JP4599049B2 - 表示装置及びこれを用いた携帯機器 - Google Patents

Description

本発明は、画像情報の保持時間の長い液晶素子を用いた液晶表示装置等の表示装置、及びその表示装置を用いた携帯機器に関する。

液晶表示装置は、テレビ受像機、コンピュータの端末用モニタ、携帯電話機の表示部などの表示装置として、広く使用されている。

液晶表示装置の液晶表示素子は、それぞれ固有の情報保持時間を有している。この情報保持時間は、液晶表示素子に所定の電圧を印加して、例えば液晶がねじれて反転した表示オンの状態から、外部からの印加電圧を除去してそのねじれが戻り表示オフになる、或いはコントラストが許容値を割る状態になるまでの時間をいう。

従来の液晶表示装置においては、液晶表示素子の情報保持時間が例えば数１０ｍｓ程度と短いため、この情報保持時間にあわせた周期で液晶表示装置の表示情報をリフレッシュ（再表示）することが必要になっている。

表示される画像が動画像である場合には、画像情報自体が短い周期で更新されるから、その程度にもよるが液晶表示素子の保持時間が短くともさしたる問題とはならない。

しかし、携帯電話機の表示部や、マンマシンインターフェースを行うパソコンのモニタなどのように、変化の少ない画像を表示する場合には、特許文献１のように１フレーム分遅延させたデータを用いて検出することにより、表示情報のリフレッシュ周期をできるだけ長くして、リフレッシュの回数を削減し、表示装置としての消費電力を低減しようとしていた。

また、情報保持特性を改善し、保持時間を長くした液晶表示素子が研究開発されており、例えばツイストネマティック（ＴＮ）液晶素子などにおいて、数百ｍｓ乃至数ｓｅｃの情報保持時間を持つ液晶表示素子が発表されている。

この保持時間の長い液晶表示素子を用いて表示装置を構成する場合にも、通常採用されている、単純マトリクス方式（マルチプレックス方式）やアクティブマトリクス方式等にて表示装置を駆動することになる。いずれの駆動方式においても、リフレッシュ周期Ｔｒｅｆを液晶表示素子の情報保持時間Ｔｈｏｌｄに見合って（但し、Ｔｈｏｌｄ＞Ｔｒｅｆ）、長く設定することが可能になり、表示装置としての消費電力を低減することができる。
特開平７−２３９４６３号公報

画像情報に変更が生じた画素については、その変更と実質的に同時に、その表示内容を変更することが画像視認上必要である。このため、図５に示すように、各画素ごとに表示内容の変更時点（図中○印で示している）を起点として経過時間をカウントし、リフレッシュ周期Ｔｒｅｆの時間、即ちリフレッシュ時間Ｔｒｅｆを経過した時点（図中●印で示している）で、表示内容をリフレッシュすることになる。また、リフレッシュ時間Ｔｒｅfを経過するまでに表示内容が変更された画素については、カウント値をリセットし、再度その時点からの経過時間をリフレッシュ時間Ｔｒｅｆに向けてカウントすることになる。

このように、各画素ごとにリフレッシュ周期Ｔｒｅｆを管理する必要があるから、その管理負担が大きくなるという、問題がある。

そこで、本発明は、情報保持時間の長い液晶表示素子を用いた液晶表示装置等の表示装置において、表示素子の情報保持時間に見合ったリフレッシュ周期にて各画素の表示内容をリフレッシュし、かつ画素情報の変更時には直ちに表示内容を変更するとともに、リフレッシュ管理のための管理負担を低減することを目的とする。

請求項１の表示装置は、画素に対応して配置された表示素子を有する表示部と、
この表示部に表示させる画像情報を画素に対応して記憶させる画像メモリと、
前記表示素子の情報保持時間Ｔｈｏｌｄより短い時間間隔のリフレッシュ時間Ｔｒｅｆで、前記表示部の各画素に対応した表示素子に、前記画像メモリに記憶されている画像情報をそれぞれ書き込むリフレッシュ制御手段及び、画像情報が変化した画素に対応する表示素子に変更された画像情報を書き込む変更制御手段を有し、表示制御を行う表示制御部とを備え、
前記変更制御手段による画像情報の書き込みの有無に関わらず、前記リフレッシュ制御手段は定期的に前記リフレッシュ時間Ｔｒｅｆの間隔で画像情報を書き込むことを特徴とする。

請求項２の表示装置は、請求項１の表示装置において、前記画像メモリの各画素の画像情報と同じアドレスにそれぞれフラグ領域を設け、
前記変更制御手段は、変化した画像情報を画素に対応して前記画像メモリに記憶させる際に、その画像情報と同じアドレスの前記フラグ領域に画像情報が変化したことを示すフラグをセットし、
フラグのセットされている画像情報のみを対応する表示素子に書き込むとともに、前記フラグをリセットすることを特徴とする。

請求項３の表示装置は、請求項２の表示装置において、前記画像メモリに画像情報を記憶させる際に、入力された画像情報と既に記憶されている画像情報とを画素ごとに比較して、その不一致に応じて前記フラグをセットすることを特徴とする。

請求項４の表示装置は、請求項３の表示装置において、前記比較の結果、入力画像情報が既に記憶されている画像情報より少し薄い表示濃度の場合には、前記フラグをセットせずに、前記画像メモリにその画像情報を記憶させることを特徴とする。

請求項５の表示装置は、請求項２の表示装置において、前記画像メモリに画像情報を記憶させる際に、入力された画像情報を変化した画像情報と見なして、変更制御の処理を行うことを特徴とする。

請求項６の携帯機器は、請求項１乃至請求項５に記載された表示装置を用いたことを特徴とする。

請求項１の表示装置によれば、変更制御手段による画像情報の書き込みの有無に関わらず、リフレッシュ制御手段は定期的に前記リフレッシュ時間Ｔｒｅｆの間隔で画像情報を書き込むことにより、情報保持時間の長い表示素子を用いた表示装置において、表示素子の情報保持時間に見合ったリフレッシュ周期にて各画素の表示内容をリフレッシュし、かつ画素情報の変更時には直ちに表示内容を変更するとともに、リフレッシュ周期Ｔｒｅｆの管理を全画素を一括して、或いはグループごとに行うことができるから、その管理負担を小さくすることができる。

請求項２の表示装置によれば、フラグのセットされている画像情報のみを対応する表示素子に次のドライブ周期において書き込むことにより、最小の変更周期で変更された画像情報が表示できるとともに、そのフラグがリセットされることにより再度変更がない場合には自動的にリフレッシュ周期のみで表示が更新される。

請求項３の表示装置によれば、画像情報の変更の有無に関わりなく、すべての画像情報が入力される場合に、画像情報の変更された画素に対応する表示素子のみを選択的に変更することができる。

請求項４の表示装置によれば、該当する表示素子の表示濃度は時間とともに自然に薄くなる方向に変化するから、変更の頻度をその分だけ少なくすることができる。また、画像メモリには変更後の画像情報が書き込まれているから、次回のリフレッシュ時には変更後の画像情報にて更新される。

請求項５の表示装置によれば、ホスト側から変化した画素に対応する画像情報のみが入力されてくる場合に、比較処理を省くことができるから、処理スピードを早くすることができる。

請求項６の携帯機器によれば、消費電流を少なくすることができるので、使用時間を延ばすことができる。

以下、図面を参照して、本発明の表示装置の実施例を、液晶表示装置の例について説明する。

図１は、本発明の液晶表示装置の全体構成を示すブロック図であり、また、図２は液晶表示のリフレッシュ及び表示内容変更のタイミングチャートを示す図、図３はタイミングチャートを一部拡大して示す図、図４は画像メモリのメモリ構造を示す図である。

図１において、液晶表示部１１は、各画素に対応して設けられる液晶表示素子として情報保持時間の長い（例えば、数１００ｍｓ〜数ｓｅｃ）ものが用いられ、これら液晶表示素子がマトリクス状に配置されている。

このマトリクス状に配置された液晶表示素子群が単純マルチプレクス方式やアクティブマルチプレクス方式等にて駆動される。Ｙドライバ１２およびＸドライバ１３はマトリクス駆動するための走査信号及び情報信号を制御信号に基づいて液晶表示部１１に供給する。

画像メモリ１４は、液晶表示部１１の液晶表示素子数に対応し、その表示深さ（階調）分の記憶素子を有したＲＡＭで構成されており、各指令信号によって、書き込み或いは読み出しが行われる。

表示制御部１５は、ＭＰＵなどで構成されるホスト１６からインターフェース１７を介して供給される画像情報を画像メモリ１４に書き込んだり、或いは、画像メモリに記憶されている画像情報を読み出すメモリ制御や、液晶表示部１１，Ｙドライバ１２，Ｘドライバ１３への表示内容変更制御、リフレッシュ制御の表示部制御や、カウンタ制御などの、液晶表示装置としての制御動作を行う。

さて、ホスト１６から表示させたい画像情報が出力され、インターフェース１７を介して表示制御部１５に供給される。この画像情報は、通常、前回の画像情報と変化したか否か等は考慮されることなく、１画面分が定期的に少なくとも本発明の液晶表示素子の情報保持時間Ｔｈｏｌｄと比較して著しく短い周期で供給される。

表示制御部１５では、ホスト１６から供給された画像情報と画像メモリ１４から読み出した画像情報とを対応する画素ごとに順次比較し、両者が一致するか或いは不一致であるかを判定する。一致した場合には、当該画素の画像情報に変化はないので、この画素について液晶表示は変更されない。

しかし、不一致であった場合には、当該画素の画像情報に変化があるから、画像メモリ１４の当該画素の情報を変化した画像情報に新たに書き換えるとともに、その時点で液晶表示部１１の当該画素を変化した新しい画像情報に書き換える。この変更制御を１画面分の全画素について、画像情報がホスト１６から供給される都度、繰り返し行う。これにより、画像情報が変化した画素に対応する液晶表示素子は、変化後直ちに新しい表示濃度で表示することができる。

表示制御部１５はまた、画像情報が変化した画素に対応する液晶表示素子を直ちに書き換える変更制御とは別に、リフレッシュ制御を行う。このリフレッシュ制御は、画像メモリ１４に記憶されている画像情報を液晶表示素子の情報保持時間Ｔｈｏｌｄよりも短い時間間隔のリフレッシュ周期Ｔｒｅｆで液晶表示部１１の各画素に対応した液晶表示素子に書き込む。このリフレッシュ制御では、変更制御による画像情報の書き込みの有無に関わらず、定期的にリフレッシュ時間Ｔｒｅｆの間隔で画像情報を書き込む。

以上の変更制御およびリフレッシュ制御のタイミングチャートが図２に示されている。図２では、表示内容を変更する変更制御が図中○印で示されており、また表示内容を更新するリフレッシュ制御が●印で示されている。なお、液晶表示部はマトリクス駆動されるから、同時、或いは一括制御等は、実際には走査のための時間などを要する。

図２において、例えば画素１についてみると、各リフレッシュ期間Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３とも表示内容を変更する変更制御がないので、リフレッシュ期間Ｔｒｅｆごとにリフレッシュ制御が行われる。一方、画素３についてみると、第１期間Ｎｏ．１中に２回、第３期間Ｎｏ．３中に１回の表示内容変更が行われているが、この表示内容変更とは関係なく、他の画素と同様にリフレッシュ時間Ｔｒｅｆごとにリフレッシュ制御が行われている。

このように、変更制御手段による画像情報の書き込みの有無に関わりなく、リフレッシュ時間間隔で全画素に対応する液晶表示素子を更新する。従って、リフレッシュ制御のための時間管理は、全画素に対して共通に１つの繰り返しカウンタを設けるだけで行うことができるから、簡単な構成ですむ。

なお、図２の例では、全画素についてのリフレッシュを同時に行うこととしているが、これに代えて、全画素を複数のグループ（例、ｍグループ）に分けて、各グループごとにリフレッシュ制御を時間をずらせて行うようにしてもよい。この場合にも、全画素に対して共通に１つの繰り返しカウンタを設け、その各カウント値（１〜ｍ）を各グループに割り当てることで、リフレッシュ制御のための時間管理を行うことができる。

次に、変更制御についてのより具体的な構成例を図３，図４をも用いて説明する。

図３に示されるように、１変更周期Ｔｃには、入力期間Ｔｉとドライブ期間Ｔｄとが含まれている。この１変更周期Ｔｃは、リフレッシュ周期Ｔｒｅｆに比較して著しく短い期間であり、この変更周期Ｔｃが繰り返される。

図４は、画像メモリ１４のメモリ構造を示す図であり、各アドレスＡ＋１〜Ａ＋ｎごとに画素の画像情報とフラグのセット／リセットが記憶されるように構成されている。

ホスト１６からの画像情報が、入力期間Ｔｉの期間に表示制御部１５に供給されると、画素アドレスの指定によって画像メモリ１４の該当するアドレスＡ＋１〜Ａ＋ｎから画像情報が読み出される。そして、画素ごとに、供給された画像データと読み出された画像データとが比較されて、一致するか或いは不一致であるかが判定される。

そして、一致の場合には、画像メモリ１４の当該画素のアドレスには、それ以前と同じ画像情報が記憶される。一方、不一致の場合には、画像メモリ１４の該当するアドレスに供給された画像情報を書き込み、記憶させる。この画像情報の記憶とともに、画像情報が変更されていることを示すフラグをセットし当該画像情報に付して、記憶させる。この比較・変化検出・書き込みの処理が一画面分について終了すると、引き続くドライブ期間Ｔｄに表示内容の変更制御を行う。

この変更制御の際に、画像メモリ１４からアドレスごとに画像情報を読み出し、フラグのセットされているアドレスに対応する液晶表示素子のみを書き換えるとともに、フラグをリセットする。

このように、入力期間Ｔｉの間に変更された画素は、次のドライブ周期Ｔｄにおいてフラグのセットされている画像情報のみを対応する液晶表示素子に書き込むことにより、変更された画像情報が最小の変更周期Ｔｃで表示できる。また、そのフラグがリセットされることにより、再度変更がない場合には自動的にリフレッシュ周期Ｔｒｅｆのみで表示が更新される。

なお、図４の例では、画像メモリ１４にフラグのためのメモリ領域を設けているが、これに代えて、画像メモリ１４とは別にフラグのためのメモリを設け、同一のアドレスで書き込みおよび読み出しを制御するようにしてもよい。

次に、変更制御手段の制御手法の変形例について、説明する。

液晶表示素子の表示濃度は、印加された電圧が除去された後、時間とともにその濃度が薄くなっていく性質がある。この性質を利用して、表示内容変更制御を一部簡略にすることができる。

すなわち、画像メモリ１４に画像情報を記憶させる際に、入力された画像情報と既に記憶されている画像情報とを画素ごとに比較して、その不一致に応じて前記フラグをセットする。この場合に、比較の結果として、入力画像情報が既に記憶されている画像情報より少し薄い表示濃度（例えば、１階調分）の場合には、フラグをセットせずに、画像メモリ１４のその画像情報を入力された画素情報に書き換える。

この場合、フラグがセットされないから、当該画素の画像情報は少しだけ表示濃度が薄い方向に変化しているものの、引き続くドライブ期間Ｔｄにおいて、表示内容の変更はなされないことになる。これは液晶表示素子の表示濃度は時間とともにその濃度が薄くなっていく性質があるから、敢えて表示内容の変更をせずに、変更の頻度をその分だけ少なくするものである。もっとも、画像メモリ１４には変更後の画像情報が書き込まれているから、次回のリフレッシュ時には変更後の画像情報にて更新されるので、表示される画像として、大きな問題とはならない。

次に、ホスト１６から供給される画像情報のその他の供給方法の場合の、表示制御について説明する。

ホスト１６からインターフェース１７を介して表示制御部１５への表示させたい画像情報の供給方法としては、既に説明した、前回の画像情報と変化したか否か等は考慮されることなく、１画面分が定期的に短い周期で供給される方法の他に、画像情報の変化の有無をホスト側で監視しておき、１画面中のいずれかの画素に変化があったときその１画面分の画像情報を供給する方法や、あるいは１画面中の変化のあった画素に対応する画像情報のみを対応するアドレスを付して供給する方法がある。

このうち、変化があった１画面分の画像情報が供給される方法では、既に説明した表示制御の方法により同様に、液晶表示制御を行うことになる。

１画面中の変化のあった画素に対応する画像情報のみが供給される方法では、表示内容に変化のあることはホスト１６側で確認済みの画像情報のみがアドレス付きで供給されるから、液晶表示装置側にて再度比較・一致検出などは行う必要がない。

このことから、以上に説明した各実施の形態において、画像メモリ１４に画像情報を記憶させる際に、入力された画像情報を変化した画像情報と見なして、変更制御の処理を行うことができる。

この液晶表示装置によれば、ホスト側から変化した画素に対応する画像情報のみが入力されてくる場合に、比較処理等を省くことができるから、処理スピードを早くすることができる。

また、今までの説明では、表示内容変更制御およびリフレッシュ制御とも、すべて各画素単位にて処理することとして説明してきた。カラー画像の場合についても、同様に画素単位での処理を行うことはもちろん可能である。

しかし、カラー画像においては、基本的にＲ，Ｇ，Ｂの３つの画素で１カラー画素を表すから、カラー画素単位で表示内容変更制御およびリフレッシュ制御を行うようにすることができる。

また、以上の説明では、液晶表示装置のみについて説明したが、リフレッシュ制御を行う必要のある表示装置であれば、電子ペーパーや電子シートのような、他の表示装置でも構わない。

本発明の液晶表示装置の全体構成を示すブロック図 本発明の液晶表示のリフレッシュ及び表示内容変更のタイミングチャートを示す図 タイミングチャートを一部拡大して示す図 画像メモリのメモリ構造を示す図 従来の液晶表示のリフレッシュ及び表示内容変更のタイミングチャートを示す図

符号の説明

１１ 液晶表示部
１２ Ｙドライバ
１３ Ｘドライバ
１４ 画像メモリ
１５ 表示制御部
１６ ホスト
１７ インターフェース
Ｔｒｅｆ リフレッシュ周期
Ｔｃ 変更周期

Claims (5)

1. 画素に対応して配置されるとともに表示濃度が時間とともに自然と薄くなる表示素子を有する表示部と、
   前記表示部に表示させる画像情報を画素に対応して記憶する画像メモリと、
   画像情報が変化した画素に対応する表示素子に変更された画像情報を書き込む変更制御手段を備え、表示制御を行う表示制御部と、
   を有するものであって、
   前記変更制御手段は、前記画像メモリが所定の画素に対応する第１画像情報を記憶する際に、その表示濃度を前記画像メモリに記憶されている前記所定の画素に対応する前回記憶の第２の画像情報と比較することによって、前記第１画像情報の表示濃度が前記第２画像情報に基づいて前記表示素子により表示され時間とともに薄くなっている表示濃度に一致するとみなされるときは前記表示素子に前記第１画像情報の書き込みを行なわず、
   前記表示制御部は、前記表示素子の情報保持時間より短い時間間隔のリフレッシュ時間で、前記表示部の各画素に対応した表示素子に前記画像メモリに記憶されている画像情報をそれぞれ書き込み、前記変更制御手段による画像情報の書き込みの有無に関わらず定期的に前記リフレッシュ時間の間隔で画像情報を書き込むリフレッシュ制御手段を備えることを特徴とする表示装置。
2. 前記変更制御手段は、前記画像メモリが所定の画素に対応する第１画像情報を記憶する際に、その表示濃度を前記画像メモリに記憶されている前記所定の画素に対応する前記第２の画像情報と比較し、前記第１画像情報の表示濃度と前記第２画像情報の表示濃度が一致する場合には前記表示素子に前記第１画像情報を書き込まないことを決定し、不一致の場合には前記表示素子に前記第１画像情報を書き込むことを決定するとともに、前記第１画像情報の表示濃度が前記第２画像情報に基づいて前記表示素子により表示され時間経過とともに薄くなっている表示濃度に対応するときは前記第１画像情報が前記第２画像情報に一致するとみなして前記表示素子に前記第１画像情報の書き込みを行なわないことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記第１画像情報の表示濃度が前記第２画像情報の表示濃度より１階調分薄いとき前記前記第１画像情報が前記第２画像情報に一致するとみなすことを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
4. 前記画像メモリの各画素の画像情報と同じアドレスにそれぞれフラグ領域を設け、前記第１画像情報と前記第２画像情報の比較に応じ、両者が不一致とみなされるときは同じアドレスの前記フラグ領域に画像情報が変化したことを示すフラグをセットし、フラグのセットされている前記第１画像情報のみを対応する表示素子に書き込むとともに、前記フラグをリセットすることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の表示装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載された表示装置を用いることを特徴とする携帯機器。

Images