JP2012515355A - 表示装置およびそれらの使用 - Google Patents

Abstract

表示装置（５）はセンサシステム（６）を備えている。上記センサシステム（６）は、上記表示装置（１）の少なくとも１つ表示領域から上記表示領域（５）の視角に放射される光の強度および色度を検出するためのセンサ（９）を有している。一実施形態において、上記センサシステム（６）は少なくとも部分的に透明なセンサをさらに備えている。他の実施形態において、上記センサシステムは少なくとも１つの光結合素子（１０）を備えており、当該光結合素子は、上記表示領域から対応するセンサ（９）に放射される光の少なくとも一部を導光するか、または配向させる（例えば、屈折させる、反射させる、曲げる、散乱させる、回折させる）ための導光部材（１２）および入力結合部材（１３）を含んでおり、上記センサ（９）は、上記表示装置（１）の視角の外側、または少なくとも部分的に外側に配置されている。

Description

本発明は、表示装置の少なくとも１つの表示領域から表示装置の視角に放射される光の特性（例えば、強度、色度および／またはカラーポイント（color point））を検出する少なくとも１つのセンサを有している表示装置に関する。また、本発明はそのような表示装置の使用に関する。

現代の医療施設において、放射線科は診断過程において重要な役割を果たしている。このため、表示装置（例えば液晶表示装置（ＬＣＤ装置））を用いた医療に関する高画質の画像処理は、これまでよりもさらに重要である。これに対して、表示装置は、これに接続されているセンサおよび制御装置を典型的に備えている。１つの型のセンサは、ＬＣＤ装置のバックライト装置（例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）を備えている）に接続されている。それは、バックライト装置におけるＬＥＤの使用の結果として本来的に変化するバックライト装置の出力の安定化を目的としている。

国際公開第２００８／０５０２６２号には、ＬＥＤに基づくバックライトのためのそのようなセンサの一例が開示されている。当該文献においてバックライト装置は、光が放射される表面を覆っている透明な出力結合（outcoupling）プレートを備えている。角柱状の溝といった構造が、上記センサが配置されている側面に光を導くように、上記出力結合プレートに規定されている。特に、上記出力結合プレートは、側面に対する導光に加えて、光を拡散させるように設計されている。しかし、例えば医療に関する画像処理の用途に適用され得るような、高画質の表示システムを得るためには、バックライトの安定化だけでは不十分である。さらに、ディスプレイの前面におけるそのような出力結合プレートについて検討すると、光の拡散は好ましくない。

欧州特許第１２７４０６６号には、ディスプレイの前面において検出が行われる表示装置が開示されている。当該文献では、ディスプレイの視角の外側にあるセンサに対して、出力される光の一部を導くための導光波路（例えば、導波路または光ファイバー）が使用されている。複数の画素を含んでいる表示領域からの光は、上記導波路に（例えば、上記光ファイバーの一端にか、または連続している導波路に）入れられる。それにともなって、光の伝送について遮断されている、上記ディスプレイの領域が制限される。特に、欧州特許第１２７４０６６号に開示されているように、上記導光波路の軸に対して大きな角度を有して進んでいる光線は、当該構造から抜け出し得ると同時に、周囲光は上記導光波路に入り得ない。この小さな受入れ角度によって、周囲光が遮蔽の必要なく光ダイオードセンサに入ることが回避される。

しかし、そのようなセンサシステム（すなわちセンサおよび導光波路）をさらに改良することが望まれている。欧州特許第１２７４０６６号に示されている１つの手段は、光ファイバーの端部が上記ディスプレイの出力面と平行であること、および当該光ファイバーが曲がっていることである。しかし、これは最も実用的な手段とはいえない。

ディスプレイの前面における導光波路を用いたそのような解決手段の他のものが、国際公開第２００４／０２３４４３号に開示されている。上記導光波路は、相対的に低い屈折率の材料によって囲まれている、相対的に高い屈折率の材料を特に含んでいる。センサは上記導光波路の１つの端部に存在している。代替的に、上記導光波路は４方向に伸び得、上記センサは４つの端部上に存在し得る。この解決手段は、各画素が順次に作動させられる１０×１０パッシブマトリクスＯＬＥＤディスプレイの校正測定を目的としている（実施例３を参照）。

しかし、例えばディスプレイが使用されている間における、実時間測定に使用され得るセンサシステムを提供することが本発明の目的である。したがって、国際公開第２００４／０２３４４３号の解決手段は適合していないと考えられる。この解決手段は、全体の信号対雑音比がむしろ低くなるほどに、周囲からの受け取る光に対して感度が高い。

したがって、ディスプレイによって出力される画像の妨害がなく、高い信号対雑音比である、実時間検出（例えば、ディスプレイの使用中）に好適なセンサを有しているディスプレイ装置を提供することが本発明の目的である。

本発明の第１の局面によれば、複数の画素を有している少なくとも１つの表示領域を備えている表示装置が、提供される。各表示領域について、上記表示装置から当該表示装置の視角に放射される光の特性を検出する少なくとも部分的に透明なセンサが存在している。上記センサは、上記表示領域の前方にある、上記表示装置の前部に配置されている。

上記表示領域の前方のうち上記視角の範囲内に配置されている少なくとも部分的に透明なセンサを用いて、意外なほどに良好な結果が得られている。表示画像の予測される妨害は、悪くしても実質的に存在しない傾向にある。上記センサへの光の直接的な入力結合（incoupling）のために、当該センサに対する適切な伝送が結合部材なしで実現される。そのような透明なセンサは被覆部材の内面に対して好適に適用される。

透明な上記被覆部材は上記センサの製造における基板として使用され得る。特に、ガラス基板または類似の無機基板は、上記センサを構成している層を堆積させる好適な方法である蒸着の処理温度に耐えるために十分な熱安定性を有している。具体例としては、化学蒸着（ＣＶＤ）およびその任意の様式（例えば、有機金属気相堆積法（ＭＯＣＶＳ）、熱蒸着）が挙げられる。しかし、重合体の基板は、特に低温の堆積技術（例えば、プリンティングおよびコーティング）を用いる場合に、代替的に使用され得る。組み立て（assembly）は製造技術として排除されない。

本発明についての好適な実施形態において、上記装置は、上記視角の範囲内にある上記センサからの測定信号を、制御部に伝送するために導く導電体をさらに備えており、当該導電体は少なくとも部分的に透明である。実質的に透明な材料（例えば、インジウムスズ酸化物および重合体のポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン） ポリ（エチレンスルホネート）（典型的にＰＥＤＯＴ：ＰＳＳと呼ばれる））が本質的に知られている。１つの最も好適な実施形態において、上記センサには、上記伝導体を用いて１つの層において規定されている透明な電極が設けられている。これは、表示画像をわずかに乱し得る付加的な電気抵抗および界面を本質的に導く層の数を減らす。

上記センサは有機光導電体を含んでいることが好ましい。そのような有機材料は過去１０年にわたって高度な研究が行われている。有機光導電体は、単層構造、二層構造および多層構造として実現され得る。それらは、本表示装置内に有利に適用され得る。被覆部材の内面上における存在は、上記有機材料が密閉されている制御可能な環境（例えば、上記被覆部材および上記ディスプレイの間にある空間）に存在することを可能にする。ゲッターは、湿度の負の影響を低減させるために存在し得る。さらに、真空条件または所定の環境（例えば、純窒素）は、上記ディスプレイに対する上記被覆部材の組合せ時における上記空間に適用され得る。

有機光導電体を含んでいるセンサは、互いに隣接して配置されていることが好ましい第１の電極および第２の電極を、好適にさらに含んでいる。単一の層内に好ましく規定されている互いに隣接している配置は、互いにはめ込み合わされている指型の電極を有している設計を可能にする。これにともなって、光伝導体において生成される任意の電荷は、上記電極に対して好適に伝導される。電極ごとの指の数は、好ましくは５０を超えるか、より好ましくは１００を超える（例えば２５０〜２０００の範囲である）。

光センサの１つの好ましい型は、上記有機光導電体が、励起子生成層および電荷移動層を有している二層構造であり、当該電荷移動層が第１の電極および第２の電極と接続している、光センサである。そのような二層構造は、例えば、参照によって本明細書に包含されるApplied Phys Letters 93 (2008), 63305に基づいて公知である。

代替的に、薄層化されているシリコン光ダイオードが使用され得る。マイクロメートルの範囲の厚さまでシリコンを薄くするとき、それは、少なくとも部分的に、光学的に透明になる。そのような素子の安定性は、重合体材料（例えば、ポリイミド）を用いた当該素子の封入によって達成され得る。封入されている素子の全体の厚さは典型的に３〜３０ミクロンのオーダーである。上記手法は、例えば、参照によって本明細書に包含されるR. Dekker et al, ‘A 10 μm thick RF-ID tag for chip-in-paper applications’, IEEE BCTM Proceedings 2005, 18-21に基づいて公知である。この手法によって作製されている上記光ダイオードは、接着剤によって上記被覆部材に組み合わせられ得る。導電性の接着剤が使用され得る。代替的に、トランスファ（transfer）は、電極の適切な配置によって、静電結合を有して配置され得る。

上記表示装置の少なくとも１つの表示領域に規定されているディスプレイは、例えば発光ダイオードに基づくバックライトを有している液晶表示装置（ＬＣＤ）、またはエレクトロルミネセンス装置（例えば有機発光（ＯＬＥＤ）ディスプレイ）といった従来技術に属し得る。表示装置は、電気的な駆動システム、および少なくとも１つの上記センサにおいて生成される光学的な測定信号を受信し、受信した光学的な測定信号に基づいて当該電気的な駆動システムを制御する制御部を好適にさらに備えている。

本発明の第２の局面によれば、複数の画素を有している少なくとも１つの表示領域を備えている表示装置が提供される。各表示領域について、少なくとも１つのセンサおよび少なくとも部分的に透明な光結合素子が備えられている。少なくとも１つの上記センサは、上記表示領域から上記表示装置の視角に放射される光の特性を検出するために設計されている。上記センサは、上記視角の外側または上記視角の少なくとも部分的に外側に配置されている。少なくとも部分的に透明な上記光結合素子は、上記表示装置の前部に配置されている。上記光結合素子は、対応する上記センサに対して上記表示領域から放射される光の少なくとも一部を導く光導光部材を備えている。上記結合素子は、上記光を上記光導光部材に結合させる入力結合部材をさらに含んでいる。

上記表示装置における表示を乱すことなく、特性（例えば表示装置の少なくとも１つの表示領域によって上記表示装置の視角に放射される光の強度および色度）を検出することは、本発明の利点である。入力結合部材の使用によって、表示画像を乱さないこと、および実時間測定を可能にするほど十分に高い信号対雑音比という、上記前面に平行な導波路の明らかな矛盾が解決される。上記入力結合部材において最終的に生じる任意の散乱が上記表示画像の前面の全体にわたる数少ない位置に制限されることは、さらなる利点である。

上記導光部材は上記表示装置の前面に対して平行な平面に伸びていることが、好ましい。上記入力結合部材は、好適に、上記結合素子の上記導光部材に光を側方から結合させる入力結合部材である。結果として、実質的に平坦な入力結合部材を生じる。これは、表示される画像の妨害を最小化するという利点を有している。さらに、上記結合素子は、層状または平板状に埋め込まれ得る。上記結合素子は、例えば挿入成型またはトランスファ成型による当該結合素子の作製後に、上記ディスプレイの被覆部材（すなわち前面のガラス板）に取り付けられ得る。代替的に、上記被覆部材は、上記結合部材の範囲を規定するための基板として使用される。

１つの実施において、複数の導光部材が、個々の導光部材または一組の導光部材の一部として構成されている。上記導光部材は、当該導光部材の前面および主要な延長部分に直交する平面について見たとき、円形または矩形の横断面を有するように設けられていることが好適である。そのような横断面を有している導光波路は、適切に作製され得、さらに放射光の散乱を制限する。１つの好適な実施形態において、そのような導光部材は、第１およびの第２の表示領域の間に配置されている。これによって、散乱のおそれがさらに低減される。第１およびの第２の表示領域の間におけるそのような配置は、導光部材が被覆部材においてか、または被覆部材の全体に規定されている場合に、特に使用され得る。そのような被覆部材は、典型的に、例えばガラス材料または重合体材料の、透明な基板である。

上述の実施形態のいずれかにおいて、上記センサシステムの（複数の）センサは、上記表示装置の前方の端部に配置されている。

この実施形態の上記入力結合部材は、上記導光部材の上面に存在し得るか、または上記導光部材の内部に有効に存在し得る。上記導光波路の内部におけるそのような位配置の一例は、上記入力結合部材および上記導光部材が同一平面の基平面（ground plane）を有していることである。それから、上記入力結合部材は、上記導光部材の上に広がり得るか、上記導光部材の上面より低い位置を維持し得るか、または当該上面と同一平面であり得る。さらに、上記入力結合部材は、上記導光部材との界面を有し得るか、またはそのような導光部材と一体化され得る。

特定の一実施形態において、単一の入力結合部材または各入力結合部材は円錐形である。ここで、上記結合部材は単一の頂部および基平面を有している。上記基平面は円形または長円形を好ましく有している。上記頂部は上記表示領域と好ましく対向している。

上記入力結合部材は側方に突出している入力結合部材として形成され得る。上記入力結合部材は側方に配置されている同軸の２つの円錐によって規定されており、当該円錐は共通の頂点および異なる頂角を有している。頂角の間の差Δα＝α１−α２は、全反射（ＴＩＲ）に関する臨界角（θ_ｃ）の２倍より小さい（Δα＜２θｃ）。特に、単一の入力結合部材または各入力結合部材は、上記結合素子の誘導部材に対して継ぎ目なく薄くなっている。単一の入力結合部材または各入力結合部材、ならびに単一の誘導部材または各誘導部材は、好適に一体形成されている。

代替的な実施形態において、単一の入力結合部材または各入力結合部材は回折格子である。上記回折格子は、わずかな範囲に設定されている波長の放射光が上記導光部材を通って伝えられることを可能にする。異なる波長（例えば、異なる色）は、互いに異なる回折周期を有している回折格子と結合され得る。波長の範囲は、最も十分な光の強度を示すように、好ましく選択される。

本発明のさらなる実施形態において、円錐状の入力結合部材および回折格子の両方は、複数の入力結合部材として存在している。これらの２つの異なる入力結合部材は共通する１つの導光部材、またはそれぞれについて個別の導光部材に対して結合され得、典型的に異なる複数のセンサに導かれる。

共通する１つの導光部材に対して異なる種類の第１および第２の入力結合部材を使用することによって、少なくとも特定の波長における光の取出しが向上され、したがって、信号対雑音比を向上させ得る。さらに、上記入力結合部材の異なる作用のために、上記センサはより特定の変化を検出し得る。

第１および第２の導光部材の組合せにおいて、異なる種類の第１および第２の入力結合部材のそれぞれを使用することによって、異なる種類の入力結合部材は、異なる種類の測定に適用され得る。例えば、一種（例えば円錐状の入力結合部材）は、輝度の測定に適用され得、一方で、回折格子または後述する蛍光体は、色度の測定に適用され得る。代替的に、一種（例えば円錐状の入力結合部材）は、相対的な測定に使用され得、一方で、他の種（例えば回折格子）は、絶対的な測定に使用され得る。この実施形態において、１つの入力結合部材（これに加えて導光部材およびセンサ）は、他方の入力結合部材より大きな組の画素と結合され得る。一方は、例えば一組の画素を含んでいる表示領域と結合され、他方は表示領域の群と結合される。

さらなる実施形態において、上記入力結合部材は、上記表示領域から放射される光の波長を検査波長に変換する変換体をさらに備えている。上記変換体は、好適に例えば蛍光体に基づいている。そのような蛍光体は上記導光部材の上面に対して局所的に適用されている。代替的に、上記蛍光体は上記導光部材の材料に組み込まれている。蛍光体は、他の入力結合部材の上面に（例えば、回折格子、円錐状の部材または他の入力結合部材において、またはその上面に）適用され得る。

検出波長は、好適に赤外範囲における波長である。この範囲は、検出波長の光がもはや不可視であるという利点を有している。上記導光部材への入力結合、および当該導光部材を伝わる伝送は、したがって不可視である。言い換えると、光の任意の散乱は不可視になり、これにともなって上記ディスプレイの出力される画像の妨害が防止される。例えば、そのような散乱は、光の波長の変換後（すなわち上記蛍光体からの光の再放射の直後）に直接的に生じ得る。上記検出波長は、最も好適には、近赤外範囲における波長（例えば、０．７から１．０マイクロメートル、特に０．８から０．９マイクロメートル）である。そのような波長は市販の光検出器（例えば、シリコン製の光検出器）を用いて好適に検出され得る。

そのような変換にとって好適な蛍光体は、例えばマンガン活性化硫化亜鉛蛍光体（Manganese Activated Zinc Sulphide Phosphor）である。そのような蛍光体は、３ミクロンの領域においてルミネセンスを発し得る。ここで、マンガンの濃度は２％を超えている。本明細書の光学吸収測定は、０．７４ミクロンおよび０．８４ミクロンにおけるサブバンドをともなって、この領域における放射によって励起されるルミネセンスである０．８０ミクロンにおいて最大値を示す。また、他の希土類元素がドープされている硫化亜鉛の蛍光体は、赤外（ＩＲ）放射のために使用され得る。例は、参照によって本明細書に組み込まれるJ.Appl.Phys. 94(2003), 3147に開示されているような、ＺｎＳ：ＥｒＦ３およびＺｎＳ：ＮｄＦ３の薄膜蛍光体である。他の例は、米国特許第４４９９００５号に開示されているようなＺｎＳ：Ｔｍ_ｘＡｇ_ｙである（ｘは１００から１０００ｐｐｍであり、ｙは１０から１００ｐｐｍである）。

上記表示装置は、電気的な駆動システム、および少なくとも１つの上記センサにおいて生成される光学的な測定信号を受信し、受信した光学的な測定信号に基づいて当該電気的な駆動システムを制御する制御部を好適にさらに備えている。

上記表示装置の少なくとも１つの表示領域に規定されているディスプレイは、例えば発光ダイオードに基づくバックライトを有している液晶表示装置（ＬＣＤ）、またはエレクトロルミネセンス装置（例えば有機発光（ＯＬＥＤ）ディスプレイ）といった従来技術に属し得る。

上述の透明な解決手段のセンサに対する代替である代わりに、結合部材およびセンサの解決手段の本センサは、そのような解決手段のセンサに加えて適用され得る。その組合せは検出する解決手段を改良し、異なる種類の解決手段のセンサのそれぞれはそれらの利点を有している。本明細書における解決手段のセンサの１つは、他の解決手段のセンサより多い画素の組と関連付けられ得る。

これまでにおいて対応する解決手段のセンサを有している少なくとも１つの表示領域の存在について説明しているが、センサを有している表示領域の数は、好ましく１を超えている、例えば、２、４、８または任意の複数である。必須ではないが、上記ディスプレイの各表示領域が解決手段のセンサを備えていることが好ましい。例えば、表示領域の群における単一の表示領域が解決手段のセンサを備え得る。

本発明に係るさらなる局面において、光特性の検出と同時に画像を表示する上記表示装置の使用が提供される。

最も好適には、実時間検出は、ルミネセンスについて実施される。色度（クロミナンス）の特徴の検出は校正モードにおいて（例えば、上記ディスプレイが表示モードではないときに）実施され得る。しかし、クロミナンスの検出がまた表示モードにおいて実時間に実施され得ることは除外されない。基準に対する相対的な測定を行うことが好適である。基準は上記ディスプレイの試験画像または起動画像として選択され得る。

画像の表示中における好適な実時間の検出のために、検出される値に対するさらなる処理が好適に実施される。その処理において、表示領域に表示される画像は対応する（複数の）検出値の処理に使用される。考慮される画像の特徴は、特に光の特性、より好ましくは個々の画素によって放射される光の特性またはそれらの平均である。そのような光の特性の一例は、明確にするために以降において使用されている輝度の値である。同じか、または類似の処理は他の光の特性（例えば、クロミナンス、色の変化、カラーバランス．．．）についてなされ得る。

演算手順は、上記ディスプレイに供給されるデジタルの駆動レベルに基づいて、表示領域ごとのそれらの輝度の値の平均を決定し得る。使用されている表示領域において理論的に放射される光の代わりに、単一の画素または画素の群の実際の光の放射と比較するとき、放射される光の実際の非理想性を測定することが、後になってより困難になる。上記平均の決定において、光がある角度の全体にわたって特定の強度において放射されていることが考慮され得る。算出された平均は理想的に放射された輝度であるとみなされ得る。

上記センサによって検出された輝度の値は、それから理想的に放射された上記輝度と比較される。好適には、上記センサによって検出された輝度の値は、上記比較の前にか、または上記比較に続いて、基準と比較される。放射されている輝度の値および基準の値を用いた二段階の比較は検出結果を提供する。

一実施形態において、そのような検出結果は、閾値のより高い値および／またはより低い値に対して、制御部によって比較される。検出結果が許容される範囲の値から外れている場合、検出結果は、確認されるか、または補正されるべきである。確認のための１つの可能性は、上記表示領域についての１つ以上の連続する検出結果が算出され、制御部によって比較されることである。１つの表示領域にとっての検出値が臨界の数値を超えて許容範囲の外側にある場合、それから上記表示領域にとっての輝度の設定は、検出値を許容範囲内に収めるように補正される。臨界の数値は例えば７から１０であり、例えば検出値が８、９または１０だけ許容範囲から外れている場合に、制御部は作用し始める。そうでなければ、許容範囲から外れている検出値の数値が、モニタリング値を超えているが、臨界の値より低い場合、それから上記制御部はモニタリングの継続を決定し得る。

処理労力を平均化するために、上記制御部は、すべての検出結果を連続的に確認せずに、ある検出結果の後における検出結果を確認することを決定し得る。さらに、この比較処理は、処理装置が使用されていないときにのみ実施されるように、相対的に低い優先度をもって予定され得る。

他の実施形態において、そのような検出結果はメモリに記憶される。モニタリング期間の終了時に、検出結果のそうような組が評価され得る。好適な評価の１つは、輝度の検出された値が、制御部によって指定された設定にしたがって放射されている値より、体系的に高いか、または低いかを見出すことである。そのような体系的な差異が存在している場合、上記制御部によって指定された設定はそれに応じて適合され得る。検出結果の組の堅牢性を向上させるために、特定の検出結果（例えば、より高い値およびより低い値）は、上記組から除外され得る。さらに、それは、特定の表示設定に対応する値が観察され得る。例えば、高い輝度設定に対応している検出値のみが観察される。これは、上記ディスプレイが高い輝度設定において動作する場合に、他の設定（例えば、低い輝度設定）における動作と類似することを検証するために好適であり得る。代替的に、特定の輝度設定の検出値は、これらの値が輝度設定を確認するために最も信頼性があるように評価され得る。高い値および低い値の代わりに、主に黄色の画像を出力しているときに対して主に緑の画像を出力しているときの輝度を考慮し得る。さらにモニタリングにおける表示領域の実質的にすべての画素が共通して異なる輝度の値を有している設定に対して、当該画素が類似の輝度または同じ輝度の値を有している設定にとっての輝度を考慮し得る。

さらなる算出は検出値の上記組に基づき得る。例えば、検出値と設定との差のみを決定する代わりに、微分値が確認され得る。それから、これは、差が増加しているか、または減少しているかを調べるために使用され得る。さらに、そのような微分値を決定する時間尺度は、絶対的な差より小さいか、または大きくあり得、好ましくはより大きい。平均値が長時間にわたる決定に使用されることは、排除されない。

他の使用は、互いに比較されている異なる表示領域についての検出値の組みである。このようにして、ディスプレイの放射率（例えば輝度）の均一性が算出され得る。

上記処理および算出のための表示設定および検出値の記憶の使用がもたらされることは、当業者によって理解される。効率的な記憶プロトコルは当業者によってさらに実施され得る。以上において輝度を例にして説明が繰り返されているが、その説明は、他の光特性に対して等しく適用され得る。

以上において詳細に述べられているように、最初の検出値は校正を目的とする基準値と好適に比較される。校正は表示領域ごとに典型的に実施される。ブラックライトを有しているディスプレイを使用する場合に、校正は、１つの表示領域、および好適には１つ以上の周囲の表示領域について、ブラックライトのオンおよびオフの切り替えを典型的に含んでいる。ブラックライトなしのディスプレイを使用する場合に、校正は、１つの表示領域、および好適には１つ以上の周囲の表示領域ないの表示のオフの切り替えを典型的に含んでいる。校正は、例えばディスプレイの起動直後の最初に実施される。校正は、複数の表示領域について引き続いて繰り返される。観察者を困惑させることなく実時間の使用中におけるそのような校正のための瞬間は、例えば、画像の第１のブロックおよび第２のブロックの間の短い移行期間を包含している。民生用のディスプレイの場合、そのような移行期間は、例えば新たな定期的な番組（例えば、毎日のニュース）のアナウンスである。業務用のディスプレイ（例えば、医療用途のディスプレイ）の場合、そのような移行期間は、例えば第１の医療用画像（Ｘ線およびＭＲＩなど）および第２の医療用画像を確認する間の期間である。制御部は、そのような移行期間を識別するか、または決定し得る。

以上に述べられているように、異なる種類の結合部材は異なる光特性を検出するために適用され得る。個別に検出され得る典型的な光特性は、輝度特性、クロミナンス強度を包含している。

上述の方法は、上述のセンサの解決法の使用として特許請求の範囲に示されており、当該方法がまた、実時間測定に使用され得るディスプレイにとっての任意の他のセンサに適用可能であることは理解される。上記方法は、より一般的にセンサによって決定される少なくとも１つの値を評価する方法である。当該方法は、以下のステップ：
検出結果を供給すること；
センサによる決定が基づいている瞬間に対応して、特定の表示領域についてセンサによって決定された値の、当該表示領域にとっての表示設定（の平均）との比較によって、設定に依存しない検出値を算出すること；
上記センサによって決定された上記値または設定に依存しない上記検出値を基準値に対して校正すること；
上記検出結果を評価するか、および／または表示評価パラメータを規定する検出結果の組を評価することを包含している。

表示評価パラメータが許容範囲から外れている場合、上記表示設定を修正するか、および／または上記表示領域のモニタリングを継続する。本明細書に使用されるとき表示設定の平均は、よく好ましくは、上述のように理想的に放射される輝度である。

本発明のこれらの局面および他の局面は、以下に記載の実施形態から明らかであり、当該実施形態を参照して明らかにされる。

本発明の第１の実施形態に係るセンサシステムを有している表示装置の模式図である。 図１に示されているセンサシステムの結合素子を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る表示装置における使用のためのセンサシステムの鉛直方向における断面を示す図である。 本発明の第４の実施形態に係るセンサシステムを有している表示装置の水平方向における断面を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係るセンサステムを有している表示装置の側面図である。

本発明は、特定の実施形態について、特定の図面を参照して説明される。しかし、本発明は、特許請求の範囲のみによって限定され、これらに限定されない。説明されている図面は単に模式的なものであり、非限定的である。図面におけるいくつかの要素の大きさは、誇張され得、例示を目的とした比率に描写されていない。さらに、本明細書および特許請求の範囲における、第１、第２および第３などの用語は、類似の要素を区別するために使用されており、順序または時間的な順序を必ずしも説明していない。そのように使用されている用語が適切な状況において交換可能であり、本明細書に記載の本発明の実施形態が本明細書に記載または例示以外の他の配置において動作可能であることは理解される。

さらに、本明細書および特許請求の範囲における上面、底面、上方および下方などの用語は、説明を目的として使用されており、相対的な位置を必ずしも説明していない。そのように使用される用語が適切な状況において交換可能であり、本明細書に記載の本発明の実施形態が本明細書に記載または例示以外の他の方向性において動作可能であることは理解される。

特許請求の範囲に使用されている“備えている”という用語は、その後ろに上げられている手段に限定されると解釈されるべきではなく、当該用語は他の要素またはステップを排除しないことが認められるべきである。したがって、“手段ＡおよびＢを含んでいる装置”という表現の範囲は、構成要素ＡおよびＢのみからなる装置に限定されるべきではない。上記表現は、本発明について上記装置の単に該当する構成要素がＡおよびＢであることを意味している。

特許請求の範囲に使用されている“結合されている”という用語も同様に、直接的な接続のみに限定して解釈されるべきではないことに注意すべきである。したがって、“装置Ａが装置Ｂに結合されている”という表現の範囲は、装置Ａの出力が装置Ｂの入力に対して直接に接続されている装置またはシステムに限定されるべきではない。上記表現は、Ａの出力とＢの入力との間に、他の装置または手段を含んでいる経路であり得る経路が存在していることを意味している。

本願の全体を通して使用されている“少なくとも部分的に透明な”という用語は、すべての波長について部分的に透明であり得るか、すべての波長について完全に透明いであり得るか、ある範囲の波長について完全に透明であり得るか、またはある範囲の波長について部分的に透明であり得る対象を指していることが認められる。典型的に上記用語は、光学的な透明度（例えば、可視光についての透明度）を指している。本明細書において、部分的に透明は、部分的に透明な部材を通して示される画像の強度および／または解像度が当該部分的に透明な部材に起因して低減される特性として理解される。部分的に透明は、ほぼ５０％、より好ましくはほぼ２５％、より好ましくはほぼ１０％、またはさらにほぼ５％において光の強度に影響する低減を特に指している。上記部材は、実質的に透明である（すなわち、ほぼ１０％における低減をともなう）ように、典型的に選択される。

“光導波路”という用語は、所定の方向に光を導き得る任意の構造を指すために本明細書に使用されている。当該用語の好ましい実施形態の１つは、光導波路（例えば、光を導くために最適化されている構造を有している導波路）である。そのような構造は、実質的な回折および／または散乱なしに光を十分に反射する表面に典型的に設けられている。そのような表面は、互いについて実質的に９０度または１８０度の角度を含み得る。角柱の構造は、それらが任意の放射された光を散乱させる傾向にあり、それにともなって出力された画像の可視的な乱れを導くので、利点を損なうと考えられる。

さらに、“ディスプレイ”という用語は、機能的なディスプレイを指すために本明細書に使用されている。一例としての液晶表示装置の場合に、これは、アクティブマトリクスまたはパッシブマトリクスのアドレッシングが設けられている積層である。機能的なディスプレイは表示領域に細分されている。画像は１つ以上の表示領域に表示され得る。“表示装置”という用語は、センサ、導光部材および入力結合部材を含んでいる完全な装置を指すために本明細書に使用されている。表示装置は、制御部、駆動システムおよび当該表示装置の適切な動作に必要とされる任意の他の電子回路をさらに備えている。

図１は、液晶表示装置（ＬＣＤ装置）２として形成されている表示装置１を示している。代替的に、上記表示装置は、プラズマ表示装置または光を放射する任意の種類の表示装置として形成されている。表示装置１のディスプレイ３は表示領域５の複数の群４に分割されており、各表示領域５は複数の画素を備えている。この例の表示装置３は、表示領域５の８つの群４を備えており、各群４はこの例において１０の表示領域に備えている。表示領域５のそれぞれは、表示装置の視角の中に光を放射して、表示装置１の前にいる観察者に画像を表示するために適合されている。

図１は、例えばセンサ９の８つの群８を備えているセンサアレイ７を有している、センサシステム６をさらに示している。群８のそれぞれは、例えば１０のセンサ９（個々のセンサ９は図３、４および５に示されている）を備えており、表示領域５の群４の１つに対応している。センサ９のそれぞれは、対応する表示領域５の１つに対応している。センサシステム６は、対応するセンサ９を有している表示領域５のための結合素子１０をさらに備えている。結合素子１０のそれぞれは、図２に示されるように、導光部材１２および導光部材１２に光を結合させる入力結合部材１３を備えている。図２に示されている入力結合部材１３は、頂点および基平面を有している円錐状である。入力結合部材１３の頂点が表示領域５と対向していることは、理解されるべきである。表示領域５から放射されて入力結合部材１３に達する光は、それから入力結合部材１３の表面において屈折される。一実施形態において、入力結合部材１３は、側方に突出している入力結合部材１４として形成されている。入力結合部材１４は、同軸に配置されている側方に向かう２つの円錐１５、１６に規定されており、当該円錐１５、１６は、共通の頂点１７および異なる頂角α１、α２を有している。入力結合部材１４を規定している円錐１５、１６の直径は、導光部材１２の幅と等しいか、またはほぼ等しい。上記光は、最初に、表示領域５から表示装置１の視角に放射された（矢印１８）。この最初に放射された光の方向は、導光部材１２の長さ方向の軸１９の直線と直交している。すべての導光部材１２は、表示装置１の一方の端部２１におけるセンサアレイ７に対して共通する平面２０において、平行に伸びている。端部２１およびセンサアレイ７は表示装置１の視角の外側にある。

代替的に、入力結合部材１３としての回折格子の使用がもたらされ得る。ここで、回折格子は、回折格子の周期としても知られているピッチを有して備えられている。上記ピッチは、結合される光の波長のオーダー、特に５００ｎｍから２μｍである。さらなる実施形態において蛍光体が使用される。蛍光体のサイズは検出する光の波長より小さくあり得る。

導光部材１２は、単一のセンサ９に対して代替的に接続され得る。すべての個々の表示領域５は時間系列検出モードによって検出され得る。

導光部材１２は、例えば、表示装置１の特定の表示領域５によって放射される光のわずかな部分を吸収する、透明な光ファイバ２２またはほとんど透明な光ファイバ２２（または微細な光伝導体）として形成されている。光ファイバ２２は、観察者がそれに気づかないほどに小さく、測定可能な量の光を伝えるために十分に大きい必要がある。導光部材および入力結合構造に起因する光の減少は、任意の表示領域について約５％である。導波路は、以下に記載の通り光ファイバの代わりに適用され得る。

表示装置１のほとんどは、表示装置１の前部２５における透明媒体２４としての役割を果たす前面の透明なプレート（例えば、ガラス板２３）を用いて構成されている。他の表示装置１は前部２５における他の透明媒体２４を用いて凹凸を有して作製され得る。導光部材１２は、透明基板（例えば、ガラス）上の層として好ましく形成されている。導光部材１２を形成するために好適な材料は、例えばＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）である。そのような材料は、例えば、商品名Lightlink（商標）（製品番号：XP-5202A Waveguide CladおよびXP-6701A Waveguide Core）としてRohm&Haasから市販されている。導波路は、２〜１０マイクロメートルのオーダーの厚さ、および数マイクロメートルから数ミリメートルのオーダーの幅を好適に有している。導波路は、１つ以上のクラッド層の間に規定されているコア層を典型的に備えている。上記コア層は、例えば第１および第２のクラッド層の間に挟まれている。上記コア層はセンサに光を効率的に伝えている。上記コア層およびクラッド層の間の界面は、所望の方向に光を導くように反射が生じる、上記導波路の表面を規定している。入力結合部材１３は上記導波路の上記コア層内に光を向け直すように好適に規定されている。

代替的に、より高い屈折率を有しているファイバ２２として形成されている平行な結合素子１０は、媒体２４、特に前面のガラス板２３に埋め込まれている。各領域５の上方には、その領域５からの光が表示装置の段部２１に伝送され得るように、結合素子１０が所定の誘導部材１２上に構成されている。端部２１において、センサアレイ７は表示装置１上における各表示領域５の光を捕捉する。このアレイ７は、当然、平面２０におけるファイバ２２と同じピッチを必要とする。ファイバが一例として本明細書に述べられていると同時に、他の導光部材（例えば導波路）が代替的に適用され得る。

図１において結合素子１０は、異なる長さを有して並べられている。実際には、全長の結合素子１０が存在し得る。結合部材１３は、結合素子１０の導光部材１０に光（対応する表示領域５から表示装置１の視角に放射された光）を結合させるために、目的の領域５に存在している。当該光は、導光部材１２の端部から表示装置１の端部２１におけるセンサアレイの対応するセンサ９に後ほど結合させられる。センサ９は結合素子１０から到達する光のみを好ましく測定する。

さらに、結合素子１０における光の特性と、取り囲んでいる前面のガラス板２３における光の特性との差が測定される。測定方法のこの組合せは、最も高い正確さを導く。上記特性は、例えば強度または色度であり得る。

１つの方法において、各結合素子１０は、表示装置１の所定の領域から到達する光に代表される光を伝える。ディスプレイ３を完全な白に設定すること、または１つの領域から他の領域５まで飛び越えて存在している白いドットを用いることによって、各領域における光の出力の正確な測定を可能にする。

しかし、この方法によって、観察者がそれに気づくことなく継続的な測定を実施することは可能ではない。この場合、関連する出力光の特性（例えば、色度または輝度）は、画像の情報、画素の放射パターンおよび結合素子１１に対する画素の位置に依存して算出されるべきである。画像情報は、光の関連する特性（例えば、特定の領域（例えばディスプレイ３の画素）からどれだけの光到達しているか、またはその色度）の値を決定する。

平行な前面のガラス板２３（特に石英ガラス製の板２３）における、梁のような形状（すなわち矩形の横断面）の光ファイバ２２の例について考える。ファイバ２２を通して光を導くために、当該光は、伝導モード（conductive modes）の１つに伝わらなければならない。ファイバ２２の外部から到達する光、または板２３の外部から到達する光が伝導モードの１つに結合されることは困難である。ファイバ２２の局所的な変化を伝導モードにすることが必要とされる。そのような局所的な変化は異なる方法において実現され得るが、この場合、ファイバ２２の内部に光を取り込むことよりも重要な要求がある。

正確な測定にとって、特定の方向からの（対応する表示領域５から表示装置の視角に向かう）光のみが対応する結合素子１０（ファイバ２２）に入ることが重要である。表示装置１の外部からの光（“雑音”の光）は測定を妨害する。

さらに、導光部材（例えば、ファイバまたは導波路）への入射によって表示される画像が、ほとんど乱されないか、実質的に乱されないか、またはまったく乱されないことが重要である。

本発明によれば、導光部材に光を結合させる入力結合部材１３の使用がもたらされる。結合部材１３は、表示領域に対応する位置に局所的に適合される限られた直径を有している構造である。入力結合部材１３は、表示領域より小さい面積、例えば表示領域のほぼ１％、より好ましくは表示領域のほぼ０．１％の面積を有している。入力結合部材は、側方に突出するように好適に設計されている（すなわちそれは側面方向に光を導く）。

さらに、入力結合部材は、当該入力結合部材に向かっている光の少なくとも一部にとって、その表面領域の少なくとも一部において光学的に透明であるように設計され得る。このようにして、入力結合部材の位置に対応する画像の部分は、観察者に対して依然として伝えられる。例えば入力結合部材の領域に到達する光の３０％が伝えられる場合、人の眼は、入力結合部材の領域における画像と近傍の領域における画像との間の強度のわずかな差を自動的に補正する。結果としてそれは不可視である。入力結合部材のそのような部分的な透明度は、高いことが好ましいが、必須とは判断されないことが明らかに認められる。代替的に、入力結合部材は表示領域の重要ではない部分に配置され得る。そのような重要でない部分は、例えば表示領域の端の領域、または第１および第２の隣接する画素の間の領域である。入力結合部材が相対的に小さい（例えば表示領域のほぼ０．１％）場合に、これは特に適している。

さらなる実施形態において、入力結合部材は、円形または長円形である基平面を有して設けられているか、または曲線的な端部を有して設けられている。入力結合部材の基平面は、典型的に観察者の側に配置されている部分である。したがって、それは最も視覚に捉えやすい。鋭い端部または角を有していない基平面を用いることによって、この視認性が低減され、そのような鋭い端部における任意の散乱が防止される。

完全な分離は達成困難であり得るが、図２に示されている結合素子１０を備えているセンサシステム６によれば、非常に良好な信号対雑音比（ＳＮＲ）が達成され得る。

図５は本発明の第２の実施形態に係るセンサシステム９の側面を示している。本実施形態のセンサシステムは、行列を有しているマトリクスとして配列されている透明なセンサ３３を備えている。センサ３３は、基板３９（好ましくは前面のガラス板２３）上の異なる２つの層３７、３８における平行な複数の帯の２つの群３４、３５を備えている積層として実現されている。中間層４０は異なる群３５、３６の帯３６の間に配置されている。第１の群３４の帯（列）は第２の群の帯（行）と直交して伸びている。センサシステム６は表示領域を異なる区画に分割しており、区画のそれぞれは透明電極によって接続されているそれ自身の光学センサ９を有している。

透明電極にとって好適な材料は、例えばＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）およびポリ−３，４−エチレンジオキシチオフェン ポリスチレン酸（当該技術においてＰＥＤＯＴ−ＰＳＳとして公知である）である。このセンサアレイ７は、表示装置２（例えばＬＣＤ）の前面のガラスに取り付けられ得るか、または前面のガラス板２３に対して積層され得る。

中間層４０は、好ましくは有機光伝導体であり、単層構造、二層構造または多層構造であり得る。中間層４０は、励起子生成層（ＥＧＬ）および電荷移動層（ＣＴＬ）を最も好適に備えている。電荷移動層（ＣＴＬ）は、両者の間に電位差が印加される第１および第２の透明電極と接続している。ＣＴＬの厚さは、例えば２５〜１００ｎｍ（例えば５０ｎｍ）の範囲にあり得る。ＥＧＬ層は５〜５０ｎｍ（例えば２０ｎｍ）のオーダーの厚さを有している。ＥＧＬにとっての材料は、好適に、太陽電池素子における光吸収材料としての用途が知られている材料である。当該材料は例えばペリレン誘導体である。特定の一例は、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボキシリックビスベンズイミダゾール（ＰＴＣＢＩ）である。ＣＴＬにとっての材料は典型的にｐ型の有機半導体材料である。種々の例は、有機トランジスタの技術において公知であり、有機発光ダイオードに使用される正孔輸送材料である。例としては、ペンタセン、ポリ−３−ヘキシルチオフェン（Ｐ３ＨＴ）、２−メトキシ，５−（２’−エチル−ヘキシルオキシ）−１，４−フェニレン ビニレン（ＭＥＨ−ＰＰＶ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）が挙げられる。異なる混合物としての小分子および重合半導体の混合物が代替的に使用され得る。ＣＴＬおよびＥＧＬにとっての材料は、軌道のエネルギー準位（ＨＯＭＯ、ＬＵＭＯ）が、両方の層の界面において励起子が解離するように、適切に適合されるように好適に選択される。一実施形態において、電荷蓄積層（ＣＳＬ）はＣＴＬおよびＥＧＬの間に存在し得る。種々の材料が、例えば低分子の有機材料および結合剤に基づいて、電荷蓄積層として使用され得る。そのような材料は、その内容が参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第６６１７６０４号から公知である。

本発明によれば、少なくとも部分的に透明な電極材料の使用がもたらされる。これは例えばＩＴＯである。代替的に、透明な導電体（例えば、ＩＴＯまたはＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）は、少なくとも部分的に透明であるために十分に薄い金属層と組み合わせられ得る。好適な材料は、例えばＡｕ、Ｍｏ、Ｃｒである。そのような金属層の好適な厚さは、特にナノメートルのオーダー（例えば、２ｎｍ未満の厚さ）である。ＩＴＯが金の代わりに使用される場合、本発明者らは、その構造が高品質なディスプレイにおける輝度のモニタリングに有用であるほどに機能するとは予想しなかった。

また、二層構造を用いる代わりに単層構造が使用され得る。また、この構成はＣＬＴのみを用いて、参照されている論文において試験されている。同様に、上記論文において電極はＡｕであり、一方でわれわれは（半）透明のセンサが形成され得るように、ＩＴＯ電極を有している実施形態を作製した。また、われわれは、他の有機層（例えばＰＴＣＤＡ）を用いた、ＩＴＯ電極を有している実施形態を作製した。有機光伝導体は、パターン化した層であり得るか、またはディスプレイ全体を覆っている単一のシートであり得る。後者の場合において、各表示領域５は、電極の固有の組を有しているが、それらは共通する有機光電性層（単一または複数）を共有している。ディスプレイ全体を覆っている単一のシートのさらなる利点は、有機層による予想される色の特定の吸収がディスプレイの全体において均一であることである。有機材料のいくつかの島がディスプレイ上に分かれている場合、輝度および／または色度の不均一は、補正することがより困難になる。

さらなる実施の１つにおいて、電極は指型の伸長を有して設けられている。第１および第２の電極の伸長は、互いにはまり合っているパターンを好ましく形成している。指の数は、２から５０００、より好ましくは２５０から２５００、好適には５００から１０００の間のいずれかであり得る。単一の透明なセンサの表面積は、マイクロ平方メートルのオーダーであるが、ミリ平方メートル（例えば、１から１０００平方ミリメートル）のオーダーであることが好ましい。好適な形状の１つは、例えば１５００×１０マイクロメートルのサイズであるが、例えば４×６マイクロメートルのサイズは除外されない。

上記さらなる実施との関連において、上記電極を用いて基板上にセンサを構築することが最も好適である。それらにおける中間層４０は、上記電極を覆っているか、または上記電極の下層にある。言い換えると、図５は第１および第２の電極層（列および帯）を備えている設計を示しているが、単一の電極層で十分であり得る。しかし、中間層を有している第１および第２の電極のセンサが当業者にとって公知のように、適切なアドレスの指定および読み出しのためのマトリクスとしてより高い水準において配置され得ることが、認められる。中間層は電極の準備の後に最も好適に堆積される。基板は平坦化層として設けられている。

必要に応じて、トランジスタは、特に伝導体から制御部にわたる伝送にとっての信号の増幅のために、光センサの出力に備えられ得る。最も好適には、有機トランジスタの使用がもたらされる。電極は光検出器の材料と同じ電極材料において特徴付けられ得る。代替的に、トランジスタの隠されている好適な配置をともなって、金の電極の使用がもたらされ得る。底部のゲート構造、ペンタセン半導体およびパリレン誘電体を有している有機電界効果トランジスタ素子構造が好適に適用される。パリレンのバイアスカット（vias vut）は、光伝導体の互いにはまり合わされている電極構造へのアクセスを可能にする。

中間体４０は、１つの表示領域５、表示領域５の群、または代替的に表示領域５内の特定の画素に収められるように、パターン化され得る。代替的に、中間層は実質的にパターン化されていない。透明なセンサによる任意の色の特定の吸収は、それからディスプレイの全体にわたって均一化される。

代替的に、中間層４０は、有機層に溶解されているか、または分散されている、有機または無機のナノ粒子またはマイクロ粒子を含み得る。さらなる代替物は、異なる有機材料の組合せを含んでいる中間層４０である。有機光電性粒子が、波長依存性の強い光電性の吸収係数をしばしば示すので、そのような構成は、着色の程度がより小さい伝送スペクトルを生じ得る。それは、可視スペクトルの全体にわたる検出を向上させるためか、または特定の波長範囲の検出を向上させるために使用され得る。

２つ以上の透明なセンサが好適に表示領域５に存在し得る。さらなるセンサは、測定の向上のために使用され得るが、異なる色に特有の測定をもたらすために使用され得る。さらに、透明なセンサを有している前面の実質的に全体を覆うことによって、少なくとも部分的に透明なセンサにおける吸収に起因する、放射される光の強度の任意の低下は、より少なく視認されるか、または視認されない。

図５に示されているようなセンサ９を構成することによって、透明センサ３０のセンサ表面は自動的に異なる区画に分割される。特定の区画は、特定の表示領域、好ましくは画素に対応しており、その行列の全体に電界をかけることによってアドレスされ（addressed）得る。所定の時点において回路に流れている電流はその区画を通っている光電流に代表される。

このセンサシステム６は電流の方向を区別できない。したがって、透明なセンサ３０を通っている電流は、表示領域５の画素または外部の光のいずれかであり得る。したがって、活動していないバックライトを用いた基準の測定が好適に実施される。

透明なセンサは、前面のガラスおよびディスプレイの間にある前部に好適に存在している。前面のガラスは、外部の湿度（例えば、前面のガラスにこぼれた水、洗浄剤の使用など）からの保護をもたらす。また、前面のガラスは、予想されるセンサ外部の損傷からの保護をもたらす。前面のガラスおよびディスプレイの間にある空洞に存在している任意の湿度の悪影響を最小化するために、センサの封止が実施される。

図３は後方の検出のためのセンサシステム６に関する本発明の他の実施形態を示している。図３は、表示装置１の前部において（左から右に）拡散部、いくつかのコリメータホイル、デュアル輝度上昇フィルム（dual brightness enhancement film）（ＤＢＥＦ）およびＬＥＤ表示素子を備えているディスプレイ３の光学的な積層を単純化して説明している。ディスプレイ３の背面（左側）において、センサシステム６のセンサ９は、表示領域５における光のすべてを測定するために加えられている。バックライト装置２７はセンサ９およびディスプレイ３の積層の間に配置されている。センサ９は、前面に対して直交する、直角をなす光に近い光のみが検出されるように、筐体のさら穴に埋め込まれている（counter sunken）。

図３に示されているセンサシステム６は、光の特性を検出する有利な方法を実施するために使用され得る。上記光の特性は、例えば、液晶表示装置２（ＬＣＤ装置）の少なくとも１つの表示領域５から当該表示装置２の視角に放射される光の強度または色度である。ここで、上記ＬＣＤ装置２は、表示装置２の液晶表示部材として形成されているディスプレイ３を照明するバックライト装置２７を備えている。当該方法は、以下のステップ：
バックライト装置２７を消灯させること；
少なくとも１つの選択される表示領域５によって放射される光を検出すること；および
バックライト装置２７を点灯させること
を包含している。

少なくとも１つの選択される表示領域５によって放射された光の検出を行う、可能性のある３つの方法がある。非常に大がかりな方法は、飛行時間の原理、および表示装置１の前部２５にある偏光子−空気界面（図示せず）において反応する光子のみを測定することの利用である。第２の方法は、同じ結果を実現するが、測定のためにより高い輝度をともなう、ディスプレイ１の前方における鏡２８として形成されている光学素子１０を利用する。第３の方法は、バックライト装置２７のバックライトの空洞から外に出たエネルギーを測定することからなる。

図４は、本発明の第４の実施形態に係るセンサシステム６を有している表示装置１の水平方向の断面を示している。本実施形態は走査型センサシステムである。センサシステム６は、表示装置１の前部２５に配置されている半導体の走査型センサシステムとして実現されている。表示装置１は、この例では液晶ディスプレイであるが、それは必須ではない。この実施形態は入力結合部材を有効に備えている。そこに作製されている基板または構造（導波路、ファイバ）は導光部材として使用され得る。

本発明のこの実施形態によれば、半導体の走査型センサシステムは切り替え可能な鏡である。これにともなって、光はセンサの方向に向け直される。このような半導体の走査型センサシステムは、入力結合部材および導光部材の両方を一体化している。好適な一実施形態において、半導体の走査型センサシステムは、ペロブスカイト結晶材料または多結晶材料、特にジルコン酸チタン酸鉛に基づく材料の群に基づいている。そのような材料の典型的な例としては、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）、ランタンがドープされているジルコン酸チタン酸鉛（ＰＬＺＴ）、チタン酸鉛（ＰＴ）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、チタン酸バリウムストロンチウム（ＢａＳｒＴｉＯ３）が挙げられる。そのような材料は、希土類材料を用いてさらにドープされ得、化学蒸着によって、ゾルゲル技術によって、焼結されるべく粒子としてもたらされ得る。本実施形態の多くのバリエーションは、コンデンサ、作動装置およびマイクロアクチュエータ（ＭＥＭＳ）の分野に基づいて公知である。

一例において、ＰＬＴＺの使用がもたらされる。付加的な層２９は、前面のガラス板２３に加えられ得、センサシステム６の光学素子１０であり得る。この層は、少なくとも１つの透明な分離層３０によって線状の電極に分割される、導電性の透明な層（例えば、スズ酸化物（例えば、好ましくはＩＴＯ層２９（ＩＴＯ：インジウム−スズ酸化物）））である。分離層３０は、わずか数ミクロン（μｍ）の厚さであり、角度βを有して配置されている。分離層３０は、ＰＬＺＴ層（ＰＬＺＴ：ランタンがドープされているジルコン酸チタン酸鉛）がその一例である、任意の好適な透明な絶縁層である。上記絶縁層は、導電層、および少なくとも当該絶縁層を囲んでいる当該導電層の領域の屈折率と類似（例えば、屈折率について５％未満の差）の屈折率を好ましく有している。例えば、ＰＬＺＴ層はＩＴＯ層２９とほとんど同じ屈折率を有している。分離層３１は、表示領域５から対応するセンサ９に放射される光の少なくとも一部を検出する電気光学的に切り替え可能な鏡３１であり、電圧によって駆動される。上記絶縁層は、少なくとも１つのＩＴＯの副層および少なくとも１つのガラスまたはＩＰＭＲＡの副層の組み立て品であり得る。

さらなる一例において四層構造が製造される。基板から初めて、例えば次にガラス基板、第１の透明な電極が設けられる。これは、例えば３０ｎｍの厚さであった。それに対してペロブスカイトの層が、この例においてＣＶＤ技術によって成長された。層の厚さはおよそ１マイクロメートルであった。続いて重合体が堆積された。上記重合体はＩＴＯの指型のパターンをマスクするために加えられた。底部電極およびＰＺＴの上部にある指型の間のこの構造に対して電圧が印加されると、指型のそれぞれの下にあるＰＺＴの屈折率が変化する。屈折率のこの変化は回折像を生じさせる。上部電極の指型のパターンは、空気とガラスとの次の界面において全反射を受ける方向へと、同じ周期を有している回折像が光を回折させるように、好ましく選択される。その後、光はガラス基板を通ってセンサに導かれる。これにともなって、０を超える回折次数がガラスに結合させ、かつガラスにおいて維持されることのすべてが実現される。必要に応じて、特定の光を導く構造（例えば、導波路）は、基板に対して間接的にか、または直接的に適用され得る。

ここではＩＴＯの使用が非常に好都合であることは明らかであるが、本発明の本実施形態はＩＴＯ電極の使用に限定されないと認められる。他の透明材料が同様に首尾よく使用され得る。さらに、部分的に透明な材料が、特に指型の電極パターンにとって適用され得る。さらに、ペロブスカイト層が基板または他の導光部材における回折を可能にさせるような、代替的な電極パターンが、設計されることは除外されない。

半導体の走査型センサシステムは、移動しない部分を有しており、結果として耐久性になる場合に有利である。他の利点は、半導体の走査型センサシステムが非常に薄く作製され得、動作するときに塵を生じないことである。

代替的な解決法は、ディスプレイ３を走査する（横切る）反射面または鏡２８の使用であり得、これによって、センサアレイ７の方向に光を反射させる。（複数の）センサに向かって光を、屈折させるか、反射させるか、曲げるか、または回折させることができる他の光学素子が、使用され得る。

センサアレイ７は、光の強度または色度を測定するためのフィルタありまたはなしの、光ダイオードアレイ３２であり得る。鏡の位置に応じた測定される光の捕捉および必要に応じて記憶（storing）は、正確な光特性のマップ（例えば、ディスプレイ３によって放射された出力の色度または輝度のマップ）をもたらす。比較可能な結果は、異なる複数の表示領域５にわたって検出器アレイ９自体を通過させることによって実現され得る。

本発明は、図面およびこれまでの記載において図示され、詳細に説明されているが、そのような図示および説明は、例示的かつ典型的なものと見なされるべきであり、限定的なものと見なされるべきではない。本発明は開示されている実施形態に限定されない。

開示されている実施形態に対する他の変更は、図面、開示および添付の特許請求の範囲の検討に基づいて、特許請求されている発明を実施する当業者によって理解され得、達成され得る。特許請求の範囲における不定冠詞“a”または“an”は複数を除外していない。特定の手段が互いに異なる従属請求項に言及されているという単なる事実は、これらの手段の組合せが首尾よく使用され得ないことを意味していない。特許請求の範囲における任意の引用符号は、特許請求の範囲の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。

Claims (18)

1. 複数の画素が設けられている少なくとも１つの表示領域（５）を備えている表示装置であって、当該表示領域（５）のそれぞれについて、上記表示領域（５）から放射される光の特性を検出する少なくとも部分的に透明なセンサ（９）が上記表示領域（５）に設けられており、当該センサ（９）が上記表示領域の前方にある、上記表示装置の前部に配置されている、表示装置。
2. 上記視角の範囲内にある上記センサからの測定信号を、制御部に伝送するために導く導電体をさらに備えており、当該導電体は少なくとも部分的に透明である、請求項１に記載の表示装置。
3. 上記センサは有機光導電体を備えている、請求項１に記載の表示装置。
4. 上記有機光導電体は励起子生成層および電荷移動層を有している二層構造であり、当該電荷移動層は第１の電極および第２の電極と接している、請求項３に記載の表示装置。
5. 上記センサは少なくとも部分的に透明な電極を備えている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の表示装置。
6. 少なくとも部分的に透明な上記電極は導電性の酸化物を含んでいる、請求項５に記載の表示装置。
7. 複数の画素が設けられている少なくとも１つの表示領域（５）を備えている表示装置であって、
   当該表示領域（５）のそれぞれについて：
   上記表示領域（５）から上記表示装置（１）の視角に放射される光の特性を検出する、上記視角の外側または少なくとも部分的に外側に配置されている少なくとも１つのセンサ（９）；
   上記表示領域（５）から対応するセンサ（９）に放射される光の少なくとも一部を導く導光部材を含んでおり、上記表示装置の前部に配置されている少なくとも部分的に透明な光結合素子
   が設けられており、
   上記光結合素子は上記光を上記導光部材（１２）に結合させる入力結合部材を備えている、表示装置。
8. 上記導光部材は、上記表示装置（１）の前面に対して平行な平面に伸びており、上記入力結合部材（１３）は、上記結合素子（１１）の上記導光部材（１２）に対して、上記光を側方から結合させる入力結合部材である、請求項７に記載の表示装置。
9. 上記導光部材は、当該光導光部材の前面および主要な延長部分に直交する平面について見たとき、円形または矩形の横断面を有するように設けられている、請求項７または８に記載の表示装置。
10. 上記入力結合部材は円錐状である、請求項７に記載の表示装置。
11. 上記入力結合部材（１３）は、側方に突出している入力結合部材（１４）として形成されており、当該入力結合部材（１４）は、同軸に配置されている側方に向かう２つの円錐（１５、１６）に規定されており、当該円錐（１５、１６）は、共通の頂点（１７）および異なる頂角（α１、α２）を有している、請求項１０に記載の表示装置。
12. 上記入力結合部材（１３）は回折格子である、請求項７に記載の表示装置。
13. 上記入力結合部材（１３）は、上記表示領域から放射される光の波長を検出波長に変換する、請求項７および１０〜１２のいずれか１項に記載の表示装置。
14. 上記検出波長は、赤外範囲、特に０．７から３００マイクロメーターである、請求項１３に記載の表示装置。
15. 上記入力結合部材は上記変換のための蛍光体を含んでいる、請求項１３または１４に記載の表示装置。
16. 上記結合素子（１０）は内面および当該内面の反対にある外面を有している被覆部材の一部であり、当該内面は少なくとも１つの上記表示領域と対向しており、当該結合素子は当該内面に存在している、請求項７〜１５のいずれか１項に記載の表示装置。
17. 画像の同時表示および少なくとも１つの表示領域における光特性の検出のための、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の表示装置の、使用。
18. 上記光特性は輝度であり、色度の大きさは校正モードにおける上記表示装置の少なくとも１つのセンサによって検出される、請求項１７に記載の使用。

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