができる。
なお、薄膜トランジスタの半導体層として酸化物半導体層を用いることもできる。酸化物半導体層としては、例えば酸化亜鉛、InGaO(ZnO)などの半導体膜を用いることができる。酸化物半導体層は、例えばスパッタリング法などにより形成することができる。薄膜トランジスタの半導体層に酸化物半導体層を用いることにより、移動度が高く、素子間ばらつきの少なくすることができる。
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と組み合わせることができる。
(実施の形態4)
本発明の一態様である画像処理回路は、例えば液晶表示装置やエレクトロルミネセンス表示装置など、様々な表示装置に適用可能である。そこで本実施の形態では、本発明の一態様である画像処理回路を備えた表示装置について説明する。
本実施の形態の表示装置の構成例について図10を用いて説明する。図10は本実施の形態の表示装置の構成例を示すブロック図である。
図10に示す表示装置は、画素部401と、走査線駆動回路402と、信号線駆動回路403と、制御回路404と、画像処理回路405と、AD変換回路406と、を有する。
画素部401は、行列方向に配列された複数の画素407を有するドットマトリクス構造である。それぞれの画素407は、走査線421を介して走査線駆動回路402に電気的に接続され、信号線431を介して信号線駆動回路403に電気的に接続される。また、画素407を例えば複数の副画素により構成し、それぞれの副画素においてR、G、Bなどの画像を表示させることによりフルカラー表示を行うこともできる。
走査線駆動回路402は、データを書き込む画素407を選択する回路であり、走査線421を介して走査信号を画素に出力する。
信号線駆動回路403は、画素407に書き込むデータを信号として出力する回路であり、信号線431を介して走査線駆動回路402により選択された画素407に画素データをデータ信号として出力する。
制御回路404は、入力された映像信号に応じて走査線駆動回路402及び信号線駆動回路403を制御する制御信号を出力する。
画像処理回路405は、入力されたデータを画像処理し、画像処理データとして出力する回路である。画像処理回路405としては、本発明の一態様である画像処理回路のいずれかを適用することができる。
AD変換回路406は、入力される映像信号がアナログ信号の場合に該アナログ信号をデジタル信号に変換する機能を有する。よって入力される映像信号がデジタル信号の場合には必ずしも設けなくてもよい。
次に図10に示す表示装置における画素の回路構成例について図11を用いて説明する。図11は、図10に示す表示装置における画素の回路構成例を示す回路図であり、図11(A)は液晶表示装置の場合を示し、図11(B)はEL表示装置の場合を示す。
図11(A)に示す画素は、トランジスタ511と、液晶素子512と、容量素子513と、を有する。
トランジスタ511は、ゲート、ソース、及びドレインの少なくとも3つの端子を有する。
ゲートとは、ゲート電極及びゲート配線の一部または全部のことをいう。ゲート配線とは、少なくとも一つのトランジスタのゲート電極と、別の電極や別の配線とを電気的に接続させるための配線のことをいい、例えば表示装置における走査線もゲート配線に含まれる。
ソースとは、ソース領域、ソース電極、及びソース配線の一部または全部のことをいう。ソース領域とは、半導体層のうち、抵抗率が一定値以下の領域のことをいう。ソース電極とは、ソース領域に接続される部分の導電層のことをいう。ソース配線とは、少なくとも一つのトランジスタのソース電極と、別の電極や別の配線とを電気的に接続させるための配線のことをいい、例えば表示装置における信号線がソース電極に電気的に接続される場合にはソース配線に信号線も含まれる。
ドレインとは、ドレイン領域、ドレイン電極、及びドレイン配線の一部または全部のことをいう。ドレイン領域とは、半導体層のうち、抵抗率が一定値以下の領域のことをいう。ドレイン電極とは、ドレイン領域に接続される部分の導電層のことをいう。ドレイン配線とは、少なくとも一つのトランジスタのドレイン電極と、別の電極や別の配線とを電気的に接続させるための配線のことをいい、例えば表示装置における信号線がドレイン電極に電気的に接続される場合にはドレイン配線に信号線も含まれる。
また、本明細書においてトランジスタのソースとドレインは、トランジスタの構造や動作条件などによって変わるため、いずれがソースまたはドレインであるかを限定することが困難である。そこで、本書類(明細書、特許請求の範囲または図面など)においては、ソース及びドレインから任意に選択した一方の端子をソース及びドレインの一方と表記し、他方の端子をソース及びドレインの他方と表記する。
トランジスタ511は、選択スイッチとして機能し、ゲートが図10に示す走査線421に電気的に接続され、ソース及びドレインの一方が図10に示す信号線431に電気的に接続される。
液晶素子512は、第1端子及び第2端子を有し、第1端子がトランジスタ511のソース及びドレインの他方に電気的に接続され、第2端子に接地電位または一定の値の電位(コモン電位ともいう)が与えられる。液晶素子512は、例えば第1端子の一部または全部となる第1の電極と、第2端子の一部または全部となる第2の電極と、第1の電極と第2の電極の間に電圧が印加されることにより透過率が変化する液晶分子を有する層(液晶層という)により構成することができる。
容量素子513は、保持容量として機能し、第1端子及び第2端子を有する。また、容量素子513は、第1端子がトランジスタ511のソース及びドレインの他方に電気的に接続され、第2端子に接地電位または一定の値の電位が与えられる。容量素子513は、第1端子の一部または全部となる第1の電極と、第2端子の一部または全部となる第2の電極と、誘電体層により構成される。なお、容量素子513は必ずしも設ける必要はないが、容量素子513を設けることにより、トランジスタ511のリーク電流による影響を抑制することができる。
次に図11(A)に示す画素の動作について説明する。
まずデータが書き込まれる画素が選択され、選択された画素は、走査線421から入力される信号によりトランジスタ511がオン状態になる。
このとき信号線431からのデータ信号がトランジスタ511を介して入力され、液晶素子512の第1端子の電位はデータ信号の電位となり、液晶素子512は第1端子と第2端子の間に印加される電圧に応じた透過率に設定される。データ書き込み後、走査線421から入力される信号によりトランジスタ511がオフ状態になり、液晶素子512は表示期間の間設定された透過率を維持し、表示状態となる。上記動作を走査線421毎に順次行い、すべての画素においてデータが書き込まれる。
図11(B)に示す画素は、トランジスタ521と、容量素子522と、トランジスタ523と、発光素子524と、を有する。
トランジスタ521は、ゲートが図10に示す走査線421に電気的に接続され、ソース及びドレインの一方が図10に示す信号線431に電気的に接続される。
容量素子522は、保持容量として機能し、第1端子及び第2端子を有する。また、容量素子522は、第1端子がトランジスタ521のソース及びドレインの他方に電気的に接続され、第2端子に高電源電位(Vddともいう)が与えられる。高電源電位は、例えば電源回路などにより生成することができる。なお容量素子522は必ずしも設ける必要はないが、容量素子522を設けることにより、書き込み後においても発光状態を維持することができる。
トランジスタ523は、ゲートがトランジスタ521のソース及びドレインの他方に電気的に接続され、ソース及びドレインの一方に高電源電位が与えられる。
発光素子524は、第1端子及び第2端子を有し、第1端子がトランジスタ523のソース及びドレインの他方に電気的に接続され、第2端子に低電源電位(Vssともいう)が与えられる。発光素子524は、例えば第1端子の一部または全部となる第1の電極と、第2端子の一部または全部となる第2の電極と、第1の電極と第2の電極の間に電圧が印加されることにより発光する電界発光層より構成することができる。発光素子524としては、例えばEL(エレクトロルミネセンスともいう)素子を用いることができ、EL素子としては例えば有機ELまたは無機ELを用いることができる。
なお、高電源電位は低電源電位より相対的に値の高い電位であり、低電源電位は、高電源電位より相対的に値の低い電位である。それぞれの値は回路の仕様などにより適宜設定されるため特に限定されない。例えばVdd>Vssであっても必ずしも|Vdd|>|Vss|であるとは限らない。またVdd>Vssであっても必ずしもVGND≧Vssであるとも限らない。
発光素子524における第1の電極または第2の電極は、少なくとも一方が透光性を有する導電材料を用いて形成されたものであればよい。これにより、基板とは逆側の面から発光を取り出す上面射出や、基板側の面から発光を取り出す下面射出や、基板側及び基板とは反対側の面から発光を取り出す両面射出構造の発光素子とすることができる。透光性を有する導電材料としては、例えば酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物(以下、ITOと示す。)、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などの透光性を有する導電性導電膜を用いることもできる。
電界発光層は、単数の層で構成されていても、複数の層が積層されるように構成されていてもどちらでも良い。複数の層で構成されている場合、第1の電極上に電子注入層、電子輸送層、電界発光層、ホール輸送層、ホール注入層の順に積層する。なおこれらの層を全て設ける必要はない。電界発光層としては有機化合物または無機化合物を用いて形成することができる。
次に図11(B)に示す画素の動作について説明する。
まずデータ書き込みを行う画素が選択される。選択された画素は、走査線421から入力される走査信号によりトランジスタ521がオン状態になり、所定の値の電位であるデータ信号が信号線431からトランジスタ523のゲートに入力される。
トランジスタ523は、ゲートに入力されるデータ信号に応じた電位によりオン状態またはオフ状態になる。トランジスタ523がオン状態のとき、発光素子524の電位は、トランジスタ523のゲート電位及び第1の電位に応じた値となる。このとき発光素子524に第1端子及び第2端子との間に印加された電圧に応じて電流が流れ、発光素子524は流れる電流の量に応じた輝度で発光する。また、容量素子522によりトランジスタ523のゲート電位は一定時間保持されるため、発光素子524は一定時間発光状態を維持する。以上が図11(B)に示す画素の動作である。
また信号線431から画素に入力されるデータ信号がデジタル形式の場合、画素はトランジスタのオンとオフの切り替えによって、発光もしくは非発光の状態となる。よって、面積階調法または時間階調法を用いて階調の表示を行うことができる。面積階調法は、1画素を複数の副画素に分割し、各副画素を図11(B)に示す回路構成にして独立にデータ信号に基づいて駆動させることによって、階調表示を行う駆動法である。また時間階調法は、画素が発光する期間を制御することによって、階調表示を行う駆動法である。
発光素子524は、例えば図11(A)に示す液晶素子512などに比べて応答速度が高いので、時間階調法に適している。具体的に時間階調法で表示を行なう場合、1フレーム期間を複数のサブフレーム期間に分割する。そしてビデオ信号に従い、各サブフレーム期間において画素の発光素子を発光または非発光の状態にする。複数のサブフレーム期間に分割することによって、1フレーム期間中に画素が実際に発光する期間のトータルの長さを、ビデオ信号により制御することができ、階調を表示することができる。
次に図10に示す表示装置における駆動回路の構成例について図12を用いて説明する。図12は図10に示す表示装置における駆動回路の構成例を示すブロックであり、図12(A)は走査線駆動回路を示し、図12(B)は信号線駆動回路を示す。
図12(A)に示す走査線駆動回路402は、シフトレジスタ531、レベルシフタ532、バッファ533と、を有する。
シフトレジスタ531にはゲートスタートパルス(GSP)、ゲートクロック信号(GCK)などの信号が入力される。
レベルシフタ532は、入力された信号をもとに用途によって切り分けた信号を生成する機能を有する。
バッファ533は、信号を増幅させる機能を有し、オペアンプなどを有する。
図12(B)に示す信号線駆動回路403は、シフトレジスタ541、ラッチ回路542、レベルシフタ543、バッファ544、DA変換回路545と、を有する。
シフトレジスタ541は、スタートパルス(SSP)などの信号が入力される。
ラッチ回路542は、画像処理回路405からフィルタ処理されたデータ信号が入力される。保持されたラッチ信号を一斉に図5における画素部に出力させる。これを線順次駆動と呼ぶ。
レベルシフタ543は、入力された信号をもとに用途によって切り分けた信号を生成する機能を有する。
バッファ544は、信号を増幅させる機能を有し、オペアンプなどを有する。
DA変換回路545は、入力された信号がデジタル信号の場合にアナログ信号に変換する機能を有する。なお、入力される信号がアナログ信号の場合には必ずしも設ける必要はない。
制御回路404は、画像処理回路405から入力されたデータ信号をもとに制御信号を生成し、走査線駆動回路402及び信号線駆動回路403に出力する機能を有する。
画像処理回路405は、入力されたデータ信号(ビデオ信号ともいう)にフィルタ処理を行うことにより画像処理されたデータ信号を生成する機能を有する。画像処理回路405としては、本発明の一態様である画像処理回路を適用することができ、具体的な説明については上記実施の形態における画像処理回路の説明を適宜援用する。
次に図10に示す表示装置の動作について説明する。
まず第1のデータ信号がAD変換回路406によりデジタル信号に変換される。
変換された第1のデータ信号は画像処理回路405に入力される。
画像処理回路405は、入力された第1のデータ信号の画像処理を行い、画像処理されたデータ信号を第2のデータ信号として制御回路404に出力する。
制御回路404は、入力された第2のデータ信号をもとに制御信号を生成し、走査線駆動回路402及び信号線駆動回路403に出力する。
走査線駆動回路402は、制御信号に従ってデータ書き込みを行う走査線421を選択する。選択された走査線421に電気的に接続された画素407は、信号線431を介して信号線駆動回路403からデータ信号が入力されることにより、表示状態になる。さらに走査線駆動回路402により順次走査線421が選択され、すべての画素407においてデータ書き込みが行われる。以上が図10に示す表示装置の動作である。
上記図10に示す表示装置を例に挙げたように、本発明の一態様である画像処理回路を表示装置に適用することにより、フレーム毎に画素データを画像処理することにより、より鮮明な静止画表示または動画表示を行うことができる。
また、本発明の一態様である画像処理回路では、画素の列数に応じてダミーデータを出力するが、本実施の形態の表示装置は、画素部においてダミーデータは表示されないため、画素データの数に関係なく、所望の表示を行うことができる。
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
(実施の形態5)
本実施の形態では、上記の実施の形態4の表示装置の一例として液晶表示装置について説明する。
本実施の形態の液晶表示装置の構造例について図13を用いて説明する。図13は、本実施の形態の液晶表示装置の構造例を示す断面図である。
図13に示す液晶表示装置は、基板611と、トランジスタ612と、トランジスタ613と、トランジスタ614と、保護膜615と、層間膜616と、電極617と、保護膜618と、シール材619と、液晶層620と、保護膜621と、電極622と、基板623と、を有する。
基板611としては、図7に示す基板301に適用可能な材料を適宜用いることができる。
トランジスタ612及びトランジスタ613は、周辺回路部601に設けられる。トランジスタ612及びトランジスタ613はそれぞれP型トランジスタまたはN型トランジスタであり、基板611上に設けられる。トランジスタ612及びトランジスタ613を用いて構成される周辺回路としては、例えば走査線駆動回路、信号線駆動回路、コントロール回路、または本発明の一態様である画像処理回路などが挙げられる。上記に挙げた周辺回路は図13に示すように同一基板上に設けることもできる。
トランジスタ614は、表示部602に設けられる。トランジスタ614はP型トランジスタまたはN型トランジスタであり基板611上に設けられる。
トランジスタ612乃至トランジスタ614は、例えば図7乃至図9に示す画像処理回路の作製方法を用いて作製することができる。また、トランジスタ612乃至トランジスタ614は、図13に示すように、同一基板上に設けることもできる。
保護膜615は、トランジスタ612乃至トランジスタ614を覆うように設けられ、大気中に浮遊する有機物や金属物、水蒸気などの汚染不純物の侵入を防ぐためのものである。保護膜615としては、緻密な膜が好ましく、例えば酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜、酸化アルミニウム膜、窒化アルミニウム膜、酸化窒化アルミニウム膜、または窒化酸化アルミニウム膜を用いることができる。なお、上記に挙げた膜は、例えばスパッタ法を用いて形成することができ、また、上記に挙げた膜を積層して保護膜615とすることもできる。
層間膜616は、保護膜615上に設けられ、主に平坦化膜として機能する。層間膜616としては、例えばポリイミド、アクリル、ベンゾシクロブテン、ポリアミド、またはエポキシなどの、耐熱性を有する有機材料を含む膜を用いることができる。また上記有機材料の他に、例えば低誘電率材料(low−k材料)、シロキサン系樹脂、PSG(リンガラス)、BPSG(リンボロンガラス)などを含む膜を用いることもできる。また、上記に挙げた材料を含む膜を積層して層間膜616とすることもできる。
なお、シロキサン系樹脂とは、シロキサン系材料を出発材料として形成されたSi−O−Si結合を含む樹脂に相当する。シロキサン系樹脂は置換基としては有機基(例えばアルキル基やアリール基)やフルオロ基を用いても良い。また、有機基はフルオロ基を有していても良い。
また、層間膜616の形成方法は、特に限定されず、材料に応じて、スパッタ法、SOG法、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、液滴吐出法(インクジェット法、スクリーン印刷、オフセット印刷など)、ドクターナイフ、ロールコーター、カーテンコーター、ナイフコーターなどを適宜用いて形成することができる。材料液を用いて層間膜616を形成する場合、ベークする工程と同時に半導体層のアニール(300℃〜400℃)を行ってもよい。層間膜616の焼成工程と半導体層のアニールを兼ねることで効率よく表示装置を作製することが可能となる。
電極617は、保護膜615及び層間膜616に設けられた開口部を介してトランジスタ614のソース電極またはドレイン電極に電気的に接続される。電極617としては、例えば酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物(以下、ITOと示す。)、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などの透光性を有する導電性材料を含む導電膜を用いることができる。また、電極617として、導電性高分子(導電性ポリマーともいう)を含む導電性組成物を用いて形成することができる。導電性組成物を用いて形成した画素電極は、シート抵抗が10000Ω/□以下、波長550nmにおける透光率が70%以上であることが好ましい。また、導電性組成物に含まれる導電性高分子の抵抗率が0.1Ω・cm以下であることが好ましい。
導電性高分子としては、いわゆるπ電子共役系導電性高分子が用いることができる。例えば、ポリアニリンまたはその誘導体、ポリピロールまたはその誘導体、ポリチオフェンまたはその誘導体、もしくはこれらの2種以上の共重合体などがあげられる。
保護膜618は、電極617を覆うように設けられる。
基板623としては、例えば基板611に適用可能な基板を適宜用いることができる。
電極622は、基板623側に設けられている。電極622としては、例えば電極617に適用可能な材料を適宜用いることができる。
保護膜621は、電極622を覆うように設けられる。
液晶層620は、基板611及び基板623の間にシール材619を用いて封止される。
図13を一例として挙げたように、本実施の形態の液晶表示装置は、同一基板上に表示部及び周辺回路部を設けた構成であり、且つ周辺回路部には本発明の一態様である画像処理回路を設けた構成である。同一基板上に表示部及び周辺回路部を設けることにより、表示部及び周辺回路部間の配線数を削減することができる。
なお、本実施の形態の液晶表示装置は、配向膜、偏光板を有し、更にカラーフィルタや遮光膜を有する構成とすることもできる。
また、図13に示す液晶表示装置は、一例として透過型液晶表示装置であるが、これに限定されず、本実施の形態の液晶表示装置は、反射型液晶表示装置、または半透過型液晶表示装置でも適用することできる。
また、図13に示す液晶表示装置は、一例として基板の外側(視認側)に偏光板を設け、内側に着色層、表示素子に用いる電極という順に設ける構成であるが、これに限定されず、本実施の形態の液晶表示装置は、基板の内側に偏光板を有する構成とすることもできる。また、偏光板と着色層の積層構造も図13に示す構成に限定されず、本実施の形態の表示装置では、偏光板及び着色層の材料や作製工程条件によって適宜設定すればよい。また、本実施の形態の表示装置は、ブラックマトリクスとして機能する遮光膜を設けた構成とすることもできる。
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
(実施の形態6)
本実施の形態では、上記実施の形態4に示した表示装置の一例として発光表示装置について説明する。
本実施の形態の発光表示装置の構造例について図14を用いて説明する。図14は本実施の形態の発光表示装置の構造例を示す断面図である。
図14に示す発光表示装置は、発光素子としてエレクトロルミネッセンス(ELともいう)素子を有する表示装置である。EL素子は、発光材料が有機化合物であるか、無機化合物であるかによって区別され、一般的に、前者は有機EL素子、後者は無機EL素子と呼ばれている。
有機EL素子は、発光素子に電圧を印加することにより、一対の電極から電子および正孔がそれぞれ発光性の有機化合物を含む層に注入され、電流が流れる。そして、それらキャリア(電子および正孔)が再結合することにより、発光性の有機化合物が励起状態を形成し、その励起状態が基底状態に戻る際に発光する。このようなメカニズムから、このような発光素子は、電流励起型の発光素子と呼ばれる。
無機EL素子は、その素子構成により、分散型無機EL素子と薄膜型無機EL素子とに分類される。分散型無機EL素子は、発光材料の粒子をバインダ中に分散させた発光層を有するものであり、発光メカニズムはドナー準位とアクセプター準位を利用するドナー−アクセプター再結合型発光である。薄膜型無機EL素子は、発光層を誘電体層で挟み込み、さらにそれを電極で挟んだ構造であり、発光メカニズムは金属イオンの内殻電子遷移を利用する局在型発光である。なお、ここでは、発光素子として有機EL素子を用いて説明する。
図14に示す発光表示装置は、基板611と、トランジスタ612と、トランジスタ613と、トランジスタ614と、保護膜615と、層間膜616と、電極617と、シール材619と、隔壁624と、電界発光層625と、電極626と、充填剤627と、基板623と、を有する。なお、図14に示す発光表示装置において、図13に示す液晶表示装置と同じ部分については図13に示す液晶表示装置の説明を適宜援用する。
基板611または基板623は、発光素子からの光の取り出し方向に位置する場合に透光性を有する必要がある。透光性を有する基板としては、例えばガラス基板、プラスチック基板、ポリエステルフィルムまたはアクリルフィルムなどを用いることができる。
隔壁624は、電極617上に設けられる。隔壁624としては、例えば有機樹脂膜、無機絶縁膜または有機ポリシロキサンを用いることができる。特に感光性の材料を用い、電極617上に開口部を形成し、その開口部の側壁が連続した曲率を持って形成される傾斜面となるように形成することが好ましい。
電界発光層625は、隔壁624に設けられた開口部を介して電極617に電気的に接続されるように設けられる。また、電界発光層625は、単数の層で構成することもでき、複数の層が積層されるように構成することもできる。
電極626は、電界発光層625上に設けられる。電極626としては、図13に示す電極622に適用可能な材料を適宜用いることができる。
発光素子は、電極617、電界発光層625、及び電極626により構成される。
なお、電極617及び電極626は、光を取り出すために少なくとも一方が透光性を揺するものであればよい。透光性を有する電極を用いることにより、基板とは逆側の面から発光を取り出す上面射出や、基板側の面から発光を取り出す下面射出や、基板側及び基板とは反対側の面から発光を取り出す両面射出のいずれかの構造にすることができる。
なお、本実施の形態の発光表示装置は、電極626及び隔壁624上に保護膜を形成することもできる。保護膜を設けることにより発光素子への酸素、水素、水分、二酸化炭素などの侵入を防止することができる。保護層としては、例えば窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜、DLC膜などを用いることができる。
充填剤627は、電極626を覆うように設けられる。発光素子はシール材619及び充填剤627を用いて基板611及び基板623の間に封止される。充填剤627としては、窒素やアルゴンなどの不活性な気体を用いることができる。また、PVC(ポリビニルクロライド)、アクリル、ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、PVB(ポリビニルブチラル)またはEVA(エチレンビニルアセテート)などの樹脂、その他の紫外線硬化樹脂または熱硬化樹脂を用いることができる。
図14に一例として挙げたように、本実施の形態の発光表示装置は、同一基板上に表示部及び周辺回路部を設けた構成であり、且つ周辺回路部には本発明の一態様である画像処理回路を設けた構成である。同一基板上に表示部及び周辺回路部を設けることにより、表示部及び周辺回路部間の配線数を削減することができる。
なお、本実施の形態の発光表示装置は、発光素子の射出面に偏光板、または円偏光板(楕円偏光板を含む)、位相差板(λ/4板、λ/2板)、カラーフィルタなどの光学フィルムを設けることができる。また、偏光板または円偏光板に反射防止膜を設けることもできる。上記偏光板のみ、または偏光板と反射防止膜を設けることにより、表面の凹凸により反射光を拡散し、映り込みを低減できるアンチグレア処理を施すことができる。
また、図14に示す発光表示装置では発光素子として有機EL素子について述べたが、これに限定されず本実施の形態の発光表示装置は、発光素子として無機EL素子を設ける構成とすることもできる。
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
(実施の形態7)
本発明の一態様である画像処理回路を備えた表示装置は、様々な電子機器の表示部に用いることができる。本実施の形態では、本発明の一態様である画像処理回路を備えた表示装置を表示部に搭載した電子機器について説明する。
本実施の形態の電子機器の構成について図15を用いて説明する。図15は、本実施の形態における電子機器の構成例を示す図である。
図15(A)はディスプレイ装置の構成を示しており、図15(A)に示すディスプレイ装置は、筐体901、支持台902、表示部903、スピーカー部904、ビデオ入力端子905などを含む。上記表示装置は、表示部903に用いることができる。なお、ディスプレイ装置は、パーソナルコンピュータ用、TV放送受信用、広告表示用などの全てのディスプレイ装置が含まれる。
図15(B)はデジタルスチルカメラの構成を示しており、図15(B)に示すデジタルスチルカメラは、本体911、表示部912、受像部913、操作キー914、外部接続ポート915、シャッターボタン916などを含む。上記表示装置は、表示部912に用いることができる。
図15(C)はノート型パーソナルコンピュータの構成を示しており、図15(C)に示すノート型パーソナルコンピュータは、本体921、筐体922、表示部923、キーボード924、外部接続ポート925、及びポインティングデバイス926などを含む。本発明の表示装置は、表示部923に用いることができる。
図15(D)はモバイルコンピュータの構成を示しており、図15(D)に示すモバイルコンピュータは本体931、表示部932、スイッチ933、操作キー934、及び赤外線ポート935などを含む。本発明の表示装置は、表示部932に用いることができる。
図15(E)は記録媒体を備えた携帯型画像再生装置(具体的にはDVD再生装置)の構成を示しており、図15(E)に示す携帯型画像再生装置は、本体941、筐体942、表示部A943、表示部B944、記録媒体(DVDなど)読込部945、操作キー946、及びスピーカー部947などを含む。表示部A943は主として画像情報を表示し、表示部B944は主として文字情報を表示するが、上記表示装置は、これら表示部A943、表示部B944に用いることができる。なお、記録媒体を備えた画像再生装置には家庭用ゲーム機器なども含まれる。
図15(F)はゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)の構成を示しており、図15(F)に示すゴーグル型ディスプレイは、本体951、表示部952、アーム部953を含む。本発明の表示装置は、表示部952に用いることができる。
図15(G)はビデオカメラの構成を示しており、図15(G)に示すビデオカメラは、本体961、表示部962、筐体963、外部接続ポート964、リモコン受信部965、受像部966、バッテリー967、音声入力部968、及び操作キー969などを含む。上記表示装置は、表示部962に用いることができる。
図15(H)は携帯電話の構成を示しており、であり、図15(H)に示す携帯電話は、本体971、筐体972、表示部973、音声入力部974、音声出力部975、操作キー976、外部接続ポート977、アンテナ978などを含む。上記表示装置は、表示部973に用いることができる。なお、表示部973は黒色の背景に白色の文字を表示することにより携帯電話の消費電流を抑えることができる。
図15に一例として挙げたように、本発明の一態様である表示装置は、上記のような様々な電子機器の表示部として適用することができる。本発明の一態様である表示装置を電子機器の表示部として用いることにより、入力される画素データの数に因らず、入力される画素データを用いて所望の画像処理を行い、鮮明な表示の可能な電子機器を提供することができる。
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
101 データ調整回路
1011 ラインメモリ
1021 ラインメモリ
1022 ラインメモリ
103 出力タイミング制御回路
104 演算回路
201 データ調整回路
2021 ラインメモリ
2022 ラインメモリ
2023 ラインメモリ
203 出力タイミング制御回路
204 演算回路
221a 順序論理回路
221b 順序論理回路
221c 順序論理回路
221d 順序論理回路
221e 順序論理回路
222a 順序論理回路
222b 順序論理回路
222c 順序論理回路
222d 順序論理回路
222e 順序論理回路
223a 順序論理回路
223b 順序論理回路
223c 順序論理回路
223d 順序論理回路
223e 順序論理回路
241 フィルタ
301 基板
302 下地膜
304 ゲート絶縁層
307 保護膜
308 層間膜
350 トランジスタ
351 トランジスタ
401 画素部
402 走査線駆動回路
403 信号線駆動回路
404 制御回路
405 画像処理回路
406 AD変換回路
407 画素
421 走査線
431 信号線
511 トランジスタ
512 液晶素子
513 容量素子
521 トランジスタ
522 容量素子
523 トランジスタ
524 発光素子
531 シフトレジスタ
532 レベルシフタ
533 バッファ
541 シフトレジスタ
542 ラッチ回路
543 レベルシフタ
544 バッファ
545 DA変換回路
601 周辺回路部
602 表示部
611 基板
612 トランジスタ
613 トランジスタ
614 トランジスタ
615 保護膜
616 層間膜
617 電極
618 保護膜
619 シール材
620 液晶層
621 保護膜
622 電極
623 基板
624 隔壁
625 電界発光層
626 電極
627 充填剤
901 筐体
902 支持台
903 表示部
904 スピーカー部
905 ビデオ入力端子
911 本体
912 表示部
913 受像部
914 操作キー
915 外部接続ポート
916 シャッターボタン
921 本体
922 筐体
923 表示部
924 キーボード
925 外部接続ポート
926 ポインティングデバイス
931 本体
932 表示部
933 スイッチ
934 操作キー
935 赤外線ポート
941 本体
942 筐体
943 表示部A
944 表示部B
945 読込部
946 操作キー
947 スピーカー部
951 本体
952 表示部
953 アーム部
961 本体
962 表示部
963 筐体
964 外部接続ポート
965 リモコン受信部
966 受像部
967 バッテリー
968 音声入力部
969 操作キー
971 本体
972 筐体
973 表示部
974 音声入力部
975 音声出力部
976 操作キー
977 外部接続ポート
978 アンテナ
3031 半導体層
3032 半導体層
3051 ゲート電極
3051 ゲート電極
3052 ゲート電極
3061 N型領域
3062 P型領域
3091 電極
3092 電極
3151 開口部
3152 開口部

Claims (1)

  1. X行Y列(X及びYは自然数)の画素のそれぞれに対応して入力されるX×Y個の画素データがY≦K(KはY以上の自然数)であるとき、出力データとして、前記画素データを1行目の画素に対応する画素データから各行の画素に対応する画素データ毎に順次出力し、且つ前記各行の画素に対応する画素データを出力する毎にK−Y個のダミーデータを順次出力する機能を有するデータ調整回路と、
    K個の前記画素データの記憶が可能であり、前記データ調整回路から入力される前記画素データまたは前記ダミーデータを一定期間記憶した後に出力する機能を有する第1のラインメモリと、
    K個の前記画素データの記憶が可能であり、前記第1のラインメモリから入力される前記画素データまたは前記ダミーデータを一定期間記憶した後に出力する機能を有する第2のラインメモリと、
    前記第1のラインメモリに記憶されたデータと前記第2のラインメモリに記憶されたデータを出力するタイミングを制御する機能を有する出力タイミング制御回路と、
    前記出力タイミング制御回路を介して前記第1のラインメモリ及び前記第2のラインメモリから入力される前記画素データを一定期間記憶し、記憶した前記画素データを用いてフィルタ処理を行う機能を有する演算回路と、を有し、
    各ラインメモリにおいて前記K−Y個のダミーデータは前記Y個の画素データより上流側に格納されることを特徴とする画像処理回路。
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