JP3994564B2 - バックライト輝度制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透過型の液晶ディスプレイに対して面光源となるバックライトの輝度を制御するバックライト輝度制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
非発光素子である透過型液晶ディスプレイは、例えば、マトリックス状に配置されたＴＦＴ(Thin Film Transistor)アレイを夫々オンオフすることにより、２枚の偏光板の間に存在する液晶分子に対してドット毎に電圧を印加し、ディスプレイの背面側に配置された面光源（バックライト）の光の透過量を制御して画像を表示するものである。
【０００３】
この面光源としては、全体を薄型に構成できることや輝度の均一性に優れていることなどから、現在、エッジライト（サイドライト）方式が最も多く採用されている。このようなエッジライト方式によるバックライト装置の従来構成例を図６に示す。透明なアクリルなどからなり矩形板状に形成されている導光板１の１組の対辺側には、蛍光ランプ２ａ，２ｂが平行に配置されている。蛍光ランプ２ａ，２ｂの一方の電極は、駆動回路３の出力端子の一方側に共通に接続されており、他方の電極は、コンデンサ４ａ，４ｂを介して駆動回路３の出力端子の他方側に夫々接続されている。
【０００４】
ユーザが液晶ディスプレイの表示輝度を調整するために輝度調整キー５を操作すると、制御回路６に対して操作信号が与えられ、制御回路６は、駆動回路３に対して、液晶ディスプレイの表示輝度が前記操作信号に応じた度合いとなるように調光信号を出力するようになっている。駆動回路３は、与えられた調光信号に応じて蛍光ランプ２ａ，２ｂを点灯させる。
【０００５】
導光板１の上には、アクリルやポリカーボネイトなどからなる複数枚の光学フィルム７が積層されるようになっている。そして、蛍光ランプ２ａ，２ｂより投光された光は導光板１の内部に入射され、更に、光学フィルム７により拡散されることで輝度が略均一な面光源となり、ＴＦＴアレイを介して液晶パネルに投光されるようになっている。
【０００６】
液晶ディスプレイ８は、ＴＦＴアレイや液晶パネル，その他偏光板等を一体にして構成されており、表示データ出力装置（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ再生装置等）９によって出力される表示データに応じてＴＦＴアレイを構成する各トランジスタを個別にオンオフすることで、液晶パネル上に表示データを画像として表示するようになっている。この場合、蛍光ランプ２ａ，２ｂの輝度は、面光源としての輝度を均一に維持するため常に同じになるように設定される。
尚、導光板１，蛍光ランプ２ａ及び２ｂ，コンデンサ４ａ及び４ｂ並びに光学フィルム７はバックライト装置１０を構成している。
【０００７】
以上のようなバックライト装置１０を含んでなる液晶ディスプレイ装置は、時計や温度計，パーソナルコンピュータ，カーナビゲーション装置の表示部など様々な用途に用いられている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、最近のカーナビゲーション装置では、地図の表示を３次元的に行う（立体表示）ものが多くなりつつあり、その際には、表示に視覚的な奥行き感を持たせるため様々な工夫がなされている。例えば、地図データの表示意匠にグラデーションをつけて（即ち、ソフトウエア的に表示色のカラーパレットを段階的に変化させる）、表示画面の上部側を比較的暗く、下部側を比較的明るくすることで奥行き感を持たせるようにしたものがある。
【０００９】
しかしながら、このようなグラデーションでは表示色をステップ的に変化させるため、ユーザにとってはその境界線部分が横縞として認識されてしまい、表示品位が高いとは言えず必ずしも好ましい方式ではなかった。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、液晶ディスプレイによる表示画面について、奥行き感のように次第に変化して行く視覚的効果を高い表示品位を以て容易に付加することができるバックライト輝度制御装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のバックライト輝度制御装置によれば、輝度制御手段は、導光板の周辺部に配置されて当該導光板に入射光を供給する複数の発光手段夫々の輝度を駆動手段を介して個別に制御することで、導光板が液晶ディスプレイに対して形成する面光源に所定の輝度勾配を設定する。
【００１２】
即ち、複数の発光手段の内、例えば導光板の周辺部における一方の側に配置されているものの輝度を比較的低く設定し、他方の側に配置されているものの輝度を比較的高く設定することで、導光板を介して液晶ディスプレイに対し面光源となるように形成されるバックライトの輝度に所定の勾配が付与される。すると、液晶ディスプレイに表示されている画面には、バックライトの輝度勾配に応じた度合いの明暗が反映されることになる。従って、例えば立体表示を行う場合の奥行き感のように、次第に変化して行く視覚的効果を液晶ディスプレイの表示画面に容易に加えることができる。
【００１３】
請求項２記載のバックライト輝度制御装置によれば、駆動手段は、ＰＷＭ信号に基づいて複数の発光手段を夫々駆動するように構成されるので、輝度制御手段は、各発光手段に対する輝度をＰＷＭ信号のデューティ比に応じて設定することで、面光源に対する輝度勾配の設定をも容易に行うことができる。
【００１４】
請求項３記載のバックライト輝度制御装置によれば、輝度制御手段は、例えば、ユーザがモード設定手段によって液晶ディスプレイの表示モードを設定すると、その表示モードに応じて所定の輝度勾配を設定する。従って、例えば、液晶ディスプレイの表示モードが平面表示，立体表示のように切換え可能である場合に、平面表示が設定されると面光源の輝度を均一にするようにし、立体表示が設定されると面光源の輝度に所定の勾配を付与するようにして、ユーザが所望する表示態様に応じて輝度勾配を設定することができる。
【００１５】
請求項４記載のバックライト輝度制御装置によれば、例えば、液晶ディスプレイに対して表示データを出力する表示データ出力装置側が表示モードを平面表示，立体表示に切換える手段を備えており、当該手段によって立体表示に切換えられると輝度勾配設定信号を外部に出力したり、或いは、所定の輝度勾配を付与すべき表示データについては、輝度勾配設定信号を外部に出力するように構成されている場合に、輝度制御手段は、前記設定信号が与えられると面光源の輝度に所定の勾配を自動的に付与するように設定を行うことができる。従って、ユーザ側の操作負担が軽減されて利便性が向上する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（第１実施例）
以下、本発明をカーナビゲーション装置に適用した場合の第１実施例について図１乃至図４を参照して説明する。尚、図６と同一部分については同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。本実施例では、駆動回路３に代えて、蛍光ランプ（発光手段）２ａ，２ｂを夫々個別に駆動点灯させるための駆動回路（駆動手段）１１ａ，１１ｂが設けられている。そして、制御回路６に代わる制御回路（輝度制御手段）１２は、駆動回路１１ａ，１１ｂに対して夫々調光信号を出力するようになっている。
【００１７】
また、操作系回路１３は、輝度調整キー５に加えてモード切換えキー（モード設定手段）１４をも備えている。モード切換えキー１４は、液晶ディスプレイの表示を『平面表示モード』，『立体表示モード』の各モードに切換えるために使用するキーであり、操作系回路１３は、各キーの操作に応じた操作信号を制御回路１２に出力するようになっている。
【００１８】
制御回路１２は、マイクロコンピュータを中心として構成されており、操作系回路１３より与えられる操作信号に応じて、各駆動回路１１ａ，１１ｂに対して夫々出力する調光信号を正パルスのデューティ比が変化するＰＷＭ信号として生成するようになっている。その際、制御回路１２は、内蔵されているＲＯＭ（図示せず）に記憶されているテーブルを参照することで、操作信号に応じた正パルスのデューティ比を決定するようになっている。尚、調光信号パルスの周波数は１００〜２００Ｈｚ程度である。
【００１９】
駆動回路１１ａ，１１ｂは、例えばインバータなどで構成されており、図２に示すように、制御回路１２より与えられる調光信号の各周期において正パルスの出力期間のみ蛍光ランプ２ａ，２ｂを夫々点灯させるようになっている。即ち、図２（ａ）に示すように、蛍光ランプ２ａ，２ｂの輝度は、正パルスデューティ比が大であれば大きく（明るく）なり、正パルスデューティ比が小であれば輝度は小さく（暗く）なる。ここで、蛍光ランプ２ａは、水平面に対して垂直に近い状態で立設される液晶ディスプレイ８の画面に対して上側に配置されているものとし、蛍光ランプ２ｂは、下側に配置されているものとする。
【００２０】
尚、以上において、駆動回路１１ａ及び１１ｂ，制御回路１２及び操作系回路１３はバックライト輝度制御装置１５を構成している。また、液晶ディスプレイ８，バックライト装置１０及びバックライト輝度制御装置１５は、液晶ディスプレイ装置（表示装置）を構成している。
【００２１】
次に、本実施例の作用について図３及び図４をも参照して説明する。図３は、制御回路１２による制御内容を示すフローチャートである。この図３において、例えば、表示データ出力装置９が平面表示の地図データを表示するためのＣＤ−ＲＯＭを再生する場合に、ユーザは、操作系回路１３のモード切換えキー１４によって表示モードを『平面表示モード』に設定する。すると、制御回路１２は、ステップＳ１で「ＹＥＳ」と判断してステップＳ２に移行する。
【００２２】
判断ステップＳ２において、制御回路１２は、輝度勾配設定信号が外部より出力されているか否かを判断するが、この場合、表示データ出力装置９は前記設定信号を出力する使用ではないので「ＮＯ」と判断してステップＳ３に移行する。そして、制御回路１２は、輝度調整キー５によって設定されている輝度に応じて蛍光ランプ２ａ，２ｂを同一の輝度にするように調光信号を出力する（ステップＳ３）。例えば、図２（ａ）に示すように、駆動回路１１ａ，１１ｂに与える調光信号のデューティ比を何れも６０％程度に設定し、導光板１及び光学フィルム７を介すことで面光源として形成されるバックライトの輝度が均一となるようにする。
【００２３】
また、表示データ出力装置９が地図データを立体表示するためのＣＤ−ＲＯＭを再生する場合に、ユーザがモード切換えキー１４を操作して表示モードを『立体表示モード』に切換えた場合、制御回路１２は、ステップＳ１において「ＮＯ」と判断してステップＳ４に移行し、蛍光ランプ２ａ，２ｂの輝度を異なるものに設定する。即ち、『立体表示モード』においては、通常、液晶ディスプレイに表示されている地図データの画面下側が自動車の乗員に対して進行方向の近傍側（手前側）となり、画面上側が自動車の乗員に対して進行方向の遠方側（奥行き側）として表示される。
【００２４】
従って、『立体表示モード』に切換えられた場合、制御回路１２は、輝度調整キー５により設定されている現在の輝度（デューティ比６０％）について、画面下側の蛍光ランプ２ｂの輝度はそのまま維持するようにする。そして、画面上側の蛍光ランプ２ａの輝度は、例えば図２（ｂ）に示すように、調光信号のデューティ比を１／３程度（２０％）とすることによって低下させる。
【００２５】
すると、図４に示すように、バックライトの面光源としての輝度には所定の勾配が付与されることになり、液晶ディスプレイ８の画面の下側は比較的明るくなり、前記画面の上側は比較的暗くなるので、液晶ディスプレイ８に表示されている画面にはバックライトの輝度勾配に応じた度合いの明暗が反映される。従って、自動車の乗員が画面を見た場合に、立体表示される地図データについて自然な奥行き感が得られるように視覚的な効果を付与することができる。
【００２６】
一例として、液晶ディスプレイ８の画面サイズが３〜８インチの比較的小型のものである場合に、調光信号のデューティ比を３〜１００％程度に変化させることで十分な奥行き感を付与することができる。
【００２７】
以上のように本実施例によれば、ユーザがモード切換えキー１４を操作して表示モードを『平面表示モード』から『立体表示モード』に切換えた場合、制御回路１２は、画面下側の蛍光ランプ２ｂの輝度はそのまま維持して、駆動回路１１ａに出力する調光信号のデューティ比を駆動回路１１ｂに出力している調光信号の１／３程度に低下させることにより画面上側の蛍光ランプ２ａの輝度を低下させ、バックライト装置１０が液晶ディスプレイ８に対して形成する面光源の輝度に一定の勾配を付与するようにした。
【００２８】
従って、液晶ディスプレイ８に地図データを立体表示する際に、画面の手前側から奥行き側にかけて輝度が漸次変化して行くことで、画面を見る者が自然な遠近感を得られるようになり、従来のようにカラーパレットを変化させるグラデーションとは異なり、高品位な視覚的効果を容易に付与することができる。また、、表示データにおいては、グラデーションを施すための設定が不要となるので、データの容量を削減することもできる。
【００２９】
加えて、駆動回路１１ａ，１１ｂは、制御回路１２より個別に出力されるＰＷＭ信号に基づいて蛍光ランプ２ａ，２ｂを夫々駆動するので、制御回路１２は、夫々の輝度をＰＷＭ信号のデューティ比に応じて設定することがき、面光源に対する輝度勾配の設定を容易に行うことができる。
【００３０】
（第２実施例）
図５は、本発明の第２実施例を示すものであり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分のみ説明する。第２実施例では、表示データ出力装置９に代わって表示データ出力装置１６が配置されている。この表示データ出力装置１６は、ＣＤ−ＲＯＭが立体表示の地図データを再生する場合にのみ、輝度勾配設定信号を制御回路１２に対して出力するように構成されているものである。
【００３１】
次に、第２実施例の作用について説明する。第２実施例では、前述のように、表示データ出力装置１６が立体表示の地図データを表示データとして液晶ディスプレイ８に出力する場合は、輝度勾配設定信号を制御回路１２に出力する。従って、当該輝度勾配設定信号が出力されている場合、制御回路１２は、図３に示すフローチャートにおいて、ステップＳ２で「ＹＥＳ」と判断してステップＳ４に移行し、バックライトに所定の輝度勾配を付与するように自動的に調整を行うようになる。
【００３２】
即ち、第２実施例によれば、ユーザは、実質的に操作系回路１３のモード切換えキー１４を操作する必要がなく、表示モードを常に『平面表示モード』のままにしていても、表示データが立体表示用のデータとして作成されている場合にはバックライトの輝度勾配が自動的に設定されることになる。従って、ユーザの操作負担が軽減されて利便性が向上する。尚、この場合には、ステップＳ１を削除しても良い。
【００３３】
本発明は上記し且つ図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、次のような変形または拡張が可能である。
第２実施例において、表示データ出力装置１６側に『平面表示モード』と『立体表示モード』とを切換えるためのモード切換えキーを設けても良い。そして、そのモード切換えキーによる設定に応じて、同一エリアの地図データを平面表示と立体表示とに切換えて液晶ディスプレイ８に出力するような構成である場合には、モード切換えキーによって『立体表示モード』が設定されると制御回路１２に輝度勾配設定信号を出力するようにしても良い。
『平面表示モード』で駆動回路１１ａ，１１ｂに出力する調光信号のデューティ比が６０％，６０％である場合に輝度勾配を付与する際には、上記実施例のように駆動回路１１ａ側のデューティ比のみを２０％に低下させるものだけでなく、同時に駆動回路１１ｂ側のデューティ比を例えば８０％に上昇させても良い。尚、これらの各数値はあくまでも一例であり、適宜変更して実施することが可能である。
【００３４】
また、例えば、地図データを立体表示させる際に、表示データ出力装置１６が俯瞰的な視点の高さを切換えることが可能に構成されている場合には、輝度制御手段をその視点の高さに応じて輝度勾配を設定するように構成しても良い。例えば、視点位置が比較的高く、画面の奥行きが比較的小さい場合には輝度勾配も比較的小さくなるように設定し、逆に、視点位置が比較的低く、画面の奥行きが比較的大きい場合には輝度勾配も比較的大きくなるように設定する。斯様に構成することで立体表示の状態に応じて輝度勾配を変化させ、表示品位をより高めることができる。
ＰＷＭ信号は、ＲＯＭテーブル値を参照してソフトウエア的に生成するものに限らない。例えば１００〜２００Ｈｚ程度の周波数の三角波などをキャリア信号として発生させ、操作系回路１３より与えられる操作信号に基いて輝度勾配の値に応じて設定したレベル信号及び前記キャリア信号のレベルをコンパレータにより比較するように構成し、両者のレベル差に応じてデューティ比が変化するＰＷＭ信号をハードウエア的に生成するように構成しても良い。
【００３５】
また、調光信号はＰＷＭ信号に限ることなく、例えば、輝度に応じて電圧レベルを変化させる信号であっても良い。また、その場合、駆動手段は、駆動回路１１ａ，１１ｂのように発光手段の数に応じて独立に設ける必要はない。例えば、常に同一レベルの駆動信号を発光手段の数に応じて個別の出力端子に出力すると共に、輝度制御手段により与えられる制御信号に応じて前記各出力端子の電圧レベルを個別に変化させる（増幅または減衰させる）ように構成しても良い。
発光手段は、蛍光ランプ２ａ，２ｂに限ることなく、ＬＥＤや白熱電球などでも良い。
また、発光手段は、液晶ディスプレイの上下一対辺（２辺）に配置するものに限らず、３辺或いは４辺全てに配置するものであっても良い。そのような場合には、３辺或いは４辺に配置された発光手段の輝度を夫々変化させることで、面光源の輝度勾配をより複雑に変化させることが可能である。
カーナビゲーション装置に限ることなく、時計，温度計などのモノカラー或いはフルカラー液晶ディスプレイなど、バックライトに輝度勾配を付与することにより表示画面に視覚的効果を付与して表示品位を高めることができるものに適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明をカーナビゲーション装置に適用した場合の第１実施例を示すものであり、液晶ディスプレイ装置の概略的な分解斜視図及び電気的構成を示す機能ブロック図
【図２】調光信号の波形図であり、（ａ）は輝度を比較的明るめに設定する場合、（ｂ）は輝度を比較的暗めに設定する場合
【図３】制御回路の制御内容を示すフローチャート
【図４】バックライトに輝度勾配を付与する場合の一例を示す図
【図５】本発明の第２実施例を示す図１相当図
【図６】従来技術を示す図１相当図
【符号の説明】
１は導光板、８は液晶ディスプレイ、９は表示データ出力装置、１０はバックライト装置、２ａ，２ｂは蛍光ランプ（発光手段）、１１ａ，１１ｂは駆動回路（駆動手段）、１２は制御回路（輝度制御手段）、１４はモード切換えキー（モード設定手段）、１５はバックライト輝度制御装置、１６は表示データ出力装置を示す。

Claims (4)

1. 透過型の液晶ディスプレイの背面側に配置され、当該液晶ディスプレイに対して面光源となるバックライトを形成するための導光板と、この導光板の周辺部に配置され、当該導光板に入射光を供給する複数の発光手段とを備えてなるバックライト装置の輝度を制御するものであり、
   前記複数の発光手段を個別に駆動する駆動手段と、
   この駆動手段を介して前記複数の発光手段の輝度を夫々制御することで、前記導光板を介して形成される面光源に所定の輝度勾配を設定する輝度制御手段とを備えてなることを特徴とするバックライト輝度制御装置。
2. 前記駆動手段は、前記複数の発光手段に対応して複数設けられていると共に、前記輝度制御手段により個別に出力されるＰＷＭ信号に基づいて前記複数の発光手段を夫々駆動するように構成されていることを特徴とする請求項１記載のバックライト輝度制御装置。
3. 液晶ディスプレイの表示モードを設定するモード設定手段を備え、
   前記輝度制御手段は、前記モード設定手段によって設定された表示モードに応じて所定の輝度勾配を設定することを特徴とする請求項１または２記載のバックライト輝度制御装置。
4. 前記輝度制御手段は、外部より与えらえれる輝度勾配設定信号に応じて輝度勾配を設定することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のバックライト輝度制御装置。

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