(57)【要約】【課題】複数の液晶セルと、それぞれを照明する独立した照明手段を持つ電子機器において、複数液晶セルに対して均一な輝度の照明を実現する。【解決手段】液晶セルの照明の輝度を、液晶セルの面積や透過率等の物理量に相関させて制御を行う。例えば液晶セルの面積が大きいものと、面積が小さいものの２つの液晶セルを持つ電子機器ならば、面積が大きい液晶に用いる照明の輝度は大きく、面積が小さい液晶に用いる照明の輝度は小さくなるように、各照明の発光量を制御することで、均一な輝度の照明を実現できる。具体的には、駆動時間を液晶セルの表示面積に比例させる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単個もしくは複数の液晶セルと、
該液晶セルにおける複数の液晶表示領域の各々に対して設けられた照明手段と、
該照明手段を駆動する照明駆動手段と、
該照明駆動手段を制御する照明制御手段とを有する電子機器において、
前記照明制御手段は、前記各液晶表示領域に対応した前記各照明手段の発光量が、前記各液晶表示領域と前記照明手段の特性量に相関するように前記照明駆動手段を制御する
ことを特徴とする照明機能付き電子機器。
【請求項２】
前記特性量が前記液晶セルの表示領域の表示面積であり、
前記照明制御手段は、前記各液晶セルに対応した前記各照明手段の発光量が、
前記各液晶セルの表示面積に比例するように前記照明駆動手段を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の照明機能付き電子機器。
【請求項３】
前記特性量が前記液晶セルの透過率であり、
前記照明制御手段は、前記各液晶セルに対応した前記各照明手段の発光量が、
前記各液晶セルの透過率に反比例するように前記照明駆動手段を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の照明機能付き電子機器。
【請求項４】
前記照明手段の発光量が前記照明手段に印加される電圧値に相関し、前記照明駆動手段が前記各照明手段への印加電圧値を変更することで発光量を制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の照明機能付き電子機器。
【請求項５】
前記照明手段の発光量が前記照明手段に印加される電流値に相関し、前記照明駆動手段が前記各照明手段への印加電流値を変更することで発光量を制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の照明機能付き電子機器。
【請求項６】
前記照明駆動手段が、前記照明手段に電圧を与える駆動用バッファと、前記照明手段と該駆動用バッファ間に挿入される制限抵抗を有し、該制限抵抗値の変更により発光量を制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の照明機能付き電子機器。
【請求項７】
前記印加電流値の変更を前記制限抵抗の変更により行う請求項５に記載の照明機能付き電子機器。
【請求項８】
前記照明制御手段が、前記照明手段の点灯を周期的に、かつ、排他的に実施し、前記照明手段の単位当たり時間の点灯比率と発光量を相関させる
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の照明機能付き電子機器。
【請求項９】
前記特性量が前記照明手段の照度であり、
前記照明制御手段が、該照度に反比例するように単位当たり時間の点灯比率を制御することを特徴とする請求項８に記載の照明機能付き電子機器。
【請求項１０】
前記照明手段がＬＥＤであることを特徴とする請求項１から９のいずれか１つに記載の照明機能付き電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶セルとそれを照明する照明手段と、照明手段を駆動させる照明駆動手段と、照明駆動手段を制御する照明制御手段とを有する照明機能付き電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
照明付き電子時計は古くから知られているが、時計用の照明といえば古くはランプ、現在の主流はEL照明であり、最近はＬＥＤも良く使われている。照明機能は、指針表示によるアナログ電子時計（以下、ＡＱ）にも用いられるが、主流は液晶表示装置（以下、液晶セル）に代表されるデジタル表示デバイスを使用したデジタル時計（以下、ＤＱ）に用いられる。また、指針とデジタル表示の両方の表示手段を有するコンビネーション時計（以下、ＣＱ）のデジタル部を照明するものも昔から存在する。
【０００３】
ＤＱの液晶セルが通常１枚であるのに対し、ＣＱの場合、指針表示の駆動部が存在するため、デジタル表示（液晶セル）の面積を大きく取ることが難しい。液晶セルに孔を開け、指針軸を通すことでデジタル部を大きく取った製品も見受けられるが、液晶セルの加工費が高く、また、衝撃で割れやすい問題もある。そこで小型液晶セルを複数配置することでデジタル部の表示面積を大きくしたものも知られている。（特許文献１参照）
【特許文献１】特開平１１−３５２２６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のような複数液晶セル構造に照明を採用する場合、面照明であるＥＬ照明ならば余り問題はないが、点光源であるランプや特に最近の主流であるＬＥＤの場合、次のような問題がある。
点光源の場合、照明の均一化のために導光板は必須である。しかし、上記複数セルの場合、１枚の導光板で複数セルを照明することは、指針表示の駆動部の配置もあり事実上不可能である。そのため、複数のセル毎に照明を配置することが必要になる。部品の効率上、各液晶セルに同一の照明手段を１個配置するのは、当然の考えである。
ところで、複数の液晶セルの表示面積は、全てが同じ面積になるとは限らない。むしろ、時計デザインの多様性のために、異なる場合の方が多い。そのようなとき、同一種類の照明手段を各照明手段とも同様に用いると、液晶セルの明るさがセル毎に異なってしまい、見栄えが悪くなり、液晶セルによっては暗くて表示が見えないなどの問題が発生する。単純な解決方法は、広い面積のセルに複数の照明を割り振ることだが、上記の如く、部品を増やすことになるため、時計の小型化の妨げとなり、また、コストアップともなる。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決し、複数液晶セルに対しても均一な輝度の照明を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題を解決するために、本発明は、単個もしくは複数の液晶セルと、
該液晶セルにおける複数の液晶表示領域の各々に対して設けられた照明手段と、
該照明手段を駆動する照明駆動手段と、
該照明駆動手段を制御する照明制御手段とを有する電子機器において、
前記照明制御手段は、前記各液晶表示領域に対応した前記各照明手段の発光量が、前記各液晶表示領域と前記照明手段の特性量に相関するように前記照明駆動手段を制御することを特徴とする。
特性量とは、具体的には、液晶セルの表示面積であり、あるいは、透過率であり、あるい
は、照明手段自体の照度である。
特性量と駆動の相関させる方法として、例えば、照明手段をＬＥＤ電源とした場合、単位時間当たりの点灯時間、ＬＥＤにかかる電圧、ＬＥＤを流れる電流などである。
【発明の効果】
【０００７】
各液晶表示領域と照明手段の特性量に相関させ、ＬＥＤの発光量に差をつけることで、各照明照度の均一化を実現することができる。特に、面積が異なる液晶セルの場合に、その面積に相関するように駆動時間や駆動電圧、電流を変えることにより、簡単な回路で均一の輝度の照明を得ることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図1は本発明の第１から第３の実施例における腕時計１０の平面図である。腕時計１０は、表示部分の面積が異なる独立した液晶セル２１、２２を備えており、その表示面は文字板１に開けた開口を通して見ることが出来る。液晶セル２１、２２には、各々の液晶セルを照明するためのＬＥＤ１１、１２が備えられている。ＬＥＤ１１、１２は、各々が異なる性能を持つ別機種であっても良いが、部品の種類を増やすことは、コストの面や部品管理、製造管理の面で好ましくないので、同一種類の製品が使用される。なお、前出の通りＬＥＤのような点光源を液晶セルのような表示デバイスの照明として用いる場合、導光板との併用は必須の技術であるが、本発明においては主要な役割を果たしていないので、図示は省略している。
図２は、第１実施例におけるＬＥＤの制御装置の概略図である。２０はＬＥＤ駆動装置であり、ＬＥＤの点灯制御を行い、出力端子３３、３４よりＬＥＤ１１、１２を駆動するための駆動信号を出力する。３１、３２はＬＥＤ１１、１２に流れる電流を制限するための電流制限抵抗であり、出力端子３３、３４とＬＥＤ１１、１２の間に挿入される。電流制限抵抗３１、３２についても、ＬＥＤ１１、１２と同様の理由で同一種類の製品が使用される。
時計の電源（不図示）は小型のコイン電池が用いられる。これらの電池は内部インピーダンスが大きいため、ＬＥＤのようなｍＡオーダーの駆動電流を必要とする負荷を駆動すると電池の出力電圧が低下し、時計制御回路（不図示）のシステムダウンを引き起こしかねない。従って、本実施例のように複数のＬＥＤを駆動する場合には、通常、各ＬＥＤを排他的に点灯させ、電源への負荷を軽減させる駆動方法が採用される。この場合、目にちらつきを与えないように３０Ｈｚ以上の早い周期で排他的に点灯させる。
図１と図２に示す時計において、表示領域の面積が異なる液晶セル２１、２２の照明を、両液晶セル２１、２２の明るさが均等になるように照明する場合、ＬＥＤ１２はＬＥＤ１１に比べて光源の近い部分のみを照明するだけでよい一方、ＬＥＤ１１はＬＥＤ１２に比べて、光源より遠点までを照明する必要がある。
今、図１の実施例において、図３に示すように液晶セル２１と２２は、その表示部分が、横方向の広さはWで同じであるが、上下方向の長さが、液晶セル２２ではLであるのに対して、液晶セル２１は３Lと３倍の長さであるとする。この場合、液晶セル２１を照明するために必要なＬＥＤ１１の発光量は、液晶セル２２を照明するために必要なＬＥＤ１２の３倍の発光量が必要である。
＜第1の実施例：駆動時間による制御＞
図４は、均等輝度の照明を実現する第1の実施例である。第1の実施例では、先ほど述べた排他的駆動において、その駆動時間をＬＥＤ１１、１２で変更することで均等輝度の照明を実現しており、出力端子３３、３４から出力される電圧は、両端子とも同一である。ＬＥＤ１１の点灯時間をＬＥＤ１２の点灯時間の３倍とすることで、均一な輝度の照明を実現している。
【０００９】
本実施例では、ＬＥＤや制限抵抗を同一の部品とし、ＬＥＤに与える電圧も同一の状態で、面積の異なる液晶セルの均一な照明を実現できる。従って、コストも安く、駆動制御
も簡単な照明を実現できる。
＜第２の実施例：駆動電圧による制御＞
図５は、均等輝度の照明を実現する第２の実施例である。第２の実施例では、先ほど述べた排他的駆動の駆動時間はＬＥＤ１１、１２で同一とし、出力端子３３、３４から出力される電圧を、ＬＥＤ１１の駆動出力端子３３からの出力電圧をＬＥＤ１２の駆動出力端子３４からの出力電圧の３倍とすることで、均一な輝度の照明を実現している。すなわち、第１実施例では駆動時間で輝度を制御していたのに対し、第２実施例ではＬＥＤに単位時間に流れる電流で輝度を制御しているものである。
【００１０】
第１実施例では点灯時間で制御しているため、液晶セルの表示面積が大きく異なると、場合によってはちらつきが発生する懸念があるが、第２実施例では同一駆動時間となるためその心配は無い。
＜第３の実施例：駆動電流による制御＞
第２実施例ではＬＥＤに流れる電流で輝度を制御する際に、制限抵抗を同一値とし、ＬＥＤにかかる電圧に差をつけることで電流値を異なるものにしていたが、ＬＥＤにかかる電圧を同一とし、制限抵抗の値を異ならせることで、電流量に差をつけても良い。即ち、ＬＥＤ１１用の制限抵抗３１の抵抗値をＬＥＤ１２用制限抵抗３２の抵抗値に対して３分の１の値とする方法である。
【００１１】
この場合、複数の電圧値を発生させる必要が無いため、ＬＥＤ駆動装置２０を安価なものにすることが可能である。制限抵抗３３、３４は固定値の抵抗を使用するのが最も簡単な方法であるが、以下の第３実施例などの方法もある。
図６は第３実施例を示すシステム構成の概略図であり、図２と同一の構成要素に対しては図２と同じ番号を付し説明を省略する。図５における制限抵抗４１、４２はＬＥＤ駆動装置２０からの制御信号４３、４４により抵抗値を変更できるように構成されている。
制限抵抗４１、４２の具体的構成としては、例えば図７に示すようにＭＯＳのゲートに制御信号４３，４４を入力し、制御信号４３，４４からの出力電圧を変えることで抵抗値を変える方法や、図８に示すように、複数の抵抗を直列につなぎ、各抵抗の両端に短絡用スイッチ（例えば、ＭＯＳ４５）を設け、制御信号４３，４４により、短絡用スイッチのオン／オフを制御し、抵抗値を変更する方法などがある。
なお、図８では抵抗を直列につないでいるが、もちろん並列につなぐ構成方法でも良い。第３実施例では、制限抵抗４１，４２の抵抗値を自由に制御できるため、液晶セルの面積のあらゆる組み合わせに対応が可能である。
＜変形例１：1枚セルで表示領域が複数存在する場合＞
以上は、液晶セルが複数存在する場合について説明を行ってきたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図９に示すように、1枚の液晶セル２３において複数の表示領域が存在し、その各部分に照明用のＬＥＤ１１から１３を配置して照明するような場合にも適用できる。このような配置は、液晶セルの面積が大きく表示部分全体を１つのＬＥＤで照明することが困難な場合などに適用できる。各表示領域の面積に比例した照度とする方法については、上記第１から第３の実施例と同様であり、その実現方法も第１から第３の実施例と同様であるので、詳細な説明は省略する。
＜変形例２：表示面積が同一で透過率が異なる場合への適用＞
以上は、液晶セルの表示面積が異なる場合であるが、本発明は表示面積が異なる場合のみに適用されるわけではない。表示面積を含めた、液晶セルの特性量に相関させて、光源の発光量を制御することで、均一な照明を実現することが可能となる。
【００１２】
図１０は、複数の液晶セル５１、５２が、面積は同一であるが透過率が異なる場合の実施例である。透過率の異なる例として、例えば一方が通常良く知られたＴＮ液晶であって、一方がＰＮＬＣやＰＤＬＣと呼ばれるポリマーネットワーク型の散乱型液晶セル（以下、ＰＮＬＣと呼ぶ）の場合である。このような場合、ＰＮＬＣは散乱型のため照明光を自
らが導光するのに対し、ＴＮではそのような作用が無いため、光源の発光量が同一であると、各液晶セルの面積が同一でも照度に差が出てしまう。そのような場合、例えば、透過率に反比例するように光源の発光量を制御してやることで、各液晶セルの輝度を均一にすることが可能となる。その際の手法としては、前記実施例１から３の手法が同様に使用可能である。
＜変形例３：液晶セルが同一条件でＬＥＤの特性が異なる場合への適用＞
以上の実施例ではＬＥＤが同一特性で液晶セルの特性（表示面積、透過率）が異なる場合について説明してきたが、本技術は液晶セルが同一条件でＬＥＤの特性が異なる場合への適用も可能である。具体的には、図１０に示すような同一面積の液晶セルでかつ両液晶セル５１，５２ともＴＮタイプの液晶セルに対し、ＬＥＤ１１が赤色発光ＬＥＤ、ＬＥＤ１２が青色発光ＬＥＤを照明に使用した場合である。良く知られているように、ＬＥＤはその発光色のタイプにより点灯する閾値電圧が異なり、また発光に起因する物質も異なるため、同一電圧を与えてもその輝度はＬＥＤの発光色毎に異なる。この発光色タイプが異なる複数のＬＥＤに対しても均一の輝度を得ることが必要な場合にも、先述の実施例の技術が適用できる。
具体的には、ＬＥＤ１１とＬＥＤ１２に印加する電圧と制限抵抗を同じにしたときに、上述したように閾値電圧などの要因により両ＬＥＤの照度が異なる。このような場合、その照度に反比例するように点灯時間を制御することで、両方の液晶セルに対し均一な照度の照明を得ることが出来る。
＜変形例４：液晶セルとＬＥＤの特性が複数異なる場合への適用＞
なお、上述の実施例においては、説明を簡略化するために、複数の液晶セルとＬＥＤの特性の差異は、表示面積、透過率、ＬＥＤの発光色の1つのみとしてきたが、本発明の技術はこれに限定されるものではなく、上記特性の複数のものが異なっている場合にも適用できる。この場合、液晶セルとＬＥＤの両方の特性が合わさった状態で対象となる組み合わせに対し同一の駆動条件で得られる輝度より、駆動条件を調節することとなる。
＜実施結果＞
以上に示したように、照明する複数液晶セルの物理量に相関させ、ＬＥＤの発光量に差をつけることで、照明の均一化を実現することができる。図１１と図１２に第１実施例による輝度の変化を、実際に測定したデータを示す。図１１が両方のＬＥＤの駆動時間を同じとした場合の結果を示したものであり、図１２が本発明における第１の実施形態の駆動方法を採用したものである。当然のことながら、駆動方法以外の、液晶セルの特性、ＬＥＤ、制限抵抗は同一のものである。
ＬＥＤと接している辺とは反対側の隅の部分が、最も輝度が小さくなる部分であり、従来技術と本発明での輝度差が現れる箇所なので、その部分の輝度を測定した。図１１の該当場所ａ，ｂの輝度が３．９７ｃｄ、０．７１ｃｄと5倍以上の輝度差があるのに対して、図１２の該当場所ｃ，ｄの輝度が２．００ｃｄ、１．０５ｃｄと２倍程度に収まっており、本発明の効果が現れているのがわかる。
図１３に図１１に示す測定を行った際の、実際の外観写真を、図１４に図１２に示す測定を行った際の、実際の外観写真を示す。図１３における図１１中のａ，ｂに対応する点と図１４における図１２中のｃ，ｄに対応する点のそれぞれの輝度差を比較すると、本発明を実施した図１４における輝度差の方が小さく、本発明の効果が現れているのがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】複数の液晶セルとそれぞれを照明するＬＥＤとを有する電子時計の1例である。
【図２】ＬＥＤ駆動装置のブロック図の１例である。
【図３】面積の異なる液晶セルの形状の1例である。
【図４】本発明の第１の実施例におけるＬＥＤ駆動波形図である。
【図５】本発明の第２の実施例におけるＬＥＤ駆動波形図である。
【図６】本発明の第３の実施例におけるＬＥＤ駆動装置のブロック図である。
【図７】本発明におけるＬＥＤの電流制限抵抗の１例である。
【図８】本発明におけるＬＥＤの電流制限抵抗の１例である。
【図９】１枚の液晶セルに複数の表示領域とそれぞれを照明するＬＥＤとを有する電子時計の１例である。
【図１０】複数の透過率の異なる液晶セルとそれぞれを照明するＬＥＤとを有する電子時計の１例である。
【図１１】図１に示す電子時計において、両方のＬＥＤの駆動時間を同じとした場合の輝度の測定結果である。
【図１２】図１に示す電子時計において、第１の実施例を採用した場合の輝度の測定結果である。
【図１３】図１１の測定結果における、実際の外観写真である。
【図１４】図１２の測定結果における、実際の外観写真である。
【符号の説明】
【００１４】
１  文字板
１０  電子時計
１１、１２、１３  ＬＥＤ
２０  ＬＥＤ駆動装置
２１、２２、２３、５１、５２  液晶セル
３１、３２  電流制限用抵抗
３３、３４  ＬＥＤ駆動装置出力
４１、４２  電流制限用可変抵抗
４３、４４  可変抵抗制御用出力
４５  ＭＯＳＦＥＴ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2008209205.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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