JPH10326084A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像信号入力に応じて階調数を適応的に調整
し、消費電力の低減化を図る。 【解決手段】 表示装置は画像信号供給手段１と基準電
圧供給手段２とディスプレイパネル３とを備えている。
画像信号供給手段１は所定のビット数で表わされる多階
調のデジタル画像信号（Ｄ０，Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３）を供
給する。基準電圧供給手段２は各階調に対応した複数の
基準電圧Ｖ０〜Ｖ１５を生成し、且つ階調毎に設けたバ
ッファを介して出力する。ディスプレイパネル３はマト
リクス配置された画素を備えるとともに、デジタル画像
信号（Ｄ０，Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３）に基づいて画素毎に割
り当てられた階調を特定する。更に、特定された階調に
対応した基準電圧（Ｖ０〜Ｖ１５）を各画素に印加して
表示を写し出す。画像信号供給手段１は階調変換／バッ
ファ制御回路１２を備えており、表示の内容に応じてデ
ジタル画像信号の階調数を落としてディスプレイパネル
３に供給するとともに、基準電圧供給手段２を制御して
省かれた階調に対応するバッファの動作を停止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は表示装置に関する。
より詳しくは、デジタル画像信号に基づいて階調表現が
できる表示装置の低消費電力化技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、従来の表示装置を示す模式的な
ブロック図である。この表示装置は画像信号供給手段と
基準電圧供給手段とディスプレイパネルとを備えてい
る。画像信号供給手段はアナログ／デジタルコンバータ
（Ａ／Ｄ）１１からなり、アナログ画像信号を量子化し
て、所定のビット数で表わされる多階調のデジタル画像
信号（デジタルデータ）に変換する。図示の例では、デ
ジタルデータはＤ０〜Ｄ４の４ビット構成であり、２⁴
＝１６階調の画像表現ができる。基準電圧供給手段は直
列接続された抵抗Ｒを含み、電源電圧ＶＤＤ２を抵抗分
割して各階調に対応した１６個の基準電圧Ｖ０〜Ｖ１５
を生成する。この基準電圧供給手段は階調毎に設けたバ
ッファを介して各基準電圧Ｖ０〜Ｖ１５を出力する。バ
ッファは所定の電圧ＶＤＤ１の供給を受けて動作する定
電圧回路（電圧安定化回路）であり、出力負荷の変動に
関わらず一定の基準電圧を供給可能な容量を備えてい
る。ディスプレイパネル３はマトリクス配置された画素
を備えるとともに、Ａ／Ｄ１１から供給されたデジタル
データＤ０〜Ｄ３に基づいて画素毎に割り当てられた階
調を特定する。更に、特定された階調に対応した基準電
圧Ｖ０〜Ｖ１５を各画素に印加して多階調表現の表示を
写し出す。

【０００３】図４は４ビット（Ｄ０，Ｄ１，Ｄ２，Ｄ
３）パラレル構成のデジタルデータと基準電圧Ｖ０〜Ｖ
１５の対応関係を示す表図である。ある画素に割り当て
られたデジタルデータ（Ｄ０，Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３）が
（１，１，１，１）の値を取る時、当該画素には最高位
の基準電圧Ｖ０が印加される。ディスプレイパネル３が
ノーマリホワイトモードでモノクロ表示を行なう場合、
当該画素は最高位の基準電圧Ｖ０の印加によって黒色を
呈する。又、デジタルデータ（Ｄ０，Ｄ１，Ｄ２，Ｄ
３）が（０，０，０，０）の値を取る時、画素には最低
位の基準電圧Ｖ１５が印加され、白色を呈する。デジタ
ルデータ（Ｄ０，Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３）の値が（１，０，
０，０）である場合には、ほぼ中間の基準電圧Ｖ７が印
加され、画素はほぼ中間の灰色を呈する。この様に、デ
ィスプレイパネル３は４ビットパラレル構成のデジタル
データの値に応じて黒色から白色にかけて１６階調に分
かれた明度を画素に付与する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来例では４
ビット構成のデジタルデータに応じて表示階調数が１６
となっており、１６レベルの基準電圧が必要である。こ
れに応じて、基準電圧供給手段には１６個のバッファが
用意されている。８ビット構成のデジタルデータの場合
には表示階調数が２⁸ ＝６４となり、６４レベルの基準
電圧が必要である。これに応じて、基準電圧供給手段に
は６４個のバッファが設けられることになる。この様
に、従来のデジタル入力の表示装置では、表示階調数に
応じて基準電圧の入力レベル数を増やす必要がある。こ
の為、各基準電圧を供給するバッファの個数も増え、消
費電力も増加することになる。各バッファは一定の電圧
ＶＤＤ１の供給を受けて電圧安定化動作を行なってお
り、常にバイアス電流が流れている。

【０００５】ところで、上述した表示装置をノート型パ
ーソナルコンピュータなどの携帯情報機器の出力デバイ
スとして用いる場合、ディスプレイパネルにはアプリケ
ーションの種類によって種々の画像が写し出され、表示
内容は多岐に渡っている。例えば、携帯情報機器をワー
ドプロセッサとして用いた場合、ディスプレイパネルに
は主として文字が写し出され、表示階調は黒と白の２レ
ベルに集中することになる。又、ゲーム機として用いた
場合にはある程度中間調を含んだグラフィックが写し出
される場合が多い。更には、デジタルカメラで撮影した
写真の再生もしくは加工に用いる場合など、ディスプレ
イパネルには多様且つ複雑な階調変化を伴った画像が写
し出されることが多い。しかしながら、従来の表示装置
では画像の内容に関わらず全ての階調に対応した基準電
圧を常時供給しており、その分各バッファで多大な電力
を消費していた。表示内容によっては不要な階調レベル
があるにも関わらず、初期設定通り全ての基準電圧を供
給する為、不要な電力を消費することが多々あった。こ
れは、特にノート型パーソナルコンピュータなど携帯情
報機器の出力デバイスに用いる場合内蔵電池の寿命の短
縮化につながり、解決すべき課題となっていた。

【０００６】

【課題を解決する為の手段】上述した従来の技術の課題
を解決する為に以下の手段を講じた。即ち、本発明に係
る表示装置は基本的な構成として画像信号供給手段と基
準電圧供給手段とディスプレイパネルとを備えている。
画像信号供給手段は所定のビット数で表わされる多階調
のデジタル画像信号を供給する。基準電圧供給手段は各
階調に対応した複数の基準電圧を生成し且つ階調毎に設
けたバッファを介して出力する。ディスプレイパネルは
マトリクス配置された画素を備えるとともに該デジタル
画像信号に基づいて画素毎に割り当てられた階調を特定
し、該階調に対応した基準電圧を各画素に印加して表示
を写し出す。特徴事項として、前記画像信号供給手段
は、表示の内容に応じて該デジタル画像信号の階調数を
落として該パネルに供給するとともに、該基準電圧供給
手段を制御して省かれた階調に対応するバッファの動作
を停止する。

【０００７】例えば、前記画像信号供給手段は、表示の
内容が比較的複雑な階調の変化を呈する場合初期的に設
定された多階調を維持する一方、表示の内容が比較的単
純な階調の変化を呈する場合階調を落とす。あるいは、
前記画像信号供給手段は、表示の内容を表わす階調分布
に従って比較的発現頻度が高い範囲は初期的に設定され
た階調を維持する一方、比較的発現頻度が低い範囲は部
分的に階調を落とす。

【０００８】通常、デジタル入力のディスプレイパネル
は、多階調になる程ディスプレイパネルに入力する基準
電圧の数は増え、負荷を駆動するバッファの消費電力は
増大する。本発明では、デジタル画像信号の内容に応じ
て表示階調を減らすことにより、ほとんど使用されない
基準電圧に対応したバッファの動作を停止し、システム
全体の低消費電力化を図る。例えば、入力されたデジタ
ル画像信号に応じて、初期設定された多階調よりも少な
い階調に変換する。使用しない階調のバッファを完全に
止めることにより、止めたバッファが消費していた電力
分を減らすことができる。あるいは、入力されたデジタ
ル画像信号の階調分布に応じて、相対的に発現頻度が少
ない階調を削除する。削除により使用しないことになる
階調のバッファを完全に止めることにより、その止めた
バッファが消費していた電力分を減らすことができる。
この様に、本発明では入力信号に依存して表示階調数を
適応的に調整することにより、画質を実質上劣化させる
ことなく不要なバッファの動作を抑制することが可能に
なり、システム全体の低消費電力化が達成できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態を詳細に説明する。図１は、本発明に係る表示装
置の実施の形態を示す模式的なブロック図である。図示
する様に、本表示装置は基本的な構成として画像信号供
給手段１と基準電圧供給手段２とディスプレイパネル３
とを備えている。画像信号供給手段１は所定のビット数
で表わされる多階調のデジタル画像信号をディスプレイ
パネル３に供給する。本実施形態ではＤ０〜Ｄ３の４ビ
ットで表わされる１６階調のデジタルデータをディスプ
レイパネル３に供給している。なお、本発明はこれに限
られるものではなく６４階調や２５６階調のデジタルデ
ータを供給するようにしてもよい。階調数が増加する程
本発明の効果は顕著になる。本実施形態では画像信号供
給手段１はアナログ／デジタルコンバータ１１を含んで
おり、外部から入力したアナログ画像信号をデジタル画
像信号に変換している。但し、本発明はこれに限られる
ものではなく、デジタル画像信号をシステム内で生成
し、これを直接ディスプレイパネル３に供給する方式で
あってもよい。基準電圧供給手段２は直列接続された抵
抗Ｒを含んでおり、電源電圧ＶＤＤ２を抵抗分割して各
階調に対応した１６レベルの基準電圧Ｖ０〜Ｖ１５を生
成する。基準電圧供給手段２は各抵抗Ｒの一端に接続さ
れたバッファを介してそれぞれの基準電圧Ｖ０〜Ｖ１５
をディスプレイパネル３側に出力する。個々のバッファ
は一定の電圧ＶＤＤ１の供給を受けて動作している。な
お、各バッファにはスイッチＳＷ０〜ＳＷ１５がそれぞ
れ取り付けられており、選択的にバイアス用の一定電圧
ＶＤＤ１のオン／オフが制御可能になっている。スイッ
チＳＷがオフになると、バッファに対する一定電圧ＶＤ
Ｄ１の印加が遮断され、バッファは動作を停止するとと
もにバイアス電流がほぼ完全に流れないことになる。デ
ィスプレイパネル３は例えばアクティブマトリクス型の
ＬＣＤであり、マトリクス配置された画素を備えてい
る。ディスプレイパネル３は画像信号供給手段１から供
給されたデジタル画像信号（Ｄ０，Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３）
に基づいて画素毎に割り当てられた階調を特定する。更
に、特定された階調に対応した基準電圧（Ｖ０〜Ｖ１
５）を各画素に印加して表示を写し出す。特徴事項とし
て、画像信号供給手段１は階調変換／バッファ制御回路
１２を備えている。この階調変換／バッファ制御回路１
２は、表示の内容に応じてデジタル画像信号の階調数を
落としてディスプレイパネル３に供給するとともに、基
準電圧供給手段２を制御して省かれた階調に対応するバ
ッファの動作を停止する。具体的には、個々のバッファ
に取り付けられたスイッチＳＷ０〜ＳＷ１５を選択的に
オン／オフ制御して、各バッファを動作状態と非動作状
態の間で切り換える。この様に、本発明に係る表示装置
は信号入力の内容に依存して適応的にバッファの動作／
非動作を制御する。なお、本実施形態では階調変換／バ
ッファ制御回路１２は外部から入力される垂直同期信号
ＶＳＹＮＣに応じて動作しており、フレーム毎に階調変
換及びバッファ制御を行なっている。

【００１０】好ましくは、画像信号供給手段１は、表示
の内容が比較的複雑な階調の変化を呈する場合初期的に
設定された多階調を維持する一方、表示の内容が比較的
単純な階調の変化を呈する場合階調を落とす様にしてい
る。これにより、画質を実質的に劣化させることなく階
調の適応的な設定が可能になる。具体的には、入力信号
に応じて、初期設定されたデフォルトの階調よりも少な
い、オプションの階調に変換して、使用しない階調のバ
ッファを完全に止めることにより、その止めたバッファ
の消費していた電力分を減らすことが可能になる。本実
施形態のシステムでは、デフォルトとして１６階調を設
定してある。又、オプションとして８階調が設定されて
いる。例えば、１６階調の１階調おきに８階調を設定す
ることができる。他のオプションとして４階調も設定さ
れている。例えば１６階調の３階調おきに４階調を設定
すればよい。画面毎の階調分布を解析し、その結果に応
じて１６階調の入力信号を８階調あるいは４階調に変換
して表示する。なお、階調変換は表示内容を解析してシ
ステムが自動的に行なうことも可能であるが、場合によ
っては手動でオプションの階調のいずれかを選択しても
よい。

【００１１】例えば、ノート型パーソナルコンピュータ
をワードプロセッサとして用いた場合、ディスプレイパ
ネル３に表示される画像は、白黒の２階調が画面全体の
大部分を占める。従来のシステムではこの様な入力信号
がアプリケーションで生成された場合でも、全ての基準
電圧に対応したバッファが動作しており不必要な電力を
消費している。この点に鑑み、本発明では例えば１６階
調表現が可能なシステムにおいて、入力信号が白黒の２
階調を多く含む場合、表示階調を例えばデフォルトの１
６階調からオプションの４階調に変換することにより、
不使用となる残りの１２階調の基準電圧用バッファを完
全に停止する。例えば、ＳＷ１〜ＳＷ４、ＳＷ６〜ＳＷ
９、ＳＷ１１〜ＳＷ１４をオフすることにより、これら
のＳＷに対応したバッファが消費する電力分を減らすこ
とができる。換言すると、ＳＷ０，ＳＷ５，ＳＷ１０及
びＳＷ１５のみがオンとなり、４階調の基準電圧Ｖ０，
Ｖ５，Ｖ１０，Ｖ１５のみがディスプレイパネル３に供
給されることになる。

【００１２】又好ましくは、本実施形態では、画像信号
供給手段１は表示の内容を表わす階調分布に従って比較
的発現頻度が高い範囲は初期的に設定された階調を維持
する一方、比較的発現頻度が低い範囲は部分的に階調を
落とす様にしている。即ち、入力信号の階調分布に応じ
て、相対的に少ない階調を削除し、削除して使用しない
階調のバッファを完全に止めることにより、その止めた
バッファの消費していた電力分を削減する。例えば、視
野として「空」を含む風景画を表わす信号入力があった
場合、白側の階調が画面全体の大部分を占める。従来の
システムではこの様な信号入力があった場合でも、全て
の基準電圧に対応したバッファが動作しており、不必要
な電力を消費している。この点に鑑み、本実施形態で
は、例えばデフォルトとして１６階調表示が可能なシス
テムにおいて、入力信号が白側階調を多く含む場合に
は、白側の８階調をデフォルトの設定通りに表示し、黒
側の表示階調をデフォルトの８階調から適応的に２階調
に減らす。例えば、ＳＷ１〜ＳＷ３とＳＷ５〜ＳＷ７を
選択的にオフする。この様に、全体を１０階調とし、残
りの６階調分のバッファを停止することにより、その止
めたバッファの消費していた電力分を節約することが可
能である。なお、デフォルトの１６階調を１０階調に落
としても、実質的に画質を落とすことはない。

【００１３】図２は、図１に示したディスプレイパネル
３の具体的な構成例を示すブロック図である。図示する
様に、ディスプレイパネル３はアクティブマトリクス型
であり、画面部には互いに交差するゲート線Ｘと信号線
Ｙが配列されている。行状のゲート線Ｘと列状の信号線
Ｙとの交差部には画素ＰＸＬと補助容量Ｃｓが形成され
ている。画素ＰＸＬは画素電極とこれに対面する対向電
極３９とで構成されており、両電極の間に液晶などの電
気光学物質が保持されている。各画素ＰＸＬは薄膜トラ
ンジスタＴｒによって駆動される。薄膜トランジスタＴ
ｒのドレイン電極は対応する画素ＰＸＬ及び補助容量Ｃ
ｓに接続され、ソース電極は対応する信号線Ｙに接続さ
れ、ゲート電極は対応するゲート線Ｘに接続されてい
る。各ゲート線ＸはＶシフトレジスタ３１に接続されて
おり、線順次で選択走査される。選択されたゲート線Ｘ
に接続する一行分の薄膜トランジスタＴｒは導通状態に
置かれる。この結果、一行分の画素ＰＸＬはそれぞれ対
応する信号線Ｙに電気接続されることになる。

【００１４】マトリクス配列された画素ＰＸＬを含む画
面の上端には、周辺駆動回路部として、Ｈシフトレジス
タ３２、入力線３３、サンプリングスイッチ３４、ビッ
トレジスタ３５、ラッチ３６、デコーダ３７、基準電圧
供給線３８などが形成されている。Ｈシフトレジスタ３
２は４個１組となったサンプリングスイッチ３４を順次
開閉制御し、入力線３３を介して外部から供給された４
ビットパラレル構成のデジタルデータ（Ｄ０，Ｄ１，Ｄ
２，Ｄ３）をサンプリングし、対応するビットレジスタ
３５に格納する。一行分の画素に対応するデジタルデー
タのサンプリングが完了した時点で、ビットレジスタ３
５に格納されたデジタルデータは一斉にラッチ３６に読
み出される。更に、デコーダ３７はラッチ３６に格納さ
れたデジタルデータを解読して、画素毎に割り当てられ
た基準電圧を特定する。デコーダ３７は１６個の出力端
子に接続されたＳＷのいずれか一つをオン状態とし、基
準電圧供給線３８を介して外部から供給された基準電圧
Ｖ０〜Ｖ１５の内特定されたレベルを選択して、対応す
る信号線Ｙに供給する。この結果、画素ＰＸＬには薄膜
トランジスタＴｒを介して特定の基準電圧が書き込まれ
ることになる。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
表示の内容に応じてデジタル画像信号の階調数を落して
ディスプレイパネルに供給するとともに、基準電圧供給
源を制御して省かれた階調に対応するバッファの動作を
停止している。入力信号に依存して表示階調数を調整す
ることにより、画質を実質的に劣化させることなく不要
な基準電圧に対応したバッファを非動作状態とすること
で、システム全体の低消費出力化を図ることが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る表示装置の全体構成を示すブロッ
ク図である。

【図２】図１に示した表示装置に組み込まれるディスプ
レイパネルの具体的な構成例を示す回路図である。

【図３】従来の表示装置の一例を示すブロック図であ
る。

【図４】デジタル画像信号と基準電圧との対応関係を示
す表図である。

【符号の説明】

１・・・画像信号供給手段、２・・・基準電圧供給手
段、３・・・ディスプレイパネル、１１・・・アナログ
／デジタルコンバータ、１２・・・階調変換／バッファ
制御回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定のビット数で表わされる多階調のデ
   ジタル画像信号を供給する画像信号供給手段と、 各階調に対応した複数の基準電圧を生成し且つ階調毎に
   設けたバッファを介して出力する基準電圧供給手段と、 マトリクス配置された画素を備えるとともに該デジタル
   画像信号に基づいて画素毎に割り当てられた階調を特定
   し、該階調に対応した基準電圧を各画素に印加して表示
   を写し出すディスプレイパネルとからなる表示装置にお
   いて、 前記画像信号供給手段は、表示の内容に応じて該デジタ
   ル画像信号の階調数を落として該ディスプレイパネルに
   供給するとともに、該基準電圧供給手段を制御して省か
   れた階調に対応するバッファの動作を停止することを特
   徴とする表示装置。
2. 【請求項２】 前記画像信号供給手段は、表示の内容が
   比較的複雑な階調の変化を呈する場合初期的に設定され
   た多階調を維持する一方、表示の内容が比較的単純な階
   調の変化を呈する場合階調を落とすことを特徴とする請
   求項１記載の表示装置。
3. 【請求項３】 前記画像信号供給手段は、表示の内容を
   表わす階調分布に従って比較的発現頻度が高い範囲は初
   期的に設定された階調を維持する一方、比較的発現頻度
   が低い範囲は部分的に階調を落とすことを特徴とする請
   求項１記載の表示装置。