JPS6344691A - 明るさに依存したランプの制御方法及び回路装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、明るさにして、、丙えばＬＣＤ表示部（Ｌｉ
ｑｕｉａ　ｃｒｙｓｔａｌ　ｄｉｓｐｌａｙ）の照明の
ために用いられるランプの制御方法に関する。ＬＣＤ表
示部（ｆｆ晶狭示部）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。

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【しか
つそれ故に僅かな給・竃電力しか必要としないので、Ｌ
ＣＤ表示部は通信技術の関連磯器にもます゜ます使用さ
れるようになっている。

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、前記及
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
に延びた分子の長袖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。

外部電界が加ｂらないと、谷分子層のｍ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。？ｌＪ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は、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
るく現れる。

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
。透過反射形表示部ほ、透過及び反射形表示部の特性を
有する部分透過杉リフレクタを有する。暗領域表示部（
負のコントラストデイスプレィ）では、情報の表示は暗
い背景に明るい記号によって行われ、一方間１λ域表示
部（正０コントラストデイスプレイ）では情報の表示は
明るい背景上に暗い記号によって行われる。

液晶層は、ＬＣＤ表示部では背面側のがラスプレートと
前面側りがジスプレートとの間及びガラスプレートの間
を環状に収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成極を備えており、これにより
゛電圧が両方の電楓に刃口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、これにより版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
いて世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れる。

文字記号、図形及び画像を表示するために、マトリクス
辰示が使用されることが多い。この匍のマトリクス表示
部は水平方向及び手直方向にそれぞれ相互に並列に配置
された１ｆｆｌｉ素を肩する。所定の文字記号、レリえ
ば数字を表示するために、セグメント表示部、拶」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同棲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（バイクセル）
が直接制御される場合、このために多数のドライバ回路
及びり−ｒ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桁の数字に対する堀示部を覗祭する場合
、各セグメントを個別制御すべきとき、このために６５
の制御線及び１つの共通の戻し緑が必要である。ＬＣＤ
表示部の制御に対して、フリッカのない７像を得るため
に、５０Ｈｚ以上の周波数を有する交Ｉｒｅ、電圧が受
出される。

リード及びドラ・１２回路の数を低減するために、ＬＣ
Ｄ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）の電圧間の電圧儂幅の差が小さく
なり、その際ＬＣＤデイスプレィ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。

液晶層における切換メカニズムは熱効果に基いているの
で、ＬＣＤ表示部における熱発生は限界内に抑えらｔね
ばならない。太陽光の入射により１０５Ｌｕｘまでの周
囲の照度が生じる可能性があり、その結果ＬＣＤ堀示部
の読収り状態が悪くなる。

読み収り状態を改善するために、明領域表示部を有する
ＬＣ！Ｄ　ｆｉ示部に対して、ＬＣＤ表示部の端面に光
源を収り付けることが公知である（西独画特許第２３１
０２１９号明細書）。

更に西独−特許ｇ３［１２９１２２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。

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。

夜間、光χ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０照明
のために用いられる。

光源の投入接続及び同時に行われる、光を導く基体の、
夜間位ｉ肴へのモータによる移＠調整ｒよ、車両ヘラド
ラ−（）の投入接続乃至遮断の際に操１′Ｆ可能なスイ
ッチを用いて行われる。スイッチの操作ン回避するため
唄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く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。

発明が解決しようとする問題点 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。

本発明のａ題は、Ｌ（３Ｄ表示部の過熱が大幅に、Ｒシ
除かれるようにした、明るさにして、ランプの制御方法
を提供することである。

間魅点を解決するための手段及び発明の効果この課題は
本発明により特許請求の範囲第１項の特徴部分に記載の
構成によって解決される。

よって、一方においてＬＣＤ　表示部の申し分のない読
み収りが保証され、他方において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
ことである。

特許請求の範囲第４項記載の方法は、ＬＣＤ表示部が周
囲の照度がどんな状態であっても、例えば持続的な日射
によって臨界温度（限界温度は例えば９０°Ｃ）に達す
るまで、最適に照明することができるという利点を有す
る。実験により明らかなように、背景照明に対する散乱
板（明領域表示部を有するＬＣＤ表示部の場合）は直接
的な太陽光の入射の際にはりフレフタのように作用し、
その結果ランプが遮断されている場合にも申し分のない
読み取り性が維持される。

本発明の方法の有利な実施例は、特許請求の範囲第２項
、第３項および′ｆＪ５項に記載されている。

特許請求の範囲第３項および第７項記載の本発明の方法
を実施するための回路装置は、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。

回路装置の別の有利な実施例は、その他の実施態様項に
記載されている。

実施例 次に本発明を図示の実施例につき図面を用いて詳細に説
明する。

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０１乃至０４が使用される。

パルス発生画工Ｇは、２つのＲｅ累子Ｒ１゜ｃｌ；Ｒ２
，ｃ２と共に接続形成された第４演算増幅器０４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０３
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。

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０
４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０２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０４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。ｌ／１：勧電圧源ＢＱの極の間には、第４抵抗Ｒ４
、第５抵抗Ｒ５及び第３抵抗Ｒ６から成る分圧器が接読
されている。この分圧器の第１タツプには、第２演算増
幅器ｏ２の反転入力側及び第４演算増幅器０４の非反転
入力側が接続されている。分圧器の第２タツプには、第
３演算増幅器ｏ３の反転入力側が接続されている。

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演算増偏器０２の非反転入力側及び第３演算
増偏器０３の出力側が接続されている。

手動電圧源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０１の反転入力側に接続されてい
る。

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ＲＩＯ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、Ｉ’
ｌｌ：勤電圧源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
て接続されており７７島つスイッチングトランジスタＴ
２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の他方の接銹為子は作動電圧源ＢＱの他
方の櫓に接５続されている。

図示の回路装置の動作乞以下詳細に説明する。

のこぎり波発生器ＢＯＢ、オープンコレクタ出力ｍ１ｌ
ｌを有する第４演鼻増幅器０４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０４０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０４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の濱鼻増）陽画０４の出力トランジ
スタは、第１コンｒンサＣ１が第１抵抗Ｒ１及び出力ト
ランジスタを介して１５ｇ４演算増幅器０４０反転入力
［１１＋１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。

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０３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Ｃ６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′這される。ホトトランジスタＴ１
により発生されるＮ、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；ｉＪ３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′＄、６抵抗Ｒ６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。

第２演真増幅器０２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１Ｎ号が形成される。

第９抵抗Ｒ９の抵抗値は、第１演算増幅器０１０反転入
力側に臨界温度以下において、第１演算増幅器０１の非
反転入力側）て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、選定さ扛ている。これにより第１演鼻
増幅器ｏ１ｃｏ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演真増幅器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
の逆乞とるように、周期的に遮断及び導通する。

Ｒ／θ荷性曲性曲線ｅ、峻な領域において作動するポジ
スタＫＬｄ、例えば９０゛ｃの温度に加熱された際に面
抵抗になる。これにより第１演算増幅器０１０反転入力
側にて商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Ｙａ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Ｌｖｉ、温度が再び低下
するまで暗い状態にとどまる。

その際、ＳジスタＫＬ／ｉ、１８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：（急峻な抵抗一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】

図は、本発明の、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。 Ｌ・・・ランプ、ＵＢ・・・作動電圧、ＢＱ・・・作動
電圧源、工Ｇ・・・パルス発生器、ＫＬ・・・ポジスタ
、Ｓａ・・・のこぎり波発生器、Ｔｉ・・・ホトトラン
ジスタ、Ｔ２・・・スイッチングトランジスタ、０１〜
ｏ４・−・演算増幅器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、入射する周囲光の測定された明るさに依存して、ラ
   ンプ（Ｌ）に対する作動電圧（ＵＢ）を変化することを
   特徴とする明るさに依存したランプの制御方法。 ２、作動電圧（ＵＢ）をパルス長さ変調を使用して変化
   する特許請求の範囲第１項記載の明るさに依存したラン
   プの制御方法。 ３、作動電圧（ＵＢ）をパルス振幅変調を使用して変化
   する特許請求の範囲第１項記載の明るさに依存したラン
   プの制御方法。 ４、入射する周囲光の測定された明るさに依存して、ラ
   ンプ（Ｌ）に対する作動電圧（ＵＢ）を変化し、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）を変化することを特徴とする明るさに依
   存したランプの制御方法。 ５、温度が前以て決められたしきい値を上回つた際に、
   作動電圧（ＵＢ）を遮断する特許請求の範囲第４項記載
   の明るさに依存したランプの制御方法。 ６、パルス発生器（ＩＧ）を用いて発生されるパルスの
   パルス持続時間を、測定された明るさに依存して変化し
   かつこのよう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）を制御する
   ことを特徴とする明るさに依存したランプの制御方法を
   実施するための回路装置。 ７、パルス発生器（ＩＧ）を用いて発生されるパルスの
   パルス高さを、測定された明るさに依存して変化しかつ
   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）の電流回路にある抵抗を制御することを特徴とす
   る明るさに依存したランプの制御方法を実施するための
   回路装置。 ８、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ツプにて降下した電
   圧と比較し、上記分圧器は作動電圧源（ＢＱ）に接続さ
   れておりかつポジスタ（ＫＬ）及び抵抗（Ｒ９）から成
   つており、かつ上記第１コンパレ−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特許請求の範囲
   第７項記載の明るさに依存したランプの制御回路装置。 ９、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特許請求の範
   囲第８項記載の明るさに依存したランプの制御回路装置
   。 １０、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特許請
   求の範囲第９項記載の明るさに依存したランプの制御回
   路装置。 １１、のこぎり波発生器（ＳＧ）は、ＲＣ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特許請求の
   範囲第１０項記載の明るさに依存したランプの制御回路
   装置。 １２、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）が利用される特許請求の
   範囲第８項から第１１項までのいずれか１項記載の明る
   さに依存したランプの制御回路装置。 １３、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）から成る特許請求の範囲第１２項記載の明
   るさに依存したランプの制御回路装置。 １４、ホトトランジスタ（Ｔ１）の主電流区間に並列に
   、抵抗（Ｒ３）が設けられている特許請求の範囲第１３
   項記載の明るさに依存したランプの制御回路装置。