JPH05303357A - アクティブマトリックス薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ用コントローラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 種々のシステムから薄膜トランジスタ液晶デ
ィスプレイの可能な限り広範囲にインタフェースする。 【構成】 単一チップコントローラ２５内の局部的ライ
ンバッファ３６は書込み可能で、注記及びディスプレイ
用にピクセルデータの数個（ｍ）のラインを記憶する。
ピクセル演算及び論理３７は空間ピクセル平均値を算出
しドライバＩＣへ送るデータを再配列する。カラーピク
セル構成３８は特定カラーマトリックス液晶ディスプレ
イ１０が実行するカラーフィルタに従ってピクセルデー
タを再配置する。ホストインタフェース３９は種々のデ
ィスプレイパラメータ及び構成を記憶するプログラマブ
ルレジスタを含む。ＰＬＬ４０及びクロック生成器４１
はドライバＩＣ用同期及び制御信号を供給する。ビデオ
ＭＵＸ４２は第２のビデオ信号をラインバッファに多重
送信しリアルタイムで代替ディスプレイ源を表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フラットパネル、アク
ティブマトリックス、液晶ディスプレイを使用可能、又
は活性化するためのコントローラに関する。

【０００２】

【従来の技術】各ピクセル要素に直列する薄膜トランジ
スタ（ＴＦＴ）を使用したフラットパネル、アクティブ
マトリックス（ＡＭ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）
は、ＴＶディスプレイ又はコンピュータモニターとして
普及されてきた。各ピクセルを各々が独自のカラーフィ
ルタを備えたサブピクセル要素に分割することによって
得られるカラーバージョンもまた一般的である。図１に
は、アクティブマトリックス液晶ディスプレイ（ＡＭＬ
ＣＤ）パネルを備えたカラーディスプレイシステムの主
要構成要素が単一のモジュール１０として示されてい
る。パネル１０には、相応じて配置された赤、緑、及び
青のカラーフィルタ（図示せず）を有する液晶ディスプ
レイ要素１２の周知のマトリックスアレイ１１が備えら
れている。このアレイは以下においてさらに明らかにな
るように、図示されたものよりも更に多くの要素を含
む。ディスプレイ要素であるピクセル１３は、ゲート１
５と、ＬＣＤ要素を表わすコンデンサ１２を有する薄膜
トランジスタ１４（ＴＦＴ）によって構成される。ＴＦ
Ｔの１電極１６は、そのデータ回線電極１６として示さ
れる。各要素によって伝送されるカラー光の強度は、走
査電極２１が高パルス化される時にピクセルのデータ電
極１６に印加される駆動電圧によって決定される。一般
的ＡＭＬＣＤに関する説明は、例えば、米国特許第４，
７１６，４０３号に加えて刊行物［１、５］をも参照さ
れたい。括弧内の番号は、従来の技術の説明の最後に付
加した付録に引用文献として示された刊行物〔１〕乃至
〔１０〕を示している。

【０００３】パネルを直接駆動する周辺回路は、水平回
線２１を選定するロー・ドライバ２０と、垂直データ回
線２３を駆動するコラムドライバ２２の２つである。水
平回線（ロー）２１が選定されると、回線に接続される
ＴＦＴ１４すべてが作動し、コラムドライバー２２によ
って駆動されるデータは導体２３を介して並列するピク
セル電極にロードされる。

【０００４】大部分のＡＭＬＣＤモジュール１０もま
た、分離したＬＣＤコントローラＩＣ２５を含んでお
り、これは分離モジュールであるディスプレイ源ドライ
バ、つまりホストシステムのディスプレイアダプタ／コ
ントローラ２６から、ロー及びコラムドライバＩＣ２
０、２２に対するインタフェースを供給する。このディ
スプレイアダプタ２６は通常、ＲＡＭディスプレイデー
タ源（フレームバッファ）２７と、異なる構成パラメー
タを備えた種々のディスプレイを駆動するプログラマブ
ルコントローラＩＣ２８によって構成される。さらにま
た、これは任意のカラースペースを個々のカラー構成要
素（ＲＧＢ）に写像するＲＡＭＤＡＣ・ＩＣ２９（ディ
ジタル／アナログ変換付きカラールックアップテーブ
ル）を有し、このカラー構成要素は、さらにこれらを入
力として取り込むディスプレイを駆動するために使用さ
れる。多くのＣＲＴモニタは、標準データフォーマット
としてアナログ入力を取り込んでいるが、カラーＴＦＴ
・ＡＭＬＣＤの大部分はディジタルＲＧＢフォーマット
を使用する。

【０００５】ここで提起される問題は、高分解能（高解
像度）ＡＭＬＣＤパネルを駆動することであり、これに
は、パネルのピクセル配置、インタフェース信号とパネ
ルのタイミング要件、パネル分解能、表示可能なカラー
数、そしてリフレッシュ周波数又はリフレッシュ配列に
おける標準化が欠如されている。このことは、以下の説
明からさらに明らかになる。図１に示されるように、コ
ラムドライバＩＣ２２は、ＬＣＤコントローラＩＣ２５
を介して、ディスプレイアダプタ２６からビデオデータ
ストリームを受信する。ＡＭＬＣＤパネル用、特にパネ
ルサイズが対角線３−６インチよりも小さなカラーテレ
ビ用のコラムドライバＩＣの多くはアナログ入力を採用
している。表示装置分解能が増加すると、ピクセル走査
率は比例的に増加する。次にこれは、以下の表１に示さ
れるようにコラムドライバの入力データサンプリング率
を増大させる。

【０００６】 表１：リフレッシュレート６０ヘルツのカラーＬＣＤ（アナログＲＧＢ） ピクセル時間 ディスプレイ 分解能 回線時間 （ＲＧＢピクセル） VGA LCD 3×640 × 480 34.72μs 54.3ns(17ns) (912,600 ピクセル) スーパーVGA/ 3×1024 × 760 21.93μs 21.4ns(7ns) XGA LCD (2,334,720 ピクセル) スーパー-XGA 3×1280 × 1024 16.28μs 12.7ns(4ns) LCD (3,932,160 ピクセル)

【０００７】後で示されるように、パネルの分解能が高
くなると、データ端子における出力負荷もまた増加する
ため、出力ドライバ回路はより高い駆動能力を有するよ
うに大型に製造する必要がある。従って、高分解能（Ｘ
ＧＡを超越した）パネル用にアナログ入力を利用するこ
とは、ほとんど非実用的である（刊行物［１］の説明を
参照）。さらに、高電圧（８−１０Ｖより大きな）コラ
ムドライバを同一チップ上の入力端子において高周波数
サンプリング回路と統合することは非常に困難となる
（即ち、シュリンク技術では縮小が困難である）。現在
利用可能なディジタル入力を備えた最高速コラムドライ
バＩＣでは、その入力サンプリング周波数は約２０ＭＨ
ｚであるが、１０２４×７６８パネルでは５０ＭＨｚの
入力率を必要とする。パネル上の集積ＴＦＴドライバで
さえ、入力サンプリング率は２０ＭＨｚ以下に保持され
る（刊行物［３］参照）。

【０００８】同様の不一致は、高分解能の受動スーパー
−ツイストネマチック（ＳＴＮ）ＬＣＤパネルにも存在
しており、この不一致を解決する一般的技術は、パネル
を上下に分割することである。データ回線はパネル中央
部で分割され、異なるコラムドライバによって両側から
駆動される。これによって、二重走査データストリーム
の作成を犠牲にした高速ドライバＩＣを必要とすること
なく入力帯域幅を倍にする効果があるが、一方、パネル
分解能が増加するにつれて重大な欠点が生じる。データ
（コラム）回線をパネルの中央部で分割すると、データ
回線は片側のみからアクセス可能とされる。これによっ
て、液晶材料のカプセル封じに先だって、特に分割ライ
ンにおけるブレーク（断線）によって生じる欠陥に対し
てパネルの試験性及び修理可能性が低減される。回線の
両端がアクセス可能であれば、パネルの外側で断線回線
を短絡するか、又は両端にドライバを供給することによ
って、同様の欠陥に耐えることもできる。入力サンプリ
ング要件を満たし、また優れた欠陥許容性を得るため
に、パネルを上下半分ずつに分割するよりも、左右半分
ずつに垂直分割する方が妥当である。パネルの垂直分割
には、パネル配置を変更する必要がない。パネルが多数
の平面に分割されているように、ドライバのみがディス
プレイアダプタ／コントローラからロードされる。

【０００９】一般に、ディスプレイ装置へのデータスト
リームは、最も普及しているＣＲＴディスプレイのピク
セル×ピクセルの単一走査駆動インタフェース用に準備
されるように直列式である。低コストＤＲＡＭ又は多重
ポート式ＶＲＡＭＳは、データリフレッシュ用の共通記
憶機構であり、こうした装置への高速アクセス（ＤＲＡ
Ｍの静止コラム又はページモード、及びＶＲＡＭの直列
ポート）は通常、単一且つ長い直列データストリームを
提供する。この長い直列データストリームを垂直に分割
されたパネルに適切な並列フォーマットに変換すること
は普通ではない。例えば、ＶＲＡＭのビデオ（直列）ポ
ートは、５１２又は並列にロードされたさらに多くの直
列シフトレジスタからデータをシフトアウトするので、
ストリーム中央のデータは、先行データの全てがシフト
アウトされるまでアクセスされない。垂直分割パネルの
水平分解能がシフトレジスタの深さよりも短い場合、こ
の直列データストリームを垂直分割パネルに必要なフォ
ーマットに変換するために特別の技術又は分離したバッ
ファが必要とされる。フレームバッファを操作するソフ
トウェアドライバは、適宜にデータを再配置することも
できるが、そのため不適当な装置依存性ドライバとなる
こともある。

【００１０】現行のＡＭＬＣＤ技術は、優れた画像品質
をもたらす可能性を提供し、ついには高分解能ＣＲＴに
よって得られる品質を陵賀することもある。より良い画
像形成の可能性の源は種々の属性にある。その内の幾つ
かは以下の通りである：（１）個々の要素に関するサイ
ズ、形状、及び輝度プロファイルを含むカラーフィルタ
モザイクを定義する上での柔軟性、（２）個々の要素の
アドレス指定の可能性（回線を形成するのに如何に構成
要素を選定するかを意味する）及び制御、（３）画像生
成機能及びその他から画像形成機能の減結合（刊行物
［４］）。これは高品質ディスプレイ実現のための重要
な機会を提供する一方、低コスト且つ高性能のＡＭＬＣ
Ｄを製造する上で重要な問題を提起している。種々のデ
ィスプレイパラメータは、パネル技術、ドライバＩＣ、
ソースドライバ、製造コスト及び用途を考慮して慎重に
選択されなければならない。これについては、他の研究
者達がコンピュータシミュレーション方法を使用した
り、又は種々のパラメータで実際にＡＭＬＣＤを組み立
てることによって究明されてきた（刊行物［４、５、
６、７］）。多くの異なるディスプレイパラメータの内
で、画像品質を決定する上で主要な因子となるのは、各
アドレス可能ピクセル及びカラーフィルターモザイク上
のグレーレベルの分解能及びその数であった。

【００１１】パネル分解能、及び各ピクセル要素のグレ
ーレベル数は、パネル技術とドライバＩＣに大きく依存
する。カラーモザイクの選択は通常、用途によって決定
され、また画像品質に大きく影響する。また、多くの研
究者達は、所定のパネル分解能及びグレーレベルの数に
対する理想的なカラーモザイクを求める広範囲な研究を
行っている（刊行物［４、５、６、７］）。図２（ａ）
乃至（ｆ）は、種々のＲＧＢカラーモザイクを示してお
り、Ｒ、Ｇ、及びＢは、それぞれ赤、緑、及び青のフィ
ルタ要素を表わす。大ブロックは、Ｒ、Ｇ、及びＢのサ
ブピクセルから成るピクセルを表わしている。現行のＡ
ＭＬＣＤの多くは、種々の異なる配置のストライプＲＧ
Ｂモザイク（水平、及び垂直の両方）を使用している
が、研究者達は、デルタ−トライアド、及びカッド−グ
リーンモザイクが優れた画像品質をもたらすことを発見
している（刊行物［４］）。コラムドライバＩＣの中に
は、パネルのカラーモザイクに従って入力されたデータ
フォーマットを再配置する特別の機能を備えたものがあ
るが、一方、デルタ−トライアド又はカッドグリーンな
どのある特定のモザイクに必要なデータ再配置の複雑性
によってモザイクのタイプは限定される（一般に、スト
ライプＲＧＢ又はその変形）。これら２種のカラーモザ
イクのデータパターンは、カラーピクセルが２つの走査
線にまたがっているため、他に比較してその生成が困難
である。ディスプレイ画像の回線を保持するバッファ
は、２つの走査線時間に渡ってデータを保持しなければ
ならず、この２種のモザイク用のデータストリームを適
切に生成するためにＲＧＢをスクランブルする必要があ
る。コラムドライバの場合、カッド−グリーンモザイク
用の２つの出力ドライバにつき３つの入力バッファを必
要とし、また２つの走査線に渡ってデータを保持するた
めにもう１つのバッファリングレベルが必要である。こ
のカラーモザイクが特定のパネル又は用途でもあるため
に、ディスプレイアダプタがこのピクセル再配置を行な
うことは不適当である。現在使用可能なコントローラで
は、この問題を解決することはできない。

【００１２】カラーＡＭＬＣＤ画像品質に対する大きな
問題点として、この他に空間量子化、又はギザギザにな
った縁や階段状として現われるエイリアシング加工品の
存在がある［８］。この問題を解決する多くのソフトウ
ェア、及びハードウェアアルゴリズムは、特にＣＲＴ用
のディスプレイシステムの異なるレベルにおいて実行さ
れてきており、その中にはＡＭＬＣＤへの適用に対して
考慮されているものもある。アルゴリズムは、異なるタ
イプのカラーモザイクなどの異なるＡＭＬＣＤ機器構成
の間で変化することもある。アルゴリズムの実行は、デ
ィスプレイコントローラ／アダプタにおいて、又はソフ
トウェアドライバの高レベルにおいて行なわれてもよ
い。しかし、これは費用有効性のある解決法ではない。

【００１３】温度や光のような環境因子の中には、ＴＦ
Ｔ・ＡＭＬＣＤの画像品質に著しく影響するものがあ
る。例えば、温度の上昇によって、ピクセルＴＦＴのオ
ンオフ両電流が増加する。オン電流の増加がより高速の
ディスプレイ操作に対して有益である一方、オフ電流の
増加はピクセルデータ記憶時間を減少させる。液晶の温
度依存特性と結合されることによって、動作温度が図３
に示された異なる温度に対する印加電圧曲線と対比し
て、透過率について説明されたようにＬＣＤのグレーレ
ベルを変化させる結果になる（刊行物［１０］）。修正
には、温度センサ及びディジタイザ、温度探知論理、な
らびにグレーレベルを適正に調節する特別論理が必要と
される。温度効果は、ＴＦＴ技術、及びＬＣ材料（例え
ば、パネル技術特性）に密接に関連しているので、製造
者によって供給されるパネルの適切な熱特性に対するデ
ィスプレイモジュールセットにおいて修正を実行する必
要がある。これは極めてコストのかかる解決法であり、
パネル技術を依然として特別扱いするものである。

【００１４】以上が、ビデオ信号を受信し、特定のＡＭ
ＴＦＴＬＣＤを駆動するためのデータを再配列する機能
のあるコントローラに課せられた種々の要件の例であ
る。

【００１５】先行技術における解決法には、コントロー
ラをＶＧＡボードなどのディスプレイ／グラフィックス
サブシステム内に統合することが含まれており、その結
果、コントローラが使用できるのはその特定ディスプレ
イシステムにおける場合のみとなる。ある種の独立型コ
ントローラもまた利用可能であるが、それらは概して単
純であって、同期クロック及び数個のピクセルデータの
バッファリングのみを供給し、より単純なモザイクのみ
を支援する。カラー画像強化機能、及び種々のカラーピ
クセル配置は通常、特別のグラフィックスアダプタボー
ド、及び制限付き分離マトリクスドライバＩＣによって
実行される。この方法はコスト高で、余分にハードウェ
アを必要とするため、良い解決法ではない。例えば、米
国特許第４，９２６，１６６号、第４，２７５，４２１
号、及びＴＦＴ型ＬＣＤ用水平式ドライバチップ日立Ｈ
Ｄ６６３００Ｔを参照する。これらが提供する支援は非
常に限定されており、例えば、ＣＲＴ又はＬＣＤ、異な
るサイズのディスプレイ、もしくは幾つかの単純なカラ
ーフィルタモザイクなどである。

【００１６】引用文献のリスト 〔１〕「ａ−ＳｉＴＦＴによりアドレスされたＬＣＤの
動的特性」Ｙ．ミヤタ他著、ＳＩＤ’８８年ダイジェス
ト、３１４−３１７頁、１９９０年。 〔２〕「低電圧、単一電源が解決するドライバＬＳＩの
問題点」Ｙ．カナヤ著、フラットパネルディスプレイ’
９１年ダイジェスト、１６８−１７２頁、１９９１年。 〔３〕「ポリシリコンＴＦＴアクティブマトリックスＬ
ＣＤドライバ」Ａ．Ｇ．ルイス他著、ＳＩＤ’９１年ダ
イジェスト、５３５−５３８頁、１９９０年。 〔４〕「カラーマトリックスディスプレイの画質におけ
る空間サンプリング及び輝度量子化の影響」Ｌ．Ｄ．シ
ルバースタイン他著、アメリカ光学学会会報第７巻、第
１０号、１９５５−１９６８頁、１９９０年１０月。 〔５〕「マトリックス−アドレスされたディスプレイパ
ネルの画質シミュレーションシステム」Ｍ．タナカ他
著、ＳＩＤ’８９年ダイジェスト、１３５−１３８頁、
１９８９年。 〔６〕「液晶カラーテレビディスプレイのシミュレーシ
ョン」Ｋ．Ｇ．フリーマン著、ユーロディスプレイ’９
０年ダイジェスト、１１６−１１９頁、１９９０年。 〔７〕「大型ＴＦＴ−ＬＣＤ用水平ストライプカラー配
置」Ｈ．マルティーノ他著、ＳＩＤ’９０年ダイジェス
ト、４００−４０３頁、１９９０年。 〔８〕「コンピュータ生成による陰影画像におけるエイ
リアシング問題」Ｆ．クロー著、コンピュータ機器協会
回報、第２０巻、第１１号、７９９−８０５頁、１９７
７年１１月。

〔９〕「エイリアシング除去用最適グレースケール輝度
ランプ関数の決定」Ａ．Ｒ．ジャコブセン著、ヒューマ
ンビジョンに関するＳＰＩＥ／ＳＰＳＥ会議の議事録：
方法と応用、１９９０年。 〔１０〕「ラスターディスプレイにおけるギザギザのな
い画像」フジマト他著、ＩＥＥＥ・ＣＧ＆Ａ、１９８３
年１２月。２６−３４頁。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】このように、種々のシ
ステムからＡＭＴＦＴＬＣＤの可能な限り広い範囲にイ
ンタフェースすることが可能な柔軟且つ汎用独立型イン
タフェースコントローラが当該技術において必要とされ
る。

【００１８】本発明の目的は、前述の説明のような問題
を解決するための特徴を実行する汎用ＡＭＬＣＤコント
ローラを提供することである。

【００１９】本発明の他の目的は、種々のホスト装置か
ら高分解能ＡＭＬＣＤの最も広い範囲にインタフェース
するために前記特徴を統合するＡＭＬＣＤコントローラ
のハードウェア構成を提供することである。

【００２０】さらに本発明の目的は、単一パネルの単一
駆動データストリームを取り出し、異なる形式のパネル
用にプログラムされたデータストリームを再配置するこ
とによって、極めて単純なインタフェースをディスプレ
イアダプタに提供するプログラマブルＡＭＬＣＤコント
ローラを提供することである。

【００２１】さらにその他の目的は、ＡＭＬＣＤのＲＧ
Ｂカラーモザイクを調和させるようにデータを再配置す
るフレキシブルバッファを備えた分離式コントローラを
提供することであり、これによってそのコラムドライ
バ、及びそのインタフェースを著しく簡略化することが
できる。

【００２２】また別の目的は、隣接ピクセルのデータを
保持し、垂直に分割されたパネルと異なる形式のカラー
モザイクの両方に対してデータ再配置を提供するバッフ
ァを備えたＡＭＬＣＤ専用コントローラを提供すること
である。

【００２３】本発明の目的は、局部的且つ二次元画像を
強化するアルゴリズムを費用効率良く実行する特定の論
理回路を備えたＡＭＬＣＤコントローラを提供すること
である。

【００２４】さらにその他の目的は、経済的なコストで
温度修正を行い、その修正を柔軟に制御処理するＡＭＬ
ＣＤプログラマブルコントローラを提供することであ
る。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明の一形態に従っ
て、コントローラはパネルの様々なカラーピクセル／フ
ィルタ配置を支援するために必要な多重ラインバッファ
メモリ及び論理を有する。

【００２６】本発明の別の形態によると、コントローラ
は、高分解能パネル及びデータ駆動チップを支援するた
め、特に直列式から並行式へのデータストリーム変換手
段を有する。

【００２７】本発明のさらにまた別の形態によると、多
重ラインバッファメモリと結合して多重分割ディスプレ
イスクリーンに必要なデータフォーマットを満たすた
め、即ち、データの多重ストリームを同時に供給して多
重スクリーンセグメントを同時にリフレッシュするため
に、データストリームを再編成し又は再配置することの
できる手段が提供される。

【００２８】本発明のさらにその他の形態によって、ア
クティブマトリックス液晶ディスプレイ（ＡＭＬＣＤ）
用の汎用且つ独立型コントローラ集積回路（ＩＣ）が提
供され、これは、以下の特徴（１）乃至（５）の内、１
以上、又は好ましくは全てを組み込んでいる：（１）多
重走査ドライブと同様に垂直分割パネルを支援するため
のリフレッシュデータストリームの直列式から並列式へ
の変換、（２）デルタトライアドＲＧＢ及びカッドＲＧ
ＧＢカラーフィルタモザイクを含む様々なカラーピクセ
ル／フィルタ配列を支援するデータ再配置、（３）二次
元エイリアシング除去画像処理、（４）動作温度の変化
によるカラー／グレー−スケール修正／補償、（５）種
々のディスプレイ機器構成及び制御パラメータを保持す
るプログラマブル制御レジスタを備えたホストインタフ
ェース。

【００２９】こうした特徴によって独立型ＡＭＬＣＤコ
ントローラは、種々のタイプのＡＭＬＣＤに（ＣＲＴの
それに類似しているが、ディジタルフォーマット式の）
単純な単一パネル単一駆動インタフェースを供給するこ
とによってグラフィックス／ディスプレイアダプタの設
計を簡略化する。これはまた、別の場合にはドライバＩ
Ｃで実行されるピクセルデータ再配列を統合してより多
くのラインドライバをより小さなドライバチップ内に統
合させることによってＡＭＬＣＤパネルドライバＩＣの
機能上の性能要件を減少させる。従って、単一チップで
ある本発明のコントローラは、種々のパネル技術、分解
能及び異なるタイミング要件を備えたＡＭＬＣＤとホス
トシステムとの間に汎用且つ標準インタフェースを設置
し、このようにディスプレイパネル技術とは独立したデ
ィスプレイ／グラフィックスサブシステム設計とその逆
の場合を付与する。コントローラチップは、その何れの
位置において、即ち、ホストシステムのディスプレイア
ダプタボード又はディスプレイのディスプレイモジュー
ル上の何れにも設置が可能である。

【００３０】本発明の一形態によるアクティブマトリッ
クス薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ用のコントロー
ラは、（ａ） 直列ラインのシーケンスとしてフォーマ
ット化されたビデオデータストリームを受信する入力部
と、（ｂ） 入力部に接続され、データストリームの複
数の近接ラインを記憶するためのバッファメモリ手段
と、（ｃ） バッファメモリ手段に接続され、複数の色
によるデルタ及びカッド配置を含む複数のカラーサブピ
クセル配置の１つを有する選択された液晶ディスプレイ
を駆動するために並列出力用フォーマットにビデオデー
タを再配列する手段と、を有する。

【００３１】

【実施例】本発明は、アクティブマトリックス薄膜トラ
ンジスタ液晶ディスプレイ（ＡＭＴＦＴＬＣＤ）用の標
準インタフェースを供給する独立型コントローラの汎用
構造を提供する。この新規構造はとりわけ、ディスプレ
イ／グラフィックスアダプタの設計を簡略化し、ＡＭＬ
ＣＤドライバＩＣに要求される機能を減少させることに
よって、さらに多くのかかるドライバを単一チップ内に
集積させる利点を提示している。

【００３２】コントローラの特徴には、以下のようなも
のがある：（１）多重ラインバッファリング及び内部レ
ジスタ−プログラマブル構造によるホストへの高速ディ
ジタルインタフェース、（２）時間と空間を平均化する
サブピクセルなどのカラー及びグレースケール画像強化
（エイリアシング除去）、（３）様々なカラーピクセル
配列の支援、（４）制御信号の生成及びマトリックスド
ライバＩＣ用のデータ再配置。

【００３３】本発明によるコントローラ２５のシステム
ブロック図は図４に示される。カラーＴＦＴ・ＡＭＬＣ
Ｄ型の従来のディスプレイパネルは、符号１０に示され
ている。これは、カッドＲＧＧＢ、トライアド及びスト
ライプＲＧＢピクセルといった図２に示されるような多
くの周知のカラーピクセル配列の内の一つであってもよ
く、その詳細については公開された特許及び科学文献に
説明されているので、本発明の理解に関してこれ以上の
説明は必要でない。パネル１０は一般に、走査用のロー
ドライバ２０と、ビデオ情報又はデータを供給するコラ
ムドライバ２２と、を装備している。コラムドライバ２
２への入力はディジタルＲＧＢ信号であり、このためコ
ラムドライバ２２は従来のバッファと、Ｄ／Ａ変換器を
組み込むことになる。

【００３４】本発明が取り扱うコントローラ２５は、例
えばホストコンピュータやテレビ受像機（図示せず）か
ら特定のディジタルビデオ、制御及び同期信号を受信
し、データを組織して通常の制御信号及び同期又はクロ
ック信号を備えたデータをパネルドライバ２０、２２に
供給する機能を有する。

【００３５】要するに、本発明による単一チップコント
ローラ２５は、書き込みが可能であり、注記及びディス
プレイ用にピクセルデータの数個（ｍ）のラインを記憶
することのできる局部的ラインバッファ３６を提供する
ものである。ピクセル演算及び論理ブロック３７は空間
ピクセル平均値を算出し、ドライバＩＣへ送るデータを
再配列する。カラーピクセル構成ブロック３８は、特定
カラーマトリックスＬＣＤ１０が実行するカラーフィル
タに従ってピクセルデータを再配置する。内部ホストイ
ンタフェースブロック３９は、種々のディスプレイパラ
メータ及び構成を記憶するためのプログラマブルレジス
タを含んでいる。従来の位相同期ループ（又はフェーズ
ロックループ、ＰＬＬと称される）４０及びクロック
（ＣＬＫ）生成器ブロック４１は、ドライバＩＣ用の同
期及び制御信号を供給する。ビデオＭＵＸブロック４２
は、第２のビデオ信号をラインバッファに多重送信し、
リアルタイムで代替ディスプレイ源を表示する。ＰＬＬ
４０及びＣＬＫ生成器４１などの従来の回路を除いたそ
の他のブロックについては、以下に詳述される。ビデオ
ＭＵＸ回路４２及びＰＬＬ４０は必ずしも本発明の単一
コントローラチップに組み込む必要はないが、望ましけ
れば、それらの機能を別のチップで実行することができ
る。

【００３６】図５に示されるように、多重ラインバッフ
ァ（ＭＬＢ）３６はラインごとにディスプレイ源４４か
ら高速且つ直列入力データストリームを受信し、それら
をピクセル演算及び論理ユニット（ＰＬＵ）３７による
使用のために幾つかのライン時間ごとに４（ｍ＝４）バ
ッファ４５乃至４８内に記憶する。ＭＬＢの通常のデコ
ーダ（図示せず）を伴ったカラーピクセル配置論理（Ｃ
ＰＡＬ）は、ＭＬＢから取り出されたデータを制御し
て、ＡＭＬＣＤ１０から選択されたカラーモザイクと適
合させる。ＰＬＵ３７は、使用に際して垂直方向分割パ
ネルに必要なフォーマットのピクセルデータの集合を取
り出し、画像品質及び温度修正を向上させるためにエイ
リアシング除去画像処理を実行する。ホストインタフェ
ース論理３９は、プログラマブル制御レジスタ４９、５
０及び種々の機器構成及び制御パラメータを備えたレジ
スタをプログラム化又はロードするために、ホストシス
テム又はオフチップＲＯＭに対するインタフェースを含
む。クロック生成器４１は同期クロックならびに、内部
クロックと同様にロー及びコラムドライバ２０、２２用
の制御信号を生成する。出力ポート５１は、ドライバＩ
Ｃに送信されるデータをバッファし、ドライバＩＣが必
要とするデータ伝送フォーマットに適合させるためにデ
ータ伝送を制御する。

【００３７】ＭＬＢ３６は４つのラインバッファ４５乃
至４８を含み、これらは各々、１つの水平ラインを駆動
するコラムドライバに必要なデータを保持している。各
ラインバッファ（図６参照）は小型の独立してアドレス
されたＲＡＭモジュール５２のバンクから成り、それら
は各々、ラインデータのセグメントを保持している。各
ＲＡＭモジュールのアクセスユニットは、ＲＧＢカラー
要素のデータ幅である。例えば、各ラインバッファごと
のＲＡＭモジュール５２の最適数は、図２の種々のＲＧ
Ｂモザイク及び表１の分解能を調節することができ、そ
れは４である。典型的なラインデータセグメントは、３
×３２０ピクセルであり、一般的なアクセスユニット
は、４×３×８ビット（カラー構成要素につき８ビッ
ト）である。

【００３８】直列入力データストリームを並列フォーマ
ットに再配置するには、少なくとも２つの水平ラインを
保持するバッファの存在が必要であることが解るであろ
う。１方のバッファは入力データストリームを受信し、
他方のバッファは出力データストリームを供給する。図
６に示されるように配置された多数の小型ＲＡＭブロッ
ク５２で構成されたラインバッファによると、直列入力
データを受信した場合、ラインバッファ４５乃至４８に
付き、一度に一つのモジュール５２のみがアクセスされ
る。データをＮコラムドライバ２２に送り出す場合、Ｎ
個のモジュールは同時にアクセスされる。ラインバッフ
ァは、走査線が変わるとその役割を切り換える。ライン
バッファ間でバッファされたデータを移動する代わり
に、ＭＬＢ３６はポインタ５３を用いてラインの配置の
跡をたどる。２つの特別のラインバッファ（合計４個）
は、２つの隣接する走査線のデータを維持するためのも
のであって、当業者に既知の方法で、ピクセルのアレイ
（３×３）を用いて二次元エイリアシング除去処理が可
能である。

【００３９】デルタトライアド（図２（ｅ））、及びカ
ッド−グリーン（図２（ｆ））カラーモザイクを含む種
々のピクセルモザイクを支援するには、これら二つの特
殊なモザイクの場合のように、バッファは２走査線用の
データを保持するので、ラインバッファの大きさはモジ
ュール式（モジュラー）でなければならない。カッド−
グリーンモザイクの場合、入力走査周波数の差異を処理
するために、４９、５０で示される手段によってＭＬＢ
３６の操作はプログラム化が可能である。ディスプレイ
アダプタに対するＭＬＢのインタフェース３９（ＨＬＢ
への入力）は、カラーモザイクとは関係なく常態を保持
する。ＭＬＢ３６は、直列的に一度にディスプレイデー
タの一つのピクセル（ＲＧＢ構成要素において）を受信
し、フリックのないリフレッシュに必要なデータ率に適
合する速度でデータを送信する。

【００４０】ＣＰＡＬユニット３８は、駆動されるパネ
ルモザイクに従ってプログラムされるように、ＭＬＢか
ら読み出されるデータのアクセス及び再配列を制御す
る。その結果、本発明のコントローラ２５は、パネル特
定制御及びデータ再配置をおおい隠し、こうしてホスト
システムへの単純且つ汎用インタフェースを実現する。
従って、ディスプレイパネルに送られたデータフォーマ
ットは、プログラマブルレジスタ４９と関連してＣＰＡ
Ｌユニット３８によって制御される。ＣＰＡＬ３８は、
ＭＬＢのデコーダを制御することによって、正しいシー
ケンスにおけるカラーピクセル構成要素を読み出し、必
要に応じてそれらを再配置し、正しい配列のＰＬＵ３７
にそれらを送信する。ＣＰＡＬ３８はまた、エイリアシ
ング除去用にＰＬＵが使用する適切な隣接ピクセル構成
要素を取り出し且つバッファする。

【００４１】図７に示される好ましい実施例において、
ＣＰＡＬ３８はコントローラ５５と多数の同一データ経
路で構成されている（パネルが垂直にＮ個の路に分割さ
れた場合にＮ）。コントローラは、プログラマブルレジ
スタ４９を読み取り、ＭＬＢとデータ経路用アドレス及
び制御信号を生成する。データ経路は、入力バッファ５
６、３つのＦＩＦＯ（先入れ先出し）バッファ５７及び
バッファ間のマルチプレクサ５８を含んでおり、データ
フォーマットを再配置する。入力バッファ５６は、図２
（ｂ）に示されるように、１つ又は２つの隣接する（水
平の）カラーピクセルデータ（３つのＲＧＢ構成要素）
をラッチし、パネルのカラー構成要素順にデータシーケ
ンスを構成する。ＦＩＦＯバッファ５７は、水平配列の
３つの隣接するラインバッファより取り出された３×３
カラー構成要素データを保持する。ＦＩＦＯバッファ内
の各要素は、８つの隣接カラーピクセルから成るＲＧＢ
構成要素の内の１カラー構成要素を表わす。９つの構成
要素（図７（ａ）参照）は全て、同時にＰＬＵに供給さ
れるが、Ｐ（ｉ，ｊ）で示される中央要素は、パネルに
おいてディスプレイ中の現行の構成要素である。隣接す
る構成要素は、エイリアシング除去処理に使用される。
ＣＰＡＬ３８は、一度に１セットのデータ（９個の構成
要素）を送信し、ＰＬＵ３７と共に再生率要件に合致す
る高度の経路操作を実施する。

【００４２】ＣＰＡＬユニット３８と同様に、本発明に
よるコントローラ２５は、同一ＰＬＵ３７のＮ個のユニ
ット６０を含んでおり、ディスプレイ画像の二次元的エ
イリアシング除去処理を実行し、個々のカラー構成要素
におけるグレースケールの温度補正を行なうことにな
る。図８を参照すると、ここでの数Ｎは、パネルがＮ個
の垂直方向に分割された場合にパネルが必要とする走査
駆動の数である。各ＰＬＵ６０は、数個のルックアップ
テーブル（ＲＡＭ）６１乃至６４及び加算器ツリー６５
から構成されている。ルックアップテーブルは読み／書
きＲＡＭであるので、温度補正に加えてエイリアシング
除去アルゴリズムの幾つかのパラメータを特定用途にプ
ログラム可能である。ＰＬＵ３７は、３×３ピクセル核
に基づくエイリアシング除去アルゴリズムを支援する。
図７（ａ）を参照すると、エイリアシング除去（ルック
アップテーブル６１乃至６３）及び温度補正（ルックア
ップテーブル６４）をともに、各カラー構成要素ごとに
個別に実施可能である。

【００４３】多くのエイリアシング除去の研究は、ラス
ターディスプレイ上に平滑に現れる線又は縁を生成する
方法にその焦点が置かれてきた。これら周知のエイリア
シング除去アルゴリズムはしばしばグレースケールを採
用することによって、線又は縁と交わる輝度配分又はフ
ィルタを作り出している。こうした成果は、マトリック
スディスプレイパネル上に生成される不連続な段の影響
を減じることによって対角線の不揃いな外観を滑らかに
する。適正且つ効果的なアプローチとして、量子化され
たグレースケール又は輝度レベルによりディジタル画像
を帯域制限するものがある。本発明の好ましい実施例に
組み込まれているＰＬＵ３７により支援されたエイリア
シング除去アルゴリズムは、隣接するピクセルに比例す
る各ピクセルのグレーレベルを較正することによって、
空間的に方向付けられた輝度プロファイルを下層ピクセ
ルアレイ（３×３）にマップする。利用可能な一般的輝
度プロファイルは、ガウス、直線的及び台形ライン展開
関数等である。ガウス輝度プロファイルによる空間帯域
制限の方法は、シャドーマスクカラーＣＲＴにおけるガ
ウス電子ビームが、ＣＲＴフェースプレートでＲＧＢ蛍
光体ドットによってサンプルされる前に空間周波数を帯
域制限する機能を有する離散的近似法である。この種の
アルゴリズムについては、参考文献［９、１０］に記述
されている。

【００４４】図８は、各ＰＬＵユニット６０のハードウ
ェア構成要素を示している。９つのカラー構成要素デー
タが供給されると、対角方向に近接する構成要素、垂直
方向に近接する構成要素及び中央構成要素の３つの異な
る重み（ウエイト）グループに分類される。９つの構成
要素の値は３つの関連ルックアップテーブル６２、６
１、６３のアクセスに使用されて、それらの重み分担を
取り出すものであり、加算器ツリー６５は中央構成要素
の重みつき平均を計算する。ルックアップテーブルの内
容はプログラム可能であり、所定のピクセル核及び演算
構造専用のアルゴリズムである。ピクセル核構造もま
た、３×３ピクセルの最大範囲においてプログラム可能
である。

【００４５】計算されたピクセル構成要素値６７及び既
知の温度センサー６８から得られる現行の動作温度情報
は、グレーレベルの補正に使用されるデータを保持する
別のルックアップテーブル６４にアクセスするために使
用される。現行の温度情報は、異なる温度セグメントに
分割されたルックアップテーブルの対応するセグメント
を選択し、一方、ピクセル値はセグメント内の温度調整
値を選択する。温度調整値は、透過曲線に沿って均一で
ないこともあり、このために構成要素グレー値は、図３
で示されるように幾つかの異なる領域に分割される。Ｐ
ＬＵにおける最後の加算器６９は、元の値に温度調整値
を加算又は元の値から同値を減算する。ＰＬＵ６０の操
作は、プログラマブルレジスターにより制御され、用途
にしたがってエイリアシング除去及び温度補正を部分的
又は全面的にオフにされることもある。

【００４６】ホストインタフェース３９（図５参照）
は、ホストプロセッサのデータバスに直接に接続が可能
なバイト幅のパラレルポートを含む。ホストプロセッサ
としては、如何なる型のコントローラ又はマイクロプロ
セッサでもよい。ホストインタフェース３９は、プログ
ラマブルレジスタのデータ伝送の入出力を扱う内部コン
トローラ（図示せず）を有し、外部ＰＲＯＭを使用して
レジスタのプログラム化が可能である。ホストインタフ
ェースポートは、バイト幅のデータバス、アドレスバス
及びデータ伝送制御信号から構成されている。

【００４７】コントローラ２５に組み込まれた全てのプ
ログラマブルレジスタは読み／書きアクセス可能であ
り、以下の項目のパラメータを保持する４つの異なるカ
テゴリーに分類される： （１）ディスプレイ構成（即
ち、パネル分解能）、（２）ピクセル構成（即ち、カラ
ーモザイク）、（３）エイリアシング除去（即ち、ピク
セル核）、（４）温度補正（即ち、ルックアップテーブ
ル構成）。こうしたパラメータを上述の種々のブロック
で使用することによって、正しいデータフォーマット及
びパネルとドライバＩＣの各々に対して制御信号を生成
する。これを実行する特定回路は簡単であって、前記の
明細書の説明から当業者には明らかであろう。

【００４８】要約すると、ＡＭＬＣＤ技術は高分解能且
つ高品質ディスプレイへの十分な可能性を提供する一
方、低価格且つ高性能ＡＭＬＣＤの製造に関する重大な
問題を提起している。例えば、パネル技術、ロー及びコ
ラムドライバＩＣ、パネルとドライバのパッケージ化と
組み立てならびにディスプレイアダプタ／コントローラ
等のＡＭＬＣＤ技術を形成する数々の技術の組合せは、
高品質ディスプレイの獲得において、ＣＲＴ技術より優
れているが、問題を生じさせる元凶でもある。パネル技
術が進歩するにつれて、より大きく且つより高分解能の
ディスプレイが利用可能となったが、例えばドライバＩ
Ｃ、ディスプレイアダプタなどの他の設計に変更を強い
ることになり、問題がさらに増大している。費用効果的
にかかる変更を行い、また全体的なディスプレイシステ
ムの品質を高めるために、本発明によるＡＭＬＣＤコン
トローラは他の方法ではシステムの別の部分において実
施可能ではあるが、非常に高いコストとなる可能性のあ
る種々の特徴を実行する。異なるパネル技術の中でも特
にデータ再配列及びピクセルモザイク再配置は異なって
おり、ドライバＩＣ又はディスプレイアダプタ／コント
ローラの何れかにおいてそれらを実行することはほとん
ど非実用的である。しかし、幾つかの近接ラインをバッ
ファする単一チップ上の局所的メモリは、ホストシステ
ムに対して単一のインタフェースを提供し、一方で種々
のデータフォーマットの変更に対してディスプレイへの
柔軟且つ迅速なアクセスが可能である。幾つかのライン
のバッファリングは、かなりの低コストにおいて小型の
但し、二次元的ピクセルアレイを用いて画像処理を行な
う機会を付与する。温度補正はディスプレイアダプタで
行なわれることが多く、これはアダプタ／コントローラ
技術に依存するために好ましくない。最小数のハードウ
ェアの追加によって、温度変化に対する調整は簡単且つ
正確に行なうことができる。最も重要なことは、本発明
のコントローラがＡＭＬＣＤの多様な形式に対してプロ
グラム可能なインタフェースを確立し、それによって、
正確且つ効果的にＡＭＬＣＤパネルを駆動する標準且つ
汎用方法となることが可能である点である。

【００４９】本発明のコントローラは、３×３アレイな
らびにライン又は縁に沿った各ピクセルの密度を決定す
る平均化案を使用して述べられたアルゴリズムに対する
画像強化特性又はエイリアシング除去特性に制限される
ものではない。多重ラインバッファメモリの供給によっ
て、この画像強化案は概して、一定の走査線内で前後の
線に格納された値から生じるピクセル構成要素値を代用
する既知のアルゴリズムを使用することができ、当然、
多重走査線のバッファ格納の存在の結果として行なう。
本発明のこの態様もまた、特定のアルゴリズムに限定さ
れるものではない。この強化は主としてラスタディスプ
レイにおける線と縁のギザギザ状の、又は階段状の外観
の克服に使用される。特に色彩又は領域変化において、
それは最終的に各ピクセルごとのグレースケール密度レ
ベルを決定することになる。適切なアルゴリズムの例
は、刊行物〔８、１０〕、及びレーザージェット解像度
強化技術（ＲＥＴ）システム、ヒューレットパッカード
刊、に詳述されている。

【００５０】また、分割スクリーン駆動特性が、２方
向、左右分割に関連して記述されてきたが、上方向のス
ケーリングによって、２つ以上の分割スクリーン、例え
ばＸＧＡ−分解能の場合は６つ、を支援するコントロー
ラを実行することが簡単であり、また本発明は２方向分
割スクリーンに限定されるものではないことは理解され
るであろう。

【００５１】本発明が通常の単一チップ独立型コントロ
ーラについてここで詳述された種々の特性の全ての組み
込みに限定されるものでないこともまた、理解されるで
あろう。１以上の特性が欠如すれば全ての優位点が実現
しているとは認められないが、先行技術の許す範囲にお
いて、本発明は特性の多様な組合せだけではなく、各々
の特性を単独で制御チップに組み込むことを意図してい
る。しかしながら、１つ又は数個の特性の組み込みでさ
え、知り得る限り、明らかに現行のＡＭＬＣＤコントロ
ーラを上回る進歩を表わしている。

【００５２】本発明のコントローラを単一チップとして
実行することは、通常のＩＣ処理を用いた簡単な作業で
ある。個々の回路自体は他でも周知のものであり、個別
チップと同様の方法により、単一チップに結合して容易
に提供される。

【００５３】完全を期する上で、本明細書中の引用文献
の内容及び本文で引用された他の特許明細書／刊行物の
内容をここに参考として組み込む。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従ってコントローラを組み込むシステ
ムのブロック図である。

【図２】（ａ）乃至（ｆ）はＡＭＬＣＤによって用いら
れる種々のカラーフィルタ配列を示す図である。

【図３】異なる温度下のスーパーフッ素化ＬＣＤ要素の
印加ｒｍｓ電圧に対する透過率特性を示すグラフであ
る。

【図４】ＡＭＬＣＤモジュールのブロック図である。

【図５】図４のコントローラのみを取り出した詳細ブロ
ック図である。

【図６】図４におけるコントローラの多重ラインバッフ
ァの詳細ブロック図である。

【図７】（ａ）と（ｂ）はそれぞれ、エイリアス除去に
使用される二次元アレイの図、及び図４のコントローラ
に使用されるカラーピクセル配列論理の詳細ブロック図
である。

【図８】図４のコントローラに使用されるピクセル配列
と、論理ユニットの詳細ブロック図である。

【符号の説明】

１０ カラー薄膜トランジスタＡＭＬＣＤ ２５ カラーＬＣＤモジュールコントローラ ３６ 局部的ラインバッファ ３７ ピクセル演算及び論理 ３８ カラーピクセル構成 ３９ ホストインタフェース ４０ 位相同期ループ ４１ クロック生成器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アラン ジー．ルイス アメリカ合衆国 94087 カリフォルニア 州 サニーベイル サウス メアリー ア べニュー 1610 (72)発明者 リチャード ブルース アメリカ合衆国 94024 カリフォルニア 州 ロス アルトス アルフォード アベ ニュー 1956

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アクティブマトリックス薄膜トランジス
   タ液晶ディスプレイ用のコントローラであって、（ａ）
   直列ラインのシーケンスとしてフォーマット化された
   ビデオデータストリームを受信する入力部と、（ｂ）
   入力部に接続され、データストリームの複数の近接ライ
   ンを記憶するためのバッファメモリ手段と、（ｃ） バ
   ッファメモリ手段に接続され、複数の色によるデルタ及
   びカッド配置を含む複数のカラーサブピクセル配置の１
   つを有する選択された液晶ディスプレイを駆動するため
   に並列出力用フォーマットにビデオデータを再配列する
   手段と、 を含むアクティブマトリックス薄膜トランジスタ液晶デ
   ィスプレイ用コントローラ。