JPH10282924A - 発光表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表示像の明るさを環境の明るさに応じて自動
調節する表示装置を提供する。 【解決手段】 半導体チップに複数の駆動回路をマトリ
クス状に形成し、各駆動回路上に電極および蛍光発光体
を設けて蛍光表示管の発光部とする。半導体チップに外
光を受けるためのフォトダイオードを設けて、その受光
量に応じて各駆動回路に電力を供給する電源ラインの電
圧を調節する。駆動回路は電源ラインの電圧を駆動電圧
として電極に出力し、蛍光発光体は駆動電圧に応じた量
の光を発する。フォトダイオードの受光量に応じて蛍光
発光体の発光量が変化し、したがって、蛍光発光体によ
り形成される表示像の明るさが変化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の発光素子か
ら成る表示装置に関し、より詳しくは、発光量の調節が
可能な表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数の発光素子を所定の位置関係でまた
はマトリクス状に規則正しく配設して、各発光素子の発
光と非発光を個別に制御することで、所望の表示像を形
成する表示装置が知られている。発光素子を所定の位置
関係に配設する代表的例として、数字やアルファベット
を７画素で表すセグメント方式の発光ダイオード（ＬＥ
Ｄ）表示装置があげられる。

【０００３】発光素子をマトリクス状に配設する表示装
置に、画素である蛍光体を縦横に配列して、熱電子によ
り発光させる蛍光表示管がある。従来の蛍光表示管で
は、帯状電極を用いる時分割駆動により発光させる画素
を選択していたが、近年では、時分割駆動に固有の不都
合を回避するために、画素ごとに駆動回路を備えて発光
を個別に制御することが行われている。画素ごとに駆動
回路を備えると、駆動電圧を低くすることが可能にな
り、消費電力の低減、発熱量の低減、駆動回路の簡素
化、蛍光体の長寿命化等多くの利点がある。

【０００４】このような発光表示装置では、一定の輝度
で発光素子を発光させ、表示像を常時一定の明るさに保
つのが通例であった。しかしながら、表示像があまり明
るくないと、明るい所で使用する場合に見辛くなるとい
う問題がある。逆に、暗い場所で使用するときに表示像
が明るすぎても、眩しくなって像は見辛くなってしま
う。そこで、環境の明るさに応じて、使用者が手動操作
によって発光素子の輝度を調節し、表示像を見易い明る
さに設定することも行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、表示像の明
るさの調節を手動操作によって調節することは、使用者
にとって煩わしいことであり、状況によっては操作が困
難なこともある。例えば、表示装置が車のダッシュボー
ドのインジケータとして使用されているとき、トンネル
への出入り等によって車内の明るさは大きく変化する
が、その都度表示装置の明るさを調節するための操作を
行うことは容易ではない。しかも、運転以外の動作に注
意を向けることになり、安全運転の観点から好ましくな
い。

【０００６】また、使用者が周囲の明るさの変化に気付
かず、表示像を不適切な明るさのままにして像観察を続
けることもあり、周囲の明るさの変化に気付いて表示像
を適切な明るさに調節したつもりでも、必ずしもその明
るさが適切でないこともある。そのような状況での像観
察は、眼に大きな負担をかけて眼精疲労を招く。

【０００７】本発明は、表示像の明るさを手動操作によ
らず環境の明るさに応じて自動調節し得る表示装置を提
供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、駆動電圧に応じた量の光を発する発光
素子と発光素子に駆動電圧を供給する駆動回路から成る
発光部を複数有する表示装置において、環境の明るさを
検知し、検知した明るさに応じて各発光部の駆動回路が
供給する駆動電圧を変化させて各発光部の発光素子が発
する光の量を調節する調光手段を備える。

【０００９】ここで、調光手段は検知した明るさに応じ
た電圧を出力し、駆動回路は調光手段が出力する電圧を
受けてその電圧を駆動電圧として発光素子に供給する構
成とすることができる。駆動回路は発光素子への駆動電
圧の供給と停止のみを行い、駆動電圧の電圧調節は調光
手段が行うことになる。

【００１０】さらに、調光手段は、環境の明るさの増加
に対応した電圧を所定電圧に加えて出力する構成として
もよい。所定電圧が発光素子に供給される駆動電圧の最
低値となり、発光の最低量が定められて表示像の最低の
明るさが設定される。

【００１１】上記所定電圧を手動操作によって設定する
構成とすれば、表示像の最低の明るさを使用者が好みに
応じて設定することが可能になる。

【００１２】調光手段は、外光を受けて受光量に応じた
電圧を出力する受光素子を備え、この受光素子によって
環境の明るさを検知する構成とすることができる。

【００１３】複数の発光部および受光素子を同一の半導
体チップに形成するとよい。発光部のごく近傍の明るさ
が検知されることになり、表示部位の明るさに基づいて
表示像の明るさが正しく調節される。

【００１４】調光手段は、環境の明るさを常時検知し、
検知した明るさに応じて出力する電圧を常時変化させる
ものとすることができる。環境の明るさに変化があれ
ば、常にそれに応じて表示像の明るさが変化することに
なる。

【００１５】調光手段は、各発光部の発光素子が発光し
ていない時に環境の明るさを検知し、検知した明るさに
応じた電圧を継続して出力するものとすることもでき
る。発光素子の発する光の影響を受けることなく環境の
明るさが正しく検知されて、表示像の明るさの調節が適
切に行われる。各発光素子が発光を停止すると、再度明
るさが検知され、その明るさに応じた新たな電圧が継続
して出力される。

【００１６】上記表示装置は、各発光素子を蛍光発光体
により構成し、複数の発光部を真空の管内に収容して蛍
光表示管とすることも可能である。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明について図面を参照
して説明する。図１は本発明の第１の実施形態である蛍
光表示管の構成を模式的に表す平面図である。蛍光表示
管１は、透明なガラス管３の中に２列に並べられた１６
個の半導体チップ２を備え、真空にされている。各チッ
プ２は５．４×５．６ｍｍの大きさであり、正方形の表
示部２ａ、１端縁に沿う入出力部２ｂおよび調光部２ｃ
を有している。

【００１８】半導体チップ２の平面図を図３に示す。チ
ップ２の上面には、表示部２ａを成す２５６個の画素１
１、および入出力部２ｂを成す１１個の入出力端子１２
が形成されている。各画素１１は略０．２×０．２ｍｍ
の大きさを有しており、等間隔で１６×１６のマトリク
ス状に配列されている。最も外側の画素からチップの端
縁まで距離は画素間隔の略１／２に設定されている。こ
のため、チップ２同士を接して図１のように配列したと
き、全ての画素間隔が等しくなり、全体として切れ目の
ない像を表示することができる。

【００１９】入出力端子１２は、電力供給端子、信号供
給端子の各入力端子のほか接地端子と調整用端子１２ａ
を含んでいる。調整用端子１２ａは、後述するように、
チップ２に形成されている駆動回路が出力する駆動電圧
の最低値の調整に用いられる。

【００２０】表示部２ａと入出力部２ｂの間に設けられ
た調光部２ｃは、半導体チップ２に当たる外光を受け
て、表示部２ａに表示される像の明るさを受光量に応じ
て調節する。調光部２ｃの構成と動作については後に詳
述する。

【００２１】図２に蛍光表示管１の断面の一部を示す。
ガラス基板３ａ上に半導体チップ２が固定設置され、そ
の上方に複数本の熱陰極４が平行に配設されている。チ
ップ２と熱陰極４の間には、表示部２ａ全体を覆う１枚
のグリッド５が設けられている。チップ２、熱陰極４お
よびグリッド５は、ガラス基板３ａとともにガラス管３
を成すガラス板３ｂ、３ｃで囲われて、環境を真空にさ
れている。

【００２２】半導体チップ２の内部には、画素１１とな
る位置に、２５６個の駆動回路１３が形成されている。
各駆動回路１３の上部には電極１４が形成されており、
電極１４には駆動回路１３の出力電圧が与えられる。各
電極１４の上面には、蛍光体１５が付着されており、駆
動回路１３、電極１４および蛍光体１５の１組で１つの
発光部が構成されている。

【００２３】熱陰極４が発する熱電子はグリッド５を透
過して蛍光体１５に衝突し、蛍光体１５を発光させる。
熱電子が蛍光体１５に衝突するか否かは電極１４の電圧
に応じて変わり、蛍光体１５の発光は、駆動電圧によっ
て発光部ごとにすなわち画素ごとに制御することができ
る。蛍光体１５は、駆動回路１３が駆動電圧を出力して
いる間は継続して発光し、駆動回路１３が駆動電圧を出
力しなくなると発光を停止する。

【００２４】半導体チップ２の図示しない部位には制御
回路が設けられている。全ての駆動回路１３はこの制御
回路に接続されており、制御回路から与えられる制御信
号によって出力動作を制御される。制御回路は信号供給
端子に接続されており、信号供給端子を介して外部から
与えられる信号に応じて各駆動回路１３を制御する。こ
れにより、適切な画素１１が選択されて発光し、像が表
示される。

【００２５】駆動回路１３の概略構成を図４に示す。駆
動回路１３は、アンプ２１と、電圧Ｖｐの電源ライン１
８と接地ラインとの間に直列接続されたｐチャンネルト
ランジスタ２２およびｎチャンネルトランジスタ２３を
有している。アンプ２１は、入力端子１３ａを介して制
御回路から与えられる０／５Ｖの制御電圧を増幅して、
トランジスタ２２および２３のゲートに与える。これに
より、トランジスタ２２、２３の動作が制御され、両者
の接続点から電極１４に０ＶまたはＶｐの電圧が出力さ
れる。電圧Ｖｐは発光体１５を発光させる駆動電圧とな
る。

【００２６】調光部２ｃの概略構成を図５に示す。調光
部２ｃは、フォトダイオード３１、オペアンプ３２、抵
抗３３、オペアンプ３４、抵抗３５および可変抵抗３６
より成る。フォトダイオード３１は半導体チップ２の表
面に形成されており、１５Ｖの電源ライン１９とオペア
ンプ３２の入力端子に接続されている。フォトダイオー
ド３１は外光Ｌを受けて、その受光量に応じた電流Ｉを
流す。

【００２７】抵抗３５（抵抗値Ｒ2）は１５Ｖの電源ラ
イン１９とオペアンプ３４の入力端子に接続されてい
る。可変抵抗３６は半導体チップ２の外部に設けられて
おり、その一端は接地され、他端は、前述の調整用端子
１２ａを介して、抵抗３５とオペアンプ３４の接続点に
接続されている。可変抵抗３６の抵抗値Ｒ3は使用者の
手動操作によって変えられる。オペアンプ３４は、入力
端子に与えられる電圧１５・Ｒ3／（Ｒ2＋Ｒ3）に等し
い電圧Ｖｐ’を出力する。オペアンプ３４の出力端子
は、抵抗３３（抵抗値Ｒ1）を介して、フォトダイオー
ド３１とオペアンプ３２の接続点に接続されている。

【００２８】オペアンプ３２の入力電圧Ｖｐは、オペア
ンプ３４の出力電圧Ｖｐ’よりもＩ・Ｒ1だけ高くな
り、電流Ｉに応じて変動する。フォトダイオード３１が
受光しないとき、電流Ｉは０になって、オペアンプ３２
の入力電圧Ｖｐはオペアンプ３４の出力電圧Ｖｐ’に等
しくなる。オペアンプ３２の出力端子は電源ライン１８
に接続されており、オペアンプ３２は入力端子に与えら
れる電圧Ｖｐに等しい電圧の電力を電源ライン１８に供
給する。フォトダイオード３１の受光量とオペアンプ３
２の出力電圧Ｖｐの関係を図８に示す。オペアンプ３２
の出力電圧とフォトダイオード３１の受光量は直線関係
にあり、出力電圧Ｖｐには最低値Ｖｐ’が存在する。

【００２９】このように、調光部２ｃは、フォトダイオ
ード３１によって環境の明るさを検知し、検知した明る
さに応じて電源ライン１８の電圧を調節する。前述のよ
うに、電源ライン１８の電圧は蛍光体１５を発光させる
駆動電圧となる。駆動電圧Ｖｐと蛍光体１５の発光量の
関係を図９に示す。蛍光体１５の発光量は駆動電圧Ｖｐ
が上昇するにつれて直線的に増大するが、駆動電圧の最
低値Ｖｐ’に対応する最低発光量が存在する。すなわ
ち、発光素子１５は真暗な環境にあるときに最低発光量
で発光し、環境が明るくなるにつれて発光量を増大させ
る。

【００３０】こうして、蛍光表示管１は、環境の明るさ
に応じて表示像の明るさを自動調整することができる。
また、１６個の半導体チップ２それぞれに調光部２ｃが
設けられており、半導体チップ２は個別に表示像の明る
さを調節するから、例えば、蛍光表示管１の一部が影に
入り他の部分が光の照射を受けるような状況におかれた
ときでも、表示像全体を同一の明るさにするのでなく、
部分ごとに明るさを変えて見易い像を表示することが可
能になっている。

【００３１】なお、駆動電圧の最低値Ｖｐ’は、抵抗値
Ｒ3を変えることにより、前記式に従って変化する。す
なわち、図８の駆動電圧Ｖｐは縦軸方向にシフトするこ
とになり、使用者は、可変抵抗３６を操作することによ
り、手動で表示像の明るさを調整することもできる。

【００３２】上記蛍光表示管１の調光部２ｃの構成に修
飾を加えた第２の実施形態について説明する。他の部分
の構成および機能は蛍光表示管１と同じであり、重複す
る説明は省略する。図６に本実施形態の調光部２ｃ’の
概略構成を示す。

【００３３】調光部２ｃ’においては、前述のフォトダ
イオード３１とオペアンプ３２の間に、スイッチ３７、
Ａ／Ｄコンバータ３８、ラッチ回路３９およびＤ／Ａコ
ンバータ４０が直列に介装されており、抵抗３３は、一
端をスイッチ３７とＡ／Ｄコンバータ３８の接続点に、
他端をボリューム４１に接続されている。このボリュー
ム４１は、図５のオペアンプ３４、抵抗３５および可変
抵抗３６と同様に機能するもので、その出力電圧Ｖｐ’
は外部から手動操作で調節することができる。

【００３４】スイッチ３７が閉じているとき、フォトダ
イオード３１の受光量に応じて電流Ｉが流れ、Ａ／Ｄコ
ンバータ３８には、電圧Ｖｐ’に変化分Ｉ・Ｒ1を加え
た電圧Ｖｐが入力される。Ａ／Ｄコンバータ３８によっ
てデジタル化された電圧Ｖｐは、ラッチ回路３９によっ
て保持される。ラッチ回路３９は保持している電圧をＤ
／Ａコンバータ４０に出力し、これによってアナログに
戻された電圧Ｖｐがオペアンプ３２に入力される。

【００３５】スイッチ３７の開閉とラッチ回路３９のラ
ッチのタイミングは、制御信号Ｓによって制御される。
この制御信号Ｓを生成する構成を図７に示す。一方の入
力端子を駆動回路１３の出力に接続された２５６の論理
和回路４５が出力端子と他方の入力端子の間で順に接続
されて、多段論理和回路が形成されている。最前段の論
理和回路４５の他方の入力端子は接地されている。

【００３６】各段の論理和回路４５は、２つの入力電圧
の一方または両方が電圧Ｖｐ’と同程度に設定されてい
る所定電圧Ｖｓ以上のときにその電圧Ｖｓを出力し、２
つの入力電圧がともに電圧Ｖｓ未満のときに０Ｖを出力
する。したがって、最後段の論理和回路４５の出力は、
全ての駆動回路１３が駆動電圧Ｖｐを出力していないと
きに限り０Ｖになり、いずれか１つの駆動回路１３でも
駆動電圧Ｖｐを出力しているときには電圧Ｖｓとなる。
この最後段の出力電圧を制御信号Ｓとして用いる。

【００３７】スイッチ３７は、制御信号Ｓが０Ｖのとき
に閉じて、電圧Ｖｓのときに開く。ラッチ回路３９は、
制御信号Ｓが０ＶのときにＡ／Ｄコンバータ３８の出力
電圧をラッチし、ラッチした電圧を制御信号Ｓが電圧Ｖ
ｓになっている期間保持する。したがって、オペアンプ
３２には、全ての発光体１５が発光していないときの電
圧が入力されることになり、その出力電圧は発光体１５
が発する光の影響を受けることがない。

【００３８】すなわち、調光部２ｃ’は外光のみを受光
して、環境の真の明るさを検知し、これに基づいて表示
像の明るさを調節することになる。なお、各半導体チッ
プ２の調光部２ｃ’は、図１の調光部２ｃと同様に、表
示部２ａと入出力部２ｂの間の中央に形成されており、
他の半導体チップが発する光を殆ど受けない。したがっ
て、各半導体チップ２は自身が像表示を行っていないと
きに近隣の半導体チップが像を表示しても、環境の明る
さを正しく検知して、その後に表示する像を適切な明る
さに設定することができる。

【００３９】以上、蛍光表示管を例にとって本発明につ
いて説明したが、本発明はＬＥＤ表示装置等の他の発光
方式の表示装置にも適用することができる。なお、フォ
トダイオードに代えて、フォトトランジスタ等の他の受
光素子によって環境の明るさを検知するようにしてもよ
い。

【００４０】

【発明の効果】請求項１の表示装置によるときは、表示
像の明るさが環境の明るさに応じて調節されるから、環
境の明るさによらず常に見易い像を提示することができ
る。しかも、像の明るさの調節は調光手段によって自動
的になされるから、使用者は調節のために何の操作もす
る必要がない。

【００４１】請求項２の表示装置では、駆動電圧の調節
は調光手段が行うため、駆動回路は単に駆動電圧の供給
と停止を行う機能さえ有すればよい。したがって、発光
部ごとに設けられた複数の駆動回路を簡素に保つことが
できる。表示装置全体の回路構成は調光手段を１つ備え
ることにより複雑になるが、駆動回路等の他の回路の複
雑化を伴わないため、装置の複雑化は最低限に抑えられ
る。

【００４２】請求項３の表示装置では、環境の明るさが
どのようなときでも、確実に発光素子を発光させて像を
表示することができる。

【００４３】請求項４の表示装置では、表示像の最低の
明るさを調節することが可能であり、装置を使用する環
境や好みに応じて、使用者が任意に最低の明るさを設定
することができる。

【００４４】請求項５の表示装置は、受光素子によって
環境の明るさを精度良く検知することが可能であり、し
かも、調光手段の構成が簡素である。

【００４５】請求項６の表示装置では、像を表示する位
置と環境の明るさを検知する位置が近いから、表示装置
の一部に影が射したような状況でも表示位置の明るさを
正しく検知することが可能であり、常に表示位置での明
るさに応じた明るさの像を表示することができる。

【００４６】請求項７の表示装置では、表示像の明るさ
が環境の明るさの変化に追随して変化するため、環境の
明るさが絶えず変化する場合でも、表示像は常に見易い
ものとなる。

【００４７】請求項８の表示装置では、発光素子の光を
含まない真の環境の明るさが検知されるから、表示像の
明るさが正しく環境の明るさに対応する。発光素子の光
を受け易い位置に調光手段を配置する構成としたときで
も、見易い明るさの像を表示することができる。

【００４８】請求項９の表示装置は、発光素子として輝
度の高い蛍光体を使用した蛍光表示管であるから、明る
い環境で使用する場合でも、見易い像を表示することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施形態の蛍光表示管の構成を示す平
面図。

【図２】 上記蛍光表示管の部分断面図。

【図３】 上記蛍光表示管に用いられる半導体チップの
平面図。

【図４】 上記半導体チップに形成された駆動回路の概
略構成を示す図。

【図５】 上記半導体チップに形成された調光部の概略
構成を示す図。

【図６】 第２の実施形態の蛍光表示管の調光部の概略
構成を示す図。

【図７】 上記調光部における制御信号を生成する構成
を示す図。

【図８】 フォトダイオードの受光量と調光部の出力電
圧の関係を示す図。

【図９】 駆動電圧と蛍光体の発光量の関係を示す図。

【符号の説明】

１ 蛍光表示管 ２ 半導体チップ ２ａ 表示部 ２ｂ 入出力部 ２ｃ 調光部 ２ｃ’ 調光部 ３ ガラス管 ４ 熱陰極 ５ グリッド １１ 画素 １２ 入出力端子 １２ａ 調整用端子 １３ 駆動回路 １４ 電極 １５ 蛍光体 １８、１９ 電源ライン ２２、２３ トランジスタ ３１ フォトダイオード ３２、３４ オペアンプ ３３、３５ 抵抗 ３６ 可変抵抗 ３７ スイッチ ３８ ＡＤコンバータ ３９ ラッチ回路 ４０ ＤＡコンバータ ４１ ボリューム ４５ 論理和回路 Ｖｐ 駆動電圧

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動電圧に応じた量の光を発する発光素
   子と該発光素子に駆動電圧を供給する駆動回路から成る
   発光部を複数有する表示装置において、 環境の明るさを検知し、検知した明るさに応じて各発光
   部の駆動回路が供給する駆動電圧を変化させて各発光部
   の発光素子が発する光の量を調節する調光手段を備える
   ことを特徴とする表示装置。
2. 【請求項２】 前記調光手段は検知した明るさに応じた
   電圧を出力し、 前記駆動回路は前記調光手段が出力する電圧を受けて該
   電圧を駆動電圧として前記発光素子に供給することを特
   徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 【請求項３】 前記調光手段は、環境の明るさの増加に
   対応した電圧を所定電圧に加えて出力することを特徴と
   する請求項２に記載の表示装置。
4. 【請求項４】 前記所定電圧は手動操作によって設定さ
   れることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
5. 【請求項５】 前記調光手段は、外光を受けて受光量に
   応じた電圧を出力する受光素子を備え、該受光素子によ
   って環境の明るさを検知することを特徴とする請求項２
   に記載の表示装置。
6. 【請求項６】 前記複数の発光部および前記受光素子は
   同一の半導体チップに形成されていることを特徴とする
   請求項５に記載の表示装置。
7. 【請求項７】 前記調光手段は、環境の明るさを常時検
   知し、検知した明るさに応じて出力する電圧を常時変化
   させることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
8. 【請求項８】 前記調光手段は、各発光部の発光素子が
   発光していない時に環境の明るさを検知し、検知した明
   るさに応じた電圧を継続して出力することを特徴とする
   請求項２に記載の表示装置。
9. 【請求項９】 各発光素子を蛍光発光体により構成し、
   前記複数の発光部を真空の管内に収容して蛍光表示管と
   したことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。