JP4769969B2 - 画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、バックライトの放射する光を光センサで検出し、その検出結果を元にバックライトの明るさを制御し、表示部に画像を表示する画像表示装置に関する。

画像表示装置の一形態に液晶表示装置がある。一般的な液晶表示装置は光源としてバックライトとよばれる面状発光を利用した発光装置を用いている。バックライトは、内設されているバックライト用ランプが放射した光を反射、拡散させて面状発光する。反射にはバックライト用ランプの背面側に配置された反射シートを用いる。

バックライト用ランプには主として冷陰極管やＬＥＤが用いられているが、いずれもその発光輝度や色度は温度依存性が高いため、周囲の温度変化によって発光輝度や色度も変化してしまう。そして、バックライト用ランプの発光輝度や色度が変化することで、液晶表示装置の出力画像にも影響を与えていた。

このため、以下にあげる特許文献１〜３の技術により、バックライト用ランプの放射する光を検出し、その検出結果を元にバックライト用ランプへの入力量を制御する方法が提案されている。ここで入力量とは、使用するバックライト用ランプの明るさを制御するための物理量を指す。例えば、バックライト用ランプがＰＷＭ制御（パルス幅変調）の場合にはパルス幅を指し、直流制御の場合には電圧を指す。

特許文献１では、反射シートを介して光センサを設置し、反射シートから漏れた光を検出する技術を提案している。特許文献２では、反射シートに開口を設け、その開口からの光を光センサで検出する技術を提案している。特許文献３では、バックライトの反射シートに凹型もしくは凸型の収納部を設け、該収納部に設けられた開口からの光を該収納部に内設された光センサで検出する技術を提案している。
特開平１０−２２２０８４号公報 実開平５−８９００号公報 特開２００５−７１７０２号公報

しかしながら、特許文献１〜３には以下の問題点があった。
すなわち、特許文献１に開示された技術では、反射シートを透過した光は大幅に減衰しＳ／Ｎが低下するために、特に低輝度動作においては光センサの検出精度が低下するという問題があった。

特許文献２に開示された技術では、反射シートに開口を設けることで直接バックライトの光を検出するために低輝度動作においても検出精度の低下は発生しない。しかし、反射シートの開口を設けられている部分は光が前面へ反射されないため反射の均一性を保てず、バックライトによる面状発光の輝度均一性が低下するという問題があった。開口が微小であれば輝度均一性に与える影響も小さいが、特許文献２の技術では反射シートの組立公差のため、輝度均一性に与える影響を無視できないほど大きい開口を設けなければならない。これについて以下に詳述する。

図４は反射シート６０３が正規の位置に組み合わされた場合の反射シート６０３とセンサホルダ６０２とを示した図である。センサホルダ６０２に内設されている光センサ６０１によって、反射シート６０３の開口６０４Ａを通過した光Ｌ１が検出される。しかし、図５に示すように反射シート６０３が正規の位置よりずれて組み合わされた場合、開口６０４Ａは開口６０４Ｂの位置にずれてしまうため、光センサ６０１は光Ｌ２の一部しか検出できなくなる。これを解消するためには、図６に示すように、開口６０４Ｂを開口６０４Ｃのように大きくせざるを得ない。これにより、反射の均一性が保てないため、バックライトによる面状発光の輝度均一性が低下してしまう。

特許文献３に開示された技術でも、反射シートの収納部に光センサが検出する光のために開口を設けなくてはならないが、特許文献２の技術と同様に輝度均一性に関しては考慮されていないという問題があった。また、バックライトの反射シートに凹型もしくは凸型の収納部を設けて光センサを収納する必要があるため、光センサの種類ごとに別仕様のバックライトを用いることとなる。例えば、モノクロ廉価品には輝度センサのみ使用し、カラー高機能製品には色度センサを使用する場合、両仕様のバックライトをそれぞれ必要な分だけ製造することとなる。これにより、バックライトをセンサ別に生産する必要が発生し、コストアップを強いられるという問題が生じた。

この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、光センサの検出結果によってバックライトの明るさを制御した上で、低輝度動作においても光センサの検出精度を低下させず、輝度均一性に与える影響を最小限に抑え、かつ、使用するセンサによらず共通の部品を用いることのできる画像表示装置を提供するものである。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明は、背面からの光を受け画像を表示する表示部と、該表示部に対向して背面側に配設され、該表示部を面状に照明するバックライト用ランプと、前記バックライト用ランプの背面側に配置され、前記バックライト用ランプが放射する光を前面へ反射する反射シートと、反射シートの背面側に配置され、前記反射シートに形成された第１の開口より導入された光を検出する光センサと、前記光センサに照明された光の検出結果に基づいて、前記バックライト用ランプの明るさを制御する制御部とを備える画像表示装置において、前記反射シートの背面側には前記光センサを収納するセンサホルダが配設され、該センサホルダには前記第１の開口の内側領域内に該第１の開口の面積よりも小さい面積の第２の開口が形成され、前記センサホルダの前記第２の開口の近傍の前記反射シート側の面部であって前記第１の開口から露出する部分には反射部が設けられ、前記第１の開口および前記第２の開口を介して前記光センサに前記バックライト用ランプからの光を導入することを特徴とする。

本発明に係る画像表示装置によれば、反射シートを透過する光ではなく、第１の開口及び第２の開口を通過した光を光センサが検出する。光センサによって検出する光は大きな減衰をしていない。したがって、低輝度動作においても検出精度が低下しない。
また、反射部は、反射シートと同様にバックライト用ランプが放射する光を反射するので、第２の開口により光センサに導入される光以外はバックライトの前面へ反射される。したがって、第１の開口をどれだけ大きく設けても反射の均一性が低下することがないので、反射シートの組立公差の問題は解消される。また、第２の開口も光センサを収納するセンサホルダに設けられるため、光センサ位置と第２の開口位置の組立公差による位置ずれは少なく、第２の開口の大きさを十分に小さくすることができる。これにより、反射の均一性の低下を最小限にすることができ、輝度均一性に与える影響も最小限に抑えることができる。
そして、バックライトの外部に光センサを組み込んだセンサホルダを設けることで、異なるセンサ組み込む場合でもバックライトを共通化することができる。

また、本発明は、前記反射部が白色であることを特徴とする。

本発明に係る画像表示装置によれば、反射部は白色なので、バックライト用ランプの放射する光がどのような色の光であっても反射させることができる。

また、本発明は、請求項２に記載の画像表示装置であって、前記反射部と前記反射シートとは略平行であることを特徴とする。

反射部に放射される光は、本来であればより前面にある反射シートによって反射され、反射の均一性を維持していた。したがって反射部は、反射シートと同一方向に光を反射することが望ましい。
本発明に係る画像表示装置によれば、反射部と反射シートとの間に角度の傾きが無い。よって同一方向より放射された光であれば、反射部は反射シートと同方向に光を反射する。これにより反射の均一性を維持でき、輝度均一性に与える影響を抑えることができる。

また、本発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の画像表示装置であって、前記第１の開口に透明な保護シートを貼付することを特徴とする。

本発明に係る画像表示装置によれば、第１の開口から画像表示装置内部に異物が入り表示に影響を及ぼす可能性を回避することができる。

本発明の画像表示装置によれば、反射シート、センサホルダそれぞれに開口を備え、センサホルダに反射部を設けることにより、光センサの検出結果によってバックライトの明るさを制御した上で、低輝度動作においても光センサの検出精度を低下させず、輝度均一性に与える影響を最小限に抑え、かつ、使用するセンサによらず共通の部品を用いることのできる画像表示装置を提供することが可能となる。

本発明に係る画像表示装置の実施形態について液晶表示装置を例として図１〜図３を用いて説明する。図１は本実施形態の画像表示装置の構成例を示す断面図である。本実施形態における画像表示装置である液晶表示装置１は、所定の画像を表示するＬＣＤモジュール２と、ＬＣＤモジュール２に固設されたセンサユニット３と、ＬＣＤモジュール２とセンサユニット３との間に貼り付けられている透明な保護シート４と、制御部５とで構成される。

ＬＣＤモジュール２は、ＬＣＤモジュール２の前面に配設された表示部２１と、表示部２１に対向して背面に配置されたバックライト２２と、これらを組み合わせる筐体２３とで構成される（ここでは、図１において左側を前面、右側を背面と呼ぶ）。表示部２１は、液晶材料、配向膜材料、ガラス基板、スペーサ、シール材、偏光板及びカラーフィルタなどで構成されており、バックライト２２が放射した光を受けて前面に所定の画像を表示する。

バックライト２２は、内設されているバックライト用ランプである略棒状の蛍光ランプ２２１、背面及び側面の筐体をかねている反射シート２２２、前面に配置されている拡散板２２３からなり、その反射シート２２２の中央には略円状の第１の開口２２４が設けられている。蛍光ランプ２２１への入力量は後述する制御部５で制御される。反射シート２２２は蛍光ランプ２２１の放射する光を表示部２１に反射する目的で配置されており、光の各色を均一に高効率に反射するために白色とされている。バックライト２２は前面にある表示部２１に光を面状に放射する機能を有する。これは、蛍光ランプ２２１が光を放射し、直接前面に進行する光と、反射シート２２２に反射されることで前面に進行する光とが前面の拡散板２２３で拡散されることによる。

筐体２３は表示部２１とバックライト２２とが内設されており、また背面にはバックラト２２の第１の開口２２４より大きく、かつ第１の開口２２４を内包する筐体開口２３１が設けられている。筐体開口２３１にはセンサユニット３が固設されている。

センサユニット３は、白色の部材からなる筐体であるセンサホルダ３１と、センサホルダ３１に収納され、蛍光ランプ２２１から放射された光を検出する光センサ３２とで構成されている。センサホルダ３１は、光センサ３２が付設されている板状のセンサ支持台３１ａと、光センサ３２を覆設し光センサ３２を外部から保護する凸型のセンサ保護部３１ｂと、センサ保護部３１ｂの背面側を密閉する板状のホルダ蓋３１ｃとからなる。センサ保護部３１ｂの前面には、第１の開口２２４を通過した光が光センサ３２に導入されるように略円状の第２の開口３３が設けられている。第２の開口３３は、ＬＣＤモジュール２とセンサユニット３とを組み合わせる以前のセンサユニット３の設計、組立の段階で、光センサ３２が光を検出できる最小限の大きさに調整されている。光センサ３２は、蛍光ランプ２２１の光の輝度と色度を測定し、その検出結果を後に述べる制御部５へ出力する。

保護シート４は透明で、バックライト２２の第１の開口２２４とセンサホルダ３１の第２の開口３３との間に貼り付けられている。ここで、第１の開口２２４近傍を正面から見ると図２のようになる。第１の開口２２４より第２の開口３３は小さく、間には保護シート４が貼り付けられている。第１の開口２２４の外側は反射シート２２２であり、第１の開口２２４の内側で第２の開口３３の外側は反射部３４である。反射部３４は反射シート２２２と略平行である。センサホルダ３１が白色の部材で、かつ保護シート４は透明なので、反射部３４の白色は保護シート4により変化することはない。

制御部５の説明のために図３を用いる。図３は本発明の実施形態の画像表示装置のバックライト２２への入力量の制御方法を示した図である。制御部５は演算手段５１と輝度／色度制御手段５２とから構成される。演算手段５１は光センサ３２の検出結果を受信して、検出結果とあらかじめ設定された目標値を比較し、その差分が小さくなるように演算を行い、制御する信号を輝度／色度制御手段５２に出力する。輝度／色度制御手段５２は、演算手段５１からの制御信号を受信し、これにしたがってバックライト２２の輝度を制御するとともに、映像信号を処理し色度を制御する。なお、演算手段５１ではあらかじめ設定された目標値と比較するのではなく、直前の状態と比較をしてその差が小さくなるように演算を行うことで制御しても良い。また、輝度／色度制御手段５２は、輝度の制御を映像信号の処理で行っても良い。

次に、本実施形態の液晶表示装置１の作用について説明する。蛍光ランプ２２１より放射された光の一部は第１の開口２２４、保護シート４、第２の開口３３を介しセンサユニット３内の光センサ３２に導入され、検出される。保護シート４は透明なので光は減衰しない。つまり、光センサ３２には減衰しない光が導入されるため、低輝度動作においても光センサ３２に検出される光の輝度は十分維持される。

また、第１の開口２２４を通過する光の一部で第２の開口３３の外側の反射部３４に放射される光は、反射部３４が白色であるため、バックライト２２の前面へ反射される。そして、反射部３４が反射シート２２２と略平行であり、第２の開口３３は、光センサ３２が光を検出できる開口として最小限となるように設けられている。このため、反射の均一性に与える影響は最小限に抑えることができる。

また、ＬＣＤモジュール２とセンサユニット３を独立させており、使用する光センサ３２によらずに共通のＬＣＤモジュール及びバックライトを用いることが可能である。

また、保護シート４があるので、第１の開口２２４からＬＣＤモジュール２内部に異物が入り表示に影響を及ぼす可能性を回避することができる。

以上のように本実施形態の液晶表示装置１によれば、光センサ３２の検出結果によって制御部５がバックライト２２の蛍光ランプ２２１への入力量を制御した上で、低輝度動作においても光センサ３２の検出精度を低下させず、輝度均一性に与える影響を最小限に抑え、使用するセンサによらず共通の部品を用いることができ、かつ、異物が表示に影響を与える可能性を低減させることができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、本発明の具体的な構成は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、本実施形態のバックライト２２は直下型を用いたが、バックライト用ランプと反射シートを有する構造であれば良く、例えばエッジライト型などでもかまわない。

また、本実施形態ではバックライト用ランプには蛍光ランプ２２１を用いたが、蛍光ランプ２２１は冷陰極型、熱陰極型などに制限は無く、また蛍光ランプに限らずＬＥＤなどその他光源を用いてもかまわない。

また、ＬＣＤモジュール２とセンサユニット３との固設方法はビス止めとしたがこれに限らず、筐体開口２３１が第１の開口２２４を内包し、第１の開口２２４が第２の開口３３を内包する位置関係が保てれば、固設方法、固設場所ともに制限はない。

また、センサホルダ３１の部材を白色とすることで反射部３４に蛍光ランプ２２１の放射する光を反射する機能を備えたが、センサホルダ３１全体が白色である必要は無く、例えば、反射部３４が白色塗装されているだけでもかまわない。また、反射部３４の表面は、可視光における反射スペクトルがほぼ一定であればよく、例えば、アルミニュウムや銀などで反射部３４の表面をコーティングしてもよいが、費用を考慮すると表面を白色にすることが好ましい。

また、反射部３４は保護シート４の近傍に設置されるのが均一性の観点からは好ましく、反射部３４は反射シート２２２と略平行に配置されることがより望ましいが、これに限るものではない。さらに、反射部３４の反射面は、筐体２３の外面よりも内側、つまり、保護シート４がある側に配置されていることが望ましいが、これに限るものではない。

また、本実施形態では光センサ３２の配置場所は、画像表示装置の表示に影響を与えない場所であればかまわないが、画像表示装置の全体を平均した明るさをセンサで検出できるので、ＬＣＤモジュール２の背面中央に配置することがより好ましい。また、光センサ３２の数は２つ以上でもかまわない。また、光センサ３２の種類は輝度センサ、色度センサなど特に制限は無い。

また、本実施形態では第１の開口２２４及び第２の開口３３をそれぞれ略円状としたがこれに限らず、必要に応じて矩形などにしてもかまわない。

また、保護シート４の貼り付け位置をバックライト２２の第１の開口２２４とセンサホルダ３１の第２の開口３３との間としたがこれに限らず、ＬＣＤモジュール２内部に異物が入らなければかまわなく、例えば、バックライト２２の内側から第１の開口２２４を覆うように貼り付けてもかまわない。また、保護シート４は無くてもかまわないが、異物が表示に影響を与える可能性を考慮するとあったほうが望ましい。

本発明の実施形態の画像表示装置の構成例を示す断面図である。 本発明の実施形態の画像表示装置の反射部を説明するための図である。 本発明の実施形態の画像表示装置のバックライトへの入力量の制御方法を示した図である。 従来技術における反射シートの開口と光センサとの位置関係を説明するための図である。 従来技術における反射シートの開口と光センサとの位置関係を説明するための図である。 従来技術における反射シートの開口と光センサとの位置関係を説明するための図である。

符号の説明

１ 液晶表示装置（画像表示装置）
２１ 表示部
２２１ 蛍光ランプ（バックライト用ランプ）
２２２ 反射シート
２２４ 第１の開口
３１ センサホルダ
３２ 光センサ
３３ 第２の開口
３４ 反射部
４ 保護シート

Claims (4)

1. 背面からの光を受け画像を表示する表示部と、
   該表示部に対向して背面側に配設され、該表示部を面状に照明するバックライト用ランプと、前記バックライト用ランプの背面側に配置され、前記バックライト用ランプが放射する光を前面へ反射する反射シートと、前記反射シートの背面側に配置され、前記反射シートに形成された第１の開口より導入された光を検出する光センサと、前記光センサに照明された光の検出結果に基づいて、前記バックライト用ランプの明るさを制御する制御部とを備える画像表示装置において、
   前記反射シートの背面側には前記光センサを収納するセンサホルダが配設され、
   該センサホルダには前記第１の開口の内側領域内に該第１の開口の面積よりも小さい面積の第２の開口が形成され、
   前記センサホルダの前記第２の開口の近傍の前記反射シート側の面部であって前記第１の開口から露出する部分には反射部が設けられ、
   前記第１の開口および前記第２の開口を介して前記光センサに前記バックライト用ランプからの光を導入すること
   を特徴とする画像表示装置。
2. 請求項１に記載の画像表示装置であって、
   前記反射部が白色であること
   を特徴とする画像表示装置。
3. 請求項２に記載の画像表示装置であって、
   前記反射部と前記反射シートとは略平行であること
   を特徴とする画像表示装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の画像表示装置であって、
   前記第１の開口に透明な保護シートを貼付すること
   を特徴とする画像表示装置。

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