(57)【要約】　　　（修正有）【課題】フラットパネルディスプレイなどの光源で、光範囲が広く、効率的な輝度強度の操作ができること。【解決手段】複数の照明源を有するディスプレイを減光する方法及び装置が開示されている。ディスプレイは、好ましくは、複数の照明源を第１の強度レベルまで明るくし、照明源を所定の強度レベルまで減光し、選択された数の照明源をオフにし、残りの照明源の強度レベルをほぼ所定の強度レベルまで上げるように構成される。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の照明源を有するディスプレイを減光する方法であって、
複数の照明源を第１の強度レベルまで明るくするステップと、
前記複数の照明源を所定の強度レベルまで減光するステップと、
選択された数の前記複数の照明源をオフにするステップと、
残りの前記照明源の強度レベルをほぼ前記所定の強度レベルまで上げるステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記第１の強度レベルが、前記ディスプレイの最大強度能力に対応する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記所定の強度レベルが、ディスプレイの部品の性能劣化が回避されるレベルである請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記所定の強度レベルが、前記複数のランプの出力の約６６％である請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記所定の強度レベルが、前記複数のランプの出力の約５０％である請求項３に記載の方法。
【請求項６】
複数の照明源を有するディスプレイを減光するための装置であって、
複数の照明源を第１の強度レベルまで明るくする手段と、
前記複数の照明源を所定の強度レベルまで減光する手段と、
選択された数の前記複数の照明源をオフにする手段と、
残りの前記照明源の強度レベルをほぼ前記所定の強度レベルまで上げる手段と、
を備える装置。
【請求項７】
前記第１の強度レベルが、前記ディスプレイの最大強度能力に対応する請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記所定の強度レベルが、ディスプレイの部品の性能劣化が回避されるレベルである請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記所定の強度レベルが、前記複数のランプの出力の約６６％である請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記所定の強度レベルが、前記複数のランプの出力の約５０％である請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
複数の照明源を有するディスプレイを減光する方法を行うために、機械によって実行可能な命令プログラムを実体的に実施する、機械によって読取り可能なプログラム記憶デバイスであって、
前記方法が、
複数の照明源を第１の強度レベルまで明るくするステップと、
前記複数の照明源を所定の強度レベルまで減光するステップと、
選択された数の前記複数の照明源をオフにするステップと、
残りの前記照明源の強度レベルをほぼ前記所定の強度レベルまで上げるステップと、
を含むデバイス。
【請求項１２】
前記第１の強度レベルが、前記ディスプレイの最大強度能力に対応する請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記所定の強度レベルが、ディスプレイの部品の性能劣化が回避されるレベルである請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記所定の強度レベルが、前記複数のランプの出力の約６６％である請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記所定の強度レベルが、前記複数のランプの出力の約５０％である請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１６】
ディスプレイであって、
ハウジング上に動作可能に配置された透過型画素アレイと、
前記アレイに光学的に結合されたバックライト・システムであって、前記アレイ付近に位置する対の組として配置された複数の照明源を含むバックライト・システムと、
前記複数の照明源に動作可能に結合された減光器回路と、
を備え、
前記減光器回路は、照明源を第１の強度レベルまで明るくし、前記複数の照明源を所定の強度レベルまで減光し、前記複数の照明源のうち選択された組をオフにし、残りの照明源の強度レベルをほぼ前記所定の強度レベルまで上げるように構成されたディスプレイ装置。
【請求項１７】
前記複数の照明源が、複数のＣＣＦＴ（冷陰極蛍光管）を含む請求項１６に記載のディスプレイ。
【請求項１８】
ディスプレイが、全輝度を係数ｎ／ｍだけ減少させるように構成され、ここでｍは照明源の総数、ｎはオフにした照明源の数である請求項１６に記載のディスプレイ。
【請求項１９】
前記所定の強度レベルが、ディスプレイの部品の性能劣化が回避されるレベルである請求項１８に記載のディスプレイ。
【請求項２０】
前記所定の強度レベルが、前記複数のランプの出力の約６６％である請求項１９に記載のディスプレイ。
【請求項２１】
前記所定の強度レベルが、前記複数のランプの出力の約５０％である請求項１９に記載のディスプレイ。
【請求項２２】
ディスプレイの輝度を、ディスプレイの全輝度の約１６．７％まで下げることができる請求項１８に記載のディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本開示は一般に、フラットパネル・ディスプレイなどのディスプレイの輝度強度を操作することに関する。
【０００２】
【従来の技術】
背景
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は基本的に透過型デバイスであり、画素ごとに光を通し又は遮断することによって光を発生させるためのバックライト・アセンブリが必要である。これは通常、ＬＣＤ画素の後ろに、画素アレイの全長および幅にわたる光分配システムを構成することによって行われる。時折、バックライトは単に、ディスプレイの前面から来る光を集めて再び戻す反射器の場合もある（通常、反射型または半透過型ディスプレイと呼ばれる）。しかし、高品質なＡＭ−ＴＦＴ−ＬＣＤでは、バックライトの光源は通常、種々のサイズまたは形状の１つまたは複数の蛍光ランプであって、ＣＣＦＴ（冷陰極蛍光管）とも呼ばれているＣＣＦＬ（冷陰極型蛍光ランプ）方式の蛍光ランプである。
【０００３】
ＬＣＤが大型になり及び／又は出力に高輝度（ブライトネス）を必要とする結果、付加するＣＣＦＴの数を増やすことが更に光を発生させる標準的な方法となっている。これは、ディスプレイをより明るくすることには役立つが、例えば、電力消費が増加する、低レベルの周囲照明条件を補うように十分低いレベルまでランプを減光することの新たな困難性、などの若干の結果が生じる。
【０００４】
ＣＣＦＴは高電圧ＡＣデバイスであり、このデバイスを適切に駆動させるのに必要な電圧および周波数を発生させるための特別な回路が必要である。工業用、ホーム／ビジネスの照明ニーズなどに対して一般に見られるＣＣＦＴの場合、５０又は６０Ｈｚでランプを駆動するために大きな安定器装置を用いるのが普通である。しかし、ＬＣＤディスプレイの場合、更なる需要は、低電圧ＤＣ源を有すること、実装するために要求される小サイズ、ディスプレイとの光学的干渉が全くないことを保証するためのより高い周波数、好ましくは減光範囲が広いこと、などの問題に対する高度な解決を要求する。
【０００５】
減光範囲が広いことは好ましい場合が多い。と言うのは、ＬＣＤディスプレイは薄暗い環境で使用されることがあり、ユーザによっては初期設定の出力では非常に明るい場合があるからである。現在、ＬＣＤディスプレイを、標準的なＣＲＴに匹敵する範囲で減光することはできないが、ブライトネスはＣＲＴのそれの数倍にもなり得る。大部分の高品質ＬＣＤアセンブリにとって最も一般的なＣＣＦＴの減光方法は、インバータである。これは一般的な電力変換の逆の方法であり、ＤＣを入力として取り入れた後にＡＣ出力に変換するものである。一般的なインバータは、自動車のバッテリ電圧をＡＣ１１５ボルトに変換するために用いられており、これは例えば、普通の家庭用電化製品を車両内で用いるためである。このような場合、出力レベルを制御する必要は滅多になく、たとえ必要となっても、限られた電圧範囲でしかない。
【０００６】
ＬＣＤ用のＣＣＦＴに使用されるインバータは典型的にはずっと特殊化されており、ＤＣレベルを取り入れて、通常１ｋＶをはるかに上回るＡＣ高電圧に変換する。このＡＣ高電圧の波形は、これが設計された蛍光ランプまたは他の照明源の形式に最適化される。車両用の物とは異なり、これらのインバータには一般に、広い減光範囲が得られることが要求される。これは非常に困難な課題であり、減光範囲は通常、要求されるものよりもはるかに狭く、多くのマイナス効果を伴う可能性がある。これについては後でより詳細に説明する。
【０００７】
典型的には、２種類のインバータ減光方法がある。１番目は、ＡＣ供給された電圧振幅を直接的に減衰することであり、２番目は、ＰＷＭ（パルス幅変調）のような、ランプ波形のチョッピングなどによる時間的信号処理を必要とするものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらの方法はどちらも、ランプをより低レベルに減光するときに限界が生じるという欠点がある。現時点では、低レベルにおいて、好ましくない副作用、例えば、出力輝度の不均一性、ランプ寿命の劣化、及び、視覚的なアーティファクト、例えばＬＣＤディスプレイに表示されるコンテンツに見られる時間的な不安定性、又は光学的な干渉が生じることが多い。これらの場合、これらの副作用の制御は妥協に終ってしまい、ランプの減光範囲が所望のものより狭くなっている場合が多い。
【０００９】
【発明の実施の形態】
当業者であれば認識するように、以下の説明は単に説明的なものであり、限定を何ら意味しない。本開示の利益を受ける当業者には、他の変更および改善が容易に想起される。以下の説明では、全体を通して、同じ参照番号は同様の要素を指示する。
【００１０】
本開示は、データ通信または処理に関係する。開示された種々の態様を、種々のコンピュータおよび機械読取り可能なデータ構造で実施することができる。また、開示における教示を実施するデータ構造を、コンピュータ及び機械読取り可能な媒体を通して送信しても良いこと、また、標準的なプロトコル（インターネットを可能にするために用いられるプロトコル及び他のコンピュータ・ネットワーキング標準など）を用いることによって通信システムを通して送信しても良いこととする。
【００１１】
本開示は、開示の種々の態様が記憶された機械読取り可能な媒体に関する。命令の取り出しに適した任意の媒体は本開示の範囲内であるものとする。例として、このような媒体は、磁気的、光学的又は半導体媒体の形態を取っても良く、また、当該技術分野で知られるような機械によってアクセス可能であるように構成されていても良い。
【００１２】
本開示の種々の態様は、フローチャートを用いて説明され得る。多くの場合、本開示の或る態様の１つの例が示される。しかし、当業者であれば理解するように、本明細書に記載されるプロトコル、プロセス及び手順は、本明細書で説明するニーズを満たすために、連続して繰り返しても良いし、必要なだけ繰り返しても良い。したがって、フローチャートを用いた本開示の種々の態様についての説明を用いて、本開示の範囲を限定してはならない。
【００１３】
開示される装置及び方法の典型的な実施の形態を本明細書で開示する。用語「典型的な」は、本明細書ではもっぱら、「実施例、例証又は例図としての役割を果たす」を意味するために用いる。「典型的な実施の形態」として説明される実施の形態はいずれも、本明細書に記載される他の実施の形態よりも必然的に好ましいとも有利であるとも解釈してはならない。
【００１４】
図１は、本開示での使用に適したディスプレイ１００の正面図である。ディスプレイ１００は、ハウジング１１０内部に配置されたスクリーン１０５を備える。ハウジング１１０は、ベース１１５または他の多くの装置の上に載置されていても良い。スクリーン１０５は、適切に表示するためのバックライトを必要とするスクリーンを備え、例えば、ＬＣＤ若しくはＴＦＴ−ＬＣＤスクリーンその他の、当該技術分野で知られ若しくは開発される可能性のある他の形式の透過型ディスプレイ技術であってよい。
【００１５】
ディスプレイ１００は、本開示の教示に従ってディスプレイ１００を動作させるための、当該技術分野で知られるようなプロセッサ、メモリ及び付随する回路を内蔵する回路１２５を備える。また、ディスプレイ１００は、コンピュータなどの映像源とのインターフェースをとるための、当該技術分野で知られるコネクタおよび回路（図示せず）を備える。開示される減光方法は、当該技術分野で知られるディスクリートな回路により達成しても良いものとする。或いは、この減光方法は、実施の形態が機械読取り可能な命令として回路１２５内に記憶される、マイクロプロセッサに基づくソリューションとして実施され得る。また、本プロセスは、必要に応じて、ディスクリートな回路とソフトウェアとの組み合わせとして実現しても良い。
【００１６】
また、ディスプレイ１００は、ＣＣＦＴ１２０を駆動するための安定器１３０を備える。モニタ、壁掛けディスプレイ、ホーム・エンターテインメントなどで用いられるような、より大きな高品質ＬＣＤの出現に伴い、より高い照度が要求されることが考えられる。このような高いブライトネスを発生させるために、ＣＣＦＴの数を２、４、６、８又はそれ以上にまで増やすことが多い。典型的には（常にではないが）、ランプを対１２０ａのような対の形で分散させ、対要素の一方をディスプレイの最上部又は側部の付近に、バックライトとして知られる光分配システム（図示せず）の縁に配置し、対要素の他方をディスプレイの反対側に配置する。このような配置によって、光分配システム全体にわたって光をより均一に分配することができる。
【００１７】
図１では、３対の組のＣＣＦＴが示されているが、本開示では任意の数の対を用いても良いものとする。また、ランプは、ＬＣＤの背面に例えば色々な側面に（最上部、最下部又は側部照明ではなく）非対称な方法で分散されてもよいし、例えば蛇行若しくはランダムな構成、フラット・ランプ、ＬＥＤ、ＥＬ又は他の形式の発光源を含む、非慣用的なＣＣＦＴ光源から構成することもできる。形式又は技術が異なるいろいろな照明源で構成することさえ可能である。
【００１８】
また、バックライト・アセンブリにおける発光方法は他にも多数存在する。例えば、ＬＥＤなどの交流発光デバイス、ＥＬ、種々の形式の白熱アレイ、他のディスプレイ形式におけると同様の画素化された放出源等である。また、留意すべきは、全ての蛍光ランプが直線状であるとは限らないし、サイド・ライティング又はバック・ライティング法のＬＣＤの水平又は垂直の幅寸法にほぼ匹敵する長さであるとも限らないことである。本開示は、照明形式が複数の照明源を含み又は区分されている場合（例えば、マルチプル・カソード／アノード・デバイス、画素化デバイスなど）には、ＬＣＤ照明のための任意の変形又は形式に適用することができる。
【００１９】
本開示は、ランプ対の数を利用し、選択的に一部をオフにして他を点灯したままにしておくことによってランプの対を利用して、インバータ又は他の形式のランプ制御装置が行う減光作業量を最小限にする方法及び装置を記載するが、前述のように、バック・ライティング、サイド・ライティングなどの全システムを構成するように複数の光源を用いる任意の構成に対しても有効である。
【００２０】
典型的には、インバータは、前述の方法を用いてランプをその下限まで駆動するよう用いられ、その結果、多くの領域において性能が低下し、減光範囲が制限される。典型的には、ランプ及び他の照明源は、多くの場合は最高出力又はその付近である最適な動作レベルで駆動されたときに最良の動作を行う。したがって、従来技術の方法は、ランプを低い動作レベルまで減光することによってランプ性能を劣化させるので、ディスプレイの品質をその最適な（減光されていない）状態から低下させることになる。
【００２１】
本開示は、ランプ又はその視覚品質をほとんど劣化させることなく、ディスプレイのブライトネスを下げることを提供する。本開示の利点を、一般に使用される他の従来技術の減光方法と共に用いることで、従来技術の減光方法を補完してその範囲を大幅に拡げることができることを理解すべきである。
【００２２】
本開示は、一部のランプを（多くの場合は、対称的な組例えば対を）選択的にオフにして輝度分布を一層簡単にバランスさせることを助けることによって、ディスプレイを減光することを提供する。開示する方法は、多くの光分布又は光透過特性、構成従属性及び電子回路変数に依存して、輝度を係数ｎ／ｍだけ減少させることができる。ここで、ｍはランプ又は光源の総数、ｎはオフにした数である。一例として、バックライト・アセンブリが６個のランプをバランスのとれた３個ずつの２組で有し、各組でランプを１個オフにすると、結果として生じる輝度出力は、完全な光透過及び電気効率並びにその他の変数が正確であると仮定して、最初のブライトネスの４／６即ち６６．７％であると考えられる。
【００２３】
本開示は、開示する１つの態様においては従来のインバータ減光器回路を用いているが、使用する照明源の形式に適していれば、非インバータ減光器法を用いることができる。
【００２４】
図２は、本開示での教示による減光プロセスの１つの態様を示す。この態様は、図１のディスプレイ１００と関連して例示されている。ディスプレイ１００は、６個のＣＣＦＴ１２０を備えていて、３個ずつの対要素がディスプレイ１０５の最上部及び最下部の付近にそれぞれ配置されているバックライト・アセンブリと、ディスプレイの出力をその初期輝度レベルの５０％まで減光するように構成されているインバータ１３０とを備える。
【００２５】
図２は、減光プロセスの１つの態様を示すグラフ表示であり、ｘ軸はディスプレイの全出力強度を表している。強度は、左側の最も明るい状態から右側の最も暗い状態へ減少する。ｙ軸は、図示された減光回路によって提供される減光レベルで動作するランプの数を表す。
【００２６】
図２のプロセスの開始において、標識２００において、ディスプレイは第１の強度状態まで照明される。典型的には、ランプは全てオンであり、インバータ減光はオフであり、最高出力強度がディスプレイに対して提供される。
【００２７】
ディスプレイの強度レベルの減光を開始するために、インバータはランプを標識２１０における所定のレベルまで下げるよう駆動する。このレベルは、十分な出力は得られるがランプを性能劣化レベル近くでは駆動しないように選択されることが好ましい。１つの態様においては、このレベルは標識２１０において生じ、ランプの元の強度の約２／６または３３％を表す。輝度３３％で照明することにより合計で５０％減光できる減光器回路を用いるこの例では、ランプおよびディスプレイは性能劣化レベル近くでは駆動されないので、ランプおよびディスプレイに対して優れた結果が提供される。
【００２８】
ディスプレイを更に減光したい場合、プロセスは標識２２０へと続行される。
この場所では、一対のランプ（好ましくは最上部の１つと最下部の１つ）をオフにして、インバータは最大照明状態に戻される。標識２２０での全強度レベルは標識２１０での全強度レベルに近いことが好ましい。したがって、標識２１０での減光レベルを、標識２２０において最初の組のランプをオフにして残りのランプをその最大出力レベルで駆動しているときに得られる強度レベルに対応するように選定しても良い。
【００２９】
標識２２０では、インバータは、今度は、６個のランプのうちの４個のみを駆動しており、全出力輝度を約３３％だけ減少させている。
【００３０】
ディスプレイを更に減光するためには、標識２４０において、従来の減光方法を用いて、残りの４個のランプをそのレベルの約４０〜５０％で駆動する。
【００３１】
ディスプレイを更に減光するためには、標識２６０において、次の組のランプ（この例では、２個からなる他の対）をオフにし、次に減光回路を最大出力に再設定して、残りの２個のランプを最大ブライトネスで駆動する。
【００３２】
こうして、標識２６０では、２個のランプのみが駆動されて、最初のブライトネスの約３３％が得られる。前述したように、標識２４０での減光レベルを、標識２６０で次の組のランプをオフにしたときに得られる強度レベルに対応するように選んでも良い。
【００３３】
ディスプレイを最も低い出力レベルまで減光するために、標識２８０においては、従来の減光方法を用いて残りの２個のランプをそのレベルの約５０％まで減光しても良い。潜在的に、全体の輝度レベルとして、本来の出力の０．３３×０．５、すなわち０．１６５（約１６．５％）が実現される。
【００３４】
本開示での教示を用いてのこの輝度の低減は、６個のランプ全てを一緒に減光することにより減光器のみが提供することができる５０％の範囲の輝度減少が３倍超に増加することを表す。
【００３５】
当業者であれば理解するように、具体的に述べた出力レベル及び減光範囲を拡げるレベルは、使用するランプの形式、利用する減光器の回路又はディスプレイで利用する照明源のランプの全数若しくは形式とともに変わる。
【００３６】
本開示の利益を受ける者であれば理解するように、開示される交互交替的な減光プロセスは幅広い輝度を提供し、一方、電力及びランプ寿命を保持し、光学的劣化又は干渉を最小限に抑える。これは、ディスプレイ部品をその個々の劣化点付近では駆動しないからである。
【００３７】
本方法を普通に実行する際には、以下のような考慮を払うことで最高の性能を保証することができる。例えば、ランプをオフにするときの輝度の認識可能な任意の段差を最小限にするためには、ランプをオフにする前に、輝度のバランスを輝度の低減レベルにおいて予測し補償しなければならない。このようなバランスは、電圧−輝度伝達関数の電気光学的予測により実現し得、又は、電気光学システムの実験的な特徴づけを用いて、減光レベルがランプのカットオフ・レベルに相当する輝度レベルを求めても良い。
【００３８】
加えて、ＣＣＦＴランプの負荷がアンバランスのときに不要の効果、例えば滲み、クロストーク、漏れ又はアーキングを避けながら従来の減光方法を適切に制御するために、当該技術分野において知られているようなフィードバック又は負荷制御を行って、他のランプがオフである場合の点灯するランプのバランスのとれた駆動を可能にするようにしても良い。
【００３９】
図２に開示した態様は、徐々に減光されている様子を示しているが、ユーザの要求に応じて、開示したプロセスを用いてディスプレイの強度レベルを上げ下げしても良い。また、開示したプロセスを、ディスプレイの現時点の強度状態を記憶して始動時に再現するように構成しても良い。
【００４０】
図３は、本開示による減光方法を示す他のグラフ表示である。図３では、オンされる照明源の数がｘ軸に、全体的な輝度がｙ軸に示されている。図３も、６個のランプを照明源として用いる例を提供するが、本開示では任意の照明源及び対応する減光回路を用いて良い。
【００４１】
図３では、従来技術の減光方法の典型的な範囲が、全てのランプを１００％照明でオンさせる標識３００から、減光回路を用いて全てのランプを５０％まで減光させる標識３０４までの範囲として示されている。この結果、全照明範囲は約５０％となる。
【００４２】
本明細書で開示されるような交互交替的な減光方法を用いると、減光範囲は、全てのランプを１００％でオンさせる標識３００から、２個のランプを５０％まで減光させる標識３０８まで広がり、その結果、ディスプレイは全輝度の約１６．７％まで減光することができる。
【００４３】
図３から理解されるように、交互交替的な減光方法は、最初に従来の減光方法を用いて、ディスプレイを３３％だけ減光して全出力の約６６％にする（標識３０２）。このレベルは、２個のランプからなる最初の組をオフしたときにディスプレイが提供する全輝度に対応する。一貫して述べてきたように、このレベルは、用いる照明源の形式及び／又は数に依存して選定され得る。
【００４４】
最初の組のランプをオフしたとき、減光回路は標識３０２から標識３０６までの減光範囲を提供し、減光範囲は全出力輝度の約６６％から約３３％まで拡がる。
【００４５】
ディスプレイを３３％より低く減光することが望ましい場合には、次の組のランプをオフし得、減光範囲は標識３０６から標識３０８まで、即ち、約３３％から約１６．７％まで拡がる。
【００４６】
本開示の実施の形態及び応用を図示して説明してきたが、当業者には明らかなように、本明細書での発明の概念から逸脱することなく、前述したものよりも更に多くの変更及び改良が可能である。したがって、開示は添付の特許請求の範囲の趣旨を除いて限定されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本開示とともに使用するのに適したＬＣＤディスプレイを示す正面図である。
【図２】本開示による減光方法を示すグラフ表示である。
【図３】本開示による減光方法を示す他のグラフ表示である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【外国語明細書】
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