JP5085846B2 - 調整可能なバックライトを用いてフラットパネルディスプレイ装置を照光する方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、一般に、フラットパネルディスプレイ装置を照光する方法及び装置に関する。詳細には、本発明は、フラットパネルディスプレイ装置の照度を非常に低いレベルから非常に高いレベルまで実質的に連続的に調整可能にするための方法及び装置に関する。

例えば、液晶技術に基づくフラットパネルディスプレイ装置（ＦＰＤ）は、一般に、ディスプレイ装置の裏面又は背面、又は対向端部又は周辺端部に配置された電気的に作動する光源を利用して照光される。このようなＦＰＤバックライティングの一般的な実施においては、ディスプレイ装置の背面にはＳ形その他の全体的に蛇行した蛍光灯が配置され、蛍光灯に電流を供給してＦＰＤ画面に実質的に均一な照光をもたらすようになっている。同時に作動する複数の蛍光灯を利用してＦＰＤを背面から照光することも知られており、本発明は、本明細書においては便宜上単一の蛍光灯手段を用いるものとして説明されているが、本発明は同様に複数の蛍光灯構成にも適用でき、実際には、典型的に複数の蛍光灯を用いて実施できることを理解されたい。

パイロット及びフライトクルーに対して、航空機の操縦及び制御に利用される航空機、飛行、ナビゲーション、及び他の様々なデータを見せるために、航空機、とりわけ最新の民間航空機のコックピット又は操縦室におけるＦＰＤの利用が拡大しており、ＦＰＤは、パイロットが多様な周辺光の状態下でそこに表示された関連情報を迅速かつ容易に見て捜し出すことが確実にできるように照光される必要がある。例えば、通常の昼光状態においては、約１００から１５０フットランバート（ｆｔ−Ｌ）の間の一般的な輝度レベルでＦＰＤを照光する必要があるか又はそうすることが適切であろう。一方で、夜間状態下では、同じ照度では使用時にＦＰＤ画面が非常に明るく、航空機のコックピット内の物体と外部の別の低発光の物体を即座に見て認識するパイロットの能力を妨害する場合があり、むしろ、夜間ではバックライト付きＦＰＤの照度は、通常の昼間光の１／１０００から１／１０，０００）であれば一般に十分である。

作動時、蛍光灯は、蛍光灯内を流れる電流が蛍光灯内に閉じ込められた気体をイオン化してプラズマ又はイオン雲を形成し、次に、蛍光灯内面に被覆された蛍光体が蛍光を発して結果的に可視光を発することで発光する。つまり、蛍光灯の端子間に電位を印加すると、蛍光灯の電極間に結果として生じる電流が蛍光灯内にプラズマを形成し、蛍光灯は可視光を発する。端子間の電位の印加が中断又は断続されると、プラズマは消失し、蛍光灯は発光しなくなる。蛍光灯の端子間に電位を再度印加するとプラズマが再度発生し、蛍光灯は再度可視光を発することになる。

蛍光灯から発せられる照度は、蛍光灯を作動的に流れる電流の大きさを調整することで変更できる。従って、昼光照度レベルを引き起こすのに使用される蛍光灯への電流供給を選択的に低減することで、ＦＰＤ映像輝度を通常の「昼光」状態から低下又は薄暗くすることができる。蛍光灯の照度レベルは、蛍光灯を約１００倍だけプラズマの喪失又は消失を伴うことなく薄暗くするために、蛍光灯を流れる電流の直接的な制御による低減によって低下させることができるが、そのポイントを超えて連続的に低減させると、電流は一般にプラズマを維持するのに不十分なものになる。従って、発光照度を更に非常に低い輝度レベル（例えば、約１ｆｔ−Ｌ以下のレベル）に低減するためには、印加電力をパルス幅変調し、デューティ比を適切に調整して所望の更に低減された照度の輝度レベルを得る必要がある。

パルス幅変調を利用して蛍光灯を駆動することは、実質的に蛍光灯がデューティ比で規定される所定の周期で繰り返し「オン」「オフ」されることを意味する。各々のサイクルの「オフ」期間では電流が流れないので、プラズマは消失し、そのサイクル（又は次のサイクル）の後続の「オン」期間に再度発生させる必要がある。蛍光灯が「オン」に切換復帰又はパルス復帰される度に、大きな急速なサージ電流が蛍光灯を通って流れ、プラズマが再発生すると大きなエネルギーバーストが起こり、蛍光灯のカソードの急速な損耗が生じる。長期にわたると、この急速に繰り返される蛍光灯の再起動は、１０倍程度だけ蛍光灯の寿命を短くすることが分かっている。

本発明は、画像照明のための蛍光灯を用いたバックライト付きＦＰＤにおいて、繰り返される急速な蛍光灯の再起動に起因して蛍光灯の寿命を不必要に低下させることなく、ＦＰＤ照度レベルを滑らかに低下させる能力をもたらす方法及び装置を提供する。従って、本発明では、航空機コックピット及び操縦室といった厳しい環境におけるバックライト付きＦＰＤの使用を好都合に促進し、約１０，０００：１程度の範囲で広範囲に亘ってＦＰＤ輝度を選択的に又は適切に変更できるので、多様な環境光の状態の下でパイロット及びフライトクルーに対して見易い航空機、飛行、ナビゲーション、及び他のデータを提示するものである。

本発明によれば、ＦＰＤ上に表示された画像を照光するように配置された従来型の蛇行した又は別様の蛍光灯を含む又は有するバックライト付きＦＰＤは、ＦＰＤ画面の後面又は背面又は周縁部又はその近傍に配置されている複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を追加的に備えている。本発明の１つの意図された実施形態において、ＬＥＤは、実質的に白色（即ち無色）の可視光を作動的に放射し、ディスプレイ画面に沿って、画面の周縁に沿って又は画面の背面に直接、又はＬＥＤに電圧を加えた場合に意図せぬ照度の「ホットスポット」を生じることなく画面を均一に照光するための他の位置又は場所又は配列に配置することができる。ＬＥＤは、該ＬＥＤを電流により作動的に活性化する制御回路に接続されており、制御回路は電流を選択的に変更し、ＬＥＤは、何時でも電流に応じて所定の照度の量及びレベルを放射する。制御回路は、以下に説明するように、ＬＥＤ又は蛍光灯からディスプレイパネルに施されるＦＰＤバックライティングの輝度又は強度レベルを動的に監視するためのフォトセンサを含む。

現在入手可能なＬＥＤは最大輝度約５ｆｔ−Ｌの光を発することができ、このようなＬＥＤへの電流を低減することによって、ＬＥＤは１／１００ｆｔ−Ｌ未満の非常に低いレベルで発光するように作動可能である。即ち、現在入手可能なＬＥＤは、１００から１５０ｆｔ−Ｌが好ましい通常の昼光状態に望まれるようにＦＰＤを照光するための十分な光を発することはできないが、電気的な作動電流の制御によって、約１／１００ｆｔ−Ｌ又はそれ以下の低い輝度が望ましいか又は適切と考えられる夜間状態において、適切なＦＰＤバックライトを提供するように用いられる。

本発明の前記及び他の特徴は、以下の詳細な説明及び図面から明らかになるであろう。しかしながら、図面は例示的なものであり本発明を限定するものではなく、本発明は請求項によって言及されることを理解されたい。
図面において同じ符号は複数の図面にわたって同様の要素を特定するものである。

例示的であり本発明を限定することが意図されていない図面を参照する。図１は、従来型のフラットパネルディスプレイ装置（ＦＰＤ）１０を概略的に示し、本発明に関連して設けられる要素を追加的に含んでいる。ＦＰＤ１０は、上側又は外側の可視可能なディスプレイ表面１２を有するが、その上には表示が描画されたしるし１４を見ることができる。しるし１４は、例えば、仮想ダイアル、デジタル表示、又は任意の他の表示情報といった、任意の所望の形式とすることができる。しかし、本発明は、バックライト又は他の関連する光源で照光されるＦＰＤの任意の形式又は構造のほとんどに適用又は使用できる。

一般に、ＦＰＤ１０は蛍光光源１６で照光される。図１に例示する実施形態において、蛍光光源１６は、側面に取り付けられた固定手段２２によって、ＦＰＤ１０の反対側の周縁部の各々に固定された一対の蛍光灯の電灯１８、２０を備える。固定手段２２は、任意の適切な組み合わせ又は所望の形式とすることができ、限定されるものではないが、スナップ、加圧式取付け具、溝形ロッキング取付け具等を含むことができる。当業者であれば、固定手段２２をＦＰＤ１０の側端部に沿って固定又は配置する任意の適切な手段を選択することができる。例示的な実施形態において、固定手段２２は、摩擦嵌合部材又は粘着固定部材として形成されている。

図２からよく分かるように、部材２２は、クロスバー２８に連結された上側脚部２４及び下側脚部２６を有する略Ｕ形の溝形ブラケットである。第１の細長い蛍光灯１８は、上側脚部２４及びクロスバー２８が形成するコーナ部に配置され、第２の細長い蛍光灯２０は、下側脚部２６及びクロスバー２８が形成するコーナ部に配置される。

従来の方法で、各々のブラケット２２の蛍光灯１８、２０は、入力電圧に応じて作動的に発光し、結果的にディスプレイ装置１０を照射する。当業者であれば容易に理解できるように、別の方法として、蛍光光源１６は、ディスプレイ装置の一方の縁部にのみ沿って配置された単一の保持ブラケット２２でもって単一の蛍光光源のみを用いて実装することもできる。もしくは、蛍光光源１６は、ＦＰＤ１０の底面に沿って又は近接して又は隣接して配置された、従来型の蛇行した蛍光灯３４を備えることもできる。

図１に戻ると、ＦＰＤ１０は、少なくとも１つのフォトセンサ３６を含むことが好ましい。フォトセンサ３６は、例示的に、ディスプレイ表面１２のコーナ部に配置することができ、ＦＰＤ１０に入射する周辺光のレベルを検出するようになっている。第２のフォトセンサ３８は、ＦＰＤ１０から離れた位置に配置することができ、別の場所での周辺光を測定するようになっている。また、フォトセンサ３６及び／又は３８は、ディスプレイ装置の表縁部の上、又はコックピットの計器パネル等の上に隣接した場所に取り付けることもできる。

各々のフォトセンサ３６、３８は、蛍光光源１６に接続された制御装置４０に接続されている。好適な実施形態において、制御装置４０は、フォトセンサに入射する周辺光のレベルを表す信号を受信して、蛍光光源１６を制御するための信号を発生し、ＦＰＤ１０又はＦＰＤ１０のそれぞれの部分（ＦＰＤ１０の寸法に応じて）を照光することができる。これに関連して、例えば、ＦＰＤ１０の一部分が暗い部分にあり、他の部分が明るい部分にあるといった非常に大型のＦＰＤ１０は、複数の照度レベルの異なる光源を必要とするであろうことが考慮される。従って、大型ディスプレイ装置に関し、各々の区域が適切に照光されるように、複数のフォトセンサをＦＰＤ１０上又はその周りに配置することができる。所望であれば、入射照度の平均値又は加重平均値を用いることもできる。これらの全ての選択肢は、当業者であれば理解でき、請求項に明示的に記述されている場合を除き、発明部分を成すものではない。

また、ＦＰＤ１０は、１つ又はそれ以上のフィードバック・フォトセンサ４２を含み、フォトセンサ４２は、ＦＰＤ１０から発せられる光量を測定し、その情報を制御装置４０に入力する。例えば、フォトセンサ４２は、ディスプレイ装置の表面近くに近接して及び／又はディスプレイ装置の周縁部に隣接して配置することができる。

また、特定の用途において、例えば手動操作式調整機器４４によって、ユーザが追加的にＦＰＤ１０の照度レベルを手動でオフセット又は調整できるようにすることが望ましい点が考慮されている。手動式調整機器４４は、ダイアル又は指回し式円形板といった任意の従来形式であってもよく、設計的選択事項として目盛りを含んでも含んでいなくてもよい。手動式制御機器４４は制御装置４０に接続されているので、ユーザは、ＦＰＤ１０に自動的に与えられる照度レベルを選択的に調整することができる。

また、本発明によれば、ＦＰＤ１０は、ＬＥＤ光源等の第２の非蛍光光源を含み、図４に最善に示されるように、ブラケット２２の上に又はその中に間隔をあけて配置された複数のＬＥＤ４６を備えることが好ましい。例示的に述べると、ＬＥＤ４６は、約２−３インチ（５．０８−７．６２ｃｍ）だけラケット２２に沿って間隔をあけて設けることができ、白色光を発する。ＬＥＤ４６の間隔は特定の用途に応じて変えることができ、均一に整列させる必要はない。また、ＬＥＤ４６は、やはり用途及び作動環境に応じて異なる色の光を発するように選択することもできる。また、同一のブラケット２２に種々の異なる色のＬＥＤが設けられ、別の状態の下で独立に示すことができる実装は、本発明の意図された範疇及び考慮の範囲にある。これら全ての変形は、当業者であれば、少なくともＦＰＤ１０の特定の特徴又は構造、及び予想される自然及び周辺光量等の作動環境、及び置換されるしるし１４の色の少なくとも一部に基づいて、必要以上の実験を行うことなく成すことができる。

本発明の別の実施形態において、蛍光光源１６は、例えば図３に示す実施形態のようにブラケット２２には配置されないが、ＬＥＤ４６は同様に配置すること、又は別の方法で、ブラケット２２に関して前述したような従来方式でＦＰＤ１０の一方の端部又は各々の端部に固定された部材４６を構成することができる。

ＦＰＤ１０の好適な作動は、図５のフローチャートを参照することでよく理解できるはずである。

本発明は、周囲環境状態の関数として、蛍光光源１６及び複数のＬＥＤ４６の組み合わせによって照光されるバックライト付きＦＰＤ１０を提供し、ＦＰＤ１０の照度は、所望の最大昼光照度レベルと所望の最小夜間又は暗闇照度レベルとの間を滑らかに漸進的に変更することができる。蛍光光源１６は、ＦＰＤ１０の所望の輝度レベルが所望の最大昼光照度レベル（以下、Ｌ_maximumと呼ぶ）から低減レベルＬ_transitionまで及ぶ第１の輝度範囲（Ｒ_fluor）にある場合にＦＰＤ１０を照光する。低減レベルは、ＬＥＤ４６で得られる最大輝度より小さいが、依然として、蛍光光源１６を蛍光灯プラズマの消失又は喪失を伴うことなく、即ち、連続的な一定輝度の照光出力を維持しながら、連続的な電流（即ち、１００％デューティ比）によって作動させることができる最小照度レベルよりも大きい（ステップ１０６）。一方で、ＬＥＤ４６は、低減レベルＬ_transitionから所望の最小夜間照度レベル（Ｌ_minimum）まで及ぶ第２の輝度範囲（Ｒ_LED）の範囲でＦＰＤ１０を照光するよう作動される。

制御装置４０は、蛍光光源１６及びＬＥＤ４６の出力を制御して、観察者に対して何ら違和感を与えることなく、Ｌ_minimumからＬ_transitionを通ってＬ_maximumまでの及びその逆方向のＦＰＤ１０の全作動範囲内において連続的かつ滑らかなＦＰＤ１０の可変照度をもたらす。

一般に蛍光灯の出力照度レベルの意図された変更は、通常、蛍光灯に供給される電流を変化させることで実現できるであろう。同様に、ＬＥＤの出力照度レベルの意図された変更は、ＬＥＤに供給される電流又は電圧のいずれかを適切に変化させることで実現できる。しかし、蛍光灯及び／又はＬＥＤに供給される電流又は電圧のいずれかの変更は、本発明の範疇にあり意図されたものであり、また、それぞれのデバイスの照光出力を選択的に変更するための任意の他の電気信号を用いることもできる。従って、本明細書で用いる場合、「電気制御信号」は、１つ又はそれ以上のこれらのデバイスの照度出力を選択的に変更するのに利用される電流又は電圧又は類似のものを意味することが意図されている。

この利点を機能的に達成するために、フォトセンサ３６（及び／又はフォトセンサ３８）は、ディスプレイ表面１２上に入射する周辺光のレベル又は量を連続的に検出する（ステップ１０２）。ＦＰＤ１０上に入射する光レベルの検出に基づいて、制御装置４０は、ＦＰＤ１０の所望の照度又は輝度レベルを求める（ステップ１０４）。フィードバック・フォトセンサ４２は、検出したＦＰＤ１０の現在の輝度レベルを制御装置４０に供給し、制御装置４０は、決定した所望の輝度レベルを実際に検出した輝度レベルと比較する（ステップ１０６）。

この比較に基づいて、制御装置４０はＦＰＤ１０の実際の輝度レベルを調節する。実際の輝度及び所望の輝度の両方が範囲Ｒ_fluor内にある場合、制御装置４０は、その用途に望ましいパラメータ内で変更が行われるように、蛍光光源１６へ流れる電流量を所定割合で単純に調節することができる。同様に、実際の輝度及び所望の輝度の両方が範囲Ｒ_LED内にある場合、制御装置４０は、ＬＥＤ４６の出力がＦＰＤ１０の所望の輝度レベルをもたらすように、ＬＥＤ４６へ供給される電流量又は電圧量を単純に調節することができる（ステップ１０８）。制御装置４０は、所望の輝度がＬ_transitionに達したか又は近づいたかを追加的に確認する必要がある（ステップ１１０）。そうでない場合（結果が「ＮＯ」）、Ｒ_fluor又はＲ_LEDのいずれかの範囲内で調節を続ける。

実際の輝度と所望の輝度との間の差が、Ｌ_transitionを交差するような調節の場合（ステップ１１０、結果が「ＹＥＳ」）、まず、制御装置４０は、Ｌ_transitionに達するまで蛍光光源１６（照度レベルを低減すべき場合）又はＬＥＤ４６（照度レベルを高めるべき場合）のいずれかの出力レベルを調節することになる（ステップ１１４）。ＦＰＤ１０の実際の輝度がＬ_transitionに達すると、制御装置４０は２つの照明光源を切り換える（ステップ１６）。

本発明のシステム及び方法の１つの重要な態様は、照度レベルが上限／明るい範囲Ｒ_fluorと下限／暗い範囲Ｒ_LEDとの間を変化する際に、照度レベルＬ_transition又はその付近での作動方法である。本発明のこの態様により、特に、照明光源が蛍光光源１６及びＬＥＤ４６の一方から他方に切り換えられる遷移レベルＬ_transition又はその付近において、ＦＰＤ照度レベルをバックライティングの全範囲にわたって滑らかに連続的に変更することが可能になる。

例えば、照明輝度をＬ_maximumからＬ_minimumまで漸進的に低減又は暗くする際に、照度範囲Ｒ_fluor全体にわたり蛍光光源１６に供給される電流は、蛍光光源１６から発せられる照度がフォトセンサによってＬ_transitionになったと検出されるまで漸進的に低減される。この点まで、即ち、範囲Ｒ_fluor全体にわたって、ＬＥＤ４６には作動出力が供給されない。例示的に、Ｌ_transitionでの照度レベルは、蛍光光源１６のプラズマを維持するには十分な約３ｆｔ−Ｌの輝度とすることができ、約５ｆｔ−ＬのＬＥＤ４６の最大輝度未満であることが適切である。蛍光光源１６から発せられる光が低下してこの所定のＬ_transitionレベル達すると、蛍光光源１６への供給電力は停止され、同時に、ＬＥＤへ電力が供給され、ＬＥＤは、電力が断たれた蛍光光源１６からは供給されなくなった照明に置き換わるように即座に発光を開始する。

この作動全体にわたって、フィードバック・フォトセンサ４２は、ＦＰＤ１０の照度を監視し、制御装置４０によって、ＦＰＤ１０の照度が確実に所望のレベルとなるようにする。つまり、蛍光光源１６がＬ_transition照度レベルでスイッチオフされると、ＬＥＤ４６はスイッチオンされて代わりの照明光源となり、制御装置４０及びフィードバック・フォトセンサ４２は、ＬＥＤ４６が適切な光量を発して蛍光光源１６への電力を断った場合の喪失分を正確に元に戻すように、ＬＥＤ４６への作動電力の供給を制御する。理論的に、このことは、電力が断たれた蛍光光源１６からはもはや供給されないＬ_transitionの照度レベル、即ち正確な照度レベルをもたらすように、ＬＥＤに即座に電力を供給する必要があることを意味する。しかしながら、実際には、蛍光光源１６の非活性化に伴って少量の残光が存在し、フィードバック・フォトセンサ４２は絶えずＦＰＤ１０に与えられる光量を監視しているのでこの残光を検出し（ステップ１１８）、制御装置４０は、ＬＥＤの発光レベルを低減して、ＦＰＤ照明の単数の又は複数の光源にかかわらず、ＦＰＤ１０の実際の全照度が依然として変わらないように、又は認知できないほどに滑らかな方法でもって少なくとも漸進的に変化し続けるように、蛍光光源１６からの余分な残光を補償する。残光が弱まると、フィードバック・フォトセンサ４２はＦＰＤ１０の全照度の減少を検出してこの情報を制御装置４０に入力し、制御装置４０は、ＦＰＤ１０の照度が依然として変わらないようにＬＥＤ４６からの出力を高める。

従って、全体的な周辺光がＬ_transitionレベル以下に落ちると、ＬＥＤ４６はＦＰＤ１０を照光し（ここでは蛍光光源１６は非活性又は不作動）、次に、制御装置４０は、ＬＥＤ４６への電流供給を滑らかに低減し続けることができ（ステップ１１２）、結果的にＬ_minimumの最終的な目標輝度までＦＰＤ照度を漸進的に低減し続ける。

前述とは逆のＦＰＤ照明輝度をＬ_minimumからＬ_transitionを通ってＬ_maximumまで滑らかに高める場合の作動は、他の点では同じである。唯一の相違点は、この場合にはＬＥＤ４６が蛍光光源１６の作動遅延を補償する必要がある点である。良く知られているように、蛍光灯は即座に点灯せず、蛍光灯内のプラズマが活性化するまで遅れがある。ＦＰＤ１０の輝度変化の滑らかな移り変わりを維持するために、ＬＥＤ４６は、蛍光光源１６が完全に活性化するまで蛍光灯の「欠落」量を補償する必要がある。従って、フィードバック・フォトセンサ４２は、ＦＰＤ１０の実際の照度量を検出し、これを制御装置４０に伝える必要がある。次に、制御装置４０は、蛍光光源からの最大輝度の遅れを補償するためにＦＰＤ１０に与える必要がある追加的な照明量を求め、ＬＥＤ４６を十分に活性化して、Ｒ_fluorとＲ_LEDとの間の全体的に滑らかな移り変わりを維持するのに必要な追加的な照明量を発生させるようになっている。

同様に理解されるように、本発明により、好都合には、任意の所望の割合で全範囲の任意の部分の全体にわたって、ＦＰＤ照度レベルの滑らかで連続的な変更及び調節が可能になる。つまり、本発明は、Ｒ_fluor及びＲ_LEDの組み合わせによって規定される範囲内の全体にわたって又はそれよりも狭い範囲にわたって、ＦＰＤ照度を滑らかに変更するのに用いることが意図され考慮されている。従って、本発明のシステム及び方法は、滑らかな漸進的な方法及び適切な割合でもって、バックライト付きＦＰＤの輝度レベルを動的に調節するのに使用でき、周辺光の状態において突然又は段階的を問わず、例えば、コックピットの全体ライティングの変化、又は航空機が密度の様々な雲層の中又は雲層の間を通過する際の外部輝度の変化、又は影、反射、ギラツキ、又はＦＰＤ１０又はコックピット内の別の表面への直射日光の場合といった、任意の全ての変化に応答して、パイロット又は他の観察者には実質的に認知できない調節をもたらす。例えば、これらの周辺光等の変化は、フォトセンサ３８等の１つ又は複数のフォトセンサで検出して、ＦＰＤの照明レベルに適した電流を決めるために適切な制御装置において使用できる。

手動オフセット制御機器４４を含む実施形態において、ユーザは、制御装置４０による自動調節に優先して、ＦＰＤ１０の照度を個人の好みに合うように更に調節できる（ステップ１２０）。用途に応じては、調節のための単独の手段は手動式であってもよく、この場合、フォトセンサ３６、３８は不要になり、制御装置４０は制御機器４４から受信した信号の電線管になる。

本発明のシステム及び方法は、フェイルセーフの非常用ＦＰＤバックアップライティング構成を好都合に提供し、これは蛍光光源１６の故障時に、表示された画像又はデータを容易に見ることができるようにＦＰＤのバックライティングを行うニーズが最も高い、少なくとも周囲光レベルが低い状態において作動的にＬＥＤ４６によってＦＰＤ１０の照明を行うようになっていることを更に理解されたい。

本発明の別の実施形態において、前述の白色発光ＬＥＤの代わりに３色ＬＥＤを用いることができ、３色ＬＥＤは、赤色、緑色、及び青色（又は別の色又は設計的選択事項としての色の組み合わせ）の１つ又はそれ以上の色の光を作動的に発することができる。３色ＬＥＤを用いると、夜間等の周辺光レベルが低い状態において、本発明のシステム及び方法によってもたらされる照明の色を調整又は調節して、ＦＰＤに表示される画像又はデータをさらに見易くすることができ、更に、パイロットの例えば暗い航空機のコックピット又は操縦室内の別の計器及び器具及び作業を見る能力に対する障害（所謂、夜盲による）を未然に防ぐことができる。つまり、航空機コックピット内の所望の低いＦＰＤ照度レベルにおいて、３色ＬＥＤは、例示的に、ＬＥＤから発せられた光が可視光の色スペクトラムの赤色域まで着色されるように作動されることができる。別の変形された実施形態において、白色及び３色ＬＥＤを組み合わせて、照明の自由度を高め、白色光及び予め着色された光をＬＥＤの別々の部分に使用することができるが、作動範囲Ｒ_LEDは、やはり本発明の意図された範囲内及び考慮の範疇にある。

本発明は航空機のコックピットに使用されるＦＰＤ１０に関連して説明されているが、本発明のシステム及び方法は、別の分野において一般的な又は特定の有用性があるので、前述の説明は例示的なものであり、対象の使用分野を限定するものではないことを理解されたい。例えば、やはり限定するものではないが、本発明は、別の形式の乗り物、コンピュータ端末に使用されるＦＰＤ、機械装置や携帯型ゲームの操作に使用されるＦＰＤ、又は様々な周辺光状態の下でバックライト付きＦＰＤを使用できる任意の別の環境で利用できる。

本発明は、好適な実施形態に適合させて特定の新規な特徴が示されて説明され、更に指摘されているが、当業者であれば、本明細書で説明し示した方法及び装置において種々の省略、置換、及び変形を行い得ることを理解できるはずであり、これらの実施は、当業者であれば本発明の精神及び範疇から逸脱することなく行うことができるであろう。特に、同じ結果を得るために実質的に同じ方法でもって実質的に同じ機能を果たす、これらの構成要素及び方法ステップの全ての組み合わせは、本発明の範疇にあることが意図されている。また、説明された１つの実施形態から他のものへの方法ステップ及び構成要素の置換は完全に意図され考慮されている。従って、本発明は請求項によってのみ限定されることが意図されている。

本発明によるフラットパネルディスプレイ装置（ＦＰＤ）の斜視図であり、一部は切断して示され、一部は概略的に示されている。 本発明の好適な実施形態に使用される、端部に取り付けられるランプ溝ブラケットの断面図である。 ＦＰＤの背面照明を行うために背面に取り付けられた蛇行形の蛍光照明灯を使用する、本発明の別の実施形態の底面図である。 図１及び図２の溝形成ブラケットの側面図である。 本発明の方法によるＦＰＤの作動を示すフローチャートである。

Claims (4)

1. 周囲昼光状態においてディスプレイ画面を見るために使用される所定の最大照度レベルと周囲夜間状態において前記ディスプレイ画面を見るために使用される所定の最小照度レベルとの間で前記ディスプレイ画面の照度レベルを滑らかに動的に変更するように、フラットパネルディスプレイ装置のディスプレイ画面を照光する方法において、
   前記ディスプレイ画面上に入射する周辺光レベルを監視して、前記所定の最大及び最小照度レベルの間に定められた範囲内で所望のディスプレイ画面の照度レベルを決定する段階と、
   前記ディスプレイ画面から発せられる光量である現在のディスプレイ画面の照度レベルを監視し、制御装置において、前記所望のディスプレイ画面の照度レベルを前記現在のディスプレイ画面の照度レベルと比較して、これら２つの照度レベルの差であるディスプレイ画面照度レベル差を求め、前記ディスプレイ画面照度レベル差に基づいて、ディスプレイ画面照度レベルを制御する段階と、
   を含み、前記ディスプレイ画面照度レベルの制御は、
   前記決定された所望のディスプレイ画面照度レベルが、前記所定の最大照度レベルと、該所定の最大照度レベルよりは小さいが前記所定の最小照度レベルよりは大きい所定の遷移照度レベルとの間にある場合に、前記決定された所望のディスプレイ画面照度レベルで前記ディスプレイ画面を照光できるように、前記ディスプレイ画面を照光するために配置されている蛍光灯を作動させるための１００％デューティ比蛍光灯電気制御信号を、前記ディスプレイ画面を前記所定の最大照度レベルで照光するための第１の蛍光灯制御信号レベルと、前記ディスプレイ画面を前記所定の遷移照度レベルで照光するための、前記所定の最大照度レベルよりも小さいが前記所定の最小照度レベルよりも大きく、更に１００％デューティ比での蛍光灯からの連続的な一定輝度出力を維持することができる蛍光灯の最小作動制御信号レベルよりも大きい第２の蛍光灯制御信号レベルとの間で変更し、
   前記決定された所望のディスプレイ画面照度レベルが前記所定の遷移照度レベルと前記所定の最小照度レベルとの間にある場合に、前記決定された所望のディスプレイ画面照度レベルで前記ディスプレイ画面を照光できるように、前記ディスプレイ画面を照光するために配置されている少なくとも１つの発光ダイオードを作動させるためのＬＥＤ電気制御信号を、前記ディスプレイ画面を前記所定の遷移照度レベルで照光するための第１のＬＥＤ制御信号レベルと、前記ディスプレイ画面を前記所定の最小照度レベルで照光するための第２のＬＥＤ制御信号レベルとの間で変更し、
   前記所望のディスプレイ画面照度レベルが前記所定の遷移照度レベルまで低下したときに、前記蛍光灯への前記蛍光灯制御信号の供給を中断して前記蛍光灯からの照明出力を中断し、前記少なくとも１つの発光ダイオードにＬＥＤ制御信号を供給し、前記監視された現在のディスプレイ画面照度レベルに応じて前記ＬＥＤ制御信号を変更して、前記決定された所望のディスプレイ画面照度レベルで前記ディスプレイ画面を照光し、
   前記所望のディスプレイ画面照度レベルが前記所定の遷移照度レベルまで上昇したときに、前記蛍光灯への前記蛍光灯制御信号の供給を開始して前記蛍光灯からの照明出力を開始し、前記監視された現在のディスプレイ画面照度レベルに応じて前記ＬＥＤ制御信号を変更して、前記蛍光灯への電力供給の初期に前記蛍光灯が前記ディスプレイ画面を前記決定された所望のディスプレイ画面照度レベルにて照光するのを加勢し、前記ディスプレイ画面照度レベル差が、前記蛍光灯の前記照明出力によって前記決定された所望のディスプレイ画面照度レベルに前記ディスプレイ画面を照光できる状態であることを示す場合に、前記少なくとも１つの発光ダイオードへの前記ＬＥＤ制御信号の供給を中断する、
   ことによって行われ、前記決定された所望のディスプレイ画面照度レベルで前記ディスプレイ画面を照光することを特徴とする方法。
2. 周囲昼光状態においてディスプレイ画面を見るために使用される所定の最大照度レベルと周囲夜間状態において前記ディスプレイ画面を見るために使用される所定の最小照度レベルとの間で前記ディスプレイ画面の照度レベルを滑らかに動的に変更するように、フラットパネルディスプレイ装置のディスプレイ画面を照光する装置において、
   前記ディスプレイ画面上に入射する周辺光レベルを監視して、前記所定の最大及び最小照度レベルの間に定められた範囲内で所望のディスプレイ画面の照度レベルを決定するための周辺光センサと、
   前記ディスプレイ画面から発せられる光量である現在のディスプレイ画面の照度レベルを監視するためのディスプレイ照度レベルセンサと、
   前記ディスプレイ画面を照光するために配置されている蛍光灯と、
   前記ディスプレイ画面を照光するために配置されている少なくとも１つの発光ダイオードと、
   前記周辺光センサに接続されて、監視により得られた入射周辺光レベルから、前記所定の最大及び最小照度レベルの間に定められた範囲内の所望のディスプレイ画面照度レベルを決定し、前記ディスプレイ照度レベルセンサに接続されて、監視により得られた現在のディスプレイ画面照度レベルを受信し、更に前記蛍光灯及び前記少なくとも１つの発光ダイオードに接続され、前記所望のディスプレイ画面の照度レベルを前記現在のディスプレイ画面の照度レベルと比較して、これら２つの照度レベルの差であるディスプレイ画面照度レベル差を求め、前記ディスプレイ画面照度レベル差に基づいて、ディスプレイ画面照度レベルを制御するディスプレイ画面照度レベル制御装置と、
   を備え、前記ディスプレイ画面照度レベル制御装置は、
   前記決定された所望のディスプレイ画面照度レベルが前記所定の最大照度レベルと、該所定の最大照度レベルよりは小さいが前記所定の最小照度レベルよりは大きい所定の遷移照度レベルとの間にある場合に、前記決定された所望のディスプレイ画面照度レベルで前記ディスプレイ画面を照光できるように、前記蛍光灯を作動させるための１００％デューティ比蛍光灯電気制御信号を、前記ディスプレイ画面を前記所定の最大照度レベルで照光するための第１の蛍光灯制御信号レベルと、前記ディスプレイ画面を所定の遷移照度レベルで照光するための、前記所定の最大照度レベルよりも小さいが前記所定の最小照度レベルよりも大きく、更に１００％デューティ比での蛍光灯からの連続的な一定輝度出力を維持することができる蛍光灯の最小作動制御信号レベルよりも大きい第２の蛍光灯制御信号レベルとの間で変更し、
   前記決定された所望のディスプレイ画面照度レベルが前記所定の遷移照度レベルと前記所定の最小照度レベルとの間にある場合に、前記決定された所望のディスプレイ画面照度レベルにおいて前記ディスプレイ画面を照光できるように、前記少なくとも１つの発光ダイオードを作動させるためのＬＥＤ電気制御信号を、前記ディスプレイ画面を前記所定の遷移照度レベルで照光するための第１のＬＥＤ制御信号レベルと、前記ディスプレイ画面を前記所定の最小照度レベルで照光するための第２のＬＥＤ制御信号レベルとの間で変更し、
   前記所望のディスプレイ画面照度レベルが前記所定の遷移照度レベルまで低下したときに、前記蛍光灯への前記蛍光灯制御信号の供給を中断して前記蛍光灯からの照明出力を中断し、前記少なくとも１つの発光ダイオードにＬＥＤ制御信号を供給し、前記監視により得られた現在のディスプレイ画面照度レベルに応じて前記ＬＥＤ制御信号を変更して、前記決定された所望のディスプレイ画面照度レベルで前記ディスプレイ画面を照光し、
   前記所望のディスプレイ画面の照度レベルが前記所定の遷移照度レベルまで上昇したときに、前記蛍光灯への前記蛍光灯制御信号の供給を開始して前記蛍光灯からの照明出力を開始させ、前記監視された現在のディスプレイ画面照度レベルに応じて前記ＬＥＤ制御信号を変更して、前記蛍光灯への電力供給の初期に前記蛍光灯が前記ディスプレイ画面を前記決定された所望のディスプレイ画面の照度レベルにて照光するのを加勢し、前記ディスプレイ画面照度レベル差が、前記蛍光灯の前記照明出力によって前記決定された所望のディスプレイ画面照度レベルに前記ディスプレイ画面を照光できる状態であることを示す場合に、前記少なくとも１つの発光ダイオードへの前記ＬＥＤ制御信号の供給を中断する、
   ことによって前記決定された所望のディスプレイ画面照度レベルで前記ディスプレイ画面を照光するように作動することを特徴とする装置。
3. 周囲昼光状態においてディスプレイ画面を見るために使用される所定の最大照度レベルと周囲夜間状態において前記ディスプレイ画面を見るために使用される所定の最小照度レベルとの間で前記ディスプレイ画面の照度レベルを滑らかに動的に変更するように、フラットパネルディスプレイ装置のディスプレイ画面を照光する装置において、
   前記ディスプレイ画面から発せられる光量である現在の前記ディスプレイ画面照度レベルを監視するためのディスプレイ照度レベルセンサと、
   前記所定の最大輝度レベルと前記所定の最大照度レベルよりも小さいが前記所定の最小照度レベルよりも大きい所定の遷移輝度レベルとの間に定められた、第１のディスプレイ画面照光範囲内に含まれるディスプレイ画面照光レベルで、前記ディスプレイ画面を照光するために配置されている蛍光灯と、
   前記所定の遷移輝度レベルと前記所定の最小輝度レベルとの間に定められた、第２のディスプレイ画面照光範囲内に含まれるディスプレイ画面照光レベルで、前記ディスプレイ画面を照光するために配置されている発光ダイオードと、
   前記ディスプレイ照度レベルセンサ、前記蛍光灯、及び前記発光ダイオードに接続されているディスプレイ画面照度レベル制御装置と、
   を備え、前記ディスプレイ画面照度レベル制御装置は、
   前記第１のディスプレイ画面照度範囲内のディスプレイ画面照度レベルで、前記作動蛍光灯を用いて前記ディスプレイ画面を照光するために、前記蛍光灯を作動させるための蛍光灯電気制御信号を、前記ディスプレイ画面を前記所定の最大照度レベルで照光するための第１の蛍光灯制御信号レベルと前記ディスプレイ画面を前記所定の遷移照度レベルで照光するための第２の蛍光灯制御信号レベルとの間で変更し、
   前記現在の所望のディスプレイ画面照度レベルが前記第１のディスプレイ画面照度範囲から前記第２のディスプレイ画面照度範囲へ変更される場合に、前記第２のディスプレイ画面照度範囲において前記蛍光灯を遮断するために、前記蛍光灯への前記蛍光灯電気制御信号を中断し、
   前記現在の所望のディスプレイ画面の照度レベルが前記第２のディスプレイ画面照度範囲から前記第１のディスプレイ画面照度範囲へ変更される場合に、前記第１のディスプレイ画面照度範囲において前記ディスプレイ画面を予め定められた照度レベルに照射するように前記蛍光灯を作動させるために、前記蛍光灯への前記蛍光灯電気制御信号の供給を開始し、
   前記第２のディスプレイ画面照度範囲内のディスプレイ画面照光レベルで、前記発光ダイオードを用いて前記ディスプレイ画面を照光するために、前記発光ダイオードを作動させるためのＬＥＤ制御信号を、前記ディスプレイ画面を前記所定の遷移照度レベルで照光するための第１のＬＥＤ制御信号レベルと前記ディスプレイ画面を前記所定の最小照度レベルで照光するための第２のＬＥＤ制御信号レベルとの間で変更し、
   （ｉ）前記現在の所望のディスプレイ画面照度レベルが前記第１のディスプレイ画面照度範囲から前記第２のディスプレイ画面照度範囲へ変更される場合に、蛍光灯の遮断時の蛍光灯残光を補正するために、前記監視された現在のディスプレイ画面照光レベル及び前記現在の所望のディスプレイ画面照光レベルに応じて前記ＬＥＤ電気信号を低減すること、又は
   （ｉｉ）前記現在の所望のディスプレイ画面の照度レベルが前記第２のディスプレイ画面照度範囲から前記第１のディスプレイ画面照度範囲へ変更される場合に、前記蛍光灯の起動初期の蛍光灯起動遅れ及び蛍光灯起動照明レベル変動を補正するために、前記監視された現在のディスプレイ画面照光レベル及び前記現在の所望のディスプレイ画面照光レベルに応じて前記ＬＥＤ電気信号を高めること、
   によって、前記ＬＥＤ制御信号を変更し、結果的に、前記ディスプレイ画面照光レベルが前記最大ディスプレイ画面照光レベルと前記最大ディスプレイ画面照光レベルとの間を動的に変更される場合に、前記ディスプレイ画面照光レベルの連続した滑らかな変化を維持する、
   ように前記蛍光灯及び前記少なくとも１つの発光ダイオードの作動を制御して、前記ディスプレイ画面を現在の所望のディスプレイ画面照光レベルで照光できるように、滑らかに動的に前記ディスプレイ画面の照度を前記所定の最大及び最小照度レベルの間で選択的に変更するように作動することを特徴とする装置。
4. 周囲昼光状態においてディスプレイ画面を見るために使用される所定の最大照度レベルと周囲夜間状態において前記ディスプレイ画面を見るために使用される所定の最小照度レベルとの間で前記ディスプレイ画面の照度レベルを滑らかに動的に変更するように、フラットパネルディスプレイ装置のディスプレイ画面を照光する方法において、
   前記ディスプレイ画面から発せられる光量である現在の前記ディスプレイ画面照度レベルを監視する段階と、
   前記所定の最大輝度レベルと前記所定の最大照度レベルよりも小さいが前記所定の最小照度レベルよりも大きい所定の遷移輝度レベルとの間に定められた、第１のディスプレイ画面照光範囲内に含まれるディスプレイ画面照光レベルで、前記ディスプレイ画面を照光するために蛍光灯を配置する段階と、
   前記所定の遷移輝度レベルと前記所定の最小輝度レベルとの間に定められた、第２のディスプレイ画面照光範囲内に含まれるディスプレイ画面照光レベルで、前記ディスプレイ画面を照光するために発光ダイオードを配置する段階と、
   前記蛍光灯及び前記発光ダイオードを制御する段階と、
   を含み、前記制御段階は、
   前記第１のディスプレイ画面照度範囲内のディスプレイ画面照度レベルで、前記蛍光灯を用いて前記ディスプレイ画面を照光するために、前記蛍光灯を作動させるための蛍光灯電気制御信号を、前記ディスプレイ画面を前記所定の最大照度レベルで照光するための第１の蛍光灯制御信号レベルと前記ディスプレイ画面を前記所定の遷移照度レベルで照光するための第２の蛍光灯制御信号レベルとの間で変更し、
   前記現在の所望のディスプレイ画面照度レベルが前記第１のディスプレイ画面照度範囲から前記第２のディスプレイ画面照度範囲へ変更される場合に、前記第２のディスプレイ画面照度範囲において前記蛍光灯を遮断するために、前記蛍光灯への前記蛍光灯電気制御信号を中断し、
   前記現在の所望のディスプレイ画面の照度レベルが前記第２のディスプレイ画面照度範囲から前記第１のディスプレイ画面照度範囲へ変更される場合に、前記第１のディスプレイ画面照度範囲において前記ディスプレイ画面を予め定められた照度レベルに照射するように前記蛍光灯に電源を供給するために、前記蛍光灯への前記蛍光灯電気制御信号を開始し、
   前記第２のディスプレイ画面照度範囲内のディスプレイ画面照光レベルで、前記発光ダイオードを用いて前記ディスプレイ画面を照光するために、前記発光ダイオードを作動させるためのＬＥＤ制御信号を、前記ディスプレイ画面を前記所定の遷移照度レベルで照光するための第１のＬＥＤ制御信号レベルと前記ディスプレイ画面を前記所定の最小照度レベルで照光するための第２のＬＥＤ制御信号レベルとの間で変更し、
   （ｉ）前記現在の所望のディスプレイ画面照度レベルが前記第１のディスプレイ画面照度範囲から前記第２のディスプレイ画面照度範囲へ変更される場合に、蛍光灯の遮断時の蛍光灯残光を補正するために、前記監視された現在のディスプレイ画面照光レベル及び前記現在の所望のディスプレイ画面照光レベルに応じて前記ＬＥＤ電気信号を低減すること、又は
   （ｉｉ）前記現在の所望のディスプレイ画面の照度レベルが前記第２のディスプレイ画面照度範囲から前記第１のディスプレイ画面照度範囲へ変更される場合に、前記蛍光灯の起動初期の蛍光灯起動遅れ及び蛍光灯起動照明レベル変動を補正するために、前記監視された現在のディスプレイ画面照光レベル及び前記現在の所望のディスプレイ画面照光レベルに応じて前記ＬＥＤ電気信号を高めること、
   によって、前記ＬＥＤ制御信号を変更し、結果的に、前記ディスプレイ画面照光レベルが前記最大ディスプレイ画面照光レベルと前記最大ディスプレイ画面照光レベルとの間を動的に変更される場合に、前記ディスプレイ画面照光レベルの連続した滑らかな変化を維持する、
   ことによって、前記ディスプレイ画面を現在の所望のディスプレイ画面照光レベルで照光できるように、滑らかに動的に前記ディスプレイ画面の照度を前記所定の最大及び最小照度レベルの間で選択的に変更する
   ことを特徴とする方法。

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