JP2004518181A - ディスプレイ - Google Patents

Abstract

ディスプレイは、ディスプレイ照明装置とその制御手段とを備えている。ディスプレイ照明装置の制御手段は発生した光ビームの光強度を光感応性測定素子によって求め、これに依存してディスプレイ照明装置を制御する。光感応性測定素子はここでは直接にディスプレイ（例えばＣＯＧディスプレイコントローラまたはＣＯＧディスプレイドライバ段）内に組み込まれている。

Description

【０００１】
本発明は、ディスプレイ照明装置とその制御手段とを備えており、この制御手段はディスプレイで発生する光ビームの光強度を光感応性測定素子によって測定し、これに依存してディスプレイ照明装置を制御するディスプレイに関する。本発明はさらに、この種のディスプレイを備えた機器、および相応のディスプレイの駆動方法に関する。
【０００２】
こんにち例えば移動無線機器、ページャ、オルガナイザその他の端末機の分野で使用されているディスプレイの多くはディスプレイ照明装置を有している。自己照明型のディスプレイとして例えば発光ダイオードＬＥＤ、有機発光ダイオードＯＬＥＤまたはブラウン管ＣＲＴなどがあり、これらは表示素子または表示画面そのものからアクティブに光を放出するディスプレイ、すなわち自己照明型ディスプレイである。反射型ＬＣＤなどのＬＣＤディスプレイ（液晶ディスプレイ）は多くの場合に付加的な照明源を備えており、暗い場所でも利用できるようになっているか、または本来の表示素子が読み取り可能な照明装置を利用している透過型ＬＣＤである。
【０００３】
自己照明型ディスプレイにはアクティブな輝度制御が必要である。そうでない場合、これらのディスプレイは、きわめて明るい環境、例えば直射日光のもとなどで読み取れるようにするために、つねに輝度をフルに駆動しなければならなくなる。このとき周囲が暗くなると、快適な読み取りには明るくなりすぎてしまう。反射型・透過型・透過反射型の各ディスプレイには周囲光に依存して付加的な光源をアクティブに制御できる利点も存在する。前述の制御を行わない場合にはきわめて明るい環境では付加的な照明を用いる。これに対してディスプレイで発生する光放射の光強度に依存して制御を行う際に、ディスプレイを快適に読み取るための周囲照明が充分にあれば、照明のエネルギが節約される。エネルギの節約は、電池駆動される機器でディスプレイが使用する場合には、直接に当該の機器の待受時間の延長に結びつく。したがってこのことは移動端末機器でディスプレイを使用する際に特に有利である。
【０００４】
実際にも自己照明型のディスプレイを周囲輝度監視によって制御することが知られている。このために機器のケーシング内に配置され、かつ間接的にディスプレイに接続された離散的なフォトセンサが用いられる。ケーシングの小さな開口を通して周囲光がフォトセンサに達する。ただしこの手段には、ディスプレイに作用している光の強度の値を直接に測定できないという欠点がある。またケーシングの開口が小さいので、ケーシングのデザインにもあまり大きな変化はなく、また装置全体が汚れに対して高い感受性を有している。なぜなら僅かな汚れでも開口がふさがれてしまい、ディスプレイ照明装置の機能に影響を受けることがあるためである。
【０００５】
本発明の課題は、低コストかつ簡単に前述の欠点を回避した従来技術の代替手段を提供することである。
【０００６】
この課題は請求項１に記載のディスプレイ、および請求項１１に記載の方法により解決される。
【０００７】
本発明によれば、光感応性測定素子は直接にディスプレイ内に組み込まれる。したがって汚れやすいケーシングに付加的な開口部を設ける必要はない。さらにディスプレイの当該位置で直接に光強度が測定される。光感応性測定素子はディスプレイへ簡単かつ低コストに組み込むことができる。また複数の光感応性測定素子をディスプレイ内へ組み込んで光強度の測定に利用することもできる。
【０００８】
特に有利な実施形態では、光感応性測定素子はディスプレイガラス上に配置されたモジュールに組み込まれている。ディスプレイガラスとは、本明細書では、プラスティックガラスを意味する。モジュールは有利にはディスプレイガラス上に被着された集積回路である。この種のモジュールは通常ＣＯＧ技術（ｃｈｉｐ ｏｎ ｇｌａｓｓ）でディスプレイガラス上に取り付けられる。一般にこんにちのディスプレイはすでに相応のＣＯＧモジュールを有している。これはディスプレイコントローラまたはディスプレイドライバ段（例えば列ドライバまたは行ドライバ）であることが多い。
【０００９】
このようなＣＯＧモジュール内の光感応性測定素子は入射光に応答し、その特性を変化させる任意の半導体素子である。これは例えば阻止方向のダイオードであり、その阻止電流は光入射量に比例し、これに応じて光強度の尺度として用いられる。他の実施例としては、フォトトランジスタ効果を利用したトランジスタが挙げられる。このような光感応性測定素子または複数のエレメントから成る光感応性測定領域はディスプレイガラス上に存在するＣＯＧモジュールへ低コストで組み込むことができる。またＣＯＧモジュール内の光感応性測定素子はＣＯＧモジュールとして製造ラインにおいて組み込まれる半導体素子であってもよい。この場合にも各機器内で専用のコントローラは利用されず、入射光に対して充分な応答が行われる。そのときにもＣＯＧモジュールでは光感応性測定素子の信号を取り出すために相応の端子が必要となるだけである。
【００１０】
光感応性測定素子をディスプレイガラスに配置されたモジュールに組み込むことの利点として、全体のコストが低く維持されることのほか、機器のケーシング内にこの種のセンサを収容する付加的なスペースを設ける必要がないということも挙げられる。これは特に、一般にスペースがきわめて制限されているこんにちの移動端末機において有利である。自己照明型ディスプレイに対しては、さらに、光感応性測定素子をディスプレイコントローラ内に収容することにより、信号を直接にディスプレイコントローラ内で使用してディスプレイの照明強度を制御できるという利点が存在する。
【００１１】
通常の場合には、集積回路とともに１つのモジュールに組み込まれた半導体コンポーネントは構造に起因して光感受性であり、このため集積回路内に障害をもたらすことがある。したがってモジュールは内部に配置された半導体コンポーネントを光透過性の保護層によって遮蔽しなければならない。ＣＯＧモジュールではこの保護は、ガラスの反対側で直接にディスプレイガラス上に被着されるＣＯＧモジュールを相応の保護レジストまたは接着剤によって遮蔽して行われる。これに加えてまたはこれに代えて、ＣＯＧモジュールの表面にメタライゼーション部を用いて光防止層を被着することもできる。このようにしてディスプレイガラスへ入射する光がガラスを通ってＣＯＧモジュールのコンポーネントへ達し、そこで障害をもたらすことが阻止される。
【００１２】
したがって本発明の特に有利な別の実施形態では、ＣＯＧモジュールに対する透光性の保護層が開口部を有しており、この開口部および光感応性測定素子は入射光が開口部を通って光感応性測定素子へ達するように相互にモジュール内に配置されている。保護レジストをプリントプロセスによって堆積するか、および／または相応のＣＯＧ領域をメタライゼーションすれば、光感応性測定素子または光感応性測定領域を保護レジストおよび／またはメタライゼーションでカバーする付加的なコストはかからない。ここではプリントプロセスおよび／または半導体プロセスでのマスクの修正が必要となるだけであり、特に標準モジュール内に配置され、それ以外の場合には不要となる半導体素子を使用すれば、光強度の測定にかかるコストは無視できる程度に小さいものとなる。
【００１３】
ディスプレイに集積されている光感応性測定素子は例えばディスプレイを備えた機器のメインコントロール部に接続される。これは２つの付加的な線路をディスプレイコネクタに加えるのみで行うことができる。
【００１４】
別の有利な実施形態では、ディスプレイ内、有利にはＣＯＧモジュールそのものの内部に測定素子によって測定された光強度をディジタル値へ変換する装置が直接に組み込まれている。つまりディスプレイ内に、出力信号を１つまたは複数のビットの分解能のディジタル情報へ変換する完全なセンサ装置が構成される。このようなディジタル情報はディスプレイコントローラとそのディジタルインタフェースとを介してアクセスされる。これに変わる別の実施形態では測定素子そのものがディジタル値を形成する。これは例えば主として光強度の閾値を上回ると切り換えられるかたちのスイッチであり、ディジタル値１または０のみが求められる。
【００１５】
有利には、本発明のディスプレイは光感応性測定素子によってディスプレイで発生する周囲光強度を求める測定装置を有している。周囲光はディスプレイ照明装置そのもので形成された光とは無関係である。測定装置は個別の装置として構成することができる。またこれを機器制御部またはディスプレイコントローラその他内に組み込んでもよい。測定装置のタイプに応じて、この装置を既存の制御部内で純粋にソフトウェア的に実現することもできる。
【００１６】
周囲光の光強度の測定はディスプレイ照明装置で形成された光の光強度測定とは独立に行われ、ここからディスプレイ照明装置を周囲光の光強度のみに依存して制御できるという利点が得られる。例えばつねにディスプレイで同じ全光強度が測定されるようにする全光強度に依存した制御とは異なり、ここでは、どの程度の周囲光強度でどの程度のディスプレイ照明装置の照明強度を実現すればよいかを正確に定義することができる。すなわち、照明は必ずしも周囲光にレシプロ式に依存していなくてもよく、周囲光が少ない場合またはその逆の場合にのみ強い照明が得られるように構成することもできる。
【００１７】
有利には、周囲光がディスプレイを読み取るのに充分でない場合、限界領域で特に強く照明が行われる。なぜならこの時点ではユーザの目は大きな輝度に適合化されているからである。これに対して周囲が完全に暗くなると、比較的弱いディスプレイ照明で充分である。こうした純粋な周囲光依存正の制御は、明るい周囲光で反射的に動作し暗い周囲光でいわゆる“バックライト”照明が行われるディスプレイ、つまり後方から画像を照明するディスプレイ照明装置を設けることにより達成される。この種のディスプレイはＬＣＤセルの透過作用により照明の際に画像の反転（明暗反転）を行う。すなわち、暗点が明点となり、明点が暗点となるのである。このとき周囲光およびバックライトが同じ強さであれば効果がちょうど打ち消し合い、ディスプレイでは殆ど何も見えなくなる。したがってこのようなディスプレイでバックライトを利用する際にはバックライトの光強度を周囲光強度よりも常に大きくしなければならない。
【００１８】
同様に自己照明型ディスプレイでは表示素子または表示画面の照明は、周囲が明るくなるにつれて強くなる。これにより充分なコントラストが得られる。
【００１９】
周囲光強度の測定は意図的なディスプレイ照明の強度測定とは独立に行われるが、これはディスプレイ照明装置を間欠的にのみ動作させることにより特に簡単に実現される。つまり装置が所定の時点で光を送出しないようにするのである。測定装置は例えばディスプレイ照明装置が光を送出しないときにのみ光感応性測定素子を用いて光強度を測定するように構成されている。そうでなければ、例えば測定値を無視して読み出さずにおくか、または光感応性測定素子をオフにしておくとよい。
【００２０】
多くのディスプレイではディスプレイ照明装置はパルス駆動により動作する。なぜならこのようにすると調光が簡単になるからである。この場合、測定装置は簡単にディスプレイ照明装置のクロックに同期して調整され、これによりディスプレイ照明装置が動作するたびに正確に光強度を測定することができる。
【００２１】
測定装置を実現するための別の簡単な実施形態では、ディスプレイ照明装置をパルス駆動により動作させ、測定装置に光感応性測定素子で測定された光の光強度のうちディスプレイ照明装置で形成された成分をフィルタリングするフィルタ装置を設ける。フィルタ装置は例えばローパスである。これは周囲光が主として測定素子で直流信号として生じ、これがパルス駆動されるディスプレイ照明装置で意図的に形成される光に重畳されてＨＦ信号となっているからである。
【００２２】
本発明を以下に添付図を参照しながら実施例に則して詳細に説明する。図１にはＣＯＧ行ドライバおよびＣＯＧ列ドライバを備えたＬＣＤディスプレイの平面図が示されている。図２には図１のＡ−Ａ’線で切断したディスプレイの断面図が示されている。
【００２３】
図１、図２に概略的に示されているディスプレイ１は一般的なＬＣＤ１である。このＬＣＤはユーザの観察方向から見て、上方の第１のディスプレイガラス４とその下方の第２のディスプレイガラス５とから成っている。
【００２４】
ガラス４、５にはそれぞれ相互に向かい合うストリップ６、７が被着されている。このストリップは導電性材料、ここでは透過性のＩＴＯ（インジウムチタン酸化物）から成る。この場合にはガラス４、５上に被着されたそれぞれ平行な複数のストリップ６、７である。２つのディスプレイガラス４、５上の配向状態は、ディスプレイガラス４のストリップ６とディスプレイガラス５のストリップ７とが相互に垂直となり、行列マトリクスをなすように選定されている。ＬＣＤ行ストリップ６およびＬＣＤ列ストリップ７が重なる交点８には、ＬＣＤ１のいわゆる交点が形成される。各ストリップを備えた２つのディスプレイガラス４、５の間にはＬＣＤ液晶が存在する。適切な電圧をＬＣＤ行ストリップ６およびＬＣＤ列ストリップ７へ印加することにより、所定のセル８または所定のセル領域で上方のディスプレイガラス４とその下方のディスプレイガラス５とのあいだに、定義された電位差が生じる。これによりセル８内の液晶は所定の配向状態となり、この領域の液晶の光特性が変化する。このようにして個々のセル８は透過状態（相応の偏波光を透過させる状態）または阻止状態（光を阻止し、上方から入射する光を吸収する状態）となる。ここで説明している透過反射型ディスプレイの実施例では、光透過セルの位置で入射光の一部が図示されていない逆向きのリフレクタによって反射される。これにより幾つかのセルは明るくなり、他の幾つかのセルは暗くなる。これによりディスプレイ１で情報が表示される。
【００２５】
ＬＣＤ行ストリップ６およびＬＣＤ列ストリップ７を駆動するために、これらに行ドライバ３ａまたは列ドライバ３ｂが接続されている。ドライバストリップ３ａ、３ｂはＣＯＧモジュールのかたちで直接にディスプレイガラス４、５上に配置されている。わかりやすくするために、これらのドライバ段３ａ、３ｂは図中のディスプレイ全体の大きさに比べて大きく示してある。ドライバ段は通常ユーザにとって可視の領域９の外側（図１では破線の囲み部分）に位置している。つまりこれらはディスプレイ１を含む機器のケーシングによってカバーされている。
【００２６】
図２には概略的に図１のＣＯＧ行ドライバ３ａの層構造が示されている。このＣＯＧ行ドライバ３ａは最下層に基板層１３を有しており、基板層上に半導体層１２が被着され、チップが形成されている。
【００２７】
上方のディスプレイガラス４の下面の行ストリップ６は半導体層１２内の端子に接続されている。層１２の内部の個々の半導体は光感受性であって入射光により障害を生じうるので、ディスプレイガラス４とチップを形成する層１２とのあいだに光防止メタライゼーション部１０がチップの最上層として設けられている。この光防止メタライゼーション部１０により、ディスプレイガラス４を通して入射してくる周囲光が層１２に達することが阻止される。
【００２８】
行ドライバ３ａは入手可能な従来のＣＯＧ行ドライバである。その詳細な構造は本発明にとってはそれほど重要ではないので、わかりやすくするためにここではこれ以上説明しない。さらに、チップ内では光感応性測定素子２がディスプレイ１の光強度を測定するために用いられる。この光感応性測定素子２は図示の実施例では直接にディスプレイガラス４へ向かう層１２の表面に配置されている。光防止メタライゼーション部１０はこの位置にホール１１を有しており、ディスプレイガラス４に入ってくる光をディスプレイガラス４を介して光導波体と同様にＣＯＧ行ドライバ３ａの光感応性測定素子２へ案内する。ディスプレイガラス４の可視領域９は光感応性測定素子２の大きな受光面を形成している。光感応性測定素子２の機能の汚れによる劣化は、従来技術で光感応性測定素子２がケーシング内の個別の小さな開口の後方に配置されていた場合とは異なり、もはや生じない。
【００２９】
光感応性測定素子２は２つの付加的な線路またはディジタルインタフェース（例えばＩ^２Ｃバス）を介してディスプレイコネクタ内部でディスプレイ後方照明部を制御する機器のメインボードに接続されているが、このことは図示されていない。
【００３０】
ディスプレイ後方照明部は例えば数ｋＨｚの周波数でパルス駆動される通常の照明装置である。周囲光の強度を測定するために、測定された全光強度の尺度となる信号が光感応性測定素子２からメインボードへ案内される。すなわち、まず極大のローパスを通してバックグラウンド光で形成されているＨＦ信号成分がフィルタリング除去され、測定された周囲光の強度に相応する直流成分のみが供給される。フィルタはＣＯＧ行ドライバ３ａの内部に設けてもよい。これに代えてフィルタを機器内の任意の別の位置、例えばメインボード上に設けてもよいし、またソフトウェアによって実現してもよい。
【００３１】
本発明のディスプレイを備えた機器の典型的な実施例は移動無線機器である。これは機器が充分に明るい場所にあるとき（例えば太陽光または通常の空間照明のもとにあるとき）には自動的に後方照明がオフとなる。このようにすれば周囲が明るいときの通常の電話の通話中、後方照明に必要なエネルギを最大限節約することができ、これにより機器の待受時間を著しく延長させることができる。
【００３２】
図示されていない別の実施例はＯＬＥＤディスプレイに関するものである。この新しいディスプレイは僅かながらすでに入手可能な製品として市販されている。本発明によりその輝度が周囲光に適合化される。ここで輝度とエネルギ消費とが比例することから、エネルギの大幅な節約が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
ＬＣＤディスプレイの平面図である。
【図２】
ＬＣＤディスプレイの断面図である。

Claims (14)

1. ディスプレイ照明装置とその制御手段とを備えており、該制御手段はディスプレイ（１）で発生する光放射の光強度を光感応性測定素子（２）によって測定し、これに依存してディスプレイ照明装置を制御する
   ディスプレイ（１）において、
   光感応性測定素子（２）がディスプレイ（１）内に組み込まれている
   ことを特徴とするディスプレイ。
2. 光感応性測定素子（２）はディスプレイガラス（４）に配置されたモジュール（３ａ）に組み込まれている、請求項１記載のディスプレイ。
3. 前記モジュール（３ａ）はディスプレイガラスに被着された集積回路を含む、請求項２記載のディスプレイ。
4. ディスプレイガラス（４）に配置された前記モジュール（３ａ）が透光性の保護層（１０）により入射光に対して遮蔽されており、該保護層は開口部（１１）を有しており、該開口部（１１）および光感応性測定素子（２）は入射光が該開口部（１１）を通って光感応性測定素子（２）へ達するように相互にモジュール（３ａ）内に配置されている、請求項２または３記載のディスプレイ。
5. モジュール（３ａ）はディスプレイコントローラおよび／またはディスプレイドライバ段を含む、請求項２から４までのいずれか１項記載のディスプレイ。
6. 光感応性測定素子を用いてディスプレイで発生する周囲光の光強度を求める測定装置が設けられている、請求項１から５までのいずれか１項記載のディスプレイ。
7. ディスプレイ照明装置はパルス駆動により動作し、測定装置は光感応性測定素子で求められた光強度のうちディスプレイ照明装置で形成された成分をフィルタリングするフィルタ装置を有している、請求項６記載のディスプレイ。
8. ディスプレイ照明装置は間欠的に動作し、測定装置はディスプレイ照明装置が光を形成しないときにのみ光感応性測定素子によって光強度を測定する手段を有する、請求項６記載のディスプレイ。
9. 測定素子によりディジタル値が測定されるか、またはディスプレイ内に測定素子によって測定された光強度をディジタル値へ変換する装置が組み込まれている、請求項１から８までのいずれか１項記載のディスプレイ。
10. 請求項１から９までのいずれか１項記載のディスプレイを備えていることを特徴とする機器。
11. ディスプレイ（１）で発生する光放射の光強度を測定し、
    測定された光強度に依存してディスプレイ照明装置を制御する、
    ディスプレイ照明装置を備えたディスプレイ（１）の駆動方法において、
    ディスプレイ（１）内に組み込まれた光感応性測定素子（２）を用いて光強度を求める
    ことを特徴とするディスプレイの駆動方法。
12. ディスプレイで発生する周囲光の光強度を測定する、請求項１１記載の方法
13. ディスプレイ照明装置をパルス駆動により動作させ、求められた光強度のうちディスプレイ照明装置で形成された成分をフィルタリングする、請求項１２記載の方法。
14. ディスプレイ照明装置を間欠的に動作させ、ディスプレイ照明装置が光を形成しないときにのみ光強度を求める、請求項１２記載の方法。