JP6698412B2 - タイミングコントローラ、それを用いた電子機器、車載用または医療用ディスプレイ装置 - Google Patents

Description

本発明は、グラフィックコントローラや他の機器からの画像データを受け、ゲートドライバやソースドライバに情報を伝送するタイミングコントローラに関する。

図１は、画像表示システムのブロック図である。画像表示システム１００Ｒは、液晶パネルや有機ＥＬパネルなどのディスプレイパネル１０２と、ゲートドライバ１０４、ソースドライバ１０６、グラフィックコントローラ１１０およびタイミングコントローラ２００Ｒを備える。グラフィックコントローラ１１０は、ディスプレイパネル１０２に表示すべき画像データを生成する。この画像データに含まれるピクセル（ＲＧＢ）データは、シリアル形式で、タイミングコントローラ２００Ｒに伝送される。

タイミングコントローラ２００Ｒは、画像データを受け、各種の制御信号／タイミング信号（同期信号）を生成する。ゲートドライバ１０４は、タイミングコントローラ２００Ｒからの信号と同期してディスプレイパネル１０２の走査線Ｌ_Ｓを順に選択する。またＲＧＢデータは、ソースドライバ１０６に供給される。

通常、タイミングコントローラ２００Ｒとグラフィックコントローラ１１０の間は、差動シリアルインタフェースで接続される。画像表示システム１００Ｒの起動開始から、タイミングコントローラ２００Ｒとグラフィックコントローラ１１０の間のシリアルインタフェースのリンクが確立するまでの間、画像データの伝送ができず、したがってディスプレイパネル１０２に画像を表示できない。あるいは、一旦リンクが確立した後に、ノイズなどの影響でリンクが切断されると、再びリンクが確立するまでの間、ディスプレイパネル１０２に画像を表示できない。そのほか、ケーブルの抜け、断線が生じた場合、シリアルインタフェースやグラフィックコントローラ１１０の一部が故障した場合も同様である。本明細書において、これらのように、画像が表示できない状態を、「表示不能状態」と称する。

従来のタイミングコントローラ２００Ｒには、表示不能状態において何らかの情報をディスプレイパネル１０２に表示するための機能が実装される場合があった。たとえばタイミングコントローラ２００Ｒは、あらかじめ決められたフェイルセーフ用の表示パターン２０１を保持している。表示パターン２０１としては、カラーバーや単色のスクリーンなどが例示される。そしてタイミングコントローラ２００Ｒは、表示不能状態において、グラフィックコントローラ１１０からの画像データの代替として、フェイルセーフ用の表示パターン２０１をソースドライバ１０６に送信する。

特開平６−３１７７８２号公報 特開２００２−１６９５２４号公報

本発明者は、図１の画像表示システム１００Ｒについて検討した結果、以下の課題を認識するに至った。図１の画像表示システム１００Ｒでは、表示不能状態において、ディスプレイパネル１０２が完全にブラックアウトするのを防止できる。しかしながら表示可能なパターン２０１は、画像表示システム１００Ｒの設計段階で決める必要があり、リアルタイムかつ有用な情報を表示することができない。

本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、表示不能状態において、あるいは通常状態において、ディスプレイパネルにリアルタイムかつ有用な情報を表示可能なタイミングコントローラの提供にある。

本発明のある態様はタイミングコントローラに関する。タイミングコントローラは、入力画像データを受信するメイン入力インタフェースと、セグメント型キャラクタを構成する複数のセグメントに対応する複数のセグメントデータを保持するメモリであって、各セグメントデータは、対応するセグメントの画像フレーム上の画素のオン、オフを記述するものである、メモリと、表示すべきセグメント型キャラクタを指定するサブデータを受信するサブ入力インタフェースと、複数のセグメントそれぞれのサブデータおよび複数のセグメントデータにもとづいて、セグメント型キャラクタをラスターイメージ化するセグメントデコーダと、入力画像データおよびセグメントデコーダの出力データの少なくとも一方にもとづいて、ディスプレイパネルに表示すべき出力画像データを生成する画像処理回路と、出力画像データをデータドライバに出力する出力インタフェースと、を備える。

この態様によると、あらかじめ決められた表示パターンではなく、サブデータによってリアルタイムに指定した任意のセグメント型キャラクタを用いた情報を、ディスプレイパネルに表示することができる。セグメント型キャラクタを利用することにより、複数のアルファベットや数字のキャラクタそれぞれのビットマップ情報を保持する必要がなくなるため、タイミングコントローラ側のメモリも小規模で足りる。
本明細書において「セグメント型キャラクタ」には、１６セグメント、１４セグメントや７セグメントなどのキャラクタのほか、複数のドットで構成されるドットマトリクス型キャラクタも含まれる。

セグメントデコーダは、セグメント型キャラクタの色を指定する第１輝度値と背景の色を指定する第２輝度値を受け、一方を選択するマルチプレクサと、サブデータおよびセグメントデータにもとづいて、マルチプレクサを制御するタイミング発生器と、を含んでもよい。
これにより簡易な構成で、セグメント型キャラクタをラスターイメージ化できる。

画像処理回路は、入力画像データおよびセグメントデコーダの出力データの一方を選択し、出力画像データを生成してもよい。
これにより表示不能状態において、セグメント型キャラクタを用いた情報表示が可能となる。

画像処理回路は、入力画像データおよびセグメントデコーダの出力データを重ね合わせて、出力画像データを生成してもよい。
これにより表示不能状態のみで無く、通常状態においても、セグメント型キャラクタを用いた情報表示が可能となる。

画像処理回路は、（i）入力画像データおよびセグメントデコーダの出力データの一方を選択し、出力画像データを生成するモードと、（ii）入力画像データおよびセグメントデコーダの出力データを重ね合わせて、出力画像データを生成するモードと、が切りかえ可能であってもよい。

セグメント型キャラクタは、２つ以上のセグメントが同一形状を有するようにデザインされてもよい。同一形状を有する２つ以上のセグメントのセグメントデータは、セグメントの形状を示す形状データと、移動量を示すデータと、を含んでもよい。
これにより、セグメントデータのデータ量を大幅に減らすことができ、タイミングコントローラの回路面積を削減できる。

サブデータは、複数のセグメントのオン、オフを指示する複数のビットを含んでもよい。
これにより、セグメント型キャラクタを自由に設計でき、ユーザが独自のキャラクタを使用することも可能となる。

サブデータは、セグメント型キャラクタを指定する文字コードを含んでもよい。タイミングコントローラは、文字コードを複数のセグメントのオン、オフを示す複数のビットに変換するキャラクタデコーダを含んでもよい。
この場合、ユーザは、セグメントの形状等を意識せずに、表示したい文字のコードを指定すればよい。

サブデータは、セグメント型キャラクタのサイズを指定する第１データをさらに含んでもよい。メモリには、サイズごとに、セグメントデータが格納されてもよい。これにより、視認性を高め、あるいは情報量を増やすことができる。たとえば情報の重要度に応じてフォントサイズを代えるなどの利用方法が提供される。

サブデータは、セグメント型キャラクタの間隔を指定する第２データをさらに含んでもよい。これにより、視認性を高めることができる。

サブデータは、セグメント型キャラクタの透過の有無を指定する第３データをさらに含んでもよい。

サブ入力インタフェースは、ＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）またはＩ^２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）インタフェースであってもよい。これらは広く一般に利用されるインタフェースであるため、実装が容易である。

ある態様においてタイミングコントローラはひとつの半導体基板に一体集積化されてもよい。
「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。

本発明の別の態様は、電子機器に関する。電子機器は上述のいずれかのタイミングコントローラを備えてもよい。

本発明の別の態様は、車載用ディスプレイ装置あるいは医療用ディスプレイ装置に関する。これらのディスプレイ装置は、上述のいずれかのタイミングコントローラを備えてもよい。

なお、以上の構成要素を任意に組み合わせたもの、あるいは本発明の表現を、方法、装置などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明のある態様によれば、表示不能状態あるいは通常状態において、ディスプレイパネルにリアルタイムかつ有用な情報を表示できる。

画像表示システムのブロック図である。 実施の形態に係るタイミングコントローラのブロック図である。 図３（ａ）〜（ｃ）は、セグメント型キャラクタを説明する図である。 図４（ａ）は、サブ画像の一例を示す図であり、図４（ｂ）は、レジスタのアドレスマップの一例を示す図である。 図５（ａ）は、画像処理回路の一構成例を示すブロック図であり、図５（ｂ）は、画像処理回路の一構成例を示すブロック図である。 セグメントデコーダの構成例を示すブロック図である。 図７（ａ）、（ｂ）は、図６のセグメントデコーダの動作波形図である。 図８（ａ）〜（ｃ）は、セグメントデータの圧縮を説明する図である。 図９（ａ）、（ｂ）は、タイミングコントローラを用いた車載用ディスプレイ装置を示す図である。 電子機器を示す斜視図である。 第１変形例に係るタイミングコントローラの一部のブロック図である。 第２変形例に係るタイミングコントローラの一部のブロック図である。 図１３（ａ）、（ｂ）は、第７変形例に係るセグメント型キャラクタを示す図である。 図１４（ａ）、（ｂ）は、第８変形例に係るセグメント型キャラクタを示す図である。 図１５（ａ）は、図１４（ａ）のセグメント型キャラクタを表す記述データを示す図であり、図１５（ｂ）は、図１４（ｂ）のセグメント型キャラクタを表す記述データを示す図である。 第８変形例に係るタイミングコントローラの一部を示す図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

図２は、実施の形態に係るタイミングコントローラ２００のブロック図である。タイミングコントローラ２００は、図１の画像表示システム１００Ｒと同様に、グラフィックコントローラ１１０からの入力画像データを受け、ソースドライバ１０６に出力画像データを供給し、ゲートドライバ１０４およびソースドライバ１０６に制御信号／同期信号を出力する。タイミングコントローラ２００は、ひとつの半導体基板に集積化された機能ＩＣであってもよい。

タイミングコントローラ２００は、メイン入力インタフェース２０２、画像処理回路２０４、出力インタフェース回路２０８、サブ入力インタフェース２１０、メモリ２１２、セグメントデコーダ２２０を備える。

メイン入力インタフェース２０２、画像処理回路２０４、出力インタフェース回路２０８は、グラフィックコントローラ１１０からの画像データの表示に関する回路ブロックであり、従来のタイミングコントローラ２００Ｒに備わるものと同じでよい。メイン入力インタフェース２０２は、グラフィックコントローラ１１０と第１ライン１１２を介して接続され、入力画像データＳ１を受信する。メイン入力インタフェース２０２とグラフィックコントローラ１１０とのインタフェースには、ＬＶＤＳ（Low Voltage Differential Signaling）などの差動高速シリアルインタフェースを採用することができる。

画像処理回路２０４は、メイン入力インタフェース２０２が受信した入力画像データＳ１に、さまざまな信号処理を施す。画像処理回路２０４の信号処理は特に限定されず、公知技術を用いればよいが、たとえば、γ補正、ＦＲＣ（Frame Rate Control）処理、ＲＧＢマッピングなどが例示される。出力インタフェース回路２０８は、画像処理回路２０４の処理後の出力画像データＳ２を、ソースドライバ１０６に出力する。

以上がタイミングコントローラ２００の基本構成である。タイミングコントローラ２００は、入力画像データＳ１にもとづく画像（以下、メイン画像）に代えて、あるいはそれに加えて、サブデータＳ３にもとづく画像（以下、サブ画像）を表示可能となっている。サブ画像の表示に関連して、タイミングコントローラ２００には、サブ入力インタフェース２１０、メモリ２１２、セグメントデコーダ２２０が設けられる。

サブ画像は、セグメント型キャラクタを利用して生成される。図３（ａ）〜（ｃ）は、セグメント型キャラクタを説明する図である。セグメント型キャラクタ８００は、複数のセグメント８０２のオン、オフの組み合わせで表される。図３（ａ）には、１６セグメント型のキャラクタが示されており、１６個のセグメント８０２には便宜的な識別子Ａ〜Ｐが付されている。図３（ｂ）には、１６セグメント型キャラクタを表すコードの一例が示される。１６セグメント型キャラクタは、１６ビット、すなわち２バイトのデータで表すことができ、したがって１キャラクタあたり、２バイトのレジスタ（図２の２１４）を用意すれば、表示すべき文字や記号を一意に指定することができる。

図３（ｃ）には、１６セグメント型キャラクタの一例が示されている。図３（ｃ）には、大文字のアルファベット、アラビア数字、その他の記号＋、−、＃、＊が示されるが、そのほかにも、小文字のアルファベットやギリシャ数字、その他の記号、日本語のひらがな、カタカナ、漢字、その他の言語のキャラクタを表現することも可能である。

図２に戻る。サブ入力インタフェース２１０は、グラフィックコントローラ１１０と、第１ライン１１２と独立した第２ライン１１４を介して接続される。サブ入力インタフェース２１０は、たとえばＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）やＩ^２Ｃインタフェースなどのレジスタアクセス型のインタフェースを採用することができる。

グラフィックコントローラ１１０は、入力画像データＳ１に代えて、あるいはそれに加えて、ディスプレイに表示すべきセグメント型キャラクタを指定するサブデータＳ３を生成する。サブ入力インタフェース２１０は、第２ライン１１４を介してサブデータＳ３を受信する。第１ライン１１２と第２ライン１１４の独立性から、第１ライン１１２が故障した状態や、システムの起動時に、メイン入力インタフェース２０２とグラフィックコントローラ１１０のリンクが確立する前の状態においても、サブ入力インタフェース２１０は、グラフィックコントローラ１１０からサブデータＳ３を受信可能となっている点に留意されたい。

図４（ａ）は、サブ画像９００の一例を示す図である。ディスプレイパネル１０２に表示されるサブ画像９００は、複数のセグメント型キャラクタ８００を含むことができる。本実施の形態では、説明の簡潔化と理解の容易化のため、セグメント型キャラクタ８００を表示可能な領域Ｒ１〜ＲＮが固定されており、したがって、サブデータＳ３には、位置を指定する情報は含まれないものとする。サブデータＳ３は、領域Ｒごとに表示すべきキャラクタを指定する。

本実施の形態では、サブデータＳ３は、図３（ｂ）に示したように、キャラクタごとに複数のセグメント８０２（Ａ〜Ｐ）のオン、オフを指示する複数のビット（ここでは１６ビット＝２バイト）を含むものとする。これにより、タイミングコントローラ２００のユーザに、任意の文字を使用する自由度を提供できる。

図４（ｂ）は、レジスタ２１４のアドレスマップの一例を示す図である。たとえばサブ入力インタフェース２１０のレジスタには、領域Ｒごとに２バイト分のアドレスが割り当てられている。たとえばアドレス０〜１は、領域Ｒ１に対応し、２〜３は領域Ｒ２に対応する。グラフィックコントローラ１１０は、各領域Ｒに対応するアドレスに、表示すべきキャラクタを表す値、すなわちサブデータＳ３を書き込む。

メモリ２１２は、複数のセグメント（図３（ａ）のＡ〜Ｐ）について、画像フレーム上の画素のオン、オフを記述する複数のセグメントデータＳ４_Ａ〜Ｓ４_Ｐを保持している。メモリ２１２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）などの不揮発性メモリであってもよい。たとえばセグメントデータＳ４_Ａは、セグメントＡを表し、セグメントデータＳ４_Ｂは、セグメントＢを表す。セグメントデータＳ４の詳細については後述する。

セグメントデコーダ２２０は、サブデータＳ３および複数のセグメントデータＳ４にもとづいて、表示すべきセグメント型キャラクタ８００をラスターイメージ化する（ビットマップ形式への変換）。セグメントデコーダ２２０の出力データＳ５は、サブデータＳ３が指定したセグメント型キャラクタ８００の画像データ（サブ画像データ）である。

画像処理回路２０４には、入力画像データＳ１と、セグメントデコーダ２２０が生成したサブ画像データＳ５が入力される。画像処理回路２０４は、入力画像データＳ１およびサブ画像データＳ５にもとづいて、ディスプレイパネルに表示すべき出力画像データＳ２を生成する。

画像処理回路２０４による処理およびその構成にはいくつかのバリエーションが考えられる。

たとえば画像処理回路２０４は、（i）入力画像データＳ１およびサブ画像データＳ５の一方を選択し、出力画像データＳ２を生成してもよい。図５（ａ）は、画像処理回路２０４の一構成例を示すブロック図であり、画像処理回路２０４は、その入力段に、入力画像データＳ１とサブ画像データＳ５を受け、制御信号ＳＥＬ１に応じた一方を選択するマルチプレクサ２０５を備えてもよい。後段のプロセッサ２０６は、マルチプレクサ２０５が選択した画像データに対して、所定の信号処理を施す。画像処理回路２０４は、メイン入力インタフェース２０２とグラフィックコントローラ１１０の間のリンクが確立する前において、サブ画像データＳ５を選択してもよい。またメイン入力インタフェース２０２とグラフィックコントローラ１１０の間のインタフェースが故障している場合に、サブ画像データＳ５を選択してもよい。入力画像データＳ１が正常に入力されるときには、画像処理回路２０４は入力画像データＳ１を選択する。あるいは画像処理回路２０４は、グラフィックコントローラ１１０からの制御データにもとづいて入力画像データＳ１とサブ画像データＳ５の一方を選択してもよい。

あるいは画像処理回路２０４は、（ii）入力画像データＳ１およびサブ画像データＳ５を重ね合わせて、出力画像データＳ２を生成してもよい。図５（ｂ）は、画像処理回路２０４の一構成例を示すブロック図であり、入力画像データＳ１およびサブ画像データＳ５を重ね合わせる合成回路２０７を備えてもよい。画像の重ね合わせにはαブレンディングなどの処理を用いることができる。あるいは、図４（ａ）のサブ画像９００が表示される領域Ｒ１〜ＲＮにサブ画像データＳ５を描画し、それ以外の領域に入力画像データＳ１を描画してもよい。プロセッサ２０６は、合成回路２０７によって合成された画像に対して所定の信号処理を施す。

あるいはメイン入力インタフェース２０２は、入力画像データＳ１およびサブ画像データＳ５の一方を選択するモードと、それらを重ね合わせるモードが切り替え可能であってもよい。つまり図５（ａ）と図５（ｂ）の両方の機能を備えてもよい。

実施の形態に係るタイミングコントローラ２００によれば、図１のようにあらかじめ決められた表示パターンではなく、サブデータＳ３によってリアルタイムに指定した任意のセグメント型キャラクタを用いた情報を、ディスプレイパネル１０２に表示することができる。

またタイミングコントローラ２００は、セグメント型キャラクタを利用することとした。もし、複数のアルファベットや数字のキャラクタそれぞれのビットマップ情報を保持することした場合、１文字がＸ×Ｙピクセルである場合に、１文字ごとにＸ×Ｙビットのビットマップデータを用意する必要があり、巨大なメモリが必要とされる。これに対して、本実施の形態では、タイミングコントローラのメモリが小型化できる。

本発明は、図２のブロック図や回路図として把握され、あるいは上述の説明から導かれるさまざまな装置、回路に及ぶものであり、特定の構成に限定されるものではない。以下、本発明の範囲を狭めるためではなく、発明の本質や回路動作の理解を助け、またそれらを明確化するために、より具体的な構成例を説明する。

図６は、セグメントデコーダ２２０の構成例を示すブロック図である。セグメントデコーダ２２０は、フォントカラー生成部２２２、背景カラー生成部２２４、マルチプレクサ２２６、タイミング発生器２２８を含む。フォントカラー生成部２２２は、セグメント型キャラクタ８００の色（フォント色）を指定する第１輝度値Ｌ１を生成する。背景カラー生成部２２４は、背景の色を指定する第２輝度値Ｌ２を生成する。マルチプレクサ２２６は、第１輝度値Ｌ１および第２輝度値Ｌ２を受け、選択信号ＳＥＬ２に応じた一方を選択する。タイミング発生器２２８は、サブデータＳ３およびセグメントデータＳ４にもとづいて、マルチプレクサ２２６を制御する。たとえばタイミング発生器２２８は、ピクセルクロックＣＬＫ_ＰＩＸと同期して、サブデータＳ３で指定されるサブ画像をラスターイメージ化する。これにより簡易な構成で、セグメント型キャラクタをラスターイメージ化できる。なおセグメントデコーダ２２０の構成はこれには限定されない。

図７（ａ）、（ｂ）は、図６のセグメントデコーダ２２０の動作波形図である。図７（ａ）には、ディスプレイパネル１０２の３ライン分（Ｌ_ｉ，Ｌ_ｉ＋１，Ｌ_ｉ＋２）のピクセルＰＩＸが示される。オンとなるセグメントに含まれるピクセルは黒で示される。タイミングコントローラ２００は、上のラインから下のラインに向かって、各ライン内の左のピクセルから右のピクセルに向かって、ピクセルクロックＣＬＫ_ＰＩＸと同期して、ＲＧＢデータを生成する。図７（ｂ）に示すように、タイミング発生器２２８は、ピクセルクロックＣＬＫ_ＰＩＸと同期しながら、サブデータＳ３にもとづくサブ画像が得られるように、選択信号ＳＥＬ２を生成する。

続いて、セグメントデータＳ４について説明する。セグメント型キャラクタ８００が、縦Ｙピクセル、横Ｘピクセルであったとすると、１文字は、Ｘ×Ｙピクセルを含む。したがって各セグメントデータＳ４は、Ｙ×Ｘビットで表すことができる（後述する圧縮をしない場合）。ところがピクセル数が多くなると、セグメントデータＳ４を格納するメモリの容量が大きくなってしまう。一例として、Ｙ＝５２１、Ｘ＝３８０とすると、セグメントデータ当たり５２１×３８０ビット、全セグメントＡ〜Ｐで、１６×５２１×３８０ビットものＲＯＭが必要となる。

この問題を解決するために、図３（ａ）のセグメント型キャラクタ８００は、複数のセグメントが同一形状となるようにデザインされている。たとえば、セグメントＡ，Ｂ，Ｐ，Ｌ，Ｅ，Ｆを含む第１グループについては同一形状であり、位置をシフトした関係にある。複数のセグメントＨ，Ｊ，Ｃ，Ｇ，Ｎ，Ｄを含む第２グループについても形状が同一であり、複数のセグメントＩ，Ｍを含む第３グループについても形状が同一であり、複数のセグメントＯ，Ｋを含む第４グループについても形状が同一である。

そこで同一形状を有する２つ以上のセグメントを含むグループについて、セグメントデータＳ４は、セグメントの形状を示す形状データＳ７と、移動量を示すデータＳ６と、で構成することができる。これにより、セグメントデータのデータ量を大幅に圧縮でき、タイミングコントローラの回路面積を削減できる。

図８（ａ）〜（ｃ）は、セグメントデータの圧縮を説明する図である。ここでは第１グループに着目する。図８（ａ）には、一例としてフォントサイズ５２１（高さＹ＝５２１ピクセル、幅Ｘ＝３８０ピクセル）のセグメント型キャラクタ８００が示される。図８（ｂ）は、第１グループのセグメントＡ，Ｂ，Ｐ，Ｌ，Ｅ，Ｆに共通する形状８０４が示される。この形状は、高さｙピクセル（ｙ＜Ｙ）、幅ｘピクセル（ｘ＜Ｘ）であり、この形状８０４は、ｘ×ｙビットで表すことができる。たとえばｘ＝１３０ピクセル、ｙ＝４５ピクセルとすると、形状データＳ７は、１３０×４５ビットとなる。

セグメントＡ，Ｂ，Ｐ，Ｌ，Ｆ，Ｅはそれぞれ、共通の形状データＳ７を、とある基準位置（ｘ_０，ｙ_０）から水平方向にΔｘ、垂直方向にΔｙ、移動させたものとして表すことができる。図８（ｃ）には、セグメントＰの移動が示される。水平方向の移動量は最大でＸ＝３８０ピクセル、垂直方向の移動量は最大でＹ＝５２１ピクセルである。したがって各セグメントの移動量を示すデータＳ６は、多くても（Ｘ＋Ｙ）ビットである。

つまりセグメントＡ，Ｂ，Ｐ，Ｌ，Ｆ，Ｅを含む第１グループについては、セグメントデータのデータ量は、
（i）複数のセグメントで共通の形状データＳ７（ｘ×ｙビット）
（ii）セグメントごとの移動データＳ６（Ｘ＋Ｙ）×セグメント数（６個）
の合計である。つまり、圧縮した場合の第１グループのセグメントデータのデータ量Ｚは、
Ｚ＝ｘ×ｙ＋６×（Ｘ＋Ｙ）ビット
となる。
一方、非圧縮の場合、第１グループのセグメントデータのデータ量Ｚ’は、
Ｚ’＝（Ｘ×Ｙ）×６
となる。

Ｘ＝３８０，Ｙ＝５２１，ｘ＝１３０，ｙ＝４５とすると、圧縮時のデータ量はＺ＝１１２５６ビット、非圧縮時のデータ量はＺ’＝１１８７８８０ビットであり、１％以下に圧縮することができる。

第２グループから第４グループについても同様にしてセグメントデータを圧縮することができる。なお、セグメントデータのデータ形式はここで説明したものには限定されない。

最後に、タイミングコントローラ２００の用途を説明する。図９（ａ）、（ｂ）は、タイミングコントローラ２００を用いた車載用ディスプレイ装置６００を示す図である。車載用ディスプレイ装置６００は、コクピット正面のコンソール６０２に埋め込まれており、車両側のプロセッサから、スピードメータ６０４、エンジンの回転数を示すタコメータ６０６、燃料の残量６０８、ハイブリッド自動車や電気自動車にあってはバッテリの残量などを含む入力画像データＳ１を受け、それを表示する（図９（ａ））。

このような車載用ディスプレイ装置６００において、入力画像データＳ１が表示できない状況が生ずると、ディスプレイパネル１０２がブラックアウトし、運転に支障をきたす。車載用ディスプレイ６００にタイミングコントローラ２００を搭載した場合、入力画像データＳ１が表示できない状況においても、それに代替する情報（たとえば車速６１０、エンジンの回転数６１２、燃料の残量、バッテリの残量など）を表すサブデータＳ３を生成し、車載用ディスプレイ装置６００に入力することで、セグメント型キャラクタを用いて有意な情報をリアルタイムで表示することができる。これにより安全性を高めることができる。

あるいは、自動車のイグニションオンに際して、車載用ディスプレイ装置６００が起動する際に、入力画像データＳ１が表示できるようになるまでの間、”PLEASE WAIT...”や、現在の時刻などの文字列を、サブ画像データＳ５として表示することが可能となる。

タイミングコントローラ２００は、医療用ディスプレイ装置に用いることもできる。医療用ディスプレイ装置は、診察、治療あるいは手術中に、医師や看護師が必要な情報を表示する。医療用ディスプレイ装置においては、入力画像データＳ１が表示できない状況においても、サブ画像データＳ５として、重要な情報（たとえば患者の心拍数、血圧など）を表示することが可能となる。

図１０は、電子機器５００を示す斜視図である。図１０の電子機器５００は、ノートＰＣやタブレット端末、スマートホン、ポータブルゲーム機、オーディオプレイヤなどであり得る。電子機器５００は、筐体５０２に内蔵されたグラフィックコントローラ１１０、ディスプレイパネル１０２、ゲートドライバ１０４、ソースドライバ１０６を備える。タイミングコントローラ２００とグラフィックコントローラ１１０の間には、差動トランスミッタ、伝送路および差動レシーバを含む伝送装置１２０が設けられてもよい。

以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。

（第１変形例）
サブデータＳ３のデータ形式は、実施の形態のそれには限定されない。図１１は、第１変形例に係るタイミングコントローラ２００ａの一部のブロック図である。この変形例において、グラフィックコントローラ１１０からのサブデータＳ３’は、セグメント型キャラクタを指定する文字コードを含む。文字コードは、ＡＳＣＩＩ（American Standard Code for Information Interchange）コードであってもよい。タイミングコントローラ２００ａのセグメントデコーダ２２０は、文字コードを、複数のセグメントのオン、オフを示す複数のビットに変換するキャラクタデコーダ２３０をさらに含む。

この変形例では、使用できる文字や記号が、標準的な数字やアルファベットに制限されることとなる。ユーザは、セグメントの形状等を意識せずに、表示したい文字のコードを指定すればよい。

（第２変形例）
図１２は、第２変形例に係るタイミングコントローラ２００ｂの一部のブロック図である。タイミングコントローラ２００ｂは、ローカルのサブデータＳ３ｂを生成する画像生成部２３２をさらに備える。画像生成部２３２は、サブデータＳ３ｂをレジスタ２１４に書き込む。セグメントデコーダ２２０ｂは、サブ入力インタフェース２１０に外部から入力されるサブデータＳ３ａとタイミングコントローラ２００ｂの内部で生成したサブデータＳ３ｂのうち、レジスタ２１４に書き込まれた一方にもとづいて、セグメント型キャラクタをラスターイメージ化する。これにより、タイミングコントローラ２００ｂのデバッグ情報や、エラー情報などを表示することが可能となる。

（第３変形例）
サブ入力インタフェース２１０の形式は、レジスタアクセス型には限定されない。たとえば第１ライン１１２と同様に、差動シリアル伝送を用いても良いし、任意のインタフェースで設計することができる。

（第４変形例）
実施の形態では、サブ画像９００を構成する複数のセグメント型キャラクタ８００のフォントサイズや位置が固定されるものとしたが、本発明はそれに限定されない。たとえばセグメント型キャラクタ８００のフォントサイズは、複数から選択可能であってもよい。この場合、フォントサイズごとに、セグメントデータＳ４を用意しておき、サブデータＳ３に、フォントサイズを指定するデータを追加すればよい。

また、複数のセグメント型キャラクタ８００それぞれの描画位置を、指定できるようにしてもよい。つまり複数の領域Ｒ１〜ＲＮの座標は可変であってもよい。この場合、サブデータＳ３は、文字の間隔を指示するデータを含んでもよい。また、図４（ａ）には、サブ画像９００が１行である場合を説明したが、複数行の文字列を含んでもよい。

そのほか、サブデータＳ３は、同一行に描画される複数のセグメント型キャラクタ８００に対して、ボトムアライン、トップアライン、センターアラインなどの高さ方向の描画位置を指定するパラメータを含んでもよい。

またサブデータＳ３は、セグメント型キャラクタの透過の有無を指定する第３データをさらに含んでもよい。

（第５変形例）
メイン画像を背景として、サブ画像を重ねて描画する場合に、図６の第２輝度値Ｌ２として、メイン画像に対応するピクセルシーケンスを入力してもよい。

（第６変形例）
実施の形態では１６セグメント型キャラクタについて説明したが本発明はそれに限定されず、１４セグメント型（図３（ａ）のＡ，Ｂがひとつのセグメント、Ｅ，Ｆがひとつのセグメント）、あるいは７セグメント型（図３（ａ）のＡ，Ｈ，Ｊ，Ｐ，Ｇ，Ｎ，Ｆ）などを用いてもよい。

（第７変形例）
図１３（ａ）、（ｂ）は、第７変形例に係るセグメント型キャラクタを示す図である。このセグメント型キャラクタ８００ａは、複数のドット８０６で構成されるドットマトリクス型キャラクタである。図１３には、４×７のドットマトリクスが示されるが、縦横のドット数は特に限定されない。複数のドット８０６は、複数のセグメント８０２と把握することができる。なおドット８０６は、ディスプレイパネル１０２の１ピクセルではなく、複数のピクセルを含むことに留意されたい。またドットの形状８０６は矩形には限定されず、円形や菱形、八角形、その他の形状であってもよい。

メモリ２１２には、複数のドット８０６それぞれについて、画像フレーム上の画素のオン、オフを記述する複数のセグメントデータが保持される。ドットマトリクス型キャラクタでは、複数のドット８０６を同一形状とすることができ、図８（ａ）〜（ｃ）を参照して説明した手法により、セグメントデータを圧縮できる。

４×７のドットマトリクスキャラクタは、２８ビットのデータで表すことができ、したがって１キャラクタあたり、４バイト（３２ビット）のレジスタ（図２の２１４）を用意すれば、表示すべき文字や記号を一意に指定することができる。

（第８変形例）
図１４（ａ）、（ｂ）は、第８変形例に係るセグメント型キャラクタを示す図である。図１４（ａ）はアルファベット大文字のＡを、図１４（ｂ）はアルファベット大文字のＣを示している。この変形例では、各セグメント型キャラクタは、複数のタイプ（この例ではＡ〜Ｄの４つのタイプ）のセグメントの組み合わせで構成される。各セグメントの形状は、矩形には限定されない。

この変形例において、上述の複数のセグメントデータＳ４は、複数のタイプのセグメントに対応しており、各セグメントデータＳ４は、対応するタイプのセグメントの形状（たとえば画像フレーム上の画素のオン、オフ）を記述する。

この変形例において各セグメント型キャラクタは、（i）それに使用される複数のセグメントそれぞれのタイプを指定するタイプデータと、（ii）それに使用される複数のセグメントそれぞれの位置を指定する位置データと、を含む。

ある文字「＃」を示す記述データを、Ｓ３０[＃]と表すこととする。図１５（ａ）は、図１４（ａ）のセグメント型キャラクタ「Ａ」を表す記述データＳ３０_［Ａ］を示す図であり、図１５（ｂ）は、図１４（ｂ）のセグメント型キャラクタ「Ｃ」を表す記述データＳ３０_［Ｃ］を示す図である。

図１４（ａ）のセグメント型キャラクタ３００は、８個のセグメント３０１〜３０８からなる。したがって、その記述データＳ３０_［Ａ］は、８個のセグメント３０１〜３０８それぞれのタイプを指定するタイプデータＳ３１と、８個のセグメント３０１〜３０８それぞれの位置を指定する位置データＳ３２を含む。位置は、たとえば各セグメントの左上の頂点の座標であってもよいし、別の頂点であってもよい。

図１５（ａ）のセグメント型キャラクタ４００は、８個のセグメント４０１〜４０８からなる。したがってその記述データＳ３０_［Ｃ］は、８個のセグメント４０１〜４０８それぞれのタイプを指定するタイプデータＳ３１と、８個のセグメント４０１〜４０８それぞれの位置を指定する位置データＳ３２を含む。

記述データＳ３０は、使用したい文字ごとに定義すればよい。たとえば大文字アルファベットＡ〜Ｚに関して、２６個の記述データＳ３０_［Ａ］〜Ｓ３０_［Ｚ］を定義することができ、小文字アルファベットａ〜ｚに関して、２６個の記述データＳ３０_［ａ］〜Ｓ３０_［ａ］を定義することができ、数字０〜９に関して、１０個の記述データＳ３０_［０］〜Ｓ３０_［９］を定義することができる。そのほか、ギリシャ文字や平仮名、カタカナ、漢字を定義してもよい。

図１６は、第８変形例に係るタイミングコントローラ２００ｃの一部を示す図である。メモリ２１２には、タイプごとのセグメントデータＳ４に加えて、セグメント型キャラクタごとのタイプデータＳ３０が格納されている。セグメントデコーダ２２０は、表示すべきセグメント型キャラクタを指定するサブデータＳ３を受け、そのセグメント型キャラクタに対応する記述データＳ３０を読み出す。

たとえばサブデータＳ３が、アルファベットの「Ａ」の表示を指示する場合、図１５（ａ）のタイプデータＳ３０_［Ａ］にもとづいて、セグメント３０１について、タイプＡのセグメントを（ｘ_１，ｙ_１）に配置する。同様に、セグメント３０２について、タイプＡのセグメントを、（ｘ_２，ｙ_２）に配置する。これにより、任意の文字、記号を表示できる。

実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。

１００…画像表示システム、１０２…ディスプレイパネル、１０４…ゲートドライバ、１０６…ソースドライバ、１１０…グラフィックコントローラ、１１２…第１ライン、１１４…第２ライン、２００…タイミングコントローラ、２０１…表示パターン、２０２…メイン入力インタフェース、２０４…画像処理回路、２０５…マルチプレクサ、２０６…プロセッサ、２０７…合成回路、２０８…出力インタフェース回路、２１０…サブ入力インタフェース、２１２…メモリ、２１４…レジスタ、２２０…セグメントデコーダ、２２２…フォントカラー生成部、２２４…背景カラー生成部、２２６…マルチプレクサ、２２８…タイミング発生器、２３０…キャラクタデコーダ、２３２…画像生成部、Ｓ１…入力画像データ、Ｓ２…出力画像データ、Ｓ３…サブデータ、Ｓ４…セグメントデータ、Ｓ５…サブ画像データ、Ｌ１…第１輝度値、Ｌ２…第２輝度値、５００…電子機器、６００…車載用ディスプレイ、８００…セグメント型キャラクタ、９００…サブ画像。

Claims (19)

1. 入力画像データを受信するメイン入力インタフェースと、
   セグメント型キャラクタを構成する複数のセグメントに対応する複数のセグメントデータを保持するメモリであって、各セグメントデータは、対応するセグメントの画像フレーム上の画素のオン、オフを記述するものである、メモリと、
   表示すべきセグメント型キャラクタを指定するサブデータを受信するサブ入力インタフェースと、
   前記サブデータおよび前記複数のセグメントデータにもとづいて、前記セグメント型キャラクタをラスターイメージ化するセグメントデコーダと、
   前記入力画像データおよび前記セグメントデコーダの出力データ少なくとも一方にもとづいて、ディスプレイパネルに表示すべき出力画像データを生成する画像処理回路と、
   前記出力画像データをデータドライバに出力する出力インタフェースと、
   を備え、
   前記セグメント型キャラクタは、２つ以上のセグメントが同一形状を有するようにデザインされており、
   同一形状を有する前記２つ以上のセグメントの前記セグメントデータは、セグメントの形状を示す形状データと、垂直方向および水平方向への移動量を示すデータと、を含むことを特徴とするタイミングコントローラ。
2. 前記セグメントデコーダは、
   オンに対応するセグメント輝度値とオフに対応する背景輝度値を受け、一方を選択するマルチプレクサと、
   前記サブデータおよび前記セグメントデータにもとづいて、前記マルチプレクサを制御するタイミング発生器と、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載のタイミングコントローラ。
3. 前記画像処理回路は、前記入力画像データおよび前記セグメントデコーダの出力データの一方を選択し、前記出力画像データを生成することを特徴とする請求項１または２に記載のタイミングコントローラ。
4. 前記画像処理回路は、前記入力画像データおよび前記セグメントデコーダの出力データを重ね合わせて、前記出力画像データを生成することを特徴とする請求項１または２に記載のタイミングコントローラ。
5. 前記画像処理回路は、
   （i）前記入力画像データおよび前記セグメントデコーダの出力データの一方を選択し、前記出力画像データを生成するモードと、
   （ii）前記入力画像データおよび前記セグメントデコーダの出力データを重ね合わせて、前記出力画像データを生成するモードと、
   が切りかえ可能であることを特徴とする請求項１または２に記載のタイミングコントローラ。
6. 前記サブデータは、前記複数のセグメントのオン、オフを指示する複数のビットを含み、
   前記サブ入力インタフェースは、前記複数のビットを格納するレジスタを含むことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のタイミングコントローラ。
7. 入力画像データを受信するメイン入力インタフェースと、
   セグメント型キャラクタを構成する複数のセグメントに対応する複数のセグメントデータを保持するメモリであって、各セグメントデータは、対応するセグメントの画像フレーム上の画素のオン、オフを記述するものである、メモリと、
   表示すべきセグメント型キャラクタを指定するサブデータを受信するサブ入力インタフェースと、
   前記サブデータおよび前記複数のセグメントデータにもとづいて、前記セグメント型キャラクタをラスターイメージ化するセグメントデコーダと、
   前記入力画像データおよび前記セグメントデコーダの出力データ少なくとも一方にもとづいて、ディスプレイパネルに表示すべき出力画像データを生成する画像処理回路と、
   前記出力画像データをデータドライバに出力する出力インタフェースと、
   を備え、
   前記サブデータは、前記複数のセグメントのオン、オフを指示する複数のビットを含み、
   前記サブ入力インタフェースは、前記複数のビットを格納するレジスタを含むことを特徴とするタイミングコントローラ。
8. 前記サブデータは、前記セグメント型キャラクタを指定する文字コードを含み、
   前記タイミングコントローラは、前記文字コードを前記複数のセグメントのオン、オフを示す複数のビットに変換するキャラクタデコーダをさらに含むことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のタイミングコントローラ。
9. 前記セグメント型キャラクタは、形状の異なる複数のタイプのセグメントの組み合わせで構成され、
   前記複数のセグメントデータは、複数のタイプのセグメントに対応しており、
   前記メモリは、前記セグメント型キャラクタごとに記述データを保持しており、
   前記記述データは、対応するセグメント型キャラクタに使用される複数のセグメントそれぞれのタイプを指定するタイプデータと、（ii）それに使用される複数のセグメントそれぞれの位置を示す位置データと、を含むことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のタイミングコントローラ。
10. 入力画像データを受信するメイン入力インタフェースと、
    セグメント型キャラクタを構成する複数のセグメントに対応する複数のセグメントデータを保持するメモリであって、各セグメントデータは、対応するセグメントの画像フレーム上の画素のオン、オフを記述するものである、メモリと、
    表示すべきセグメント型キャラクタを指定するサブデータを受信するサブ入力インタフェースと、
    前記サブデータおよび前記複数のセグメントデータにもとづいて、前記セグメント型キャラクタをラスターイメージ化するセグメントデコーダと、
    前記入力画像データおよび前記セグメントデコーダの出力データ少なくとも一方にもとづいて、ディスプレイパネルに表示すべき出力画像データを生成する画像処理回路と、
    前記出力画像データをデータドライバに出力する出力インタフェースと、
    を備え、
    前記セグメント型キャラクタは、形状の異なる複数のタイプのセグメントの組み合わせで構成され、
    前記複数のセグメントデータは、複数のタイプのセグメントに対応しており、
    前記メモリは、前記セグメント型キャラクタごとに記述データを保持しており、
    前記記述データは、対応するセグメント型キャラクタに使用される複数のセグメントそれぞれのタイプを指定するタイプデータと、（ii）それに使用される複数のセグメントそれぞれの位置を示す位置データと、を含むことを特徴とするタイミングコントローラ。
11. 入力画像データを受信するメイン入力インタフェースと、
    表示すべきセグメント型キャラクタを指定するサブデータを受信するサブ入力インタフェースであり、前記セグメント型キャラクタは、形状の異なる複数のタイプのセグメントの組み合わせで構成されるものである、サブ入力インタフェースと、
    （i）前記セグメントのタイプごとに、その形状を記述するセグメントデータを保持するとともに、（ii）前記セグメント型キャラクタごとに、それに使用される複数のセグメントそれぞれのタイプを指定するタイプデータと、それに使用される複数のセグメントそれぞれの位置を示す位置データと、を保持するメモリと、
    前記サブデータ、前記セグメントデータ、前記タイプデータおよび前記位置データにもとづいて、前記サブデータが指定する前記セグメント型キャラクタをラスターイメージ化するセグメントデコーダと、
    前記入力画像データおよび前記セグメントデコーダの出力データ少なくとも一方にもとづいて、ディスプレイパネルに表示すべき出力画像データを生成する画像処理回路と、
    前記出力画像データをデータドライバに出力する出力インタフェースと、
    を備えることを特徴とするタイミングコントローラ。
12. 前記サブ入力インタフェースは、ＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）またはＩ^２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）インタフェースであることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載のタイミングコントローラ。
13. 前記サブデータは、前記セグメント型キャラクタのサイズを指定する第１データをさらに含むことを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載のタイミングコントローラ。
14. 前記サブデータは、前記セグメント型キャラクタの間隔を指定する第２データをさらに含むことを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載のタイミングコントローラ。
15. 前記サブデータは、前記セグメント型キャラクタの透過の有無を指定する第３データをさらに含むことを特徴とする請求項１から１４のいずれかに記載のタイミングコントローラ。
16. 前記セグメントデコーダは、前記サブ入力インタフェースに外部から入力される前記サブデータと前記タイミングコントローラの内部で生成した前記サブデータの一方を選択し、選択された前記サブデータにもとづいて、前記セグメント型キャラクタをラスターイメージ化可能であることを特徴とする請求項１から１５のいずれかに記載のタイミングコントローラ。
17. ひとつの半導体基板に一体集積化されたことを特徴とする請求項１から１６のいずれかに記載のタイミングコントローラ。
18. 請求項１から１７のいずれかに記載のタイミングコントローラを備えることを特徴とする車載用または医療用のディスプレイ装置。
19. 請求項１から１７のいずれかに記載のタイミングコントローラを備えることを特徴とする電子機器。

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