JP2004273440A - 自動輝度調整回路を伴うインバータコントローラ - Google Patents

自動輝度調整回路を伴うインバータコントローラ Download PDF

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Abstract

【課題】 自動輝度調整回路を伴うＬＣＤパネルディスプレイに対するインバータコントローラを提供すること。
【解決手段】 １つの例示的な実施形態において、コントローラは、ルックアップテーブルを具備する。該ルックアップテーブルは、ＬＣＤパネルのまわりのアンビエントライトを示す信号を受信し、かつ、所望のパネル輝度に対応する信号を生成する。所望のパネル輝度に対応する信号は、次に、ＬＣＤパネルに関連するランプに電力を供給する従来型のフィードバックインバータトポロジーにおけるスレッショルド信号として使用される。他の例示的な実施形態では、マスタコントローラが具備される。該マスタコントローラは、ＬＣＤパネルのまわりのアンビエントライトを示す信号を生成するスレーブライトセンサをポーリングするためにライトセンサコントローラを具備する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、インバータコントローラに関し、より詳細には、自動輝度調整回路を具備するインバータコントローラに関する。本発明に対する一般的な用役は、ＬＣＤパネルディスプレイに対してであり、例えば、ポータブルコンピュータおよびポータブル電子デバイス、および／または、スタンドアロン型のＬＣＤパネルモニタ、および／または、テレビジョンディスプレイに関する。
図１は、従来型のＬＣＤパネルディスプレイ５２を有する従来型のコンピュータシステム１０を示す。インバータコントローラ１５０は、１または２以上の冷陰極蛍光ランプ（CCFLs）３８ａおよび／または３８ｂを駆動するために設けられ、かつ、変圧器１５２とインバータコントローラ１５４とを具備する。このことは、本分野ではよく知られている。ライトセンサ１５６は、パネル５２のまわりのアンビエントライト（ambient light）の信号を生成するために具備される。コンピュータシステムは、また、従来型のシステムＣＰＵ１５８を具備する。従来型のシステムにおいて、光学センサおよびインバータコントローラは、信号およびデータ線１０１、１０２、１０３、１０４それぞれを介して、システムＣＰＵによって制御される。一般的に、これらの信号線は、データおよび／またはクロック信号を示し、かつ、個々のデバイスを制御するために実施可能である。ライトセンサは、パネルのまわりのアンビエントライトに基づいてパネル輝度を効果的にセットするために使用される。しかしながら、図１に開示されるようなトポロジーは、システムＣＰＵ帯域幅と、システムＣＰＵからコントローラ１５０への分離ワイヤトレースとを要求する。故に、パネル輝度制御をそれまで通りに保ちながら、システムＣＰＵ要求と追加のワイヤリングトレースとの両方を除去する必要がある。
従って、１つの例示的な実施形態において、本発明は、ＬＣＤパネルディスプレイに対する輝度コントローラであって、ＬＣＤパネルのまわりのアンビエントライトを示す信号を生成する光学センサと、ＬＣＤパネルのまわりのアンビエントライトを示す信号を受信し、かつ、ＬＣＤパネルのまわりのアンビエントライトを示す信号に基づいて複数の目標のパネル輝度レベル信号のうちの選択された信号を生成するように適応させられたルックアップテーブルと、ＬＣＤパネルに供給される電力を制御するために複数の目標のパネル輝度レベル信号のうちの１つを受信するように適応させられたインバータ回路とを具備することを特徴とする輝度コントローラを提供する。
本発明は、また、複数のランプと、前記ランプの輝度を制御する輝度コントローラとを具備するＬＣＤパネルであって、前記輝度コントローラは、前記ＬＣＤパネルのまわりのアンビエントライトを示す信号を生成する光学センサと、前記ＬＣＤパネルのまわりのアンビエントライトを示す前記信号を受信し、かつ、前記ＬＣＤパネルのまわりのアンビエントライトを示す前記信号に基づいて複数の目標のパネル輝度レベル信号のうちの選択された信号を生成するように適応させられたルックアップテーブルと、前記ランプに供給される電力を制御するために前記複数の目標のパネル輝度レベル信号のうちの１つを受信するように適応させられたインバータ回路とを具備することを特徴とするＬＣＤパネルを提供する。
本発明は、また、ＬＣＤパネルとランプと輝度コントローラとを具備するコンピュータシステムを提供する。
他の例示的な実施形態において、本発明は、ＬＣＤパネルディスプレイに対するマスタ／スレーブ輝度コントローラであって、前記ＬＣＤパネルのまわりのアンビエントライトを示す信号を生成する光学センサと、前記ＬＣＤパネルのまわりのアンビエントライトを示す前記信号を生成するために、前記光学センサを制御するマイクロコントローラと、前記ＬＣＤパネルのまわりのアンビエントライトを示す前記信号を受信し、かつ、前記ＬＣＤパネルのまわりのアンビエントライトを示す前記信号に基づいて複数の目標のパネル輝度レベル信号のうちの選択された信号を生成するように適応させられたルックアップテーブルと、前記ＬＣＤパネルに供給される電力を制御するために前記複数の目標のパネル輝度レベル信号のうちの１つを受信するように適応させられたインバータ回路とを具備することを特徴とするマスタ／スレーブ輝度コントローラを提供する。
「以下の詳細な記載が、好ましい実施形態および使用の方法に対する参照が行われながら進行するが、本発明は、これらの好ましい実施形態および使用の方法に限定されることを意図されない」ということが当業者によって認識されるであろう。むしろ、本発明は、広い範囲のものであり、かつ、添付の請求項において先に定めされたようにのみ限定されることを意図される。
本発明の他の特徴および利点は、添付図面を参照しながら、以下の詳細な記載が進行すると、明らかになるであろう。図面において、同じ番号は同じ部分を示す。
図２は、自動輝度調整回路を具備する本発明の例示的なインバータコントローラシステム１００のブロック図を示す。概括的なこととして、本発明のコントローラ１００は、システムＣＰＵへの信号線を要求することなく、ＬＣＤパネルの輝度を調整するためにオンボード回路を具備する。コントローラ１００の１つの例示的な実施形態は、プログラムされた輝度レベルを示す信号を生成するために、光学センサ１２とルックアップテーブル（LUT）２６とを具備する。都合の良いことに、本発明は、（従来型の輝度調整モジュールを伴って行われているように）コンピュータシステムのＣＰＵへの通信を要求することなくパネルの輝度を制御できる回路を具備する。
上述されたように、光学センサ１２は、ＬＣＤパネルの動作環境のアンビエントライトを監視し、かつ、現在のアンビエントライトの量を示す（または、該量に比例する）信号１３を出力する。例示的な実施形態では、入力信号１３に基づいて複数のバイナリ信号２５を生成するアナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）２４が設けられる。図面では、４つのバイナリビットが示されており、これは１６レベルの輝度を生成するが、「Ａ／Ｄのビット数は、所望の解像度を生成するために、増大または減少されてもよい」ということは、当業者ならば認識する。ルックアップテーブル（ＬＵＴ）２６は、アンビエントライトのバイナリ表示を受信し、かつ、パネルに対する目標または所望の輝度を生成する。ＬＵＴの形式化は、例えば、バイナリ入力値を示す複数の欄と、所望または目標のパネル輝度を示す対応する欄とを具備してもよい。目標のパネル輝度に対する値は、線形分割（則ち、Ａ／Ｄ変換器のビット数によって与えられる一様な分割）、重み付け分割、対数分割などに基づいても良い。例示的な実施形態は、４つのデジタル入力と１つのデジタル出力とを伴うＬＵＴを示す。しかしながら、ＬＵＴは、用途に依存する如何なる数の入力および／または出力をも収容するように適応させられてもよい。そのような構成は、当業者によって直ちに理解されるであろう。当然、ＬＵＴの実施は、様々な方法で成就されてもよく、かつ、上記記述は、たった１つの例示的な実施形態を示す。
ＬＵＴ２６からの出力信号は、所望または目標のパネル輝度信号である。選択的に、ＬＵＴ２６の出力をアナログ信号に変換するために、Ｄ／Ａ変換器２８が設けられることができる。但し、もしデジタルプリセット信号を受信することにインバータトポロジーが適応させられるならば、Ｄ／Ａは省略されてもよい。何れの場合においても、目標のパネル輝度信号は、インバータに対する制御信号として使用される。これは、パネル内のランプ（lamps）の電力（輝度）を調整するクローズドループフィードバックシステムにおけるスレッショルド値のようである。図２の１つの例示的な実施形態において、電力調整（例えば、減光：dimming）は、本分野においてよく知られた従来型のバーストモード減光技法（burst mode dimming techniques）を使用して成就される。
この例では、目標の輝度信号は、低周波数ＰＷＭ信号生成器３０に入力される。該生成器３０は、パネルのランプへの電力を調整するためのバーストモード信号を生成するために適応させられる。バーストモード技法を使用して電力を多数のランプに供給することは、同じ譲渡人に譲渡された米国特許第6,501,234号に開示されており、故に、その全体が参照として組み込まれる。本質において、目標の輝度信号は、低周波数ＰＷＭ生成器３０によって生成されるバーストモード信号のパルス幅をセットする。低周波数ＰＷＭ生成器３０は、また、ユーザーオーバーライドスイッチ３２を具備してもよい。該スイッチ３２は、目標の輝度信号の値にかかわらず、輝度をユーザー定義レベルにセットする。
次に、生成器３０によって生成されたバーストモード信号は、ＤＣ信号からＡＣ信号を生成するために、インバータトポロジー３４によって利用される。変圧器３６は、ＡＣ信号を、ランプ３８を点火するのとランプ３８を安定状態で動作させるのとの両方に十分な電圧に昇圧する。インバータトポロジーは、フルブリッジ（４スイッチ）、ハーフブリッジ（２スイッチ）、ロイヤー（royer）、プッシュプル、クラスＤ、本分野においてよく知られた他のタイプのインバータトポロジーを含む。
図２の実施形態において、インバータは、本質的に、光学センサによって生成された信号に応答し、かつ、コントローラ１００とシステムＣＰＵとの間におけるワイヤリングに対する必要性を除去する。図３の実施形態では、マスタモードコントローラトポロジーが具備される。該トポロジーは、図２の実施形態とは異なり、光学センサに対するマスタコントローラとして振る舞うインバータコントローラを具備する。
ここで、図３を参照すると、ポータブルコンピュータシステム１０’は、本発明の他の例示的な実施形態によるマスタモード自動輝度コントローラ２００を伴って適応させられる。コントローラ２００は、インバータコントローラ２０２と光学センサ１２と変圧器３６とを具備し、１または２以上のＣＣＦＬランプ３８ａおよび／または３８ｂを制御するために実施可能である。この実施形態のコントローラ２０２は、アンビエントライティングコンディションに関する情報を要求するために光学センサ１２を直接ポーリングする回路を具備する。故に、コントローラ２０２はマスタであり、かつ、光学センサ１２はスレーブデバイスである。この実施形態は、また、コントローラ２００とシステムＣＰＵ５０との間における通信ワイヤリングトレース（例えば、通信チャネル５４および５６）に対する必要性を除去する。故に、コントローラ２０２はマスタであり、かつ、光学センサ１２は、コントローラ２０２によって制御されるスレーブである。
図４は、図３のマスタスレーブ実施形態による例示的なコントローラ２０２を示す。コントローラ２０２は、「ライトセンサマイクロコントローラ２０４が具備される」ということを除くと、図２のコントローラ１００に類似している。該マイクロコントローラは、光学センサへの制御信号２０６を生成するために適応させられる。その目的は、例えば、ＬＣＤパネルのまわりのアンビエントライトを感知するために（則ち、光学センサをポーリングするために）光学センサに電力を供給することである。アンビエントライト信号２０８は、次に、マイクロコントローラ２０４によって処理され、かつ、上述された方法でＬＵＴ２６およびインバータ３４によって利用される。マイクロコントローラ２０４は、予め定義された間隔またはユーザーによって定義された間隔で光学センサをポーリングする回路を具備できる。
以上のように、ＬＣＤパネルに対するマスタモード自動輝度コントローラが提供される。当業者は、本発明に対する多数の変形を理解するであろう。例えば、図２および４を参照して記述されたバーストモード減光技法は、代わりに、米国特許第6,396,722号に開示されるようなフェイズシフト技法、および／または、本分野において既知の他の減光技法と置換されてもよい。ここで、該米国特許は、同じ譲渡人に譲渡され、故に、その全体が参照として組み込まれる。そのような実施形態において、ＬＵＴによって生成される目標の輝度信号は、所望の輝度レベルを生成するために、インバータのスイッチを適切に段階的に調整する参照信号として使用される。また、「多数のランプ環境（multiple lamp environments）において、ＬＵＴは、多数の目標の輝度信号を発生するために適応させられることができ、各輝度信号は各ランプに関連する各インバータに対する」ということが直ちに認識されるべきである。ＬＵＴは、例えば、入力および出力のテーブルを具備するレジスタまたはＥＥＰＲＯＭデバイスを使用して構成されることができる。当然のことながら、プロセッサがＬＵＴの代わりに使用されることもできる。しかしながら、そのような実施は、デバイスの全体コストを増大させる。
これらの変形および他の変形が当業者に対して明らかであり、かつ、そのような全ての変形は、本願請求項によってのみ限定される本発明の趣旨および範囲内にあると見なされる。
ポータブルコンピュータに関連するインバータコントローラシステムのシステムレベルブロック図である。 自動輝度調整回路を具備する本発明の例示的なインバータコントローラのブロック図である。 本発明の例示的なマスタモードインバータコントローラのシステムレベルブロック図である。 自動輝度調整回路を具備する本発明の例示的なマスタ／スレーブインバータコントローラのブロック図である。
符号の説明
１２ 光学センサ
２４ Ａ／Ｄ変換器
２６ ルックアップテーブル
２８ Ａ／Ｄ変換器
３０ 低周波数ＰＷＭ生成器
３４ インバータトポロジー
３６ 変圧器
３８ ランプ
２０４ ライトセンサコントローラ

Claims (19)

  1. ＬＣＤパネルディスプレイに対する輝度コントローラであって、
    前記ＬＣＤパネルのまわりのアンビエントライトを示す信号を生成する光学センサと、
    前記ＬＣＤパネルのまわりのアンビエントライトを示す前記信号を受信し、かつ、前記ＬＣＤパネルのまわりのアンビエントライトを示す前記信号に基づいて複数の目標のパネル輝度レベル信号のうちの選択された信号を生成するように適応させられたルックアップテーブルと、
    前記ＬＣＤパネルに供給される電力を制御するために前記複数の目標のパネル輝度レベル信号のうちの１つを受信するように適応させられたインバータ回路と
    を具備する
    ことを特徴とする輝度コントローラ。
  2. 前記ＬＣＤパネルのまわりのアンビエントライトを示す前記信号を受信し、かつ、所望のビット数を有するデジタル信号を生成するＡ／Ｄ変換器回路
    を更に具備する
    ことを特徴とする請求項１記載の輝度コントローラ。
  3. バーストモード減光信号生成器回路
    を更に具備し、
    該バーストモード減光信号生成器回路は、
    前記目標のパネル輝度レベル信号を受信し、かつ、複数の目標パネル輝度レベル信号のうちの前記選択された信号に基づくパルス幅を有するバーストモード信号を生成する低周波数ＰＷＭ信号生成器
    を具備する
    ことを特徴とする請求項１記載の輝度コントローラ。
  4. 前記インバータ回路は、フルブリッジとハーフブリッジとプッシュプルとロイヤーとクラスＤインバータ回路とからなるグループから選択される
    ことを特徴とする請求項１記載の輝度コントローラ。
  5. 前記ＬＣＤパネルは、
    少なくとも１つの前記インバータ回路から電力を受信する複数のランプ
    を具備する
    ことを特徴とする請求項１記載の輝度コントローラ。
  6. 前記ルックアップテーブルは、
    入力値と対応する出力値とのレジスタ
    を具備し、
    前記入力値は、前記ＬＣＤパネルのまわりのアンビエントライトを示す前記信号によって示され、
    前記出力値は、前記複数の目標のパネル輝度レベル信号によって示される
    ことを特徴とする請求項１記載の輝度コントローラ。
  7. 複数のランプと、
    前記ランプの輝度を制御する輝度コントローラと
    を具備するＬＣＤパネルであって、
    前記輝度コントローラは、
    前記ＬＣＤパネルのまわりのアンビエントライトを示す信号を生成する光学センサと、
    前記ＬＣＤパネルのまわりのアンビエントライトを示す前記信号を受信し、かつ、前記ＬＣＤパネルのまわりのアンビエントライトを示す前記信号に基づいて複数の目標のパネル輝度レベル信号のうちの選択された信号を生成するように適応させられたルックアップテーブルと、
    前記ランプに供給される電力を制御するために前記複数の目標のパネル輝度レベル信号のうちの１つを受信するように適応させられたインバータ回路と
    を具備する
    ことを特徴とするＬＣＤパネル。
  8. 前記輝度コントローラは、
    バーストモード減光信号生成器回路
    を更に具備し、
    該バーストモード減光信号生成器回路は、
    前記目標のパネル輝度レベル信号を受信し、かつ、複数の目標のパネル輝度レベル信号のうちの前記選択された信号に基づくパルス幅を有するバーストモード信号を生成する低周波数ＰＷＭ信号生成器
    を具備する
    ことを特徴とする請求項７記載のＬＣＤパネル。
  9. 前記インバータ回路は、フルブリッジとハーフブリッジとプッシュプルとロイヤーとクラスＤインバータ回路とからなるグループから選択される
    ことを特徴とする請求項７記載のＬＣＤパネル。
  10. 前記ルックアップテーブルは、
    入力値と対応する出力値とのレジスタ
    を具備し、
    前記入力値は、前記ＬＣＤパネルのまわりのアンビエントライトを示す前記信号によって示され、
    前記出力値は、前記複数の目標のパネル輝度レベル信号によって示される
    ことを特徴とする請求項７記載のＬＣＤパネル。
  11. ＬＣＤパネルディスプレイと、
    前記ＬＣＤパネルディスプレイを輝かせる複数のランプと、
    前記ランプの輝度を制御する輝度コントローラと
    を具備するコンピュータシステムであって、
    前記輝度コントローラは、
    前記ＬＣＤパネルのまわりのアンビエントライトを示す信号を生成する光学センサと、
    前記ＬＣＤパネルのまわりのアンビエントライトを示す前記信号を受信し、かつ、前記ＬＣＤパネルのまわりのアンビエントライトを示す前記信号に基づいて複数の目標のパネル輝度レベル信号のうちの選択された信号を生成するように適応させられたルックアップテーブルと、
    前記ランプに供給される電力を制御するために前記複数の目標のパネル輝度レベル信号のうちの１つを受信するように適応させられたインバータ回路と
    を具備する
    ことを特徴とするコンピュータシステム。
  12. 前記輝度コントローラは、
    バーストモード減光信号生成器回路
    を更に具備し、
    該バーストモード減光信号生成器回路は、
    前記目標のパネル輝度レベル信号を受信し、かつ、複数の目標のパネル輝度レベル信号のうちの前記選択された信号に基づくパルス幅を有するバーストモード信号を生成する低周波数ＰＷＭ信号生成器
    を具備する
    ことを特徴とする請求項１１記載のコンピュータシステム。
  13. 前記インバータ回路は、フルブリッジとハーフブリッジとプッシュプルとロイヤーとクラスＤインバータ回路とからなるグループから選択される
    ことを特徴とする請求項１１記載のコンピュータシステム。
  14. 前記ルックアップテーブルは、
    入力値と対応する出力値とのレジスタ
    を具備し、
    前記入力値は、前記ＬＣＤパネルのまわりのアンビエントライトを示す前記信号によって示され、
    前記出力値は、前記複数の目標のパネル輝度レベル信号によって示される
    ことを特徴とする請求項１１記載のコンピュータシステム。
  15. 前記ランプは、冷陰極蛍光ランプを具備する
    ことを特徴とする請求項１１記載のコンピュータシステム。
  16. ＬＣＤパネルディスプレイに対するマスタ／スレーブ輝度コントローラであって、
    前記ＬＣＤパネルのまわりのアンビエントライトを示す信号を生成する光学センサと、
    前記ＬＣＤパネルのまわりのアンビエントライトを示す前記信号を生成するために、前記光学センサを制御するマイクロコントローラと、
    前記ＬＣＤパネルのまわりのアンビエントライトを示す前記信号を受信し、かつ、前記ＬＣＤパネルのまわりのアンビエントライトを示す前記信号に基づいて複数の目標のパネル輝度レベル信号のうちの選択された信号を生成するように適応させられたルックアップテーブルと、
    前記ＬＣＤパネルに供給される電力を制御するために前記複数の目標のパネル輝度レベル信号のうちの１つを受信するように適応させられたインバータ回路と
    を具備する
    ことを特徴とするマスタ／スレーブ輝度コントローラ。
  17. 複数のランプと、
    前記ランプの輝度を制御する輝度コントローラと
    を具備するＬＣＤパネルであって、
    前記輝度コントローラは、
    前記ＬＣＤパネルのまわりのアンビエントライトを示す信号を生成する光学センサと、
    前記ＬＣＤパネルのまわりのアンビエントライトを示す前記信号を生成するために、前記光学センサを制御するマイクロコントローラと、
    前記ＬＣＤパネルのまわりのアンビエントライトを示す前記信号を受信し、かつ、前記ＬＣＤパネルのまわりのアンビエントライトを示す前記信号に基づいて複数の目標のパネル輝度レベル信号のうちの選択された信号を生成するように適応させられたルックアップテーブルと、
    前記ランプに供給される電力を制御するために前記複数の目標のパネル輝度レベル信号のうちの１つを受信するように適応させられたインバータ回路と
    を具備する
    ことを特徴とするＬＣＤパネル。
  18. ＬＣＤパネルディスプレイと、
    前記ＬＣＤパネルディスプレイを輝かせる複数のランプと、
    前記ランプの輝度を制御する輝度コントローラと
    を具備するコンピュータシステムであって、
    前記輝度コントローラは、
    前記ＬＣＤパネルのまわりのアンビエントライトを示す信号を生成する光学センサと、
    前記ＬＣＤパネルのまわりのアンビエントライトを示す前記信号を生成するために、前記光学センサを制御するマイクロコントローラと、
    前記ＬＣＤパネルのまわりのアンビエントライトを示す前記信号を受信し、かつ、前記ＬＣＤパネルのまわりのアンビエントライトを示す前記信号に基づいて複数の目標のパネル輝度レベル信号のうちの選択された信号を生成するように適応させられたルックアップテーブルと、
    前記ランプに供給される電力を制御するために前記複数の目標のパネル輝度レベル信号のうちの１つを受信するように適応させられたインバータ回路と
    を具備する
    ことを特徴とするコンピュータシステム。
  19. ＬＣＤパネルディスプレイに対する輝度コントローラであって、
    前記ＬＣＤパネルのまわりのアンビエントライトを示す信号を再受信するように適応させられ、かつ、前記ＬＣＤパネルのまわりのアンビエントライトを示す前記信号に基づいて複数の目標のパネル輝度レベル信号のうちの選択された信号を自動的に生成するように適応させられたコントローラ
    を具備する
    ことを特徴とする輝度コントローラ。
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