JP6114924B2

JP6114924B2 - 受光装置および映像表示装置

Info

Publication number: JP6114924B2
Application number: JP2014035003A
Authority: JP
Inventors: 直人多田; 中尾　克; 克中尾; 洋平小寺
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2014-01-31
Filing date: 2014-02-26
Publication date: 2017-04-19
Anticipated expiration: 2034-02-26
Also published as: JP2015164095A; US20150221250A1

Description

本開示は、使用環境における周囲の明るさによって画面輝度を調整する機能を有した
映像装置に用いる受光装置および映像表示装置に関する。

液晶表示装置などを表示デバイスとして用いたテレビジョンや各種の広告宣伝のためのモニターなどの薄型表示装置（映像表示装置）は、一般家庭や多くの商業施設に普及するに伴い、多種多様な設置環境で使用されている。そのような、薄型表示装置において、使用環境における周囲の照度を検出する照度センサーを組み込み、照度センサーの検出に基づいて表示画面の輝度を調整することで、省エネ効果を得たり、画面を見やすくする機能を有した薄型表示装置が提供されている（特許文献１参照）。

このような薄型表示装置において、使用環境下における外光を照度センサーに導くため、透明部材による導光体を用いて、照度センサーまで導光している。最近では、狭額縁の外観デザイン持つ製品が好まれているため、導光体も薄型化してきており、また外観性を高めるためなるべく目立たないようにする必要がある。

このように、設置環境における照度を検出し表示画面の輝度を調整する薄型表示装置の受光装置においても、コンパクトで受光感度が良好な装置が求められる。

特開２０００−２０００７７号公報

本開示は、エナジースター省エネ規格における照度センサー受光感度と、実使用環境下での照度センサー受光感度の差を低減し、どちらの環境でも良好な表示装置の輝度調整を可能とする受光装置および映像表示装置を提供する。

本開示における受光装置は、外光の照度を検出する照度センサーと、前記外光を前記照度センサーに導くための導光体とを備える。前記導光体は前記外光を当該導光体内に取り込む入射面と、取り込んだ外光を前記照度センサーへと出射するための出射面とを有する。前記入射面及び前記出射面の少なくとも一方は、前記外光が使用環境の照明である場合の前記照度センサーの受光量と、前記外光が省エネ規格試験に使用する照明である場合の前記照度センサーの受光量との差を軽減させる傾斜面を含む。

また本開示における映像表示装置は、上記受光装置の構成に加えて、さらに映像を表示する画面を有する表示装置と、前記表示装置を収容する筐体を備えている。

本開示における受光装置は、入射面及び前記出射面の少なくとも一方は傾斜面を含むことで、エナジースター省エネ規格における照度センサー受光感度と、実使用環境下における天井照明光の照度センサー受光感度の差を低減し、一つの導光体形状でどちらの環境でも良好な表示装置の輝度調整を可能とする。

実施の形態１、２による受光装置を備えた薄型表示装置を示す斜視図実施形態１による受光装置の断面図エネルギースター省エネ規格の試験環境を示す説明図実際の使用環境の一実施形態を示す説明図実施形態１による受光装置における光の伝播の様子を示す模式図実施形態１による受光装置における照度センサーの受光感度の特性図実施形態１における他の受光装置を示す断面図実施形態１における他の受光装置を示す断面図実施形態２による受光装置の断面図実施形態２による受光装置における光の伝播の様子を示す模式図実施形態２による受光装置における照度センサーの受光感度の特性図

以下、本開示の一実施の形態による受光装置について、図面を用いて説明するが、本開示はこれに限定されるものではない。本開示の映像表示装置は、液晶テレビジョンやモニターなどの薄型表示装置とするが、薄型表示装置である必要はなく、これに限定されない。
（実施の形態１）
［１−１．構成］
図１は、実施の形態１による受光装置を備えた薄型表示装置を示す斜視図である。また図１のＡ部の拡大図も示している。

図１に示すように、被制御機器である平板状の薄型表示装置１は、画面２の周囲に設けられる狭額縁の筐体（ベゼル）３を有し、筐体３の下辺部には、部屋の天井照明光源４の外光５や不図示のエネルギースター省エネ規格の光源からの外光を取り込む受光装置６が設置されている。

図２は、図１のＸ−Ｘ線による受光装置の断面図である。

図２に示すように、受光装置６の導光部（導光体）８は、照度センサー７ａを垂直に設置した直接入射タイプである。このタイプは、薄型表示装置１のデザインの観点で好ましい。

受光装置６は、外光の照度を検出する照度センサー７ａなどから構成される受光部７と、受光部７に不図示の外光を導くポリスチレン樹脂製の透明樹脂部材である柱上の導光部８とを備えている。導光部８は、不図示の光源からの外光を導光部８の内部に取り込むための入射面（受光窓）９と、入射面９に対して傾斜して対向するように設けられ、外光５の光量を調整し受光部７側に射出する出射面１０を有している。ここで、照度センサー７ａの縦方向長さが０．４ｍｍ、導光部８は、厚みが２ｍｍ、幅が５ｍｍ、長さが１０ｍｍである。

出射面１０は鉛直面（入射面９）に対し、導光部８の材料固有の全反射角度以上の傾斜角度Ａを持っており、入射面９より取り込み導光部８を伝播した光は、出射面１０により反射されることにより減衰し、照度センサー７ａへの到達光量を減衰させる効果を持つ。この効果は特に表示画面２に垂直な方向からの光に対して大きい。

図３はエネルギースター省エネ規格における試験環境を示す説明図、図４は実際の使用環境における一実施形態を示す説明図である。

アメリカ合衆国エネルギー省・環境保護庁によって商品カテゴリーごとに設置されているエネルギースター省エネ規格が２０１２年に改定された。照度センサーにおけるエネルギースター規格を取得するためには、導光体の受光面と同一高さ、１．５ｍの距離においた光源条件において、表示画面の輝度を調整する必要がある。

また、実際の使用環境下では天井灯からの光を、導光体を通して受光センサーに導光し、表示画面の輝度を調整する必要があるため、薄型表示装置の上方からの光に対する感度が必要となってくる。そのため、本実施形態による受光装置は、エネルギースター省エネ規格を満たしつつ、エネルギースター省エネ規格とは異なる方向からの外光に対して適切な輝度調整を実現する。ここで、使用環境下での天井灯からの光は、使用される部屋環境によって様々ではあるが、本開示においては水平鉛直面からの角度が１５°〜７０°○△度の外光であると定義する。

図２、図３に示すように、前記規格においては規格試験用光源１１を導光部の入射面９と同一高さに設置し、光源１１より導光部方向へ水平に光１２を照射し、導光部８の内部を導光して受光部７に入光させることで表示画面２の輝度を調整する。一方、図２、図４に示すように実際の使用環境では天井照明光源４からの照明光５の光量に応じて表示画面の輝度を調整するため、導光部８に対して水平方向から上方向の光を入射面９より導光部内部に取り込み、照度センサー７ａへと導く。

［１−２．動作］
以上のように構成された受光装置６について、その動作を以下説明する。

図５は本実施形態による受光装置において、エネルギースター省エネ規格による光源１１からの光１２と、使用環境における天井照明光源４からの光５の伝播の様子を示す模式図である。

図５に示すように、エネルギースター省エネ規格による不図示の光源からの光１２は、略水平方向に直進し、入射面９により導光部８へと取り込まれ内部を伝播し、出射面１０へと到達する。出射面１０において、光１２は反射により導光部８の上方へと反射される反射光１２ａと、出射面１０を透過し受光部７へと到達する透過光１２ｂへと分けられる。出射面１０の角度Ａにより反射光１２ａと透過光１２ｂの割合を調整し、受光部７へと到達する光量を決定する。また、使用環境の不図示の天井照明光源による天井照明光５においては、表示画面垂直方向に対し上方向の角度を持ち、入射面９から導光部８に光を取り込み、導光部側面を多重反射しながら出射面１０へと伝播し、出射面１０を透過して受光部７へと導く。

［１−３．効果等］
図６は照度センサーの受光感度の解析データであり、図５の受光装置において、出射面１０の鉛直面に対する出射面角度Ａを変化させ、使用環境下における照明光の受光感度と、エネルギースター省エネ規格における光源からの照明光の受光感度の関係を示したものである。この解析データは、インテグラ社製の光シミュレーションソフトウェアであるＬｕｍｉｃｅｐｔを使用して得られた。なお、解析に用いた受光装置６の導光部８は、厚みが２ｍｍ、幅が５ｍｍ、長さが１０ｍｍの屈折率１．５９のポリスチレン製樹脂の透明部材で構成し、入射面９は表示画面２と平行とした。光源条件としては、エネルギースター省エネ規格は導光部入射面９と同一高さで水平方向距離１．５ｍの位置に、使用環境における光源は導光部入射面９から上方２ｍの高さに、水平方向からの角度が２５°〜７０°の範囲で存在していると仮定する。

図６によると出射面１０の角度Ａが０度、１５度、３０度の場合は、使用環境下における照明光の受光感度１３と、エネルギースター省エネ規格における光源からの照明光の受光感度１４の差が１０倍以上となる。出射面１０の角度Ａがポリスチレン材料の材質により求めた全反射角度である略４０度以上の角度となると、エネルギースター省エネ規格における光源からの照明光１２の出射面から透過する透過光１２ｂに対して出射面により導光部上方へと反射される反射光１２ａの割合が大きくなる。そのため受光部７へと到達する光量が小さくなり、使用環境下における照明光の受光感度と、エネルギースター省エネ規格における光源からの照明光の受光感度の差が縮まる。また、出射面１０の角度Ａが６０度となったとき、エネルギースター省エネ規格における光源からの照明光の受光感度１４の差が１０倍以上となる。

ここで、本実施形態では、使用環境下の受光感度１３と試験環境下の受光感度１４との差が５倍以下になる場合が、どちらの環境でも良好な表示装置の輝度調整を可能とする基準とすると、図６からこの基準を満足する出射面１０の角度Ａは、約３８度から約５７度である。この範囲の出射面１０の角度Ａであれば、一つの導光体形状で良好な表示装置の輝度調整を可能とする受光装置を提供することができる。上記検討により、出射面の角度Ａは、導光部８の材料固有の全反射角度以上の角度であることが望ましいことが判明した。

以上のように、本開示における受光装置６においては、光源からの光を導光部８に取り込むための入射面９と、導光部８の内部を伝播し受光部７へと出射する出射面１０が設けられ、入射面９に対する出射面１０の角度を導光部８の材質固有の全反射角度以上とする。この構成により、エネルギースター省エネ規格による光源からの光１２を、導光部８の上方へと反射する反射光１２ａと、受光部７に向け透過する透過光１２ｂとに分けることで照度センサー７ａに到達する光量を減衰させ、エネルギースター省エネ規格と使用環境下における照明光の受光量との差を低減し、一つの導光体形状でどちらの環境でも良好な表示装置の輝度調整を可能とする受光装置を提供することができる。

なお、図２に示す受光装置６の導光部８の後部形状を全反射角度以上の出反射面１０だけで構成しているが、この構成に限らず、例えば、図７に示すような、入射面（導光窓）９と平行な平面１０ａと、全反射角度以上の出射面１０とで導光部１８を構成してもよい。この場合、照度センサー７ａと垂直方向に出射面１０が存在するように平面１０ａの長さＬを調整するため、受光センサー７ａの縦方向長さが０．４ｍｍ、導光部８の厚みが２ｍｍから平面１０ａの長さは０．８ｍｍ以下としている。

また、図２、図７の受光装置６の導光部８，１８の形状以外に、図８（ａ）〜（ｄ）に示す導光部２８，３８，４８，５８のように、入射面及び出射面の少なくとも一方に鉛直面に対して角度Ｂ,Ｃ,Ｄ１,Ｄ２,Ｅ１,Ｅ２を有する傾斜面を設けて、外光が使用環境の照明である場合の照度センサー７ａの受光量と、外光が省エネ規格試験に使用する照明である場合の照度センサー７ａの受光量との差を軽減させてもよい。

（実施の形態２）
以下、図９〜１１を用いて、実施の形態２を説明する。

実施の形態１では、図２，図７に示すように受光装置６の導光部８は照度センサー７ａを垂直に設置した直接入射タイプとしたが、実施の形態２では、図９に示すように受光装置１６の導光部６８は照度センサー７ａを水平に設置した９０度折り曲げタイプとしている。

［２−１．構成］
本実施の形態における受光装置１６は実施の形態１と同様、図１に示す薄型表示装置に用いられている。

図９は、図１のＸ−Ｘ線による受光装置の断面図である。

図９に示すように、受光装置１６の導光部（導光体）６８は、９０度折り曲げタイプである。受光装置１６は、外光の照度を検出する照度センサー７ａなどから構成される受光部７と、受光部７に不図示の外光を導くポリスチレン樹脂製の透明樹脂部材である柱上の導光部６８とを備えている。導光部６８は、不図示の光源からの外光を導光部６８の内部に取り込むための入射面（受光窓）９と、入射面９に対して傾斜して対向するように設けられ、外光５の光量を調整し受光部７側に射出する出射面１５を有している。ここで、照度センサー７ａの横方向長さが０．４ｍｍ、導光部８は、厚みが２ｍｍ、幅が５ｍｍ、長さが１５ｍｍである。

出射面１５は鉛直面（入射面９）に対し、所定の傾斜角度Ｆを持っており、入射面９より取り込み導光部８を伝播した光は、出射面１５により反射されることにより減衰し、照度センサー７ａへの到達光量を減衰させる効果を持つ。

［２−２．動作］
以上のように構成された受光装置１６について、その動作を以下説明する。

図１０は本実施形態による受光装置において、エネルギースター省エネ規格による光源１１からの光１２と、使用環境における天井照明光源４からの光５の伝播の様子を示す模式図である。ここで、使用環境下での天井灯からの光は、水平鉛直面からの角度が２５度〜７０○△度の外光であると定義する。

図１０に示すように、エネルギースター省エネ規格による不図示の光源からの光１２は、略水平方向に直進し、入射面９により導光部６８へと取り込まれ内部を伝播し、出射面１５へと到達する。出射面１５において、光１２は反射により導光部６８の下方へと反射され、受光部７の照度センサー７ａへと到達する反射光１２ｃと、出射面１５を透過する透過光１２ｄへと分けられる。出射面１５の角度Ｆにより反射光１２ｃと透過光１２ｄの割合を調整し、受光部７へと到達する光量を決定する。また、使用環境の不図示の天井照明光源による天井照明光５においては、表示画面垂直方向に対し上方向の角度を持ち、入射面９から導光部６８に光を取り込み、導光部側面を多重反射しながら受光部７へと導く。

［２−３．効果等］
図１１は照度センサーの受光感度を説明するための解析データであり、図９の受光装置において、出射面１５の鉛直面に対する出射面角度Ｆを変化させ、使用環境下における照明光の受光感度と、エネルギースター省エネ規格における光源からの照明光の受光感度の関係を示したものである。この解析データは、インテグラ社製の光シミュレーションソフトウェアであるＬｕｍｉｃｅｐｔを使用して得られた。なお、解析に用いた受光装置１６の導光部６８は、厚みが２ｍｍ、幅が５ｍｍ、長さが１５ｍｍのポリスチレン製樹脂の透明部材で構成し、入射面９は表示画面２と平行とした。光源条件は図６と同じにした。

図１１によると、出反射面角度Ｆが０°〜３０°と小さい場合、エネルギースター省エネ規格光の受光感度２４は出反射面１５への入射角度がポリスチレン材料の材質により求めた全反射角度である略４０度全反射角度以下となるため、導光部６８後方へと透過する光の割合が大きくなり、受光部７へと到達する光が少なくなる。そのため、使用環境下における照明光の受光感度２３と、エネルギースター省エネ規格における光源からの照明光の受光感度２４の差が縮まる。出反射面角度Ｆが３０°〜７０°の場合、エネルギースター省エネ規格光の受光感度２４は出反射面１５で反射した後、受光部７の後方へ向けて反射される光の割合が大きくなる。特に受光部７へ向けて反射される光の割合は、出射面１５への入射角度が全反射角度以上になると顕著になる。出反射面角度Ｆが７０°〜８５°と大きい場合、エネルギースター省エネ規格光の受光感度２４は出反射面１５で反射した後、受光部７の後方へ向けて反射される光の割合が小さく大きくなるため、受光部７へと到達する光が少なくなり、使用環境下における照明光の受光感度２３と、エネルギースター省エネ規格における光源からの照明光の受光感度２４の差が縮まる。

ここで、本実施形態では、使用環境下の受光感度２３と試験環境下の受光感度２４との差が５倍以下になる場合が、どちらの環境でも良好な表示装置の輝度調整を可能とする基準とすると、解析結果より出反射面角度Ｆが５°〜３０°、６５°〜８０°の場合において、使用環境下における照明光の受光感度２３と、エネルギースター省エネ規格における光源からの照明光の受光感度２４の差が５倍以下となり、一つの導光体形状でどちらの環境でも良好な表示装置の輝度調整を可能とする受光装置を提供することができる。

以上のように、本実施形態１および２では、入射面９及び出射面１０，１５の少なくとも一方は、外光が使用環境の照明である場合の照度センサー７ａの受光量と、外光が省エネ規格試験に使用する照明である場合の照度センサー７ａの受光量との差を軽減させる傾斜面を含むことにより、どちらの環境でも良好な表示装置の輝度調整を可能とする受光装置６，１６および映像表示装置を提供することができる。

なお、本実施の形態２では図９に示す受光装置１６の導光部６８の後部形状を出射面１０だけで構成しているが、この構成に限らず、例えば、図７に示すような、入射面９と平行な平面と、出射面の組合せで導光部６８を構成してもよい。

なお、本実施形態１および２では、導光路８の材料にポリスチレン材料を用いたが、ポリカーボネートやアクリルを用いても良い。この場合は、ポリカーボネートやアクリルの材料固有の屈折率全反射角度などを考慮して出射面１０，１５の角度を設定する必要がある。

本開示の受光装置は、テレビジョンやモニターなどの映像表示装置などに適用可能である。

１薄型表示装置
２画面
３筐体
４天井照明光源
５天井照明光
６，１６受光装置
７受光部
７ａ照度センサー
８，１８，２８，３８，４８，５８，６８導光部（導光体）
９入射面（受光窓）
１０，１５出射面
１０ａ平面
１１エネルギースター省エネ規格光源
１２エネルギースター省エネ規格光
１３，２３天井照明光解析結果
１４，２４エネルギースター省エネ規格光解析結果

Claims

外光の照度を検出する照度センサーと、
前記外光を前記照度センサーに導くための導光体とを備え、
前記導光体は前記外光を当該導光体内に取り込む入射面と、取り込んだ外光を前記照度センサーへと出射するための出射面とを有し、
前記入射面及び前記出射面の少なくとも一方は、前記外光が使用環境の照明である場合の前記照度センサーの受光量と、前記外光が省エネ規格試験に使用する照明である場合の前記照度センサーの受光量との差を軽減させる傾斜面を含む、受光装置。
前記照度センサーの受光面は、鉛直面に対して平行であり、
前記出射面は前記傾斜面を含む、請求項１記載の受光装置。
前記照度センサーの受光面は、鉛直面に対して垂直であり、
前記出射面は前記傾斜面を含む、請求項１記載の受光装置。
映像を表示する画面を有する表示装置と、
前記表示装置を収容する筐体と、
外光の照度を検出する照度センサーと、
前記外光を前記照度センサーに導くための導光体とを備え、
前記導光体は前記外光を当該導光体内に取り込む入射面と、取り込んだ外光を前記照度センサーへと出射するための出射面とを有し、
前記入射面及び前記出射面の少なくとも一方は、前記外光が使用環境の照明である場合の前記照度センサーの受光量と、前記外光が省エネ規格試験に使用する照明である場合の前記照度センサーの受光量との差を軽減させる傾斜面を含む、映像表示装置。