JP2012155114A - 表示システムおよびバックライトシステム - Google Patents

Abstract

【課題】外光を利用する際、その外光の色が変化しても、画質の低下を低減することができる表示システムを得る。
【解決手段】映像を表示する液晶表示部と、バックライト光源と、外部から供給された外光の分光分布を検出する外光センサ部（光センサ部１２）と、光センサ部の検出結果に基づいて外光を調整する外光調整部（光強度調整部１３）とを備える。上記バックライト光源は、射出した光源光を液晶表示部に供給し、上記外光調整部は、調整した外光を液晶表示部に供給する。
【選択図】図２

Description

本発明は、外光を利用して映像を表示する表示システム、およびそのような表示システムに用いられるバックライトシステムに関する。

近年、表示装置においては、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）から液晶表示装置などの薄型表示装置への移行が進んでいる。特に液晶表示装置は、低消費電力が実現できることから、エコロジーの観点からも、薄型表示装置の主流になりつつなる。

表示装置には、太陽光などの外光を利用するものがある。例えば、特許文献１〜３には、裏面から外光を取り込むことにより、特に屋外での使用時において消費電力の低減を図る液晶表示装置およびバックライトシステムが提案されている。

特開平９−１７９１１９号公報 特開平１１−９５２１５号公報 特開２００２−３１１４１２号公報

ところで、外光は、必ずしもバックライトの光源として望ましくないおそれがある。例えば、外光の色は、昼間には白色に近い色なるが、夕方には赤みがかった色になるなど、時間によって変化する。また、外光は、天気によっても影響を受ける。さらに、夜の繁華街などでは、外光の色は白色から程遠いものとなる。このように、外光の色が白色から大きくずれた場合には、表示装置に表示される色も所望の色からずれるため、画質が低下するおそれがある。特許文献１〜３では、外光の色については一切記載されていない。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、外光を利用する際、その外光の色が変化しても、画質の低下を抑えることができる表示システムおよびバックライトシステムを提供することにある。

本発明の表示システムは、液晶表示部と、バックライト光源と、外光センサ部と、外光調整部とを備えている。液晶表示部は、映像を表示するものである。外光センサ部は、外部から供給された外光の分光分布を検出するものである。外光調整部は、光センサ部の検出結果に基づいて外光を調整するものである。上記バックライト光源は、射出した光源光を液晶表示部に供給し、上記外光調整部は、調整した外光を液晶表示部に供給するものである。

本発明のバックライトシステムは、バックライト光源と、外光センサ部と、外光調整部とを備えている。外光センサ部は、外部から供給された外光の分光分布を検出するものである。外光調整部は、光センサ部の検出結果に基づいて外光を調整するものである。上記バックライト光源は、射出した光源光を液晶表示部に供給し、上記外光調整部は、調整した外光を液晶表示部に供給するものである。

本発明の表示システムおよびバックライトシステムでは、外部から供給された外光と、バックライト光源から射出した光源光とが、バックライト光として液晶表示部に供給され、表示が行われる。その際、外光は、外光センサ部によって検出された外光の分光分布に基づいて調整された後に液晶表示部に供給される。

本発明の表示システムでは、例えば、外光調整部は、外光の分光分布が所定の範囲の範囲外である場合において、外光の光強度を弱めるように調整するのが望ましい。また、例えば、外光調整部は、外光の分光分布を、より白色に近い分光分布にスペクトル変換するのが望ましい。この場合、例えば、外光調整部は、外光の分光分布が所定の範囲の範囲内である場合において、スペクトル変換を行うようにしてもよい。この所定の範囲は、例えば、ユーザにより予め選択されたものであってもよい。

例えば、表示システムは、光センサ部の検出結果に基づいてバックライト光源を制御する光源制御部をさらに備えていてもよい。この場合、例えば、バックライト光源は、赤光源と、緑光源と、青光源とを含んで構成され、光源制御部は、光センサ部の検出結果に基づいて、赤光源、緑光源、青光源の光強度をそれぞれ独立して制御するようにしてもよい。また、例えば、外光センサ部は、外光の光強度をも検出し、光源制御部は、外光の光強度が所定の光強度よりも弱い場合において、光源光の光強度を強めるように制御してもよい。

例えば、表示システムは、液晶表示部を制御する表示制御部を備え、液晶表示部は、赤画素と、緑画素と、青画素とを含んで構成され、表示制御部は、光センサ部の検出結果に基づいて、赤画素、緑画素、青画素の画素表示をそれぞれ独立して制御するようにしてもよい。

例えば、外光センサ部は、外光の光強度をも検出し、外光調整部は、外光の光強度が所定の光強度よりも強い場合において、外光の光強度を弱めるように調整してもよい。

例えば、表示システムは、光を集光する集光部を備え、外光は、集光部から光ファイバを介して供給されるようにしてもよい。また、例えば、外光は液晶表示部の裏面から直接供給されるようにしてもよい。

例えば、外光は太陽光であるのが望ましい。また、例えば、映像表示モードと照明モードを含む複数の動作モードを有し、映像表示モードにおいて、液晶表示部は映像を表示し、照明モードにおいて、液晶表示部は透過状態になるようにしてもよい。また、例えば、液晶表示部は、その液晶表示部に供給される光源光と外光との光強度の比率を表示するようにしてもよい。

例えば、バックライトは、一方の面に入射した光を他方の面から射出し、他方の面に入射した光を反射させる半透過性ミラーを有するようにしてもよい。

本発明の表示システムおよびバックライトシステムによれば、外光の分光分布に基づいて、バックライト光として用いる外光を調整するようにしたので、画質の低下を低減することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る表示システムの一構成例を表すブロック図である。 図１に示した外光制御部の一構成例を表すブロック図である。 図２に示したデータベースに記録された分光分布の一例を表す図である。 図１に示した表示システムの設定画面の一例を表す図である。 図１に示したバックライトの一構成例を表す構成図である。 図１に示した表示制御部および液晶表示部の一構成例を表すブロック図である。 図６に示した画素の一構成例を表す回路図である。 図１に示した表示システムの動作例を表す流れ図である。 図１に示した表示システムの表示画面の一例を表す図である。 第１の実施の形態の変形例に係るバックライトの一構成例を表す構成図である。 本発明の第２の実施の形態に係る外光制御部の一構成例を表すブロック図である。 図１１に示した表示システムの動作例を表す流れ図である。 第２の実施の形態の変形例に係る表示システムの一構成例を表すブロック図である。 図１３に示した外光制御部の一構成例を表すブロック図である。 第２の実施の形態の他の変形例に係るバックライトの一構成例を表す構成図である。 第２の実施の形態の他の変形例に係る表示システムの一構成例を表すブロック図である。 図１６に示した外光制御部の一構成例を表すブロック図である。 本発明の第３の実施の形態に係る表示システムの一構成例を表すブロック図である。 図１８に示した外光制御部およびバックライトの一構成例を表す構成図である。 変形例に係る表示システムの表示画面の一例を表す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態
２．第２の実施の形態
３．第３の実施の形態

＜１．第１の実施の形態＞
［構成例］
（全体構成例）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る表示システムの一構成例を表すものである。表示システム１は、外光および光源から射出する光（光源光）をバックライト光として用いた表示システムであり、例えば、テレビジョン受像機に適用するものである。なお、本発明の実施の形態に係るバックライトシステムは、本実施の形態により具現化されるので、併せて説明する。表示システム１は、集光部７と、外光制御部１０と、バックライト２０と、表示制御部４０と、液晶表示部３０とを備えている。

集光部７は、外光Ｌを集光するものであり、例えば、太陽光を集光するための、建物の屋根の上に設置する集光ドームなどが使用可能である。集光部７において集光された外光は、光ファイバ８ａを介して、光Ｌ１として外光制御部１０に供給される。外光制御部１０は、光Ｌ１の光強度（輝度、照度）および分光分布（スペクトル）を検出し、その検出結果に基づいて外光の光強度を調整するものである。外光制御部１０において光強度が調整された外光は、光ファイバ８ｂを介して、光Ｌ２としてバックライト２０に供給される。バックライト２０は、液晶表示部３０に対して光を供給するものであり、外光制御部１０から供給された外光（光Ｌ２）と、光源２２（後述）から射出した光源光とを液晶表示部３０に対して供給するようになっている。液晶表示部３０は、映像を表示するものであり、表示素子として液晶表示素子を用いて構成されるものである。

（外光制御部１０）
図２は、外光制御部１０の一構成例を表すものである。外光制御部１０は、拡散レンズ１１と、光センサ部１２と、光強度調整部１３と、集光レンズ１４と、データベース１６と、制御部１５とを有している。

拡散レンズ１１は、光ファイバ８ａを介して供給された光Ｌ１の光束の径を広げるレンズである。拡散レンズ１１が光Ｌ１の径を広げることにより、光センサ部１２および光強度調整部１３は、その光束に対する処理を容易に行うことができるようになっている。

光センサ部１２は、拡散レンズ１１から供給された光の光強度および分光分布を検出するものであり、例えば、フォトダイオードや、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサなどが使用可能である。そして、光センサ部１２は、その検出結果を、検出信号Ｃsens1として制御部１５に対して供給するようになっている。

光強度調整部１３は、制御部１５からの指示に基づいて、拡散レンズ１１から光センサ部１２を介して供給された光の強度を調整するものであり、例えば、デジタルカメラなどで用いられている光量調整用の絞り機構などが適用可能である。

集光レンズ１４は、光強度調整部１３から供給された光束を集光するレンズである。集光レンズ１４によって集光された光は、光ファイバ８ｂを介して、光Ｌ２としてバックライト２０に供給されるようになっている。

データベース１６は、様々な種類の外光の分光分布が記録されているデータベースである。具体的には、データベース１６は、様々な条件における太陽光の分光分布や、蛍光灯や電球などの様々な光源の分光分布の情報を有している。

図３は、データベース１６が有する分光分布の情報の一例を表すものであり、（Ａ）は日中における太陽光の分光分布を示し、（Ｂ）は蛍光灯の分光分布を示し、（Ｃ）は電球の分光分布を示す。データベース１６は、この例では、この他に、朝、夕方など様々な時刻での太陽光の分光分布や、曇りや雨などさまざまな天気での太陽光の分光分布を有している。また、データベース１６は、蛍光灯や電球の分光分布に関して、さらに様々な種類の分光分布の情報を有していてもよい。具体的には、データベース１６は、電球の分光分布に関して、タングステン電球やハロゲン電球などの複数の電球の分光分布の情報を有していてもよい。

なお、このデータベース１６は、ユーザ入力や、自己学習機能、図示しない外部ネットワークからのダウンロードなどにより、新たな種類の外光の分光分布を追加し更新できるように構成してもよい。

制御部１５は、検出信号Ｃsens1に基づいて、光強度調整部１３を制御するとともに、バックライト２０の光源２２（後述）の光源光の光強度を制御するものである。具体的には、制御部１５は、後述するように、光センサ部１２における検出結果に基づいて、データベース１６のデータと比較して解析することにより、外光Ｌの種類を特定する。具体的には、例えば、制御部１５は、外光Ｌの分光分布が、データベース１６に記録された日中の太陽光の分光分布と、ある許容幅において一致した場合には、その外光Ｌの種類が日中の太陽光であると特定する。また、例えば、制御部１５は、外光Ｌの分光分布が、データベース１６に記録されたタングステン電球の分光分布と、ある許容幅において一致した場合には、その外光Ｌの種類が電球の光であることを特定する。そして、制御部１５は、その特定された外光Ｌの種類と、外部光源リストＬist（後述）に記載された外光の種類とを比較することにより、光源制御部２１（後述）を制御するようになっている。

図４は、外光Ｌの種類を設定する画面の一例を表すものである。このユーザインタフェースは、バックライトとして使用する外光の種類を設定するものである。この例において、外光Ｌとして太陽光、蛍光灯、電球を使用する場合には、“太陽光全般”、“蛍光灯”、“電球”の項目をそれぞれ“Yes”に設定する。また、朝、日中、夕方の各時間における太陽光を使用する場合には、“朝”、“日中”、“夕方”の項目をそれぞれ“Yes”に設定し、曇り、雨の各天気における太陽光を使用する場合には、“曇り”、“雨”の項目をそれぞれ“Yes”に設定する。また、表示システム１に、バックライトとして使用する外光の種類を選択させる場合には、“オート”の項目を“Yes”に設定する。さらに、いかなる外光もバックライトとして使用しない場合には、“オフ”の項目を“Yes”に設定する。このようにして、ユーザにより、“Yes”に設定された外光Ｌの種類は、外部光源リストＬistとして、制御部１５に記憶される。

表示システム１では、ユーザが設定した外光Ｌの種類（外部光源リストＬist）と一致する外光が供給された場合に、その外光Ｌをバックライト光として使用する。つまり、バックライト光として使用可能な外光を、ユーザが選択できるシステムになっている。具体的には、制御部１５は、光センサ部１２における検出結果に基づいて特定された外光Ｌの種類が、外部光源リストＬistに記載されている場合には、外光Ｌをバックライト光として使用して良いものと判断し、光強度調整部１３ができるだけ光を透過するように制御するとともに、例えば、その光強度調整部１３を通過した光の強度が液晶表示部３０に供給されるバックライト光として充分であれば、光源２２（後述）の光源光の光強度を弱めるように光源制御部２１を制御する。また、その特定された外光Ｌの種類が、外部光源リストＬistに記載されていない場合には、外光Ｌをバックライトとして使用すべきではないと判断し、光強度調整部１３が外光（光Ｌ２）の光強度を弱めるように制御するとともに、光源２２の光源光の光強度が強めるように光源制御部２１を制御することにより、液晶表示部３０に対して充分な光強度のバックライト光を供給できるようになっている。

（バックライト２０）
図５は、バックライト２０の一構成例を表すものである。バックライト２０は、光源２２と、光源制御部２１と、導光板２３と、拡散板２４と、導光板２５と、半透過性ミラー２６と、反射板２７とを有している。

光源２２は、光を射出するものであり、この例ではＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp）により構成されるものである。光源制御部２１は、バックライト制御信号ＣＢＬに基づいて、光源２２から射出される光の強度を制御するものである。導光板２３は、光源２２から射出した光をその全面に広がるように導くものであり、液晶表示部３０の表示領域に対してほぼ均一に光を供給するように機能する。なお、この例では、光源２２はＣＣＦＬにより構成されるものとしたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）により構成されるようにしてもよい。

拡散板２４は、外光制御部１０から光ファイバ８ｂを介して供給された外光（光Ｌ２）を、導光板２５に入射させるために拡散するものである。導光板２５は、拡散板２４から供給された光をその全面に広がるように導くものである。半透過性ミラー２６は、一方の面に対して入射した光を透過させ、他方の面に対して入射した光を反射させるものである。この半透過性ミラー２６は、導光板２３と導光板２５の間に設けられ、導光板２５から入射する光を透過させるとともに、導光板２３から入射する光を反射させるようになっている。反射板２７は、入射した光を反射させるものである。この反射板２７は、導光板２５の、半透過性ミラー２６が設けられた面とは反対の面に設けられ、導光板２５から入射した光を反射させるようになっている。

この構成により、バックライト２０では、光源２２から射出した光源光は、導光板２３により一面に広がるとともに半透過性ミラー２６により反射され、図示しない液晶表示部３０に向かって（図５の下方向に向かって）光ＬＡとして射出される。また、外光制御部１０から供給された外光（光Ｌ２）は、導光板２５により一面に広がるとともに反射板２７により反射され、半透過性ミラー２６および導光板２３を介して、図示しない液晶表示部３０に向かって光ＬＢとして射出されるようになっている。その際、導光板２３から半透過性ミラー２６に入射する光は、この半透過性ミラー２６により反射されるため、例えば、光源２２から射出した光源光が導光板２３，２５，拡散板２４を介して外光制御部１０側に漏れることによる光のロスが生じにくいようになっている。

（表示制御部４０および液晶表示部３０）
図６は、表示制御部４０および液晶表示部３０のブロック図の一例を表すものである。表示制御部４０は、制御部４１と、ゲートドライバ４２と、データドライバ４３とを備えている。制御部４１は、ゲートドライバ４２およびデータドライバ４３の駆動タイミングを制御するとともに、供給された映像信号Ｓを映像信号Ｓ１としてデータドライバ４３へ供給するものである。ゲートドライバ４２は、制御部４１によるタイミング制御に従って、液晶表示部３０内の画素Ｐｉｘを行ごとに順次選択して、線順次走査するものである。データドライバ４３は、液晶表示部３０の各画素Ｐｉｘへ、映像信号Ｓ１に基づく画素信号を供給するものである。

液晶表示部３０は、例えばガラスなどから構成される２枚の透明基板の間に液晶材料を封入したものである。これらの透明基板の液晶材料に面した部分には、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などから構成される透明電極が形成され、液晶材料とともに画素Ｐｉｘを構成している。液晶表示部３０には、図６に示したように、画素Ｐｉｘがマトリックス状に配置されている。

図７は、画素Ｐｉｘの回路図の一例を表すものである。画素Ｐｉｘは、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）素子Ｔｒと、液晶素子ＬＣと、保持容量素子Ｃとを備えている。ＴＦＴ素子Ｔｒは、例えばＭＯＳ−ＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor-Field Effect Transistor）により構成されるものであり、ゲートがゲート線Ｇに接続され、ソースがデータ線Ｄに接続され、ドレインが液晶素子ＬＣの一端と保持容量素子Ｃの一端に接続されている。液晶素子ＬＣは、一端がＴＦＴ素子Ｔｒのドレインに接続され、他端は接地されている。保持容量素子Ｃは、一端がＴＦＴ素子Ｔｒのドレインに接続され、他端は保持容量線Ｃｓに接続されている。ゲート線Ｇはゲートドライバ４２に接続され、データ線Ｄはデータドライバ４３に接続されている。

この構成により、バックライト２０から射出した光ＬＡ，ＬＢは、液晶表示部３０の入射側に配置された偏光板（図示せず）によって定められる方向の直線偏光となり、液晶素子ＬＣに入射する。液晶素子ＬＣでは、データ線Ｄを介して供給された画素信号に応じて、液晶分子の向きが変化する。このような液晶素子ＬＣに入射した光は、その偏光方向が変化する。そして、液晶素子ＬＣを透過した光は、液晶表示部３０の出射側に配置された偏光板（図示せず）に入射し、特定の偏光方向の光のみが通過する。このようにして、液晶素子ＬＣでは光の強度変調が行われるようになっている。

ここで、光センサ部１２は、本発明における「外光センサ部」の一具体例に対応する。光強度調整部１３は、本発明における「外光調整部」の一具体例に対応する。光源２２は、本発明における「バックライト光源」の一具体例に対応する。また、外部光源リストＬistに記載された外光Ｌの種類の分光分布とその許容幅は、本発明の「所定の範囲」の一具体例に対応する。

［動作および作用］
続いて、本実施の形態の表示システム１の動作および作用について説明する。

（全体動作概要）
まず、図１を参照して、表示システム１の全体動作概要を説明する。集光部７は外光Ｌを集光する。外光制御部１０は、集光部７から供給された光Ｌ１の光強度（輝度、照度）および分光分布（スペクトル）を検出し、その検出結果に基づいて光強度を調整して光Ｌ２として出力するとともに、バックライト２０の光源２２が射出する光源光の光強度を制御する。バックライト２０は、光源２２から射出した光源光と、外光制御部１０から供給された外光（光Ｌ２）とを、それぞれ光ＬＡ，ＬＢとして液晶表示部３０に対して供給する。表示制御部４０は、供給された映像信号Ｓに基づいて液晶表示部３０を制御する。そして、液晶表示部３０は、画像を表示する。

（詳細動作）
次に、表示システム１の詳細動作を説明する。

図８は、表示システム１の一動作例を示すフローチャートを表すものである。表示システム１では、外光Ｌの光強度および分光分布に基づいて、バックライト２０が液晶表示部３０に対して供給する光ＬＡ，ＬＢの光強度を調整する。以下にその詳細を説明する。

まず、外光制御部１０は、外光Ｌの光強度および分光分布を取得する（ステップＳ１）。具体的には、外光制御部１０の光センサ部１２は、拡散レンズ１１から供給された光の光強度および分光分布を検出することにより、外光Ｌの光強度および分光分布を取得する。そして、光センサ部１２は、その検出結果を、検出信号Ｃsens1として制御部１５に対して供給する。

次に、制御部１５は、外光の分光分布が適切かどうかを判断する（ステップＳ２）。具体的には、制御部１５は、ステップＳ１において取得した外光Ｌの分光分布に基づいて、データベース１６のデータを検索し、比較して解析することにより、外光Ｌの種類を特定する。そして、制御部１５は、その特定した外光Ｌの種類が、外部光源リストＬistに記載されているかどうかを調べることにより、その外光Ｌの分光分布がバックライトの分光分布として適切かどうかを確認する。制御部１５は、特定された外光Ｌの種類が、外部光源リストＬistに記載されている場合には、外光Ｌの分光分布は適切であると判断する。この場合、フローはステップＳ４に進む。一方、制御部１５は、特定された外光Ｌの種類が、外部光源リストＬistに記載されていない場合には、外光Ｌの分光分布は適切でないと判断する。この場合、フローはステップＳ３に進む。

ステップＳ２において、外光Ｌの分光分布が適切でないと判断した場合には、光強度調整部１３は、制御部１５からの指示に基づいて、光を遮断する（ステップＳ３）。これにより、外光制御部１０がバックライト２０に対して供給する光Ｌ２の光強度は低下し、バックライト２０が液晶表示部３０に対して供給する光ＬＢ（外光）の光強度が低下する。その後、フローはステップＳ７に進む。

ステップＳ２において、外光Ｌの分光分布が適切であると判断した場合には、制御部１５は、外光Ｌの光強度が適切かどうかを判断する（ステップＳ４）。具体的には、制御部１５は、ステップＳ１において取得した外光Ｌの光強度に基づいて、その光強度がバックライトの光強度として適切かどうかを確認する。制御部１５は、光源２２を発光せずに、外光だけで、バックライト２０が液晶表示部３０に対して十分に光を供給できる場合には、光強度が適切と判断する。この場合、本フローは終了する。一方、制御部１５は、光強度が強い場合、あるいは光強度が弱いため光源２２からの光源光が必要な場合には、光強度が適切でないと判断する。この場合、フローはステップＳ５に進む。

次に、制御部１５は、外光Ｌの光強度が強いかどうかを判断する（ステップＳ５）。具体的には、制御部１５は、ステップＳ１において取得した外光Ｌの光強度に基づいて、その光強度が強いかどうかを確認する。制御部１５は、外光Ｌだけを用いても、バックライト２０が液晶表示部３０に対して光を多く供給しすぎる場合には、光強度が強いと判断する。この場合、フローはステップＳ６に進む。一方、制御部１５は、外光Ｌだけでは、バックライト２０が液晶表示部３０に対して光を十分に供給できない場合には、光強度が弱いと判断する。この場合、フローはステップＳ７に進む。

ステップＳ５において光強度が強いと判断された場合、光強度調整部１３は、入射光の光強度を弱める（ステップＳ６）。これにより、バックライト２０は、外光制御部１０から供給された外光のみを、液晶表示部３０に対して供給する。すなわち、この場合、表示システム１は、外光のみをバックライト光として用いる。

また、ステップＳ５において光強度が弱いと判断された場合、あるいは、ステップＳ３において光強度調整部１３が光を遮断した場合には、バックライト２０の光源２２は、光源光の光強度を強める（ステップＳ７）。具体的には、バックライト２０の光源制御部２１は、外光制御部１０の制御部１５から供給されるバックライト制御信号ＣＢＬに基づき、光源２２が発光する光源光の光強度を強めるように、光源２２を制御する。これにより、バックライト２０は、ステップＳ５において外光の光強度が弱いと判断された場合には、光源２２から射出した光源光と、外光制御部１０から供給された外光とを、それぞれ光ＬＡ，ＬＢとして、液晶表示部３０に対して供給する。すなわち、この場合、表示システム１は、外光および光源光の両方をバックライト光として用いることとなる。また、バックライト２０は、ステップＳ３において光強度調整部１３が光を遮断した場合には、光源２２から射出した光源光のみを、外光ＬＡとして、液晶表示部３０に対して供給する。すなわち、この場合、表示システム１では、光源２２の光源光のみをバックライト光として用いることとなる。

以上で、このフローは終了する。表示システム１では、例えば１秒当たり６０〜２４０回の頻度でこのフローを実施することにより、バックライト２０は、液晶表示部３０に対して、常に、適切な光強度および分光分布を有する光を供給することができる。

次に、外光Ｌとして太陽光を用いた場合の、表示システム１の作用について説明する。

太陽光は、図３（Ａ）に示したように、可視光の波長範囲において連続的なスペクトル分布を有している。つまり、太陽光は、バックライトの光源としては、離散的にスペクトルが分布する通常のバックライト用の光源（ＣＣＦＬ，ＬＥＤ等）と比較して、より理想的なものである。よって、太陽光をバックライトとした用いた表示装置は、広い色域を実現することができる。

また、太陽光は、日中の長い時間にわたり安定した光強度を確保できるものである。よって、光源２２に加え、太陽光をバックライトの光源として併用することにより、光源２２の発光強度を抑えることができ、消費電力を低減することができる。また、光源２２に対する負荷が軽くなることから、光源２２の寿命を延ばすことができる。さらに、表示システム１では、太陽光を光のままバックライト２０に導いている。これにより、例えば、太陽電池のように、光を電気に変換し、その電気を電源として表示システムに供給する場合に比べ、変換ロスがないため効率がよくなり、消費電力を低減することができる。このように、太陽光の使用は、エコロジーの観点から有効である。さらに、例えば、図９に示したように、バックライト２０における、光源２２の光の成分（光ＬＡ）と、外光Ｌの成分（光ＬＢ）との割合を画面に表示することにより、ユーザに対してエコロジーに対する意識を高めさせることができる。

また、太陽光をバックライトとして用いた場合には、特に日中においては、室内の光（環境光）のスペクトルとバックライトの光のスペクトルとが互いに同じになることから、ホワイトバランスの調整が不要になる。これにより、表示システムにおける処理の負荷を低減することができる。

［効果］
以上のように本実施の形態では、外光の光強度および分光分布を検出し、その検出結果に基づいて、その外光の使用を制御するようにしたので、外光が、バックライトとしては望ましくないスペクトルを有する場合においても、バックライト光への影響を低減することができ、画質を高めることができる。

また、本実施の形態では、外光をバックライト光として用いるようにしたので、表示システムの消費電力を低減することができるとともに、光源などの寿命を延ばすことができる。特に、外光として太陽光を用いた場合には、広い色域を実現することができ、画質を高めることができる。

［変形例１−１］
上記実施の形態では、データベース１６は、様々な種類の外光の分光分布が記憶されているものとしたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、様々な種類の外光の色温度、色度、演色性が記憶されていてもよい。以下に、色温度が記憶されている場合について、説明する。

本変形例に係る表示システムの動作例（フローチャート）は、上記実施の形態に係る表示システム１の場合（図８）とほぼ同じである。すなわち、まず、光センサ部１２が外光Ｌの光強度および分光分布を取得する（ステップＳ１）。そして、制御部１５が、このステップＳ１において取得した外光Ｌの分光分布に基づいて色温度を求め、その色温度に基づいてデータベース１６のデータを検索し、比較して解析することにより、外光Ｌの種類を特定する。そして、上記実施の形態の場合と同様に、その特定した外光Ｌの種類が、外部光源リストＬistに記載されているかどうかを調べることにより、その外光Ｌの分光分布がバックライトの分光分布として適切かどうかを確認する（ステップＳ２）。これ以降の動作は、上記実施の形態の場合と全く同じである。

なお、この変形例では、光センサ部１２が外光Ｌの分光分布を取得し、制御部１５がその分光分布に基づいて色温度を求めるようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば、光センサ部１２が外光Ｌの色温度を直接求めるようにしてもよい。

［変形例１−２］
上記実施の形態では、外光制御部１０は光強度を検出するようにしたが、これに限定されるものではなく、光強度の代わりに、例えば、光強度を所定時間で積分して光量として検出してもよい。

［変形例１−３］
上記実施の形態では、２枚の導光板２３，２５を用いてバックライト２０を構成したが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、１枚の導光板により構成してもよい。以下にその詳細について説明する。

図１０は、本変形例に係るバックライト２０Ｂの一構成例を表すものである。バックライト２０Ｂは、導光板２８と、半透過性ミラー２９とを有している。導光板２８は、拡散板２４から供給された外光と、光源２２から射出された光源光とを、その全面に広がるように導くものである。半透過性ミラー２９は、拡散板２４と導光板２８との間に設けられ、拡散板２４から入射する光を透過させるとともに、導光板２８から入射する光を反射させるようになっている。

この構成により、バックライト２０Ｂでは、光源２２から射出した光源光は、導光板２８により一面に広がるとともに反射板２７により反射され、図示しない液晶表示部３０に向かって（図１０の下方向に向かって）光ＬＡとして射出される。また、外光制御部１０から供給された外光（光Ｌ２）は、同じ導光板２８により一面に広がるとともに反射板２７により反射され、図示しない液晶表示部３０に向かって（図１０の下方向に向かって）光ＬＢとして射出される。その際、導光板２８から半透過性ミラー２９に入射する光は、この半透過性ミラー２９により反射されるため、光のロスが生じにくいようになっている。

＜２．第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態に係る表示システム２について説明する。本実施の形態は、外光Ｌの分光分布に基づいて、例えばバックライト光として理想的な分光分布へ近づけるように、バックライト光の分光分布をも調整するものである。すなわち、本実施の形態では、外光Ｌの分光分布に基づいて光の分光分布を変換する機能を有する外光制御部５０を用いて表示システム２を構成している。なお、上記第１の実施の形態に係る表示システム１と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

図１１は、本実施の形態に係る外光制御部５０の一構成例を表すものである。外光制御部５０は、上記第１の実施の形態に係る外光制御部１０の機能に加え、外光の分光分布に基づいて光の分光分布を変換する機能を有している。外光制御部５０は、スペクトル変換部５１と、制御部５５とを有している。

スペクトル変換部５１は、制御部５５からの指示に基づいて、入射光の分光分布を他の分光分布に変換して出力するものである。

光や熱等のエネルギーを受けて励起され、その後受け取ったエネルギーを光として放出する現象はルミネッセンスと呼ばれている。ルミネッセンスには、蛍光と燐光とがあり、例えば、蛍光体に、光を照射してルミネッセンスを生じさせたとき、照射光よりも波長の長い光が再放射されることは、ストークスの法則として、一般的に知られている。つまり、蛍光体の利用により、スペクトルの変換が可能である。

スペクトル変換部５１は、例えば、このような法則により、蛍光体に外光を照射して、スペクトルへ変換するように構成してもよいし、例えば、カラーフィルタなどを用いて、特定の波長をそれぞれ別々に減衰して、分光分布を調整できるように構成してもよい。

制御部５５は、検出信号Ｃsens1に基づいて、光強度調整部１３を制御し、バックライト２０の光源２２から射出する光源光の光強度を制御するとともに、スペクトル変換部５１を制御するものである。具体的には、制御部５５は、後述するように、光センサ部１２における検出結果に基づいて、データベース１６のデータを検索することにより、外光Ｌの種類を特定する。そして、制御部５５は、外光Ｌの種類に基づいてスペクトル変換部５１を制御し、スペクトル変換部５１は、例えば、入射光の分光分布を、日中の太陽光の分光分布や、白色の分光分布のような、バックライト光として理想的な分光分布にスペクトル変換（波長変換）して出力する。

ここで、光強度調整部１３およびスペクトル変換部５１は、本発明における「外光調整部」の一具体例に対応する。

図１２は、表示システム２の一動作例を示すフローチャートを表すものである。このフローチャートは、上記第１の実施の形態に係る表示システム１の場合（図８）におけるステップＳ２とステップＳ４との間に、外光Ｌの種類に基づいてスペクトルの変換を行うステップＳ１１を有するものである

ステップＳ１１において、スペクトル変換部５１はスペクトル変換を行う。具体的には、制御部５５は、ステップ２において特定された外光Ｌの種類に基づいて、スペクトル変換部５１を制御する。そして、スペクトル変換部５１は、制御部５５からの指示に基づいて、例えば、入射光の分光分布を、バックライト光として理想的な分光分布にスペクトル変換して出力する。

このように、表示システム２では、外光が白色光ではない場合においても、スペクトル変換部５１がその分光分布を変換することにより、理想的な分光分布を有するバックライト光を実現することができ、ホワイトバランスの調整を実現できる。

複数種類の蛍光体を用いてスペクトル変換部５１を構成した場合において、外光をあてる蛍光体を制御部５５からの指示に基づいて変更できるように構成することにより、外光の分光分布を、互いに異なる複数の分光分布に選択的にスペクトル変換することが可能である。これにより、例えば、外光として太陽光を用いる場合において、朝、昼間、夕方など、時刻によって外光のスペクトルが変化する場合でも、その外光の変化がバックライト光に与える影響を低減することができる。また、外光として紫外線を用い、この紫外線を可視光帯域の波長へ変換することにより、外光を有効利用することも可能である。

以上のように本実施の形態では、スペクトル変換部は、外光の分光分布に基づいてスペクトル変換を行うようにしたので、外光が白色光ではない場合においても、バックライト光がより理想的な白色光に近い分光分布に近づくようにスペクトル変換を行うことにより、バックライト光への影響を低減することができ、画質を高めることができる。その他の効果は、上記第１の実施の形態の場合と同様である。

［変形例２−１］
上記実施の形態では、スペクトル変換部５１は、外光の分光分布に基づいてスペクトル変換を行うものとしたが、これに限定されるものではなく、さらに表示システム周辺の光（環境光）の分光分布を検出する光センサ部を新たに設け、外光および環境光の分光分布に基づいてスペクトル変換を行うようにしてもよい。以下にその詳細を説明する。

図１３は、本変形例に係る表示システム２Ｃの一構成例を表すものである。表示システム２Ｃは、光センサ部９と、外光制御部５０Ｃとを備えている。光センサ部９は、表示システム２Ｃ周辺の光（環境光）の分光分布を検出し、その検出結果を、検出信号Ｃsens2として外光制御部５０Ｃに対して供給するものである。光センサ部９は、本発明における「環境光センサ部」の一具体例に対応するものである。

図１４は、外光制御部５０Ｃの一構成例を表すものである。外光制御部５０Ｃは、制御部５５Ｃを有している。制御部５５Ｃは、外光Ｌの種類、および光センサ部９における検出結果（検出信号Ｃsens2）に基づいて、スペクトル変換部５１が、入射光の分光分布を、環境光に近い分光分布に変換して出力するように制御する機能を有している。

この構成により、表示システム２Ｃは、外光および環境光の分光分布に基づいて調整された外光（光Ｌ２）を、光源光とともにバックライト光として使用する。具体例として、以下に、朝の太陽光を表示システム２Ｃの外光Ｌとして用い、表示システム２Ｃのうちの集光部７を除いた部分が、暖色系の電球を照明として使用する室内に配置されている場合について説明する。このとき、制御部５５Ｃは、外光（光Ｌ１）の紫外線成分や青成分が強いので、その色温度は高いと判断する。また、制御部５５Ｃは、表示システム２Ｃ周辺の環境光の赤成分が強いので、その色温度が低いと判断する。そして、制御部５５Ｃは、外光（光Ｌ１）の色温度を、環境光の色温度に近づけるように、スペクトル変換部５１を制御する。具体的には、制御部５５Ｃは、スペクトル変換部５１が、外光（光Ｌ１）の分光分布において、例えば、紫外線成分や青成分の一部を赤成分に変換し、あるいは紫外線成分や青成分のみを弱めることにより、スペクトルを変換するように制御する。そして、外光制御部５０Ｃは、このスペクトル変換された光Ｌ２をバックライト２０に供給する。このように、表示システム２Ｃは、環境光の分光分布に近い分光分布を有する光をバックライト光として使用することにより、ホワイトバランスの調整を行うことができる。

［変形例２−２］
上記実施の形態では、スペクトル変換部５１がスペクトル変換を行うことにより、バックライト光の分光分布の調整を行うようにしたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、光源を用いてバックライト光の分光分布の調整を行うようにしてもよい。以下にその詳細を説明する。

本変形例に係る表示システム２Ｄは、上記第１の実施の形態に係る表示システム１（図１）において、バックライト２０を本変形例に係るバックライト２０Ｄに置き換えたものである。

図１５は、バックライト２０Ｄの一構成例を表すものである。バックライト２０Ｄは、光源２２Ｄと、光源制御部２１Ｄとを有している。光源２２Ｄは、３つのＬＥＤ光源（赤光源ＬＥＤＲ、緑光源ＬＥＤＧ、青光源ＬＥＤＢ）により構成されるものである。光源制御部２１Ｄは、外光制御部１０から供給されるバックライト制御信号ＣＢＬに基づいて、光源２２Ｄの３色のＬＥＤ光源における発光をそれぞれ独立して制御するものである。なお、各光源はＬＥＤに限定されるものではなく、赤色、緑色、および青色の光を独立して発光できるものであれば、どのようなものであってもよい。また、光源は、赤光源、緑光源、青光源の組み合わせに限定されるものではなく、他の色であってもよい。また、光源は、３色に限定されるものではなく、これに代えて、例えば２色以下であってもよいし、あるいは４色以上であってもよい。

この構成により、表示システム２Ｄでは、光源制御部２１Ｄが、光源２２Ｄの３色のＬＥＤ光源における発光をそれぞれ独立して制御することにより、光源２２Ｄの光源光の分光分布を調整することができる。これにより、外光が白色光ではない場合においても、バックライト光がより理想的な白色光に近い分光分布に近づくように光源２２Ｄの光源光の分光分布を調整することにより、ホワイトバランスを調整することができ、画質を高めることができる。

［変形例２−３］
上記実施の形態では、スペクトル変換部５１がスペクトル変換を行うことにより、バックライト光の分光分布の調整を行うようにしたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、液晶表示部３０の表示を調整することにより、バックライト２０から液晶表示部３０を介して射出される光の分光分布の調整を行うようにしてもよい。以下にその詳細を説明する。

図１６は、本変形例に係る表示システム２Ｅの一構成例を表すものである。表示システム２Ｅは、外光制御部１０Ｅと、表示制御部４０Ｅとを有している。図１７は、外光制御部１０Ｅの一構成例を表すものである。外光制御部１０Ｅは、制御部１５Ｅを有している。 制御部１５Ｅは、特定した外光Ｌの種類に基づいて、表示制御信号ＣＤを用いて表示制御部４０Ｅを制御し、表示制御部４０Ｅが液晶表示部３０における赤画素、緑画素、青画素の表示をそれぞれ独立して制御する。

この構成により、表示システム２Ｅでは、外光制御部１０Ｅおよび表示制御部４０Ｅが、特定した外光Ｌの種類に基づいて、液晶表示部３０における赤画素、緑画素、青画素の表示をそれぞれ独立して制御することにより、バックライト２０から液晶表示部３０を介して射出される光の分光分布を調整することができる。これにより、外光が白色光ではない場合においても、例えば液晶表示部３０が白色を表示する際に、より理想的な白色を表示するようにホワイトバランスを調整することができ、画質を高めることができる。

［その他の変形例］
また、上記変形例２−１〜変形例２−３のうちの２つ以上を組み合わせるようにしてもよい。

＜３．第３の実施の形態＞
次に、本発明の第３の実施の形態に係る表示システム３について説明する。本実施の形態は、外光Ｌを表示システム３の裏面から直接供給するものである。なお、上記第１の実施の形態に係る表示システム１と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

図１８は、表示システム３の一構成例を表すものである。表示システム３は、外光制御部６０と、バックライト７０とを有している。外光制御部６０は、上記第１の実施の形態に係る外光制御部１０と同様に、外光Ｌの分光分布を検出し、その検出結果に基づいて光強度を調整するとともに、バックライト７０の光源２２が射出する光源光の光強度を調整するものである。バックライト７０は、上記第１の実施の形態に係るバックライト２０と同様に、光源光と、外光制御部６０から供給された外光とを、液晶表示部３０に対して供給するものである。表示システム３では、外光Ｌは、外光制御部６０の背面から入射し、バックライト７０を介して液晶表示部３０に供給されるようになっている。この表示システム３は、例えば窓際などに配置されるものであり、その裏面を窓に近づけるようにして配置される。また、この表示システム３は、窓に直接設置してもよい。

図１９は、外光制御部６０およびバックライト７０の構成例を表すものである。

外光制御部６０は、光センサ部６２と、光強度調整部６３とを有している。光センサ部６２は、上記第１の実施の形態における光センサ部１２と同様に、外光Ｌの光強度および分光分布を検出するものである。光強度調整部６３は、制御部１５からの指示に基づいて、液晶表示部３０の表示画面に対応する面内に入射した外光Ｌの光強度を調整して、その調整した光をその面内においてバックライト７０に対して供給するものである。

バックライト７０は、光源制御部２１と、光源２２と、導光板２３と、半透過性ミラー２６とを有しており、第１の実施の形態に係るバックライト２０のうちの対応する部分と同じ構成および機能を有している。

以上のように本実施の形態では、外光を直接背面から供給できるようにしたので、シンプルな構成を実現することができる。その他の効果は、上記第１の実施の形態の場合と同様である。

［変形例３］
上記実施の形態では、光強度調整部６３を用いて外光の光強度を調整したが、これに限定されるものではなく、第２の実施の形態およびその変形例と同様に、例えば、スペクトル変換部などを設けて、スペクトルを変換するようにしてもよい。また、さらに、表示システム周辺の光（環境光）を検出する光センサ部を新たに設け、外光および環境光の分光分布に基づいてスペクトル変換を行うようにしてもよい。

以上、いくつかの実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等には限定されず、種々の変形が可能である。

例えば、上記の各実施の形態では、表示システムは、画像を表示するものとしたが、これに限定されるものではなく、外光Ｌを射出する照明としても用いることができるようにしてもよい。図２０に、表示システムの動作モードを切り換えるためのユーザインタフェース例を示す。このユーザインタフェースにおいて、ユーザが“ＴＶ”を選択した場合には、表示システムは映像表示モードとなり、“照明”を選択した場合には、表示システムは照明モードとなる。照明モードでは、液晶表示部３０は、映像信号の表示を中止し、バックライト光（外光（光ＬＡ）および光源光（光ＬＢ））を透過する状態になる。この照明モードでは、例えば、外光と光源光との光強度の割合をユーザが調整出来るようにしてもよい。また、例えば、この照明モードにおいて、光源が発光を停止し、外光制御部から供給された外光のみをバックライト光として使用するようにしてもよい。特に、外光Ｌが太陽光であり、表示システムを室内に設置した場合には、自然の光を室内に導くことができる。

例えば、上記の各実施の形態では、表示システムは、テレビジョン受像機に適用するものとしたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、携帯電話、ゲーム機器、コンピュータディスプレイ、モバイルディスプレイ、プロジェクタ等の多種多様な表示装置に適用してもよい。

１，２，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ，３…表示システム、７…集光部、８ａ，８ｂ…光ファイバ、９，１２，６２…光センサ部、１０，１０Ｅ，５０，５０Ｃ，６０…外光制御部、１１…拡散レンズ、１３，６３…光強度調整部、１４…集光レンズ、１５，１５Ｅ，５５，５５Ｃ…制御部、１６…データベース、２０，７０…バックライト、２１，２１Ｄ…光源制御部、２２，２２Ｄ…光源、２３，２５，２８…導光板、２４…拡散板、２６，２９…半透過性ミラー、２７…反射板、３０…液晶表示部、４０，４０Ｅ…表示制御部、４１…制御部、４２…ゲートドライバ、４３…データドライバ、５１…スペクトル変換部、Ｃ…保持容量素子、ＣＢＬ…バックライト制御信号、ＣＤ…表示制御信号、Ｃsens1，Ｃsens2…光センサ信号、Ｄ…データ線、Ｇ…ゲート線、Ｌ１，Ｌ２，ＬＡ，ＬＢ…光、ＬＣ…液晶素子、Ｐix…画素、Ｓ…映像信号、Ｔｒ…ＴＦＴ素子。

Claims (18)

1. 映像を表示する液晶表示部と、
   バックライト光源と、
   外部から供給された外光の分光分布を検出する外光センサ部と、
   前記光センサ部の検出結果に基づいて前記外光を調整する外光調整部と
   を備え、
   前記バックライト光源は、射出した光源光を前記液晶表示部に供給し、
   前記外光調整部は、調整した外光を前記液晶表示部に供給する
   表示システム。
2. 前記外光調整部は、前記外光の分光分布が所定の範囲の範囲外である場合において、前記外光の光強度を弱めるように調整する
   請求項１に記載の表示システム。
3. 前記外光調整部は、前記外光の分光分布を、より白色に近い分光分布にスペクトル変換する
   請求項１に記載の表示システム。
4. 前記外光調整部は、前記外光の分光分布が所定の範囲の範囲内である場合において、前記スペクトル変換を行う
   請求項３に記載の表示システム。
5. 前記光センサ部の検出結果に基づいて前記バックライト光源を制御する光源制御部をさらに備えた
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の表示システム。
6. 前記バックライト光源は、赤光源と、緑光源と、青光源とを含んで構成され、
   前記光源制御部は、前記光センサ部の検出結果に基づいて、前記赤光源、前記緑光源、前記青光源の光強度をそれぞれ独立して制御する
   請求項５に記載の表示システム。
7. 前記外光センサ部は、前記外光の光強度をも検出し、
   前記光源制御部は、前記外光の光強度が所定の光強度よりも弱い場合において、前記光源光の光強度を強めるように制御する
   請求項５に記載の表示システム。
8. 前記液晶表示部を制御する表示制御部を備え、
   前記液晶表示部は、赤画素と、緑画素と、青画素とを含んで構成され、
   前記表示制御部は、前記光センサ部の検出結果に基づいて、前記赤画素、前記緑画素、前記青画素の画素表示をそれぞれ独立して制御する
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の表示システム。
9. 前記外光センサ部は、前記外光の光強度をも検出し、
   前記外光調整部は、前記外光の光強度が所定の光強度よりも強い場合において、前記外光の光強度を弱めるように調整する
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の表示システム。
10. 光を集光する集光部を備え、
    前記外光は、前記集光部から光ファイバを介して供給される
    請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の表示システム。
11. 前記外光は前記液晶表示部の裏面から直接供給される
    請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の表示システム。
12. 前記外光は太陽光である
    請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の表示システム。
13. 映像表示モードと照明モードを含む複数の動作モードを有し、
    前記映像表示モードにおいて、前記液晶表示部は映像を表示し、
    前記照明モードにおいて、前記液晶表示部は透過状態になる
    請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の表示システム。
14. 前記液晶表示部は、その液晶表示部に供給される前記光源光と前記外光との光強度の比率を表示する
    請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の表示システム。
15. 前記表示システム周辺の光を検出する環境光センサ部をさらに備えた
    請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の表示システム。
16. 前記バックライトは、一方の面に入射した光を他方の面から射出し、他方の面に入射した光を反射させる半透過性ミラーを有する
    請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の表示システム。
17. 前記所定の範囲は、ユーザにより予め選択されたものである
    請求項２または請求項４に記載の表示システム。
18. バックライト光源と、
    外部から供給された外光の分光分布を検出する外光センサ部と、
    前記光センサ部の検出結果に基づいて前記外光を調整する外光調整部と
    を備え、
    前記バックライト光源は、射出した光源光を液晶表示部に供給し、
    前記外光調整部は、調整した外光を液晶表示部に供給する
    バックライトシステム。

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