JP5865435B2 - 画像表示装置及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像表示装置及びその制御方法に関する。

画像表示装置には、カラーフィルタを有する液晶パネルと、液晶パネルの背面に白色光を照射する光源装置（バックライト装置）とを有するものがある。

バックライト装置には、光源からの輝度が変化する問題がある。輝度の変化は、例えば、温度変化による光源の発光特性の変化、光源の経年劣化などにより生じる。複数の光源を有する発光装置では、複数の光源の温度や経年劣化度合いがばらつくことにより、複数の光源の輝度にばらつき（輝度むら）が生じてしまう。

このような輝度の変化や輝度むらを低減する手法として、光センサを用いて光源の輝度を測定し、フィードバックにより光源の発光量を調整する手法が知られている。具体的には、バックライト装置から発せられた光のうち、バックライト装置が有する光学シート（光学部材）で反射され光源側に戻された反射光を検出する光センサを設け、光センサの検出値に基づいて光源の発光量（発光制御値）を調整する手法が知られている。そのような技術は、例えば、特許文献１に開示されている。

画像表示装置で用いられる光センサとしては、ユーザの環境光（照明等の外光）を検出する外光センサも知られている。外光センサとしては、表示画面の枠（ベゼル部）に配置され、外光の照度や色を検出するものがある。特許文献２はその一例である。

特開２０１１−２７９４１号公報 特許第４８７５５９０号公報

しかしながら、画像表示装置に外光センサを設けることは、部品コスト増加の一因となっていた。また、ベゼル部に外光センサを配置する場合、ベゼル部を外光センサの設置スペース確保のために大きくする必要があり、画像表示装置の薄型化・小型化の要請に十分に応えられないことが考えられる。

そこで、本発明は、バックライトの光源の光学特性を測定するセンサを備える画像表示装置において、外光センサを別途設けることなく環境光（外光）を検出することを可能にする技術を提供することを目的とする。

本発明は、発光手段と、
複数色のカラーフィルタ及び各カラーフィルタに対応する画素を有し、各カラーフィルタに対応する画素毎に透過率を制御可能な表示パネルと、
前記発光手段からの光及び前記表示パネルを透過して入射する外光を検出するセンサと、
前記複数色のうち一の色の画素の透過率に対して当該一の色以外の色の画素の透過率が小さくなるように前記表示パネルの各カラーフィルタに対応する画素の透過率を制御する制御手段と、
前記制御手段により前記表示パネルが制御された状態で前記センサにより出力される検出値を当該一の色についての第１の検出値として取得する取得手段と、
前記取得手段により取得される前記複数色の各色についての前記第１の検出値に基づき、外光の照射条件を判定する判定手段と、
を備える画像表示装置である。

本発明は、発光手段と、
複数色のカラーフィルタ及び各カラーフィルタに対応する画素を有し、各カラーフィルタに対応する画素毎に透過率を制御可能な表示パネルと、
前記発光手段からの光及び前記表示パネルを透過して入射する外光を検出するセンサと、
を有する画像表示装置の制御方法であって、
前記複数色のうち一の色の画素の透過率に対して当該一の色以外の色の画素の透過率が小さくなるように前記表示パネルの各カラーフィルタに対応する画素の透過率を制御する制御工程と、
前記制御工程により前記表示パネルが制御された状態で前記センサにより出力される検出値を当該一の色についての第１の検出値として取得する取得工程と、
前記取得工程により取得される前記複数色の各色についての前記第１の検出値に基づき、外光の照射条件を判定する判定工程と、
を有する画像表示装置の制御方法である。

本発明によれば、バックライトの光源の光学特性を測定するセンサを備える画像表示装置において、外光センサを別途設けることなく環境光（外光）を検出することが可能になる。

実施例１の画像表示装置の構成の一例を示す模式図 実施例１の光源基板の構成の一例を示す模式図 実施例１の液晶パネルの一例を示す断面図 実施例１の液晶パネルの一例を示す断面図 実施例１の液晶パネルの一例を示す断面図 実施例１の制御方法の一例を示す一覧表 実施例１の光センサ検出値の一例を示す表 実施例１の外光のスペクトルの一例を示すグラフ 実施例２の画像表示装置の一例を示す断面図 実施例２の光センサ検出値の一例を示すグラフ 実施例２の照明の位置と目の順応度合いの関係の一例を示す図 実施例２の液晶パネルの表面における外光の反射状態の一例を示す図 実施例に係る画像表示装置の機能ブロック図 実施例１の外光判定処理のフローチャート 実施例２の外光入射方向判定処理のフローチャート

（実施例１）
以下、本発明の実施例１に係る画像表示装置について説明する。なお、本実施例では、カラーフィルタを有する液晶パネルと、バックライト装置とを有する画像表示装置の例を説明するが、同等の機能を有する別の部材を用いた構成であってもよい。

図１３は本実施例に係る画像表示装置１００の機能ブロック図である。画像表示装置１００は、液晶パネル１０５、制御部１０６、記憶装置１０７、バックライト装置１０８、及び光センサ１１３を有する。制御部１０６は、光センサ１１３から出力される検出値を取得し、取得した検出値に基づいて画像表示装置１００に入射する外光の条件（種類、強度、入射角度など）を判定する。制御部１０６は、記憶装置１０７から、予め記憶された種々の情報を読み出し、その情報と光センサ１１３から取得した検出値と、に基づいて前
記判定処理を行う。制御部１０６は、判定した外光の条件に基づき、液晶パネル１０５へ出力する画像信号（画像データ）の補正や、バックライト装置１０８の発光制御を行う。制御部１０６は、光センサ１１３から検出値を取得する際に、所定のパッチ画像を液晶パネル１０５へ出力する処理や、バックライト装置１０８が発光しない状態とするような発光制御を行う。これらの制御や各ブロックの詳細は後述する。

図１は、本実施例に係るバックライト装置１０８の構成の一例を示す模式図である。バックライト装置１０８は、光源基板１０１、拡散板１０２、集光シート１０３、反射型偏光フィルム１０４を有する。バックライト装置１０８は、液晶パネル１０５の背面に配置される。

光源基板１０１は、液晶パネル１０５の背面に照射する光（白色光）を発する。光源基板１０１には、複数の発光部材（発光素子、発光体）が設けられている。発光部材としては、発光ダイオード（ＬＥＤ：light-emitting diode）、冷陰極管、有機ＥＬ素子などを用いることができる。本実施例では、発光部材はＬＥＤであるとする。

図１の拡散板１０２、集光シート１０３、反射型偏光フィルム１０４は、光源基板１０１と平行に配置され、光源基板１０１からの光に光学的な変化を与える。具体的には、拡散板１０２は、上記複数の発光部材（本実施例ではＬＥＤチップ）からの光を反射・拡散させることにより、光源基板１０１を面光源として機能させる。
なお、本発明を適用する画像表示装置には、上述した光学部材以外の部材が含まれていてもよいし、必ずしも上述した光学部材の全てを備えていなくてもよい。

液晶パネル１０５は、複数の画素からなり、各画素は赤色の光を透過するＲサブ画素、緑色の光を透過するＧサブ画素、青色の光を透過するＢサブ画素からなる表示パネルである。各画素は、バックライト装置１０８から照射された白色光の透過率をサブ画素毎に制御することでカラー画像を表示する。
以上で説明した図１に示すような構成のバックライト装置を、一般的に直下型バックライト装置と呼ぶ。

図２は、光源基板１０１の構成の一例を示す模式図である。
光源基板１０１は、複数の光源１１１からなる。各光源１１１には複数の発光部材（ＬＥＤチップ１１２）が設けられている。ＬＥＤチップ１１２としては、例えば、白色光を発する白色ＬＥＤを用いることができる。ＬＥＤチップ１１２として、発する光の色が異なる複数のＬＥＤ（例えば、赤色光を発する赤色ＬＥＤ、緑色光を発する緑色ＬＥＤ、青色光を発する青色ＬＥＤなど）を用いて、複数色の光の合成光として白色光が得られるように光源１１１を構成してもよい。

各光源１１１には、光を検出し、検出値を出力する光センサ１１３が設けられている。光源１１１からの光の一部は、拡散板や反射型偏光フィルム等で反射され、光源側へ戻される。光センサ１１３は、拡散板や反射型偏光フィルム等で反射され光源側に戻された反射光を検出する。反射光の輝度から、光源１１１の輝度を検出することができる。検出結果に応じて光源１１１の発光量をフィードバック制御することで、光源１１１の温度や経年劣化度合いのばらつきによる輝度むらを抑制できる。

本実施例では、光源１１１に設けた光センサ１１３を、以上で説明した用途（光源１１１の発光量のフィードバック制御）とは別に、環境光（照明等の外光）の検出に用いる。光センサ１１３を用いた環境光の検出方法について以降で説明する。

図３は、液晶パネル１０５の模式的断面図において１画素分を拡大して示した図である
。
液晶パネル１０５の１画素は、赤色の光を透過するＲサブ画素、緑色の光を透過するＧサブ画素、青色の光を透過するＢサブ画素から構成される。Ｒサブ画素は、Ｒカラーフィルタ１２２ＲとＲ液晶セル１２４Ｒから構成される。Ｇサブ画素は、Ｇカラーフィルタ１２２ＧとＧ液晶セル１２４Ｇから構成される。Ｂサブ画素は、Ｂカラーフィルタ１２２ＢとＢ液晶セル１２４Ｂから構成される。

ブラックマトリクス（以下ＢＭと称する）１２３は、サブ画素間を区切る枠であり、可視光を透過しない。一方で、ＢＭ１２３は可視光よりも長波長の赤外光を透過する。このような特性を持たせているのは、製造工程においてＢＭ１２３を印刷する際に、赤外光で位置合わせを行うためである。本実施例の説明で用いる赤外光は、近赤外も含む赤外光であってもよい。

液晶パネル１０５に画像を表示する際は、光源基板１０１から照射された白色光の透過率を、サブ画素の液晶セル毎に制御する。これにより、ユーザ側（画像表示装置の観察者側）から見てカラー画像を観察できる。
光源基板１０１から照射された白色光には、光の赤色成分１２０Ｒ、光の緑色成分１２０Ｇ、光の青色成分１２０Ｂが含まれる。

図３のように、Ｒサブ画素のＲ液晶セル１２４ＲがＯＮし、光を透過するように制御されると、光源基板１０１から照射された白色光がＲ液晶セル１２４Ｒを透過するが、Ｒカラーフィルタ１２２Ｒでは、光の赤色成分１２０Ｒのみが透過する。これにより、Ｒサブ画素では赤色が表示される。同様に、Ｇサブ画素のＧ液晶セル１２４ＧがＯＮすると緑色が表示され、Ｂサブ画素のＢ液晶セル１２４ＢがＯＮすると青色が表示される。

液晶パネル１０５には、図示したものの他に、透明電極や偏光フィルムなどが含まれるが、これらは図中で記載を省略している。
本実施例では、以上で説明した液晶パネル１０５の特徴を利用して、光源１１１に設けた光センサ１１３で環境光（照明等の外光）を検出する。

図４は、ユーザ側から外光の可視光成分が入射した場合の、液晶パネル１０５の透過状態を示す断面図である。
図４（ａ）は、各画素の液晶セルをＯＮした場合の状態を示す。
外光の赤色成分１２１Ｒは、Ｒカラーフィルタ１２２Ｒを透過し、他の色のカラーフィルタや、ＢＭ１２３は透過しない。Ｒサブ画素のＲ液晶セル１２４ＲがＯＮしている場合には、外光の赤色成分１２１ＲのみがＲ液晶セル１２４Ｒを透過し、光源基板１０１に設けた光センサ１１３で検出される。同様に、Ｇサブ画素のＧ液晶セル１２４ＧがＯＮしている場合には、外光の緑色成分１２１Ｇのみが光センサ１１３で検出される。Ｂサブ画素のＢ液晶セル１２４ＢがＯＮしている場合には、外光の青色成分１２１Ｂのみが光センサ１１３で検出される。

図４（ｂ）は、各画素の液晶セルをＯＦＦした場合の状態を示す。各カラーフィルタを透過した可視光は、いずれも液晶セルを透過しないので、光源基板１０１に設けた光センサ１１３で検出されない。
以上のことから、各色のサブ画素の液晶セルをＯＮしたときに、外光におけるその色の成分が検出され、ＯＦＦしたときには検出されないことがわかる。すなわち、外光の赤色成分、緑色成分、青色成分の検出値は、液晶パネルの階調に強く依存する。

図５は、ユーザ側から外光の赤外光成分が入射した場合の、液晶パネル１０５の透過状態を示す断面図である。
図５（ａ）は、各画素の液晶セルをＯＮした場合の状態を示す。
外光の赤外光成分１２１ＩＲは、Ｒカラーフィルタ１２２Ｒ等の各色のカラーフィルタを殆ど透過しない。一方、ＢＭ１２３は赤外光成分１２１ＩＲを透過するため、光源基板１０１に設けた光センサ１１３で検出される。
図５（ｂ）は、各画素の液晶セルをＯＦＦした場合の状態を示す。図５（ａ）と同様に、外光の赤外光成分１２１ＩＲはＢＭ１２３のみを透過し、光センサ１１３で検出される。

以上のことから、外光の赤外光成分１２１ＩＲは、液晶セルのＯＮ／ＯＦＦによらず、光センサ１１３で検出されることがわかる。すなわち、外光の赤外光成分の検出値は、液晶パネルの階調に依存しないことがわかる。

図６は、光源基板１０１に設けた光センサ１１３で外光を検出する際の制御方法をまとめた一覧表である。図１４は制御部１０６が行う外光の照射条件を判定する処理（外光判定処理）のフローチャートである。これらの図に基づき、本実施例の外光判定処理について説明する。

制御部１０６は、外光判定処理を行う場合には、バックライト装置１０８を消灯させる（Ｓ１１）。外光の検出を行う際に、光源基板１０１の光源１１１を消灯させるのは、光源１１１は光センサ１１３に近く、検出値への影響が大きいからである。また、液晶の透過率は一般的に１０％以下と低く、光センサ１１３で検出できる外光の光量自体が少ないからである。

次に、制御部１０６は、外光の赤外光成分の検出を行う。制御部１０６は、全ての画素の液晶セルをＯＦＦした状態とする。すなわち、黒パッチ画像を液晶パネル１０５に出力する（Ｓ１２）。制御部１０６は、この状態で光センサ１１３から出力される検出値（第２の検出値）を取得する（Ｓ１３）。

次に、制御部１０６は、外光の赤色成分の検出を行う。制御部１０６は、全て又は一部のＲサブ画素の液晶セル１２４ＲをＯＮし、他の色のサブ画素の液晶セルをＯＦＦした状態とする。すなわち、赤パッチ画像を液晶パネル１０５に出力する（Ｓ１４）。制御部１０６は、この状態で光センサ１１３から出力される検出値（第１の検出値）を取得する（Ｓ１５）。ただし、この時に赤外光成分も含まれた値が検出されてしまうため、制御部１０６は、光センサ１１３から取得した検出値から、先に求めた赤外光成分のみの検出値を差し引く。

次に、制御部１０６は、外光の緑色成分の検出を行う。制御部１０６は、全て又は一部のＧサブ画素の液晶セル１２４ＧをＯＮし、他の色のサブ画素の液晶セルをＯＦＦした状態とする。すなわち、緑パッチ画像を液晶パネル１０５に出力する（Ｓ１６）。制御部１０６は、この状態で光センサ１１３から出力される検出値（第１の検出値）を取得する（Ｓ１７）。Ｓ１５と同様に、制御部１０６は、この時の検出値から、先に求めた赤外光成分のみの検出値を差し引く。

次に、制御部１０６は、外光の青色成分の検出を行う。制御部１０６は、全て又は一部のＢサブ画素の液晶セル１２４ＢをＯＮし、他の色のサブ画素の液晶セルをＯＦＦした状態とする。すなわち、青パッチ画像を液晶パネル１０５に出力する（Ｓ１８）。制御部１０６は、この状態で光センサ１１３から出力される検出値（第１の検出値）を取得する（Ｓ１９）。Ｓ１５と同様に、制御部１０６は、この時の検出値から、先に求めた赤外光成分のみの検出値を差し引く。

次に、制御部１０６は、液晶パネル１０５に黒、赤、緑、青のパッチ画像を出力したときのそれぞれの光センサ１１３から取得した検出値に基づき、外光条件の判定を行う（Ｓ２０）。制御部１０６は、取得した検出値から、外光の各色成分の強度を判定する。外光は、図８（ａ）〜図８（ｄ）に示すように、種類（ＬＥＤ照明、白熱灯、太陽光など）によって特徴的なスペクトルを有する。このような、外光の種類と外光の各色成分の強度の情報を含むスペクトルとの対応関係の情報は、記憶装置１０７に予め記憶させておく。制御部１０６は、記憶装置１０７からこの対応関係の情報を読み出し、検出された外光の各色成分の強度と、対比させることで、外光の種類を判定する。

本実施例では、光源基板１０１上に複数の光センサ１１３を有するが、検出に用いるのはそのうち一つであっても、複数であってもよい。複数の光センサ１１３を用いる場合は、検出結果を平均しても良い。なお、本実施例では画像表示装置１００が光センサ１１３を複数有する構成を例示したが、画像表示装置１００が有する光センサ１１３の個数は一つであっても良い。

図７は、実際に各種外光を検出した際の、光センサ１１３の検出値の一例である。
図６に示す各条件で液晶パネル１０５を駆動したときの光センサ１１３の検出値から、外光の赤外光成分、赤色成分、緑色成分、青色成分をそれぞれ検出することが可能である。例えば、ＬＥＤ照明（昼光色）を検出すると、青色成分が高く、赤外光成分は非常に低くなる。これは、図８（ａ）に示したＬＥＤ照明（昼光色）のスペクトルを見ればわかるように、青色で大きなピークを持ち、赤外光は殆ど発しないからである。蛍光灯のスペクトルもこれに近いため、検出値も同様な値が得られる。

図８（ｂ）はＬＥＤ照明（電球色）のスペクトルである。検出値は赤色成分が高く、赤外光成分は非常に低くなる。
図８（ｃ）は白熱灯（電球）のスペクトルである。検出値は赤色成分が高くなるが、それ以上に赤外光成分が非常に高くなる。
図８（ｄ）は太陽光のスペクトルである。太陽光は、条件（朝、昼、夕方）によってスペクトルが大きく異なるが、ここでは検出値の緑色成分が高くなり、赤外光成分もある程度高くなる。

予め、照明の種類毎のスペクトルの情報や各色成分の検出値の典型値や特徴の情報を記憶装置１０７に記録しておき、この情報を参照することで、各色パッチを表示させたときの光センサ１１３による検出結果に基づいて、環境光の種類を判断することができる。

ここでは、外光の各色成分を検出したが、人間の目の視感度特性に応じた比率で検出結果を足し合わせることで、照度を算出することも可能である。
人間の目は、外光に順応して感度が変わるため、検出した外光の色、照度、種別の検出結果に応じて、画像表示装置に表示される画像の色、明るさなどを調整することで、より適切な表示が可能となる。
以上、本実施例を適用することにより、画像表示装置に外光センサを設けることなく、画像表示装置に既存の部材で環境光（外光）を検出するこが可能となる。

（実施例２）
以下、本発明の実施例２に係る画像表示装置について説明する。実施例１では、液晶パネル１０５に黒、赤、緑、青の各色のパッチを表示させた状態での光センサ１１３による検出値に基づいて、外光の色、照度、種別の検出が可能であることを説明した。本実施例では、外光の入射方向の検出が可能であることを説明する。なお、実施例１と同じ部材には同じ符号を付し、その説明は省略する。

図９（ａ）〜図９（ｄ）は、外光の入射方向を検出する際の制御方法を示すための図であり、図９（ａ）〜図９（ｃ）は画像表示装置を横方向から見た断面図であり、図９（ｄ）は正面視した場合の図である。また、図１５は、制御部１０６によって実行される、本実施例における外光の入射方向判定処理のフローチャートである。これらの図面を参照して本実施例の外光の入射方向判定処理について説明する。

図９（ａ）は、画像表示装置の斜め上方向から入射する外光を検出する際の様子を示す図である。光源基板１０１には、光センサ１１３が実装され、液晶パネル１０５方向から入射する外光を検出する。液晶パネル１０５は、光源基板１０１と並行に、光源基板１０１から一定の間隔をおいて配置される。

制御部１０６は、液晶パネル１０５において、光センサ１１３の斜め上に位置する画素群１５１ａ（部分領域）に、図６で説明した制御方法を適用してパッチ画像を表示し、光センサ１１３により外光の各色成分を検出する（Ｓ２２）。この時、制御部１０６は、画素群１５１ａ以外の画素群１５０ａ（部分領域外）については、全ての画素をＯＦＦする制御を行う（黒パッチ画像を表示する）（Ｓ２１）。

以上の制御により、画像表示装置１００の斜め上方向から入射する外光１２１ａを検出することが可能となる。ただし、赤外光については、画素群１５１ａと画素群１５０ａの双方から透過するため、斜め上方向からの赤外光のみを検出することができない。斜め上方向からの赤外光のみを検出するための構成としては、ＢＭ１２３に赤外光を透過しない部材を用い、赤緑青のサブ画素及び赤外光のみを透過するカラーフィルタを設けたサブ画素を有する画素構成とすればよい。

図９（ｂ）は、画像表示装置の正面方向から入射する外光を検出する際の様子を示す図である。図９（ａ）と同様に、制御部１０６は、光センサ１１３の正面に位置する画素群１５１ｂ（部分領域）に、図６で説明した制御方法を適用してパッチ画像を表示し、光センサ１１３により外光の各色成分を検出する（Ｓ２４）。制御部１０６は、画素群１５１ｂ以外の画素群１５０ｂ（部分領域外）については、全ての画素をＯＦＦする制御を行う（黒パッチ画像を表示する）（Ｓ２３）。

図９（ｃ）は、画像表示装置の斜め下方向から入射する外光を検出する際の様子を示す図である。図９（ａ）及び図９（ｂ）と同様に、制御部１０６は、光センサ１１３の斜め下に位置する画素群１５１ｃに、図６で説明した制御方法を適用してパッチ画像を表示し、光センサ１１３により外光の各色成分を検出する（Ｓ２６）。制御部１０６は、画素群１５１ｃ以外の画素群１５０ｃについては、全ての画素をＯＦＦする制御を行う（黒パッチ画像を表示する）（Ｓ２５）。

以上の処理では、図９（ｄ）に示すように、液晶パネル１０５の表示領域内に光センサ１１３との位置関係の異なる複数の部分領域１５１ａ、１５１ｂ、１５１ｃを設定する。そして、いずれかの部分領域のみを光が透過するように液晶パネル１０５の各画素を制御した状態で光センサ１１３から出力される検出値（第３の検出値）と、部分領域と光センサ１１３との位置関係と、に基づき、外光の入射角度を判定することができる。この部分領域は、液晶パネル１０５の表示領域全体に設定しても良いし、各光源１１１に対応する液晶パネルの分割領域１１１０毎に設定しても良い。液晶パネル１０５の表示領域全体に部分領域を設定して外光の入射方向を判定する場合には、画像表示装置１００全体に対してどの方向から外光が入射しているかを判定できる。各分割領域１１１０に部分領域を設定して分割領域毎に外光の入射方向を判定する場合には、スポットライト照明などにより局所的に強く外光の影響が現れるような状況において、どの方向から画面のどの位置に外光が入射しているかを判定できる。よって、画像表示装置１００の斜め上から斜め下まで
の各角度から入射する外光を個別に検出することが可能となる。

図９（ａ）〜図９（ｃ）の断面図は画像表示装置１００を左右方向（図９（ｄ）のＸ方向）から見た断面図である。しかし、図９（ａ）〜図９（ｃ）を、画像表示装置１００を上下方向（図９（ｄ）のＹ方向）から見た見た断面図と考えれば、上記の説明と同様の制御により、斜め左、正面、斜め右から入射する外光を個別に検出することも可能であることがわかる。この場合、光センサ１１３との位置関係の異なる複数の部分領域は、図９（ｄ）に示す部分領域１５１ｂ、１５１ｄ、１５１ｅとなる。制御部１０６は、部分領域１５１ｄ、１５１ｅについても、上記と同様の処理を行う（Ｓ２７〜Ｓ３０）。このように、本実施例によれば、画像表示装置の表示面側の斜め上下左右及び正面から入射する外光を検出することが可能となる。制御部１０６は、これら各方向から入射する外光の検出値から、外光の入射方向を判定する（Ｓ３１）。以下、判定方法の詳細を説明する。

図１０（ａ）は、画像表示装置の正面方向から外光が入射した場合の検出結果を示すグラフの一例である。
正面方向から入射する外光としては、窓から入射する太陽光などが考えられる。
ｘ軸は外光の入射角度で、ここでは上下方向の入射角度と考えても、左右方向の入射角度と考えてもよい。ｙ軸は検出輝度を示す。

図９を用いて説明した制御を行うと、入射角度毎の外光の輝度を検出することができる。プロット１８０はその一例である。正面方向（０°）でピークを持ち、角度が大きくなるにつれ、小さくなってゆくカーブを描く。
プロット１８１は、プロット１８０の検出結果に対し、光センサ１１３の感度の指向特性と、液晶透過率の角度依存性（視野角）を考慮して、補正したものである。

光センサ１１３の感度と、液晶透過率は、いずれも正面方向（０°）で最も高く、角度が大きくなるほど低下する特性を持つ。従って、プロット１８１は、プロット１８０に対し、角度が大きくなるほどゲインが大きくなる補正を適用したものとなる。

図１０（ｂ）は、画像表示装置の斜め上方向から外光が入射した場合の検出結果を示すグラフの一例である。
斜め上方向から入射する外光としては、天井に設置された照明などが考えられる。

ｘ軸は外光の入射角度（上下）である。ｙ軸は検出輝度を示す。プロット１９０は、入射角度毎の検出輝度の一例である。斜め上方向（４５°）でピークを持ち、ここからの角度が大きくなるにつれ、検出輝度小さくなってゆくカーブを描く。斜め下方向（−４５°）でも、小さなピークが見られるが、これは天井に設置された照明からの光が床面で反射して、画像表示装置に入射したものと考えられる。

プロット１９１は、図１０（ａ）のプロット１８１と同様に、プロット１９０の検出結果に対し、光センサ１１３の感度の指向特性と、液晶透過率の角度依存性（視野角特性）を考慮して、補正したものである。
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）とは異なり、目立ったピークが検出されない場合は、画像表示装置の背後から外光が入射し、壁や床で反射した後に間接的に検出されたものと考えられる。
以上のように、外光の入射方向を検出することで、例えば、外光への目の順応に対する補正を、従来技術よりも高精度に行うことが可能となる。

従来技術では、外光の入射方向を考慮せず、外光センサの検出値の大小だけに応じて、画像表示装置に表示される画像の色、明るさを調整していた。しかしながら、外光の入射
方向（照明の位置）によって、外光に対する目の順応度合いが変わるため、外光の入射方向を考慮した調整を行うことが望ましい。このことを以降で説明する。

図１１は、天井に設置した照明の位置と、外光に対する目の順応度合いの関係を説明するための図である。
図１１（ａ）は、画像表示装置（液晶パネル１０５）とユーザ１３１の間の中央付近上方に照明１３０を配置した場合である。ユーザ１３１は液晶パネル１０５の画像を見ている。
液晶パネル１０５に対し、斜め上方向から外光が入射し、ベゼル部に配置した外光センサや、バックライト装置内の光センサ１１３で検出される。ユーザ１３１の目に対しても、斜め上方向から外光が入射し、照明の色や照度に順応する。

図１１（ｂ）は、ユーザ１３１の背後に照明１３０を配置した場合である。
照明１３０との距離は図１１（ａ）の場合より離れるが、液晶パネル１０５に対し、斜め上方向から外光が入射し、ベゼル部に配置した外光センサや、バックライト装置内の光センサ１１３で検出される。ユーザ１３１の目に対しては、背後に設置された照明１３０からの外光が直接入射せず、壁や床で反射した外光が間接的に入射するに留まるため、照明１３０の色や照度にそれほど順応しない。

図１１（ｃ）は、画像表示装置（液晶パネル１０５）の背後に照明１３０を配置した場合である。
液晶パネル１０５に対し、背後に設置された照明１３０からの外光が直接入射せず、壁や床で反射した外光が間接的に入射するに留まるため、ベゼル部に配置した外光センサや、バックライト装置内の光センサ１１３ではそれほど検出されない。照明１３０との距離は図１１（ａ）の場合より離れるが、ユーザ１３１の目に対し、斜め上方向から外光が入射し、照明の色や照度に順応する。

以上のことから、外光の入射方向（照明の位置）によって、外光に対する目の順応度合いが変わるため、外光の入射方向を考慮した表示画像の調整を行うことが望ましいことがわかる。本実施例によれば、外光の入射方向を検出できるので、外光の入射方向に応じた表示画像の調整を行うことが可能である。

例えば、照明の位置が画像表示装置の斜め上方向であるとすると、照明の位置が画像表示装置の正面方向に近づくにつれ、センサ検出値に応じた画像の色、明るさ調整のゲインを下げる。
また、照明の位置が画像表示装置の背後にあると検出された場合は、センサ検出値に応じた画像の色、明るさ調整のゲインを上げる。

本実施例において、外光入射方向の検出結果に基づき、ユーザが画像表示装置に遮光フードを取り付ける際にアシストする制御を行うこともできる。例えば、外光入射方向に応じて、遮光フードの取り付けを案内し、つばの形状や長さが適切な遮光フードのモデル番号を提案する表示を行う。

本実施例において、画像表示装置が、回転機構により、画面の向きの縦横を変更できる構成である場合に、外光入射方向の検出結果に基づき、画像表示装置の画面の向きを検出することができる。一般に、いったん画像表示装置が設置されると、画像表示装置に対する照明の位置関係は変わらないため、照明による外光入射方向の変化を検知した場合に、画面の向きの変化を検出することが可能である。

本実施例において、液晶パネル１０５の表面における外光の反射状態を検出し、反射状
態に応じて、妨害を緩和するよう、液晶パネル１０５に表示する画像を補正する制御を行うことができる。

図２に示したように、光源基板１０１には、液晶パネル１０５の全域をカバーするように、複数の光センサ１１３が設けられている。これらの光センサ１１３のそれぞれにおいて、前述したように、外光の色、照度、入射方向を検出する処理を行うことで、各光源１１１に対応する、液晶パネル１０５の表示領域を複数に分割する分割領域毎に外光の入射条件を判定することができる。これにより、例えばスポットライト照明により液晶パネル１０５の表面において局所的に外光の影響が強く現れるような状況を検出できる。光センサ１１３の位置毎（分割領域毎）に検出される外光入射条件に基づき、光センサ１１３の位置に対応する位置の表示画像を補正する。この補正を、液晶パネル１０５の表面に施した表面処理（ＡＲ：Anti-Reflection処理、ＡＧ：Anti-Glare処理）を考慮して行うよう
にしても良い。

図１２（ａ）は、ＡＲ処理を施している場合の、液晶パネル１０５の表面における外光の反射状態を示す一例である。
ＡＲ処理を施すと、外光は液晶パネル１０５の表面で鏡面反射する。従って、外光の入射する角度が、丁度ユーザ１３１の目に対し鏡面反射する関係にある場合、ユーザは外光の反射による妨害（映り込み）を強く受ける。例えば、太陽２００の光が窓から入射する場合が考えられる。これに対し、本実施例によれば、検出した太陽光の入射角度と、表面処理（ＡＲ処理）の情報と、に基づき、妨害感を緩和させるように分割領域毎に画像のコントラスト、ガンマ、色等を補正することができる。

図１２（ｂ）は、ＡＧ処理を施している場合の、液晶パネル１０５の表面における外光の反射状態を示す一例である。
ＡＧ処理を施すと、外光は液晶パネル１０５の表面で拡散反射する。従って、外光が入射する角度が、ユーザ１３１の目に対し鏡面反射する関係にない場合にも、ユーザは外光の反射による妨害（黒浮き）を受ける。例えば、天井に設置したスポットライト２０１の光が入射する場合が考えられる。これに対し、本実施例によれば、検出したスポットライト２０１の入射角度と、表面処理（ＡＧ処理）の情報と、に基づき、妨害感を緩和させるように画像のコントラスト、ガンマ、色等を補正することができる。
上記の説明において、液晶セルをＯＮした場合の状態とは、液晶セル（液晶素子）の光透過率を最も大きくした状態である。また、液晶セルをＯＦＦした場合の状態とは、液晶セル（液晶素子）の光透過率を最も小さくした状態である。光透過率を最も小さくした状態でも光が遮蔽されるとは限らず、ある程度の光は透過する場合もある。赤パッチ画像を表示させて赤色のサブ画素の液晶セルのみをＯＮにし、赤色のサブ画素以外の色のサブ画素の液晶セルをＯＦＦにした場合、理想的には赤色の画素のみ光が透過する状態となるが、液晶パネルの特性により赤色以外の色の光も若干透過する場合もある。このような場合でも、液晶パネルは、赤色の光の透過率に対して他の色の光の透過率は十分小さい状態になるため、この状態で光センサにより出力される検出値から、外光の赤色成分の相対的な強度を求めることができる。液晶セルの光透過率を最も小さくした状態で透過する光の強度を予め測定しておき、それをバックグラウンドとして光センサにより出力される検出値から減算するようにしても良い。複数の部分領域のうち一の部分領域の画素をＯＮにし、当該一の部分領域以外の画素をＯＦＦにする場合についても同様に、理想的には当該一の部分領域のみを光が透過する状態となるが、それ以外の画素についても若干光が透過する状態となる場合もある。
なお、液晶セルをＯＮにした場合の状態は、透過率を最大にした状態に限定する必要はなく、また液晶セルをＯＦＦにした場合の状態は、透過率を最小にした状態に限定する必要はない。液晶セルをＯＮにした場合の状態の透過率に対し、液晶セルをＯＦＦにした場合の状態の透過率が十分小さくなれば良い。赤色、緑色、青色の複数色のうち一の色の画
素をＯＮにし、当該一の色以外の色の画素をＯＦＦにした状態で光センサにより検出される検出値に基づき、入射光のスペクトルにおける当該一の色の相対的強度を推定できる程度に、透過率に差異があれば良い。

１０５ 液晶パネル、１０６ 制御部、１１２ ＬＥＤチップ、１１３ 光センサ

Claims (21)

1. 発光手段と、
   複数色のカラーフィルタ及び各カラーフィルタに対応する画素を有し、各カラーフィルタに対応する画素毎に透過率を制御可能な表示パネルと、
   前記発光手段からの光及び前記表示パネルを透過して入射する外光を検出するセンサと、
   前記複数色のうち一の色の画素の透過率に対して当該一の色以外の色の画素の透過率が小さくなるように前記表示パネルの各カラーフィルタに対応する画素の透過率を制御する制御手段と、
   前記制御手段により前記表示パネルが制御された状態で前記センサにより出力される検出値を当該一の色についての第１の検出値として取得する取得手段と、
   前記取得手段により取得される前記複数色の各色についての前記第１の検出値に基づき、外光の照射条件を判定する判定手段と、
   を備える画像表示装置。
2. 前記制御手段は、前記複数色のうち一の色の画素の透過率に対して当該一の色以外の色の画素の透過率が小さくなるように前記表示パネルを制御するとともに、前記発光手段が発光しないように制御し、
   前記取得手段は、前記制御手段により前記表示パネル及び前記発光手段が制御された状態で前記センサにより出力される検出値を当該一の色についての前記第１の検出値として取得する請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記制御手段は、前記一の色以外の色の画素の透過率が最も小さくなるように前記表示パネルの各カラーフィルタに対応する画素の透過率を制御し、
   前記取得手段は、前記制御手段により前記表示パネルが制御された状態で前記第１の検出値を取得する請求項１又は２に記載の画像表示装置。
4. 外光の種類と、外光の少なくとも前記複数色の各色成分の強度の情報を含むスペクトルと、の対応関係の情報を記憶する記憶手段を更に備え、
   前記判定手段は、前記複数色の各色についての前記第１の検出値と、前記対応関係の情
   報と、に基づき、外光の種類を判定する請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
5. 前記表示パネルは、可視光を透過せず赤外光を透過するブラックマトリクスを有し、
   前記制御手段は、前記複数色の全ての色の画素の透過率が最も低くなるように前記表示パネルを制御し、
   前記取得手段は、前記制御手段により前記表示パネルが制御された状態で前記センサにより出力される検出値を赤外光についての第２の検出値として取得し、
   前記判定手段は、前記取得手段により取得される赤外光についての前記第２の検出値と、前記複数色の各色についての前記第１の検出値と、に基づき、外光の照射条件を判定する請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像表示装置。
6. 前記制御手段は、前記複数色の全ての色の画素の透過率が最も低くなるように前記表示パネルを制御するとともに、前記発光手段が発光しないように制御し、
   前記取得手段は、前記制御手段により前記表示パネル及び前記発光手段が制御された状態で前記センサにより出力される検出値を前記第２の検出値として取得する請求項５に記載の画像表示装置。
7. 前記表示パネルは、赤外光を透過するカラーフィルタ及び当該カラーフィルタに対応する画素を更に有し、
   前記制御手段は、赤外光を透過するカラーフィルタに対応する画素の透過率に対して赤外光を透過するカラーフィルタに対応する画素以外の画素の透過率が小さくなるように前記表示パネルを制御し、
   前記取得手段は、前記制御手段により前記表示パネルが制御された状態で前記センサにより出力される検出値を第２の検出値として取得し、
   前記判定手段は、前記取得手段により取得される前記第２の検出値と、前記複数色の各色についての前記第１の検出値と、に基づき、外光の照射条件を判定する請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像表示装置。
8. 前記制御手段は、赤外光を透過するカラーフィルタに対応する画素の透過率に対して赤外光を透過するカラーフィルタに対応する画素以外の画素の透過率が小さくなるように前記表示パネルを制御するとともに、前記発光手段が発光しないように制御し、
   前記取得手段は、前記制御手段により前記表示パネル及び前記発光手段が制御された状態で前記センサにより出力される検出値を前記第２の検出値として取得する請求項７に記載の画像表示装置。
9. 前記制御手段は、赤外光を透過するカラーフィルタに対応する画素以外の画素の透過率が最も低くなるように前記表示パネルの各カラーフィルタに対応する画素の透過率を制御し、
   前記取得手段は、前記制御手段により前記表示パネルが制御された状態で前記第２の検出値を取得する請求項７又は８に記載の画像表示装置。
10. 前記表示パネルは、可視光及び赤外光を透過しないブラックマトリクスを有する請求項７〜９のいずれか１項に記載の画像表示装置。
11. 外光の種類と、外光の少なくとも前記複数色の各色成分及び赤外光成分の強度の情報を含むスペクトルと、の対応関係の情報を記憶する記憶手段を更に備え、
    前記判定手段は、前記複数色の各色についての前記第１の検出値及び赤外光についての前記第２の検出値と、前記対応関係の情報と、に基づき、外光の種類を判定する請求項５〜１０のいずれか１項に記載の画像表示装置。
12. 前記制御手段は、前記表示パネルの表示領域内に設定される、前記センサとの位置関係が異なる複数の部分領域のうち一の部分領域の画素の透過率に対して当該一の部分領域の画素以外の画素の透過率が小さくなるように前記表示パネルを制御し、
    前記取得手段は、前記制御手段により前記表示パネルが制御された状態で前記センサにより出力される検出値を当該一の部分領域についての第３の検出値として取得し、
    前記判定手段は、前記取得手段により取得される前記複数の部分領域の各々についての前記第３の検出値と、各部分領域と前記センサとの位置関係と、に基づき、外光の入射角度を判定する請求項１〜１１のいずれか１項に記載の画像表示装置。
13. 外光の種類と、外光の少なくとも前記複数色の各色成分の強度の情報を含むスペクトルと、の対応関係の情報を記憶する記憶手段を更に備え、
    前記制御手段は、前記表示パネルの表示領域内に設定される、前記センサとの位置関係が異なる複数の部分領域のうち一の部分領域における前記複数色のうち一の色の画素の透過率に対してそれ以外の画素の透過率が小さくなるように前記表示パネルを制御し、
    前記取得手段は、前記制御手段により前記表示パネルが制御された状態で前記センサにより出力される検出値を当該一の部分領域及び当該一の色についての第３の検出値として取得し、
    前記判定手段は、前記取得手段により取得される前記複数の部分領域の各々と前記複数色の各色についての前記第３の検出値と、各部分領域と前記センサとの位置関係と、前記対応関係の情報と、に基づき、外光の種類及び入射角度を判定する請求項１〜１１のいずれか１項に記載の画像表示装置。
14. 前記判定手段は、前記センサの感度の指向特性と、前記表示パネルの画素の透過率の視野角特性と、に基づいて、前記第３の検出値を補正する請求項１２又は１３に記載の画像表示装置。
15. 前記判定手段により判定された外光の入射角度に基づき、遮光フードの取り付けを案内する案内手段を更に備える請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の画像表示装置。
16. 画面を回転させる回転機構と、
    前記判定手段により判定された外光の入射角度の変化に基づき、前記回転機構による画面の向きの変化を検知する検知手段と、
    を更に備える請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の画像表示装置。
17. 前記表示パネルは複数の分割領域からなり、
    前記画像表示装置は、前記センサを複数有し、各センサは、前記複数の分割領域の各々に対応する位置に設けられており、
    前記判定手段は、前記各センサにより出力される前記第１の検出値に基づいて、外光の照射条件を判定する請求項１〜１６のいずれか１項に記載の画像表示装置。
18. 前記表示パネルは複数の分割領域からなり、
    前記画像表示装置は、前記センサを複数有し、各センサは、前記複数の分割領域の各々に対応する位置に設けられており、
    前記判定手段は、前記分割領域毎に、その分割領域に対応する前記センサにより出力される前記第１の検出値に基づいて、その分割領域における外光の照射条件を判定する請求項１〜１６のいずれか１項に記載の画像表示装置。
19. 前記表示パネルは複数の分割領域からなり、
    前記画像表示装置は、前記センサを複数有し、各センサは、前記複数の分割領域の各々
    に対応する位置に設けられており、
    前記判定手段は、前記各センサにより出力される前記第１の検出値及び前記第２の検出値に基づいて、外光の照射条件を判定する請求項５〜１１のいずれか１項に記載の画像表示装置。
20. 前記表示パネルは複数の分割領域からなり、
    前記画像表示装置は、前記センサを複数有し、各センサは、前記複数の分割領域の各々に対応する位置に設けられており、
    前記判定手段は、前記分割領域毎に、その分割領域に対応する前記センサにより出力される前記第１の検出値及び前記第２の検出値に基づいて、その分割領域における外光の照射条件を判定する請求項５〜１１のいずれか１項に記載の画像表示装置。
21. 発光手段と、
    複数色のカラーフィルタ及び各カラーフィルタに対応する画素を有し、各カラーフィルタに対応する画素毎に透過率を制御可能な表示パネルと、
    前記発光手段からの光及び前記表示パネルを透過して入射する外光を検出するセンサと、
    を有する画像表示装置の制御方法であって、
    前記複数色のうち一の色の画素の透過率に対して当該一の色以外の色の画素の透過率が小さくなるように前記表示パネルの各カラーフィルタに対応する画素の透過率を制御する制御工程と、
    前記制御工程により前記表示パネルが制御された状態で前記センサにより出力される検出値を当該一の色についての第１の検出値として取得する取得工程と、
    前記取得工程により取得される前記複数色の各色についての前記第１の検出値に基づき、外光の照射条件を判定する判定工程と、
    を有する画像表示装置の制御方法。

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