JP2019113772A - 表示装置の画面輝度検出装置及び画面輝度検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】汎用な光センサを用いることができて表示画面の一部を切り欠くことなく表示画面の輝度を検出できる。【解決手段】表示装置１の画面輝度検出装置は、表示画面２を備えた表示装置１と、表示画面２を外れた上部の横枠４内で表示画面２に沿って配設されていて表示画面２の射出光を入射面７ａから線状に入射させる導光路７と、導光路７に入射した射出光を直接または反射面を介して受光して表示画面２の光量を検出する光センサ８と、を備えた。【選択図】図４

Description

本発明は、表示装置の表示画面の輝度を自動的に検出できるようにした表示装置の画面輝度検出装置及び画面輝度検出方法に関するものである。

従来、表示装置の表示画面の輝度を検出する手段として、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）では液晶パネル等の光透過素子の背面にバックライトを用いた構造では、一般的に光透過素子の背面に光センサを配置してバックライトの輝度を検出している。この装置では、例えば温度変化等の環境の変化により光透過素子の光透過特性も変化し、それに伴って画面輝度が変化しても、バックライトの光量が一定であれば光センサの検出値は変わらない。

特許文献１に記載された発明では、液晶パネルの前面に光ガイドを介して光センサをベゼルの外側に設置した構造が開示されている。
他方、バックライト構造が無い有機ＥＬ（ＯＬＥＤ）タイプの自己発光素子型の表示装置では、有機ＥＬが自己発光するため背面側に光センサを配置することができない。そのため、表示装置の前面に光センサを設置することになる。プラズマディスプレイも同様である。
また、特許文献２では表示装置の表示領域に光を検出する透明なセンサを設けることが記載されている。

特開２００３−９０７８０公報 特表２０１２−５１５３５５公報

しかしながら、表示装置の画面輝度の検出方法として、例えば液晶ディスプレイ装置の液晶パネル等の光透過素子にバックライトを用い、光透過素子の背面に光センサを配置してバックライトの輝度を検出する手段を採用した場合、光透過素子が周囲環境の変化や経年劣化等による透過率の変動を来たすという問題がある。この場合、光センサはバックライトの輝度を検出するため、光センサでは光透過素子を通した表示画面の輝度の変化を検出できず、誤検知してしまうという問題があった。
また、特許文献１に記載された表示装置や自己発光素子型の表示装置では、表示画面から光センサに射出光を誘導するため、表示画面の一部が欠落して観察できない上に、照明等の周辺光が光センサに混入するなどの影響を受けるという問題があった。更に、特許文献２に記載の表示装置では、透明な光センサという特殊なセンサを使用しなければならず、コスト高になるという問題があった。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、汎用な光センサを用いることができて表示画面の一部を切り欠くことなく表示画面の輝度を検出できるようにした表示装置の輝度検出装置及び輝度検出方法を提供することを目的としている。

本発明による表示装置の画面輝度検出装置は、表示画面を備えた表示装置と、表示画面を外れた領域で表示画面に沿って配設されていて表示画面の射出光を線状に入射させる導光路と、導光路に入射した射出光を受光して表示画面の光量を検出する光センサと、を備えたことを特徴とする。

本発明による表示装置の画面輝度検出方法は、表示装置の表示画面から射出する射出光は表示画面から外れた領域で表示画面に沿って配設された導光路の入射面に線状の光として入射され、導光路内で集光させて光センサで光量を検出することを特徴とする。

本発明に係る表示装置の画面輝度検出装置及び画面輝度検出方法は、表示画面の一部を切り欠くことなく表示できて表示画面の光量を検出できる。しかも、線状の光を導光路に入射させて光センサで受光させるため光量が大きく、精度良く輝度を検出できる。また、光センサは汎用なものを使用できるため製造コストを低廉にできる。

本発明の第一実施形態による表示装置を横置きした状態の正面図である。 図１に示す表示装置の横枠に設けた光検出ユニット部分の拡大断面図である。 導光路と光センサの正面図と平面図と側面図である。 導光路と光センサを上枠内に取り付けた状態の説明図である。 光センサの輝度測定と表示画面の輝度調整を行う画面輝度調整装置のブロック図である。 導光路に表示画面の射出光が入射する状態を示す図である。 導光路内に進入した射出光の光路を示す図６の拡大図である。 第二実施形態による表示装置のマルチディスプレイ装置を示す図である。 第三実施形態による表示装置を縦置きした状態の正面図である。 第四実施形態による表示装置の導光路と光センサの正面図と平面図と側面図である。 図１０に示す導光路に表示画面の射出光が入射する状態を示す図である。 導光路内に進入した射出光の光路を示す図１１の拡大図である。

以下、本発明の実施形態による表示装置の画面輝度検出装置及び画面輝度検出方法を図１〜図１２を参照して説明する。
(第一実施形態)
図１は第一実施形態による表示装置１を示すものであり、例えば略四角形板状の表示画面２の周囲に枠体３が設置されている。表示画面２は液晶パネルとその背面に設置したバックライトとを有する液晶ディスプレイパネルであるが、自発光式の有機ＥＬディスプレイやプラズマディスプレイ等でもよい。枠体３は横枠４と縦枠５とで略四角形枠状に形成されている。図１に示す表示装置１は横置き状態であり、図９に示す表示装置１は縦置き状態である。

そして、枠体３の上部の横枠４内と一方の縦枠５内の角部側の一部分には導光路７と光センサ８を一体に設けた光検出ユニット１０が設置されている。これら２組の光検出ユニット１０は同一構造のものであり、その構成と機能を一方の光検出ユニット１０によって代表して説明する。

図２は図１に示す表示装置１における光検出ユニット１０の角部の拡大断面図である。光検出ユニット１０は上部の横枠４内で一方の角部側に寄せられて収納されているが、これに限定されることなく横枠４内の適宜位置に設置できる。光検出ユニット１０は横枠４内の空間内で表示画面２の上辺に近接する位置で横枠４の長手方向に沿って設置されている。

光検出ユニット１０は図３に示す構成を備えている。導光路７は略棒状に形成されており、表示画面２から射出される射出光が入射する入射面７ａと、入射した射出光を光センサ８に向けて反射させる反射面７ｂと、光センサ８に光学的に連結された端面７ｃと、を有している。入射面７ａは例えば短冊形に形成され、反射面７ｂは端面７ｃ側から反対側の端部に向けて次第に入射面７ａに近づく傾斜面とされている。反射面７ｂの端面７ｃ側部分は短い距離だけ同一幅に設定されているが、傾斜面のまま端面７ｃに連結されていてもよい。入射面７ａから入射した表示画面２からの射出光は主として反射面７ｂで反射して光センサ８に向かう。

導光路７は短冊形の入射面７ａで表示画面２からの射出光を連続した線状の光として受光でき、入射した光を反射面７ｂでの反射や乱反射等によって光センサ８に導いて集光させることで高強度の射出光を受光できる。光センサ８は導光路７を通して入射する表示画面２からの射出光の光量を検出、測定するものである。
表示画面２の従来の輝度検出装置は、スポット（点）状の光を光センサで検出して測定していたため光量が小さく高感度な光センサが必要だったが、本実施形態では、線状の入射光を導光路７の入射面７ａで入射させて集光することができるため光量と輝度が大きく、高感度でない汎用的な光センサ８を使用して光量の検出ができる。

図４は図２と共に光検出ユニット１０の上側の横枠４内での取り付け姿勢を示すものである。光検出ユニット１０は表示画面２の前方で表示画面２を外れた上側の領域に配設され、しかも導光路７の入射面７ａを表示画面２側に向けて斜めに取り付けられている。光検出ユニット１０は上部の横枠４内に収納され、その上方、前方及び後方は横枠４の外面４ａで覆われ、表示画面２側は底面４ｂで覆われている。
上側の横枠４内の光検出ユニット１０で表示画面２の射出光の輝度を光センサ８で測定するのは、天井側の照明の影響を除去するためである。しかも横枠４の底面４ｂに形成した開口４ｃを通して、表示画面２から射出した一部の射出光が導光路７の入射面７ａに垂直に入射する。

導光路７は、その入射面７ａが表示画面２の表示映像の視野角の範囲内にあり、しかも表示装置１の正面から見て表示画面２から外れた覆い被さらない位置に設置されている。導光路７は、表示装置１の表示画面２の視野角も考慮し、表示映像を最大限に入射出来る傾斜角度を有している。
しかも、表示装置１の上部及び正面からの外部照明等の周辺光が導光路７の入射面７ａに入射しない角度に固定されている。光センサ８は上部の横枠４内にあり、表示装置１に対して鉛直方向及び水平方向からの外部照明等の周辺光が直接入射されない構造を有している。

次に光検出ユニット１０で検出した輝度に基づいて表示装置１の輝度を調整する表示装置１の表示画面２の輝度調整装置１２を図５に基づいて説明する。
輝度調整装置１２において、光検出ユニット１０の光センサ８はＣＰＵ等の制御手段１４に電気的に接続されている。制御手段１４は、例えばバックライトを有する表示装置１ではバックライトの調光を制御し、有機ＥＬ等の自己発光素子を用いる表示装置１では自己発光素子の調光を制御し、それぞれ表示画面２から射出される射出光の輝度を調整することができる。

表示装置１の上部の横枠４と一方の縦枠５内に設置された各光検出ユニット１０における光センサ８は別個に作動制御されるため、上部の横枠４に設置されたものを光センサ８Ａとし、縦枠５に設置されたものを光センサ８Ｂとする。しかも表示装置１が横置きの場合には光センサ８Ａを使用し、縦置きの場合には光センサ８Ｂを使用するものとし、横置き状態と縦置き状態とで一方を選択して使用する。これにより、横置きと縦置きの使用状態で光センサ８はいずれも表示画面２の上部のものを使用するため、天井等から照明光の影響を排除できる。

制御手段１４には、記憶部１５と加速度センサ１６と輝度調整手段１７とが電気的に接続されている。記憶部１５にはルックアップテーブルが記憶されている。ルックアップテーブルに格納される情報は、工場等で予め校正（キャリブレ−ション）されたデータである。ルックアップテーブルとは光センサ８の検出値(光量)と表示装置１の絶対値輝度(カンデラ値ｃｄ／ｍ^２)の相関情報である。光センサ８で検出した光量から絶対値輝度を算出できる。
例えば、表示装置１の製造工場等で、表示装置１の輝度を輝度調整手段１７で１００％から２０％迄、５％刻みで変化させてその時々の光センサ８の検出値(光量)と表示装置１の絶対値輝度の組み合わせデータでマップを構築した集合体である。なお、光センサ８の検出値(光量)と表示装置１の絶対値輝度の組み合わせデータ間は直線補間で演算する。

制御手段１４は、光センサ８Ａ、８Ｂの検出値に基づいて、ルックアップテーブルのデータを参照することで、表示装置１の絶対値輝度を算出できる。これらの機能を用いて、絶対値輝度をベースとして必要とされる表示装置１の輝度値へ調整することができる。例えば図８に示すように、複数の表示装置１を縦横方向に配列させてマルチ画面に構成した場合、制御手段１４によって他の表示装置１と相互通信して、各表示装置１の最小絶対値輝度を認識できるため、輝度調整手段１７によって各表示装置１を最小絶対値輝度に制御することができる。

また、加速度センサ１６によって表示装置１が横置き状態であるか、縦置き状態であるかを自動的に判別できる。この判別結果を加速度センサ１６から制御手段１４に出力させ、光センサ８Ａ、８Ｂのいずれの検出値（光量）を制御手段１４に入力させるか判定する。輝度調整手段１７は表示装置１の輝度を変調制御するものである。例えば、表示装置１が液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等のバックライトを用いた構造であればバックライトの輝度を変調制御することができ、有機ＥＬ（ＯＬＥＤ）等の自己発光素子であればＢｒｉｇｈｔｎｅｓｓ等の自己発光素子の輝度を変調制御することができる。制御手段１４には例えば後述する外部装置２１を電気的に接続可能である。
本実施形態の表示装置１の画面輝度検出装置は光検出ユニット１０を有しており、更に輝度調整装置１２を有していてもよい。

本実施形態による表示装置１の画面輝度検出装置は上述の構成を備えており、次にその作用として画面輝度検出方法について説明する。
本実施形態では、図１に示すように表示装置１は例えば横置き状態に保持されている。この場合、後述のように上部の横枠４に収納された光センサ８Ａを有する光検出ユニット１０が選択される。
表示装置１の正面から見て、光検出ユニット１０は上部の横枠４の右側の角部に寄せて入射口４ｄから内部に挿入されて設置されている。上部の横枠４の外面４ａ、底面４ｂによって、表示装置１に対して鉛直方向及び正面方向からの照明等の周辺光が導光路７に直接入射されない様な構造になっている。

そして、図６において、表示画面２からの射出光の一部が上部の横枠４の開口４ｃを通して光検出ユニット１０における導光路７の入射面７ａに線状の光として入射される。入射面７ａに向かう光の多くは入射面７ａに垂直の光となるため、入射面７ａで一部の光は反射するが、残りの多くの光は効率よく透過する。図７に示すように、入射面７ａから入射した光は拡散光となる。その一部の光は直接光センサ８に入射し、他の一部の光は反射面７ｂで反射して直接または入射面７ａで再度反射する等して端面７ｃに設けた光センサ８に入射する。このような作用を繰り返して、入射光の多くが光センサ８に集光させられる。しかも、導光路７の入射面７ａは上部の横枠４で開口４ｃ以外が囲まれているため、表示装置１の鉛直方向及び正面からの照明等の周辺光が入射されにくい。光センサ８に入射する光量によって表示画面２の光量を検出することができる。

次に光センサ８で検出された光量に基づく表示装置１の輝度調整方法について、図５に示す輝度調整装置１２によって説明する。
輝度調整装置１２では、加速度センサ１６によって表示装置１が横置き状態であることが検出され、制御手段１４では横置き時に有効な光センサ８Ａが選択され、光センサ８Ａで検出された光量デ−タが配線ケーブルを通して入力される。
制御手段１４では、光センサ８Ａの光量データに基づいて、記憶部１５にデータ格納されたルックアップテーブルにおける光センサ８の光量データと表示装置１の絶対値輝度の相関情報データから表示画面２の絶対値輝度を選択する。そして、輝度調整手段１７により輝度を表示画面２に必要な大きさの輝度に変調する。

例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等でバックライトを用いる構造であれば、バックライトの輝度を変調する。温度変化等の環境の変化や経年劣化等により液晶パネル等の光透過素子の光透過特性が変化して画面輝度が変化した場合には、画面輝度が変動しないようにバックライトの光量を調整する。
また、有機ＥＬ（ＯＬＥＤ）等のような自己発光素子であれば、表示画面２の輝度が一定となるように、Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ等の自己発光素子の輝度を必要な大きさに変調する。
このように、ルックアップデータで算出した表示画面２の絶対値輝度が必要とされる大きさの輝度となるように調整することができる。

上述のように、本第一実施形態による表示装置１の輝度検出装置によれば、表示装置１の表示画面２の一部を欠落させることなく表示画面２の前面から光量を検出、測定することができる。
しかも、従来の表示画面２の輝度検出方法は、スポット（点）状の光を検出して測定していたため光量が弱く高感度な光センサが必要だったが、本実施形態では、線状の入射光を導光路７の入射面７ａから入射させて集光することができるため光量が大きく、高感度でない汎用的な光センサ８を使用しても輝度の検出ができる。
また、周囲温度等の環境変化や経年劣化等で表示装置１の表示画面２の特性変化が発生しても正確な輝度測定ができるため、輝度調整手段１７によって表示画面２の輝度を必要な値になるよう調整することができる。

なお、本発明は上述の実施形態による表示装置１の輝度検出装置に限定されることはなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜の変更や置換等が可能であり、これらはいずれも本発明に含まれる。次に本発明の他の実施形態や変形例について説明するが、上述した実施形態と同一または同様な部分、部材には同一の符号を用いて説明する。

(第二実施形態)
図８は本発明の第二実施形態による表示装置１の輝度検出装置を示すものである。
図８は、横置き状態の表示装置１を複数マトリクス状に配列したマルチ表示装置２０を示すものである。マルチ表示装置２０は第一実施形態による表示装置１を縦３台×横３台で合計９台配列させたものである。このようなマルチ表示装置２０では複数の表示装置１間で表示画面２の輝度を均一にすることが重要である。
各々の表示装置１は、上述した絶対値輝度を算出できる輝度調整装置１２において、制御手段１４同士を電気的に接続する相互通信デ−タ伝送路として配線ケーブルを配設した。図５では、他の表示装置１の制御手段１４を便宜上、外部装置２１とした。配線ケーブルは、マルチ表示装置２０の各々の表示装置１の制御手段１４同士を互いに接続している。

本実施形態では、マルチ表示装置２０を作動させる場合、各表示装置１の制御手段１４同士を相互通信デ−タ伝送路の配線ケーブルを介して相互通信を行い、マルチ表示装置２０の各表示装置１で最も低い絶対値輝度を認識できる。全ての表示装置１において、輝度調整手段１７によって最も低い絶対値輝度の値に輝度を調整することができる。これによって、マルチ表示装置２０の全ての表示装置１の輝度を均一化できる。

（第三実施形態）
次に本発明の第三実施形態による表示装置１の輝度検出装置について図９により説明する。
図９に示す第三実施形態では、表示装置１を縦置き状態で使用するものである。本実施形態では、第一実施形態の縦枠５が上部の横枠の位置に設置されている。本実施形態においても、縦枠５の内部に導光路７と光センサ８からなる光検出ユニット１０が上部の横枠の位置に設置されている。これにより、光検出ユニット１０による表示画面２の輝度測定時に、天井側の照明の影響を除去することができる。
この光検出ユニット１０の構成と機能は上述した第一実施形態と同一であり、上部右側角部近傍に設けた開口から表示画面２の射出光を導光路７で連続した線状に受光できる。

図４に示す輝度調整装置１２で、加速度センサ１６により表示装置１が縦置き状態であることが検出され、光センサ８Ｂで検出した輝度信号を制御手段１４に出力する。制御手段１４では、光センサ８Ｂで検出された検出値（光量）が入力され、記憶部１５のルックアップテーブルから光センサ８の検出値との相関情報に基づいて表示装置１の絶対値輝度を算出できる。輝度調整手段１７では表示装置１の絶対値輝度に基づいて表示画面２を必要な輝度に調整する。

なお、上述した各実施形態では、輝度調整装置１２の加速度センサ１６によって表示装置１が横置き状態か縦置き状態かを判別したが、本発明はこのような構成に限定されない。例えば、加速度センサ１６はなくてもよい。この場合、表示装置１が横置きか縦置きかを目視で判別して、手動操作で光センサ８Ａ，８Ｂのいずれかを選択してもよい。これにより、表示装置１のコストを低廉にすることができる。

(第四実施形態)
次に本発明の第四実施形態による表示装置１の輝度検出装置について図１０乃至図１２により説明する。
本実施形態では、光検出ユニット１０の導光路７に代えて、図１０に示すように、反射面２５ｂが鋸歯状の傾斜面からなる導光路２５を採用してもよい。この導光路２５では、表示画面２から射出される射出光が線状の光として入射する入射面２５ａと、入射した射出光を光センサ８に向けて反射させる鋸歯状の反射面２５ｂと、光センサ８に光学的に連結された端面２５ｃと、を有している。反射面２５ｂは傾斜部２６ａと急峻部２６ｂとからなる略Ｖ字状の鋸歯部２６が複数配列されて構成され、主として傾斜部２６ａで入射面２５ａから入射する線状の入射光を端面２５ｃの光センサ８に向けて反射させて集光することができる。

本第三実施形態によれば、図１１及び図１２に示すように、表示画面２から射出されて導光路２５の入射面２５ａに入射する線状の射出光が拡散光となり、その多くが反射面２５ｂの各鋸歯状の傾斜部２６ａで反射して端面２５ｃの光センサ８に集光されて受光される。

なお、上述した各実施形態では、光検出ユニット１０の導光路７、２５の配設位置を表示装置１の上部の横枠内の右側角部近傍に設置したが、これは天井等の照明光が導光路７，２５の入射面７ａ、２５ａから取り込まれることを排除するためである。しかし、射出光の取り込み位置は上部の横枠に限定されない。例えば、下部の横枠４、左右の縦枠５内等に設置して表示画面２の射出光を受光してもよい。この場合でも、記憶部１５に記憶させたルックアップテーブルにおける光センサ８の検出値（光量）のデータを予め表示装置１の枠体３の下部の横枠４、左右の縦枠５内等から採取して絶対値輝度との相関関係をデータ化しておけば精度を確保できる。

１ 表示装置
２ 表示画面
４ 横枠
４ａ 外面
４ｂ 底面
４ｃ 開口
５ 縦枠
７、２５ 導光路
７ａ、２５ａ 入射面
７ｂ、２５ｂ 反射面
７ｃ、２５ｃ 端面
８、８Ａ、８Ｂ 光センサ
１０ 光検出ユニット
１２ 輝度調整装置
１４ 制御手段
１５ 記憶部
１６ 加速度センサ
１７ 輝度調整手段
２６ 鋸歯部

Claims (8)

1. 表示画面を備えた表示装置と
   前記表示画面を外れた領域で前記表示画面に沿って配設されていて前記表示画面の射出光を線状に入射させる導光路と、
   前記導光路に入射した射出光を受光して前記表示画面の光量を検出する光センサと、
   を備えたことを特徴とする表示装置の画面輝度検出装置。
2. 前記導光路の入射面は前記表示画面から射出する前記射出光が垂直に入射する角度に設定されている請求項１に記載された表示装置の画面輝度検出装置。
3. 前記導光路は入射面に対して反射面が前記光センサ側に傾斜して配設されており、前記入射面を通過する入射光は前記反射面で反射して前記光センサに入射する請求項１または２に記載された表示装置の画面輝度検出装置。
4. 前記反射面は断面視直線状または鋸刃状に形成されている請求項３に記載された表示装置の画面輝度検出装置。
5. 予め測定された前記光センサで検出した光量のデータと前記表示画面の絶対値輝度との相関情報の集合体からなるルックアップテーブルを記憶した記憶手段と、
   前記光センサで検出した光量のデータと前記ルックアップテーブルに基づいて前記表示画面の絶対値輝度を算出する制御手段と、
   前記制御手段で得られた絶対値輝度を必要とされる前記表示画面の輝度に調整する輝度調整装置と、を備えた請求項１から４のいずれか１項に記載された表示装置の画面輝度検出装置。
6. 前記表示画面の周囲を囲う枠体は縦枠と横枠を有しており、前記縦枠と横枠にそれぞれ前記導光路及び光センサが設置され、
   前記表示画面が縦置きか横置きかを検出して、光量の検出に用いる前記導光路及び光センサを選択するようにした請求項１から５のいずれか１項に記載された表示装置の画面輝度検出装置。
7. 前記表示装置が複数配列されたマルチ表示装置を備えており、複数の前記表示画面の絶対値輝度は最も低い値の絶対値輝度に設定されている請求項１から６のいずれか１項に記載された表示装置の画面輝度検出装置。
8. 表示装置の表示画面から射出する射出光は前記表示画面から外れた領域で前記表示画面に沿って配設された導光路の入射面に線状の光として入射され、
   前記導光路内で集光させて光センサで光量を検出することを特徴とする表示装置の画面輝度検出方法。

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