JP2007095635A - 表示ディスプレイにおける照明装置の調光制御を行う方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
使用される周囲の明暗が変化する状況で使用される表示ディスプレイにおいて、照明装置の照度を適切に調節できるようにする。
【解決手段】
特に微細に調節すべきＬＥＤの照度の範囲を規定する閾値のデータと、指令入力値に応じて変化するＬＥＤの照度の割合が閾値により規定される特に微細に調節すべきＬＥＤの照度の範囲において他の照度の範囲より小さくなるように照度調整を行うためのプログラム線図のデータとを予め設定し保持しておき、この保持されたデータに基づいて手動的または自動的に入力される指令入力値に応じてＬＥＤの調光制御を行う。
【選択図】 図２

Description

本発明は、照明装置の調光制御を行う方法及び装置に関し、より詳細には、発光ダイオードを光源とした表示ディスプレイの照明に好適な照明装置の調光制御方法及び照明装置に関する。

液晶のような光変調型の素子を用いた表示ディスプレイは、現在大型、中型、小型のものにわたり、広範な用途に用いられている。液晶ディスプレイの場合、特に透過型のものでは、バックライトの照明装置が必要であり、反射型のものでも、補助的にフロントライトとして照明装置を備えるものもある。

このように、液晶ディスプレイは、モニタ等に用いられる簡易な反射型のもの以外は、基本的に照明装置と組み合わされて表示を行うものであり、ディスプレイとしての特性に関して、照明装置の特性による部分が多分にある。

液晶ディスプレイのバックライトの光源としては、従来冷陰極管が多く用いられている。その要因として、冷陰極管が細い直線状に形成され、薄い導光板と組み合わせてバックライトを構成するのに適していることや、色再現性、輝度等の表示特性の面からも種々の用途に適合するものである、ということがあげられよう。

バックライトを備えた液晶ディスプレイでは、使用される状況に応じて表示画面の照度を調節する必要性が生ずる。そのため、バックライトの照度を調節するための調光制御装置が設けられている。バックライトの照度を調節するために、光源に加える電圧ないし電流を照度ボリュームつまみにより可変にする。冷陰極管を光源とするバックライトの場合、その照度値は照度ボリュームつまみの回転角度に応じて図４に示されるように変化する。ある程度の高い照度値では、照度ボリュームのつまみの回転角度に応じて照度値を良好に制御できるが、照度ボリュームつまみを絞って照度値を低くしていった場合に、ある照度値以下では照度ボリュームつまみの回転角度に対して照度値の変化する割合が大きくなり、さらに低い照度値では制御できなくなる。これは、冷陰極管の放電特性によるものである。

通常の室内のような環境で用いられる液晶ディスプレイとしては、このように低い照度値まで制御することは必要とされないことが多いが、液晶ディスプレイは多様な状況において用いられるようになっており、車載用、航空管制用、船舶操舵用等、通常の室内環境とは大きく異なる使用環境で用いられるものでは、かなり特定化された照度範囲で使用する必要性が生ずるというようなことがある。

例えば、船舶操舵用の監視モニタとして用いられる液晶ディスプレイでは、操作者が操舵室内で液晶ディスプレイと船外の状況とを見ながら操作を行う。夜間航行時に操舵室内の明かりを極力落とし、海上への視界の妨げにならないようにする。操作者は暗い船外と、定常的な明るさの操縦室内でのディスプレイ画面とを交互に見る必要があり、そのためディスプレイ画面が明るすぎて視認し難くなる。このような状況でディスプレイを見やすくするには、船外の明るさに応じて、ディスプレイの明るさ、すなわちバックライトの照度を調節する必要がある。船外が非常に暗くなっている時には、バックライトを暗くする必要が生ずる。そこで、バックライトの照度を非常に低いレベルにする必要性があるが、バックライトの光源として冷陰極管を用いたものでは、図４に示されるような特性のために、低い照度においては照度ボリュームつまみの回転により良好に照度の制御をすることが困難になり、さらに低い範囲は全く制御できなくなる。このように、光源として冷陰極管を用いたバックライトを備える液晶ディスプレイでは、特に低い照度において、照度調節が的確になされなくなる。

最近においては、バックライトの光源として、冷陰極管のほかに、発光ダイオード（ＬＥＤ）も用いられている。バックライトの光源としてＬＥＤを用いた液晶表示装置については、例えば特許文献１、特許文献２に開示されている。
特開２００２−２７０２０号公報 特開２００４−２１１４７号公報

特許文献１において、液晶表示装置のバックライトにおいてＬＥＤを用いた光源装置が開示されている。このバックライトは、第１の発色光の分布領域を有して白色光を放射する第１の発光部と、第２の発色光を放射する第２の発光部とを備え、第１の発色光と第２の発色光とは、第１の発色光の分布領域において光の合成により白色光に調色されるように、相互に補色の関係にあるものとしている。この構成において用いられる白色光を放射するＬＥＤは、青色光を発光するＬＥＤからの放射光により励起された封止樹脂中のＹＡＧ系蛍光体からの補色の発色光と青色光との混色により白色光を放射するものであるが、バックライトに適用した場合に、白色光の一部が青色と補色光とに分光されて白色光の周囲に発生するために、２つの白色ＬＥＤにより形成される補色光領域の重なる領域において、補色光が強調し合うため、本来の白色光との発色性バランスが悪くなり、バックライトとしての照射面内での発色ムラや輝度ムラが生ずる。

このような発色ムラや輝度ムラをなくすために、特許文献１に記載のものにおいては、白色光を放射する第１の発光部に加えて、その分布領域における色成分と補色の関係にある発色光を放射する第２の発光部を備えることにより、より均一な白色光を放射することができる。しかしながら、バックライトの照度を所望に応じて調節可能にすることについては特に考慮されていないものである。

特許文献２において、液晶表示装置に用いられる面状光源装置において、Ｒ、Ｇ、ＢのＬＥＤからなる光源からの光を検出するセンサーを備え、センサーが検出した値によって、光源の光量を調整することが開示されている。面状光源装置では、Ｒ、Ｇ、Ｂの異なるＬＥＤを用いられているために、使用される環境、温度などにより各色に輝度、色度の経時的な変化が生じ、表示特性が劣化するという問題があるため、特許文献２に記載のものは、この問題を解決するために、輝度、色度の経時的な変化を抑制することを意図しており、液晶表示装置の使用される周囲状況等に応じてバックライトの照度を調節することについては特に考慮されていない。

このように、従来の液晶表示装置のバックライトのような照明装置において、光源として冷陰極管を用いたものでは、特に低照度域において照度を適切に調節することが困難ないし不可能になり、ＬＥＤを用いたものでも、特に表示装置の使用状況に応じて照明装置の照度を調節することは行われていなかった。そのため、船舶操舵用、車載用、飛行操縦用、航空管制用、建設重機操縦用、野外使用のパソコン用、顕微鏡用、ホームシアターやプレゼンテーション用等、使用される周囲の明暗が変化する状況で使用されるディスプレイ、モニタの場合に、照明装置の照度を適切に調節できるようにすることが望まれていた。また、特に低い照度の場合に限らず、表示装置の使用範囲において特に多用される状況で必要とされる照度範囲について、照度ボリュームつまみ等の操作部材により照明装置の照度を微細で良好に調節できるようにすることが望まれていた。さらに、周囲の明暗の状況に応じて照明装置の照度を自動的に調節できるようにすることが望まれていた。

本発明は、前述のような課題を解決すべくなしたものであり、本発明による表示ディスプレイにおける照明装置の調光制御を行う方法は、光源としてＬＥＤを用いた表示ディスプレイにおける照明装置において手動的または自動的に入力される変量である指令入力値に基づいてＬＥＤの調光制御を行う方法であって、特に微細に調節すべきＬＥＤの照度の範囲を規定する少なくとも１つ以上の閾値のデータと前記手動的または自動的に入力される変量である指令入力値に応じて変化するＬＥＤの照度の割合を示す直線または曲線からなるプログラム線図のデータとを予め設定し保持することと、予め設定され保持されている前記プログラム線図のデータに基づいて前記手動的または自動的に入力される変量である指令入力値に応じてＬＥＤの調光制御を行うことと、からなり、前記指令入力値に応じて変化するＬＥＤの照度の割合が前記少なくとも１つ以上の閾値により規定される特に微細に調節すべきＬＥＤの照度の範囲において、他の照度の範囲より小さくなるようにしたものである。

ＬＥＤの調光制御をＬＥＤに供給するパルス電流のパルス幅を調節することにより行うようにしてもよい。

前記少なくとも１つ以上の閾値のデータと前記指令入力値に応じて変化するＬＥＤの照度の割合を示す直線または曲線からなるプログラム線図のデータとを複数組予め設定され保持しておき、いずれか１組のデータを用いて調光制御を行うようにしてもよい。

前記少なくとも１つ以上の閾値のデータ及び／または前記指令入力値に応じて変化するＬＥＤの照度の割合を示す直線または曲線からなるプログラム線図のデータの設定を変更可能にしてもよい。

実際に行った調光制御の操作について学習を行い、その結果を保持しておき、以降の調光制御において学習の結果を利用できるようにしてもよい。

前記ＬＥＤとして白色ＬＥＤを用いてもよい。

本発明による表示ディスプレイの照明装置の調光制御の方法により調光制御のなされる表示ディスプレイをマスターとし、他の１台または複数台の表示ディスプレイをスレーブとして設定し、スレーブ側の表示ディスプレイがマスター側の表示ディスプレイにおける調光制御に追従して制御されるようにしてもよい。

本発明による表示ディスプレイにおける照明装置の調光制御を行う装置は、ＬＥＤからなる光源と、該光源の照度を制御するための調光制御部と、入力・設定部とを備えてなる表示ディスプレイにおける照明装置の調光制御を行う装置であって、前記入力・設定部は前記調光制御部における制御動作に必要な手動的または自動的に入力される変量である指令入力値を与えるための調光入力部を有し、前記調光制御部は、特に微細に調節すべきＬＥＤの照度の範囲を規定する少なくとも１つ以上の閾値のデータと前記手動的または自動的に入力される変量である指令入力値に応じて変化するＬＥＤの照度の割合を示す直線または曲線からなるプログラム線図のデータとを予め設定し保持するための設定データ保持部と、該設定データ保持部において予め設定され保持されているデータに基づいて前記手動的または自動的に入力される変量である指令入力値に応じてＬＥＤの調光制御を行う制御演算部と、該制御演算部の出力を受けてＬＥＤに供給する電流の制御を行う駆動制御部とを有し、前記指令入力値に応じて変化するＬＥＤの照度の割合を示す直線または曲線からなるプログラム線図のデータが前記少なくとも１つ以上の閾値により規定される特に微細に調節すべきＬＥＤの照度の範囲において、他の照度の範囲より小さくなるように設定され保持されているものである。

前記調光制御部の制御演算部はＬＥＤの調光制御を行うためＬＥＤに供給するパルス電流のデューティ比を演算してＰＷＭ信号を出力するマイクロコンピュータを備え、前記調光制御部は前記制御演算部からのＰＷＭ信号を受けて供給電源をパルス変調するためのスイッチング素子を含むようにしてもよい。

前記少なくとも１つ以上の閾値のデータと前記指令入力値に応じて変化するＬＥＤの照度の割合を示す直線または曲線からなるプログラム線図のデータとが前記設定データ保持部に複数組予め設定され保持されており、いずれか１組のデータを前記入力・設定部における設定部での操作により選択し調光制御を行うようにしてもよい。

前記設定データ保持部に設定し保持されている前記少なくとも１つ以上の閾値のデータ及び前記直線または曲線からなるプログラム線図のデータを前記入力・設定部における設定部での操作により変更可能にしてもよい。

前記入力・設定部における調光入力部が手動による操作を行うための操作部材を有する手動調光入力部と測光素子により検出された周囲の状況の明暗に応じて自動的に操作を行うための自動調光入力部とを切り替え可能に備えるようにしてもよい。

前記駆動制御部においてＬＥＤに供給される電流値の検出手段を備え、該検出手段による検出されたデータを制御演算部にフィードバックして過大電流を防止するように制御可能にしてもよい。

前記ＬＥＤに供給される電流の検出手段が前記駆動制御部の出力側に挿入されたシャント抵抗と、該シャント抵抗に流れる電流をフォトカプラーにより回路絶縁して制御演算部にフィードバックするようにしてもよい。

前記調光制御部が調光制御を行う操作について学習を行う機能をさらに備え、学習の結果を設定データ保持部に保持し、学習の結果を利用して操作を行えるようにしてもよい。

前記ＬＥＤからなる光源が１つの白色ＬＥＤまたは複数の直列に接続されたＬＥＤからなるようにしてもよい。

前記表示ディスプレイが液晶パネルを有する液晶ディスプレイであるようにしてもよい。

本発明による表示ディスプレイの照明装置の調光制御を行う装置により調光制御のなされる表示ディスプレイをマスターとし、他の少なくとも１台以上の表示ディスプレイをスレーブとして設定し、スレーブ側の表示ディスプレイがマスター側の表示ディスプレイにおける調光制御に追従して制御されるようにしてもよい。

本発明においては、手動的または自動的に入力される指令入力値の変量に対して変化するＬＥＤの照度の割合が設定された閾値により規定される特に微細に調節すべきＬＥＤの照度の範囲において他の照度の範囲より小さくなるようにしたので、表示ディスプレイが使用される環境において、特に微細に精度よく調光制御を行うことが必要な照度範囲を含む全照度範囲において照明装置の調光制御を確実、良好に行うことができ、表示ディスプレイの表示画像の誤認が生じ易いような周囲の状況においても画像の視認に対する負荷が軽減されて読み取り易くなり、表示ディスプレイを使用する管理業務の安全性を向上させることが可能になる。

冷陰極管を光源として用いた従来のバックライトの場合、ある程度高い照度の範囲では照度ボリュームつまみの回転角度に対して照度値の変化が小さく、すなわち図４の照度ボリュームつまみ回転角度−照度値のグラフでの線の傾斜が小さくなっており、より低い照度の範囲では照度ボリュームの回転角度に対して照度値の変化する割合がより大きく、すなわち照度ボリューム回転角度−照度値のグラフでの線の傾斜がより大きくなっており、調整限界の照度値では傾斜が無限大になって、照度調整が困難になる。

照度ボリューム回転角度−照度値のグラフで線の傾斜が小さいほど照度ボリュームつまみの回転による照度値の調節が微細かつ良好になされる。そのため、本発明においては、照度値を微細に調節することを重視する照度範囲において照度ボリューム回転角度−照度値のグラフにおける線の傾斜が小さくなるようにするという考え方が根底にある。また、特に、低い照度範囲において照度値を微細に調節することを重視することから、照明装置の光源として冷陰極管でなく、ＬＥＤを用いる。ＬＥＤの場合は、冷陰極管の場合と異なって、実質的に照度０まで微細に調節可能である。

ＬＥＤの照度値を調節する方法として、電流値による調節方法と、パルス幅による調節方法とがある。電流の大きさによる調節方法では、ＬＥＤの性質上電流の大きさを変えるとそのＬＥＤの発光色がある程度変化することになる。パルス幅による調節方法では、電流の大きさは一定にして、パルス電流の周期に対するパルス幅の比（デューティ比）を変える、すなわち実効値としての電流値を変えることによりＬＥＤの照度値を調節するのであり、照度値により特に発光色が変化することはない。このことから、本発明では、パルス幅によりＬＥＤの照度値の調節を行う。

図１（ａ）は、本発明による液晶ディスプレイの構成の例を概略的に断面で示したものであり、この液晶ディスプレイは、透過型の液晶パネル１、液晶パネルの駆動回路２、液晶パネル１を背後から照明するための平板または楔板状の導光板３、導光板３の端面に列状に配置されたＬＥＤからなる光源４、光源４の調光制御部５を備えており、導光板３、光源４、調光制御部５はバックライトとなる部分である。調光制御部５は、後述するように、周囲の状況等に応じてバックライトの光源の輝度が適切になるように制御するものである。そのほかに、液晶の駆動回路２、光源４、調光制御部５への入力設定を行う入力部や電源部（図示せず）が設けられ、それらが全体として、ディスプレイケース内６に収容されている。

図１（ｂ）は、バックライト４の光源の部分を示しており、基板７上に複数のＬＥＤ８が列状に配置され、直列に接続され、電源部より電圧を供給されるようになっている。図示のものは、ＬＥＤ８を基板７の一方の面に配列してあり、このような光源４のＬＥＤ８の配列された側をバックライトにおける導光板３の入射側端面に向けて配置する。導光板３が平板状で対向する両端面が入射面となるものでは、両方の入射面にそれぞれ光源４を配置する。ＬＥＤの数を多くして光量を増大させるために、基板７の両面にＬＥＤ８をそれぞれ配列した光源、あるいは図１（ｂ）に示すように一方の面にＬＥＤが配列された基板を背中合わせに一体にした光源としてもよい。この場合基板７はバックライトの導光板３の入射側端面に垂直に配置し、ＬＥＤ８からの発散光を導板３の入射側端面に向けるために光源４に沿ってこれを覆うように内面を反斜面とした筒体状を配設することが必要である。また、ＬＥＤ８を直列に接続するのは、調光制御を精度良く行うこと、電力の損失を少なくすることにおいて有利である。

フルカラーの液晶ディスプレイの場合には、ＬＥＤとして白色ＬＥＤを用いる。ＬＥＤにより白色に発光させるには、Ｒ、Ｇ、Ｂ三原色のＬＥＤを組み合わせてもよいが、単一素子として白色ＬＥＤとしたものが構成上簡易である。白色ＬＥＤとしては、人体に有害な紫外光波長を含まないのがよい。また、フルカラーのものでなければ、必要とされる色のＬＥＤ用いてもよい。導光板３の入射側端面の幅（基盤４の長さ）が大きい場合に複数のＬＥＤを列状に配置するが、比較的小型のディスプレイの場合でこの幅が小さければ、１つのＬＥＤを用いて列方向に光を拡散させる光学部材を用いてもよい。

図２（ａ）は、本発明によりバックライトのＬＥＤの調光制御を行う装置としての構成を示すものである。このＬＥＤの調光制御を行う装置は、概略的には、制御に対する条件を入力する入力・設定部１０、入力・設定部１０において入力された条件、設定された条件に応じて、また適切にＬＥＤ８に対し照度の調節を行う調光制御部５、ＬＥＤ８への電力及び調光制御部への電力を供給する電源部２０により構成され、調光制御部５からの出力がＬＥＤ８に供給されて所望の調光がなされるものである。

入力・設定部１０はＬＥＤ８の調光制御を手動で行うための手動調光入力部１１と、自動的に行うための自動調光入力部１２とのいずれかを選択する手動・自動切替部１３を有しており、手動調光入力部１１は手動で操作が可能な照度ボリュームつまみを備え、その回転角度に応じた入力値が調光制御部５に送出される。自動調光入力部１２は液晶ディスプレイの外部の明暗の状況に応じて自動的にバックライトの調光の制御を行うための入力を行うもので、外部光の強度を検出する測光素子（図示せず）が設けられ、それにより検出された外部光の強度を調光制御部に送出して自動調光が行われるようにする。測光素子は外部光の強度を測定するために設けられ、液晶ディスプレイの周囲の明暗状況を測定するのであるが、船舶操舵用の液晶ディスプレイのように、大きく変化する船外の明暗状況をデータとして取り入れる必要がある場合、室内用の測光素子と室外用の測光素子とを別個に備え、両者の測光素子で検出された光の強度をもとに、液晶ディスプレイが視認し易くなるようにバックライトのＬＥＤの調光制御を行うようにしてもよい。また、設定部１４は、調光制御のための調光の条件等に関するパラメータの設定または変更等の必要な操作を行うものである。

調光制御部５は、インタフェース条件処理部５１、設定データ保持部５２、制御演算部５３、駆動制御部５４、フィードバック制御部５５からなる。インタフェース条件制御部５１は入力・設定部１０からの設定データ、指令入力値のデータを受け取り、それに応じて設定データ保持部５２、制御演算部５３へのデータを供給するための処理を行うものである。設定データ保持部５２はＬＥＤ８に対しどのように調光制御を行うかを規定するためのデータを設定、保持する記憶手段を含む構成とする。

制御演算部５３は入力・設定部１０からの指令入力値のデータと設定データ保持部５２におけるデータとに基づいて、演算を行いＬＥＤ８の駆動制御を行う駆動制御部５４への制御データを出力するものである。駆動制御部５４への制御データはＬＥＤの照度をパルス電流のデューティ比で調整するためのパルス幅変調（ＰＷＭ）信号によるものであり、制御演算部５３はＰＷＭ機能を含むマイクロコンピュータにより構成される。

駆動制御部５４は制御演算部５３から受け入れたＰＷＭ信号による制御データをもとに電源部２０から供給された電流をＬＥＤの照度に応じたデューティ比となるパルス電流に変換するためのスイッチング回路を含む。駆動制御部５４によりＰＷＭ信号をもとに電流値が一定でパルス幅が調整されたパルス電流が送出され、このパルス電流により表示ディスプレイのバックライトのＬＥＤ８が点灯動作する。ＬＥＤ８による照度はパルス電流のデューティ比に応じて、すなわち電流の実効値に応じて調節され、電流のピーク値は一定なので、色度の変化が生じることはない。

また、駆動制御部５４からの出力電流が過大になるのを防止するため、この出力電流値を検出して制御演算部５３にフィードバックするフィードバック制御部５５を設けるのが装置の安定性の上から望ましい。このフィードバック制御部５５は、より詳細には図２（ｂ）に例示されるような回路構成が用いられる。図２（ｂ）において、駆動制御部５４は電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）等のローサイドカット素子ＬＣを含みスイッチング回路をなしており、制御演算部５３からの調光用ゲートパルスを受けて電源部からの整流されている電流をパルス変調する。のスイッチング回路の出力側とＬＥＤ８との間で高電位側にシャント抵抗ＳＲが挿入され、このシャント抵抗ＳＲに並列に発光素子が接続されている。この発光素子と対をなしてフォトトランジスタが配置されフォトカプラーＰＣを構成する。発光素子は電流検出のための発光を行う発光ダイオード（ＬＥＤ）であり、フォトトランジスタは発光素子の発光強度に応じた電圧を生ずる作用を行う受光素子である。シャント抵抗ＳＲに流れる微小電流が電圧に変換され、コンデンサＣにより平滑化された上で制御演算部５３にフィードバックされる。制御演算部５３では、フィーバックされた値に応じて、過大電流の判定、減光指令を行う。通常フォトトランジスタはレベルの異なるオン・オフ等のインタフェースに使用されるものであるが、このようなフィードバック系に適用し、発光ダイオードの発光強度を電圧に変換するにあたり、図２（ｃ）においてＬＯとＨＩとの間の傾斜線で表される信号増幅エリアを利用することにより、ＬＥＤ８に供給される電流が微小で、安定しているため、安価にフィードバック電流の検出を行うことができる。

電源部２０はＬＥＤ８を点灯駆動する駆動制御部５４を含めて、調光制御部５への必要な電力を供給するものであり、交流電源の場合には、整流して直流にする。

次に、本発明によりどのようにＬＥＤの調光制御を行うかについて説明する。図３（ａ）は、特に低照度の範囲を重視して、微細に精度よく調光制御を行うことを意図した場合の例である。図３（ａ）では、最大照度の１５％を閾値として、この閾値より低い照度範囲において照度ボリュームつまみ回転角度に対する照度の変化割合が小さく、閾値より高い照度範囲において照度ボリュームつまみ回転角度に対する照度の変化割合がより大きくなっている。これにより閾値より低い照度範囲において、より微細に精度よく調光制御を行うことができる。低い方の照度範囲、高い方の照度範囲での調光制御は、図３（ａ）で直線状として表され、照度ボリュームつまみ回転角度と照度との変化が比例関係になっているが、必ずしも直線状とすることは必要ではなく、例えば閾値より低い照度範囲内でも低い方の照度閾値特に微細に調光制御するために、下に凸の曲線状にしてもよい。あるいは、調光制御の必要性により上に凸の曲線状になってもよい。このような調光制御を行うために、特に微細に精度よく調光制御を行う照度範囲を規定する閾値、全照度範囲における照度ボリュームつまみ回転角度に対する照度の変化割合の関係を示すプログラム線図のデータを予め設定し設定データ保持部５２に保持しておく。

また、設定データ保持部５２に保持されるこのデータは不変のものとしてもよいが、必要に応じて入力・設定部１０の設定部１４の操作により設定されたデータを変更できるようにしてもよい。

図３（ｂ）は、中間的な特定の照度範囲を重視して、微細に精度よく調光制御を行うことを意図した場合を示す例であり、この例では最大照度の５０％を閾値１、７０％を閾値２として、閾値１と閾値２との間の範囲では照度ボリュームつまみ回転角度に対する照度の変化割合が小さく、閾値１より低い照度範囲、閾値２より高い照度範囲において照度ボリュームつまみ回転角度に対する照度の変化割合がより大きくなっている。これは、中間の特定の照度範囲で表示ディスプレイを使用することが多く、この範囲を特に重視して微細に調光制御することが望ましいという適用例である。この場合も、閾値１、閾値２、調光制御の特性を示すプログラム線図のデータは予め設定され保持される。

図３（ａ）、（ｂ）には比較的単純な制御のパターンを例示したが、実際にはこのような単純な例をさらに組み合わせた制御のパターンで調光制御を行うようにしてよく、特に微細に精度よく調光制御を行う照度の範囲を複数にしてもよい。この場合、それらの範囲を規定する閾値は２つより多くなることにもなる。いずれにしても、照度範囲を規定する１つまたは複数の閾値と、これらの閾値により規定される照度範囲のうち特に微細に精度よく調光制御を行いたい照度範囲において、他の照度範囲よりも照度ボリュームつまみ回転角に対する照度の変化割合が小さくなるようにする。閾値により規定されるそれぞれの照度範囲において、制御のパターンを示すボリュームつまみ回転角−照度値のグラフで、照度ボリュームつまみ回転角に対する照度の変化割合はその照度範囲における線の傾きとして表される。このそれぞれの範囲における照度ボリュームつまみ回転角に対する照度の変化割合は照明装置が使用される全体の照度範囲にわたって予めプログラム値として設定され、設定データ保持部５２に保持される。このプログラム値は、図３（ａ）、（ｂ）の例で言えば、照度０％から１００％まで右上がりの一続きの折れ線（曲線を含んでもよい）で表される。

本発明においては、特に微細に調光制御を行う照度の範囲を規定する閾値のデータと、一続きの折れ線で表され全照度範囲にわたる調光制御のパターンを表す少なくとも１組のプログラム線図のデータとを予め設定し保持しておく。照明装置の使用形態において、閾値のデータやプログラム線図のデータを変更する必要性が考えられる場合には、設定部１４での操作によりプムグラムを可変設定できるようにしてもよい。あるいは、それぞれ異なる調光制御のパターンを示す複数組の設定されたプログラム線図、閾値のデータを設定データ保持部５２に保持し、設定部１４においていずれか１組のプログラム値を選択できるようにしてもよい。

図３（ａ）、（ｂ）に示す制御のパターンは、照度ボリュームつまみ回転角度と照度値との関係を表されており、手動で照度ボリュームつまみを回転させて調光制御を行う場合のものである。手動で調光制御を行うための操作部材として照度ボリュームつまみを用い操作部材としては、スライドノブ、アップダウンキー等他の部材を用いてもよい。

手動による調光制御ではなく、自動的に調光制御を行う場合には、照度ボリュームつまみ等の操作部材によるのではなく、ディスプレイに付設されている測光素子により検出された周囲の状況の明暗を示すデータに応じて調光制御を行う。この場合には、測光素子により検出された周囲の状況の明暗を示すデータをもとに、どれだけ照明装置の照度を増減させる必要があるかを算出するものであり、この必要な照度の増減量が手動で調光制御を行う場合の照度ボリュームつまみの回転角度等の操作部材による操作量に相当するものとなり、前述した閾値のデータ、調光制御のパターンを示すプログラム線図のデータを用いて調光制御を行うことにおいては同様になる。

照明装置を備えた表示ディスプレイにおいては、特に微細に精度よく調光制御を行いたい照度範囲において、他の照度範囲よりも照度ボリュームつまみ回転角度等の操作部材による操作量または測光素子による検出値に応じて算出された量に対する照度の変化割合が小さくなるように設定された閾値のデータ、少なくとも１組のプログラム線図のデータが取り出せるように設定データ保持部５２に保持されている。

表示ディスプレイの使用の際に、調光制御を手動で行うか、自動的に行うかを手動・自動切替部１３で切り替える。手動を選択した時には、照度ボリュームつまみ等の操作部材の操作により照度制御を行い、自動を選択した時には、測光素子で検出された周囲の状況の明暗に応じて照明装置の照度が自動的に制御される。

操作者が手動で照度ボリュームつまみ等の操作部材を操作する場合に、周囲の状況等に応じた調光制御の手順、操作の具合はある程度類型化される部分もあり、そのような場合に、操作者が常に試行錯誤的に操作を行うよりも、実際に行った調光制御における操作手順、操作具合の経過のうちの必要事項を蓄積しておき、以後の操作において利用できるようにするのが便宜的である。そのために、調光制御部５において、さらに公知の学習機能を備え、設定部１４においては実際の表示ディスプレイの操作の際に学習を行うことを選択できるようにし、学習の結果を設定データ保持部に蓄積するのがよい。ある期間実際に調光制御の操作を行った後には、設定部１４での設定によりこのような学習の結果を利用して調光制御の操作を効率よく行うことが可能になる。

船舶の操舵等において、表示ディスプレイ複数備えられ、一人の操作者が複数台の表示ディスプレイを操作し使用する形態があり、その際に、複数台の表示ディスプレイにおけるバックライトの照明装置を同様に調光制御する必要性が生ずる。このような場合、複数台の表示ディスプレイの内の特定のものをマスターとし、他をスレーブとして設定し、マスターとなる表示ディスプレイにおける調光制御にスレーブとなる表示ディスプレイ側が追従して調光制御がなされるようにするのがよい。そのように複数台の表示ディスプレイにおいてマスター・スレーブの関係を設定するためには、マスター側の表示ディスプレイにおいて、設定部１４により設定されたデータ、手動調光制御入力部１１または自動調光制御入力部１２とからの入力データが逐次スレーブ側の表示ディスプレイにケーブル等を介して送出されるようにし、マスター側にはこのようなデータの送出手段を、また、スレーブ側にはデータの取り込み手段を備える必要がある。

以上の説明において、表示ディスプレイとして、バックライトによる照明装置を備えた液晶ディスプレイを中心に説明したが、本発明による照明装置の調光制御の方法及び装置は、特に液晶ディスプレイにおけるバックライト照明に限らず、フロントライト照明であっても、また液晶型でない他の表示ディスプレイにおいても同様に有効である。

（ａ）本発明による照明装置を備えた液晶ディスプレイの概略的構成を断面で示した図である。（ｂ）照明装置のうちの光源としてのＬＥＤの部分を示す図である。 （ａ）本発明による照明装置の光源ＬＥＤの調光制御を行う装置の構成を示す図である。（ｂ）調光制御部におけるフィードバック系を回路構成の例を示す図である。（ｃ）フィードバック系の増幅部分の動作域を示す図である。 （ａ）本発明により調光制御を行う場合の調光制御のパターンの例を示す図である。（ｂ）本発明により調光制御を行う場合の他の調光制御のパターンの例を示す図である。 照明装置の光源として冷陰極管を用いた従来の表示ディスプレイにおける光源の調光制御の状態を示す図である。

Claims (18)

1. 光源としてＬＥＤを用いた表示ディスプレイにおける照明装置において手動的または自動的に入力される変量である指令入力値に基づいてＬＥＤの調光制御を行う方法であって、
   特に微細に調節すべきＬＥＤの照度の範囲を規定する少なくとも１つ以上の閾値のデータと前記手動的または自動的に入力される変量である指令入力値に応じて変化するＬＥＤの照度の割合を示す直線または曲線からなるプログラム線図のデータとを予め設定し保持することと、
   予め設定され保持されている前記プログラム線図のデータに基づいて前記手動的または自動的に入力される変量である指令入力値に応じてＬＥＤの調光制御を行うことと、
   からなり、
   前記指令入力値に応じて変化するＬＥＤの照度の割合が前記少なくとも１つ以上の閾値により規定される特に微細に調節すべきＬＥＤの照度の範囲において、他の照度の範囲より小さくなる
   ようにしたことを特徴とする表示ディスプレイにおける照明装置の調光制御を行う方法。
2. ＬＥＤの調光制御をＬＥＤに供給するパルス電流のデューティ比を調節することにより行うことを特徴とする請求項１に記載の表示ディスプレイにおける照明装置の調光制御を行う方法。
3. 前記少なくとも１つ以上の閾値のデータと前記指令入力値に応じて変化するＬＥＤの照度の割合を示す直線または曲線からなるプログラム線図のデータとを複数組予め設定し保持しておき、いずれか１組のデータを用いて調光制御を行うようにしたことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の表示ディスプレイにおける照明装置の調光制御を行う方法。
4. 前記少なくとも１つ以上の閾値のデータ及び／または前記指令入力値に応じて変化するＬＥＤの照度の割合を示す直線または曲線からなるプログラム線図のデータの設定を変更可能にしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の表示ディスプレイにおける照明装置の調光制御を行う方法。
5. 実際に行った調光制御の操作について学習を行い、その結果を保持しておき、以降の調光制御において学習の結果を利用できるようにしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の表示ディスプレイにおける照明装置の調光制御を行う方法。
6. 前記ＬＥＤとして白色ＬＥＤを用いたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の表示ディスプレイにおける照明装置の調光制御を行う方法。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の表示ディスプレイの調光制御の方法により調光制御のなされる表示ディスプレイをマスターとし、他の１台または複数台の表示ディスプレイをスレーブとして設定し、スレーブ側の表示ディスプレイがマスター側の表示ディスプレイにおける調光制御に追従して制御されるようにしたことを特徴とする表示ディスプレイにおける照明装置の調光制御を行う方法。
8. ＬＥＤからなる光源と、該光源の照度を制御するための調光制御部と、入力・設定部とを備えてなる表示ディスプレイにおける照明装置の調光制御を行う装置であって、
   前記入力・設定部は前記調光制御部における制御動作に必要な手動的または自動的に入力される変量である指令入力値を与えるための調光入力部を有し、
   前記調光制御部は、特に微細に調節すべきＬＥＤの照度の範囲を規定する少なくとも１つ以上の閾値のデータと前記手動的または自動的に入力される変量である指令入力値に応じて変化するＬＥＤの照度の割合を示す直線または曲線からなるプログラム線図のデータとを予め設定し保持するための設定データ保持部と、該設定データ保持部において予め設定され保持されているデータに基づいて前記手動的または自動的に入力される変量である指令入力値に応じてＬＥＤの調光制御を行う制御演算部と、該制御演算部の出力を受けてＬＥＤに供給する電流の制御を行う駆動制御部とを有し、
   前記指令入力値に応じて変化するＬＥＤの照度の割合を示す直線または曲線からなるプログラム線図のデータが前記少なくとも１つ以上の閾値により規定される特に微細に調節すべきＬＥＤの照度の範囲において、他の照度の範囲より小さくなるように設定され保持されていることを特徴とする表示ディスプレイにおける照明装置の調光制御を行う装置。
9. 前記調光制御部の制御演算部はＬＥＤの調光制御を行うためＬＥＤに供給するパルス電流のデューティ比を演算してＰＷＭ信号を出力するマイクロコンピュータを備え、前記調光制御部は前記制御演算部からのＰＷＭ信号を受けて供給電源をパルス変調するためのスイッチング素子を含むものであることを特徴とする請求項８に記載の表示ディスプレイにおける照明装置の調光制御を行う装置。
10. 前記少なくとも１つ以上の閾値のデータと前記指令入力値に応じて変化するＬＥＤの照度の割合を示す直線または曲線からなるプログラム線図のデータとが前記設定データ保持部に複数組予め設定され保持されており、いずれか１組のデータを前記入力・設定部における設定部での操作により選択し調光制御を行うようにしたことを特徴とする請求項８または９のいずれかに記載の表示ディスプレイにおける照明装置の調光制御を行う装置。
11. 前記設定データ保持部に設定し保持されている前記少なくとも１つ以上の閾値のデータ及び前記直線または曲線からなるプログラム線図のデータを前記入力・設定部における設定部での操作により変更可能にしたことを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載の表示ディスプレイにおける照明装置の調光制御を行う装置。
12. 前記入力・設定部における調光入力部が手動による操作を行うための操作部材を有する手動調光入力部と測光素子により検出された周囲の状況の明暗に応じて自動的に操作を行うための自動調光入力部とを切り替え可能に備えていることを特徴とする請求項８〜１１のいずれかに記載の表示ディスプレイにおける照明装置の調光制御を行う装置。
13. 前記駆動制御部においてＬＥＤに供給される電流値の検出手段を備え、該検出手段による検出されたデータを制御演算部にフィードバックして過大電流を防止するように制御可能にしたことを特徴とする請求項８〜１２のいずれかに記載の表示ディスプレイにおける照明装置の調光制御を行う装置。
14. 前記ＬＥＤに供給される電流の検出手段が前記駆動制御部の出力側に挿入されたシャント抵抗と、該シャント抵抗に流れる電流をフォトカプラーにより回路絶縁して制御演算部にフィードバックするようにしたことを特徴とする請求項１３に記載の表示ディスプレイにおける照明装置の調光制御を行う装置。
15. 前記調光制御部が調光制御を行う操作について学習を行う機能をさらに備え、学習の結果を設定データ保持部に保持し、学習の結果を利用して操作を行えるようにしたことを特徴とする請求項８〜１４のいずれかに記載の表示ディスプレイにおける照明装置の調光制御を行う装置。
16. 前記ＬＥＤからなる光源が１つの白色ＬＥＤまたは複数の直列に接続されたＬＥＤからなることを特徴とする請求項８〜１５のいずれかに記載の表示ディスプレイにおける照明装置の調光制御を行う装置。
17. 前記表示ディスプレイが液晶パネルを有する液晶ディスプレイであることを特徴とする請求項８〜１６のいずれかに記載の表示ディスプレイの照明装置の調光制御を行う装置。
18. 請求項８〜１７のいずれかに記載の表示ディスプレイの照明装置の調光制御を行う装置により調光制御のなされる表示ディスプレイをマスターとし、他の少なくとも１台以上の表示ディスプレイをスレーブとして設定し、スレーブ側の表示ディスプレイがマスター側の表示ディスプレイにおける調光制御に追従して制御されるようにしたことを特徴とする表示ディスプレイにおける照明装置の調光制御を行う装置。

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