JPH117U - ランプを明るさに依存して制御するための回路装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＬＣＤ表示部の過熱が大幅に取り除かれるよ
うにした、明るさに依存してランプを制御する回路装
置。 【解決手段】 パルス持続時間または高さが、周囲光の
測定された明るさに依存して、明るさが増加するとき作
動電圧ＵＢが高められ、ＬＣＤの表示機能に対して十分
でない値より小さいとき作動電圧が低減されるように変
化され、制御パルスを用いてランプの電流回路にあるス
イッチＴ２が制御される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、ＬＣＤ表示部（Lipuid crystal display）を照明するためのランプ を明るさに依存して制御するための回路装置に関する。ＬＣＤ表示部（液晶表示 部）は有利にはクォーツ時計及びポケット計算機に使用される。

【０００２】

【従来の技術】

ＬＣＤ表示部は殆ど電力を消費しない作動を可能にしかつそれ故に僅かな給電 電力しか必要としないので、ＬＣＤ表示部は通信技術の関連機器にもますます使 用されるようになっている。

【０００３】 ＬＣＤ表示部は受動表示部であり、即ちＬＣＤ表示部はそこに入射する光を制 御する。ＬＣＤ表示部は、前面及び背面の偏光子の間にある“ねじれたネマチッ ク液晶”から成る層を有する。熱変動を考えなければ、長手方向に延びた分子の 長軸はネマチック相において平行に存在する。ＬＣＤ表示部に加わる電界の影響 により、最初不透明だった液晶層が透明になるようにすることができる。

【０００４】 外部電界が加わらないと、各分子層の軸の方向は隣接の分子層に対して小さな 角度だけ回転している。例えば光（昼光またはランプによる照明）が背面に水平 方向偏光で入射すると、光は液晶層から出る際に垂直方向に偏光される。前面側 の偏光子も垂直方向に配向されていれば、光は妨げられずにこの偏光子を通過し かつ画像面は観察者に明るく現われる。

【０００５】 ＬＣＤ表示部は、反射形表示部と透過形表示部と透過反射形表示部とに分けら れる。即ち反射形表示部においては前面から入射する光は画素の切換状態に応じ て反射されるか又は吸収され、透過形表示部においては背面から入って来た光は 表示すべき情報に相応して制御される。透過反射形表示部は、透過及び反射形表 示部の特性を有する部分透過形リフレクタを有する。暗領域表示部（負のコント ラストディスプレイ）では、情報の表示は暗い背景に明るい記号によって行なわ れ、一方明領域表示部（正のコントラストディスプレイ）では情報の表示は明る い背景上に暗い記号によって行なわれる。

【０００６】 液晶層は、ＬＣＤ表示部では背面側のガラスプレートと前面側のガラスプレー トとの間及びガラスプレートの間を環状に取り囲むシール部材の間に埋め込まれ ている。ガラスプレートは透明な電極を備えており、これにより電圧が両方の電 極に加わった際液晶層は電界にさらされる。この電界は、すべての分子層の配向 が電界の方向をとるように作用し、これにより液晶層におけるねじれ、従って入 ってきた光の偏光方向の回転がなくなる。光が水平方向に偏光されて背面に入射 すると、この光は前面において垂直方向に配向された偏光子において水平方向に 偏光されて発生しかつこの偏光子を透過しない。従って観察者には画像面は暗く 現われる。

【０００７】 文字記号、図形及び画像を表示するために、マトリクス表示が使用されること が多い。この主のマトリクス表示部は水平方向及び垂直方向にそれぞれ相互に並 列に配置された画素を有する。所定の文字記号、例えば数字を表示するために、 セグメント表示部、例えば７セグメント表示部が使用されることが多い。画素の アドレス指定乃至選択の際の直接制御及びその輝度制御のために、ＬＣＤ表示部 は制御回路に接続されている。それぞれのセグメント乃至それぞれの画素（パイ クセル）が直接制御される場合、このために多数のドライバ回路及びリードが必 要である。例えばそれぞれ７つのセグメントを有する５桁の数字に対する表示部 を観察する場合、各セグメントを個別制御すべきとき、このために３５の制御線 及び１つの共通の戻し線が必要である。ＬＣＤ表示部の制御に対して、フリッカ のない画像を得るために、３０Ｈｚ以上の周波数を有する交流電圧が使用される 。

【０００８】 リード及びドライバ回路の数を低減するために、ＬＣＤ表示部は多重作動にお いて制御され、即ち各列乃至行は時間的に順次能動化される。多重比が大きくな るに従って、投入及び遮断されたセグメント（または画素）の電圧間の電圧振幅 の差が小さくなり、その際ＬＣＤディスプレイにおいて投入接続される画素と遮 断される画素のしきい電圧が顕著でなくなりかつ更に温度と共に変化する。それ 故に多重比が大きくなれば相応に急峻な制御特性曲線が必要になり、その際画素 の輝度制御のために大抵パルス振幅変調が使用され、即ち制御パルスの振幅が光 の透過状態、ひいては画素の輝度を決める。

【０００９】 液晶層における切換メカニズムは熱効果に基づいているので、ＬＣＤ表示部に おける熱発生は限界内に抑えられねばならない。太陽光の入射により１０⁵Ｌｕ ｘまでの周囲の照度が生じる可能性があり、その結果ＬＣＤ表示部の読取り状態 が悪くなる。

【００１０】 読み取り状態を改善するために、明領域表示部を有するＬＣＤ表示部に対して 、ＬＣＤ表示部の端面に光源を取り付けることが公知である（西独国特許第２３ １０２１９号明細書）。

【００１１】 更に西独国特許第３０２９１２２号明細書から、車両に対する液晶表示装置が 公知である。透過形表示部は背面の側に光を導く基体を有し、この基体は周囲光 又は光源の光を液晶層に選択的に導くために移動可能に形成されている。

【００１２】 昼間、光源は遮断されておりかつ昼光はレンズを用いて集束されかつ光を導く 基体を照明する。この光を導く基体は背面の側に反射層を有し、これにより入射 した昼光が背面から液晶層を照明する。

【００１３】 夜間、光を導く基体は液晶表示装置の背面に切換わりかつ光源は投入されてい る。そこで光を導く基体の反射層によって反射される、光源の光が、液晶表示装 置の照明のために用いられる。

【００１４】 光源の投入接続及び同時に行なわれる、光を導く基体の、夜間位置へのモータ による移動調整は、車両ヘッドライトの投入接続乃至遮断の際に操作可能なスイ ッチを用いて行なわれる。スイッチの操作を回避するために、電気スイッチを使 用することができる。このスイッチは入射する周囲光の明るさ（例えば硫化カド ミウムホトセンサを用いて測定される明るさ）に依存して、光源及び光を導く基 体を移動調整するためのモータを投入接続する。

【００１５】

【考案が解決しようとする課題】

確かにこれにより光源の熱放射による液晶表示装置の過熱は回避されるが、他 方において光を導く基体の移動調整に対する高いコストが必要である。

【００１６】 本考案の課題は、ＬＣＤ表示部の過熱が大幅に取り除かれるようにした、明る さに依存してランプを制御する回路装置を提供することである。

【００１７】

【課題を解決するための手段及び考案の効果】

この課題は本考案により実用新案登録請求の範囲第１項の特徴部分に記載の構 成によって解決される。

【００１８】 本考案の回路装置は次の利点を有する。即ち入射する周囲光の明るさに依存し た作動電圧の連続的な変化によって最適なランプの証明が実現される。これによ りＬＣＤ表示部の申し分のない読み取りが保証されると共に、ランプによる熱発 生が原因で生じるＬＣＤ表示部の過熱が大幅に回避される。

【００１９】 本考案の回路装置は、僅かな回路コストしか必要とせずかつ大部分を集積する ことができる。

【００２０】

【実施例】

次に本考案を図示の実施例につき図面を用いて詳細に説明する。

【００２１】 図示の回路装置では、パルス長さ変調方式が利用されかつ入射する周囲光の測 定された明るさに依存してかつ測定された周囲温度に依存してランプＬに対する 作動電圧ＵＢが変えられる。この回路装置は相互に直列接続されたコンパレータ を有し、その際コンパレータとして相応に接続形成された演算増幅器Ｏ１乃至Ｏ ４が使用される。

【００２２】 パルス発生器ＩＧは、２つのＲＣ素子Ｒ１，Ｃ１；Ｒ２，Ｃ２と共に接続形成 された第４演算増幅器Ｏ４と、この第４演算増幅器に後置接続された第３演算増 幅器Ｏ３と、第３演算増幅器の入力側に接続された分圧器Ｒ５，Ｒ６とから成る のこぎり波発生器ＳＧを有する。

【００２３】 抵抗Ｒ２は第１接続端子が作動電圧源ＢＱの一方の極に接続されておりかつ第 ２接続端子は第４演算増幅器Ｏ４の出力側と、第２コンデンサＣ２の第１接続端 子と、第１抵抗Ｒ１の第１接続端子と、第３演算増幅器Ｏ３の非反転入力側とに 接続されている。コンデンサＣ２の第２接続端子はアース接続されている。第１ 抵抗Ｒ１の第２接続端子には、第４演算増幅器Ｏ４の反転入力側と、第１コンデ ンサＣ１の第１接続端子とが接続されている。このコンデンサの第２接続端子は アース接続されている。作動電圧源ＢＱの極の間には、第４抵抗Ｒ４、第５抵抗 Ｒ５及び第６抵抗Ｒ６から成る分圧器が接続されている。この分圧器の第１タッ プには、第２演算増幅器Ｏ２の反転入力側及び第４演算増幅器Ｏ４の非反転入力 側が接続されている。分圧器の第２タップには、第３演算増幅器Ｏ３の反転入力 側が接続されている。

【００２４】 更に作動電圧源ＢＱには、第３コンデンサＣ３とホトトランジスタＴ１とから 成る第３分圧器が接続されている。このホトトランジスタＴ１の主電流区間に並 列に、第３抵抗Ｒ３が設けられている。第３分圧器のタップには、第２演算増幅 器Ｏ２の非反転入力側及び第３演算増幅器Ｏ３の出力側が接続されている。

【００２５】 作動電圧源ＢＱには、第７及び第８抵抗Ｒ７，Ｒ８から成る第４分圧器と、第 ９抵抗Ｒ９及びポジスタＫＬから成る第５分圧器とが接続されている。第４分圧 器のタップは、第２演算増幅器Ｏ２の出力側と、第１演算増幅器の非反転入力側 とが接続されている。第５分圧器のタップは、第１演算増幅器Ｏ１の反転入力側 に接続されている。

【００２６】 第１演算増幅器Ｏ１の出力側に、第１１抵抗Ｒ１１の第１接続端子及び第１０ 抵抗Ｒ１０の第１接続端子が接続されている。第１１抵抗Ｒ１１の第２接続端子 は、作動電圧源ＢＱの一方の極に接続されている。第１０抵抗Ｒ１０の第２接続 端子には、スイッチングトランジスタＴ２のベースが接続されている。このスイ ッチングトランジスタＴ２のエミッタは、作動電圧源ＢＱの一方の極に接続され ておりかつスイッチングトランジスタＴ２のコレクタはランプＬの一方の接続端 子に接続されている。ランプＬの他方の接続端子は作動電圧源ＢＱの他方の極に 接続されている。

【００２７】 図示の回路装置の動作を以下詳細に説明する。

【００２８】 のこぎり波発生器ＳＧは、オープンコレクタ出力側を有する第４演算増幅器Ｏ ４を有する。第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２は、第４演算増幅器Ｏ ４の反転入力側と非反転入力側との間の差電圧が負になるまで、第２抵抗Ｒ２を 介してほぼ同時に充電される。それから第４演算増幅器Ｏ４の出力トランジスタ が導通切換されかつ第２コンデンサＣ２が短時間内で放電される。第４の演算増 幅器Ｏ４の出力トランジスタは、第１コンデンサＣ１が第１抵抗Ｒ１及び出力ト ランジスタを介して、第４演算増幅器Ｏ４の反転入力側と非反転入力側との間の 差電圧が再び正になる程度に放電するまで、導通状態を維持する。

【００２９】 第２コンデンサＣ２にて降下する、比較的フラットな（理想の場合時間的にリ ニヤな）上昇率及び比較的急峻な（理想の場合突然の降下）下降率を有するのこ ぎり波状電圧のため、第３演算増幅器Ｏ３において、出力トランジスタの短い導 通フェーズ及び長い遮断フェーズが生じる。この出力トランジスタのコレクタに 接続されている第３コンデンサＣ３は、迅速に放電しかつ出力トランジスタの遮 断フェーズの期間中ホトトランジスタＴ１の主電流区間を介して充電される。ホ トトランジスタＴ１により発生される電流は光強度が高まるにつれて振幅が大き くなり、その結果第３コンデンサＣ３は一層強く充電される。ホトトランジスタ Ｔ１の主電流区間に設けられている第３抵抗Ｒ３を用いて、完全な暗闇でもラン プＬが完全に消灯するのが、回避される。

【００３０】 第２演算増幅器Ｏ２を用いて、第３コンデンサＣ３にて降下するのこぎり波状 電圧から、光に依存したパルス長さ及び作動電圧ＵＢの１／２の振幅を有する矩 形パルス形状の信号が形成される。

【００３１】 第９抵抗Ｒ９の抵抗値は、第１演算増幅器Ｏ１の反転入力側に臨界温度以下に おいて、第１演算増幅器Ｏ１の非反転入力側にて降下する直流電圧より大きい直 流電圧が生じるように、選定されている。これにより第１演算増幅器Ｏ１の非反 転入力側と反転入力側との間の差電圧が反転されかつ第１演算増幅器Ｏ１の出力 トランジスタは、スイッチングトランジスタＴ２が暗闇の際その都度長く遮断し かつ短く導通し、明るい場合には相応にその逆をとるように、周期的に遮断及び 導通する。

【００３２】 Ｒ／θ特性曲線の急峻な領域において作動するポジスタＫＬは、例えば９０℃ の温度に加熱された際に高抵抗になる。これにより第１演算増幅器Ｏ１の反転入 力側にて高められる電圧降下により、第１演算増幅器Ｏ１の反転入力側と非反転 入力側との間の電圧差はもはや反転されずかつスイッチングトランジスタＴ２は 遮断状態を維持し、かつ従ってランプＬは、温度が再び低下するまで暗い状態に とどまる。

【００３３】 その際ポジスタＫＬは、個有加熱及び／又はバリスタ効果が排除されたように 配設されるべきである。特別に急峻な抵抗−温度経過を有する相応の材料により 、高い調整精度が実現されかつポジスタＫＬが小さく選定されていても迅速な応 答が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の、ランプを明るさ及び温度に依存して
制御する回路装置の回路略図である。

【符号の説明】

Ｌ ランプ、 ＵＢ 作動電圧、 ＢＱ 作動電圧源、
ＩＧ パルス発生器、 ＫＬ ポジスタ、 ＳＧ の
こぎり波発生器、 Ｔ１ ホトトランジスタ、Ｔ２ ス
イッチングトランジスタ、 Ｏ１〜Ｏ４ 演算増幅器

フロントページの続き (71)出願人 590000248 Ｇｒｏｅｎｅｗｏｕｄｓｅｗｅｇ １, 5621 ＢＡ Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ， Ｔｈ ｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ (72)考案者 エツクハルト ヴアルタース ドイツ連邦共和国 レーテンバツハ ペク ニツツ ラウフアー ヴエーク 74

Claims (8)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＬＣＤ表示部を照明するためのランプ
   （Ｌ）を明るさに依存して制御するための回路装置にお
   いて、パルス発生器（ＩＧ）を用いて発生されるパルス
   のパルス持続時間またはパルスの高さが、周囲光の測定
   された明るさに依存して、周囲光の測定された明るさが
   増加するとき作動電圧（ＵＢ）が高められ、これに対し
   て周囲光の測定された明るさが上記ＬＣＤの表示機能に
   対して十分でない値より小さいとき作動電圧（ＵＢ）が
   低減されるように変化されかつこのようにして発生され
   た制御パルスを用いて、ランプ（Ｌ）の電流回路にある
   スイッチ（Ｔ２）または制御可能な抵抗が制御されるこ
   とを特徴とするランプを明るさに依存して制御するため
   の回路装置。
2. 【請求項２】 制御パルスは第１コンパレータに供給さ
   れ、該コンパレータはパルス高さを分圧器のタップにて
   降下した電圧と比較し、上記分圧器は作動電圧源（Ｂ
   Ｑ）に接続されておりかつポジスタ（ＫＬ）及び抵抗
   （Ｒ９）から成っており、かつ上記第１コンパレータ
   は、スイッチングトランジスタ（Ｔ２）のベースに接続
   されており、該スイッチングトランジスタのエミッタは
   作動電圧源（ＢＱ）の接続端子に接続されておりかつコ
   レクタはランプ（Ｌ）の一方の接続端子に接続されてい
   る請求項１記載のランプを明るさに依存して制御するた
   めの回路装置。
3. 【請求項３】 制御パルスのパルス整形のために、該制
   御パルスが第２コンパレータに供給され、該第２コンパ
   レータの出力側は第１コンパレータに接続されている請
   求項２記載のランプを明るさに依存して制御するための
   回路装置。
4. 【請求項４】 のこぎり波発生器（ＳＧ）を用いて発生
   されたパルスは第３コンパレータに供給され、該第３コ
   ンパレータの出力側は第２コンパレータに接続されてい
   る請求項３記載のランプを明るさに依存して制御するた
   めの回路装置。
5. 【請求項５】 のこぎり波発生器（ＳＧ）は、２つのＲ
   Ｃ素子と共に接続形成されている第４コンパレータから
   成る請求項２記載のランプを明るさに依存して制御する
   ための回路装置。
6. 【請求項６】 コンパレータとして、相応に接続形成さ
   れた演算増幅器（０１，…，０４）が利用される請求項
   ２から５までのいずれか１項記載のランプを明るさに依
   存して制御するための回路装置。
7. 【請求項７】 第３演算増幅器（０３）の出力側は、作
   動電圧源（ＢＱ）に接続されている分圧器のタップに接
   続されており、該分圧器はコンデンサ（Ｃ３）及びホト
   トランジスタ（Ｔ１）から成る請求項６記載のランプを
   明るさに依存して制御するための回路装置。
8. 【請求項８】 ホトトランジスタ（Ｔ１）の主電流区間
   に並列に、抵抗（Ｒ３）が設けられている請求項７記載
   のランプを明るさに依存して制御するための回路装置。