JPWO2012137799A1 - 表示装置およびその駆動方法 - Google Patents

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Abstract

駆動と駆動の休止とを繰り返して行う間欠駆動モードでは、画像識別部(6)により、入力画像(画像データ(DA))が静止画像または動画像のいずれであるかの識別が行われる。入力画像が動画像であると識別された場合、駆動/休止制御部(7)により、動画像に応じた期間比率に基づいて駆動/休止制御信号(DSC)が生成される。タイミングコントロール部(8)により、間欠駆動を行うように、ドライバ制御信号が生成される。すると、表示部(2)が、ソースドライバ(3)およびゲートドライバ(4)により、期間比率で駆動期間と休止期間とを繰り返すように駆動されて、入力画像が表示される。また、駆動/休止制御部(7)により、駆動期間と休止期間との時間についての比率を動画像と静止画像とで個別に可変に設定する。

Description

本発明は、消費電力を低減するために駆動期間以外に駆動を行わない休止期間を設ける表示装置およびその駆動方法に関する。
近年、液晶表示装置に代表される薄型、軽量、および低消費電力の表示装置が盛んに活用されている。このような表示装置は、携帯電話、スマートフォン、タブレット型端末などへの機器に、小型化および軽量化を図るために好適に搭載される。また、このような機器は、蓄電池を電源として利用していることから、消費電力を低減することが求められる。したがって、上記の機器に搭載される表示装置についても消費電力を低減することが必要となる。
ところで、上記のような表示装置では、安定した表示状態を維持するために、同じ画像を一定の間隔で繰り返し表示させる(画像を書き替える)リフレッシュ駆動が行われる。しかしながら、リフレッシュ駆動のために電力を消費するので、この電力消費を低減することが試みられている。
例えば、特許文献1には、画面を走査した後、画面を1回走査する走査期間よりも長い非走査期間であって、全走査信号線を非走査状態とする休止期間を設ける駆動方法が開示されている。このように休止期間を設けることにより、消費電力の低減を図ることができる。
また、この駆動方法は、画像データが変化しているか否かを検出して、変化しない画像(静止画像)および変化する画像(動画像)に応じて異なる形態で休止期間を設ける。具体的には、静止画像の場合(静止モード)、走査期間(1フレーム)と休止期間とを1回ずつ繰り返し、動画像の場合(動画モード)、複数回の走査期間と1回の休止期間とを繰り返す。これにより、特に動画像表示の場合、十分な表示の応答速度を確保し、明るさ、コントラスト、応答速度、階調性などの基本的な表示品位を満たした状態で、消費電力の低減を容易かつ十分に図ることができる。また、静止画像と動画像とで最適な表示品位を満たした状態で、画像を書き替える回数を少なくして、消費電力を低減することができる。
日本国公開特許公報「2002−278523号(2002年9月27日公開)」
特許文献1に記載されている駆動方法では、動画像を表示する場合、1フレームの走査期間を複数回繰り返した後に休止期間を設けるというサイクルで駆動する。したがって、消費電力をさらに低減するには、休止期間をより長く設定する必要がある。しかしながら、休止期間が長すぎると、各フレームの画像が滑らかに変化しなくなり、動画像の表示品位が低下するという不都合がある。
昨今の携帯電話、スマートフォン、タブレット端末などでは、動画像を表示することが多い。したがって、このような機器に用いられる表示装置には、動画像の表示品位の向上と消費電力の低減とが、より強く求められる。また、静止画像の場合、休止期間をある程度長く設定しても表示品位が低下しないので、上記のような動画像に特有の問題は生じない。
したがって、静止画像の表示時には、表示品位が確保されているので、消費電力の低減を優先させる一方、動画像の表示時には、表示品位を低下させることなく消費電力を低減するといった駆動をすることが求められる。
本発明は、前記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、動画像および静止画像に応じて適正に駆動することができる表示装置およびその駆動方法を提供することにある。
本発明に係る表示装置は、前記の課題を解決するために、マトリクス状に配置された複数の画素と、ライン毎に順次選択して各画素にデータ信号を供給する駆動回路と、入力画像が静止画像または動画像のいずれであるかを識別する画像識別手段と、前記画像識別手段によって前記入力画像が前記動画像であると識別されたときに、1フレームにおいて、駆動を行う駆動期間と駆動を休止する休止期間とを設けるように前記駆動回路を制御する一方、前記画像識別手段によって前記入力画像が静止画像であると識別されたときに、1フレーム以上の単位で前記駆動期間と前記休止期間とを設けるように前記駆動回路を制御する駆動/休止制御手段と、前記駆動期間と前記休止期間との時間についての比率を前記静止画像と前記動画像とで個別に可変に設定する比率設定手段とを備えていることを特徴としている。
また、本発明に係る表示装置の駆動方法は、上記の課題を解決するために、マトリクス状に配置された複数の画素と、ライン毎に順次選択して各画素にデータ信号を供給する駆動回路とを備えた表示装置の駆動方法であって、入力画像が静止画像または動画像のいずれであるかを識別する画像識別工程と、前記画像識別工程によって前記入力画像が前記動画像であると識別されたときに、1フレームにおいて駆動を行う駆動期間と駆動を休止する休止期間とを設けるように前記駆動回路を制御する一方、前記画像識別工程によって前記入力画像が静止画像であると識別されたときに、1フレーム以上の単位で前記駆動期間と前記休止期間とを設けるように前記駆動回路を制御する駆動/休止制御工程と、前記駆動期間と前記休止期間との時間についての比率を前記静止画像と前記動画像とで個別に可変に設定する比率設定工程とを備えていることを特徴としている。
上記の構成では、画像識別手段(画像識別工程)により、入力画像が動画像であると識別されたときに、駆動/休止制御手段(駆動/休止制御工程)により、駆動回路が、1フレームにおいて、駆動期間で駆動を行い、休止期間で駆動を休止する。これにより、1フレーム未満でリフレッシュ駆動を完了した後に駆動を休止するので、フレーム単位で消費電力を低減することができる。一方、画像識別手段(画像識別工程)により、入力画像が動画像であると識別されたときに、駆動/休止制御手段(駆動/休止制御工程)により、駆動回路が、1フレーム以上の単位で、駆動期間に駆動を行い、休止期間に駆動を休止する。それゆえ、動画像の表示時には、より高速に駆動が行われる一方、静止画像の表示時には低速で駆動が行われる。
また、比率設定手段(比率設定工程)により、比率が静止画像と動画像とで個別に可変に設定されるので、表示装置の性能や入力画像の状態に応じて、比率を変更することができる。比率を可変に設定するために、比率設定手段が記憶手段であれば、比率を適宜書き替えることにより、所望の比率を保持することができる。これにより、動画像および静止画像に応じて適正に表示装置を駆動することができる。
本発明に係る表示装置は、上記のように構成されることにより、動画像および静止画像に応じて適正に表示装置を駆動することができるという効果を奏する。
本発明の一実施形態に係る表示装置の要部の構成を示すブロック図である。 (a)は上記表示装置におけるソースドライバの出力段の構成を示す回路図であり、(b)は上記出力段のソースアンプに与えられるアンプイネーブル信号を示す波形図である。 上記表示装置におけるゲートドライバに与えられる制御信号および当該ゲートドライバから出力されるゲート信号を示す波形図である。 上記ソースドライバおよびゲートドライバによるプリチャージ動作を示すタイミングチャートである。 上記表示装置における画像識別部の構成を示すブロック図である。 上記表示装置における駆動/休止制御部の構成を示すブロック図である。 上記表示装置における電源回路に設けられる上記ソースアンプ用のレギュレータの構成を示す回路図である。 (a)は通常駆動モードにおける駆動パターンを示す図であり、(b)は第1間欠駆動モードにおける駆動パターンを示す図である。 (a)は図8の(a)に示す駆動パターンで静止画像を表示する場合の電力消費を示す図であり、(b)は図8の(b)に示す駆動パターンで静止画像を表示する場合の電力消費を示す図である。 (a)は通常駆動モードにおける駆動パターンを示す図であり、(b)は第2間欠駆動モードにおける駆動パターンを示す図である。 (a)は図10の(a)に示す駆動パターンで動画像を表示する場合の電力消費を示す図であり、(b)は図10の(b)に示す駆動パターンで動画像を表示する場合の電力消費を示す図である。 上記表示装置における表示パネルを構成する画素に含まれる薄膜トランジスタの特性を示すグラフである。
本発明に係る一実施形態について、図1〜図12を参照して以下に説明する。
〔表示装置の構成〕
図1は、本実施形態に係る表示装置1の全体構成を示している。本実施形態では、表示装置1が液晶表示装置である例について説明するが、後述するように、本発明は液晶表示装置に限定されるものではない。
図1に示すように、表示装置1は、表示部2、ソースドライバ3、ゲートドライバ4、プリチャージ回路5、画像識別部6、駆動/休止制御部7、タイミングコントロール部8および電源回路9を備えている。
〈表示部の構成〉
表示部2は、表示パネルと、バックライト装置とを有している。表示パネルは、アクティブマトリクス基板と、対向基板と、両基板の間に挟持された液晶とを含んでいる。アクティブマトリクス基板には、平行に配列された複数のゲートラインGLと、平行に配列された複数のソースラインSLとが、互いに交差するように形成されている。ゲートラインGLとソースラインSLとの交差部分の付近には、画素PIXが配置されている。したがって、表示パネルにおいて、画素PIXはマトリクス状に配列されている。画素PIXは、液晶容量CとトランジスタT(薄膜トランジスタ)とを含んでいる。液晶容量Cは、図示はしないが、アクティブマトリクス基板に形成された画素電極と、対向基板に形成された共通電極と、両電極の間の液晶とによって形成される。
1本のゲートラインGLに接続される画素PIXによりラインが構成されている。ゲートラインGLは、1ラインの画素PIXにゲート信号を与えるために、ゲートドライバ4から出力されるゲート信号を伝送する。ソースラインSLは、選択された画素PIXにデータ信号を与えるために、ソースドライバ3から出力されるデータ信号を伝送する。
上記の表示部2においては、ゲートラインGLに供給されるゲート信号によって画素PIXのトランジスタTがオンすると、ソースラインSLから供給されるデータ信号が画素PIXに取り込まれて、画素電極に書き込まれる。これにより、液晶容量Cにデータ信号に応じた電圧が印加されるので、液晶の配向状態が変化する。この結果、バックライト装置からの照射光がデータ信号に応じて変調して出射されて、データ信号に応じた階調で画像が表示される。
〈ソースドライバの構成〉
図2の(a)はソースドライバ3の出力段の構成を示しており、図2の(b)は当該出力段のソースアンプ31に与えられるアンプイネーブル信号AEを示している。
ソースドライバ3(駆動回路,データ信号出力回路)は、タイミングコントロール部8から入力される画像データDAを、シフトレジスタによって生成されたタイミングで1行分保存して各ソースラインSLに出力する。具体的には、ソースドライバ3のシフトレジスタは、ソーススタートパルスSSPをソースクロックSCKに同期して順次シフトさせて出力する。ソーススタートパルスSSPおよびソースクロックSCKは、後述するように、タイミングコントロール部8によって与えられる。
また、図2の(a)に示すように、ソースドライバ3は、出力段にソースラインSLと同数設けられているソースアンプ31(アンプ)を有している。ソースアンプ31は、アナログアンプによって構成されており、タイミングコントロール部8から与えられるアンプイネーブル信号AEによってその動作が制御される。具体的には、ソースアンプ31は、アンプイネーブル信号AEが“H”であるときに動作し、アンプイネーブル信号AEが“L”であるときに動作しない。また、ソースアンプ31には可変の電源電圧Vddが印加されている。これにより、ソースアンプ31は、電源電圧Vddが高くなると、その能力を高くする一方、電源電圧Vddが低くなると、その能力を低くする。
〈ゲートドライバの構成〉
図3は、ゲートドライバ4に与えられる制御信号およびゲートドライバ4から出力されるゲート信号を示している。
ゲートドライバ4(駆動回路,選択回路)は、図3に示すように、タイミングコントロール部8から供給されるゲートスタートパルスGSP、ゲートクロックGCKおよびゲートイネーブル信号GOEに基づいて、ゲートラインGLに出力するゲート信号G1〜G7,…を生成する。具体的には、ゲートドライバ4は、ゲートイネーブル信号GOEが“L”(アクティブ)である期間に、シフトレジスタによって、ゲートスタートパルスGSPをゲートクロックGCKに同期して順次シフトさせてゲート信号G1〜G7,…を出力する。ゲートドライバ4は、このようなゲート信号G1〜G7,…を出力することにより、ゲートラインGLを線順次に選択する。つまり、ゲートドライバ4は、画素PIXをライン毎に順次選択する。
〈プリチャージ回路の構成〉
プリチャージ回路5(プリチャージ手段)は、画素PIXへのデータ信号の書き込みが行われるラインの2,3ライン前のソースラインSLにプリチャージ電圧を出力する。プリチャージ回路5は、タイミングコントロール部8から与えられるプリチャージ制御信号PCによって、プリチャージ電圧を出力する動作が制御される。このように、プリチャージ回路5は、同一のラインの画素PIXに、駆動に先立って所定の電圧を与えるプリチャージ動作を行う。
〈他のプリチャージ機能〉
図4は、ソースドライバ3およびゲートドライバ4によるプリチャージ動作を示すタイミングチャートである。
プリチャージ回路5と同様の機能をソースドライバ3およびゲートドライバ4によっても実現することができる。次に、その詳細について説明する。
図4に示すように、ソースドライバ3は、水平同期信号Hsyncによって規定される1Hおきに上昇と下降とを繰り返すように変化するデータ信号の電圧(信号電圧)を出力する。また、タイミングコントロール部8は、信号電圧と同期して、各フレームに2回ずつ1HをおいてゲートスタートパルスGSPを出力する。ゲートドライバ4は、このゲートスタートパルスGSPによって、各ゲートラインGLについて、1フレームに2回だけ1Hをおいてゲート信号を出力する。図4には、ゲート信号GnがゲートラインGLnに出力されている例を示す。
これにより、ゲートラインGLnに接続される画素PIXにおいて、ゲートドライバ4から1フレームにおいて最初に出力されるゲート信号GnによりトランジスタTがONする。すると、図4に示すように、トランジスタTのソース電位VSは、信号電圧により、上昇するように変化する。このとき、トランジスタTのドレインに接続されている画素電極の画素電極電位VPは、上昇したソース電位VSにより、高い値に変化して液晶容量Cで保持される。これにより、液晶容量Cがプリチャージされる。この状態では、各画素PIXの画素電極電位VPは、画像を表示するときの所定の電圧にまでは達していない。
そして、その2ライン後に、同じ画素PIXにおいて、ゲートドライバ4から次に出力されるゲート信号GnによりトランジスタTがONする。このとき、画素電極電位VPは、信号電圧の印加によってソース電位VSが上昇することにより、さらに高い値に変化して液晶容量Cで保持される。これにより、液晶容量Cがメインチャージされる。この状態では、各画素PIXの画素電極電位VPは、画像を表示するときの所定の電圧に達する。
このように、上記の例では、メインチャージの2ライン前にプリチャージが行われる。
〈画像識別部の構成〉
図5は、画像識別部6の構成を示している。
画像識別部6(画像識別手段)は、入力される画像データDAの種類を判別する。このために、画像識別部6は、図5に示すように、フレームメモリ61と、比較部62と、識別部63と、設定記憶部64とを有している。
フレームメモリ61は、入力される連続する2つのフレームの画像データDAを保持する。比較部62は、フレーム61に保持された両フレームの画像データDA(入力画像)をドット単位で比較して、一致または不一致を判別する。
識別部63は、比較部62による比較の結果、全体のドットに対して両入力画像が一致しないドットの比率が所定の基準比率以上であるときに入力画像を動画像と識別し、一致しないドットの比率が基準比率未満であるときに入力画像を静止画像と識別する。これにより、両入力画像が完全に一致したときに両入力画像が静止画像であると識別したり、両入力画像が一部しか一致しないくても大部分が一致したときに両入力画像が静止画像であると識別したりすることができる。
上記の基準比率は、設定記憶部64に予め設定値として記憶されており、識別部63により読み出される。また、基準比率は、変更可能であり、ユーザにより任意に設定されてもよい。
また、識別部63は、両入力画像の種類を識別した結果として画像識別信号DISを出力する。画像識別信号DISは、例えば、静止画像と動画像との識別を2値の信号として表す。また、画像識別信号DISは、識別すべき画像がその他にあれば、2値の信号を用いてもよい。
さらに、識別部63は、通常駆動モード時に入力画像の識別を行わず、間欠駆動モード時に入力画像の識別を行う。通常駆動モードは通常の駆動を行う駆動モードである。間欠駆動モードは前述の駆動期間と休止期間とを繰り返し設けることにより駆動を間欠的に行う駆動モードである。また、間欠駆動モードには、静止画像のみ間欠駆動する第1間欠駆動モードと、静止画像および動画像の両方について間欠駆動する第2間欠駆動モードとが用意されている。通常駆動モードまたは間欠駆動モード(第1または第2間欠駆動モード)のいずれが有効であるかは、設定記憶部64にフラグとして設定されている。通常駆動モードおよび間欠駆動モードのいずれを有効とするかは、例えばユーザにより設定される。
〈駆動/休止制御部の構成〉
図6は、駆動/休止制御部7の構成を示している。
駆動/休止制御部7(駆動/休止制御手段)は、画像識別部6による入力画像の識別の結果(画像識別信号DIS)に基づいて、静止画像に応じた休止期間を設けるか、動画像に応じた休止期間を設けるかを決定する。また、駆動/休止制御部7は、画像識別部6において画像の識別をしなかった場合(通常駆動モードの場合)、休止期間を設けずに通常駆動をすることを決定する。このために、駆動/休止制御部7は、図6に示すように、駆動/休止情報記憶部71と、駆動/休止切替部72とを有している。
駆動/休止情報記憶部71(比率設定手段,記憶手段)は、駆動と駆動の休止とを繰り返す間欠駆動を行う場合に用いる、駆動期間と休止期間との時間についての比率(期間比率)の情報を静止画像と動画像とで個別に書き替え可能に記憶している。これにより、駆動/休止情報記憶部71は、期間比率を可変に設定することができる。これらの期間比率の設定を任意に変更できるのは勿論である。
本実施形態では、静止画像の期間比率としては、例えば、駆動期間:休止期間が1フレーム:1フレームに設定されている。静止画像の期間比率としては、これに限らず、1フレームの駆動期間に対して休止期間を1フレーム以上の長さに設定してもよい。
また、動画像の期間比率としては、1フレーム内で駆動期間と休止期間とを設けるようにして、例えば、駆動期間:休止期間が1/2フレーム:1/2フレームに設定されている。動画像の期間比率としては、これに限らず、1/2フレーム未満の駆動期間に対して1/2を越える休止期間を設定してもよい。
駆動/休止切替部72は、画像識別信号DISに基づいて、駆動/休止情報記憶部71から静止画像または動画像の期間比率を読み出し、当該期間比率に基づいて起動期間と休止期間とを切り替える駆動/休止制御信号DSCを生成する。駆動/休止制御信号DSCは、例えば、駆動期間に“H”となり、休止期間に“L”となる信号である。
また、駆動/休止切替部71は、外部入力コマンドCOM(指令)に基づいて、駆動/休止情報記憶部から静止画像または動画像の期間比率を読み出し、当該期間比率に基づいて駆動/休止制御信号DSCを生成してもよい。外部入力コマンドCOMは、画像識別部6による入力画像の識別とは関係なく、入力画像の種類を指定するコマンドであり、表示装置1が組み込まれた機器の制御部から供給される。駆動/休止制御部7は、画像識別信号DISよりも外部入力コマンドCOMによる制御を優先して行う。
駆動/休止制御部7により、期間比率が設定されることにより、タイミングコントロール部8にて駆動周波数が決定される。したがって、期間比率は駆動周波数情報としても利用される。
〈タイミングコントロール部の構成〉
タイミングコントロール部8は、タイミング信号TIMおよび駆動/休止制御信号DSCに基づいてドライバ制御信号を生成する。ドライバ制御信号は、前述のソーススタートパルスSSP、ソースクロックSCK、アンプイネーブル信号AE、ゲートイネーブル信号GOE、ゲートスタートパルスGSPおよびゲートクロックGCKである。また、タイミングコントロール部8は、画像識別部6を経由して入力される画像データDAをソースドライバ3に出力する。
具体的には、タイミングコントロール部8は、ソースドライバ3において、駆動期間にソースアンプ31が動作し、休止期間にソースアンプ31が動作を停止するようにアンプイネーブル信号AEを生成する。このため、タイミングコントロール部8は、図2の(b)に示すように、タイミング信号TIMとしての垂直同期信号Vsyncの立ち上がりに同期して立ち上がり、かつ駆動期間に“H”となり休止期間に“L”となるようにアンプイネーブル信号AEを生成する。図2の(b)には、駆動期間が1V期間(1フレーム)より短い場合を示している。この場合、ソースドライバ3において、1フレームの前半でソースアンプ31が動作して駆動が行われ、1フレームの後半でソースアンプ31の動作が停止して駆動が休止する。
一方、タイミングコントロール部8は、駆動期間にゲートドライバ4が動作し、休止期間にゲートドライバ4が動作を停止するようにゲートクロックGCKおよびゲートイネーブル信号GOEを生成する。このため、タイミングコントロール部8は、駆動期間に、図3に示すように、ゲートイネーブル信号GOEの立ち下がりに同期して立ち上がるようにゲートクロックGCKを出力する。また、タイミングコントロール部8は、休止期間に、ゲートイネーブル信号GOEを“H”(非アクティブ)とし、ゲートクロックGCKの出力を停止する。これにより、ゲートドライバ4は、駆動期間に、ゲートクロックGCKが与えられることによりゲート信号を出力し、休止期間に、ゲートクロックGCKが与えられなくなることによりゲート信号の出力を停止する。
具体的には、タイミングコントロール部8は、駆動/休止制御信号DSCによって規定される期間比率に基づく駆動期間に1画面分の画像を表示するように、ソースドライバ3およびゲートドライバ4の駆動周波数を変更する。一方、タイミングコントロール部8は、上記の期間比率に基づく休止期間に表示動作を休止するように、ソースドライバ3およびゲートドライバ4の動作を停止させる。
また、タイミングコントロール部8は、期間比率に応じて駆動期間における駆動周波数を変更する。ここで、1フレームに1画面分の画像を表示する場合の駆動を通常駆動とする。これに対し、タイミングコントロール部8は、1フレームより短い期間で1画面分の画像を表示する場合、通常駆動時より高い駆動周波数で駆動するようにソースクロックSCK、ゲートイネーブル信号GOEおよびゲートクロックGCKの周波数を高める。
〈電源回路の構成〉
図7は、電源回路9におけるレギュレータ93の構成を示している。
電源回路9は、ソースドライバ3およびゲートドライバ4に与える電源電圧を発生する回路である。また、電源回路9は、画像識別部6、駆動/休止制御部7およびタイミングコントロール部8に与える電源電圧を発生する回路である。
電源回路9は、上記の各部に与える複数の異なる電源電圧を単一の入力電源電圧VCCに基づいて生成する。このため、電源電圧9は、DC/DCコンバータ91と、レギュレータ92とを有している。DC/DCコンバータ91は、低い入力電源電圧VCCを昇圧するための電圧回路である。レギュレータ92は、DC/DCコンバータ91から出力される電圧VDDに基づいて各部に与える電源電圧を生成する回路である。
電源回路9は、特に、図7に示すように、前述のソースアンプ31に与える電源電圧Vddを生成するためのレギュレータ92としてレギュレータ93を有している。レギュレータ93は、レギュレータIC94と、コンデンサC1,C2と、抵抗R1,R2とを含んでいる。
コンデンサC1は、レギュレータ93の動作を安定させるための入力コンデンサであり、レギュレータIC94の入力端子INとグランドGNDとの間に接続されている。コンデンサC2は、発振防止用のコンデンサであり、レギュレータIC94の出力端子OUTとグランドGNDとの間に接続されている。
抵抗R1,R2は、出力端子OUTとグランドGNDとの間に直列に接続されている。抵抗R1,R2の接続点は、レギュレータ94の制御端子ADJに接続されている。これにより、出力電圧Vddが抵抗R1,R2により分圧された電圧がフィードバック電圧として制御端子ADJに入力される。また、抵抗R2は可変抵抗である。
レギュレータIC94は、制御端子ADJに入力されるフィードバック電圧が基準電圧に近づくように、入力端子INに入力される電圧VDDを制御して、出力端子OUTから既定の電源電圧Vddを出力する。また、レギュレータIC94は、抵抗R2が可変抵抗であることにより、電源電圧Vddを可変にすることができる。
レギュレータ93(アンプ能力向上手段,アンプ能力低下手段)は、ソースアンプ31の能力を制御する機能を有している。具体的には、レギュレータ93は、抵抗R2の抵抗値を調整することによってソースアンプ31の能力を決定する電源電圧Vddを変化させる。
抵抗R2の抵抗値の調整は、例えば、タイミングコントロール部8によって、ソースドライバ3に設けられたレジスタに設定されている設定値を変更することで行われる。具体的には、タイミングコントロール部8は、休止期間に、設定値を低い値に変更し、その設定値に基づいてレギュレータ93に抵抗R2の抵抗値を下げるように指示する。レギュレータ93は、その指示に応じて抵抗R2の抵抗値を下げる。このときの設定値は、データ信号を出力できない程度にソースアンプ31の能力を低下させる電源電圧Vddが得られるような値である。また、タイミングコントロール部8は、駆動期間に、設定値を高い値に変更し、その設定値に基づいてレギュレータ93に抵抗R2の抵抗値を上げるように指示する。レギュレータ93は、その指示に応じて抵抗R2の抵抗値を上げる。
〔表示装置の動作〕
上記のように構成される表示装置1の動作(駆動方法)について説明する。
[共通動作]
まず、画像識別部6では、識別部63により、設定記憶部64におけるフラグが参照されることで、通常駆動モードまたは間欠駆動モードのいずれが有効であるかが確認される。ここで、通常駆動モードが有効である場合、識別部63による入力画像の識別が行われず、駆動/休止制御部7による駆動/休止制御信号DSCの生成も行われないために、通常の駆動が行われる。一方、間欠駆動モードが有効である場合、画像識別部6では、次のようにして入力画像の識別が行われる。
画像データDAが入力されると、比較部62により、フレームメモリ61に保持された連続する2つの入力画像に対して画像データDAが比較されて、識別部63により入力画像が静止画像または動画像であるかが識別される(画像識別工程)。画像識別部6からは、その識別結果が画像識別信号DISとして出力される。また、入力された画像データDAは、画像識別部6を経てタイミングコントロール部8に出力される。
駆動/休止制御部7では、駆動/休止切替部72により、画像識別信号DISに基づいて、入力画像が識別された静止画像または動画像に応じた期間比率が駆動/休止情報記憶部71から読み出され、当該期間比率に基づいて駆動/休止制御信号DSCが生成される(駆動/休止制御工程)。駆動/休止情報記憶部71に記憶されている期間比率は、必要に応じて書き替えられることにより、可変に設定される(比率設定工程)。また、外部入力コマンドCOMが入力されている場合、駆動/休止切替部72により、駆動/休止制御信号DSCに優先して、外部入力コマンドCOMに基づいて駆動/休止制御信号DSCが生成される。
タイミングコントロール部8では、通常駆動モードの場合、通常の駆動を行うように、前述のドライバ制御信号が生成される。すると、表示部2が、ソースドライバ3およびゲートドライバ4により通常に駆動される。これにより、画像識別部6からタイミングコントロール部8を介して入力された画像データDAに基づいて、表示部2に画像が表示される。
また、タイミングコントロール部8では、間欠駆動モードの場合、間欠駆動を行うように、ドライバ制御信号が生成される。すると、表示部2は、ソースドライバ3およびゲートドライバ4により、駆動期間と休止期間とを期間比率で繰り返すように駆動される。これにより、上記同様にして入力された画像データDAに基づいて、表示部2に画像が表示される。
休止期間では、ゲートイネーブル信号GOEが“H”となることから、ゲートドライバ4からは、ゲート信号が出力されない。また、ソースドライバ3において、アンプイネーブル信号AEが“L”となることから、ソースドライバ3においてソースアンプ31が動作を停止している。このとき、ソースアンプ31の出力とソースラインSLとの接続が遮断される。
なお、休止期間では、ソースラインSLは、上記の状態以外に、電気的にフローティングの状態にしてもよく、電源電圧Vddなどが印加された状態にしてもよい。また、タイミングコントロール部8とソースドライバ3との間の信号伝送のためのインターフェースを接続/遮断するための回路を設けてもよい。このような回路を用いれば、休止期間では、駆動/休止制御信号DSCにより、ソースドライバ3への信号の伝送が行われなくなるので、ソースドライバ3の動作が停止する。
[通常駆動モードから第1間欠駆動モードへの切り替え](実施例1)
図8の(a)は通常駆動モードにおける駆動パターンを示しており、図8の(b)は第1間欠駆動モードにおける駆動パターンを示している。また、図9の(a)は図8の(a)に示す駆動パターンで静止画像を表示する場合の電力消費を示しており、図9の(b)は図8の(b)に示す駆動パターンで静止画像を表示する場合の電力消費を示している。
図8の(a)に示すように、通常駆動モードにおいては、静止画像および動画像は、ともに1フレーム毎に画像が書き替えられるリフレッシュ駆動が行われる。
上記の通常駆動モードから第1間欠駆動モードに切り替えられると、画像識別部6によって入力画像が静止画像であると識別された場合、当該静止画像に対して間欠駆動が行われる。このとき、例えば、期間比率が駆動期間:休止期間=1フレーム:1フレームに設定されているとする。この例では、図8の(b)に示すように、静止画像が1フレーム毎に交互に駆動と駆動の休止とが繰り返される。
〈通常駆動モードおよび第1間欠駆動モードの消費電力の比較〉
図9の(a)に示すように、通常駆動モードでは、各フレームで連続的に駆動が行われて画像が書き替えられるので、連続する2つのフレーム(NフレームおよびN+1フレーム)が駆動される。この場合、表示部2における表示パネルの駆動に400mWの電力が消費され、その他の電力として100mWが消費される。ここで、その他の電力は、表示パネルの駆動電力以外の電力であって、表示パネルのリフレッシュ駆動に直接関係せずに、リフレッシュ駆動する回路を動作させるための電源回路などの部分で消費される電力であり、駆動周波数に依存しない。
一方、図9の(b)に示すように、第1間欠駆動モードでは、1フレームおきに画像が書き替えられるので、Nフレームでは駆動が行われて画像が書き替えられ、N+1フレームでは駆動が休止して画像が書き替えられない。この場合、Nフレームでは、表示パネルの駆動に400mWの電力が消費され、その他の電力として100mWが消費される。しかしながら、N+1フレームでは、表示部2における表示パネルの駆動に電力が消費されず、その他の電力として40mWが消費されるだけである。
このように、2フレームにわたる駆動について、第1間欠駆動モードでは、通常駆動モードに対して460mWの電力を削減することができる。
[通常駆動モードから第2間欠駆動モードへの切り替え](実施例2)
図10の(a)は通常駆動モードにおける駆動パターンを示しており、図10の(b)は第2間欠駆動モードにおける駆動パターンを示している。また、図11の(a)は図10の(a)に示す駆動パターンで動画像を表示する場合の電力消費を示しており、図11の(b)は図10の(b)に示す駆動パターンで静止画像を表示する場合の電力消費を示している。
図10の(a)に示すように、通常駆動モードにおいては、静止画像および動画像は、ともに1フレーム毎に画像が書き替えられるリフレッシュ駆動が行われる。
上記の通常駆動モードから第2間欠駆動モードに切り替えられると、画像識別部6によって入力画像が静止画像または動画像であると識別された場合、識別された静止画像または動画像に対して間欠駆動が行われる。このとき、例えば、静止画像については、第1間欠駆動モードの場合と同様、期間比率が駆動期間:休止期間=1フレーム:1フレームに設定されているとする。また、動画像については、期間比率が駆動期間:休止期間=1/2フレーム:1/2フレームに設定されているとする。この例では、図10の(b)に示すように、動画像が1フレームにおいて、前半の1/2フレームで駆動が行われ、後半の1/2フレームで駆動が休止される。この場合の駆動周波数は、1フレームを60Hzとすると、120Hzとなる。
〈通常駆動モードおよび第2間欠駆動モードの消費電力の比較〉
図11の(a)に示すように、通常駆動モードでは、動画像の表示に、1フレームで駆動が行われて画像が書き替えられる。この場合、表示パネルの駆動に400mWの電力が消費され、その他の電力として100mWが消費される。
一方、図11の(b)に示すように、第2間欠動駆動モードでは、1フレームにおいて、前半では駆動が行われて画像が書き替えられ、後半では駆動が休止して画像が書き替えられない。この場合、1フレームの前半では、表示パネルの駆動に通常駆動モードと同じ400mWの電力が消費され、その他の電力として50mWが消費される。しかしながら、1フレームの後半では、表示パネルの駆動に電力が消費されず、その他の電力として20mWが消費されるだけである。
このように、1フレームにおける駆動について、第2間欠駆動モードでは、通常駆動モードに対して30mWの電力を削減することができる。
[ソースアンプの駆動能力向上](実施例3)
第2間欠駆動モードでは、1フレームにおける駆動期間の比率を小さくする(駆動周波数を高くする)ほど、消費電力がより削減される。しかしながら、駆動周波数が高くなると、ソースラインSLの配線容量Cによる影響のために、画素PIXへの印加電圧が所定の電圧まで達しないことがある。これに対しては、ソースアンプ31の能力を高めることにより、画素PIXへの印加電圧を所定の電圧まで高めることができる。ソースアンプ31の能力を高めるには、電源電圧Vddを高くすればよい。
また、駆動周波数を高めた場合に、ソースアンプ31の能力を上記のように高めることにより画素PIXへの印加電圧が十分確保されても、液晶容量Cの特性上、画素PIXの液晶への印加電圧が所定の電圧まで達しないことがある。これに対しては、駆動の対象となるラインの画素PIXに、プリチャージ回路5またはソースドライバ3およびゲートドライバ4のプリチャージ機能により、駆動される前に予めプリチャージ電圧を印加しておくことが好ましい。具体的には、駆動対象となる画素PIXには、2つまたは3つ前のラインが駆動されているときにプリチャージ電圧を印加しておく。これにより、ソースアンプ31の能力を高めてもなお液晶への印加電圧が不十分である場合でも、液晶への印加電圧を十分に高めることができる。
〔薄膜トランジスタ〕
図1に示す表示装置1においては、表示部2の画素PIXに含まれるトランジスタT(薄膜トランジスタ,TFT)として、その半導体層にいわゆる酸化物半導体を用いたTFTを採用することが好ましい。この酸化物半導体には、例えばIGZO(InGaZnOx)が含まれる。その理由について、図12を参照して説明する。
図12は、各種TFTの特性を示す図である。この図12では、酸化物半導体を用いたTFT、a−Si(amorphous silicon)を用いたTFT、およびLTPS(Low Temperature Poly Silicon)を用いたTFTの各々の特性を示す。図12において、横軸(Vgh)は、各TFTにおいてゲートに供給されるオン電圧の電圧値を示し、縦軸(Id)は、各TFTにおけるソース−ドレイン間の電流量を示す。特に、図中において「TFT−on」と示されている期間は、オン電圧の電圧値に応じてオン状態となっている期間を示し、図中において「TFT−off」と示されている期間は、オン電圧の電圧値に応じてオフ状態となっている期間を示す。
図12に示すように、酸化物半導体を用いたTFTは、a−Siを用いたTFTよりも、オン状態の時の電流量(すなわち、電子移動度)が高い。図示は省略するが、具体的には、a−Siを用いたTFTは、そのTFT−on時のId電流が1uAであるのに対し、酸化物半導体を用いたTFTは、そのTFT−on時のId電流が20〜50uA程度である。このことから、酸化物半導体を用いたTFTは、a−Siを用いたTFTよりも、オン状態の時の電子移動度が20〜50倍程度高く、オン特性が非常に優れていることが分かる。
以上のことから、本実施形態の表示装置1において、酸化物半導体を用いたTFTを各画素PIXに採用することによって、各画素PIXのTFTのオン特性が非常に優れたものとなる。そのため、各画素PIXに対して画素データを書き込む際の電子移動量を増大し、該書き込みにかかる時間をより短時間化することができる。
〔実施形態の総括〕
以上のように、本実施形態の表示装置1は、画像識別部6および駆動/休止制御部7を備えることにより、入力画像が動画像であると識別されたときに、第2間欠駆動モードで表示部2を駆動する。これにより、入力画像が静止画像から動画像に切り替わったときに、外部より特別な指示を与えることなく、第2間欠駆動モードに切り替えることができる。また、駆動/休止制御部7は、外部入力コマンドCOMを用いて任意に指示を与えることにより、所望通りにソースドライバ3およびゲートドライバ4を制御して、表示部2の駆動を行うことができる。
また、表示装置1は、第2間欠駆動モードを導入することにより、1フレーム未満でリフレッシュ駆動を完了した後に駆動を休止するようにして、動画像の表示品位を低下させることなく駆動周波数を高めている。これにより、フレーム単位で消費電力を低減することができる。それゆえ、特許文献1に記載されているように、長い休止期間を設けることによる動画像の表示品位を招くことなく、消費電力を柔軟に低減することができる。
また、期間比率が駆動/休止情報記憶部71に記憶されるので、任意の期間比率を設定することができる。これにより、表示装置1の性能や入力画像の状態に応じて、期間比率(駆動周波数)を変更することができる。
また、ソースアンプ31の能力を高めることにより、駆動周波数を高めた場合でも、画素PIXへの印加電圧を十分に確保することができる。これに加え、駆動前の画素PIXにプリチャージ回路5により予めプリチャージ電圧を印加することにより、駆動周波数を高めた場合でも、画素PIXの液晶への印加電圧を十分に確保することができる。これにより、駆動周波数を高めた場合に、動画像の表示品位の低下を回避することができる。
また、休止期間にソースアンプ31の動作を停止することにより、休止期間における消費電力をより低減することができる。あるいは、休止期間にソースアンプ31の動作を停止する代わりに、ソースアンプ31の能力をデータ信号の出力ができない程度に低く制御してもよい。ソースアンプ31の能力を低く設定するには、電源電圧Vddを低くすればよい。
なお、ソースアンプ31の能力が最も低下した状態が、ソースアンプ31の動作が停止した状態に相当する。
休止期間にソースアンプ31の動作停止または能力低下を行う代わりに、ソースアンプ31をソースラインSLから切り離すようにしてもよい。このため、例えば、ソースアンプ31とソースラインSLとの間にバッファを設け、休止期間にこのバッファの出力をハイインピーダンス状態となるようにしてもよい。
また、ソースドライバ4は、休止期間にゲート信号を出力しない(出力を“L”に固定する)。これにより、休止期間におけるソースドライバ4による電力消費を低減することができる。また、休止期間において、データ信号が画素PIXに書き込まれることを回避することができる。
〔付記事項〕
本実施形態に係る表示装置1は、下記のようにも表現することができる。
表示装置1は、マトリクス状に配置された複数の画素と、ライン毎に順次選択して各画素にデータ信号を供給する駆動回路と、入力画像が静止画像または動画像のいずれであるかを識別する画像識別部と、前記画像識別部によって前記入力画像が前記動画像であると識別されたときに、1フレームにおいて、駆動を行う駆動期間と駆動を休止する休止期間とを設けるように前記駆動回路を制御する一方、前記画像識別部によって前記入力画像が静止画像であると識別されたときに、1フレーム以上の単位で前記駆動期間と前記休止期間とを設けるように前記駆動回路を制御する駆動/休止制御部と、前記駆動期間と前記休止期間との時間についての比率を前記静止画像と前記動画像とで個別に可変に設定する比率設定部とを備えている。
前記表示装置1において、前記駆動回路は出力段に設けられたアンプを介して各画素に供給される前記データ信号を出力するデータ信号出力回路を有し、さらに前記表示装置1は、前記駆動期間に前記画素への印加電圧が所定の電圧に達する程度に前記アンプの能力を向上させるアンプ能力向上部を備えていることが好ましい。
駆動期間の比率が低くなることにより駆動周波数が高くなった場合に、表示部の配線容量の影響により、画素への印加電圧が所定の電圧まで達しないことがある。これに対し、上記の構成では、アンプ能力向上部によりアンプの能力が高められるので、画素への印加電圧を十分に確保することができる。
前記表示装置1は、前記駆動期間において、駆動に先立って予め所定の電圧を前記画素に与えるプリチャージ部を備えていることが好ましい。
駆動周波数を高めた場合に、アンプの能力を上記のように高めることにより画素への印加電圧が十分確保されても、画素が液晶を含む場合、画素の液晶への印加電圧が所定の電圧まで達しないことがある。これに対し、上記の構成では、プリチャージ部により、予め駆動に先立って、所定の電圧が画素に与えられるので、液晶への印加電圧を十分に高めることができる。
前記表示装置1において、前記駆動回路は、出力段に設けられたアンプを介して各画素に供給される前記データ信号を出力するデータ信号出力回路を有し、さらに前記表示装置1は、前記休止期間に前記データ信号を出力できない程度に前記アンプの能力を低下させるアンプ能力低下部を備えていることが好ましい。
上記の構成では、アンプ能力低下部により、休止期間において、アンプの能力が低下する。これにより、休止期間における消費電力をより低減することができる。
前記表示装置1において、前記駆動回路は、前記データ信号が供給される前記画素をライン毎に順次選択する選択回路を有し、前記選択回路は休止期間において前記画素を選択しないことが好ましい。
選択回路は、通常、ゲートドライバのように画素を電気的に選択する。そこで、上記の構成のように、選択回路は休止期間において画素を選択しないことにより、消費電力を低減することができる。
前記表示装置1は、前記駆動/休止制御部は、外部からの指令に基づいて前記駆動回路の制御を行うことが好ましい。
上記の構成では、駆動/休止制御部により、外部からの指令に基づいて駆動回路の制御が行われる。これにより、任意に指令を与えることにより、所望に駆動回路を制御することができる。
前記表示装置1は液晶表示装置であることが好ましい。これにより、液晶表示装置においても、フレーム単位で消費電力を低減することができる。
前記表示装置1において、前記画素に含まれる薄膜トランジスタの半導体層には、酸化物半導体が用いられていることが好ましい。特に、前記酸化物半導体はIGZOであることが好ましい。これにより、薄膜トランジスタのオン特性が非常に優れたものとなる。
なお、本実施形態では、表示装置1が液晶表示装置である例について説明した。しかしながら、本発明に係る表示装置は、液晶表示装置に限定されないことは勿論である。例えば、前述のように動画像の表示時に駆動周波数を可変にすることができるドライバを備えていれば、有機EL表示装置などの他の表示装置も本発明を適用することが可能である。
また、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明に係る表示装置は、静止画像および動画像の表示時に、それぞれ適正に駆動するので、液晶表示装置、有機EL表示装置などの表示装置に好適に利用できる。
1 表示装置
3 ソースドライバ(駆動回路,データ信号出力回路,プリチャージ手段)
4 ゲートドライバ(駆動回路,選択回路,プリチャージ手段)
5 プリチャージ回路(プリチャージ手段)
6 画像識別部
7 駆動/休止制御部
8 タイミングコントロール部(プリチャージ手段)
31 ソースアンプ(アンプ)
61 フレームメモリ
62 比較部
63 識別部
64 設定記憶部
71 駆動/休止情報記憶部(比率設定手段,記憶手段)
72 駆動/休止切替部
93 レギュレータ(アンプ能力向上手段,アンプ能力低下手段)
C 液晶容量
COM 外部入力コマンド
DA 画像データ
DIS 画像識別信号
DSC 駆動/休止制御信号
GL ゲートライン
PIX 画素
SL ソースライン
T トランジスタ(薄膜トランジスタ)

Claims (11)

  1. マトリクス状に配置された複数の画素と、
    ライン毎に順次選択して各画素にデータ信号を供給する駆動回路と、
    入力画像が静止画像または動画像のいずれであるかを識別する画像識別手段と、
    前記画像識別手段によって前記入力画像が前記動画像であると識別されたときに、1フレームにおいて、駆動を行う駆動期間と駆動を休止する休止期間とを設けるように前記駆動回路を制御する一方、前記画像識別手段によって前記入力画像が静止画像であると識別されたときに、1フレーム以上の単位で前記駆動期間と前記休止期間とを設けるように前記駆動回路を制御する駆動/休止制御手段と、
    前記駆動期間と前記休止期間との時間についての比率を前記静止画像と前記動画像とで個別に可変に設定する比率設定手段とを備えていることを特徴とする表示装置。
  2. 前記比率設定手段は前記比率を書き替え可能に記憶する記憶手段であることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
  3. 前記駆動回路は、出力段に設けられたアンプを介して各画素に供給される前記データ信号を出力するデータ信号出力回路を有し、
    表示装置は、前記駆動期間に前記画素への印加電圧が所定の電圧に達する程度に前記アンプの能力を向上させるアンプ能力向上手段を備えていることを特徴とする請求項1または2に記載の表示装置。
  4. 前記駆動期間において、駆動に先立って予め所定の電圧を前記画素に与えるプリチャージ手段を備えていることを特徴とする請求項3に記載の表示装置。
  5. 前記駆動回路は、出力段に設けられたアンプを介して各画素に供給される前記データ信号を出力するデータ信号出力回路を有し、
    表示装置は、前記休止期間に前記データ信号を出力できない程度に前記アンプの能力を低下させるアンプ能力低下手段を備えていることを特徴とする請求項1または2に記載の表示装置。
  6. 前記駆動回路は、前記データ信号が供給される前記画素をライン毎に順次選択する選択回路を有し、
    前記選択回路は、休止期間において前記画素を選択しないことを特徴とする請求項1または2に記載の表示装置。
  7. 前記駆動/休止制御手段は、外部からの指令に基づいて前記駆動回路の制御を行うことを特徴とする請求項1または2に記載の表示装置。
  8. 表示装置が液晶表示装置であることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の表示装置。
  9. 前記画素に含まれる薄膜トランジスタの半導体層には、酸化物半導体が用いられていることを特徴とする請求項8に記載の表示装置。
  10. 前記酸化物半導体はIGZOであることを特徴とする請求項9に記載の表示装置。
  11. マトリクス状に配置された複数の画素と、ライン毎に順次選択して各画素にデータ信号を供給する駆動回路とを備えた表示装置の駆動方法であって、
    入力画像が静止画像または動画像のいずれであるかを識別する画像識別工程と、
    前記画像識別工程によって前記入力画像が前記動画像であると識別されたときに、1フレームにおいて、駆動を行う駆動期間と駆動を休止する休止期間とを設けるように前記駆動回路を制御する一方、前記画像識別工程によって前記入力画像が静止画像であると識別されたときに、1フレーム以上の単位で前記駆動期間と前記休止期間とを設けるように前記駆動回路を制御する駆動/休止制御工程と、
    前記駆動期間と前記休止期間との時間についての比率を前記静止画像と前記動画像とで個別に可変に設定する比率設定工程とを備えていることを特徴とする表示装置の駆動方法。
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