CN101169921B - 显示亮度控制电路 - Google Patents

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Abstract

在液晶显示装置的显示亮度控制电路中具有将与入射光的关系是对数的照度信号变换为线性信号的对数一线性变换电路(106)，在外部光传感器(101)的输出是对数信号的情况下，通过对数一线性变换电路(106)变换为线性信号，在外部光传感器101的输出是线性信号的情况下，不通过对数一线性变换电路(106)。该对数一线性变换电路(106)相当于作为对数log的逆函数的指数函数电路。此外，即使是相同的对数输出照度传感器，在输入输出特性不同的情况下，也可以变更上述指数函数电路的设定。

Description

显示亮度控制电路
本申请要求于2006年10月26日提交的日本在先专利申请2006-290591的优先权，该在先专利申请以引用方式全部并入本申请。
技术领域
本发明涉显示亮度控制电路的技术，特别是涉及有效应用于液晶显示装置的背光源控制等的技术。
背景技术
以便携式电话为代表的移动设备中搭载的液晶显示器的大部分是需要背光源的透射式、或半透射式。但是，人们已知在强的外部光下，例如在太阳光等高的照度环境下，透射式、半透射式的液晶显示器的显示图像信息被外部光抵消，其辨认性下降。另一方面，在太阳光下的辨认性良好的反射式的液晶显示器例如在室内的较低的照度环境下，作为显示图像信息的基础的光量不足，所以其辨认性下降。
为了提高透射式、半透射式液晶显示器的辨认性而进行的设计有(日本)特开2001-265463号公报中所示的方法等。该技术是根据用外部光传感器测量、检测出周围照度的照度信息，来控制显示装置的显示亮度的技术、和控制键盘的背光源照度的技术。在特开2001-265463号公报所述的控制中，例如在太阳光等高的照度环境下，增加背光源的光亮，使得显示图像信息不被外部光抵消，从而提高液晶显示器的辨认性。另一方面，在室内等较低的照度环境下，背光源光量相对较高，显示图像信息被抵消的要素较小，所以不增加背光源的光量、或者使其减少。通过这些控制，例如能在室外以辨认性优先增加背光源光量，在室内以消耗电力优先减少背光源光量。由此，可以实现兼顾液晶显示器的低功耗和提高辨认性。
但是，外部光传感器主要有2种类型。一种是相对于输入光量输出的照度信号是线性关系的线性输出照度传感器，另一种是相对于输入光量输出的照度信号是对数关系的对数输出照度传感器。由于用于光传感器的发光二极管的入射光照度-输出电流的关系是线性，至今为止，前者的线性输出照度传感器是主流。但是，近年来，出现在低照度区域可精细地检测出照度差的对数输出照度传感器，现在是这两种照度传感器混在一起的状况。并且，在上述对数输出照度传感器中，已知传感器的输入输出特性因每个厂商或每个产品而不同的事实。
发明内容
本发明的课题如下：即使是多种外部光传感器、例如线性输出照度传感器或对数输出照度传感器，也可以控制对应于传感器的输出的背光源光量，进而，即使是相同种类的传感器，也能够在输入输出特性不同的情况下同样地控制背光源光量。
本发明的目的在于，提供一种将背光源控制装置和多种外部光传感器组合的、辨认性良好且低功耗的液晶显示器等显示装置。
本发明在解决上述课题时，为了同等地处理线性输出照度传感器的线性信号和对数输出照度传感器的对数信号，具有将与入射光的关系为对数的照度信号变换为线性信号的对数-线性变换电路，在传感器的输出是对数信号的情况下，通过对数-线性变换电路变换为线性信号，在传感器的输出是线性信号的情况下，不通过对数-线性变换电路。该对数-线性变换电路相当于作为对数log的逆函数的指数函数电路。此外，即使是相同的对数输出照度传感器，在输入输出特性不同的情况下，也可以变更上述指数函数电路的设定。
根据本发明，通过具有对数-线性变换电路，不管外光传感器是线性输出照度传感器，还是对数输出照度传感器，都可以进行同样的背光源光量的控制。并且，可以变更相当于对数-线性变换电路的指数函数电路的设定，所以即使是输入输出特性不同的对数输出照度传感器，也可以进行同样的背光源光量的控制，可期待提高显示装置的辨认性的效果及低功耗效果。
附图说明
图1是表示包含本发明的实施方式1中的显示亮度控制电路的液晶显示装置的主要部分的说明图(图1(a)～图1(e))。
图2是在本发明的实施方式1中，表示所有指数函数可用y＝j×2^kx表示的说明图(图2(a)～图2(c))。
图3是在本发明的实施方式1中，表示将式2电路化的情况的说明图。
图4是表示将本实施方式的显示亮度控制电路组装在液晶驱动器时的液晶模块的结构图。
图5是在包含本发明的实施方式2中的显示亮度控制电路的液晶显示装置中，将式4做成曲线表示的说明图。
图6是表示包含本发明的实施方式3中的显示亮度控制电路的有机EL显示装置的主要部分的说明图。
图7是在本发明的实施方式3中表示有机EL面板的详细图。
具体实施方式
以下基于附图详细说明本发明的实施方式。并且，在用于说明实施方式的整个附图中，作为原则对同一部件赋予同一符号，省略其重复的说明。
在本发明的实施方式中，为了同等地处理线性输出照度传感器的线性信号和对数输出照度传感器的对数信号，设置对数-线性变换电路，在传感器的输出是对数信号的情况下，通过对数-线性变换电路变换为线性信号，在传感器的输出是线性信号的情况下，不通过对数-线性变换电路。并且，这里所说的对数-线性变换电路是指相当于作为对数log的逆函数的指数函数电路，将它设置在背光源控制电路的输入级，从而不管外部光传感器的种类如何，都向背光源控制电路输入线性信号。
并且，即使是相同的对数输出照度传感器，当输入输出特性不同的情况下，也可以变更上述指数函数电路的设定。这里，所有的指数函数的曲线将纵轴设为对数刻度的情况下，其样式成为直线，如式1所示那样，例如可以表现为2为底的指数函数。并且，只要指定曲线上的直线通过的任意2点，式1就能够算出j、k，表示可以得到期望的指数函数。
y＝j×2^kx......式1
并且，以输入信号x是8位的情况为前提进行说明，将y＝1时的x值设为α，输入信号的最大值x＝255时的y值设为β，求出j、k，则式1可以变形为式2。由此，可知仅用表示在纵轴取对数刻度时的x轴交点和x最大值时的y值的两个值(α、β)可以规定期望的指数函数。
y＝2^{(x-α)/(255-α)log2β}......式2
根据以上可知，通过从外部输入α、β，使指数函数的设定可以变更，即使是输入输出特性不同的对数输出照度传感器，也可以变换为期望的线性信号。并且，不管传感器的种类和输入输出特性，向背光源控制电路输入同样的线性信号，所以，可以实现期望的背光源控制和提高液晶显示器的辨认性。
在上述中，举液晶显示器为例进行了说明，若是根据外部光照度进行调光的显示装置，则本发明也可以应用于有机EL显示器或等离子显示器等其它显示装置。在以下中，主要以液晶显示器的显示装置、有机EL显示器的显示装置为例具体说明各实施例。
(实施例1)
图1是表示包含本发明的实施方式1的显示亮度控制电路的显示装置的主要部分的说明图。图1中，101是外部光传感器，102是背光源控制电路，103是LCD背光源，104是输入键背光源，105是对数输出光传感器，106是对数-线性变换电路。在应用于液晶显示装置的例子中，本实施方式的显示装置如下构成：对数输出光传感器105包含在外部光传感器101中，将与入射光的关系是对数的照度信号变换为线性信号的对数-线性变换电路106被连接在背光源控制电路102的输入级上。
在本实施方式的液晶显示装置中，外部光传感器101发送照度信号，背光源控制电路102接收该信号，决定适合外部光明亮的背光源的亮度，进行LCD背光源103和输入键背光源104的调光。这时，作为外部光传感器101的输出的照度信号，有入射光和照度信号的关系是如(a)的曲线那样为线性的情况、以及入射光和照度信号的关系是如(b)的曲线那样为对数的情况。要对应两方面的照度信号，通过如(c)那样将对数照度信号变换为线性照度信号，使得从背光源控制电路102成为相同的线性照度信号即可。
这里，由背光源控制电路102的输入级的对数-线性变换电路106接受一次外部光传感器101内的对数输出光传感器105的输出即对数照度信号，通过由该对数-线性变换电路106进行指数函数处理，并变换为线性照度信号来进行。这时，由于对数输出光传感器105具有如(d)所示那样因产品而全然不同的入射光照度信号特性，所以对于对数-线性变换电路106，也需要如(e)所示那样，进行不同的变换。
图2是表示指数函数可以完全由y＝j×2^kx表示的情况的说明图。图2中，(a)是以纵轴作为对数表示时的指数函数的曲线图。201是y＝2^x的曲线，202是y＝3^x的曲线。这样，所有指数函数的曲线在作为对数表示的情况下全部成为直线。并且，(b)是2的幂次方的各种指数函数的曲线。203是y＝2^x，204是y＝1/2×2^x的曲线，205是y＝2^(x/2)的曲线。表示所有的曲线可以成为直线，可以成为各种位置及倾斜度的直线的情况。
即，上述式1的形式的函数可以表示对数表示的任意的直线。进而，以输入信号x是8位的情况为前提进行说明，将y＝1时的x值设为α，输入信号的最大值x＝255时的y值设为β，求j、k时，式1可以变形为前述式2。(c)是将式2做成曲线的图。若在y＝1上决定α的点、在x＝255上决定β的点，则在其间可以画出任意的直线。即，可以定义任意的指数函数。
图3是表示将式2电路化的情况的说明图。图3中301是前处理部，302是2^x电路，303是整数、小数分离部，304是2^m计算部，305是计算表，306是n位移位电路。整数、小数分离部303、2^m计算部304、计算表305、n位移位电路306包含在2^x电路302中构成。按照顺序说明式2的计算。首先，将输入值x与预先设定的α和log2β的值一起由301的前处理部进行下述式3的计算，求出x’。
x’＝(x-α)/(255-α)log2β......式3
该计算能够以单纯的四则运算进行。接着利用该x’，通过2^x电路302进行2的幂次方计算。表示该运算的详细情况。首先，通过整数、小数分离部303将x’分为整数部n和小数部m。其中，小数部m送到2^m计算部304，利用计算表305计算2^m。使该值为2^n倍，得到计算结果。2^n倍可以用单纯的n位移位电路306进行计算。这样，求出计算结果y。通过这些电路，可以进行式2的计算。
图4是表示将本实施方式的显示亮度控制电路组装到液晶驱动器时的液晶模块的结构图。图4中，401是液晶驱动器，402是液晶面板，403是背光源模块，404是背光源电源电路，405是控制处理器，406是系统接口，407是控制寄存器，408是α设定寄存器，409是log2β设定寄存器，410是图像RAM，411是定时发生电路，412是灰度电压生成电路，413是信号线驱动电路，414是扫描线驱动电路，101是外部光传感器，106是对数-线性变换电路，102是背光源控制电路，418是PWM电路。
在本实施方式中，液晶驱动器401包括系统接口406、具有α设定寄存器408和log2β设定寄存器409的控制寄存器407、图像RAM410、定时发生电路411、灰度电压生成电路412、信号线驱动电路413、扫描线驱动电路414、对数-线性变换电路106、背光源控制电路102、PWM电路418。控制寄存器407最好是还具备从外部装置可以设定来自外部传感器101的照度信号是线性函数、或者来自外部传感器101的照度信号是对数函数的寄存器。该寄存器也可以进而从外部装置设定没有外部光传感器101的情况。并且，对数-线性变换电路106在表示该寄存器的值表示来自外部光传感器101的照度信号为线性函数时，不变换来自外部传感器101的照度信号而使其通过，在该寄存器的值表示来自外部光传感器101的照度信号是对数函数时，将来自外部光传感器101的照度信号从对数变换为线性进行输出。进而，对数-线性变换电路106在该寄存器的值表示没有外部光传感器101时，可以停止。即，该寄存器可以从外部装置设定是否用对数-线性变换电路106实施对数-线性变换、或者是使对数-线性变换电路106工作还是停止。
这里，表示液晶驱动器401的工作。从控制处理器405通过系统接406向图像RAM401写入显示数据。该数据在定时发生电路411发生的显示读取定时被读取，与由灰度电压生成电路412生成的灰度电压一起送入信号线驱动电路413。在信号线驱动电路413中，使用这些数据，与扫描线驱动电路414一起驱动液晶面板402，进行数据的显示。对此，从背光源电源电路404接收电源供给，背光源模块403发光，可以见到液晶面板402的显示。
对此组装上述背光源控制，对外光做出反应进行背光源的调光。通过对数-线性变换电路106，将从外部光传感器101输出的对数照度信号，利用α设定寄存器408和log2β设定寄存器409的值，变换为线性照度信号。将该信号送到背光源控制电路102，由此做成背光源调光数据。将它用PWM电路418变换为PWM信号，控制液晶驱动器以外的背光源电源电路404，进行背光源模块403的调光。
但是，当外部光传感器101输出线性照度信号时，在对数-线性变换电路106中，不进行变换而仍然将输入原样进行输出，从而还可以对应于线性照度信号。这样，在输入到背光源控制电路102中的信号中，具有作为照度信号的线性输出照度传感器模式和对数-线性变换电路106输出的信号即对数输出照度传感器模式，这些模式从外部可以切换。
以上那样，将指数函数电路的对数-线性变换电路106设置在背光源控制电路102的输入级，从而不管外部光传感器是线性输出照度传感器还是对数输出照度传感器，都能进行同样的背光源光量的控制。并且，指数函数电路在表示其输入输出特性的曲线中，可以从外部调节曲线特性，因此，即使是输入输出特性不同的对数输出照度传感器，也可以进行同样的背光源光量的控制，可以实现液晶显示器的辨认性提高及低功耗化。
并且，对数-线性变换电路106可以内置在背光源控制电路102中。
(实施例2)
图5是在包含本发明的实施方式2的显示亮度控制电路的液晶显示装置中，将上述式2置换成曲线(图2(c))的图。在式2中，将对数-线性变换电路的输入信号x的最大值作为255导出，但是，当输出信号的范围也固定，将输出信号的宽度设为16位时，最大值是2^16，由此导出式4。
y＝2^{(x-α)/(255-α)×16}......式4
图5表示将该式4曲线化的图，决定函数的参数仅有α，所有的函数成为必通过(x，y)＝(255，2^16)的点的直线。这意味着输入x的最大值必定对应于输出y的最大值2^16的事实。
如上那样，本实施方式仅在α设定寄存器中设定一个参数来调节指数函数，所以与上述实施方式1相比实现简便的曲线特性调节，由此，即使是输入输出特性不同的对数输出照度传感器，也可以进行同样的背光源光量的控制，可以实现液晶显示器的辨认性提高及低功耗化。
(实施例3)
图6是表示包含本发明的实施方式3的显示亮度控制电路的显示装置的主要部分的说明图。本实施方式的显示装置是应用于有机EL显示装置并组装在有机EL显示器中的情况的例子。图6中，101是包含对数输出光传感器105的外部光传感器，501是有机EL电源控制电路，502是有机EL电源电路，503是有机EL面板。
在本实施方式的有机EL显示装置中，外部光传感器101发送照度信号，有机EL电源控制电路501接收照度信号，决定适合外部光亮度的有机EL显示器的亮度，通过控制有机EL电源电路502供给有机EL面板503的电压，进行有机EL显示器的调光。这里，有机EL电源控制电路501在输入部内置有对数-线性变换电路106。对数-线性变换电路106具有与上述实施方式1中说明的对数-线性变换电路同样的功能。
图7是表示有机EL面板503的详细图。图7中511是有机EL元件，512是有机EL元件驱动TFT，513是选择TFT，514是保存电容，521是信号线，522是扫描线，523是电源线，524是扫描线驱动电路，525是信号线驱动电路。
有机EL元件驱动TFT512对有机EL元件511根据其栅电压来进行驱动。有机EL元件驱动TFT512的栅电压存储在保存电容514中。在扫描线522的电压成为高(High)电平时，存储在保存电容514中的电压从信号线521被供给并改写。扫描线驱动电路524驱动扫描线522，选择改写保存电容514的信号电压的线。信号线驱动电路525根据影像信号输入和扫描线驱动电路524的选择线，控制向信号线521供给的电压。并且，电源线523将用于发光的电源电压供给各像素。并且，电源线523连接在外部的有机EL电源电路502上。
作为控制各像素的显示亮度的装置，除了使输入到信号线驱动电路525中的影像信号变化，改变显示图像的方法以外，还有改变通过电源线523从有机EL电源电路502供给的电源电压的方法。特别是后者的方法可以使有机EL面板503整体的亮度改变。
因此，用外部光传感器101测定外部光照度，根据该测定结果控制有机EL面板503的电源电压，从而可以根据外部光照度将有机EL面板503的显示亮度控制为最佳的亮度。
在这种具有根据外部光照度控制显示亮度的功能的有机EL显示器中，在有机EL电源控制电路501中内置对数-线性变换电路106的技术，关系到增加可以和有机EL电源控制电路501组合的外部光传感器的种类，有助于实现多种系统结构。
以上，根据实施方式具体地说明了由本发明人做出的发明，但是，本发明不限于上述实施方式，在不脱离其主旨的范围内可以进行各种变更是不言而喻的。
例如，在上述实施方式中，以液晶显示器、有机EL显示器为例进行了说明，但是只要是根据外部光照度进行调光的显示装置即可，本发明还可以应用于等离子显示器等。
此外，通过对应于多种光传感器的输出的背光源控制，可以提高液晶显示器的辨认性、降低功耗，所以使用范围也不仅是便携式电话用的显示器，还可以应用于使用液晶显示器的其它电池工作的移动终端。
另外，还可以应用于根据外部光照度测定值对搭载显示装置的信息设备的按扭式输出部即键盘的背光源亮度进行控制的系统中。
工业实用性
本发明可以利用于液晶显示器、有机EL显示器或等离子显示器等显示装置、使用液晶显示器的便携式电话或移动终端，进而还可以用于搭载显示装置的信息设备等。

Claims (10)

1.一种显示亮度控制电路，其特征在于，
在基于测量周围照度的外部光传感器输出的照度信号来切换显示亮度的显示装置的驱动电路中，
上述照度信号具有与入射光的关系是线性的情况和与入射光的关系是对数的情况，
具有变换电路，该变换电路将与上述入射光的关系是对数的上述照度信号变换为线性信号；
上述变换电路对上述照度信号实施的运算是指数函数；
而且，上述变换电路对上述照度信号实施的指数函数的系数可调整。
2.如权利要求1所述的显示亮度控制电路，其特征在于，
在上述入射光和上述照度信号的关系是线性的情况下，使上述照度信号不通过上述变换电路，从而不将该照度信号变换而用在上述显示亮度控制电路的显示亮度控制中；
在上述入射光和上述照度信号的关系是对数的情况下，使上述照度信号通过上述变换电路，从而将该照度信号变换之后用在上述显示亮度控制电路的显示亮度控制中。
3.如权利要求2所述的显示亮度控制电路，其特征在于，
输入到上述显示亮度控制电路中的信号，具有作为上述照度信号的线性模式和作为上述变换电路输出的信号的对数模式；
上述线性模式和上述对数模式能从外部切换。
4.如权利要求1所述的显示亮度控制电路，其特征在于，
上述变换电路对上述照度信号实施的指数函数的调节值是上述照度信号和上述变换电路的输出的关系中的任意两点的坐标值。
5.如权利要求1所述的显示亮度控制电路，其特征在于，
具有α设定寄存器和log2β设定寄存器，该α设定寄存器和log2β设定寄存器设定上述变换电路对上述照度信号实施的指数函数的调节值。
6.如权利要求5所述的显示亮度控制电路，其特征在于，
可设定在上述α设定寄存器和log2β设定寄存器中的值是与上述变换电路的输出的关系中的、任意两点的坐标值。
7.如权利要求1所述的显示亮度控制电路，其特征在于，
上述变换电路对上述照度信号实施的指数函数的调节值是上述照度信号和上述变换电路的输出的关系中的、任意一点的坐标值和固定的一点的坐标值。
8.如权利要求1所述的显示亮度控制电路，其特征在于，
具有α设定寄存器，该α设定寄存器设定任意一点的坐标值，作为上述变换电路对上述照度信号实施的指数函数的调节值。
9.如权利要求1所述的显示亮度控制电路，其特征在于，
上述显示亮度控制电路对搭载了显示装置的信息设备的按扭式输入部的照明强度进行控制。
10.如权利要求1所述的显示亮度控制电路，其特征在于，
还具备寄存器，该寄存器可以从外部装置设定来自上述外部光传感器的上述照度信号是否是对数、或者是否在上述变换电路内将上述照度信号从对数变换为线性。
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