JPH1197196A - 液晶ディスプレイ用調光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 使用環境に合わせた視認性が得られるよう、
液晶ディスプレイのパネル面の明るさすなわちバックラ
イトの輝度をユーザが自在に可変調整できるようにす
る。 【解決手段】 調光入力信号を積分して生成した三角波
又は台形波状擬似三角波と周囲光に応じた直流電圧信号
とをレベル比較するコンパレータ１２から、パルス幅変
調された調光信号を出力し、液晶ディスプレイのバック
ライトである蛍光管２を輝度制御する。液晶ディスプレ
イの周囲の明るさが変化すると、それに伴い蛍光管２の
明るさが自動的に変化するだけでなく、調光入力信号を
変化させることで、ユーザの好みや視認性に応じてバッ
クライトの明るさを可変し、様々な環境下で液晶ディス
プレイの視認性を最適化することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、周囲光の明るさと
調光入力に応じてバックライトを輝度制御できるように
した液晶ディスプレイ用調光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶パネルは、電気エネルギを光に変換
する自発光素子でないため、液晶パネルを表示手段とす
る液晶ディスプレイは、液晶パネル後方から照明を当て
て画面輝度を稼ぐ必要がある。一般の液晶ディスプレイ
は、小型で効率の高い冷陰極蛍光管からなるバックライ
トを拡散板と反射板の間に装着し、これを面光源として
液晶パネル背面側から照明するのが普通である。従っ
て、液晶ディスプレイの調光はバックライトの調光を意
味する。

【０００３】図６に示す液晶ディスプレイ用調光装置１
は、周囲光の明るさに応じて蛍光管２の輝度が自動調整
されるようにしたものであり、周囲光の明るさを検出す
るセンサとしてフォトセンサ３が組み込んである。この
フォトセンサ３には、センサ出力を電圧或いは電流等の
電気信号に変換するフォトセンサ回路４が接続してあ
り、このフォトセンサ回路４が出力する周囲光に応じた
直流電圧信号が調光制御回路５に供給される。調光制御
回路５は、フォトセンサ回路４から供給される直流電圧
信号を所定周期の三角波と比較し、入力の直流電圧値に
応じて矩形波の高電位レベルと低電位レベルの信号期間
比（デューティ）が変化するパルス幅変調出力を、調光
信号としてインバータ６に供給する。インバータ６は、
調光制御回路５からの調光信号を受け、調光信号に応じ
た周期及び電圧の交流電圧を発生し、これを蛍光管２に
印加して点灯駆動する。インバータ６は、調光制御回路
５の出力が高電位レベルの時に動作し、低電位レベルの
時は動作停止するため、調光制御回路５の出力デューテ
ィに応じてインバータ６が間欠動作を行い、蛍光管２の
輝度が調節される。本例の場合、液晶ディスプレイの周
囲が明るくなればなるほど、バックライトである蛍光管
２の輝度もこれに追随して明るくなり、周囲光に負けな
い視認性が得られるようになっていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般に、白熱電球や高
圧放電灯に比べ、周囲温度による光束変動は蛍光管が最
も著しく、これは管内の水銀蒸気圧が周囲温度に応じて
変化することが最大の原因とされている。一般の蛍光管
は、例えば周囲温度が２０℃のときに光束が最大となる
ように設計されるのが普通であり、実用的に使用範囲は
５〜３０℃であると言われている。このため、冬季の寒
冷地などで使用する場合は十分な保温対策が要求される
が、車両の移動とともに使用環境が大きく変わる場合の
ある車載液晶ディスプレイの場合、例えば寒冷地にいく
ほど蛍光管の輝度が低下するために、液晶ディスプレイ
の表示輝度が低下しやすく、温暖地において使用する場
合と比較したときに、表示が暗くて見づらくなるといっ
た課題があった。一方また、寒冷地とは逆に熱帯地にあ
っては、温暖地に比べ液晶ディスプレイの表示輝度が高
くなるため、特に夜間などは表示が明るすぎて眩しく感
ずるなどの課題を抱えるものであった。

【０００５】また、従来の液晶ディスプレイ用調光装置
１は、周囲光の明暗に適応した輝度調整はなされるが、
液晶パネル表示面の輝度が周囲温度の影響を受けて変化
したときに、インバータの動作モードを手動で切り替
え、例えば二段階程度に輝度調整することはできたが、
ユーザの嗜好に合わせたきめ細かな輝度制御は行えず、
従って使用環境に応じた最適の視認性を確保するのが困
難である等の課題があった。

【０００６】本発明は、上記課題を解決したものであ
り、使用環境に合わせた視認性が得られるよう、液晶デ
ィスプレイの表示部の明るさすなわちバックライトの輝
度をユーザが自在に可変調整できるようにすることを目
的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、周囲光の明るさを検出し、ほぼ線形変換
された直流信号を発する周囲光検出手段と、調光入力を
受けて作動し、一定の繰り返し周期に占める底辺の比又
は直流レベルが前記調光入力に対応してほぼ線形変化す
る三角波又は台形波状擬似三角波を生成する三角波発生
回路と、前記三角波又は台形波状擬似三角波と前記直流
信号をレベル比較し、パルス幅変調された調光信号を出
力するコンパレータと、該コンパレータの出力調光信号
により、液晶ディスプレイのバックライトを輝度制御す
る輝度制御手段とを具備することを特徴とするものであ
る。

【０００８】また、バックライトが、蛍光管であり、前
記輝度制御手段が、前記パルス幅変調された調光信号が
一方の電位をとる期間だけ前記蛍光管に高周波の駆動信
号を印加するインバータであることを特徴とするもので
ある。さらにまた、前記三角波発生回路が、対向する斜
辺の間隔が前記調光入力にほぼ線形対応して可変される
三角波又は台形波状擬似三角波を生成すること、或いは
また前記三角波発生回路が、直流レベルが前記調光入力
にほぼ線形対応して可変される三角波又は台形波状擬似
三角波を生成すること等を特徴とするものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図１な
いし図５を参照して説明する。図１は、本発明の液晶デ
ィスプレイ用調光装置の一実施形態を示すブロック構成
図、図２は、調光入力信号が一定の場合の図１に示した
装置各部の信号波形図、図３は、調光入力信号を高輝度
側に変化させた場合の図１に示した装置各部の信号波形
図、図４は、調光入力信号を低輝度側に変化させた場合
の図１に示した装置各部の信号波形図である。

【００１０】図１に示した液晶ディスプレイ用調光装置
１１は、従来装置１に用いていたＰＷＭ方式調光制御回
路５内のコンパレータ１２に供給する台形波状擬似三角
波を含めた三角波を、調光入力に応じて可変設定する構
成とし、周囲光に対する適応輝度制御と調光入力に応じ
た輝度制御とを同一回路で実現するようにしたものであ
る。具体的には、ＰＷＭ方式調光制御の主体であるコン
パレータ１２の一方の入力端子に、フォトセンサ回路４
の出力直流電圧信号を変調波として供給する一方、他方
の入力端子には、三角波発生回路１３から調光入力に応
じて底辺の長さが可変される三角波又は台形波状擬似三
角波が被変調波として供給されるよう構成してある。

【００１１】三角波発生回路１３は、一定の繰り返し周
期及び一定の波高値を有し、底辺の長さが調光入力にほ
ぼ線形対応する三角波又は台形波状擬似三角波を生成す
るものであり、ここでは調光入力信号として外部から供
給される一定繰り返し周期の矩形波で調光率に応じたパ
ルス幅を有する矩形波を時間積分し、この時間積分によ
り得られた三角波又は台形波状擬似三角波をコンパレー
タ１２の他方の入力端子に供給する。三角波は、図１
（ａ），（ｂ），（ｃ）に示したように、調光入力の大
きさに関係なく一定の繰り返し周期（制御周期）と波高
値を有しており、この制御周期に占める三角波の底辺の
割合が低輝度調光入力ほど減少する。すなわち、三角波
や台形波状擬似三角波の左右の斜辺のうち、一方の斜辺
（立上り側の斜辺）が三角波の繰り返し周期に示す位置
が固定してあるため、調光入力が大きくなるほど、他方
の斜辺（立下り側の斜辺）の位置が一方の斜辺から遠ざ
かるようになっている。

【００１２】コンパレータ１２は、フォトセンサ回路４
から供給される直流電圧信号と三角波又は台形波状擬似
三角波をレベル比較するため、コンパレータ１２から
は、周囲光の明るさと調光入力とに対応して矩形波の高
電位レベルと低電位レベルの信号期間比（デューティ）
が変化するパルス幅変調出力が得られる。このパルス幅
変調出力が、調光信号としてインバータ６に供給され
る。このため、インバータ６は、コンパレータ１２から
供給される調光信号が高電位をとる期間にだけ、高周波
の交流電圧を駆動信号として蛍光管２に印加し、液晶デ
ィスプレイのバックライトである蛍光管２を点灯駆動す
る。

【００１３】ところで、調光入力信号が一定である場
合、例えば図２（Ａ）に示したように、液晶ディスプレ
イ周囲の明るさが時間とともに低下する経時変化を示し
たとする。この場合、フォトセンサ回路４の出力波形
は、図２（Ｂ）のごとく右肩上がりの変化すなわち逆極
性の変化を示すが、この変化は周囲光に対して線形の関
係にあれば極性は問わないものである。従って、図２
（Ａ），（Ｂ）に示す波形は互いに同極性で変化する関
係にあってもよい。

【００１４】調光入力は、図２（Ｃ）に示したように、
一定の繰り返し周期に占める高電位期間の割合が調光輝
度に対応する矩形波列からなり、ここでは矩形波のデュ
ーティすなわち調光率を５０％に設定した場合を例示し
てある。この場合、三角波発生回路１３の出力波形は、
図３（Ｄ）に示したように、繰り返し周期の１／２に近
い期間を底辺期間とする台形波状擬似三角波が連続する
鋸歯状波となり、この鋸歯状波の凹凸部分の面積は互い
に等しい。コンパレータ１２には、図２（Ｂ），（Ｄ）
に示した２つの信号波形が入力される。このため、両信
号波形を重ね合わせたときの両波形線が交差する部分
が、コンパレータ１２の出力が高電位レベルから低電位
レベルへと変化する立ち下がりのポイント、或いは低電
位レベルから高電位レベルへと変化する立ち上がりのポ
イントとなる。

【００１５】コンパレータの出力波形は、図２（Ｅ）に
示したように、液晶ディスプレイ周囲の明るさが暗くな
るにつれ、高電位レベル期間の割合が低電位レベル期間
の割合よりも減少する。インバータ６は、図２（Ｆ）に
示したように、コンパレータ１２の出力が高電位レベル
であるときにだけ高周波の交流電圧を蛍光管２に印加す
るため、蛍光管２の輝度は周囲光の明るさの低下に合わ
せて次第に低くなっていく。

【００１６】一方、調光入力信号を高輝度側に変化させ
た場合、三角波発生回路１３の出力は、例えば図３
（Ｃ）に示したように、繰り返し周期と同じ底辺を有す
る台形波状擬似三角波の連続となる。すなわち、繰り返
し周期は変化しないものの、調光率５０％時に凹凸波形
がきれいに整列していた前記台形波状擬似三角波と異な
り、台形波状擬似三角波が繰り返し周期の大半を占める
ようになり、繰り返し周期にしか零レベル部分は存在し
なくなる。ただし、実質的なパルス幅変調に必要な傾斜
部分の傾斜は不変であるから、液晶ディスプレイ周囲の
輝度が低下したときに、調光入力を高輝度設定した分だ
け蛍光管２の明るさは衰えず、図３（Ｅ）に実線で示し
たように、一点鎖線で示した５０％調光時よりも明るい
表示が行われる。

【００１７】また、上記とは逆に、調光入力信号を低輝
度側に変化させた場合、三角波発生回路１３の出力は、
図４（Ｃ）に示したように、断続的に出現する三角波の
連続となる。すなわち、繰り返し周期は変化しないもの
の、調光率５０％時に凹凸波形がきれいに整列していた
前記台形波状擬似三角波と異なり、三角波は繰り返し周
期の一部を占めるだけになり、隣接する三角波間に零レ
ベル部分が存在する波形となる。ただし、実質的なパル
ス幅変調に必要な傾斜部分の傾斜は不変であるから、液
晶ディスプレイ周囲の輝度が低下したときに、調光入力
を低輝度設定した分だけ蛍光管２の明るさも一段と衰え
やすく、図４（Ｅ）に実線で示したように、一点鎖線で
示した５０％調光時よりも暗い表示が行われる。

【００１８】このように、上記液晶ディスプレイ用調光
装置１１によれば、調光入力信号を積分して生成した三
角波又は台形波状擬似三角波と周囲光に応じた直流電圧
信号とをレベル比較するコンパレータ１２から、パルス
幅変調された調光信号を出力し、液晶ディスプレイのバ
ックライトである蛍光管２を輝度制御する構成としたか
ら、例えば液晶ディスプレイのパネル面の明るさが温暖
地に比べ暗くなりやすい寒冷地にあっては、調光入力信
号を調整して画面を明るくすることで、温暖地と同等の
視認性を得ることができ、またこれとは逆にパネル面の
明るさが温暖地に比べて明るくなりやすい熱帯地にあっ
ては、調光入力信号を調整して画面を暗くすることで、
温暖地と同等の視認性を得ることができ、これにより様
々な温度環境下での使用が考えられる車載用液晶ディス
プレイにおいても、ユーザコントロールにより視認性を
一定に保つことができる。しかも、バックライトである
蛍光管２の輝度制御が、周囲光入力と調光入力の２入力
を変調波と被変調波の関係でパルス幅変調を行うコンパ
レータ１２の出力調光信号により一元的になされるた
め、回路構成を簡単化して製造コストを抑えることがで
きる。

【００１９】また、バックライトを蛍光管２で構成し、
輝度制御手段を、パルス幅変調された調光信号が一方の
電位をとる期間だけ蛍光管２に高周波の駆動信号を印加
するインバータ６で構成したから、コンパレータ１２か
ら得られるパルス幅変調された調光信号によりインバー
タ６を間欠動作させ、間欠動作期間の長短に応じて蛍光
管２の発光量を可変することができ、これにより周囲光
の明るさと調光入力に応じてバックライトの輝度を簡単
かつ確実に輝度制御することができる。

【００２０】また、三角波発生回路１３が、対向する斜
辺の間隔が前記調光入力にほぼ線形対応して可変される
三角波又は台形波状擬似三角波を生成する構成としたか
ら、三角波や台形波状擬似三角波の左右の斜辺のうち、
一方の斜辺が三角波の繰り返し周期に示す位置を固定
し、他方の斜辺の位置を調光入力に応じて一方の斜辺か
ら遠ざけるようにすることで、必要とする三角波又は台
形波状擬似三角波を簡単かつ正確に生成することがで
き、三角波や台形波状擬似三角波の対向する斜辺の間隔
を調光入力に精度よく線形対応させることができるた
め、調光入力に応じて調光量を円滑に調整することがで
きる。

【００２１】なお、上記実施形態では、三角波発生回路
１３として、一定繰り返し周期に占めるパルス幅が調光
率に応じて変化する矩形波列を積分して三角波又は台形
波状擬似三角波を発生するものを例にとったが、アナロ
グ入力される調光信号に応じて所要の三角波又は台形波
状擬似三角波を発生するよう、例えばＣＲ同調型発振回
路を用いて構成することもできる。また、図５に示す液
晶ディスプレイ用調光装置２１のごとく、三角波発生回
路２３を、直流レベルが調光入力にほぼ線形対応して可
変される三角波又は台形波状擬似三角波を生成する構成
とすることもできる。この場合、基本三角波の直流レベ
ルＶｏを直流レベル可変入力端子２３ａに供給する調光
入力に対応して可変するだけで、きわめて簡単に必要と
する三角波又は台形波状擬似三角波を得ることができる
ため、回路構成を簡単化し、製造コストを切り下げるこ
とができる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
一定の繰り返し周期に占める底辺の比又は直流レベルが
調光入力に対応してほぼ線形変化する三角波又は台形波
状擬似三角波と周囲光に応じた直流電圧信号とをレベル
比較するコンパレータから、パルス幅変調された調光信
号を出力し、液晶ディスプレイのバックライトを輝度制
御する構成としたから、例えば液晶ディスプレイのパネ
ル面の明るさが温暖地に比べ暗くなりやすい寒冷地にあ
っては、調光入力信号を調整して画面を明るくすること
で、温暖地と同等の視認性を得ることができ、またこれ
とは逆にパネル面の明るさが温暖地に比べて明るくなり
やすい熱帯地にあっては、調光入力信号を調整して画面
を暗くすることで、温暖地と同等の視認性を得ることが
でき、これにより様々な温度環境下での使用が考えられ
る車載用液晶ディスプレイにおいても、ユーザコントロ
ールにより視認性を一定に保つことができ、しかもバッ
クライトの輝度制御が、周囲光入力と調光入力の２入力
を変調波と被変調波の関係でパルス幅変調を行うコンパ
レータの出力調光信号により一元的になされるため、回
路構成を簡単化して製造コストを抑制できる等の優れた
効果を奏する。

【００２３】また、本発明は、バックライトを蛍光管と
し、輝度制御手段を、前記パルス幅変調された調光信号
が一方の電位をとる期間だけ前記蛍光管に高周波の駆動
信号を印加するインバータとしたから、コンパレータか
ら得られるパルス幅変調された調光信号によりインバー
タを間欠動作させ、間欠動作期間の長短に応じて蛍光管
の発光量を可変することができ、これにより周囲光の明
るさと調光入力に応じてバックライトの輝度を簡単かつ
確実に輝度制御することができる等の効果を奏する。

【００２４】さらにまた、三角波発生回路が、対向する
斜辺の間隔が前記調光入力にほぼ線形対応して可変され
る三角波又は台形波状擬似三角波を生成する構成とした
から、三角波や台形波状擬似三角波の左右の斜辺のう
ち、一方の斜辺が三角波の繰り返し周期に示す位置を固
定し、他方の斜辺の位置を調光入力に応じて一方の斜辺
から遠ざけるようにすることで、必要とする三角波又は
台形波状擬似三角波を簡単かつ正確に生成することがで
き、三角波や台形波状擬似三角波の対向する斜辺の間隔
を調光入力に精度よく線形対応させることができるた
め、調光入力に応じて調光量を円滑に調整することがで
きる等の効果を奏する。

【００２５】また、三角波発生回路が、直流レベルが調
光入力にほぼ線形対応して可変される三角波又は台形波
状擬似三角波を生成する構成としたから、基本三角波の
直流レベルを調光入力に対応して可変するだけで、きわ
めて簡単に必要とする三角波又は台形波状擬似三角波を
得ることができ、回路構成を簡単化し、製造コストを切
り下げることができる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶ディスプレイ用調光装置の一実施
形態を示すブロック構成図である。

【図２】調光入力信号が一定の場合の図１に示した装置
各部の信号波形図である。

【図３】調光入力信号を高輝度側に変化させた場合の図
１に示した装置各部の信号波形図である。

【図４】調光入力信号を低輝度側に変化させた場合の図
１に示した装置各部の信号波形図である。

【図５】本発明の液晶ディスプレイ用調光装置の他の実
施形態を示すブロック構成図である。

【図６】従来の液晶ディスプレイ用調光装置の一例を示
すブロック構成図である。

【符号の説明】

２ バックライト（蛍光管） ３ 周囲光検出手段（フォトセンサ） ４ 手段光検出手段（フォトセンサ回路） ６ 輝度制御手段（インバータ） １１，２１ 液晶ディスプレイ用調光装置 １２ コンパレータ １３，２３ 三角波発生回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 周囲光の明るさを検出し、ほぼ線形変換
   された直流信号を発する周囲光検出手段と、調光入力を
   受けて作動し、一定の繰り返し周期に占める底辺の比又
   は直流レベルが前記調光入力に対応してほぼ線形変化す
   る三角波又は台形波状擬似三角波を生成する三角波発生
   回路と、前記三角波又は台形波状擬似三角波と前記直流
   信号をレベル比較し、パルス幅変調された調光信号を出
   力するコンパレータと、該コンパレータの出力調光信号
   により、液晶ディスプレイのバックライトを輝度制御す
   る輝度制御手段とを具備することを特徴とする液晶ディ
   スプレイ用調光装置。
2. 【請求項２】 前記バックライトは、蛍光管であり、前
   記輝度制御手段は、前記パルス幅変調された調光信号が
   一方の電位をとる期間だけ前記蛍光管に高周波の駆動信
   号を印加するインバータであることを特徴とする請求項
   １記載の液晶ディスプレイ用調光装置。
3. 【請求項３】 前記三角波発生回路は、対向する斜辺の
   間隔が前記調光入力にほぼ線形対応して可変される三角
   波又は台形波状擬似三角波を生成することを特徴とする
   請求項１記載の液晶ディスプレイ用調光装置。
4. 【請求項４】 前記三角波発生回路は、直流レベルが前
   記調光入力にほぼ線形対応して可変される三角波又は台
   形波状擬似三角波を生成することを特徴とする請求項１
   記載の液晶ディスプレイ用調光装置。