JP2009204897A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】暗所であってもバックライトの輝度制御を正確に行うことができ、また液晶表示装置の交流駆動によるノイズの影響を受けない表示装置を提供する。
【解決手段】照度センサ２０の出力は、バックライト２８が消灯しているタイミングで、サンプルホールド装置２４によりサンプルホールドされる。またこの消灯タイミングは交流反転に同期しかつＴだけずらす。輝度制御装置３２は、サンプルホールドされた外光の照度に応じて、バックライト２８の輝度を制御する。このようにすれば、暗所であっても、バックライト２８の影響を受けずに、外光の照度を正確に測定することが可能となる。また、バックライト２８の消灯時間及び点灯周期は、肉眼で認識できない程度となっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置等の表示装置に係り、さらに詳細には、バックライトの輝度を制御する輝度制御装置を備える表示装置に関する。

従来、テレビジョンや携帯電話等に用いられる液晶表示装置として、照度センサにより検知された外光の照度に応じてバックライトの輝度を制御するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この液晶表示装置によれば、例えば、室内などの比較的暗い場所において、バックライトの輝度が高すぎてコントラストが低下することが有効に防止され、暗所でもその表示画面を見やすくすることができるようになる。

さらに、上述した照度センサが１つだけでは、外光の輝度を常に正確に検出することができるとは限らないため、異なる場所に配置された複数の照度センサを備える液晶表示装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この液晶表示装置では、液晶表示パネルの近傍に第１の照度センサが設けられ、第１の照度センサと比較して液晶表示パネルから離れた位置に第２の照度センサが設けられている。そして、第１、第２照度センサの出力に対しては、加算演算又は重み付け加算演算が施され、その演算結果に基づいて液晶表示パネルのバックライトの輝度が制御される。このようにすれば、異なる場所に配置された複数の照度センサの出力を用いて外光の照度を可能な限り正確に検出して、バックライトの制御を行うことができるようになる。
特開２００２−１７４８０６号公報 特開２００６−０７２２５５号公報

しかしながら、上述のような液晶表示装置では、暗所においては、外光の照度に対してバックライトの光が相対的に強くなるため、照度センサがバックライトの光を検知してしまうことがあり、実際の外光の照度を正確に検知することができなくなるという不都合がある。また、照度センサを複数設置した場合には、照度センサの設置数に応じて装置コストが増大する。

また、液晶表示装置では、液晶の焼付を防ぐため交流反転駆動するのが通常であり、この交流反転に伴うノイズがしばしば問題となり、特に照度センサのように微小な信号を増幅器により増幅する場合は、重畳したノイズが増幅され、出力に甚大な影響を及ぼす。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、液晶表示装置の交流駆動に伴うノイズを除去でき、暗所であってもバックライトの輝度制御を、正確、かつ、効率的に行うことができる表示装置を提供することを目的とする。

本発明においては、上記課題を解決するために、以下の手段を講じた。
（１）表示パネルをその表示面の裏側から照明するバックライトと、前記バックライトを間欠点灯させるバックライト駆動装置と、前記表示パネル近傍の照度を検知して出力する検知装置と、前記バックライトが消灯している間の前記検知装置の出力をサンプルホールドして出力するサンプルホールド装置と、前記サンプルホールド装置の出力に基づいて、前記バックライト駆動装置によって駆動されるバックライトの輝度を制御する輝度制御装置と、を備える表示装置とした。
（２）前記輝度制御装置は、前記サンプルホールド装置の出力が、所定レベルより低い場合に、その出力が大きくなるにつれて、前記バックライトの輝度が高くなるように制御することとした。
（３）前記輝度制御装置は、前記サンプルホールド装置の出力が所定レベル以上となった場合には、前記バックライトの輝度を一定に維持することとした。
（４）前記バックライトの消灯時間を、１ｍｓ以下とし、前記バックライトの間欠点灯の周波数を、６０Ｈｚ以上とすることとした。
（５）前記検知装置を、ＰＩＮフォトダイオードとすることとした。
（６）前記輝度制御装置は、前記サンプルホールド装置の照度検出タイミングを液晶駆動装置の交流化反転に同期させかつ交流化反転から所定の時間（Ｔ）だけずらして行うようにした。

上記表示装置によれば、バックライトが消灯している間の検知装置の出力に基づいて外光の照度を検知する。このようにすれば、暗所であっても、バックライトの光を検知してしまうのを防ぐことができるようになるため、外光の照度を正確に測定することが可能となる。また交流化反転のタイミングを避けて照度検出を行うため、交流化反転に伴うノイズの影響を除去できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。

図１に、本発明の一実施形態に係る表示装置の構成を概略的に示す。この表示装置は、携帯機器やテレビジョン装置などに組み込まれて使用されるものである。図１に示されるように、本実施形態に係る表示装置１００は、照度センサ２０と、周期信号発生装置２２と、サンプルホールド装置２４と、バックライト駆動装置２６と、バックライト２８と、表示パネル３０と、輝度制御装置３２と、を備えている。

照度センサ２０は、例えば、携帯機器等の筐体面５０上であって、表示パネル３０の近傍に設けられている。この照度センサ２０は、外部から入射する外光（太陽光や室内の照明光）の照度を検知して、その検知結果に相当する電気信号を、サンプルホールド装置２４に出力している。このような照度センサ２０としては、ナノオーダレベルの高応答なものを用いるのが望ましい。例えばＰＩＮフォトダイオードは、このような照度センサ２０として用いるのに好適である。

周期信号発生装置２２は、例えば、水晶発振器などを備えており、所定の周波数のクロックパルス信号を、サンプルホールド装置２４と、バックライト駆動装置２６とに出力している。本実施形態では、このクロックパルス信号の周波数を６０（Ｈｚ）とする。後述するように、サンプルホールド装置２４と、バックライト駆動装置２６とは、このクロックパルス信号に従って１／６０秒の周期で動作している。

サンプルホールド装置２４は、周期信号発生装置２２から入力されるクロックパルス信号に従って、照度センサ２０から出力される照度の検知信号（例えば電圧信号）を、一定期間（すなわち１／６０秒）間隔で、サンプルホールドして出力する。サンプルホールド装置２４におけるサンプリングは、後述するように、バックライト２８が消灯している間に行われる。

一方、バックライト駆動装置２６は、周期信号発生装置２２から入力されるクロックパルス信号に従って、そのクロックパルス信号の周期（１／６０秒）で、バックライト２８を間欠点灯させる。本実施形態では、クロックパルス信号の１周期におけるバックライト消灯時間（すなわち１回の消灯時間）を、１（ｍｓ）としている。これにより、バックライト２８は、肉眼で認識できない程度で間欠点灯するようになる。

バックライト２８は、表示パネル３０の背面に設けられ、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光源と、乱反射板を有している。発光源から発せられた光は、乱反射板により乱反射され、表示パネル３０背面全体を均一に照明する光として表示パネル３０へ射出される。なお、バックライト２８の発光源としては、できるだけ応答性の高いものを用いるのが望ましい。

表示パネル３０は、その表側の面が、表示画面となっている。表示パネル３０の各画素には、図示しない駆動装置により、所定の電圧信号が供給されてその内部の液晶が駆動され、バックライト２８からの照明により、表示パネル３０の表示画面上に画像が表示されるようになる。

輝度制御装置３２は、サンプルホールド装置２４の出力に基づいて、バックライト駆動装置２６によって駆動されるバックライト２８の輝度を制御する。

輝度制御装置３２には、サンプルホールド装置２４の出力が入力されている。この出力は、照度センサ２０によって検知された外光の照度を表している。輝度制御装置３２には、入力された照度と、その照度の際に調整させるべくバックライト２８の輝度との関係を示す演算式又はテーブルが記憶されている。輝度制御装置３２は、このテーブルを参照して、サンプルホールド装置２４の出力に対応するバックライト２８の輝度を決定し、バックライト駆動装置２６に対して、決定された輝度でバックライト２８を点灯させるように指示する。

図２には、輝度制御装置３２に記憶されている照度センサ２０により検知された照度とバックライト２８の輝度との関係が示されている。図２に示されるグラフでは、横軸を照度Ｉ（単位はルクス：ｌｕｘ）とし、縦軸をバックライト２８の輝度（単位は（ｃｄ／ｍ²））としている。図２に示されるグラフでは、外光の照度Ｉが２００（ｌｕｘ）以下では、バックライト２８の輝度Ｌは、最小値Ｌ_min（ｃｄ／ｍ²）となっている。また、外光の照度Ｉが、２００（ｌｕｘ）より高く１０００（ｌｕｘ）より低い範囲では、バックライト２８の輝度Ｌは、検知された照度Ｉに比例して高くなっている。さらに、輝度制御装置３２は、外光の照度Ｉが１０００ｌｕｘを超えた場合には、バックライト２８の輝度Ｌは、その最大値Ｌ_maxで一定となっている。

輝度制御装置３２のテーブルには、図２のグラフに示される照度センサ２０により検知された照度とバックライト２８の輝度との関係が示されており、輝度制御装置３２は、このテーブルを参照して、バックライト２８の輝度を決定する。すなわち、サンプルホールド装置２４の出力が、２００（ｌｕｘ）以下では、バックライト２８の輝度Ｌを最小値Ｌ_min（ｃｄ／ｍ²）とする。そして、輝度制御装置３２は、サンプルホールド装置２４の出力が、２００（ｌｕｘ）〜１０００（ｌｕｘ）である場合には、バックライト２８の輝度Ｌを、そのときの照度Iに比例した輝度とする。さらに、輝度制御装置３２は、１０００（ｌｕｘ）以上では、バックライト２８の輝度Ｌを、Ｌ_max（ｃｄ／ｍ²）とする。

なお、輝度制御装置３２は、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等から成るマイクロコンピュータであり、輝度制御装置３２の上述した機能は、ＣＰＵが、例えばＲＯＭに書き込まれている制御プログラムを実行することにより、実現されるようにすることができるが、輝度制御装置３２をハードワイヤードに構築することも可能である。

次に、本実施形態に係る表示装置１００の動作について説明する。図３（Ａ）〜図３（Ｅ）には、本実施形態に係る表示装置１００の動作を示すタイミングチャートが示されている。

図３（Ｂ）には、バックライト２８の点灯状態の変動の様子が示されている。図３（Ｂ）では、縦軸においては、ＯＮは、バックライト２８が点灯している状態を示し、ＯＦＦは、バックライト２８が消灯している状態を示している。また、横軸は時間を示している。図３（Ｂ）に示されるように、バックライト２８は、バックライト駆動装置２６の駆動の下で、所定の周期（１／６０秒）で点滅を繰り返している。そして、１回当たりの消灯時間は１（ｍｓ）となっている。

このバックライト２８の消灯タイミングは図３（Ａ）に示す液晶表示装置の交流駆動に同期しかつ、そのＶｃｏｍ反転の立下りから所定の時間Ｔだけずれて行われる。これによりＶｃｏｍ反転時のノイズの影響を受けることなく照度検出ができる。

また、図３（Ｃ）には、そのときの照度センサ２０の出力が示されている。図３（Ｃ）では、縦軸は、照度センサ２０で検知された照度を示し、横軸は時間を示している。この時間軸は、図３（Ｂ）の時間軸と一致している。図３（Ｃ）に示されるように、全体の照度が低い前半の期間において、バックライト２８が点灯しているときには、消灯しているときにくらべ、バックライト２８の照明光の影響により、照度センサ２０で検知される照度の値が、高くなっている。

また、図３（Ｄ）には、サンプルホールド装置２４におけるサンプルホールド出力が示されている。図３（Ｄ）では、縦軸は、サンプルホールド装置２４のサンプルホールド出力を示し、横軸は時間を示している。その時間軸は、図３（Ｂ）、図３（Ｃ）の時間軸と一致している。図３（Ｄ）に示されるように、サンプルホールド装置２４でのサンプルホールドのタイミングは、バックライト２８が消灯しているタイミングとなっているため、この出力は、バックライト２８の影響を受けておらず、外光の照度をそのまま反映した値となっている。

また、図３（Ｅ）には、輝度制御装置３２において決定されたバックライト２８の輝度値の変化の様子が示されている。図３（Ｅ）では、縦軸は、バックライト２８の輝度を示し、横軸は時間を示している。その時間軸は、図３（Ｂ）、図３（Ｃ）、図３（Ｄ）の時間軸と一致している。図３（Ｅ）に示されるように、前半の期間において、図３（Ｄ）に示されるサンプルホールド出力（照度Ｉ）が２００（ｌｕｘ）より高く１０００（ｌｕｘ）より低くなっている場合には、輝度制御装置３２の制御により、バックライト２８の輝度Ｌは、照度Ｉに比例した輝度となっており、サンプルホールド出力（照度I）が１０００（ｌｕｘ）を超えた場合には、バックライト２８の輝度は最大値Ｌ_max（ｃｄ／ｍ²）に設定される。

以上詳細に説明したように、本実施形態によれば、バックライト２８が消灯している間の照度センサ２０の出力をサンプルホールド装置２４がサンプルホールドし、サンプルホールドされた出力に基づいて外光の照度を検知する。このようにすれば、暗所であっても、バックライト２８の影響を受けずに、外光の照度を正確に検知することが可能となる。

また、本実施形態では、サンプルホールド装置２４の出力が、２００（ｌｕｘ）より高く１０００（ｌｕｘ）より小さい場合には、バックライト２８の輝度が、そのサンプルホールド装置２４の出力に応じた輝度となるように制御される。しかしながら、バックライト２８の輝度が、そのサンプルホールド出力に比例する範囲については、表示画面の見易さや消費電力などに応じて適宜変更することが可能である。例えば、その上限値を、室内の明るさの上限値の平均である５００（ｌｕｘ）程度とすることができる。このようにすれば、暗所でのバックライト２８の輝度制御を確実なものとすることができる。また、下限値２００（ｌｕｘ）についても適宜変更可能であり、表示画面を認識できる最低の輝度を設定することができる。

また、本実施形態では、サンプルホールド出力に応じてバックライト２８の輝度が変化する範囲では、それらの関係を線形としたが、これには限られず、それらの関係は、非線形であってもよい。要は、外光の照度が高くなるにつれて、バックライト２８の輝度が高くなるように設定されていればよい。それらの関係は、使用者の視認性等によって決定されるのが望ましい。

また、本実施形態によれば、外光の照度が１０００（ｌｕｘ）以上に明るくなった場合には、バックライト２８の出力を一定とする。このようにすれば、バックライト２８の輝度を必要以上に高くせずに済むので、無駄な電力の消費を低減することができる。

このように、本実施形態によれば、外光の照度が１０００（ｌｕｘ）を下回る比較的暗い場所における周囲の照度の正確な測定と、１０００（ｌｕｘ）を上回る比較的明るい場所における消費電力の増大の防止とをともに実現するので、外部でも室内でも用いられる携帯電話等の表示装置として好適である。

また、本実施形態によれば、バックライト２８の消灯時間を、１（ｍｓ）とし、バックライト２８の間欠点灯の周波数を交流駆動の周波数に同期させ、６０（Ｈｚ）としたので、バックライト２８の点灯を、肉眼で認識することができないようになる。このように、バックライト２８の消灯時間は、１（ｍｓ）以下となり、バックライト２８の間欠点灯の周波数が、６０（Ｈｚ）以上となるのが望ましい。しかしながら、バックライト２８の消灯時間は、肉眼で認識することができない程度であれば、１（ｍｓ）以上であってもよく、バックライト２８の間欠点灯の周波数も交流駆動の周波数に同期していれば、６０（Ｈｚ）以下であってもよい。

またバックライトを消灯するタイミングを交流駆動のＶｃｏｍ反転からＴだけずらしているため、交流反転によるノイズの影響を受けずに照度検出ができる。

なお、本実施形態では、バックライト２８の発光源をＬＥＤとしたが、本発明はこれには限られず、高応答な間欠点灯可能な光源であれば、他の光源を適用することも可能である。例えば、バックライト２８の発光源として、冷陰極管や、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｓｅｎｃｅ）発光素子等を用いることも可能である。

また、本実施形態によれば、検知装置として高応答なＰＩＮフォトダイオードを用いているので、バックライト２８の消灯時間をそれだけ短く設定することができる。しかしながら、本発明はこれに限らず、高応答性を有する照度センサであれば、Ｃｄｓセル等の光導電セル、フォトダイオード、ＣＣＤ（電荷結合素子：Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）などの他のセンサを用いることも可能である。

またバックライトの消灯タイミングを交流駆動のＶｃｏｍ反転の立ち上がりから所定の時間Ｔだけずらしても同様の効果が得られることは言うまでもない。

なお、本実施形態に係る表示装置は、携帯機器に組み込まれているものとしたが、これには限られず、テレビジョンやパーソナルコンピュータや、室内等に設置される各種機器に組み込むことが可能である。

本発明の一実施形態に係る表示装置の概略構成を示すブロック図である。 検知された照度と、バックライトの輝度との関係を示すグラフである。 図３（Ａ）〜図３（Ｅ）は、図１の表示装置の動作を示すタイミングチャートである。

符号の説明

２０ 照度センサ
２２ 周期信号発生装置
２４ サンプルホールド装置
２６ バックライト駆動装置
２８ バックライト
３０ 表示パネル
３２ 輝度制御装置
５０ 筐体面
１００ 表示装置

Claims (6)

1. 表示パネルをその表示面の裏側から照明するバックライトと、
   前記バックライトを間欠点灯させるバックライト駆動装置と、
   前記表示パネル近傍の照度を検知して出力する検知装置と、
   前記バックライトが消灯している間の前記検知装置の出力をサンプルホールドして出力するサンプルホールド装置と、
   前記サンプルホールド装置の出力に基づいて、前記バックライト駆動装置によって駆動される前記バックライトの輝度を制御する輝度制御装置と、を備える表示装置。
2. 前記輝度制御装置は、
   前記サンプルホールド装置の出力が、所定レベルより低い場合に、その出力が大きくなるにつれて、前記バックライトの輝度が高くなるように制御することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記輝度制御装置は、
   前記サンプルホールド装置の出力が所定レベル以上となった場合には、前記バックライトの輝度を一定に維持することを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置。
4. 前記バックライトの消灯時間を、１ｍｓ以下とし、
   前記バックライトの間欠点灯の周波数を、６０Ｈｚ以上とすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の表示装置。
5. 前記検知装置を、ＰＩＮフォトダイオードとすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の表示装置。
6. 前記サンプルホールドのタイミングを、表示パネルの交流反転に同期させ、かつ所定の時間ずらすことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の表示装置。

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