JP5830866B2 - 制御装置、電気光学装置、電気光学装置の駆動方法および電子機器 - Google Patents

制御装置、電気光学装置、電気光学装置の駆動方法および電子機器 Download PDF

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Description

本発明は、表示された画像の輪郭で発生した残像を低減する技術に関する。
電気光学装置の表示素子として、電気泳動素子や、電子粉粒素子、コレステリック液晶素子など、記憶性を用いたものが知られている。説明を簡略化するために、この表示素子が例えば白色と黒色との二値的な表示を行うものとする。そして、例えば全面白表示とするために、すべての画素を白色に移行させる場合、記憶性であることを利用して、前画像において白色の画素については駆動せずに、前画像において白色以外の黒色の画素を白色となるように駆動する、という差分駆動が実行される(特許文献1参照)。
特開2007−206267号公報
しかしながら、差分駆動では、すべての画素を白色に移行させたとき、白色を継続する画素と、黒色から白色に移行した画素との境界近傍で残像が発生しやすい、という問題が生じた。なお、同様な残像は、すべての画素を黒色に移行させたとき、黒色を継続する画素と、白色から黒色に移行した画素との境界近傍で残像が発生しやすい。また、この残像は、移行前の画像の輪郭に沿って現れることから、輪郭残像と呼ばれることもある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、その目的の一つは、このような残像を低減して高品位な表示が可能とする技術を提供することにある。
上述した残像は、例えば白色画素と黒色画素とが隣り合ったときに、白色画素および黒色画素のうち、一方の画素における電界が他方の画素に影響を及ぼし、2つの画素が同色に移行した後でも、その影響が残存しているためと考えられる。したがって、残像を消去するためには、リフレッシュ駆動によって残存していた影響を排除すれば良いはずである。ただし、このようなリフレッシュ駆動は電力を無駄に消費する。特に記憶性を有する表示素子の大きな特徴の一つが低消費電力であることを考えると、この特徴に逆行するようなリフレッシュ駆動を頻繁に実行する構成は好ましくない、といえる。
そこで、本発明に係る制御装置にあっては、各々が表示素子を有する画素を含む表示部の制御装置であって、前記表示部に表示させる画像を変更する場合に変更後の画像データが書き込まれる記憶領域にアクセスし、前記記憶領域に記憶されている画像データが表す画像のうちの所定の領域において異なる階調で画素が隣り合う箇所のうち、前回の単一階調への書き換えの後に初めて異なる階調で画素が隣り合った箇所を計数した積算値が所定値を超えたとき、少なくとも前記表示部に変更後の画像が表示される前に、前記所定の領域に含まれる画素のうち、少なくとも当該計数した箇所に対応する画素の単一階調への書き換えを実行する旨の指示を出力する構成としたものである。
本発明において、前記異なる階調で画素が隣り合う箇所の2つの画素における階調の差に応じて、前記隣り合う箇所を複数箇所に1回の割合で計数してもよい
本発明において、前記積算値が前記所定値以下であるとき、前記所定の領域において変更のある画素の書き換えを指示する構成が好ましい。この差分駆動の実行によって、無駄な電力消費が抑えられる
お、本発明は、制御装置のほか、電気光学装置や、当該電気光学装置の駆動方法、さらには、当該電気光学装置を有する電子機器としても概念することが可能である。
本発明の第1実施形態に係る電気光学装置の構成を示すブロック図である。 表示部における画素の等価回路を示す図である。 電気泳動素子の動作を説明するための図である。 第1実施形態に係る電気光学装置の動作を示すフローチャートである。 第1実施形態における輪郭検出処理を示すフローチャートである。 第1VRAMにおける注目画素の移動を説明するための図である。 第1実施形態における注目画素との比較を説明するための図である。 第1実施形態に係る電気光学装置の表示画像の変化例を示す図である。 第1実施形態におけるリフレッシュ駆動の例を示す図である。 第1実施形態における差分駆動の例を示す図である。 第2実施形態における輪郭検出処理を示すフローチャートである。 第2実施形態における境界フラグを説明するための図である。 第2実施形態における注目画素との比較を説明するための図である。 第3実施形態における輪郭検出処理を示すフローチャートである。 第3実施形態における輪郭検出処理を示すフローチャートである。 第3実施形態における注目画素との比較を説明するための図である。 応用例における表示例を示す図である。 実施形態に係る電気光学装置を適用した電子機器を示す図である。
<第1実施形態>
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図1は、第1実施形態に係る電気光学装置1の電気的な構成を示すブロック図である。この図に示されるように、電気光学装置1は、表示部10、第1VRAM51、第2VRAM52およびコントローラー60を含む構成となっている。
このうち、表示部10では、複数の走査線112が図において行(X)方向に沿って設けられ、複数のデータ線114が、列(Y)方向に沿って、かつ、各走査線112と互いに電気的に絶縁を保つように設けられている。そして、画素20が各走査線112と各データ線114との交差に対応して、それぞれ設けられている。便宜的に走査線112の行数を「m」とし、データ線114の列数を「n」としたとき、画素20は、縦m行×横n列でマトリクス状に配列して表示領域100を構成することになる。
走査線駆動回路130は、m行の走査線112のいずれかを、コントローラー60による制御にしたがって選択し、当該選択した走査線112に対してハイ(High)レベルの信号を供給し、他の走査線112に対しロー(Low)レベルの信号を供給するものである。
データ線駆動回路140は、選択された走査線112に位置する画素20の1行分の表示内容に応じて各列のデータ線114をそれぞれ駆動するものである。
第1VRAM51および第2VRAM52は、それぞれm行×n列で配列する画素20の各々に対応した記憶領域を有するビデオRAMであり、それぞれコントローラー60によってアクセス(読み書き)される。後述するように表示部10の表示内容が変更されるときに、第1VRAM51には、変更後の画像が記憶され、第2VRAM52に、変更前の画像が記憶される。このため、第1VRAM51の記憶内容と第2VRAM52の記憶内容とを比較することによって、表示を変更すべき(書き換えるべき)画素と、書き換えが不要な画素とを判別できるようになっている。
コントローラー(制御装置)60は、全体制御部62と、一時記憶部64と、リフレッシュ駆動制御部66と、差分駆動制御部68とを含む。このうち、全体制御部62は、各部を制御するとともに、プログラムの実行によって、後述する抽出機能や、計数機能、判別機能等を実行するものである。
一時記憶部64は、RAMであり、後述する動作時において用いる変数を一時的に記憶する。
リフレッシュ駆動制御部66は、表示部10で表示すべき画像が変更された場合に、後述する条件を満たしたとき、リフレッシュ駆動によって画素20のすべてを駆動するように走査線駆動回路130およびデータ線駆動回路140をそれぞれ制御するものである。
差分駆動制御部68は、表示部10で表示すべき画像が変更された場合に、後述する条件を満たしていないとき、変更があった画素20のみを駆動(差分駆動)するように走査線駆動回路130およびデータ線駆動回路140をそれぞれ制御するものである。
なお、コントローラー60には、図1において省略した上位装置(CPU)が接続され、表示部10で表示すべき画像を規定している。
図2は、表示部10における画素20の等価回路を示す図であり、i行目及びこれに下方向で隣り合う(i+1)行目と、j列目及びこれに右方向で隣り合う(j+1)列目との交差に対応する2×2の計4画素分の構成が示されている。ここで、i、(i+1)とは、画素20が配列する行を一般的に示す場合の記号であって、1以上m以下の整数であり、j、(j+1)とは、画素20が配列する列を一般的に示す場合の記号であって、1以上n以下の整数である。
図2に示されるように、各画素20は、nチャネル型の薄膜トランジスター(thin film transistor:以下単に「TFT」と略称する)22と、表示素子30と、補助容量40とを有する。
各画素20については互いに同一構成なので、i行j列に位置するもので代表して説明すると、当該i行j列の画素20において、TFT22のゲート電極はi行目の走査線112に接続される一方、そのソース電極はj列目のデータ線114に接続され、そのドレイン電極は、表示素子30の一端である画素電極32と補助容量40の一端とにそれぞれ接続されている。
表示部10は、特に図示しないが、画素電極32が形成された素子基板と、コモン電極36が形成された対向基板とで、誘電性を有する電気泳動層34を挟持した構成である。このため、表示素子30は、等価回路でみたときに、画素電極32とコモン電極36とで、電気泳動層34を挟持した容量になる。そして、表示素子30は、両電極間の電圧を保持(記憶)するとともに、この保持電圧によって生じる電界方向にしたがって、後述するような表示を行うことになる。
なお、補助容量40は、素子基板側に形成された一対の電極によって誘電体層を挟持した構成である。補助容量40の他端の電極は、各画素にわたって共通の容量線132に共通接続されている。
また、図示省略した外部回路によって、コモン電極36には電圧Comが印加され、容量線132には電圧Vssが印加されるが、ここでは説明簡略化のため、電圧Comも電圧Vssも電圧基準(0V)の接地電位であるとする。
表示素子30の表示動作について図3を参照して説明する。
電気泳動層34は、素子基板に形成された画素電極32と、対向基板に形成されたコモン電極36との間において、複数のマイクロカプセル35を固定した層である。マイクロカプセル35には、2種類の電気泳動粒子が分散媒34eにおいて移動可能に分散している。2種類の電気泳動粒子は、負に帯電した白色粒子34wと、正に帯電した黒色粒子34bである。
このような構成において、図3(a)に示されるように、コモン電極36に電圧Comとして例えば0Vを印加し、画素電極32に例えば−15Vの電圧を印加して、相対的にコモン電極36を画素電極32よりも高電位に保つと、白色粒子34wがコモン電極36側に、黒色粒子34bが画素電極32側にそれぞれ引き寄せられる。コモン電極36としてITO(Indium Tin Oxide)などの透明性を有する導電層を用いるとともに、対向基板に透明性を持たせた構成にしてコモン電極36側から観察したときに、当該画素20は、白色として視認されることになる。
一方、図3(b)に示されるように、コモン電極36に例えば0Vの電圧を印加し、画素電極32に例えば+15Vの電圧を印加して、相対的にコモン電極36を画素電極32よりも低電位に保つと、黒色粒子34bがコモン電極36側に、白色粒子34wが画素電極32側にそれぞれ引き寄せられる。この結果、コモン電極36側から観察したときに、当該画素20は、黒色として視認されることになる。
また、電気泳動層34としては、2枚の基板(2つの電極)の間隙に、分散媒34eで満たしたマイクロカプセル35の中に帯電粒子を分散させた構成のほか、帯電した電子粉粒体をマイクロカプセルなしで封入した構成や、コレステリック液晶を封入した構成としても良い。いずれにおいても、画素電極32とコモン電極36との電圧を保持する構成であって、この保持電圧によって生じる電界方向にしたがって表示を行うことになる。
次に、電気光学装置1の概略的な動作について説明する。図4は、表示内容が変更されるときに実行される処理(メインフロー)を示すフローチャートである。この処理は、コントローラー60に対して、上位装置であるCPUから表示内容を変更する旨の指示を受信するとともに、変更後の画像データの供給を受けたときに実行される。
まず、ステップSa1において、コントローラー60における全体制御部62は、第1VRAM51に記憶されていた画像データを読み出して、第2VRAM52に複写する。次に、ステップSa2において、全体制御部62は、供給された変更後の画像データを第1VRAM51に格納する。
そして、ステップSa3において、全体制御部62は、変数Countが閾値Th1を越えているか否かを判別する。ここで変数Countは、第1VRAM51に記憶された表示内容において白色画素と黒色画素とが縦または横方向に隣り合う毎に「1」ずつインクリメントされるとともに、リフレッシュ駆動が実行されたときにゼロにリセットされる。したがって、変数Countは、前回のリフレッシュ駆動から、表示部10の表示内容において白色画素と黒色画素とが隣り合った箇所の積算値を示している。
上述したように残像の原因は、白色画素と黒色画素とが隣り合ったときに、両画素のうち、一方の画素における電界が他方の画素に影響を及ぼし、2つの画素が同色に移行した後でも、その影響が残存しているためと考えられる。したがって、白色画素と黒色画素とが隣り合った回数の積算値を示す変数Countが閾値Th1を越えている状態において、表示内容を変更するために差分駆動を実行してしまうと、残像が看過できない程度に発生することが想定される。このため、全体制御部62は、ステップSa3において変数Countが閾値Th1を越えていると判別したとき、ステップSa4においてリフレッシュ駆動制御部66に対しリフレッシュ駆動を指示する。これにより、表示部10では、後述するリフレッシュ駆動によって表示部10に表示される画像が実際に書き換えられることになる。
この後、ステップSa5において、全体制御部62は、次回のリフレッシュ駆動に備えるために変数Countをゼロにリセットする。
一方、変数Countが閾値Th1以下である状態において、表示内容を変更するために差分駆動を実行しても、残像は目立たないと考えられる。このため、全体制御部62は、ステップSa3において変数Countが閾値Th1以下であると判別したとき、ステップSa6において差分駆動制御部68に対して差分駆動を指示する。これにより、表示部10では、後述する差分駆動によって表示部10に表示される画像が実際に書き換えられることになる。
ステップSa5またはSa6の後、全体制御部62は、ステップSa7において第1VRAM51にアクセスし、輪郭検出処理を実行する。この輪郭検出処理を実行すると、全体制御部62は、次回、上位装置のCPUから表示内容を変更する旨の指示を受信するまで待機する。したがって、図4のメインフローは、上位装置のCPUから表示内容を変更する旨が指示される毎に実行される。
図5は、輪郭検出処理の詳細を示すフローチャートである。
まず、ステップSb1において、全体制御部62は、注目画素を1行1列にセットする。ここで、注目画素とは、輪郭を検出するために便宜的に注目する画素のことである。詳述すると、図6に示されるように、注目画素は、1行1列〜1行n列、2行1列〜2行n列、3行1列〜3行n列、…、(m−1)行1列〜(m−1)行n列、m行1列〜m行n列という順番で移動させている。ステップSb1では、注目画素を、初期値として1行1列にセットしているのである。
ステップSb2において、全体制御部62は、第1VRAM51のうち、セットされた注目画素の画素値と、当該注目画素に対して右隣に位置する画素の画素値とを読み出して、2つの画素値の排他的論理和(Xor)が「1」であるか否かを判別する。ここで画素値とは、対応する画素の階調を指定するものであり、本実施形態のように2値的であれば、白色を指定するのであれば「1」であり、黒色を指定するのであれば「0」である。
このため、ステップSb2において、2つの画素値の排他的論理和が「1」である場合とは、次のように2通り存在する。すなわち、図7(a)に示されるように注目画素の画素値が「1」であって、右隣画素の画素値が「0」である場合と、図7(b)に示されるように注目画素の画素値が「0」であって、右隣画素の画素値が「1」である場合とである。この2通りのいずれかであれば、全体制御部62は、ステップSb3において変数Countを「1」だけインクリメントする。
一方、ステップSb2において、2つの画素値の排他的論理和が「1」でない場合、すなわち「0」である場合も、次のように2通り存在する。すなわち、図7(c)に示されるように注目画素の画素値と右隣画素の画素値とがいずれも「1」である場合と、図7(d)に示されるように、いずれも「0」である場合とである。2通りのいずれかであれば、全体制御部62は、ステップSb3におけるインクリメント処理をスキップさせる。
ステップSb2においては、注目画素と右隣画素との間において輪郭が形成されているか否かについて判別したが、同様な判別動作は、注目画素に対して下隣に位置する画素についても実行される。それがステップSb4である。
詳細には、ステップSb4において、全体制御部62は、注目画素の画素値と、当該注目画素に対して下隣に位置する画素の画素値とを読み出して、2つの画素値の排他的論理和(Xor)が「1」であるか否かを判別する。
ここで、ステップSb4において、2つの画素値の排他的論理和が「1」である場合とは、次のように2通り存在する。すなわち、図7(e)に示されるように注目画素の画素値が「1」であって、下隣画素の画素値が「0」である場合と、図7(f)に示されるように注目画素の画素値が「0」であって、下隣画素の画素値が「1」である場合とである。2通りのいずれかであれば、全体制御部62は、ステップSb5において変数Countを「1」だけインクリメントする。
一方、ステップSb4において、2つの画素値の排他的論理和が「0」である場合も、次のように2通り存在する。すなわち、図7(g)に示されるように注目画素の画素値と下隣の画素の画素値とがいずれも「1」である場合と、図7(h)に示されるように、いずれも「0」である場合とである。この2通りのいずれかであれば、全体制御部62は、ステップSb5におけるインクリメント処理をスキップさせる。
そして、ステップSb6において、全体制御部62は、現時点における注目画素がm行n列、すなわち最終行最終列であるか否かを判別する。この判別結果が「No」であれば、ステップSb7において、全体制御部62は、注目画素を右隣に移動させる、または、注目画素がマトリクス配列の右端、すなわち最終n列であるときに限り、注目画素を1つ下の行であって最初の1列目に移動させる。この後、処理手順はステップSb2に戻る。
一方、ステップSb6における判別結果が「Yes」であれば、白色画素と黒色画素とが横または縦方向に隣り合う箇所の分だけ、変数Countを計数したことになるので、この輪郭検出処理が終了する。
なお、最終n列の画素の右隣には画素が存在しない。このため、注目画素がn列であるとき、ステップSb2が実行されずに、ステップSb4のみが実行される。同様に、最終行m行の画素の下隣には画素が存在しない。このため、注目画素がm行であるとき、ステップSb4が実行されずに、ステップSb2のみが実行される。
また、図5中のステップSb2およびSb4における判別処理によって輪郭を抽出する抽出機能が実現され、これらの判別結果が「Yes」である場合に、変数Countのインクリメント処理によって計数機能が実現される。また、図4中のステップSa3における変数Countの判別処理によって判別機能が実現される。
次に、電気光学装置1の具体的な動作について、図8(a)に示されるような表示画像が、図8(b)に示されるような表示画像に変更されるときを例にとって説明する。
上述したように、表示部10による表示画像が変更される場合に、変数Countが閾値Th1を越えているとき、表示画像は、リフレッシュ駆動によって書き換えられる(ステップSa4)。
このようなリフレッシュ駆動について図9を参照して説明する。
まず、変更前の画像は、図9(a)に示される通りであり、これは図8(a)と同一であって、第2VRAM52の記憶内容に反映されている。
次に、リフレッシュ駆動制御部66は、図9(b)に示されるように、書き換える前の画像、すなわち第2VRAM52に記憶された画像のうち、白色画素を黒色画素に反転するように、走査線駆動回路130およびデータ線駆動回路140を制御する。詳細には、リフレッシュ駆動制御部66は、走査線駆動回路130に対して、走査線112を1行目、2行目、3行目、…、(m−1)行目、m行目という順番で選択するように制御する。さらに、リフレッシュ駆動制御部66は、データ線駆動回路140に対して、第2VRAM52の記憶内容を参照して、選択された走査線112に位置する画素のうち、画素値が「1」であるものについては、データ線114に+15Vの電圧を印加させ、画素値が「0」であるものについては、データ線114に0Vの電圧を印加させるように(すなわちコモン電極36と同電位となるように)制御する。なお、画素値が「0」であるものについて、データ線114を切り離して、電気的にどの部分にも接続されないハイ・インピーダンス状態(浮遊状態)にさせるように制御しても良い。
走査線112が選択されるとハイレベルになるので、当該走査線112にゲート電極が接続されたTFTがオン(導通状態)して、画素電極32がデータ線114と電気的に接続された状態になる。
これによって、元が白色であった画素は、電界方向の逆転によって黒色に反転する一方、元が黒色であった画素は、電界が生じないので、黒色を維持する。したがって、この制御によって図9(c)に示されるように、すべての画素が黒色となる。
また、ここでは走査線112を1行目から順番に選択したが、1行分のすべてに変更が生じていない走査線112については選択をスキップしても良い。
次に、リフレッシュ駆動制御部66は、図9(d)に示されるように、今度は、すべての画素を黒色から白色に反転するように、走査線駆動回路130およびデータ線駆動回路140を制御する。詳細には、リフレッシュ駆動制御部66は、走査線駆動回路130に対して、走査線112を順番に選択させるように制御するとともに、データ線駆動回路140に対して、各列のデータ線114に−15Vの電圧を印加させるように制御する。
この制御によって、図9(e)に示されるように、今度はすべての画素が白色になる。
そして、リフレッシュ駆動制御部66は、図9(f)に示されるように、書き換える後に応じた画像、すなわち、黒色とすべき画素を書き込むように、走査線駆動回路130およびデータ線駆動回路140を制御する。詳細には、リフレッシュ駆動制御部66は、走査線駆動回路130に対して、走査線112を順番に選択するように制御するとともに、データ線駆動回路140に対して、第1VRAM51の記憶内容を参照して、選択された走査線112に位置する画素のうち、画素値が「0」であるものについては、データ線114に+15Vの電圧を印加させ、画素値が「1」であるものについては、データ線114に0Vの電圧を印加させるように制御する。
これによって、画素電極に+15Vの電圧が印加された画素は、電界方向の逆転によって黒色に反転する一方、選択されたときにデータ線114が0Vであった画素は、電界方向になんら変化が生じないので、白色を維持する。このため、図9(g)に示されるように、第1VRAM51の記憶内容を反映させた表示状態となる。
リフレッシュ駆動によれば、すべての画素を黒色とした後、今度は、すべての画素を白色としているので、元の画像において、白色画素と黒色画素とが隣り合って、一方の画素における電界が他方の画素に影響を及ぼしていても、その影響が排除される。そして、影響が排除された状態で、黒色の画素について新たな書き込みをしているので、図8(c)に示されるような輪郭残像が発生することなく、図8(b)または図9(g)で示されるような正しい表示が可能となる
一方、表示部10による表示画像を変更する場合に変数Countが閾値Th1以下であるとき、表示画像は、リフレッシュ駆動ではなく、差分駆動によって書き換えられる(ステップSa6)。
このような差分駆動について図10を参照して説明する。
まず、変更前の画像は、図10(a)に示される通りであり、これは図8(a)と同一であって、第2VRAM52の記憶内容に反映されている。
差分駆動制御部68は、図10(b)に示されるように、書き換え前後の画像を比較して、変更のある画素のみについて、反転するように走査線駆動回路130およびデータ線駆動回路140を制御する。詳細には、差分駆動制御部68は、走査線駆動回路130に対して、走査線112を1行目、2行目、3行目、…、(m−1)行目、m行目という順番で選択するように制御する。さらに、差分駆動制御部68は、第1VRAM51および第2VRAM52を参照して、データ線駆動回路140に対し、選択された走査線112に位置する画素のうち、画素値が「0」から「1」に変化するものについては、データ線114に−15Vの電圧を印加させ、画素値が「1」から「0」に変化するものについては、データ線114に+15Vの電圧を印加させ、画素値に変更がないものについては、データ線114に0Vの電圧を印加させるように制御する。
これによって、画素電極に−15Vまたは+15Vの電圧が印加された画素は、電界方向の逆転によって反転する一方、画素電極に0Vの電圧が印加された画素では、なんら変化が生じないので、元の状態を維持する。このため、図10(c)に示されるように、第1VRAM51の記憶内容を反映させた表示状態となる。
差分駆動によれば、変化のある画素についてのみ、書き換えられるので、電力が無駄に消費されることはない。また、この差分駆動は、表示画像を変更する場合に、変数Countが閾値Th1以下であるときに限って実行されるので、輪郭に起因する残像が目立つこともない。さらに、リフレッシュ駆動と比較して駆動ステップが少ないので高速であること、駆動の途中で少なくとも一部の画素が黒、一部の画素が白状態となるため、リフレッシュ駆動と比較して観察者がちらつきを認識しにくい、という利点もある。
このように本実施形態によれば、表示部10の表示内容に変更が生じた場合に、前回のリフレッシュ駆動から白色画素と黒色画素とが隣り合った箇所を計数した積算値が閾値Th1を越えていれば、リフレッシュ駆動がなされ、閾値Th1以下であれば、差分駆動がなされる。このため、本実施形態によれば、残像を低減した高品位な表示と、低消費電力化とを両立することが可能となる。さらに、高速な表示切り換えが可能となり、ちらつきが低減できるという効果も得られる。
なお、第1実施形態では、表示内容の変更を契機として図4に示したメインフローを実行する構成としたが、所定の時間間隔毎に実行する構成としても良い。この構成において変数Countが閾値Th1を越えていれば、リフレッシュ駆動がなされるが、当該リフレッシュ駆動の後においても同じ画像が書き込まれることになる。
<第2実施形態>
上述した第1実施形態は、前回のリフレッシュ駆動から白色画素と黒色画素とが隣り合った箇所を計数した積算値が閾値Th1を越えたときに、リフレッシュ駆動を実行するものであった。このため、表示内容の変更が複数回生じたときに、当該積算値が閾値Th1以下であれば、リフレッシュ駆動は実行されない。このとき、同じ箇所で白色画素と黒色画素とが隣り合う状態が、表示内容の変更の都度毎回発生しても、残像が同じ箇所でとどまるだけであるから、その影響は小さいと考えられる。
しかしながら、第1実施形態では、同じ箇所で白色画素と黒色画素とが複数回隣り合ったとき、当該箇所が重複して計数されるので、リフレッシュ駆動が頻繁に実行される可能性がある点において改善の余地がある。
そこで、この点を改良した第2実施形態について説明する。この第2実施形態に係る電気光学装置は、第1実施形態における輪郭検出処理(図4におけるステップSa7、および、図5)の内容を変更したものである。また、メインフロー(図4参照)におけるステップSa5では、変数Countがゼロにリセットされるほか、すべての境界フラグについてもゼロにリセットされる。
ここで、境界フラグとは、図12に示されるように、m行×n列でマトリクス状に配列する画素20同士の境界に対応して設けられるフラグであり、前回のリフレッシュ駆動から現時点に至るまでに、境界を挟む二つの画素が白色と黒色とになって、当該境界が画像の輪郭部分になったことがあったか否かを示すものである。
図11は、第2実施形態に係る輪郭検出処理を示すフローチャートである。
まず、ステップSc1において、全体制御部62は、注目画素を1行1列にセットする。次に、ステップSc2において、全体制御部62は、第1VRAM51のうち、注目画素の画素値と、当該注目画素に対して右隣に位置する画素の画素値とを読み出して、2つの画素値の排他的論理和(Xor)が「1」であるか否かを判別する。
この判別結果が「No」であれば、2つの画素のいずれもが白色または黒色で同色であり、輪郭を形成していない。このため、処理手順は後述するステップSc6にスキップする。
一方、判別結果が「Yes」であれば、2つの画素のうち、一方が白色であり、他方が黒色であり、輪郭を形成している。
このため、ステップSc3において、全体制御部62は、注目画素の右隣に相当する境界フラグが「0」であるか否かを判別する。この判別結果が「No」であれば、処理手順は後述するステップSc6にスキップする。
一方、判別結果が「Yes」であれば、ステップSc4において、全体制御部62は、注目画素の右隣に相当する境界フラグを「1」にセットする。
ここで、注目画素の右隣に相当する境界フラグは、前回のリフレッシュ駆動(ステップSa4)の直後にゼロにリセットされ、ステップSc4以外において「1」にセットされることはない。このため、ステップSc2およびSc3における判別結果がともに「Yes」である場合とは、前回のリフレッシュ駆動から今回の判別に至るまでに、注目画素と右隣画素とが初めて画像の輪郭部分になったことを示している。したがって、この場合であれば、ステップSc5において、全体制御部62は変数Countを「1」だけインクリメントする。
なお、ステップSc5において変数Countがインクリメントされる場合とは、次の2通り存在する。すなわち、図13(a)に示されるように、注目画素の画素値が「1」であり、右隣画素の画素値が「0」であって、かつ、それまでに注目画素の右隣に相当する境界フラグが「0」であった場合と、図13(b)に示されるように、注目画素の画素値が「0」であり、右隣画素の画素値が「1」であって、かつ、それまでに注目画素の右隣に相当する境界フラグが「0」であった場合とである。
また、注目画素の右隣に相当する境界フラグが「1」にセットされた後から次回リフレッシュ駆動が実行されるまでに、再び注目画素と右隣画素とが画像の輪郭部分になったとしても、ステップSc3における判別結果が「No」になるので、ステップSc5のインクリメント処理がスキップされる。このため、同じ箇所が輪郭を形成しても変数Countが重複して計数されることはない。
同様な判別動作は、注目画素に対して下隣に位置する画素に対しても実行される。
すなわち、ステップSc6において、全体制御部62は、第1VRAM51のうち、注目画素の画素値と、当該注目画素に対して下隣に位置する画素の画素値とを読み出して、2つの画素値の排他的論理和(Xor)が「1」であるか否かを判別する。
この判別結果が「No」であれば、処理手順は後述するステップSc10にスキップする。一方、判別結果が「Yes」であれば、ステップSc7において、全体制御部62は、注目画素の下隣に相当する境界フラグが「0」であるか否かを判別する。この判別結果が「No」であれば、処理手順はステップSc10にスキップする。
一方、判別結果が「Yes」であれば、ステップSc8において、全体制御部62は、注目画素の下隣に相当する境界フラグを「1」にセットする。
ステップSc6およびSc7における判別結果がともに「Yes」である場合とは、前回のリフレッシュ駆動から今回に至るまでに、注目画素と下隣画素とが初めて画像の輪郭部分になったことを示している。したがって、この場合であれば、ステップSc9において、全体制御部62は変数Countを「1」だけインクリメントする。
なお、ステップSc9において変数Countがインクリメントされる場合とは、次の2通り存在する。すなわち、図13(c)に示されるように、注目画素の画素値が「1」であり、下隣画素の画素値が「0」であって、かつ、それまでに注目画素の下隣に相当する境界フラグが「0」であった場合と、図13(d)に示されるように、注目画素の画素値が「0」であり、下隣画素の画素値が「1」であって、かつ、それまでに注目画素の下隣に相当する境界フラグが「0」であった場合とである。
また、注目画素の下隣に相当する境界フラグが「1」にセットされた後から次回リフレッシュ駆動が実行されるまでに、再び注目画素と下隣画素とが画像の輪郭部分になったとしても、ステップSc7における判別結果が「No」になるので、ステップSc9のインクリメント処理がスキップされる。このため、同じ箇所で輪郭が発生しても、変数Countが重複して計数されることはない。
ステップSc10において、全体制御部62は、現時点における注目画素がm行n列であるか否かを判別する。この判別結果が「No」であれば、ステップSc11において、全体制御部62は、注目画素を右隣に移動させる、または、注目画素が最終n列であるときに限り、注目画素を1つ下の行であって最初の1列目に移動させる。この後、処理手順はステップSc2に戻る。
一方、ステップSc10における判別結果が「Yes」であれば、前回のリフレッシュ駆動から初めて輪郭となった箇所の分だけ、変数Countを計数したことになるので、この輪郭検出処理が終了する。
この第2実施形態によれば、表示部10の表示内容に変更が生じた場合に、前回のリフレッシュ駆動から白色画素と黒色画素とが初めて隣り合ったときだけ変数Countが計数される。そして、この変数Countが閾値Th1を越えていれば、リフレッシュ駆動がなされ、閾値Th1以下であれば、差分駆動がなされる。したがって、第2実施形態によれば、リフレッシュ駆動が頻繁に実行されるという状況を改善することが可能になる。
<第3実施形態>
上述した残像の原因を今一度考えてみる。白色画素と黒色画素とが隣り合ったとき、一方の画素における電界が他方の画素に影響を及ぼすので、この時点において残像が発生しているはずである。ただし、白色画素と黒色画素とが隣り合っている状態が強調されて視認される余り、発生しているはずの残像は、実はそれほど目立たないと考えられる。
換言すれば、残像が目立つのは、白色画素と黒色画素とが隣り合っているときではなく、異なる色で隣り合っていた2つの画素がともに同色に移行したときに、移行後の色とは異なる色(残像)が存在しているために目立つ、と考えることができる。
上述した第1実施形態は、白色画素と黒色画素とが隣り合った回数を積算し、第2実施形態では、前回のリフレッシュ駆動から白色画素と黒色画素とが初めて隣り合った回数を積算して、当該積算値(変数Count)が閾値Th1を越えたときにリフレッシュ駆動を実行する、というものであった。このため、第1または第2実施形態では、残像がそれほど目立たない状態であるにも拘わらず、リフレッシュ駆動を実行してしまう可能性があり、この点において未だ改善の余地がある、といえる。
そこで次に、この点を改善した第3実施形態について説明する。この第3実施形態に係る電気光学装置は、概略すれば、表示内容の変更によって互いに隣り合う2つの画素が同色となる箇所が存在する場合であって、その変更前の状態において一方が白色画素であり、他方が黒色画素であるときに、変更によって残像が目立つ場合と考えて、当該箇所を変数Countとして計数する、というものである。
なお、第3実施形態は、第2実施形態と同様に、第1実施形態における輪郭検出処理の内容を変更したものである。また、メインフロー(図4参照)におけるステップSa5では、変数Countがゼロにリセットされるほか、すべての境界フラグについてもゼロにリセットされる点において第2実施形態と同様である。
図14および図15は、それぞれ第3実施形態に係る輪郭検出処理を示すフローチャートである。
まず、ステップSd1において、全体制御部62は、注目画素を1行1列にセットする。次に、ステップSd2において、全体制御部62は、第1VRAM51のうち、注目画素の画素値と、当該注目画素に対して右隣に位置する画素の画素値とを読み出して、2つの画素値の排他的論理和(Xor)が「0」であるか否かを判別する。
この判別結果が「No」であれば、2つの画素が互いに異なる色である、ということを示しているので、処理手順は後述するステップSd5にスキップする。
一方、判別結果が「Yes」であれば、2つの画素がともに白色または黒色で互いに同色である、ということを示している。このため、ステップSd3において、全体制御部62は、注目画素の右隣に相当する境界フラグが「1」であるか否かをさらに判別する。
第3実施形態における境界フラグは、第2実施形態とはやや意味が異なる。すなわち、第3実施形態における境界フラグは、画素の境界に対応して設けられる点において第2実施形態と同様であるが、前回のリセット駆動でゼロにリセットされてから、一旦「1」にセットされても、再び「0」にリセットされる場合がある点において第2実施形態と異なる。端的にいえば、第3実施形態における境界フラグが「1」であれば、表示内容を変更する前の状態において、当該境界を挟む2つの画素のうち、一方が白色であり、他方が黒色であることを示している。
このため、ステップSd2およびSd3における判別結果がともに「Yes」である場合とは、注目画素と右隣画素とが、表示内容の変更によって互いに同色となる場合であって、かつ、その変更前の状態において一方が白色画素であり、他方が黒色画素である場合である。
したがって、この場合であれば、ステップSd4において、全体制御部62は変数Countを「1」だけインクリメントする。
なお、ステップSd4において変数Countがインクリメントされる場合とは、次の4通り存在する。すなわち、第1に、図16(a)に示されるように、注目画素の画素値が「0」から「1」に変更された場合であって、かつ、右隣画素の画素値が「1」から変更されていない場合である。第2に、図16(b)に示されるように、注目画素の画素値が「1」から変更されていない場合であって、かつ、右隣画素の画素値が「0」から「1」に変更された場合である。第3に、図16(c)に示されるように、注目画素の画素値が「1」から「0」に変更された場合であって、かつ、右隣画素の画素値が「0」から変更されていない場合である。第4に、図16(d)に示されるように、注目画素の画素値が「0」から変更されていない場合であって、かつ、右隣画素の画素値が「1」から「0」に変更された場合である。
上記4通りのいずれも、注目画素の右隣に相当する境界フラグが「1」である。
続いて、全体制御部62は、次回、同一箇所についてステップSd3が実行されたときに備えるために、今回の注目画素と右隣画素との状態を、注目画素の右隣に相当する境界フラグに反映させるための処理を実行する。それが、ステップSd5〜Sd7である。すなわち、全体制御部62は、注目画素の画素値と右隣画素の画素値との排他的論理和(Xor)が「1」であるか否かを判別し(ステップSd5)、注目画素の右隣に相当する境界フラグに、当該判別結果が「Yes」であれば「1」をセットし(ステップSd6)、当該判別結果が「No」であれば「0」にリセットする(ステップSd7)。
同様な動作は、注目画素に対して下隣に位置する画素に対しても実行される。
すなわち、図15のステップSd8において、全体制御部62は、第1VRAM51のうち、注目画素の画素値と、当該注目画素に対して下隣に位置する画素の画素値とを読み出して、2つの画素値の排他的論理和(Xor)が「0」であるか否かを判別する。
この判別結果が「No」であれば、処理手順はステップSd11にスキップする一方、判別結果が「Yes」であれば、ステップSd9において、全体制御部62は、注目画素の下隣に相当する境界フラグが「1」であるか否かをさらに判別する。
ステップSd8およびSd9における判別結果がともに「Yes」である場合とは、注目画素と下隣画素とが、表示内容の変更によって互いに同色となる場合であって、かつ、その変更前の状態において一方が白色画素であり、他方が黒色画素である場合である。
したがって、この場合であれば、ステップSd10において、全体制御部62は変数Countを「1」だけインクリメントする。
なお、ステップSd10において変数Countがインクリメントされる場合についても、次の4通り存在する。すなわち、第1に、図16(e)に示されるように、注目画素の画素値が「0」から「1」に変更された場合であって、かつ、下隣画素の画素値が「1」から変更されていない場合である。第2に、図16(f)に示されるように、注目画素の画素値が「1」から変更されていない場合であって、かつ、下隣画素の画素値が「0」から「1」に変更された場合である。第3に、図16(g)に示されるように、注目画素の画素値が「1」から「0」に変更された場合であって、かつ、下隣画素の画素値が「0」から変更されていない場合である。第4に、図16(h)に示されるように、注目画素の画素値が「0」から変更されていない場合であって、かつ、下隣画素の画素値が「1」から「0」に変更された場合である。
上記4通りのいずれも、注目画素の下隣に相当する境界フラグが「1」である。
そして、全体制御部62は、次回、同一箇所についてステップSd9が実行されたときに備えるために、注目画素の画素値と下隣画素の画素値との排他的論理和(Xor)が「1」であるか否かを判別し(ステップSd11)、注目画素の下隣に相当する境界フラグに、当該判別結果が「Yes」であれば「1」をセットし(ステップSd12)、当該判別結果が「No」であれば「0」にリセットする(ステップSd13)。
ステップSd14において、全体制御部62は、現時点における注目画素がm行n列であるか否かを判別する。この判別結果が「No」であれば、ステップSd15において、全体制御部62は、注目画素を右隣に移動させる、または、注目画素が最終n列であるときに限り、注目画素を1つ下の行であって最初の1列目に移動させる。この後、処理手順は図14のステップSd2に戻る。
一方、ステップSd14における判別結果が「Yes」であれば、この輪郭検出処理が終了する。
第3実施形態によれば、表示内容に変更が生じた場合に、変更によって隣り合う2つの画素が互いに同色となる箇所であって、その変更前の状態において当該2つの画素が輪郭を形成していた箇所の分だけ、変数Countが計数される。そして、この変数Countが閾値Th1を越えていれば、リフレッシュ駆動がなされ、閾値Th1以下であれば、差分駆動がなされる。したがって、第3実施形態によれば、残像がそれほど目立たない状態であるにも拘わらず、リフレッシュ駆動が実行されてしまう点を改善することが可能になる。
<応用・変形>
本発明は、上述した実施形態に限られず、次のような応用・変形が可能である。
図17に示されるように、表示領域100のうち、テキストボックスのような領域100aでは、文字や記号などが入力される毎に表示内容の変更が発生する。同様に、カーソル100bの移動が予定される領域100cでは、当該カーソル100bの移動が指示される毎に表示内容の変更が発生する。
輪郭残像は表示内容の変更を契機として発生するので、領域100aや領域100cのように、表示内容が頻繁に変更される領域に残像が集中して発生する可能性が高い。
そこで、表示領域100を複数に分割して、分割領域毎に抽出機能、計数機能および判別機能をそれぞれ実行するとともに、変数Countが閾値Th1を越えた分割領域に含まれる画素についてのみリフレッシュ駆動を実行する構成としても良い。このような構成によって、リフレッシュ駆動される画素が限定されるので、消費される電力が抑えられるとともに、集中して発生する残像を効率良く低減することが可能になる。
また、リフレッシュ駆動される領域を必要最小限に抑えることができるため、表示領域100全体をリフレッシュ駆動する場合と比較して、ちらつきを抑制することが可能になる。
なお、このときの閾値Th1については、分割した領域に含まれる画素の数に応じて設定すれば良い。また、表示内容が変更されない領域があれば、当該領域については、抽出機能、計数機能および判別機能をそれぞれ実行しない構成としても良い。
また、各実施形態では、表示部10が白色と黒色との二値的な表示をするものとしたが、中間階調表示が可能なものであっても良い。中間階調を表示する場合であっても、互いに異なる階調で画素が隣接して輪郭を形成したときに、一方の画素における電界が他方の画素に影響を及ぼすので、同様な残像が発生すると考えられるからである。
中間階調を表示する場合に、輪郭を形成する箇所として抽出する条件としては、2つの画素における画素値(階調値、階調レベル)の差で判別しても良い。例えば階調が、
黒色<暗い灰色<やや暗い灰色<やや明るい灰色<明るい灰色<白色、
という順番の明るさで規定される場合について検討してみる。
階調値の差が大きいとき、例えば黒色または暗い灰色の画素と、白色または明るい灰色の画素とが隣り合うときには、電界に及ぼされる影響が大きいので、変数Countをインクリメントすれば良い。一方、階調値の差が小さいとき、例えばやや暗い灰色の画素と、やや明るい灰色の画素とが隣り合うときには、影響が小さいので、変数Countをインクリメントしない、または、複数箇所に1回の割合で変数Countをインクリメントすれば良い。 一方、白を背景として黒色寄りの画素が出現する場合には、特に残像が視認されやすいので、この場合には、変数Countを優先的にインクリメントする構成(インクリメントの頻度を高くする構成)としても良い。
また、各実施形態において、注目画素と対象画素(右隣または下隣画素)とにおける輪郭の抽出機能、計数機能、さらには積算値の判別機能については、コントローラー60で実行する構成としたが、表示部10において表示すべき画像は、外部装置であるCPUの制御によって規定される。このため、これらの機能については、当該CPUや、さらに上位装置であるパーソナルコンピューターが実行して、これらの結果にしたがって、コントローラー60が、表示部10におけるリフレッシュ駆動および差分駆動を制御する構成としても良い。
各実施形態において、リフレッシュ駆動または差分駆動については、注目画素と対象画素とにおける輪郭抽出の後に実行する構成としたが、これに限られない。例えば、各画素の駆動を開始するか否かについて、フレーム毎に判定するとともに、各フレームでの画像を更新する駆動方式であれば、フレーム毎に、変数Countが閾値Thを越えたか否かを判別し、越えていれば、当該フレームにおける更新を中断するとともに、画素の駆動を停止し、この後に、リフレッシュ駆動を実行する構成としても良い。
また、画素電極の形状は、正方形や矩形に限られず、多角形や円形であってもよく、また、いわゆる7セグメント型を含む種々の形状のセグメント電極であってもよい。セグメント電極を用いる場合には、例えば各セグメント電極に直接データ線を接続し、データ線の電位によりセグメント電極(画素電極)の電位を制御する。これらの場合にも、異なる階調で画素電極が隣り合う箇所を計数して変数Countが閾値Thを越えたか否かを判別することにより、上記各実施形態と同様の効果が得られる。
各実施形態では、リフレッシュ駆動として、輪郭抽出を行う所定の領域に含まれるすべての画素を単一階調に書き換える工程を含む態様を例に説明したが、リフレッシュ駆動の態様はこれに限られない。例えば、リフレッシュ駆動に続いて画像Aを表示させる場合において、リフレッシュ駆動が、画像Aの階調反転画像を表示する第1工程と、第1工程の後に画像Aを表示する第2工程とを含む態様でもよい。この場合にも、リフレッシュ工程は、輪郭抽出においてカウントされた箇所に対応する画素(すなわち、異なる階調で隣り合った注目画素と対象画素)を単一階調に書き換える工程を含むため、残像を消去することができる。
また、リフレッシュ駆動の他の態様としては、輪郭抽出においてカウントされた箇所に対応する画素(すなわち、異なる階調で隣り合った注目画素と対象画素)を少なくとも単一階調に書き換える工程を含む態様でもよい。この場合にも、リフレッシュ駆動により残像を消去することができる。
<電子機器>
次に、上述した実施形態に係る電気光学装置を適用した電子機器の例について説明する。図18(a)は、当該電気光学装置を用いた電子ブックリーダーの斜視図である。
電子ブックリーダー1000は、本の形状のフレーム1001と、このフレーム1001に対して開閉自在に設けられたカバー1002と、操作部1003と、実施形態に係る電気光学装置を備えている。ただし、図において、電気光学装置のうち、表示領域100のみが露出している。電子ブックリーダー1000においては、電子ブックの内容が表示領域100に表示され、操作部1003を操作することにより、電子ブックのページがめくられる。
また、図18(b)は、上述した実施形態に係る電気光学装置を用いた腕時計1100の斜視図である。この腕時計1100は、実施形態に係る電気光学装置を備えているが、表示領域100のみが露出している。この腕時計1100においては、時刻や年月日が表示領域100に表示される。
なお、このほかにも、上述した実施形態に係る電気光学装置が適用可能な電子機器としては、電子ペーパーや、電子手帳、電卓、携帯電話機等などが挙げられる。
1…電気光学装置、10…表示部、20…画素、22…TFT、30…表示素子、32…画素電極、34…電気泳動層、36…コモン電極、51…第1VRAM、52…第2VRAM、60…コントローラー(制御装置)、100…表示領域、112…走査線、114…データ線、130…走査線駆動回路、140…データ線駆動回路、1000…電子ブックリーダー、1100…腕時計

Claims (11)

  1. 各々が表示素子を有する画素を含む表示部の制御装置であって、
    前記表示部に表示させる画像を変更する場合に変更後の画像データが書き込まれる記憶領域にアクセスし、前記記憶領域に記憶されている画像データが表す画像のうちの所定の領域において異なる階調で画素が隣り合う箇所のうち、前回の単一階調への書き換えの後に初めて異なる階調で画素が隣り合った箇所を計数した積算値が所定値を超えたとき、少なくとも前記表示部に変更後の画像が表示される前に、前記所定の領域に含まれる画素のうち、少なくとも当該計数した箇所に対応する画素の単一階調への書き換えを実行する旨の指示を出力する
    ことを特徴とする制御装置。
  2. 前記異なる階調で画素が隣り合う箇所の2つの画素における階調の差に応じて、前記隣り合う箇所を複数箇所に1回の割合で計数する
    ことを特徴とする請求項1に記載の制御装置。
  3. 前記積算値が前記所定値を超えたときに、前記所定の領域に含まれる画素をすべて単一階調に書き換える旨を指示した後、
    前記所定の領域に含まれる画素のうち前記単一階調とは異なる画素の書き換えを指示する
    ことを特徴とする請求項1または2に記載の制御装置。
  4. 前記積算値が前記所定値以下であるとき、前記所定の領域において変更のある画素の書き換えを指示する
    ことを特徴とする請求項3に記載の制御装置。
  5. 前記所定の領域は、前記表示部における複数の画素のうち、全部または一部からなる
    ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の制御装置。
  6. 前記積算値が前記所定値を超えたときに、前記所定の領域に含まれるすべての画素前記単一階調への書き換えを指示する
    ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の制御装置。
  7. 各々が表示素子を有する複数の画素を含む表示部と、
    前記表示部に表示させる画像を変更する場合に変更後の画像データが書き込まれる記憶領域にアクセスし、前記記憶領域に記憶されている画像データが表す画像のうちの所定の領域において異なる階調で画素が隣り合う箇所のうち、前回の単一階調への書き換えの後に初めて異なる階調で画素が隣り合った箇所を計数した積算値が所定値を超えたときに、少なくとも前記表示部に変更後の画像が表示される前に、前記所定の領域に含まれる画素のうち、少なくとも当該計数した箇所に対応する画素の単一階調への書き換えを実行するように制御する制御装置と、
    を具備することを特徴とする電気光学装置。
  8. 前記積算値が前記所定値を超えたときに、前記所定の領域に含まれるすべての画素を前記単一階調に書き換える
    ことを特徴とする請求項7に記載の電気光学装置。
  9. 各々が表示素子を有する複数の画素を含む表示部を備える電気光学装置の駆動方法であって、
    前記表示部に表示させる画像を変更する場合に変更後の画像データが書き込まれる記憶領域にアクセスし、前記記憶領域に記憶されている画像データが表す画像のうちの所定の領域において異なる階調で画素が隣り合う箇所のうち、前回の単一階調への書き換えの後に初めて異なる階調で画素が隣り合った箇所を計数し、
    当該計数した積算値が所定値を超えたか否かを判別し、
    前記積算値が前記所定値を超えたと判別したときに、少なくとも前記表示部に変更後の画像が表示される前に、前記所定の領域に含まれる画素のうち、少なくとも当該計数した箇所に対応する画素の単一階調への書き換えを実行するように制御する
    ことを特徴とする電気光学装置の駆動方法。
  10. 前記積算値が前記所定値を超えたときに、前記所定の領域に含まれるすべての画素を前記単一階調に書き換える
    ことを特徴とする請求項9に記載の電気光学装置の駆動方法。
  11. 請求項7に記載の電気光学装置を有することを特徴とする電子機器。
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