JP4607205B2 - 表示装置および表示装置のバックライト制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、バックライトを有する表示装置およびそのバックライト制御方法に関するものである。

現在使用されている表示装置のうち、特に液晶表示装置は、暗い環境でも視認性を確保できるよう、発光手段を用いたバックライトにより画面全体の輝度を確保している。携帯型電話機、カメラ、PDA等においては、このような液晶表示装置が使用される環境での明度の範囲は非常に広いため、さらに視認性を向上させるため、バックライトの輝度を周囲の明度に応じて制御する技術が開発されている。

例えば、下記の特許文献１においては、外光を感知する光センサの検出出力に基づき、複数の発光層からなる発光手段を制御してバックライトの輝度の調整を行っている。

この場合、外光の検知において、明るさの範囲は非常に広く（例えば１０ルクスから１００００ルクス）、光強度は複数桁にわたって変化するため、一つの出力で全光強度範囲をカバーすることは通常はできない。このため、同じ光センサの出力感度を切り換えることにより、光センサから出力される信号範囲を切り換えて最適なものとして得られた信号を利用する必要がある。

図１は光センサ出力を用いてバックライト制御を行うための従来の液晶表示装置の概略構成を示す。バックライト層１を最下層に有する液晶パネルのガラス板１０上に光センサ１１が設けられており、この光センサは光が当たることにより光の強さに応じた光強度信号を発生する。ここでは光強度を４つの感度範囲で得るものとし、度切り換え部品を４つのスイッチSW1〜SW4により成る感度範囲選択器１２により選択することにより、最適な感度範囲での出力を可能としている。最適な感度範囲を選択するためには、後述するように、範囲を順次切り換えて現在の信号がどの感度範囲に属するかを確認する必要がある。

この出力は制御装置２０により読み込まれ、その読み込み結果によりバックライトの発光量を制御するようにしている。

この場合、光センサにより光強度検出時にバックライトが点灯されていると、光センサがこの光を検知してしまうため、周囲の外光を正確に測定することができない。したがって、正確な外光を測定するためにはバックライトの発光を停止させる必要がある。

図２は、従来の最適な区分範囲の選択手順を示すフローチャートである。ここでは、外光の感度範囲はそれぞれ桁の違う４つの感度範囲のいずれかに含まれるものとし、各フレーム（１６ｍｓの時間に相当）の初期段階で外光のレベルが４つの感度範囲Ａ、Ｂ、ＣおよびＤのいずれに属するかを決定するようにしている。

まず、バックライトをオフとし、区分範囲Aを選択するためにスイッチSW１をオンとしてデータを読み込む（ステップＳ１）。バックライトの影響のないデータを読み込むためには、例えば、５００μ秒バックライトを消す必要がある。制御装置側で読み込まれたデータが感度範囲Ａ内のデータであることを確認し（ステップＳ２）、感度範囲Ａ内のデータではないことが判明した場合には、バックライトオフを継続させ、スイッチＳＷ２をオンとし、感度範囲Ｂのデータの読み込みを行う（ステップＳ３）。このテータが区分範囲Ｂ内のデータであることが確認される（ステップＳ４）。以下同様に正しい感度範囲のデータを得るために、順次区分範囲Ｃ、Ｄと移動させ、正しいデータを取得するまで同様の手順を繰り返す（ステップＳ５〜Ｓ８）。この４つの区分のいずれかの範囲内であることが確認できれば、正しいデータを取得したものとして４つの区分についての確認終了後にバックライトを点灯させる（ステップＳ１０）。また、４つの区分についての確認終了後に正しいデータが得られないときにも誤データとして再度バックライトを点灯する（ステップＳ９）。そして１フレーム期間経過後、上述の手順を繰り返す（ステップＳ１１）。

以上のような従来の手順では４つの感度範囲を採用した場合、最適なデータを得るまでに、毎フレームにつき５００×４＝２０００μ秒の間バックライトが消灯されることになる。最適な感度が得られた時点で他の感度範囲についての検証を停止することもできるが、平均的にはバックライトの消灯時間は１０００μ秒以上となる。

したがって、従来の方法によれば、区分範囲の決定に要する時間が長くなるとともに、バックライトを消している時間が長くなって全体としてバックライトの発光効率が低下し、表示画面の輝度が低下してしまうという問題がある。
特開２００５−２４７９６号公報

そこで、本発明は、外光強度を測定する光強度測定手段からの信号が属する光強度の区分範囲を迅速に決定し、バックライト消灯期間を減少させることにより、輝度低下を防止した表示装置および表示装置のバックライト制御方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の観点によれば、
表示パネルと、
前記表示パネルの下に設けられ、発光量を調節可能なバックライト装置と、
前記バックライト装置の初期消灯期間で、前記表示パネルの近傍の光強度を測定し、以降は前記バックライト装置を点灯した状態で前記表示パネルの近傍の光強度を所定の周期毎に測定し、所定数の感度範囲のうちの一つを選択して光強度信号として出力する光強度測定選択手段と、
前記光強度信号を時刻順に記憶する記憶手段と、
最新の第一の所定数の光強度信号の全てが前記所定数の感度範囲のうちの一つの感度範囲の所定の上部範囲に入っているか、所定の下部範囲にすべて入っているか、あるいは残りの範囲に入っているかを判断する判断手段と、
前記記憶手段から読み出された、第１の所定数の光強度信号の第１の平均値をとる第１の平均手段と、
前記記憶手段から読み出された、第１の所定数より大きい第２の所定数の光強度信号の第２の平均値をとる第２の平均手段と、
前記第一の所定数の光強度信号が前記判断手段により前記一つの感度範囲中の前記上部範囲にすべて入っており、かつ前記第１の平均値が前記第２の平均値よりも大きいときには前記一つの感度範囲の上側に隣接する感度範囲のデータとして、前記第一の所定数の光強度信号が前記判断手段により前記一つの感度範囲中の前記下部範囲にすべて入っており、かつ前記第１の平均値が前記第２の平均値よりも小さいときには前記一つの感度範囲の下側に隣接する感度範囲のデータとして、これらの条件に該当しないときにはその一つの感度範囲のデータとして前記光強度測定選択手段から出力させ、この出力に基づいて前記バックライト装置の発光量を制御し、前記バックライト装置の消灯期間を最小化する演算制御手段と、を備えた表示装置が提供される。

また、本発明の第２の観点によれば、
表示パネルの下に設けられた、発光量を調節可能なバックライト装置を初期消灯した状態で前記表示パネルの近傍の光強度を測定し、以降は前記バックライト装置を点灯した状態で前記表示パネルの近傍の光強度を所定の周期毎に測定し、
所定数の感度範囲のうちの一つを選択して光強度信号として出力し、
前記光強度信号を時刻順に記憶し、
最新の第一の所定数の光強度信号の全てが前記所定数の感度範囲のうちの一つの感度範囲の所定の上部範囲に入っているか、所定の下部範囲にすべて入っているか、あるいは残りの範囲に入っているかを判断し、
前記記憶された第１の所定数の光強度信号の第１の平均値をとり、
前記記憶された第１の所定数より大きい第２の所定数の光強度信号の第２の平均値をとり、
前記第一の所定数の光強度信号が前記一つの感度範囲中の前記上部範囲にすべて入っており、かつ前記第１の平均値が前記第２の平均値よりも大きいときには前記一つの感度範囲の上側に隣接する感度範囲のデータとして、前記第一の所定数の光強度信号が前記判断手段により前記一つの感度範囲中の前記下部範囲にすべて入っており、かつ前記第１の平均値が前記第２の平均値よりも小さいときには前記一つの感度範囲の下側に隣接する感度範囲のデータとして、これらの条件に該当しないときにはその一つの感度範囲のデータとして出力させ、この出力に基づいて前記バックライト装置の発光量を制御し、前記バックライト装置の消灯期間を最小化することを特徴とする表示装置のバックライト制御方法が提供される。

本発明によれば、バックライトを有する表示装置において、外光の状態に応じてバックライト光量の制御の際、外光測定のためにバックライトを消灯する期間を最小化でき、必要な輝度と良好な視認性を維持することが可能となる。

以下に、本発明の実施態様を図面に基づいて説明する。このこれらは実施態様であって、本発明はこれに限定されるものではない。

図３は本発明にかかる表示装置の一実施例の構成および動作を概略的に説明する模式的構成図である。この実施例においても、表示装置はバックライト付きの液晶表示装置とする。ここでは、図１と同様の構成要素には同一の符号を付与し、それらの詳細な説明は省略する。

図１と比較して、左側の液晶パネルについては全く同じであるが、右際の制御装置３０の部分は図１の制御装置２０とは全く異なる構成を有している。

光センサ１１から取り出された光強度信号は制御装置３０に送られ、まず、先入れ先出しメモリ（ＦＩＦＯ）３１に保持される。この先入れ先出しメモリは１００程度の数のデータを記憶することができるものであることか望ましい。

先入れ先出しメモリ３１に記憶されたデータのうち、最新の３つについては第１の平均演算部３２に送られ、その平均データ（短期平均）が求められる。一方、先入れ先出しメモリ３１に記憶されたデータのうち、最新のものから６０個については演算部３３に送られ、その平均データ（長期平均）が求められる。

演算制御部３４では、図４のフローチャートに示す処理が行われる。

まず、フレーム開始とともに、バックライトをオフし、ある感度範囲につき光強度信号を読み込む（ステップＳ１０１）。例えば、図３では４つの感度範囲A、B、C、Dがあるため、初期状態では２番目に光強度の低いＢレンジを選択することとする。どの範囲を最初に見るかは自由に設定することができる。

次に、演算制御部３４ではこの入力された光強度データが選択された感度範囲内の適切なものであるかを確認する（ステップＳ１０２）。

この結果、誤データであることが判明したとき（ステップＳ１０３）または正しいデータを取得できたことが判明したとき（ステップＳ１０４）のいずれの場合にもバックライトは点灯される（ステップＳ１０３，Ｓ１０４）。これ以降の処理はバックライトが点灯されたままで行われる。

まず、今回のデータ、一つ前のフレームのデータ（前データ１）、２つ前のフレームのデータ（前データ２）が当該感度範囲の上部に位置しているのか、中央に位置しているのか、下部に位置しているのかを確認する。この実施例では上部と下部をそれぞれその感度範囲の１／４として例示している。

すなわち、ステップＳ１０５で３つのデータが感度範囲の１／４未満すなわち下部にあることを調べる。

下部にないときにはステップＳ１０６で３つのデータが感度範囲の３／４を超えること、すなわち上部にあることを調べる。

下部にも上部にも位置していないことはこの感度範囲の中央部に属していると考えられるため、この感度範囲を維持する（ステップＳ１０７）。

一方、ステップＳ１０５で３つのデータがこの感度範囲の下部に集中していることが判明したときには、第１の平均演算部３２で求められた短期平均値と第２の平均演算部３３で求められた長期平均値とを比較し、短期平均値が長期平均値を下回るのであれば（ステップＳ１０８）、最近のデータは低下傾向にあるとして、感度範囲を下げる（ステップＳ１０９）。

また、ステップＳ１０６で３つのデータがこの感度範囲の上部に集中していることが判明したときには、第１の平均演算部３２で求められた短期平均値と第２の平均演算部３３で求められた長期平均値とを比較し、短期平均値が長期平均値を上回るのであれば（ステップＳ１１０）、最近のデータは増加傾向にあるとして、感度範囲を上げる（ステップＳ１１１）。したがって、図３上では演算制御部３４の指令によりスイッチＳＷ１１からスイッチＳＷ１２に切り換えが行われることになる。

ステップＳ１０８、１１０の要件を満たさないときには、感度範囲の変更の必要性が認められないので、その感度範囲を維持することになる。

図５は感度範囲を変更する様子を模式的に示したものである。４つの感度範囲Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが示されており、図５（ａ）では、例えば、１周期１６ｍ秒の間に光強度を１回測定し、これを３回（３周期）連続測定して得られた測定値をそれぞれＤ１、Ｄ２、Ｄ３とした場合に、例えば、現在選択されている感度範囲Ｂにおいて、Ｄ１、Ｄ２およびＤ３が全て、区分範囲Ｂの上部３／４以上の部分に位置している。これは上述したステップＳ１０６でＹｅｓの場合であり、短期平均が長期平均よりも大きければ（ステップＳ１１０）感度範囲を上げて感度範囲Ｃとなる。

一方、図５（ｂ）のように三つのデータＤ１、Ｄ２、Ｄ３が全て、区分範囲Ｂの下部１／４以下の部分に位置している。したがって、上述したステップＳ１０５でＹｅｓの場合であり、短期平均が長期平均よりも小さければ感度範囲を下げて感度範囲Ａとなる。

このように外光の感度範囲が解ればこれに応じてバックライトの光量を調節することは演算制御部３４により容易に行うことができる。

以上のような動作は１フレーム（１６ｍｓに相当）ごとに行われるが、１回分の５００μ秒のみのバックライトの消灯で、適切な感度範囲を選択することができるため、十分なバックライト光量が得られる。

図６は本発明の他の実施例を示す模式的構成図である。

図３と異なる点は、図３における光センサ１１をそれぞれ感度の異なる複数のセンサ１１A〜１１Dに分け、演算制御部３４により、選択スイッチSW21〜SW24を切り換えて感度範囲を選択するようにしている点である。

他の動作は図３〜５に記載されたものと同じであるので、詳細な説明を省略するが、この実施例では、感度範囲に応じてより適切な光センサを使用することができるため、より正確に外光の強度を測定でき、バックライトのより適切な明るさ制御が可能となる。

以上の実施例において、感度範囲を変更する際の判断基準となる上部、下部の割合は適宜定めることができ、実施例では２５％としたが、均等に３３％としてもよく、より狭くしても良い。感度範囲を維持する中央部分の割合が最大で、この部分よりも上部、下部の方が狭いことが好ましい。

感度範囲決定のための測定は実施例のように３回に限られることなく平均をとることのできる２回以上ならは任意の回数を選択することができる。

また、短期平均、長期平均を取るデータ数は適宜選択することができるが、短期平均はごく最近の傾向、長期平均は長いスパンにおける分布傾向を示しているため、平均化のための分母は長期平均の場合、短期平均の１０倍以上であることが好ましい。

実施例で説明した制御部については、ハードウェアとしても構成可能であるが、プログラマブルICとして構成することが普通である。

さらに、実施例はバックライト付きの液晶表示装置について説明しているが、バックライトを必要とする他の種類の表示装置には全て適用されるものである。

従来のバックライト付き液晶表示装置における概略構成を示す模式図である。 図１の構成における感度範囲決定プロセスを示すフローチャートである。 本発明の第１の実施例にかかる表示装置の構成および概略動作を示す模式図である。 図３における動作を詳細に説明するフローチャートである。 図４における感度範囲を移行させる場合について視覚的に説明する説明図である。 本発明の第２の実施例にかかる表示装置の構成および概略動作を示す模式図である。

符号の説明

１ バックライト
１０ LCDパネル上ガラス
１１、１１A、１１B、１１C、１１D 光センサ
１２ 感度範囲選択器
２０ 制御装置
３０ 制御装置
３１ 先入れ先出しメモリ
３２ 第１の平均演算部
３３ 第２の平均演算部
３４ 演算部

Claims (9)

1. 表示パネルと、
   前記表示パネルの下に設けられ、発光量を調節可能なバックライト装置と、
   前記バックライト装置の初期消灯期間で、前記表示パネルの近傍の光強度を測定し、以降は前記バックライト装置を点灯した状態で前記表示パネルの近傍の光強度を所定の周期毎に測定し、所定数の感度範囲のうちの一つを選択して光強度信号として出力する光強度測定選択手段と、
   前記光強度信号を時刻順に記憶する記憶手段と、
   最新の第一の所定数の光強度信号の全てが前記所定数の感度範囲のうちの一つの感度範囲の所定の上部範囲に入っているか、所定の下部範囲にすべて入っているか、あるいは残りの範囲に入っているかを判断する判断手段と、
   前記記憶手段から読み出された、第１の所定数の光強度信号の第１の平均値をとる第１の平均手段と、
   前記記憶手段から読み出された、第１の所定数より大きい第２の所定数の光強度信号の第２の平均値をとる第２の平均手段と、
   前記第一の所定数の光強度信号が前記判断手段により前記一つの感度範囲中の前記上部範囲にすべて入っており、かつ前記第１の平均値が前記第２の平均値よりも大きいときには前記一つの感度範囲の上側に隣接する感度範囲のデータとして、前記第一の所定数の光強度信号が前記判断手段により前記一つの感度範囲中の前記下部範囲にすべて入っており、かつ前記第１の平均値が前記第２の平均値よりも小さいときには前記一つの感度範囲の下側に隣接する感度範囲のデータとして、これらの条件に該当しないときにはその一つの感度範囲のデータとして前記光強度測定選択手段から出力させ、この出力に基づいて前記バックライト装置の発光量を制御し、前記バックライト装置の消灯期間を最小化する演算制御手段と、を備えた表示装置。
2. 前記光強度測定選択手段は、一つの光電変換素子の出力を互いに重複しない所定数の感度範囲として出力するものであることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記光強度測定選択手段は、互いに感度範囲の異なる前記所定数の光電変換素子を備え、これらの出力を前記制御手段により切り換えて使用するものであることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
4. 前記所定の上部範囲と前記下部範囲と前記残りの範囲はそれぞれ均等であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
5. 前記所定の上部範囲と前記下部範囲は、いずれも前記残りの範囲よりも狭いことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
6. 前記所定の周期は、表示装置の駆動周波数に対応したものである請求項１に記載の表示装置。
7. 前記第一の所定数は２〜５であり、第２の所定数は第１の所定数の１０倍以上の数であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
8. 前記記憶手段は先入れ先出しメモリであることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
9. 表示パネルの下に設けられた、発光量を調節可能なバックライト装置を初期消灯した状態で前記表示パネルの近傍の光強度を測定し、以降は前記バックライト装置を点灯した状態で前記表示パネルの近傍の光強度を所定の周期毎に測定し、
   所定数の感度範囲のうちの一つを選択して光強度信号として出力し、
   前記光強度信号を時刻順に記憶し、
   最新の第一の所定数の光強度信号の全てが前記所定数の感度範囲のうちの一つの感度範囲の所定の上部範囲に入っているか、所定の下部範囲にすべて入っているか、あるいは残りの範囲に入っているかを判断し、
   前記記憶された第１の所定数の光強度信号の第１の平均値をとり、
   前記記憶された第１の所定数より大きい第２の所定数の光強度信号の第２の平均値をとり、
   前記第一の所定数の光強度信号が前記一つの感度範囲中の前記上部範囲にすべて入っており、かつ前記第１の平均値が前記第２の平均値よりも大きいときには前記一つの感度範囲の上側に隣接する感度範囲のデータとして、前記第一の所定数の光強度信号が前記判断手段により前記一つの感度範囲中の前記下部範囲にすべて入っており、かつ前記第１の平均値が前記第２の平均値よりも小さいときには前記一つの感度範囲の下側に隣接する感度範囲のデータとして、これらの条件に該当しないときにはその一つの感度範囲のデータとして出力させ、この出力に基づいて前記バックライト装置の発光量を制御し、前記バックライト装置の消灯期間を最小化することを特徴とする表示装置のバックライト制御方法。

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