JP2020166102A - 表示システム、表示装置の制御装置および表示装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画像表示に要する消費電力を低減できる表示システムを提供する。【解決手段】表示システム１において、表示装置２２は、マトリクス状に配置された複数の共通電極と、それぞれの共通電極に対して複数ずつ配置された複数の画素電極と、を有する。第１駆動回路７２は、複数の画素電極のそれぞれに基準電圧を供給する。第２駆動回路７４は、複数の共通電極のそれぞれに画像データに応じた表示電圧を供給する。【選択図】図１

Description

本開示は、タッチ検出機能を有する表示システム、表示装置の制御装置および表示装置の制御方法に関する。

ユーザのタッチ位置を検出するためのタッチセンサが表示パネル内に組み込まれたインセル型の表示装置が知られている（たとえば特許文献１参照）。この表示装置では、液晶表示パネルの画素に共通電圧を供給するための共通電極を複数に分割して、これらの共通電極をタッチセンサ電極としても利用する。画像表示期間において共通電圧が複数の共通電極に供給され、タッチ検出期間においてタッチ検出用のタッチ駆動信号が複数の共通電極に供給される。

国際公開第２０１８／１２３８１３号

インセル型の表示装置において、画像表示に要する消費電力を低減することが求められている。

本開示はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、画像表示に要する消費電力を低減できる技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本開示のある態様の表示システムは、マトリクス状に配置された複数の共通電極と、それぞれの共通電極に対して複数ずつ配置された複数の画素電極と、を有する表示装置と、複数の画素電極のそれぞれに基準電圧を供給する第１駆動回路と、複数の共通電極のそれぞれに画像データに応じた表示電圧を供給する第２駆動回路と、を備える。

本開示の別の態様は、表示装置の制御装置である。この装置は、マトリクス状に配置された複数の共通電極と、それぞれの共通電極に対して複数ずつ配置された複数の画素電極と、を有する表示装置の制御装置であって、複数の画素電極のそれぞれに基準電圧を供給する第１駆動回路と、複数の共通電極のそれぞれに画像データに応じた表示電圧を供給する第２駆動回路と、を備える。

本開示のさらに別の態様は、表示装置の制御方法である。この方法は、マトリクス状に配置された複数の共通電極と、それぞれの共通電極に対して複数ずつ配置された複数の画素電極と、を有する表示装置の制御方法であって、複数の画素電極のそれぞれに基準電圧を供給するステップと、複数の共通電極のそれぞれに画像データに応じた表示電圧を供給するステップと、を備える。

本開示によれば、画像表示に要する消費電力を低減できる。

第１の実施の形態に係る表示システムのブロック図である。 図１の表示装置の回路構成、および、表示装置と第１駆動回路との接続を概略的に示す図である。 図２の共通電極の配置を示す上面図である。 図１の表示装置の縦断面図である。 制御回路による第１表示モードの制御タイミングの一例を示す図である。 図２の表示装置の第１表示モードの画像表示期間における各信号のタイミング図である。 図２の表示装置の第２表示モードの各信号のタイミング図である。 図２の表示装置に第２表示モードで表示される画像の表示単位を説明する図である。 図９（ａ）は、図２の表示装置に第２表示モードで表示される画像の一例を説明する図であり、図９（ｂ）は、画像の他の例を説明する図である。 第２の実施の形態に係るホストの制御装置のブロック図である。 図１０の制御装置の処理を示すフローチャートである。

以下、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、工程には、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、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る表示システム１のブロック図である。表示システム１は、自動車などの車両に搭載された車載の表示システム１である一例について説明するが、用途は特に限定されず、携帯機器などに用いてもよい。

表示システム１は、ホスト１０と、表示モジュール２０とを備える。ホスト１０は、ラジオ、カーナビゲーション、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信などの各種機能を実行するとともに、表示モジュール２０を制御する。ホスト１０は、制御装置１２を備える。

制御装置１２は、たとえばＣＰＵであり、ホストＣＰＵとも呼ばれる。制御装置１２は、第１表示モードと第２表示モードとを切り替える切替部９０を有する。第１表示モードでは、たとえば画素数が１９２０×１０８０であるフルＨＤなどの通常の画像表示が行われる。第２表示モードでは、たとえば画素数が３６×２０である第１表示モードより低い解像度の画像表示が行われる。第２表示モードで表示される画像として、たとえば記号、文字、数字などを表す静止画が想定される。車両が電気自動車やハイブリッド自動車などであり、車両駆動力を発生する電動機を駆動するための電力を蓄える蓄電装置を車両が備える場合、切替部９０は、蓄電装置の充電中に第２表示モードに切り替え、それ以外では第１表示モードに切り替えてもよい。切替部９０は、ユーザの操作に応じて表示モードを切り替えてもよい。第１表示モードと第２表示モードの詳細については後述する。

制御装置１２は、表示モードに応じた画像データＤＤと、表示モードの情報を含む制御データＣＤとを表示モジュール２０に供給し、これらのデータをもとに表示モジュール２０を制御する。

表示モジュール２０は、表示装置２２と、制御装置２４とを備える。表示装置２２は、たとえば、カーナビゲーション画面などが表示される車室内のセンターディスプレイなどとして利用される。

表示装置２２は、インセル型のＩＰＳ（In Plane Switching）方式の液晶表示装置であり、タッチディスプレイとして構成され、タッチ位置を検出可能である。表示装置２２の構成は、例えば、以下に説明する周知の構成となっている。

図２は、図１の表示装置２２の回路構成、および、表示装置２２と第１駆動回路７２との接続を概略的に示す。図２は、各構成要素の概略的な配置も示す。表示装置２２は、行方向に延びる複数のゲート線Ｇ１，Ｇ２，・・・と、列方向に延びる複数のソース線Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，・・・と、複数の画素スイッチング素子３０と、複数の画素電極３２と、複数の共通電極３４と、複数のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，・・・とを備える。行方向は第１方向に相当し、列方向は、第１方向に交差する第２方向に相当する。

各画素スイッチング素子３０は、薄膜トランジスタであり、ゲート線とソース線の交点付近に画素に対応して設けられる。各画素スイッチング素子３０において、ゲートにはゲート線が接続され、ソースにはソース線が接続され、ドレインには画素電極３２が接続される。複数の画素電極３２と複数の画素スイッチング素子３０は１対１に接続される。この例では、隣り合う２列の複数の画素スイッチング素子３０は１本のソース線に接続され、１列の複数の画素スイッチング素子３０は隣り合う２本のソース線に交互に接続されるが、１列の複数の画素スイッチング素子３０は１本のソース線に接続されてもよい。１つの共通電極３４に対して、複数の画素スイッチング素子３０と複数の画素電極３２が配置される。つまり、全体の複数の画素電極３２は、それぞれの共通電極３４に対して複数ずつ配置され、複数の共通電極３４に向かい合う。共通電極３４には共通電極信号ＣＳが供給される。画素電極３２と共通電極３４との間の電界により液晶層が制御される。共通電極３４は、画像表示およびタッチ検出に共用される。そのため、電極の層数を削減して、表示装置２２を薄く構成できる。

複数の画素は、行方向に赤色画素、緑色画素、青色画素の順に繰り返し配列される一例を説明するが、特に限定されず、周知の各種の画素配列を用いることができる。

制御装置２４の第１駆動回路７２は、ソース駆動回路７２ａとスイッチング回路７２ｂとを有する。ソース駆動回路７２ａは、複数の出力ノードＮ１，Ｎ２・・・から複数のソース信号ＳＳ１，ＳＳ２，・・・を出力する。

複数のソース線のそれぞれとソース駆動回路７２ａとの間にスイッチング素子ＳＷが接続される。複数のソース線と複数のスイッチング素子ＳＷの一端は１対１に接続される。３つのスイッチング素子ＳＷの他端は、ソース駆動回路７２ａの１つの出力ノードに共通に接続される。スイッチング素子ＳＷは、オン状態でソース駆動回路７２ａから出力されたソース信号ＳＳをソース線に出力し、オフ状態でソース信号ＳＳのソース線への出力を停止する。

スイッチング回路７２ｂは、複数のスイッチング素子ＳＷのそれぞれのゲートに表示モードに応じた制御信号ＰＳ１，ＰＳ２，ＰＳ３を供給する。スイッチング素子ＳＷ１からＳＷ３は、制御信号ＰＳ１からＰＳ３に応じて３つのソース線Ｓ１からＳ３のうち１つまたは３つを選択し、選択されたソース線にソース信号ＳＳ１を供給するマルチプレクサとして機能する。他のスイッチング素子ＳＷ４等も同様に機能する。

図３は、図２の共通電極３４の配置を示す上面図である。複数の共通電極３４は、マトリクス状に配置される。共通電極３４の数は画面サイズなどに応じて適宜設定できるが、たとえば、行方向に３６個、列方向に２０個の３６×２０個であってもよい。各共通電極３４は、信号線３６で制御装置２４に接続される。複数の共通電極３４と複数の信号線３６は１対１に接続される。

表示装置２２は、自己容量方式によりタッチ位置を検出する。表示装置２２の表示面に指が近づくと、共通電極３４と指の間に静電容量が発生する。静電容量が発生すると共通電極３４における寄生容量が増加し、共通電極３４にタッチ駆動信号を供給するときの電流が増加する。この電流の変動量にもとづいてタッチ位置が検出される。

図４は、図１の表示装置２２の縦断面図である。表示装置２２は、厚さ方向に沿って順に重ねて配置されるバックライトユニット４０、下偏光板４２、薄膜トランジスタ基板（以下、ＴＦＴ基板と呼ぶ）４４、液晶層５２、カラーフィルタ基板５４、上偏光板５６、接合層５８、および、保護層６０を備える。

以下の説明では、表示装置２２の厚さ方向のうち、ＴＦＴ基板４４に対して保護層６０が位置する側を前面側とし、その逆を背面側とする。

表示装置２２は、バックライトユニット４０から出射された光を用いて、画像光を前面側、即ち観察者側に出射する。

ＴＦＴ基板４４は、ガラス基板４６、ガラス基板４６の前面側に配置された複数のゲート電極４８、複数のソース電極５０、および、複数の共通電極３４を有する。図示は省略するが、ＴＦＴ基板４４は、図２の複数のゲート線Ｇ１，Ｇ２，・・・、複数のソース線Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，・・・、複数の画素電極３２および複数の画素スイッチング素子３０も有する。液晶層５２は、ＴＦＴ基板４４の前面側に配置され、複数の画素電極３２と複数の共通電極３４に重なる。液晶層５２は、画素電極３２と共通電極３４との間に発生する横方向の電界により制御される。

接合層５８は、透光性を有し、上偏光板５６と保護層６０とを接合する。接合層５８は、例えば、ＯＣＲ（Optically Clear Resin）などの液状の透明樹脂、または、ＯＣＡ（Optically Clear Adhesive）などの透明粘着シートが硬化したものである。保護層６０は、表示装置２２を保護するための透光性を有する層であり、ガラス基板またはプラスチック基板などで構成される。

図１に戻る。制御装置２４は、たとえばＩＣとして構成され、ホスト１０からの制御データＣＤと画像データＤＤにしたがって表示装置２２を制御する。制御装置２４は、制御回路７０と、第１駆動回路７２と、第２駆動回路７４と、タッチ検出回路７６とを備える。

制御回路７０は、たとえばマイコンで構成され、第１駆動回路７２と第２駆動回路７４の信号生成タイミング、タッチ検出回路７６のタッチ検出タイミングなどを制御する。

制御回路７０は、第１表示モードにおいて、単位フレーム期間（１フレーム期間）に、表示画像の１フレームが表示装置２２に描画され、かつ、１画面のタッチ検出が少なくとも１回実行されるよう、第１駆動回路７２、第２駆動回路７４およびタッチ検出回路７６を制御する。単位フレーム期間は、垂直同期期間とも呼べる。単位フレーム期間の詳細は後述する。

制御回路７０は、第２表示モードにおいて、画面全体の画像表示が実行され、タッチ検出を停止するよう、第１駆動回路７２、第２駆動回路７４およびタッチ検出回路７６を制御する。

第１駆動回路７２は、制御回路７０の制御にしたがい、基準クロック信号を生成する。第１駆動回路７２は、制御回路７０の制御にしたがい、第１表示モードでは、ホスト１０からの画像データＤＤにもとづいて、生成された基準クロック信号に同期したソース信号ＳＳを生成する。第１駆動回路７２は、制御回路７０の制御にしたがい、第１表示モードでは、生成された基準クロック信号に同期したゲート信号ＧＳおよび制御信号ＰＳを生成する。

第１駆動回路７２は、制御回路７０の制御にしたがい、第２表示モードでは、一定電圧のソース信号ＳＳ、一定電圧のゲート信号ＧＳ、一定電圧の制御信号ＰＳを生成する。

ソース駆動回路７２ａは、ソース信号ＳＳを表示装置２２の複数のソース線のそれぞれに供給する。第１駆動回路７２は、ゲート信号ＧＳを表示装置２２の複数のゲート線のそれぞれに供給する。スイッチング回路７２ｂは、制御信号ＰＳを表示装置２２の複数のスイッチング素子ＳＷのそれぞれに供給する。

第１駆動回路７２は、基準クロック信号を第２駆動回路７４に供給する。第２駆動回路７４は、制御回路７０の制御にしたがい、第１表示モードでは、予め定められた固定電圧である基準電圧ＶＣＯＭ、および、基準クロック信号に同期したタッチ駆動信号ＴＸを生成する。なお、タッチ駆動信号ＴＸは、矩形波でもよいし、正弦波でもよい。第２駆動回路７４は、第１表示モードでは、図３の信号線３６を介して、基準電圧ＶＣＯＭまたはタッチ駆動信号ＴＸを共通電極信号ＣＳとして表示装置２２の全体の複数の共通電極３４に供給する。

第２駆動回路７４は、制御回路７０の制御にしたがい、第２表示モードでは、ホスト１０からの画像データＤＤにもとづいて表示電圧を生成する。第２駆動回路７４は、第２表示モードでは、信号線３６を介して、表示電圧を共通電極信号ＣＳとして共通電極３４のそれぞれに供給する。

タッチ検出回路７６は、表示装置２２への物体のタッチを検出する。タッチ検出回路７６は、制御回路７０の制御にしたがい、各共通電極３４にタッチ駆動信号ＴＸが供給されたときの当該共通電極３４から受信したタッチ検出信号ＲＸに基づいて、当該共通電極３４に対応する位置への物体のタッチを検出する。タッチ検出回路７６は、検出したタッチ位置の情報を制御回路７０に出力する。

制御回路７０は、タッチ検出回路７６からのタッチ位置の情報にもとづいてタッチ位置の座標データＴＤを導出し、その座標データＴＤをホスト１０の制御装置１２に出力する。制御装置１２は、座標データＴＤに応じて各種処理を実行する。

制御装置１２、制御回路７０の構成は、ハードウェア資源とソフトウェア資源の協働、またはハードウェア資源のみにより実現できる。ハードウェア資源としてアナログ素子、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＦＰＧＡ、その他のＬＳＩを利用できる。ソフトウェア資源としてファームウェア等のプログラムを利用できる。

以下、第１表示モード、第２表示モードの順に詳しく説明する。表示装置２２は、液晶に電圧が印加されていない場合に黒色を表示し、液晶に電圧が印加されている場合に白色を表示する、いわゆるノーマリーブラック液晶表示装置として説明するが、ノーマリーホワイトであってもよい。

［第１表示モード］
制御回路７０は、第１表示モードにおいて、画面内の複数の共通電極３４を複数のグループに分割した複数のタッチ検出領域（スキャンブロックとも呼ばれる）の１つに対する部分的なタッチ検出と、画面内の複数の画素を複数のグループに分割した複数の表示領域の１つに対する部分的な画像表示を交互に繰り返して、タッチ検出と画像表示を時分割に制御する。

図５は、制御回路７０による第１表示モードの制御タイミングの一例を示す。図５に示す例は、単位フレーム期間（１フレーム期間）に、１枚の画像を表示し、タッチ検出を１回実行する例である。本実施の形態では、６０Ｈｚ駆動で画像を表示する表示装置２２を想定しているため、単位フレーム期間は約１６．７（＝１／６０）ｍｓに設定される。タッチ検出は単位フレーム期間に１回実行されるため、６０Ｈｚ周期でタッチ検出されることになる。

図５に示す例では、制御回路７０は、画面内に４つの表示領域を形成し、４つのタッチ検出領域を形成する。４つの表示領域は、たとえば画面が垂直方向に４等分されて形成される。以下、一番上の表示領域を第１表示領域、上から２番目の表示領域を第２表示領域、上から３番目の表示領域を第３表示領域、一番下の表示領域を第４表示領域という。４つのタッチ検出領域は、たとえば画面が水平方向に４等分されて形成される。以下、一番左のタッチ検出領域を第１タッチ検出領域、左から２番目のタッチ検出領域を第２タッチ検出領域、左から３番目のタッチ検出領域を第３タッチ検出領域、一番右のタッチ検出領域を第４タッチ検出領域という。

制御回路７０は、単位フレーム期間において、第１表示領域の画像表示、第１タッチ検出領域のタッチ検出、第２表示領域の画像表示、第２タッチ検出領域のタッチ検出、第３表示領域の画像表示、第３タッチ検出領域のタッチ検出、第４表示領域の画像表示、第４タッチ検出領域のタッチ検出の順に制御する。

第１表示モードでは、画像表示の期間、第１駆動回路７２は、複数のゲート線のそれぞれにゲート信号ＧＳを順次供給し、複数のソース線のそれぞれに画像データＤＤに応じた表示電圧を含むソース信号ＳＳを順次供給し、複数の画素スイッチング素子３０を順次導通させる。これにより、第１駆動回路７２は、複数の画素電極３２のそれぞれに表示電圧を順次供給する。

第１表示モードでは、画像表示の期間、第２駆動回路７４は、複数の共通電極３４のそれぞれに共通電極信号ＣＳとして基準電圧ＶＣＯＭを供給する。第２駆動回路７４は、画像表示の期間にはタッチ駆動信号ＴＸの供給を停止する。第２駆動回路７４は、タッチ検出の期間、複数の共通電極３４のそれぞれに共通電極信号ＣＳとしてタッチ駆動信号ＴＸを供給する。第２駆動回路７４は、タッチ検出の期間には基準電圧ＶＣＯＭの供給を停止する。

図６は、図２の表示装置２２の第１表示モードの画像表示期間における各信号のタイミング図である。制御信号ＰＳ１からＰＳ３は、複数のスイッチング素子ＳＷのそれぞれのオン時間を規定するパルス幅のパルスを有する。

時刻ｔ０にて、複数のソース信号ＳＳ１等は、表示装置２２の１行目の複数の赤色画素用の画像データＤＤに応じた表示電圧に設定される。たとえばソース信号ＳＳ１は、基準電圧ＶＣＯＭより高い表示電圧に設定される。基準電圧ＶＣＯＭより高い表示電圧を正極性の表示電圧と呼ぶ。時刻ｔ１にて、１行目の画素のゲート線Ｇ１に供給されるゲート信号ＧＳ１は、ローレベルからハイレベルになる。以下、ローレベルは基準電圧ＶＣＯＭであり、ハイレベルは基準電圧ＶＣＯＭより高い電圧である。

時刻ｔ２にて、制御信号ＰＳ１はローレベルからハイレベルになり、スイッチング素子ＳＷ１が導通し、ゲート線Ｇ１とソース線Ｓ１に接続された画素スイッチング素子３０にソース信号ＳＳ１が供給され、この画素スイッチング素子３０は導通する。これにより、この画素スイッチング素子３０に接続された画素電極３２にソース信号ＳＳ１が供給され、表示電圧に応じた輝度で画素の表示が行われる。同様に、スイッチング素子ＳＷ４などが導通し、ゲート線Ｇ１とソース線Ｓ４に接続された画素スイッチング素子３０など、赤色画素の複数の画素スイッチング素子３０が導通する。

時刻ｔ３にて、制御信号ＰＳ１はハイレベルからローレベルになり、全てのスイッチング素子ＳＷおよび画素スイッチング素子３０が非導通になる。

この後、複数のソース信号は、１行目の複数の緑色画素用の画像データＤＤに応じた表示電圧に設定される。たとえばソース信号ＳＳ１は、基準電圧ＶＣＯＭより低い表示電圧に設定される。基準電圧ＶＣＯＭより低い表示電圧を負極性の表示電圧と呼ぶ。ソース信号の設定後、時刻ｔ４にて制御信号ＰＳ２はローレベルからハイレベルになり、スイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ５などが導通する。これにより、ゲート線Ｇ１とソース線Ｓ２に接続された画素スイッチング素子３０など、緑色画素の複数の画素スイッチング素子３０にソース信号ＳＳが供給され、これらの画素スイッチング素子３０は導通する。

時刻ｔ５にて、制御信号ＰＳ２はローレベルになり、全てのスイッチング素子ＳＷおよび画素スイッチング素子３０が非導通になる。

この後、複数のソース信号は、１行目の複数の青色画素用の画像データＤＤに応じた表示電圧に設定される。たとえばソース信号ＳＳ１は、正極性の表示電圧に設定される。ソース信号の設定後、時刻ｔ６にて制御信号ＰＳ３はローレベルからハイレベルになり、スイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ６などが導通する。これにより、ゲート線Ｇ１とソース線Ｓ３に接続された画素スイッチング素子３０など、青色画素の複数の画素スイッチング素子３０にソース信号ＳＳが供給され、これらの画素スイッチング素子３０は導通する。

時刻ｔ７にて、制御信号ＰＳ３はローレベルになり、全てのスイッチング素子ＳＷおよび画素スイッチング素子３０が非導通になる。これにより１行目の全画素の表示が完了する。このように、ソース駆動回路７２ａの１つの出力ノードから出力されるソース信号ＳＳは、赤色画素、緑色画素、青色画素のいずれかに時分割で供給される。

時刻ｔ８にて、ゲート信号ＧＳ１はハイレベルからローレベルになる。時刻ｔ１からｔ８は、水平同期期間（１Ｈ）である。時刻ｔ８の後、２行目の画素のゲート線Ｇ２に供給されるゲート信号ＧＳ２がローレベルからハイレベルになる。以降、以上と同様に制御され、４つの画像表示期間で１画面の画像が表示される。

図示は省略するが、各画素電極３２には単位フレーム期間ごとに異なる極性の表示電圧が印加される。このような極性の反転制御には周知の技術を用いることができる。これにより液晶層５２の劣化を抑制できる。

［第２表示モード］
第１駆動回路７２は、第２表示モードでは、複数のゲート線のそれぞれおよび複数のスイッチング素子ＳＷのそれぞれに基準電圧ＶＣＯＭより高い電圧を供給し、複数のソース線のそれぞれに基準電圧ＶＣＯＭを供給し、複数の画素スイッチング素子３０を同時に導通させる。これにより、第１駆動回路７２は、第２表示モードでは、複数の画素電極３２のそれぞれに基準電圧ＶＣＯＭを供給する。

第２駆動回路７４は、第２表示モードでは、複数の共通電極３４のそれぞれに画像データＤＤに応じた表示電圧を共通電極信号ＣＳとして供給する。第２駆動回路７４は、共通電極３４ごとに表示電圧を個別に制御する。

図７は、図２の表示装置２２の第２表示モードの各信号のタイミング図である。時刻ｔ１０にて画像表示が開始されるとする。時刻ｔ１０にて、全てのゲート信号ＧＳと全ての制御信号ＰＳがローレベルからハイレベルになり、全てのソース信号ＳＳはローレベルである。これにより、全てのスイッチング素子ＳＷと画素スイッチング素子３０は導通し、全ての画素電極３２にソース駆動回路７２ａから基準電圧ＶＣＯＭが供給される。第２表示モードの間、この状態が維持され、ゲート信号ＧＳ、制御信号ＰＳ、ソース信号ＳＳはそれぞれ一定電圧であり、タイミング制御は実行されない。

時刻ｔ１０にて、共通電極信号ＣＳは画像データＤＤに応じた表示電圧となる。画像データＤＤは、静止画を表すデータである。この例では、共通電極信号ＣＳ１１は基準電圧ＶＣＯＭであり、共通電極信号ＣＳ１２は基準電圧ＶＣＯＭより高く、たとえば最大輝度に対応する正極性の表示電圧である。

よって、基準電圧ＶＣＯＭより高い表示電圧が供給された共通電極３４に重なる領域の液晶層５２は光を透過し、この領域では白表示が行われる。白表示に替えて任意の輝度のグレー表示が行われてもよい。基準電圧ＶＣＯＭが供給された共通電極３４に重なる領域の液晶層５２は光を透過せず、この領域では黒表示が行われる。

第２駆動回路７４は、複数の共通電極３４のそれぞれに、正極性の表示電圧と負極性の表示電圧とを予め定められた反転期間ごとに交互に供給してもよい。これにより、第２表示モードでも液晶層５２の劣化を抑制できる。この場合、第２駆動回路７４は、共通電極３４ごとに、極性の反転前後において表示電圧と基準電圧ＶＣＯＭとの差の絶対値を一定に保つ。図示しないが、たとえば共通電極信号ＣＳ１２は、時刻ｔ１０から反転期間が経過したとき、基準電圧ＶＣＯＭより低く、最大輝度に対応する負極性の表示電圧に制御される。これにより、極性が反転しても輝度が変わらず、静止画のちらつきを抑制できる。反転期間は、第１表示モードの単位フレーム期間と同じ長さであってもよいし、１秒や数秒であってもよく、実験やシミュレーションなどにより適宜決定できる。

図８は、図２の表示装置２２に第２表示モードで表示される画像の表示単位を説明する図である。表示装置２２は、マトリクス状に配置された複数の共通電極３４を利用して、１つの共通電極３４に対応する複数の画素（図示せず）を１つの表示単位８０として画像を表示する。１つの共通電極３４のサイズがたとえば５ｍｍ×５ｍｍである場合、このサイズの表示単位８０となる。表示装置２２は、表示単位８０ごとに白表示または黒表示することで、記号、文字、数字などを表す静止画を表示できる。

図９（ａ）は、図２の表示装置２２に第２表示モードで表示される画像の一例を説明する図であり、図９（ｂ）は、画像の他の例を説明する図である。図９（ａ）のように、表示装置２２は、充電中の車両の蓄電装置の残量を示す画像を表示できる。図９（ｂ）のように、表示装置２２は、現在時刻を示す画像を表示してもよい。ノーマリーブラック液晶表示装置の場合、図示するように背景を黒表示として、白表示の領域が相対的に狭い画像を表示させることで消費電力の低減効果が高まる。

第１表示モードでは、図９のような比較的単純な静止画を表示する場合にも、複数のゲート線、複数のソース線および複数のスイッチング素子ＳＷを順次駆動して、画素スイッチング素子３０を順次導通させ、各画素電極３２に表示電圧を順次供給する必要がある。一方、第２表示モードでは、複数の画素スイッチング素子３０を順次導通させる必要がなく、同時に導通させればよい。そのため、既述のように複数のゲート信号ＧＳ、複数のソース信号ＳＳ、複数の制御信号ＣＳは直流電圧でよく、パルスの生成やタイミング制御が必要ない。そして、複数の共通電極信号ＣＳを個別に直接制御して画像表示できる。そのため、第２表示モードでは、第１表示モードと比較して、表示装置２２の駆動制御を単純化でき、その結果、消費電力を低減できる。

本実施の形態によれば、第２表示モードにおいて、複数の画素電極３２のそれぞれに基準電圧ＶＣＯＭを供給し、複数の共通電極３４のそれぞれに画像データＤＤに応じた表示電圧を供給することで、１つの共通電極３４に対応する複数の画素を１つの表示単位として画像を表示できる。また、第２表示モードでは、画像表示に要する消費電力を第１表示モードより低減できる。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態では、第１の実施の形態において、第１表示モードで異常が検出された場合に第２表示モードに切り替える。以下、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。

図１０は、第２の実施の形態に係るホスト１０の制御装置１２のブロック図である。制御装置１２は、切替部９０、異常検出部９２、生成部９４および取得部９６を備える。

異常検出部９２は、第１表示モードにおいて画像表示に関する異常を検出する。このような異常として、たとえば、表示システム１の外部のたとえばカーナビゲーション装置などから供給された画像表示用の入力信号が乱れている異常が想定される。正常な入力信号は、水平同期期間などの予め定められた期間に予め定められた基準データ量のデータを含む。一方、異常な入力信号は、予め定められた期間に基準データ量より多いデータまたは少ないデータを含む。この場合、たとえば静止画の表示では画像が静止せずに一方向に流れ、動画の表示でも画像が乱れる。

生成部９４は、第１表示モードにおいて、外部の装置から供給された入力信号にもとづいて、画像データＤＤを生成する。異常検出部９２は、入力信号を監視し、予め定められた期間における入力信号のデータ量が基準データ量と異なる場合、異常が発生したことを検出する。

また、別の異常として、入力信号は正常であるが、制御装置２４における同期制御に異常があり、あるタイミングにおいて、ある画素電極３２に供給されるべき表示電圧が別の画素電極３２に供給されることも想定される。この異常は、表示電圧の供給タイミングの異常とも呼べる。この場合も画像が乱れる。

取得部９６は、第１表示モードにおいて、単位フレーム期間内の予め定められた検出タイミングに第１駆動回路７２からソース線に供給されたソース信号ＳＳの表示電圧を取得する。この検出タイミングは、複数であってもよいし、単位フレーム期間ごとに異なってもよい。

異常検出部９２は、取得部９６で取得された表示電圧と、検出タイミングの画像データＤＤとが異常条件を満たす場合、異常が発生したことを検出する。具体的には、異常検出部９２は、検出タイミングの表示電圧と、検出タイミングの画像データＤＤが表す表示電圧とが異なる場合、異常条件を満たすとする。

切替部９０は、異常検出部９２で異常が検出された場合、表示モードを第２表示モードに切り替える。生成部９４は、異常検出部９２で異常が検出された場合、異常発生を表す画像の画像データＤＤを生成し、生成した画像データＤＤを制御装置２４に出力する。異常発生を表す画像は、文字または記号などを含んでもよい。

表示装置２２は、異常発生を表す画像を表示する。既述のように、第２表示モードでは、複数のゲート信号ＧＳ、複数のソース信号ＳＳ、複数の制御信号ＰＳは直流電圧でよく、複数の共通電極信号ＣＳを個別に直接制御して画像表示できるので、画像表示に関する異常の発生時にも乱れのない画像を表示しやすい。

次に、以上の構成による表示システム１の全体的な動作を説明する。図１１は、図１０の制御装置１２の処理を示すフローチャートである。図１１の処理は、所定の頻度で定期的に行われる。制御装置１２は、第１表示モードでない場合（Ｓ１０のＮ）、処理を終了する。第１表示モードである場合（Ｓ１０のＹ）、異常検出部９２が異常を検出していなければ（Ｓ１２のＮ）、処理を終了する。異常検出部９２が異常を検出した場合（Ｓ１２のＹ）、切替部９０は第２表示モードに切り替え（Ｓ１４）、生成部９４は異常発生を表す画像の画像データＤＤを生成し（Ｓ１６）、処理を終了する。

本実施の形態によれば、第１表示モードにおいて入力信号に異常がある場合、または、表示電圧の供給タイミングに異常がある場合、異常発生を表す画像を表示できる。

以上、本開示について、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あるいは各処理プロセスの組合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開示の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

たとえば、実施の形態では、ホスト１０の制御装置１２が表示モードを切り替えたが、この処理は、制御装置１２に代えて表示モジュール２０の制御回路７０が実行してもよい。この場合、制御回路７０は切替部９０を有する。また、第２の実施の形態では、制御装置１２が異常を検出したが、この処理は、制御装置１２に代えて制御回路７０が実行してもよい。この場合、制御回路７０は、切替部９０、異常検出部９２、生成部９４、取得部９６を有する。この変形例では、表示システム１の構成の自由度を向上できる。

また、実施の形態では、第２表示モードにおいてタッチ検出を実行しないが、実行してもよい。この場合、制御回路７０は、第２表示モードにおいて、複数のタッチ検出領域の１つに対する部分的なタッチ検出と、画面全体の画像表示を交互に繰り返して、タッチ検出と画像表示を時分割に制御する。この変形例では、第２表示モードにおいてもタッチ検出できる。

また、実施の形態では制御装置２４が表示モジュール２０に含まれるが、制御装置２４はホスト１０に含まれてもよい。実施の形態では第１駆動回路７２が基準クロック信号を生成するが、第２駆動回路７４が基準クロック信号を生成してもよい。実施の形態では複数のスイッチング素子ＳＷ１等が設けられるが、複数のスイッチング素子ＳＷ１等を設けず、複数のソース線とソース駆動回路７２ａの複数の出力ノードを１対１に接続してもよい。これらの変形例では、表示システム１の構成の自由度を向上できる。

本開示の一態様に係る表示システムは、次の通りである。
マトリクス状に配置された複数の共通電極と、それぞれの共通電極に対して複数ずつ配置された複数の画素電極と、を有する表示装置と、
前記複数の画素電極のそれぞれに基準電圧を供給する第１駆動回路と、
前記複数の共通電極のそれぞれに画像データに応じた表示電圧を供給する第２駆動回路と、
を備える。
この態様によると、複数のゲート線と複数のソース線を順次駆動して各画素電極に表示電圧を順次供給する場合より消費電力を低減できる。

本開示の一態様に係る表示システムにおいて、例えば、
第１表示モードと第２表示モードとを切り替える制御装置を備え、
前記第１駆動回路は、前記第１表示モードでは、前記複数の画素電極のそれぞれに前記表示電圧を順次供給し、前記第２表示モードでは、前記複数の画素電極のそれぞれに前記基準電圧を供給し、
前記第２駆動回路は、前記第１表示モードでは、前記複数の共通電極のそれぞれに前記基準電圧を供給し、前記第２表示モードでは、前記複数の共通電極のそれぞれに前記表示電圧を供給するとしても良い。
この場合、第１表示モードでは第２表示モードより高解像度の画像を表示でき、第２表示モードでは第１表示モードより消費電力を低減できる。

本開示の一態様に係る表示システムにおいて、例えば、
前記表示装置は、液晶表示装置であり、
前記第２駆動回路は、前記第２表示モードでは、前記複数の共通電極のそれぞれに、前記基準電圧より高い正極性の前記表示電圧と、前記基準電圧より低い負極性の前記表示電圧とを交互に供給するとしても良い。
この場合、第２表示モードにおいて液晶の劣化を抑制できる。

本開示の一態様に係る表示システムにおいて、例えば、
前記表示装置は、
第１方向に延びる複数のゲート線と、
前記第１方向に交差する第２方向に延びる複数のソース線と、
前記ゲート線、前記ソース線および前記画素電極にそれぞれが接続される複数の画素スイッチング素子と、
を有し、
前記第１駆動回路は、
前記第１表示モードでは、前記複数のゲート線のそれぞれにゲート信号を順次供給し、前記複数のソース線のそれぞれに前記表示電圧を含むソース信号を順次供給し、前記複数の画素スイッチング素子を順次導通させ、
前記第２表示モードでは、前記複数のゲート線のそれぞれに前記基準電圧より高い電圧を供給し、前記複数のソース線のそれぞれに前記基準電圧を供給し、前記複数の画素スイッチング素子を同時に導通させるとしても良い。
この場合、第２表示モードでは、画素スイッチング素子を順次導通させる必要がないため、第１表示モードより制御を単純化でき、消費電力を低減できる。

本開示の一態様に係る表示システムにおいて、例えば、
前記制御装置は、
前記第１表示モードにおいて画像表示に関する異常を検出する異常検出部と、
前記異常が検出された場合、前記第２表示モードに切り替える切替部と、
前記異常が検出された場合、異常発生を表す画像の前記画像データを生成する生成部と、
を有するとしても良い。
この場合、第１表示モードにおいて画像表示に関する異常がある場合、異常発生を表す画像を表示できる。

本開示の一態様に係る表示システムにおいて、例えば、
前記生成部は、前記第１表示モードにおいて、画像表示用の入力信号にもとづいて前記画像データを生成し、
前記異常検出部は、予め定められた期間における前記入力信号のデータ量が基準データ量と異なる場合、前記異常が発生したことを検出するとしても良い。
この場合、第１表示モードにおいて入力信号に異常がある場合、異常発生を表す画像を表示できる。

本開示の一態様に係る表示システムにおいて、例えば、
前記制御装置は、
前記第１表示モードにおいて、単位フレーム期間内の予め定められた検出タイミングに前記第１駆動回路から供給された前記表示電圧を取得する取得部を有し、
前記異常検出部は、取得された前記表示電圧と、前記検出タイミングの前記画像データとが異常条件を満たす場合、前記異常が発生したことを検出するとしても良い。
この場合、第１表示モードにおいて表示電圧の供給タイミングに異常がある場合、異常発生を表す画像を表示できる。

本開示の一態様に係る制御装置は、
マトリクス状に配置された複数の共通電極と、それぞれの共通電極に対して複数ずつ配置された複数の画素電極と、を有する表示装置の制御装置であって、
前記複数の画素電極のそれぞれに基準電圧を供給する第１駆動回路と、
前記複数の共通電極のそれぞれに画像データに応じた表示電圧を供給する第２駆動回路と、
を備える。
この態様によると、消費電力を低減できる。

本開示の一態様に係る制御方法は、
マトリクス状に配置された複数の共通電極と、それぞれの共通電極に対して複数ずつ配置された複数の画素電極と、を有する表示装置の制御方法であって、
前記複数の画素電極のそれぞれに基準電圧を供給するステップと、
前記複数の共通電極のそれぞれに画像データに応じた表示電圧を供給するステップと、
を備える。
この態様によると、消費電力を低減できる。

１…表示システム、１０…ホスト、１２…制御装置、２２…表示装置、２４…制御装置、３０…画素スイッチング素子、３２…画素電極、３４…共通電極、５２…液晶層、７２…第１駆動回路、７４…第２駆動回路、９０…切替部、９２…異常検出部、９４…生成部、９６…取得部、Ｇ１，Ｇ２…ゲート線、Ｓ１〜Ｓ４…ソース線。

Claims (9)

1. マトリクス状に配置された複数の共通電極と、それぞれの共通電極に対して複数ずつ配置された複数の画素電極と、を有する表示装置と、
   前記複数の画素電極のそれぞれに基準電圧を供給する第１駆動回路と、
   前記複数の共通電極のそれぞれに画像データに応じた表示電圧を供給する第２駆動回路と、
   を備えることを特徴とする表示システム。
2. 第１表示モードと第２表示モードとを切り替える制御装置を備え、
   前記第１駆動回路は、前記第１表示モードでは、前記複数の画素電極のそれぞれに前記表示電圧を順次供給し、前記第２表示モードでは、前記複数の画素電極のそれぞれに前記基準電圧を供給し、
   前記第２駆動回路は、前記第１表示モードでは、前記複数の共通電極のそれぞれに前記基準電圧を供給し、前記第２表示モードでは、前記複数の共通電極のそれぞれに前記表示電圧を供給する、ことを特徴とする請求項１に記載の表示システム。
3. 前記表示装置は、液晶表示装置であり、
   前記第２駆動回路は、前記第２表示モードでは、前記複数の共通電極のそれぞれに、前記基準電圧より高い正極性の前記表示電圧と、前記基準電圧より低い負極性の前記表示電圧とを交互に供給する、ことを特徴とする請求項２に記載の表示システム。
4. 前記表示装置は、
   第１方向に延びる複数のゲート線と、
   前記第１方向に交差する第２方向に延びる複数のソース線と、
   前記ゲート線、前記ソース線および前記画素電極にそれぞれが接続される複数の画素スイッチング素子と、
   を有し、
   前記第１駆動回路は、
   前記第１表示モードでは、前記複数のゲート線のそれぞれにゲート信号を順次供給し、前記複数のソース線のそれぞれに前記表示電圧を含むソース信号を順次供給し、前記複数の画素スイッチング素子を順次導通させ、
   前記第２表示モードでは、前記複数のゲート線のそれぞれに前記基準電圧より高い電圧を供給し、前記複数のソース線のそれぞれに前記基準電圧を供給し、前記複数の画素スイッチング素子を同時に導通させる、ことを特徴とする請求項２または３に記載の表示システム。
5. 前記制御装置は、
   前記第１表示モードにおいて画像表示に関する異常を検出する異常検出部と、
   前記異常が検出された場合、前記第２表示モードに切り替える切替部と、
   前記異常が検出された場合、異常発生を表す画像の前記画像データを生成する生成部と、
   を有する、ことを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の表示システム。
6. 前記生成部は、前記第１表示モードにおいて、画像表示用の入力信号にもとづいて前記画像データを生成し、
   前記異常検出部は、予め定められた期間における前記入力信号のデータ量が基準データ量と異なる場合、前記異常が発生したことを検出する、ことを特徴とする請求項５に記載の表示システム。
7. 前記制御装置は、
   前記第１表示モードにおいて、単位フレーム期間内の予め定められた検出タイミングに前記第１駆動回路から供給された前記表示電圧を取得する取得部を有し、
   前記異常検出部は、取得された前記表示電圧と、前記検出タイミングの前記画像データとが異常条件を満たす場合、前記異常が発生したことを検出する、ことを特徴とする請求項５または６に記載の表示システム。
8. マトリクス状に配置された複数の共通電極と、それぞれの共通電極に対して複数ずつ配置された複数の画素電極と、を有する表示装置の制御装置であって、
   前記複数の画素電極のそれぞれに基準電圧を供給する第１駆動回路と、
   前記複数の共通電極のそれぞれに画像データに応じた表示電圧を供給する第２駆動回路と、
   を備えることを特徴とする表示装置の制御装置。
9. マトリクス状に配置された複数の共通電極と、それぞれの共通電極に対して複数ずつ配置された複数の画素電極と、を有する表示装置の制御方法であって、
   前記複数の画素電極のそれぞれに基準電圧を供給するステップと、
   前記複数の共通電極のそれぞれに画像データに応じた表示電圧を供給するステップと、
   を備えることを特徴とする表示装置の制御方法。

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