KR101010396B1 - 전자식 또는 전자기계식 장치의 조명 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

시간 데이터나 그 외 다른 데이터를 디스플레이하는 디스플레이 소자를 포함하는 손목시계 종류의 시계같은 전자식, 또는 전자기계식 장치용 발광 소자로서, 본 발광 소자는 디스플레이 소자를 비추기 위한 광원을 포함하며, 이때 상기 광원이 주변광의 강도를 측정할 수 있는 것을 특징으로 하는 발광 소자가 공개된다.

본 발명은 앞서 언급한 종류의 장치의 발광을 제어하는 방법에 또한 관련된다.

Description

전자식 또는 전자기계식 장치의 조명 장치 및 방법{METHOD AND DEVICE FOR LIGHTING AN ELECTRONIC OR ELECTROMECHANICAL APPARATUS}

도 1은 발명에 따르는 발광 소자의 회로도.

도 2는 발명에 따르는 발광 소자의 여러 다른 요소들의 단자간 전압의 전개 도면.

본 발명은 휴대용 전자 장치에서 제공되는 데이터를 사용자가 알아볼 수 있도록 손목시계같은 휴대용 전자 장치의 발광 장치에 관한 것이다. 본 발명은 이러한 장치를 구현하기 위한 방법에 또한 관련된다.

어두운 곳에서 사용자가 시간을 볼 수 있도록 하는 광원을 이용하여 다이얼에 불이 들어오는 시계가 잘 알려져 있다. 이 시계들은 광원이 제공하는 발광 강도에서 서로 차이가 난다. 이들 중 일부의 경우 광원이 시계 다이얼을 환하게 비춘다. 이는 판매자가 제품의 품질을 잠재적 구매자에게 보여주고자할 경우, 그리고 야간이용시 시계가 보여주는 외양을 구매자에게 보여주고자 할 경우, 이롭다고 증명할 수 있다. 따라서 사용자는 불이 밝혀진 상태에서 시계를 볼 수 있을 것이다. 그러나, 시계 사용자가 야간에 시간을 확인하고자 할 경우, 발광 강도가 너무 크면 사용자가 눈부심을 느낄 수 있다. 더욱이, 이 해법은 상당량의 에너지를 소모하는 문제점을 가지며, 이는 에너지 저장이 제한되는 소형 휴대용 장치의 경우에 상당한 결점이 된다. 이 문제를 극복하기 위해, 어두운 곳에서 사용자가 시간이나 그 외 다른 정보를 알아볼 수 있을만큼 충분하게, 그러나 너무 환하지 않게 시계를 조명하는 것이 제안되었다. 이 두 번째 해법은 전력 소모 측면에서 경제적인 장점이 있다. 그러나, 이 조명이 주간광 하에서는 구별하기 어려울만큼 약하기 때문에, 사용자가 조명이 매우 불량한 위치로 이동하지 않으면 판매 시점에서 이 시계의 조명 품질을 보여주는 것이 실제적으로 불가능하다.

세이코샤 컴퍼니(Seikosha) 명의의 미국특허 4,995,016 호에서와 같이, 주변광의 강도를 여러 수준으로 감지할 수 있으며 감지된 광 수준의 함수로 디스플레이 장치의 조명을 적응시키는, 광센서를 시계에 제공하는 방식이 제안되었다.

이러한 종류의 장치는 상기 시계가 제공하는 데이터를 위한 디스플레이 장치의 강한 조명과 약한 조명을 사용자가 선택할 필요가 없다는 것을 의미한다. 따라서, 주변광이 약할 때(어둡거나 약간 어두운 정도), 디스플레이 장치의 발광이 약하며, 이는 전력 소모 측면에서 매우 바람직하고, 그럼에도 불구하고 사용자가 언제라도, 특히 한밤중이라도 시계를 볼 수 있다. 그러나, 주변광이 강렬할 경우, 광센서가 발광 수단을 정지시킨다. 그러나, 주변광이 강할 경우, 광센서는 발광 수단을 정지시킨다. 그러나, 예를 들어 시계 매장에서 판매자가 잠재적 구매자에게 제품 품질을 보여주기 위해, 그리고 야간 이용시 시계가 나타낼 외양을 보여주기 위해, 충분한 주간광 하에서도 시계에 불이 환하게 들어오도록 하는 스위치가 시계에 제공된다(스위치가 동작할 경우). 그러나 광센서 형태의 추가 부품을 더하는 것에 문제점이 없는 것은 아니다. 이는 사용할 부품수 측면에서, 그리고 조립 및 제작 시간 측면에서도 추가 비용을 발생시키며, 새로운 고장 원인이 되기도 하고, 이로인해 제품 신뢰도를 저하시킬 수 있다. 더욱이 이 감지 시스템은 지향성이고, 그 효율은 센서 위치에 따라 달라진다. 가령 옷소매로 생긴 그림자가 주변광 측정을 속일 수 있다. 이 문제점들을 극복하기 위해, 감지면을 증가시키는 것말고는 다른 대안이 현재까지는 없다. 그러나 본 특정은 시계의 심미적 외양을 크게 훼손시키며, 그 크기를 증가시킨다.

주변광의 강도의 함수로 전자 장치에 의해 디스플레이되는 데이터의 조명을 저렴하고 신뢰할 수 있는 방식으로 제어할 수 있는, 휴대용 전자 제품용 발광 소자를 제공함으로서 공지 기술의 결점을 극복하는 것이 발명의 한가지 목적이다.

따라서 본 발명은 시간관련 데이터나 그 외 다른 데이터에 대한 디스플레이 소자를 포함하여 손목시계 형태의 시계같은 휴대용 전자식/전자기계식 장치용의 발광 소자에 관한 것으로서, 이때 상기 발광 소자는 디스플레이 소자를 조명하기 위한 광원을 포함하며, 이 광원이 주변광의 강도를 측정할 수 있는 것을 특징으로 한다.

이러한 특징 때문에, 본 발명은, 데이터 디스플레이 소자의 조명과, 주변광의 강도 수준의 검출을 모두 수행할 수 있는 광원을 갖는 발광 소자를 제공한다. 따라서 본 발명에 의해, 별도의 광도 센서를 이용하는 것이 생략될 수 있고, 이로 인해서, 사용되는 부품의 개수가 감소되고, 구성이 단순화되며, 비용이 감소되기 때문에, 매우 바람직하다. 더욱이, 본 발명에 따르는 발광 소자의 신뢰도가 공지 장치의 신뢰도에 비해 크게 개선된다.

본 발명에 따르는 발광 소자는, 유럽특허출원 제EP-A-0 860 755호에 개시된 바와 같은 디스플레이 소자를 조명하기 위해 사용되는 광학 요소와 조합되어 사용되는 것이 바람직할 수 있다. 게다가, 예를 들어, 광원에 의해 발생되는 광을 시계 다이얼의 표면에 분산시키기 위해 사용되는 광학 요소가, 광이 이동하는 광학 경로가 가역될 수 있다는 원리에 따라서, 주변광을 수집하도록 역으로 사용될 수 있다. 주변광을 수집하기 위해, 광원과, 본래는 상기 광원에 의해 생성되는 광을 확산시키기 위해 사용되는 요소를 조합하여 사용함으로써, 센서 단독으로 사용될 때보다 주변광 강도 측면에서 더욱 신뢰할 수 있는 정보를 센서에 제공한다. 게다가, 이 센서는 지나가는 그림자에 의해 쉽게 방해받을 수 있는 활성 표면 및 검출 신호를 적게 포함한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 광원에 의해 제공되는 광 강도는 측정된 주변 광 강도에 적응된다. 따라서, 발광 소자를 장착한 시계같은 장치가 최고 상태의 주변광에 놓일 때 발광 소자가 활성화되면, 상기 발광 소자는 강한 조명을 제공할 것이다. 결과적으로, 보석 판매자는 시계의 특징들을 고객에게 보여줄 수 있을 것이고, 가령 야간에 고객이 자신의 시계를 이용할 때 시계가 나타낼 외양을 고객에게 보여줄 수 있을 것이다. 역으로, 어두운 곳에서 발광 소자가 활성화되면, 시계는 완전한 주간광에서보다 덜 강한 조명을 제공할 것이다. 따라서 사용자가 밤에 자신의 시계를 보더라도 눈이 부시지 않을 것이고, 전력 소모가 줄 것이며 이는 시계에 전력을 공급하는 배터리의 수명을 증가시킬 것이다.

발명의 또하나의 특징에 따라, 사람의 눈이 어둠에 적응하는 데 필요한 시간이 고려된다. 따라서, 사용자가 밝은 곳에서 어두운 곳으로 신속히 이동하여 즉시 시계를 보고자할 경우, 발광 소자는 사용자의 시각이 새 조명 조건에 아직 적응되지 않았음을 고려할 것이고, 시계 디스플레이 소자를 환하게 조명할 것이다. 그러나, 사용자가 한참 후에 시계를 들여다볼 경우, 상기 사용자의 시각이 야간 조건으로 조정되었다고 간주될 때 발광 소자는 약하게 빛을 발할 것이다.

본 발명은 디스플레이 소자를 발광시키기 위한 광원을 포함하는, 손목시계 형태의 시계같은 전자식 장치나 전자기계식 장치에 대한 시간관련이나 그 외 다른 정보를 위해 디스플레이 소자를 조명하는 방법에 관한 것이며, 이 광원이 주변광의 강도를 측정하는 데에도 사용된다는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 손목시계같은 전자식 장치나 전자기계식 장치의 디스플레이 소자를 발광하는 것뿐 아니라, 디스플레이 소자의 발광 강도를 주변 환경 조건에 적응시키도록 주변 발광 강도의 감지기로도 작용하는 한개의 동일한 광원을 이용하는 과정으로 구성되는 발명의 창의적 사고로부터 진행된다. 이 특징으로 인해, 사용될 부품의 수가 제한되고, 이러한 디스플레이 소자의 제작이 보다 간단해져서 경제적이 된다. 더욱이, 이 종류의 디스플레이 소자의 신뢰도가 개선된다.

본 발명은 손목시계 형태의 시계를 참고하여 설명될 것이다. 발명이 위 디스 플레이 소자의 형태에 제약받지 않음은 두말할 나위도 없다. 그 형태는 움직이는 바늘을 지지하는 다이얼일 수도 있고, 액정 셀일 수도 있다. 마찬가지로, 본 발명은 시계류 장치에만 국한되는 것이 아니라, 휴대전화나 옥내무선전화같은 다른 종류의 휴대용 장치에도 적용할 수 있다.

손목시계의 조명은 여러 수단을 이용하여 이루어질 수 있고, 그 가운데서도 아래를 인용할 수 있다.

- 인쇄 설계의 바닥을 형성하거나 반투과성 다이얼과 조합되어 사용되는 전자발광식 시트,

- 유럽특허 EP-A-0 860 755 호에 공개되는 고리형 광 가이드같은 광 가이드,

- 다이얼 상에 배열(전면광)되거나 다이얼이 반투과성일 경우 다이얼 위에(틈을 두고) 배열(배광)되는 평면 광 가이드,

- 미국특허 4,995,022 호에 공개되는 것과 같은 시계 바늘,

- 미국특허 6,106,127 호에 공개되는 것과 같은 광원.

앞서 간명하게 설명한 방법들은 본 발명의 구현에 특히 적절하다. 물론, 이 방법들은 시계 다이얼이 액정 셀에 의해 부분적으로, 또는 전체적으로 형성될 경우에만 유효하다.

도 1을 들어 설명을 진행한다. 대기 상태에서 발광 다이오드(D3)는 발광 수단의 역할을 이행하지 않고, 역방향으로, 주변 밝기 수준을 감지하는 모드로 동작한다. 본 발명의 범위 내에서, 다이오드로는 가령, FR1111C로 표시되는 Stanley사의 다이오드나, HSMB-190C나 HSMC-S690으로 표시되는 Agilent사의 다이오드를 이용할 수 있다. 따라서 트랜지스터(T1)의 게이트에 연결된 다이오드(D3)는 전류 발생기처럼 동작하는 측정 스테이지를 형성하고, 상기 전류의 강도는 주변 밝기 수준에 따라 좌우될 것이다. 따라서 LED(D3)에 의해 제어되는 전류 소스를 가진다. 이 전류 소스에 의해 생성되는 전류는 저항(R1)을 통과하며, 상기 저항(R1)은 트랜지스터(T1)의 드레인에 연결되어 있고, 상기 전류 발생기에 의해 생성되는 전류에 비례하여 전압 강하를 생성한다. 따라서, 한편으로는 다이오드(D3)에 의해 제어되는 전류 소스에 의해 생성되는 전류의 함수이고, 다른 한편으로는 저항(R1)의 실제 값의 함수인 전압이 얻어진다. 다음의 설명에서 더 잘 나타나겠지만, 저항(R1)의 값을 선택함으로써 어떤 전압 임계치가 고정될 것이고, 상기 임계치 이하에서는 다이오드(D3)가, 활성화될 때, 강렬한 발광을 생성할 것이고, 상기 임계치 이상에서는 다이오드(D3)가 제한된 발광을 생성할 것이다.

회로도에서 알 수 있는 바와 같이, 트랜지스터(T2)를 포함하는 스위칭 수단이 트랜지스터(T1)와 저항(R1) 사이의 공통 포인트로 연결된다. 대기 상태에서, 트랜지스터(T2)는 여전히 전도상태이고, 따라서 상기 저항(R1)의 단자 양단에 존재하는 전압을 즉시 커패시터(C3)에 인가되게 한다. 이 커패시터(C3)는 비-역전 다이오드(D1)를 통해 저항(R1)과 병렬로 장착되며, 이는 상기 커패시터(C3)가 저항(R1)을 통해 방전되는 것을 방지한다. 마찬가지로, 커패시터(C3)가 저항(R9)과 연계되며, 이로 인해, 커패시터(C3)가 저항(R9)을 통해 방전될 수 있는 속도를 결정하는 시간 상수를 갖는 RC 회로가 형성된다. 따라서 이 RC 회로가, 측정 스테이지에 의해 생성된 전기 신호의 함수로서 주변 광도 수준의 강약 여부에 대응하는 상태를 저장할 메모리 스테이지를 형성한다. 커패시터(C3)와 저항(R9)에 의해 형성되는 회로의 시간 상수 값은 사람의 눈이 주변광 변화에 순응하는 데 필요한 시간의 함수로서 조정된다.

지금까지 설명된 요소들은 두개의 시간 상수를 규정한다. 이 상수들 중 첫 번째 상수는 비-역전 다이오드(D1)을 통해 커패시터(C3)를 충전하는 데 필요한 매우 짧은 시간에 대응한다. 이는 매우 낮은 저항을 가진다. 앞서 설명한 요소들에 의해 규정되는 두 번째 시간 상수는 커패시터(C3)가 저항(R9)으로 방전되는 데 필요한 시간에 대응한다. 이 시간은 커패시터(C3)를 충전시키는 데 필요한 시간보다 길며, 앞서 언급한 바와 같이 사람 시각계의 매개변수의 함수로 조정된다. 결과적으로, 발명에 따르는 소자가 강한 주변광 조건하에 있을 때, LED(D3)와 트랜지스터(T1)에 의해 형성되는 전류 발생기는 매우 신속하게 커패시터(C3)를 충전할 것이다. 그 후, 발명에 따르는 소자가 주변광이 약한 환경에 들어가게 되면, 커패시터(C3)는 저항(R9)을 통해 점차적으로 방전될 것이다. 발명에 따르는 소자가 밝은 장소에서부터 덜 밝은 장소로 이동할 경우, 이 변환 시점에서는 다이오드(D3)에 의해 생성되는 전류에 비례하는 저항(R1)에 의해 생성되는 전압 강하가 커패시터(C3)의 전위보다 작은 상황이 존재한다. 결과적으로, 상기 다이오드(D3)와 트랜지스터(T1)에 의해 형성되는 전류 발생기는 커패시터(C3)를 다시 충전할 수 없다. 이는 커패시터(C3)가 충분히 방전되고 그 전위가 단자 저항(R1) 양단에 존재하는 전위보다 작게 되는 순간에만 가능하다. 따라서, 커패시터(C3)의 단자 양단에 존재하는 전압의 요동이 주변광의 강도 변화를 신뢰할 수 있게 반영한다.

도 1에 나타나는 바와 같이, 커패시터(C3)와 저항(R9)에 의해 형성되는 RC 회로는 플립플롭(1)의 논리 입력(D)에 연결된다. 이 플립플롭(1)은 광원을 온(on)으로 스위칭하라고 명령하는 신호가 생성될 때 메모리 스테이지에 저장된 전기적 상태의 함수로 상기 광원에 의해 제공되는 광의 강도를 적응시키는 스테이지를 구성한다. 보다 정확하게 말하자면, 플립플롭(1)은 입력(D)에 공급되는 전압이 주어진 첫 번째 값, 가령, 1.7볼트보다 큰 지, 또는 주어진 두 번째 값, 가령, 1.2볼트보다 작은 지에 따라 하이 논리값 "1"이나 로우 논리값 "0"에 있다고 간주할 것이다. 종래 방식으로는 외부 요청 효과를 통해 그 출력 Q에 대한 입력 D를 찾아내는 논리 상태를 수정없이 적용하는 함수를 플립플롭(1)이 가진다. 본 발명의 경우에, 이 외부적 요청은 푸시버튼(PB1)에 힘이 가해지는 형태를 취하며, 푸시버튼(PB1)은 시점 t1에서, 시간 회로(2)의 출력(Q)을 하이(high) "1"로 설정한다. 회로도에서 알 수 있는 바와 같이, 시간 회로(2)의 출력(Q)은 플립플롭(1)의 클럭 입력(CLK)에 직접 연결된다. 따라서, 푸시버튼(PB1)이 시점 T1에서 눌러지면, 시간 회로(2)가 "온"으로 스위칭되고, 이는 플립플롭(1)의 입력(D)의 논리 상태를 출력(Q)으로 전달하게 하고, 푸시버튼에 힘이 가해진 후 일정 시간 동안 상기 출력(Q)을 이 상태로 유지하는 효과를 가진다. 이 시간 주기는 시간 회로(2)에 의해 부여되며, 도 2의 "템포" 곡선의 시간 구간 t1-t3에 대응한다. 따라서 플립플롭(1)의 출력(Q)의 상태는 푸시버튼(PB1)이 활성화되었을 때의 순간에서 주변광 조건의 이미지이다.

시간 회로(2)의 출력(Q)은 트랜지스터(T2)의 게이트에 또한 연결된다. 앞서 언급한 바와 같이, 발명에 따르는 소자의 대기 상태 동안에는 트랜지스터(T2)가 전도성이며, 커패시터(C3)는 상기 트랜지스터(T2)와 비-역전 다이오드(D1)를 통해 트랜지스터(T1)와 LED(D3)에 의해 형성되는 전류 발생기에 연결된다. 그러나, 다이오드(D3)가 주변광 강도 센서로 사용되지 않고 단지 광원으로만 이용되면, 메모리 스테이지(커패시터(C3)와 저항(R9))는 상기 커패시터(C3)의 충전 상태 왜곡을 방지하기 위해 측정(또는 통합) 스테이지(다이오드(D3), 트랜지스터(T1), 저항(R1))로부터 즉시 분리되어야 한다. 이는 방금 트랜지스터(T2)를 비전도성으로 만든 시간 회로(2)의 출력(Q)에서 발생되는 신호의 역할이다.

푸시버튼(PB1)을 눌러 LED(D3)를 "온(on)"으로 스위칭하라고 명령할 때, 이는 시간 회로(2)의 논리 출력(Q)을 "1"로 설정하는 효과를 가진다. 그 후, 플립플롭(1)의 입력(D)의 논리 상태가 그 출력(Q)으로 전달되고 트랜지스터(T2)는 비전도성이 되어, 다이오드(D3)와 트랜지스터(T1)에 의해 형성되고 주변 광도 수준에 의해 제어되는 전류 발생기로부터 커패시터(C3)를 분리시킨다. 이와 동시에, 시간 회로(2)의 논리 출력(Q)의 하이(high) 값이 트랜지스터(T3)의 게이트에 공급되어, 트랜지스터(T3)를 전도성으로 만들고 다이오드(D3)에 전기 에너지를 공급하게 한다. 그러나, 발광을 조절하는 트랜지스터(T3)는 시점 t2에서만 전도성이 된다(도 2의 곡선 "LED" 참고). 즉, 푸시버튼(PB1)의 활성화 순간 t1 이후 짧은 시간 지연을 가진 시점 t2에서만 전도성이 된다. 이 시간 지연은 시간 회로(2)와 트랜지스터(T3) 사이에 배치되는 커패시터(C1)와 저항(R3)으로 구성되는 RC 회로에 의해 생긴다. 다이오드(D3)가 이렇게 지연되어 "온"으로 스위칭됨으로써, 커패시터(C3)에 축적된 전하의 상태가 변경되지 않음을 보장할 수 있다.

플립플롭(1)의 출력(Q)의 하이 또는 로우 논리 레벨이 도 2의 "발광" 곡선에 도시된다. 두 개의 굵은 수평선은 플립플롭(2)의 출력(Q)이 논리값 "0"인지 "1"인지를 표시한다. 출력(Q)의 논리 상태는 푸시 버튼(PB1)을 누른 순간 t1에서 커패시터(C3)의 충전 상태의 함수이다. 게다가, 다이오드(D3)가 센서로서 동작하는한, 커패시터(C3)의 단자 양단의 전압은 주변광 강도 변화의 함수로 요동칠 것이다(도 2의 곡선 "변화광" 참고). 푸시 버튼(PB)을 누른 순간 t1에서, 발광 조건이 도 2의 "변화광"에서 점선으로 표시되는 바와 같이 계속해서 요동침에도 불구하고, 커패시터(C3)의 충전 상태는 고정되며 전 시간 구간 동안 실질적으로 동일하게 유지된다. 게다가, 그 시간 상수 때문에, 커패시터(C3)는 LED(D3)가 온(on) 상태를 유지하는 동안의 시간 주기에 대응하는 시간 신호의 구간과 비교하여 느리게 방전된다. 시간의 마지막에서, 커패시터(C3)에 다시 전력이 공급되고, 주변광 조건에 대응하는 충전 상태를 신속히 찾아낸다.

플립플롭(1)의 출력(Q)의 하이 또는 로우 논리 레벨이 트랜지스터(T6)의 게이트에 인가된다. 그 후, 플립플롭(1)의 출력(Q)이 "0" 논리 상태에 있을 경우, 트랜지스터(T6)는 개방(open) 상태로 유지되며, 다이오드(D3)와 트랜지스터(T6) 사이에 직렬 연결된 두 저항(R4 및 R5)을 통과하는 최소의 전류로, 다이오드(D3)에 전력이 공급된다. 그러나, 플립플롭(1)의 출력(Q)이 논리 상태 "1"일 경우, 트랜지스터(T6)는 폐쇄(close)되고, 다이오드(D3)에는 하나의 저항(R5)을 통해 최대 전류가 공급된다. 덧붙이자면, 트랜지스터(T6)가 전도 상태일 때, 내부 저항의 값이 저항(R4)의 값과 비교하여 매우 낮은 한, 저항(R4)을 단락시킨다.

시간의 마지막에서, 시간 회로의 출력(Q)의 논리 상태는 "0"이 된다. 즉시 트랜지스터(T3)가 개방되어, 다이오드(D3)를 "오프"로 스위칭시킨다. 마찬가지로, 트랜지스터(T2)는 다시 폐쇄되고, 커패시터(C3)가 다이오드(D3)와 트랜지스터(T1)에 의해 형성되는 전류 소스 스테이지에 다시 연결되며, 커패시터(C3)의 충전 상태가 주변광 강도에 대응하는 수준을 점차적으로 찾아낸다. 마지막으로, 제 2 타이머(4)가 플립플롭(1)의 논리출력(Q)을 "0"으로 재설정한다(도 2의 "재설정" 곡선 참고).

본 발명에 따르는 소자의 동작 주기가 이제부터 확인될 것이다. 시작 시에는, 소자가 대기 모드에 있다고 가정한다. 즉, LED(D3)가 조명 상태가 아니라 주변광 강도를 감지하는데 이용되고 있는 상태에 놓인다고 가정한다. 이 동작 주기의 시작시에는 소자가 조명이 있는 상태에 있다고 또한 가정한다.

소자가 대기 상태일 때, 트랜지스터(T3)는 비전도성이다. 왜냐하면 LED(D3)가 전력을 공급받을 필요가 없기 때문이다. 역으로, 저항(R1)의 단자 양단의 전압이 커패시터(C3)의 단자에 인가되고, 이에 따라서 커패시터(C3)를 충전할 수 있도록, 트랜지스터(T2)가 폐쇄되고, 전도성이 된다. 앞에서도 언급하였지만, 저항(R1)의 단자 양단의 전압은 저항(R1)을 지나는 전류로부터 생기며, 상기 전류는 주변 광도에 의해 제어되는 전류 발생기로서 동작하는 LED(D3)와 트랜지스터(T1)에 의해 생성된다. 커패시터(C3)의 충전 상태는 트랜지스터(T1)의 드레인과 저항(R1) 사이의 공통점에서의 전압 강하의 함수임을 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 저항(R1)의 값은 플립플롭(1)의 입력(D)에 공급되는 전압의 값을 결정할 것이며, 논리 입력(D)이 "1"인지, "0"인지를 결정할 수 있을 것이다. 푸시버튼(PB1)이 활성화되는 순간에 플립플롭(1)의 논리 입력(D)이 "0"인지, "1"인지에 따라, 이는 다이오드(D3)에 전력을 공급하는 전기 전류의 강도를 결정할 것이고, 따라서 상기 다이오드(D3)에 의해 생성되는 발광이 고강도인지 저강도인지를 결정할 것이다.

본 발명에 따르는 소자가 조명 조건 하에 있기 때문에, 푸시버튼(PB1)이 활성화된다고 가정해보자. 플립플롭(1)의 입력(D)의 논리 상태가 1에 있도록 커패시터(C3)의 충전 상태가 높은 수준에 있다. 푸시버튼(PB1)이 활성화되면, 시간 회로(2)의 출력(Q)이 "1"이 되고, 플립플롭(1)의 입력(D)의 논리 상태 "1"을 플립플롭(1)의 출력(Q)으로 전달할 것이 명령된다. 이와 동시에, 커패시터(C3)의 충전 상태가 LED(D3)의 스위칭 온(on)에 의해 왜곡되지 않도록 시간 회로(2)는 트랜지스터(T2)를 비전도성이 되게 한다. 마찬가지로, 다이오드(D3)가 전기 전류를 공급받을 수 있도록 시간 회로(2)는 트랜지스터(T3)를 전도 상태로 만든다. 그러나 다이오드(D3)에는 푸시버튼(PB1)이 활성화된 후 짧은 시간 이후에만 전력이 공급되며, 이 시간은 커패시터(C3)와 저항(R3)으로 구성되는 RC 회로에 의해 발생되며, 다이오드(D3)의 스위칭 온에 의해, 상기 커패시터(C3)의 충전 상태가 수정되지는 않을 것임을 보장한다. 마지막으로, 플립플롭(2)의 출력(Q)의 높은 논리값 "1"이 트랜지스터(T6)의 게이트로 인가되어, 트랜지스터(T6)를 전도 상태이게 하고, 다이오드(D3)에 공급될 전류가 저항(R5)에 의해서만 제한되게 한다. 따라서 다이오드(D3)의 발광은 최대일 것이다. 이 기능들은 약간 어두운 조명하에 있을 때 시계가 나타내는 외양을 판매자가 고객에게 보여주고자할 때 특히 유용하다. 덧붙이자면, 판매 시점의 밝기에도 불구하고, 다이오드(D3)는 고객이 상기 시계의 발광을 볼 수 있도록 충분히 밝게 빛날 것이다. 시간 회로(2)에 의해 결정되는 다이오드(D3)의 어떤 동작 시간 이후, 상기 시간 회로(2)의 논리 출력(Q)은 0이 된다. 즉시 트랜지스터(T3)는 비전도성이 되어 다이오드(D3)를 오프(off)로 스위칭하고, 트랜지스터(T2)는 전도성이 되어 커패시터(C3)가 주변광도에 대응하는 충전 상태로 점진적으로 되돌아간다.

사용자가 밝은 환경에서 약간 어두운 곳으로 갑자기 이동하여 시계를 보고자 하는 경우를 가정해보자. 밝은 위치에서 덜 밝은 위치로 이동할 때, 본 발명에 따르는 소자는 주변 광의 강도의 함수이며 저항(R1)에 의해 생성되는 전위 강하가 커패시터(C3)의 전위보다 작은 상황에 놓일 것이다. 결과적으로, LED(D3)와 트랜지스터(T1)에 의해 형성되는 전류 발생기는 커패시터(C3)를 재충전할 수 없을 것이고, 커패시터(C3)는 저항(R9)을 통해 점차적으로 방전되기 시작할 것이다. 커패시터(C3)가 방전되는 속도는 상기 커패시터(C3)와 저항(R9)에 의해 형성되는 회로의 시간 상수에 의해 고정된다. 이는 커패시터(C3)와 저항(R9)의 값의 함수로서 조정될 수 있는 매개변수이다.

본 발명에 따라, 회로(C3, R9)의 시간 상수 값은 몇 분 정도일 것이다. 사람이 밝은 곳에서부터 어두운 곳으로 이동할 때 사람의 눈이 어두운 곳에 적응하는 데 필요한 평균 시간에 대응하는 시간 주기가 그 값이다. 따라서, 커패시터(C3)의 충전 상태가 트랜지스터(T1)와 저항(R1) 사이의 공통점에서의 전압 강하값에 도달하기 전에 사용자가 푸시버튼(PB1)을 동작시키면, 플립플롭(1)의 논리 입력(D)의 상태는 하이(high)가 되고, 다이오드(D3)는 환하게 빛날 것이다. 역으로, 커패시터(C3)는 저항(R9)을 통해 방전되는 동안 사용자가 푸시버튼(PB1)을 활성화시키고, 그 단자 양단의 전압이 저항(R1)의 단자 양단의 전압에 대응하는 경우, 이 경우에 플립플롭(1)의 논리 입력(D)의 상태는 로우(low)일 것이고, LED(D3)는 약하게 빛날 것이다. 본 발명의 이 특징은 모든 상황에서 시계가 제공하는 내용들을 사용자가 읽을 수 있게 한다. 따라서, 사용자가 밝은 곳에서 약간 어두운 곳으로 갑자기 이동하여 곧바로 푸시버튼(PB1)을 동작시킬 경우, LED(D3)는 밝게 빛나서 시계에 표시되는 데이터를 읽을 수 있게 할 것이다. 왜냐하면 사용자의 시각이 그때까지는 어둠에 적응되지 않기 때문이다. 역으로, 사용자가 어두운 곳에 들어간 순간과 사용자가 시계를 보고자 하는 순간 사이의 시간 경과가 더 길 경우, 다이오드(D3)에 의해 제공되는 발광 강도는 약할 것이다. 게다가, 사용자의 눈은 어둠에 적응하는데 필요한 시간을 이미 가지고 있을 것이며, 따라서 시계를 밝게할 필요가 더 이상 없다. 이는 두가지 장점을 가진다. 즉, 야간과 같은 경우 시계를 들여다볼 때 사용자가 눈이 부시지 않으며 전력도 절약된다.

마지막으로, 약간 어두운 상황에서 밝은 상황으로 급속히 바뀌는 경우를 확인해보자. 이 경우에는 트랜지스터(T2)를 통해, 커패시터가 강한 조명에 대응하는 충전 상태에 순간적으로 도달하여, 사용자가 푸시버튼(PB1)을 동작시키면 플립플롭(1)의 논리 입력 D가 "1"에 있을 것이며, 이는 LED(D3)가 강렬한 발광을 제공하는 경우에 대응한다.

본 발명은 방금 설명한 실시예들에 제약되지 않을 것이며, 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 여러 간단한 수정 및 변형들이 고려될 수 있다. 특히, 커패시터 충전 및 방전 시간을 조정하기 위해, 그리고 주간 및 야간 시각 조건에 따른 발광 조정 시간을 조정하기 위해, 저항값들이 사용자에 의해 프로그래밍될 수 있다. 또한 또다른 실시예는 디스플레이의 명료성과 콘트래스트를 높이기 위해 펄스 방식으로 액정 셀을 조명하는 전기 회로를 이용하는 과정으로 이루어진다. 게다가, 시계에 일체형으로 구성된 액정 셀의 디스플레이 콘트래스트를 측정할 경우, 상기 셀의 전 극 처리 신호와 동기화된 이 콘트래스트의 비트(beat of contrast)가 표시될 것이다. 따라서, 펄스형 조명이 액정 셀과 최적으로 동기화될 경우, 관측자는 최대 디스플레이 콘트래스트만을 볼 것이다.

주변광의 강도의 함수로 전자 장치에 의해 디스플레이되는 데이터의 조명을 저렴하고 신뢰할 수 있는 방식으로 제어할 수 있는, 휴대용 전자 제품용 발광 소자를 제공함으로서 공지 기술의 결점을 극복하는 것이 발명의 한가지 목적이다.

따라서 본 발명은 시간관련 데이터나 그 외 다른 데이터에 대한 디스플레이 소자를 포함하여 손목시계 형태의 시계같은 휴대용 전자식/전자기계식 장치용의 발광 소자에 관한 것으로서, 이때 상기 발광 소자는 디스플레이 소자를 조명하기 위한 광원을 포함하며, 이 광원이 주변광의 강도를 측정할 수 있는 것을 특징으로 한다.

이러한 특징 때문에, 본 발명은 발광소자의 광원이 데이터 디스플레이 소자를 조명할 수 있으면서 주변광의 강도 수준을 감지할 수 있는 그러한 발광 소자를 제공한다. 따라서 본 발명은 별도의 광 강도 센서 이용을 피할 수 있게 하며, 이는 사용 부품수를 제한하는 것이 가능하자면 매우 바람직하다. 더욱이, 발명에 따르는 발광 소자의 신뢰도가 공지 장치의 신뢰도에 비해 크게 개선된다.

발명의 또다른 특징에 따라, 광원에 의해 제공되는 광 강도는 측정되는 주변광 강도에 적응된다. 따라서, 발광 소자를 장착한 시계같은 장치가 최고 상태의 주변광에 놓일 때 발광 소자가 활성화되면, 상기 발광 소자는 강한 조명을 제공할 것 이다. 결과적으로, 보석 판매자는 시계의 특징들을 고객에게 보여줄 수 있을 것이고, 가령 야간에 고객이 자신의 시계를 이용할 때 시계가 나타낼 외양을 고객에게 보여줄 수 있을 것이다. 역으로, 어두운 곳에서 발광 소자가 활성화되면, 시계는 완전한 주간광에서보다 덜 강한 조명을 제공할 것이다. 따라서 사용자가 밤에 자신의 시계를 보더라도 눈이 부시지 않을 것이고, 전력 소모가 줄 것이며 이는 시계에 전력을 공급하는 배터리의 수명을 증가시킬 것이다.

발명의 또하나의 특징에 따라, 사람의 눈이 어둠에 적응하는 데 필요한 시간이 고려된다. 따라서, 사용자가 밝은 곳에서 어두운 곳으로 신속히 이동하여 즉시 시계를 보고자할 경우, 발광 소자는 사용자의 시각이 새 조명 조건에 아직 적응되지 않았음을 고려할 것이고, 시계 디스플레이 소자를 환하게 조명할 것이다. 그러나, 사용자가 한참 후에 시계를 들여다볼 경우, 상기 사용자의 시각이 야간 조건으로 조정되었다고 간주될 때 발광 소자는 약하게 빛을 발할 것이다.

Claims (29)

1. 데이터 디스플레이 소자를 포함하는 전자식, 또는 전자기계식 장치용 발광 소자로서, 상기 발광 소자는 상기 디스플레이 소자를 조명하기 위한 광원을 포함하며, 상기 광원은 발광에 이용되지 않는 동안은 주변광 강도를 측정하는 발광 다이오드(D3)인 것을 특징으로 하는 발광 소자.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 광원에 의해 제공되는 광 강도가 측정된 주변광의 강도의 함수인 것을 특징으로 하는 발광 소자.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   - 주변광 조건을 나타내는 전기 신호를 제공하는 측정 스테이지,

   - 측정 스테이지에 의해 발생되는 전기 신호의 함수로 낮은 광도 수준이나 높은 광도 수준에 대응하는 전기 상태를 저장하는 메모리 스테이지, 그리고

   - 광원을 "온"으로 스위칭시킬 것을 주문하는 신호가 생성될 때, 메모리 스테이지에 저장된 전기적 상태의 함수로 상기 광원에 의해 제공되는 광 강도를 적응시키는 스테이지

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
4. 제 3 항에 있어서, 측정 스테이지는 주변광 강도에 의해 제어되는 전류 발생기를 형성하도록 트랜지스터(T1)에 연계된 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
5. 제 4 항에 있어서, 메모리 스테이지는, 저항(R9)과 커패시터(C3)의 커패시턴스의 함수로 그 시간 상수값이 조정되는 RC 회로를 형성하도록, 저항(R9)의 단자에 병렬로 연결되는 커패시터(C3)를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
6. 제 5 항에 있어서, 시간 상수값은 사람의 눈이 어둠에 적응하게 되는데 필요한 시간에 대응하는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
7. 제 5 항에 있어서, 광원의 스위칭 "온"을 제어하는 회로는 커패시터 (C3)와 저항(R9)에 의해 형성되는 회로에 이어 장착되는 플립플롭(1)을 포함하고, 이때 플립플롭(1)의 논리 입력(D)의 하이(high) 상태나 로우(low) 상태는 커패시터(C3)의 충전 상태의 함수이며, 이 충전 상태는 광원을 "온"으로 스위칭할 것을 주문하는 제어 신호를 수신하였을 때 동일한 플립플롭(1)의 논리 출력(Q)로 전달되며, 상기 플립플롭(1)의 출력(Q)은 상기 출력(Q)의 논리 상태가 하이인지, 또는 로우인지에 따라 광원에 강한 전류나 약한 전류를 공급할 수 있는 것을 특징으로하는 발광 소자.
8. 제 7 항에 있어서, 광원에 공급되는 전류의 강도를 제어하는 수단은 두개 이상의 직렬 연결 저항(R4, R5)을 포함하고, 그 중 하나(R4)는 그 단자 사이에 배열되는 트랜지스터(T6)가 전도성이 될 때 트랜지스터(T6)에 의해 단락될 수 있는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
9. 제 7 항에 있어서, 상기 제어 신호는 시간 회로(2)에 의해 발생되고, 상기 시간 회로(2)는 상기 광원을 전원에 연결하기 위해 스위칭 수단을 닫을 것을 명령하며, 또한 상기 광원이 "온"으로 유지되는 시간구간을 결정하는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
10. 제 9 항에 있어서, 스위칭 수단이 트랜지스터(T3)를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
11. 제 9 항에 있어서, 상기 광원을 온으로 스위칭하기 위해 제어 신호를 전송하는 시간에 광원에 전력이 공급되는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
12. 제 11 항에 있어서, 시간이 커패시터(C1)와 저항(R3)을 포함하는 RC 회로에 의해 발생되는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
13. 제 5 항에 있어서, 메모리 스테이지는 커패시터(C3)가 상기 측정 스테이지로 방전되는 것을 막는 비-역전 다이오드(D1)에 의해 측정 스테이지로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
14. 제 5 항에 있어서, 측정 스테이지와 메모리 스테이지 사이에 스위칭 수단이 배열되고, 이 스위칭 수단은 광원이 주변광 강도를 측정하는 한 전도성이며, 상기 메모리 스테이지의 충전 상태의 교란을 방지하기 위해 광원을 "온"으로 스위칭할 것을 주문하는 신호를 수신할 때 상기 스위칭 수단이 비전도성이 되는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 스위칭 수단이 트랜지스터(T2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
16. 제 7 항에 있어서, 광원이 오프로 스위칭될 때, 제 2 시간 회로(14)가 플립플롭(1)의 논리 출력(Q)을 0으로 재설정하는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
17. 제 1 항에 있어서, 디스플레이 소자는 액정 셀, 다이얼, 또는 바늘, 또는 이 요소들 중 두가지 이상의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
18. 제 1 항에 있어서, 광원에 의해 생성되는 광을 발광 소자 조립체에 분산시키는 데 사용되는 광학적 요소들과 조합하여 발광 소자가 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
19. 디스플레이 소자를 조명하기 위한 광원을 포함하는 전자식, 또는 전자기계식 장치에서 정보를 디스플레이하는 소자를 위한 발광 방법으로서, 상기 광원은 발광에 이용되지 않는 동안은 주변광 강도를 측정하는 발광 다이오드(D3)인 것을 특징으로 하는 발광 방법.
20. 제 19 항에 있어서, 디스플레이 소자가 주변광 수준의 함수로 더 강하게 또는 덜 강하게 조명되는 것을 특징으로 하는 발광 방법.
21. 제 19 항에 있어서, 디스플레이 소자가 밝은 환경에 놓일 경우 디스플레이 소자가 환하게 밝혀지는 것을 특징으로 하는 발광 방법.
22. 제 19 항 내지 21 항 중 어느 한 항에 있어서, 장치가 환한 환경에서 약간 어둡거나 아주 어두운 환경으로 옮겨지는 상황에서, 사람의 눈이 어둠에 적응되는 순간에 도달하기 전에 디스플레이 소자를 밝히고 싶을 때, 디스플레이 소자는 환한 환경에 있을 때와 동일한 강도로 밝혀지는 것을 특징으로 하는 발광 방법.
23. 제 19 항에 있어서, 장치가 환한 곳에서 조금 어둡거나 아주 어두운 곳으로 옮겨지는 상황에서, 사람의 눈이 어둠에 적응하는 순간에 도달한 이후 디스플레이 소자를 밝히고자 할 경우, 디스플레이 소자가 약하게 밝혀지는 것을 특징으로 하는 발광 방법.
24. 제 19 항에 있어서, 주간 및 야간 시계 조건에 발광을 적응시키기 위한 시간이 프로그래밍될 수 있는 것을 특징으로 하는 발광 방법.
25. 제 19 항에 있어서, 디스플레이 소자가 액정 셀로서, 액정 셀의 콘트래스트가 최적인 순간에 상기 셀을 밝히도록 조명이 액정 셀 디스플레이 주파수와 동기화되는 것을 특징으로 하는 발광 방법.
26. 제 1 항에 있어서, 상기 전자식, 또는 전자기계식 장치는 손목시계인 것을 특징으로 하는 발광 소자.
27. 제 19 항에 있어서, 상기 전자식, 또는 전자기계식 장치는 손목시계인 것을 특징으로 하는 발광 방법.
28. 제 10 항에 있어서, 상기 광원을 온으로 스위칭하기 위해 제어 신호를 전송하는 시간에 광원에 전력이 공급되는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
29. 제 28 항에 있어서, 시간이 커패시터(C1)와 저항(R3)을 포함하는 RC 회로에 의해 발생되는 것을 특징으로 하는 발광 소자.

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