JP3694527B2 - 画像表示装置 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は特に、画像データを表示画素アレイで構成される画像表示部に表示する画像表示装置に係わる。
背景技術
以下第８図及び第９図を用いて、従来の技術に関して述べる。第８図は、従来の技術による画像表示装置の第１の従来例である。
画像データ生成装置８１には、圧縮された画像情報を供給するためのデータ通信回線およびデータベースであるＣＤ−ＲＯＭ３４が接続されており、画像データ生成装置８１によって生成された画像データは画像データ書き込み手段である液晶ドライバ８２に順次入力される。液晶ドライバ８２は画素アレイで構成されるＴＦＴ液晶パネル８４に画像データを転送する。またＴＦＴパネル８４の端部には、シフトレジスタ８３が設けられている。
次に第１の従来例の動作を説明する。画像データ生成装置８１の要求に応じて、通信回線やＣＤ−ＲＯＭ３４からは、ＭＰＥＧ１規格に従って圧縮された画像情報が画像データ生成装置８１に供給される。画像データ生成装置８１は、各フレーム分の画像データを順次液晶ドライバ８２に入力する。液晶ドライバ８２は１水平画素分の画像データが蓄積する度に、１水平画素分の画像データを一括してＴＦＴ液晶パネル８４に入力する。このときシフトレジスタ８３は、この画像データが入力する画素アレイ上の行を順次指定する。
このようなＴＦＴ液晶ディスプレイを有する画像表示装置は、電子情報通信学会誌Ｖｏｌ．７８ Ｎｏ．７ ｐｐ６６２−６６７ １９９５年７月等に記載されている。
第９図は、従来の技術による画像表示装置の第２の従来例である。画像データ生成装置９１には、圧縮された画像情報を供給するためのデータ通信回線およびデータベースであるＣＤ−ＲＯＭ３４が接続されており、画像データ生成装置９１によって生成された画像データは画像データ書き込み手段である液晶ドライバ９２に入力される。液晶ドライバ９２は画素アレイで構成される強誘電性液晶パネル９４に画像データを転送する。また強誘電性液晶パネル９４の端部には、デコーダ９３が設けられている。
次に第２の従来例の動作を説明する。画像データ生成装置９１の要求に応じて、通信回線やＣＤ−ＲＯＭ３４からは、ＭＰＥＧ１規格に従って圧縮された画像情報が画像データ生成装置９１に供給される。画像データ生成装置９１は、前フレームと比較して変化した部分（ここではこれを動画部分と称する）を含む行のみの画像データを、書き換え部分画像データとして液晶ドライバ９２に入力する。液晶ドライバ９２は１水平画素分（１行分）の画像データが蓄積する度に、１水平画素分の画像データを一括して強誘電性液晶パネル９４に入力する。このときデコーダ９３は、この画像データを入力すべき画素アレイの行を指定する。静止画部分は、以前の書き換え画像データを強誘電性液晶の記憶機能を利用して記憶しておく。
このような強誘電性液晶ディスプレイを有する画像表示装置は、電子情報通信学会誌Ｖｏｌ．７８ Ｎｏ．７ ｐｐ６７６−６７９ １９９５年７月等に記載されている。
発明の開示
第１の従来例においては、フレーム毎に全ての表示画素の書き換え動作を行っていた。これは表示画素の数が例えば６４０×４８０程度と少ないために、それほど大きな困難は伴わなかったためである。しかし、表示画素の数が数千×数千程度の高画質な画像表示装置を実現するためには、表示画素の書き換え速度が一桁大きくなってしまうために、第１の従来例の書き換え動作を用いて実現することは難しい。
また、第２の従来例は、強誘電性液晶の記憶機能を利用して、１フレーム内の書き換え部分を少なくし、単位時間当りの書き換え量の低減を図っている。しかし、実際には強誘電性液晶は本質的に多値レベルの記憶は困難であり、フルカラーの静止画を記憶させることはできない。したがって、フルカラーの静止画を表示させる為には、フレーム毎の書き換えが必要であり、第２の従来例においても第１の従来例と同様に、表示画素の書き換え速度の問題が生じる。
本発明の目的は、書き換え速度の問題の生じない画像表示装置を提供することに有る。
上記目的は、画像データを表示画素アレイで構成される画像表示部に表示する画像表示装置において、表示画素アレイがフレームレート（＞０）が異なる隣合う２つの領域を有するように画像データを入力できる画像データ入力手段を設けることにより達成できる。
また上記目的は、少なくとも１つの動画像データと少なくとも１つの静止画像データとを、異なるフレームレート（＞０）で画像表示部に入力できる画像データ入力手段を設けることによっても達成できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は実施例１の構成図である。
第２図は実施例１の表示画素アレイの内部構成図である。
第３図は実施例１の表示画素アレイへの動画像と静止画像の書き込み方を説明する図である。
第４図は実施例１の使用状態を説明する図である。
第５図は実施例２における子機の構成図である。
第６図は実施例３における書き込み信号生成回路と表示画素アレイの構成図である。
第７図は実施例４における親機の構成図である。
第８図は第１の従来例の構成図である。
第９図は第２の従来例の構成図である。
発明を実施するための最良の形態
実施例１
以下、本発明の実施例１を第１図、第２図、第３図、第４図を用いて説明する。
第４図は、本実施例の使用状態を説明する図である。本実施例による画像表示装置の親機３１は、家屋等の中に定置され、通信回線に接続されている。親機３１の中で生成された画像データは、マイクロ波無線によって子機１に転送され、子機１の上に表示される。使用者は子機１を手に持って使用し、不使用時には親機３１に接続された充電器５４に格納する。
以下、第１図および第２図を用いて本実施例の構成を述べる。第１図は本実施例の構成図である。画像データ生成装置３３には、圧縮された画像情報を供給するためのデータ通信回線およびデータベースであるＣＤ−ＲＯＭ３４が接続されており、画像データ生成装置３３にはさらに生成された画像データをマイクロ波無線によって転送するための無線インタフェース３２が接続されている。これらは画像表示装置の親機３１に設けられている。親機３１内の無線インタフェース３２と無線情報を交換するのは、子機１内の無線インタフェース２である。無線インタフェース２からは４通りの出力が伸びている。１つ目の出力は動画像デコーダ３を経て動画像書き込み線４を介して書き込み信号生成回路１７に、２つ目の出力は静止画像デコーダ５、静止画像メモリ６を経て静止画像書き込み線７を介して書き込み信号生成回路１７に、３つ目の出力はテキストコードメモリ８、アウトラインフォント生成回路９を経てテキスト書き込み線１１を介して書き込み信号生成回路１７に、４つ目の出力はアイコン／ウインドウアドレスメモリ１２、アイコン／ウインドウ生成回路１３を経てアイコン／ウインドウ書き込み線１５を介して書き込み信号生成回路１７にそれぞれ入力している。なおアウトラインフォント生成回路９とアイコン／ウインドウ生成回路１３には、それぞれアウトラインフォントＲＯＭ１０とアイコン／ウインドウＲＯＭ１４が接続されている。なおアイコン／ウインドウアドレスメモリ１２には、これらとは別にアイコン／ウインドウ位置検出回路１６が接続されている。また他にタイミング生成回路２０が設けられており、位置検出回路１６とタイミング生成回路２０の出力は静止画像メモリ６、テキストコードメモリ８、アイコン／ウインドウアドレスメモリ１２を制御しているが、ここではこれらの出力の記載は省略している。
書き込み信号生成回路１７には、さらにＴＮ液晶を用いて表示を行う表示画素アレイ１８が接続されている。表示画素アレイ１８にはタッチセンサが設けられており、その出力はタッチセンサ出力生成回路１９を介して無線インタフェース２に入力している。
第２図は、表示画素アレイ１８の内部構成図である。表示画素領域５３には、マトリクス状に表示画素が設けられており、各画素はＴＮ液晶容量４９とそれに接続されたＴＦＴスイッチ４８、ＴＦＴスイッチ４８のゲートを駆動するＡＮＤゲート回路４７とから構成されている。ＡＮＤゲート回路４７およびＴＦＴスイッチ４８は、Poly-Si ＴＦＴのＣＭＯＳプロセスを用いて作成されている。ＴＦＴスイッチ４８の他端は信号線４５に、ＡＮＤゲート回路４７の入力は行、列方向にそれぞれ垂直方向ゲート選択線５０、水平方向ゲート選択線４６に接続されている。信号線４５には動画像信号出力回路４３と静止画像信号出力回路４１とが接続されている。また垂直方向ゲート選択線５０には動画像垂直方向選択回路５２と静止画像垂直方向選択回路５１が、水平方向ゲート選択線４６には動画像水平方向選択回路４４と静止画像水平方向選択回路４２が接続されている。動画像信号出力回路４３、静止画像信号出力回路４１、動画像垂直方向選択回路５２、静止画像垂直方向選択回路５１、動画像水平方向選択回路４４、静止画像水平方向選択回路４２はそれぞれ、書き込み信号生成回路１７と接続されている。
以下、第１図、第２図および第３図を用いて本実施例の動作を述べる。第１図に示すように、データ通信回線およびデータベースであるＣＤ−ＲＯＭ３４から入力された圧縮された画像情報は、画像データ生成装置３３内にて動画像データ、静止画像データ、テキストデータおよび図形情報、アイコンおよびウインドウデータに分解され、所定の符号化がなされた状態で無線インタフェース３２に入力される。この画像データは、親機無線インタフェース３２から子機無線インタフェース２に入力され、それぞれのデータの種類毎に所定の信号処理系に入力される。即ち動画像データはそのまま動画像デコーダ３にて映像信号に変換され、動画像書き込み線４を介して書き込み信号生成回路１７に入力される。また静止画像は静止画像デコーダ５にて映像信号に変換された後、一旦は静止画像メモリ６に書き込まれる。そしてこの静止画像データは、所定のタイミングで順次静止画像書き込み線７を介して書き込み信号生成回路１７に入力される。テキストデータおよび図形情報は、テキストコード等の状態で一旦はテキストコードメモリ８に蓄えられる。そしてこのテキストデータおよび図形情報は、所定のタイミングで順次アウトラインフォント生成回路９に読みだされ、静止画像データに変換された後に、テキスト書き込み線１１を介して書き込み信号生成回路１７に入力される。アイコンおよびウインドウデータもまた、データコードおよび画像アドレスデータの状態でアイコン／ウインドウアドレスメモリ１２に一旦は記憶される。そしてこのアイコンおよびウインドウデータは、所定のタイミングで順次アイコン／ウインドウ生成回路１３に読みだされ、静止画像データに変換された後に、アイコン／ウインドウ書き込み線１５を介して書き込み信号生成回路１７に入力される。
なお静止画像メモリ６、テキストコードメモリ８、アイコン／ウインドウアドレスメモリ１２からのデータの読みだしは、後述するようにタイミング生成回路２０によって制御されている。またアイコンやウインドウの位置や、形状の変化は、アイコン／ウインドウ位置検出回路１６によって検出される。これらの変化が検出されると、アイコン／ウインドウ位置検出回路１６は、タイミング生成回路２０によって制御されている静止画像データの信号生成回路１７への入力に対して割込みをかけ、アイコンやウインドウの位置や、形状が変化した部分の表示画素アドレスに対して静止画像データの書き込みを行う。
書き込み信号生成回路１７は、入力した画像データに基づき表示画素アレイ１８に書き込み信号を送るが、これは後で第２図を用いて説明する。なお表示画素アレイ１８にはタッチセンサが設けられており、指先等で指示されたアドレス情報は、タッチセンサ出力生成回路１９を介して無線インタフェース２、無線インタフェース３２を経て画像データ生成装置３３に入力し、オペレータの命令を伝える。
次に第２図を用いて表示画素アレイ１８の動作を説明する。
書き込み信号生成回路１７は、画像データを動画像と静止画像に分けて、それぞれデータとアドレスを出力する。動画像のデータは動画像信号出力回路４３、アドレスは動画像垂直方向選択回路５２と動画像水平方向選択回路４４に出力され、静止画像のデータは静止画像信号出力回路４１、アドレスは静止画像垂直方向選択回路５１と静止画像水平方向選択回路４２に出力される。
表示画素に画像信号を書き込む際には、動画像垂直方向選択回路５２が行方向のアドレスを選択し、動画像水平方向選択回路４４が選択された行の中で動画像であるアドレスを選択する。その結果、選択された表示画素のＡＮＤゲート回路４７がオンし、接続されたＴＦＴスイッチ４８をオンにする。このとき動画像信号出力回路４３は、動画像データをＡＤ変換することにより、選択された各表示画素に入力すべき信号電圧を生成、信号線４５に印加しており、この信号電圧がＴＦＴスイッチ４８を介してＴＮ液晶容量４９に入力される。静止画像に関しても、その信号書き込み方法は動画像と同様なので、ここでは記載を省略する。
次に、動画像と静止画像を表示画素アレイ１８に書き込む際のタイミングに関して、第３図を用いて説明する。第３図は表示画像アレイ１８に対する動画像と静止画像の書き込み方を説明する図である。表示画素領域５３には表示画素を丸印で示してあり、簡単のために表示画素アレイは８行×１２列としている。表示画素中、ａからｄまでの符号をつけたものは動画像の表示画素、その他は静止画像の表示画素である。ここでＴＮ液晶容量４９からの電流のリークが十分に小さく、静止画像は１秒間にｍ回のリフレッシュ書き込み動作をすればフリッカが目に付かないものと仮定し、さらに動画像は１秒間にｎ枚の画像が入力されてくるものとする。ここで静止画表示領域の表示画素がｊ行、動画画表示領域の表示画素がｋ行ならば、静止画像と動画像の単位時間あたりの書き込み行数の比は、（ｍ×ｊ）：（ｎ×ｋ）とすれば良い。例えばｍを１０、ｎを６０、ｊを８、ｋを４とすれば、この比は１：３となり、動画像の書き込み３行に対して静止画像の書き込み１行の割合で書き込みを行えば良いことが分かる。
他の数値例として、静止画像を表示している表示画素アレイ１８が５０００行の画素を有しており、さらにその上に１秒間に３０フレーム表示されている動画が５００本の走査線を有している場合を仮定する。この場合も、ＴＮ液晶容量４９からの電流のリークが充分に抑圧されており、静止画像は１秒間に１回のリフレッシュ書き込み動作をすればフリッカが目に付かないものと仮定すれば、静止画像と動画像の単位時間当りの書き込み行数の比は前述の式から１：３とすることが可能であり、単純に５００本の走査線を有している動画だけを３０フレーム毎秒で表示することに比較して、表示画素アレイへの書き込み速度は３３％増しになるに過ぎない（（１＋３）／３＝１．３３）。現時点におけるディスプレイは、一般的なＶＧＡ仕様で４８０行、６０フレーム毎秒程度であるから、本実施例における５００行、３０フレーム毎秒の３３％増しという書き込み速度は、現時点における一般的なディスプレイに比較しても、書き込み速度を約７０％に低減できる利点がある（１．３３×（５００／４８０）×（３０／６０）＝０．６９）。
なお前述のように、静止画像のリフレッシュ書き込みフレームレートを低下させると、画像中にフリッカが生じてくる。このとき表示画素への書き込みを順次走査でなく、ｇ個のフィールドに分解してｇ行毎に間歇的に書き込み走査を行うと、よりフリッカが抑圧され、より低いフレームレートで書き込みを行うことができる。
以上の本実施例の説明においては、親機３１から子機１へはマイクロ波無線を用いたが、例えば赤外光通信や有線のような他のデータ転送手段を用いても構わないことは明らかである。
また、本実施例では、動画像も静止画像も１表示画素の単位を同一としたが、一般に動画像では静止画像ほどの高精細度は要求されないため、静止画像における２×２あるいは任意のｈ×ｉ表示画素を新たに動画像における単位表示画素として扱っても良い。このときｈ×ｉ表示画素には同一タイミングで信号の書き込みを行うと、不要な書き込み速度の増加を防ぐことができる。
一般に動画像では６ビット、静止画像では８ビット程度の画像信号精度が要求される。そこで動画像信号出力回路４３と静止画像信号出力回路４１のＡＤ変換器精度を、それぞれ６ビットおよび８ビットと変えると、より高速動作を要求される動画像信号出力回路４３の方がビット精度が低くなり、ＡＤ変換器に設計が容易になる。
また、本実施例では、１つの動画表示領域が１つの静止画表示領域で囲まれている場合について述べたが、本発明の考え方に従えば、フレームレートが異なる動画表示領域と静止画表示領域が存在すれば領域の数あるいはそれらの配置に関係なく、本発明の効果が得られる。また、フレームレートが異なる静止画表示領域同士が隣接している場合も本発明の効果が得られる。
実施例２
以下、本発明の実施例２を第５図を用いて説明する。第５図は本実施例における子機６０の構成図である。親機３１の構成と動作は、実施例１と同様であるので省略する。
本実施例と実施例１との差異は、実施例１が無線インタフェース２から信号生成回路１７までをハードウエアとしての電子回路で構成しているのに対し、本実施例はこれと同じ機能をマイクロコンピュータ６１上のソフトウエアと、並列出力ポートを有する画像メモリ６２とで実現していることである。本実施例においても実施例１と同様の効果を得ることができる。
なお、特に画像メモリ６２の出力ポート数を表示画素アレイ部分の列方向の画素数と同一にしておくと、信号生成回路１７のレイアウト上便利である。
実施例３
以下、本発明の実施例３を第６図を用いて説明する。第６図は、本実施例における書き込み信号生成回路７１と表示画素アレイ７２の構成図である。本実施例と実施例１との差異は、２階調静止画像信号出力回路６３を設けて、２値画像データを書き込む際に、２階調静止画像信号出力回路６３の出力を用いることである。
２階調静止画像信号出力回路６３を用いる場合にはＡＤ変換器が不要であるので消費電力が非常に小さい。また、モノクロや、８色のマルチカラーのみを使用する画像データに対しては、静止画像信号出力回路４１の電源を一時的に停止し、消費電力を低減することができる。
実施例４
以下、本発明の実施例４を第７図を用いて説明する。第７図は、本実施例における親機６４の構成図である。本実施例と実施例１との差異は、画像データ生成装置７３に、大画面６６を有する別の子機６５が有線で接続され、子機１（図示せず）と子機６５とが親機６４のシステムを共有していることである。
本実施例においては、複数の子機を単一の親機６４で制御することにより、コストダウンを図ることができる。
以上の実施例に依れば、印刷物と同程度の数百ドット／インチ程度、表示画素の数が数千×数千程度の高画質な画像表示装置を、表示画素の書き換え速度を殆ど大きくすることなく実現することができる。

Claims (6)

1. マトリクス状に配置された複数の画素からなる表示領域と、
   該画素に画素信号を読み込むために画素毎に設けられた画素スイッチと、
   入力された画像データに従って該表示領域内にそれぞれ異なるフレームレートで複数の画像を入力可能とするための行及び列アドレス選択手段を有する画像入力手段と、それぞれ該行及び列アドレス選択手段に接続され、該画素に設けられた行及び列アドレス線と、
   各一本の該行及び列アドレス線に接続され、出力が該画素スイッチのゲートに接続されたＡＮＤ論理生成手段を該画素に有し、
   画像データ生成手段と、
   該画像データ生成手段によって生成された画像データを上記画像入力手段に入力するための無線信号伝達手段を有することを特徴とする画像表示装置。
2. マトリクス状に配置された複数の画素からなる表示領域と、
   該画素に画素信号を読み込むために画素毎に設けられた画素スイッチと、
   入力された画像データに従って該表示領域内にそれぞれ異なるフレームレートで複数の画像を入力可能とするための行及び列アドレス選択手段を有する画像入力手段と、それぞれ該行及び列アドレス選択手段に接続され、該画素に設けられた行及び列アドレス線と、
   各一本の該行及び列アドレス線に接続され、出力が該画素スイッチのゲートに接続されたＡＮＤ論理生成手段を該画素に有し、
   上記画像入力手段は第一の画像においては第一の輝度階調で画像を表示し、第二の画像においては画像においては第一の輝度階調とは異なる第二の輝度階調で画像を表示可能であることを特徴とする画像表示装置。
3. 上記第二の輝度階調は２値階調であることを特徴とする請求項２記載の画像表示装置。
4. マトリクス状に配置された複数の画素からなる表示領域と、
   該画素に画素信号を読み込むために画素毎に設けられた画素スイッチと、
   入力された画像データに従って該表示領域内にそれぞれ異なるフレームレートで複数の画像を入力可能とするための行及び列アドレス選択手段を有する画像入力手段と、それぞれ該行及び列アドレス選択手段に接続され、該画素に設けられた行及び列アドレス線と、
   各一本の該行及び列アドレス線に接続され、出力が該画素スイッチのゲートに接続されたＡＮＤ論理生成手段を該画素に有し、
   上記画像入力手段は一個の画像データを基に、第一のフレームレートを有する第一の画像と、第一のフレームレートより遅い第二のフレームレートを有する第二の画像とを生成可能であることを特徴とする画像表示装置。
5. 第二のフレームレートを有する第二の画像の表示内容の一部が変化した場合、上記画像入力手段は上記変化の対象となった画素に対しては第二のフレームレートよりも高速に新規画素データを入力することを特徴とする請求項４記載の画像表示装置。
6. 上記表示領域よりも可搬性の小さい第二の表示領域と、
   該画像データ生成手段によって生成された画像データを上記第二の表示領域に入力するための有線信号伝達手段を有することを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。

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