JP2005292824A - ディスプレイコントローラによる電力消費を削減するためのシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ディスプレイコントローラによる電力消費を削減するためのシステム及び方法。
【解決手段】電気光学画像表示装置の電力消費を削減しつつ、なおかつ役に立つ情報を提供するためのディスプレイコントローラ及び方法。画像の個々の画素に対応する画像データワードの集合のソースを提供する。制御回路は画像データワード集合の選択された部分集合の代わりに１個以上の隣接する画素からの画像データワードを代入し、結果として生じる修正後の画像データワード集合を電気光学画像表示装置に使用可能になるように出力ポートに提供するように作られている。この方法は、画像の個々の画素に対応する画像データワードの集合を提供し、画像データワード集合の選択された部分集合の代わりに１個以上の隣接する画素からの画像データワードを代入し、代入から生じる修正後のデータワード集合を電気光学画像表示装置に使用可能にする。
【選択図】 図３

Description

本発明は電気光学画像表示装置のディスプレイコントローラに関し、特に節電の構成を有するそうしたコントローラに関する発明である。

ディジタル画像表示システムにおいて、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のような電気光学画像表示装置を制御する電子駆動回路は表示を維持及び連続して更新するのにかなりの電力を消費する。ディスプレイコントローラとして知られるこうしたの回路は、一般に、デジタル化された画像データ並びに制御信号を電気光学画像表示装置に送る。そうした表示装置は、画像が表示及び更新されるフル表示モードと、ブランクの黒または白の画面が表示される表示ブランクモードという２つのモードのうちの一方で動作するのが普通である。フル表示モードでは、全てのデータ信号およびＬＣＤへの制御信号がトグルして、ディスプレイコントローラによる最大電力消費を生じる。表示ブランクモードでは、ＬＣＤへの制御信号だけがトグルされて、表示は黒か白の画像になり、ディスプレイコントローラによる電力消費は最小になる。

米国特許第6,529,181号明細書

デジタル画像表示システムにおける電力節約が特に好ましい状況がある。それは、例えば、電池電力で動作する携帯用コンピュータの場合である。画像を見る必要がないときには電力を節約するために画像ブランクモードを使用できるが、たとえ画像が活動または注目の中心でなくても画像を眺められることが必要、或いは少なくとも有益なことが多い。そのために、画像を消去せずにディスプレイコントローラの電力消費を削減できれば役に立つ。

本発明は、電気光学画像表示装置の電力消費を削減しつつ、なおかつ役に立つ表示を提供するためのディスプレイコントローラを提供することによって上記の問題解決を図るものである。このディスプレイコントローラは、画像の個々の画素に対応する画像データワードの集合のソースと、電気光学画像表示装置に電気光学画像表示装置の個々の画素に対応する修正後の画像データワード集合（a modified set of image data words）を使用可能にするための出力ポートと、画像データワード集合の選択された部分集合の代わりに１個以上の隣接する画素からの画像データワードを代入し、結果として生じる修正後の画像データワード集合を電気光学画像表示装置に使用可能になるように出力ポートに提供するように作られたモード制御回路とを具備する。

発明は、電気光学画像表示装置の電力消費を削減しつつ、なおかつ役に立つ表示を生成するための方法も提供する。この方法は、画像の個々の画素に対応する画像データワードの集合を提供し、画像データワード集合の選択された部分集合の代わりに１個以上の隣接する画素からの画像データワードを代入し、代入の結果生じる修正後のデータワード集合を電気光学画像表示装置に使用可能にすることからなる。

以下に図面および発明の詳細な説明において記載していることを大まかに説明するつもりでこの要約を提供したのであって、発明の範囲を限定するつもりではないことを理解するべきである。さらに、発明の目的、構成、及び効果については、下記の発明の詳細な説明を添付の図面と共に考慮すればより深く理解できるようになる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

本発明を一つの好適な実施例に関連して説明しているが、説明している実施例に発明を限定するつもりはないことを理解するべきである。本書に記載の請求項によって定義される発明の変形例、均等物、及び修正例を全て保護するものと考える。

本発明は、デジタル表示システムが生成中の現在画像を見るのが望ましい状況が多々あるが、画像の品質は表示が注目の的である他の状況と比べてそれほど重要でないという観察結果を利用している。この見識に基づいて、最高品質の画像表示は必要ないけれど、かといってブランク画面では都合が悪いといった場合には、表示されている画像の解像度を犠牲にして節電を達成できると判定された。

デジタル画像のデータセットの一部分、具体的には、画像の隣接する個々の画素に対応する１６データワードの集合を図１（ａ）に示す。この説明はパーソナルコンピュータシステムが生成および表示するような２次元の画像を想定しているが、画像は１次元または２次元で任意の実用的な画素数および対応するデータワードを有して構わないことを理解するべきである。ほとんどの画像は普通は７６８００個もの画素および対応するデータワードから構成されるが、本書では単純明快にするために、表示する画像の画素０から１６に対応する模式的な１６個の異なるデータワードの集合を用いる。これらのデータワードが対応するオリジナル画像は一般にデジタル表示システムの電子メモリに格納され、周期的に新しいデータで更新される。

図２に、典型的なデジタル画像表示システム１０のブロック図を示す。デジタル画像表示システム１０は、ホストデータプロセッサ１２、液晶ディスプレイコントローラ（ＬＣＤＣ）１４、及び液晶ディスプレイ１６を具備する。ＬＣＤ及びＬＣＤＣを例として表示したが、発明はこれに限定されるものではなく、発明の原理から逸脱しなければ他の電気光学ディスプレイ技術を採用して構わないことを理解するべきである。

制御ライン２０で供給される制御信号と共に、データプロセッサ１２が表示対象の画像をデータバス１８で生成するかもしくは他の方法でディスプレイコントローラ１４に提供しても構わない。代わって、命令は一般にプロセッサ１２からコントローラに供給されるけれども、画像はカメラなどその他のソースから入力１５でディスプレイコントローラ１４に供給されても構わない。特定のシステムによっては、表示対象の画像全体をプロセッサ１２または他のソースからディスプレイコントローラ１４に提供しても構わないし、或いは画像をどのように構築するかについて命令をプロセッサがディスプレイコントローラに提供してもいいし、またはその両方の何らかの組合せを採用しても構わない。ともかく、フル画像が一般にディスプレイコントローラに格納される。そうすると、フル画像を表示しようとしている場合、図１（ｂ）の１６データワードによって略して表示されているように、制御線２４で送られる制御信号と共に、フル画像の画素全てに対応するデータワードの全てがデータ線２２でＬＣＤ１６に送られる。

本発明では、実際のところ表示されるのは全データワードよりも少ないことがある。特に、ディスプレイコントローラ１４は画像データワードの完全集合（full set）の選択された部分集合（subset）の代わりに１個以上の隣接する画素からの画像データワードを代入し、結果として生じる修正後の画像データワード集合を電気光学画像表示装置に提供することがある。したがって、図１（ｃ）によって例示したように、二分の一モード表示を生成することがある。この場合、１データワード置きにその前と同じ値が割り当てられる。同様に、図１（ｄ）に例示したように、四分の一モード表示を生じるように３個の隣接するデータワードがその前のデータワードの値に設定される。発明は、図１（ｅ）によって例示したように、表示ブランクモードにも対応できる。概して、本発明によって多数の分数表示（fractional display）モードのどれでも同じように生み出すことができる。そうした分数表示モードを用いると、表示データ信号のトグル動作が減るので、電力の節約になる。

本発明に基づくディスプレイコントローラ２６を図３に表示した。ディスプレイコントローラ２６は、ホスト入力ポート３０を有するホストインタフェース２８と、ホストインタフェース及びディスプレイコントローラの他の構成要素と通信するストレージレジスタ３２と、入力ポート１５を有するカメラインタフェース３３と、一定のグラフィックス機能を生成するためのブロック転送モジュール（ＢＬＴ）３５と、ホストインタフェース、カメラインタフェース、及びＢＬＴと通信するメモリコントローラ３４と、メモリコントローラと通信する画像メモリ３６と、出力ポート４０を有する電気光学ディスプレイインタフェース３８とを具備する。ディスプレイインタフェースはデータを出力ポートに送るために先入れ先出し（ＦＩＦＯ）バッファを含んでいるのが好ましい。ホストインタフェース、カメラインタフェース、ＢＬＴ、メモリコントローラ、及びディスプレイインタフェースは全てレジスタ３２に入れられたコードから命令を受け取ることがある。さらに、メモリコントローラはホストインタフェース、カメラインタフェース、及びＢＬＴからライトアドレス及び画像データを受け取り、ディスプレイインタフェースからリードアドレスを受け取る。

ホスト入力ポート３０はコントローラ２６内部でホストデータプロセッサとホストインタフェースとの間の通信チャネルを提供する。普通は、図２に表示したように、この通信チャネルはデータバス１８と制御線２０を含むが、発明の原理から逸脱しなければ他の特定の通信構造を用いても構わない。ホストインタフェース２８はホスト入力ポートから画像データまたは画像データを構築するための命令を受け取り、そのデータをコントローラの残りの部分に使用可能にする。もしくは、カメラがディスプレイコントローラ１２に画像データをカメラ入力ポート１５からカメラインタフェース３５に提供しても構わない。そのデータを使用するための命令はホストデータプロセッサから提供されるのが好ましいが、発明の原理から逸脱しなければ他の命令ソースを使用しても構わない。ＢＬＴ３５、またはディスプレイコントローラ内に備えられているかもしれない他のモジュールが、画像メモリに格納するためのグラフィックス要素をホストプロセッサからの命令に従って生成しても構わない。

ディスプレイコントローラ内部にあるメモリコントローラ３４の原理機能は、メモリへのアクセスを調停することである。ディスプレイコントローラのメモリ３６に画像データを格納し、メモリ３６から画像データを検索する。そうする際、この機能がホストプロセッサとカメラあるいはカメラとＢＬＴといったように２つのデータソースがメモリの同じロケーションに同時にデータを書き込まないように確かめる。画像メモリ３６はカラー深度が１６ｂｐｐのランダムアクセスメモリデバイスが好ましいが、発明の原理から逸脱しなければカラー深度８ｂｐｐといった他のデータワードサイズを用いても構わない。

先に説明した表示モードを実装するために、メモリコントローラ３４は、先ず画像データの完全集合を画像メモリ３６に格納し、次にディスプレイインタフェース３８に応答してそのデータを選択的に検索するように作られている。ディスプレイインタフェースにはユーザが選んだ表示モードに従ってデータを要求するモード制御回路を含まれている。ディスプレイインタフェースはまたメモリコントローラ３４から画像データワードを受け取り、それを出力ポート４０で電気光学表示装置に使用可能にする。ディスプレイインタフェースのＦＩＦＯ４２はデータワードを出力ポートでパラレルビットデータワードとして提供するが、発明の原理から逸脱しなければ、ディスプレイコントローラとホストプロセッサ、カメラ、または電気光学表示装置との間にシリアルまたはパラレルどちらのデータ通信を用いても構わないことを理解するべきである。

フル表示モードの場合には、画素データの全てが検索され、ディスプレイインタフェース３８に提供されるが、それらのデータを図１（ｂ）に表示したように電気光学表示装置に送るのが好ましい。表示ブランクモードでは、メモリコントローラ３４はデータ検索を要求をしないで、むしろ、ディスプレイインタフェースが全ての画素について表示装置に最大「ハイ」または最小「ロー」を単純に提供する。その他の場合は全て、電力消費を削減できるように低品質の表示を提供するべくディスプレイインタフェースが画素のコピーを実行する。

したがって、二分の一表示モードの場合には、ディスプレイインタフェースはメモリ３６から画素データワードを１個置きに読み出すように要求し、出力ポート４０のデータ線は２個の画素に対して一定に保持されるので、データトグル動作が二分の一削減され、それに伴って電力消費が低減する。同様に、四分の一表示モードの場合には、画素データワードを４個目ごとにメモリから読み出し、出力ポートのデータ線は４個の画素に対して一定に保持されるので、データトグル動作が四分の一削減され、それに伴って電力消費が低減する。一般に、表示品質を犠牲にして電力消費を減らすこの同じスキームを用いてどんな分数表示を生成して構わない。

カメラインタフェースで生成された画像やＪＰＥＧファイルといった典型的なリアル画像の場合、二分の一モードはほとんど気がつかない画像品質の低下になることが分かった。有意な更なる画像品質の低下は四分の一表示モードから生じるが、実質的な節電にもなる。次の表は、いくつかの表示モードで、本発明に基づく代表的なディスプレイコントローラの電力消費を示したものである。

このように、四分の一表示モードでは４７％の節電になる。これは画像品質の低下を我慢する価値があることが多い。表示ブランクモードではさらに２２％の節約にしかならず、しかも役に立つ情報は教示されない。

上記の明細書に使用した用語及び表現は説明のためで限定のためではない。そうした用語や表現の使用において、表示すると共に説明した構成の均等物またはその一部分を除外するつもりはない。発明の範囲は下記の特許請求の範囲によってのみ定義及び限定されるものと認識している。

（ａ）は電子画像の隣接する個々の画素に対応する１６のデータワードからなる集合、（ｂ）はフル表示モードで本発明に従ってディスプレイコントローラが送る図１（ａ）に示した集合におけるデータ、（ｃ）は二分の一表示モードで本発明に従ってディスプレイコントローラが送る図１（ａ）に示した集合におけるデータ、（ｄ）は四分の一表示モードで本発明に従ってディスプレイコントローラが送る図１（ａ）に示した集合におけるデータ、（ｅ）は表示ブランクモードで本発明に従ってディスプレイコントローラが送る図１（ａ）に示した集合におけるデータ。 本発明に基づくデジタルイメージングシステムのブロック図。 本発明に基づくディスプレイコントローラのブロック図

符号の説明

１０・・・デジタル画像表示システム
１２・・・ホストデータプロセッサ
１４・・・液晶ディスプレイコントローラ（ＬＣＤＣ）
１６・・・液晶ディスプレイ
２０・・・制御ライン
１８・・・データバス
１５・・・入力ポート
２２・・・データ線
２６・・・ディスプレイコントローラ
３０・・・ホスト入力ポート
２８・・・ホストインタフェース
３２・・・ストレージレジスタ
３３・・・カメラインタフェース
３５・・・ブロック転送モジュール（ＢＬＴ）
３４・・・メモリコントローラ
３６・・・画像メモリ
４０・・・出力ポート
３８・・・電気光学ディスプレイインタフェース
３２・・・レジスタ
３０・・・ホスト入力ポート
１８・・・データバス
２０・・・制御線
１５・・・カメラ入力ポート
３５・・・カメラインタフェース
４２・・・ＦＩＦＯ

Claims (27)

1. 電気光学画像表示装置の電力消費を削減するためのディスプレイコントローラであって、
   画像の個々の画素に対応する画像データワードの集合のソースと、
   電気光学画像表示装置の個々の画素に対応する画像データワードの修正後の集合を電気光学画像表示装置に使用可能にするための出力ポートと、
   画像データワード集合の選択された部分集合の代わりに１個以上の隣接する画素からの画像データワードを代入し、結果として生じる修正後の画像データワード集合を電気光学画像表示装置に使用可能になるように出力ポートに提供するように作られたモード制御回路とを具備するディスプレイコントローラ。
2. 電気光学画像表示装置は２次元画像表示装置である、請求項１に記載のコントローラ。
3. 電気光学画像表示装置は液晶ディスプレイである、請求項１に記載のコントローラ。
4. 電気光学画像表示装置は２次元画像表示装置である、請求項３に記載のコントローラ
5. 画像データワードの選択された部分集合は、選択された空間周期性をもつ画像データワードの部分集合からなる、請求項４に記載のコントローラ。
6. 画像データワードが代入される隣接する画素の数は選択的に確定することができる、請求項５に記載のコントローラ。
7. 修正後の画像データワード集合のデータワードは逐次電気光学表示装置に使用可能になり、画像データワードが代入された隣接する画素はそれらが代入された画像データワードの前にくる、請求項５に記載のコントローラ。
8. 画像データワードが代入される隣接する画素の数は選択的に確定することができる、請求項７に記載のコントローラ。
9. 画像データワードの選択された部分集合は、選択された空間周期性をもつ画像データワードの部分集合である、請求項１に記載のコントローラ。
10. 画像データワードが代入される隣接する画素の数は選択的に確定されて構わない、請求項９に記載のコントローラ。
11. 修正後の画像データワード集合の画像データワードは逐次電気光学表示装置に使用可能になり、画像データワードが代入された隣接する画素はそれらが代入された画像データワードの前にくる、請求項１０に記載のコントローラ。
12. 画像データワードが代入される隣接する画素の数は選択的に確定されて構わない、請求項１１に記載のコントローラ。
13. 修正後の画像データワード集合の画像データワードは逐次電気光学表示装置に使用可能になり、画像データワードが代入された隣接する画素はそれらが代入された画像データワードの前にくる、請求項１に記載のコントローラ。
14. 画像データワードが代入される隣接する画素の数は選択的に確定されて構わない、請求項１３に記載のコントローラ。
15. 画像データワードのソースはメモリ及びメモリコントローラからなり、モード制御回路はディスプレイインタフェース回路からなる、請求項１に記載のディスプレイコントローラ。
16. メモリに画像を格納するためにデータプロセッサから画像情報を受け取るための入力ポートをさらに具備する、請求項１５に記載のディスプレイコントローラ。
17. 入力ポートは、データを受け取り、メモリに格納するようにそのデータを画像データメモリコントローラに提供するためのホストインタフェース回路からなる、請求項１６に記載のディスプレイコントローラ。
18. 請求項１に記載のコントローラを含み、さらに画像の個々の画素に対応する画像データワードの集合のソースに画像情報を提供するためのデータプロセッサと、出力ポートから画像データワードを受け取り表示するための電気光学表示装置とを具備するデジタル表示システム。
19. 請求項１に記載のコントローラを含み、さらに画像の個々の画素に対応する画像データワードの集合のソースに画像情報を提供するためのカメラと、出力ポートから画像データワードを受け取り表示するための電気光学表示装置とを具備するデジタル表示システム。
20. 電気光学画像表示装置の電力消費を削減するための方法であって、
    画像の個々の画素に対応する画像データワードの集合を提供し、
    画像データワード集合の選択された部分集合の代わりに１個以上の隣接する画素からの画像データワードを代入し、
    代入から生じる修正後のデータワード集合を電気光学画像表示装置に使用可能にすることからなる、方法。
21. 画像は２次元画像である、請求項２０に記載の方法。
22. 使用可能にするのは液晶ディスプレイに適したフォーマットで行なわれる、請求項２０に記載の方法。
23. 画像は２次元画像である、請求項２２に記載の方法。
24. 画像データワードの選択された部分集合は、選択された空間周期性をもつ画像データワードの部分集合からなる、請求項２３に記載の方法。
25. 画像データワードが代入される隣接する画素の数は選択的に確定される、請求項２４に記載の方法。
26. 修正後の画像データワード集合の画像データワードは逐次電気光学表示装置に使用可能になり、画像データワードが代入された隣接する画素はそれらが代入された画像データワードの前にくる、請求項２３に記載の方法。
27. 画像データワードが代入される隣接する画素の数は選択的に確定される、請求項２６に記載の方法。
    

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