JP2005140959A - 表示装置及びこれを用いた携帯機器 - Google Patents

Abstract

【課題】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において、液晶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。
【解決手段】液晶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、液晶表示部の各画素に対応した液晶表示素子に、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を設ける。このリフレッシュ制御手段は、前記画像情報変化検出手段による変化検出があった場合には、前記リフレッシュ時間の経過を持つことなく直ちに当該変化した画素の画像情報を含め、全画素の画像情報を書き換えるとともに、この書き換え時点を次回のリフレッシュ時間の開始点とする。
【選択図】 図２

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むリフレッシュ制御手段及び、変化した画像情報があるか否かを検出する画像情報変化検出手段を備え、
前記リフレッシュ制御手段は、前記画像情報変化検出手段による変化検出があった場合には、前記リフレッシュ時間の経過を待つことなく直ちに当該変化した画素の画像情報を含め、全画素の画像情報を書き換えるとともに、この書き換え時点を次回のリフレッシュ時間の開始点とすることを特徴とする。

請求項２の表示装置は、請求項１の表示装置において、前記画像情報変化検出手段により変化が検出された入力画像情報が、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、その時点でのリフレッシュは行わず、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３の携帯機器は、請求項１又は請求項２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、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Ｔｒｅｆ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、変更された画素を含め全画素を一括してリフレッシュするから、リフレッシュのための管理負担を著しく小さくすることができる。

請求項２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、変更制御およびリフレッシュ制御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３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、画像情報変化検出手段により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。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。この操作を、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。

そして、１画面分の全画素中に、１画素でも画像情報に変化があった場合には、リフレッシュ時間の経過に関係なく、その時点で全画素の対応する液晶表示素子の画像情報を一括して，リフレッシュ制御手段によりリフレッシュする。このリフレッシュ動作の時点から、新たにリフレッシュ時間のカウントが開始される。

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とともに、他の変化のない画素についても同時にリフレッシュされる。

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、時点ｔ１で全画素１〜ｎがリフレッシュされており、その時点からリフレッシュ時間Ｔｒｅｆをカウントするリフレッシュカウンタがカウントアップされる。時点ｔ１からリフレッシュ時間Ｔｒｅｆが経過する時点ｔ２までの間に、表示内容が変更される画素が１つもなかったので、この時点ｔ２で全画素がリフレッシュ制御される。

この時点ｔ２でのリフレッシュ制御後、その時点でリセットされたリフレッシュカウンタが再びカウントアップされていく。時点ｔ２からリフレッシュ時間Ｔｒｅｆが経過する以前に、時点ｔ３で画素２に表示内容の変更があり、その時点ｔ３で変更のあった画素２を含めて全画素の対応する液晶表示素子が一括して，リフレッシュ制御手段によりリフレッシュされる。このリフレッシュ動作の時点から、新たにリフレッシュ時間のカウントが開始される。

時点ｔ４においても同様であり、時点ｔ３からリフレッシュ時間Ｔｒｅｆが経過する以前に、画素３および画素４に表示内容の変更があり、変更のあった画素３，４を含めて全画素の対応する液晶表示素子が一括して，リフレッシュ制御手段によりリフレッシュされる。

時点ｔ４以後、リフレッシュ時間Ｔｒｅｆの間、全ての画素に表示内容の変更がないので、リフレッシュ時間Ｔｒｅｆの経過した時点ｔ５において、全画素の対応する液晶表示素子が一括して，リフレッシュ制御手段によりリフレッシュされる。

このように、１画面分の全画素中に、１画素でも画像情報に変化があった場合には、リフレッシュ時間Ｔｒｅｆの経過に関係なく、その変化のあった時点で全画素の対応する液晶表示素子の画像情報を一括して，リフレッシュ制御手段によりリフレッシュする。したがって、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つのリフレッシュカウンタを設けるだけで行うことができるので、簡単な構成ですむ。

次に、表示内容の変更およびそれに伴うリフレッシュ制御についてのより具体的な構成例を図３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。

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新しく供給された画像情報を書き込み、記憶させるとともに、表示制御部１５中に、少なくとも１画素の画像情報が変更されていることを別途、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、少なくとも１画素の画像情報が変更されたか否か確認する。変更されている場合には、引き続くドライブ期間Ｔｄに全画素に対して、画像メモリ１４に記憶されている画像情報にしたがって、一括してリフレッシュ制御を行う。

このように、入力期間Ｔｉの間に変更された画素は、次のドライブ期間Ｔｄにおいて全画素の画像情報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、変更された画素がない場合には、リフレッシュ時間Ｔｒｅｆ経過毎に、全画素一括してリフレッシュ制御が行われる。

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新たに入力された画像情報を記憶させる。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、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に止め、全画素のリフレッシュ制御は行わないようにする。

この場合、当該画像情報が変更された画素についてもリフレッシュされないから、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ことになる。しかし、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、１画面を構成する全画素を複数のグループに分けて、各グループ毎に、図２に示したような、一括したリフレッシュ制御を行うことができる。図４は、この各グループ毎にリフレッシュ制御を行う場合の、複数のグループに区分する手法を、携帯電話機の液晶表示画面を例にして、示す図である。

図４において、液晶表示画面を、ａ部分〜ｚ部分にグループ分けしている。ａ部分やｂ部分は、電話のステータスが表示される部分であり、表示内容変更の頻度は少ない。ｃ部分は、電話番号や時刻が表示される部分であり、この単位で時々変更される。ｄ部分〜ｚ部分は、画像や文章などが表示される部分であり、表示内容の変化の頻度が高く、一律でもないので、細かくグルーピングを行う。

もちろん、このグループ分けは、単なる一例であり、液晶表示装置の適用される具体的な例に応じて、適切なグループ分けがなされることになる。

このリフレッシュの管理をグループ別に管理する液晶表示装置では、リフレッシュ時間Ｔｒｅｆをカウントするために、グループ別にカウンタを必要とするが、グループの分け方を、そこに表示される対象データの性格に基づいて行うことができるから、リフレッシュ制御をより効率よく行える。

また、今までの説明では、表示内容変更・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 １画面を構成する全画素を複数のグループに区分する例を示す図 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 (3)

1. 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むリフレッシュ制御手段及び、変化した画像情報があるか否かを検出する画像情報変化検出手段を備え、
   前記リフレッシュ制御手段は、前記画像情報変化検出手段による変化検出があった場合には、前記リフレッシュ時間の経過を待つことなく直ちに当該変化した画素の画像情報を含め、全画素の画像情報を書き換えるとともに、この書き換え時点を次回のリフレッシュ時間の開始点とすることを特徴とする、表示装置。
2. 前記画像情報変化検出手段により変化が検出された入力画像情報が、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、その時点でのリフレッシュは行わず、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１の表示装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載された表示装置を用いたことを特徴とする、携帯機器。

Images