WO2014192141A1 - 表示装置および表示装置のバックライト光検出方法 - Google Patents

Abstract

液晶表示装置は導光板（３）の底部の端面に設けた光源からの光を導光板（３）内に導いて液晶パネル（２）に照射させ、一部の光をシャーシ（７）の背面側に設けた光センサ（２２）で検出する。導光板（３）の側端部においてシャーシ（７）に形成した開口部（１１）に遮光板（１２）を取り付けてパネル開口部（１３）を形成し、光センサ（２２）の受光部（２３）で受光する光の範囲を規制した。導光板（３）の端部反射シート（６）で反射する高強度の光はパネル開口部（１３）で除外されるため、光の強度を精度良く検出できる。

Description

表示装置および表示装置のバックライト光検出方法

　本発明は、液晶表示装置等の各種の表示装置におけるバックライトの輝度を検出する表示装置および表示装置のバックライト光の検出方法に関する。

　液晶表示装置においてはその表示画面の背面にバックライトを配置してその光によって表示画面を照射し文字や映像などを表示するようになっている。このような表示装置において光源からの光は経年劣化し、光の強度が低下する。そのため、光源から表示画面に照射する光を光センサで検出し、その検出光に応じて光源の光強度を制御することによって適正な表示状態や光照射状態を維持する技術が知られている。

例えば下記特許文献１に記載された液晶表示装置の光検出器は、光検出器のユニットを液晶表示装置の背面側の反射シートの中央に密着させて設置し、反射シートから漏れた光を検出している。そして、光検出器で検出された輝度に対して予め設定された輝度で表示画面を観察できるように光源の発光量を制御する機構が開示されている。この光検出器は、液晶パネル、導光板、反射シートなどが一体化して販売されることが多い液晶表示装置において、取り付けが容易であって取り付けコストも低廉とされている。

ところで、特許文献１に記載されたタイプの液晶表示装置においては液晶パネル、導光板、反射シートなどがシャーシの中に格納されて販売されることが多いが、特許文献１には、シャーシに格納されていないタイプの液晶表示装置に光検出器のユニットを取り付ける構成が記載されている。特許文献１に記載された光検出器をシャーシ付きの液晶表示装置に適用しようとするとシャーシの中央に開口部を形成し、この開口部に光検出器のユニットを取り付けることになる。すると、開口部から光が漏れるため、ユーザが前面から表示画面を見た場合に開口部の辺りが影として見えるという問題があった。そこで、導光板の端部の位置におけるシャーシに開口部を設ければ表示画面に影が映らず、表示品質を損ねないように光を表示画面に投影することができる。

特開平１０－２２２０８４号公報

しかしながら、表示装置には、回転可能なコンピュータ向けの液晶モニタやデジタルサイネージ向けディスプレイなど表示画面を横長の状態（ランドスケープ）や縦長の状態（ポートレート）に切り替えて用いるものがある。図６Ａ，６Ｂはその一例を示すものであり、液晶表示装置１００の回転における導光板１０１と開口部１０２の相対位置の関係を示している。そして、導光板１０１の端部における開口部１０２に対向する位置に光検出器を設けている。

このような液晶表示装置１００において、導光板１０１はアクリル板で形成されているために熱膨張したり水を吸収して膨張したりするため微小移動することが許容されている。そのため、図６Ａに示すように、液晶表示装置１００の回転に伴い導光板１０１がその重力方向に微小距離、例えば数ｍｍ程度動き、図６Ｂに示すように開口部１０２と導光板１０１との相対位置が変動する。これにより開口部１０２に設けた光検出器で検出する光の強度にも変化が生じる。
具体的には、導光板１０１の端部には反射シートが設けられており反射率が高い。そのため液晶表示装置１００を横長から縦長に切り替えた場合、図６Ｂの上側の開口部に対応する光検出器は導光板１０１の端部に設けた反射シートの反射光を検出するために、横長の状態にあるときよりも強い光を検出してしまう欠点がある。

一方、導光板１０１の端部に設けられた開口部１０２ではこのような現象が生じるが、映像などが表示されている画面の大部分においては、液晶表示装置１００を横長から縦長に切り替えても輝度などは変わらず同じ表示状態にある。しかし、横長と縦長への切り換えや反射シートの反射光の受光により、光検出器が検出する光の強度が増減することで、画面の明るさなどを制御する機能が働き表示状態が安定しないという問題が生じる。
また、液晶表示装置１００を例えば横長と縦長との間で切り換えた場合、開口部１０２が円形であると、光センサの受光部にマトリクス状に配列したＲＧＢの各単位カラーセンサに対する光の照射位置がずれると各単位カラーセンサの受光比率が変化してしまい、同様に光の検出器で検出する光強度が増減するという問題がある。

そこで、本発明は、上述した課題に鑑み、導光板が移動しても光センサで検出する光の強度が変動しないようにした表示装置と表示装置のバックライト光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は、導光板の一の端部に対向する光源からの光を導光板内に導いて液晶パネル部に照射させる表示装置であって、導光板と光源とを覆うシャーシと、液晶パネル部の端部にあってシャーシに形成した光透過用開口部と、導光板から出射される光を光透過用開口部を介して検出する光センサと、を備え、光透過用開口部は矩形であることを特徴とする。

本発明による表示装置のバックライト光検出方法は、導光板の一の端部に対向する光源からの光を導光板内に導いて液晶パネル部に照射させる表示装置のバックライト光検出方法において、液晶パネル部の端部における導光板と光源を覆うシャーシに矩形の光透過用開口部を設け、導光板で反射した光を、光透過用開口部を通して光センサで受光させて受光量を検出するようにしたことを特徴とする。

　本発明に係る表示装置及び表示装置のバックライト光検出方法によれば、表示画面の向きを横長と縦長との間で切り替えて用いても光透過用開口部が矩形であるため光センサで検出する光強度を安定して維持することができるという効果を奏する。

本発明の実施形態による液晶表示装置を示す説明図である。 図１に示す液晶表示装置における光検出器の構成を示す要部平面図である。 図２に示す光センサの受光部を示す拡大図である。 横長位置にある液晶表示装置におけるシャーシに形成した開口部と遮光板を取り付けたパネル開口部と光センサとの位置関係を示す説明図である。 縦長位置にある液晶表示装置におけるシャーシに形成した開口部と遮光板を取り付けたパネル開口部と光センサとの位置関係を示す説明図である。 従来の液晶表示装置の設置状態と開口部との関係を示すもので、表示画面を横長に配置した図と拡大した開口部に重なる導光板の端部との位置関係を示す図である。 同じく表示画面を縦長に配置した図と拡大した開口部に重なる導光板との位置関係を示す図である。

　以下、本発明の実施形態による液晶表示装置の光検出器を図１～図５を参照して説明する。
図１及び図２に示す本発明の実施形態による液晶表示装置１は、表示画面として液晶パネル２とその背面に設けた導光板３とを備えている。液晶パネル２と導光板３は例えば長方形状等の矩形板状であり、ユーザ（観者）は、図６Ａ，Ｂに示すように、液晶パネル２を横長（ランドスケープ）に配置し、又は縦長（ポートレート）に切り替えて配置して観察することができる。なお、図１及び図２では液晶パネル２は横長（ランドスケープ）に設定されているものとする。

図１及び図２において、導光板３の例えば長辺からなる底部の端面には端面の長手方向に沿って光源４が備えられている。光源４には例えばＬＥＤが用いられる。導光板３を構成する四辺の各端面のうち、光源４が配置された底部端面に隣接する一方または両方の短辺からなる側端面には端部反射シート６(第１の光学部材)が貼り付けられている。そして、導光板３の背面側にはＬＣＤパネル金属フレームとして例えばアルミニウム合金からなるシャーシ７が配設され、このシャーシ７上の導光板３の背面に対向する面には裏面反射シート８（第２の光学部材）が取り付けられている。裏面反射シート８は導光板３の背面と離間しているが接触していてもよく、或いは導光板３の背面に取り付けられていてもよい。そして、シャーシ７によって導光板３と光源４が覆われている。

そして、光源４から射出された光は底部の端面から導光板３の内部に進入させられ、導光板３内に進入する光の一部は端部反射シート６で反射し、また他の一部は導光板３の背面から射出して裏面反射シート８で反射して導光板３に再度進入して前面から射出される。こうして、導光板３内の光は前面から射出して、拡散板９と光学シートで拡散及び集光されて液晶パネル２の前面全体を透過して液晶パネル２を発光させる。

シャーシ７には導光板３の側端部に対向する位置に検出用の光を通す開口部１１が形成されている。導光板３で反射して開口部１１を通して後方に走行する光の範囲を規制するための遮光板１２が開口部１１の一部を覆って取り付けられている。そのため、液晶表示装置１を横長と縦長との間で切り換えた際に導光板３の端部がずれたとしても端部反射シート６での反射光は遮光板１２で遮蔽され、後述する光センサ２２の受光部２３に到達しない。ここで、シャーシ７の開口部１１と遮光板１２とで形成する光の通路の範囲をパネル開口部１３(光透過用開口部)というものとする。開口部１１とパネル開口部１３は矩形、例えば長方形に形成されている。開口部１１に対して遮光板１２の一辺は開口部１１の長辺に略平行に設定する。開口部１１と遮光板１２とで形成するパネル開口部１３の光透過範囲は後述する内側光Ｌ１を含む内側平面と外側光Ｌ２を含む外側平面との範囲を規定するように設定される。開口部１１は短辺と長辺が例えば２．５ｍｍ×５ｍｍに形成されている。
液晶表示装置１において、液晶パネル２から導光板３を介してシャーシ７までの部分を液晶モジュール１５という。

そして、液晶モジュール１５の後端側には、開口部１１を覆う光検出器１６がシャーシ７に取り付けられている。
光検出器１６において、シャーシ７の裏面には例えばスポンジ状部材からなる筒状のカバー部材１８が配設されている。カバー部材１８の内部にごみ等が侵入すると受光量が変動するので隙間を形成しないように伸縮可能なスポンジ状部材を用いた。カバー部材１８の後端にはプラスチック等からなる板状のホルダ１９を介して略筒状の光センサホルダ２０が設けられ、その一側部には支持部材２０ａが取り付けられている。光センサホルダ２０の後端部には光センサ基板２１が取り付けられ、この光センサ基板２１の内面には光センサ２２が固定されている。図３において、光センサ２２にはＲ、Ｇ、Ｂの各単色からなる３種類の単色カラーセンサがマトリクス状に配列された四角形状の受光部２３が配列されている。この受光部２３は光センサ２２の中央線Ｐ´に対して内側、即ち例えば四角形板状をなす液晶パネル２の中心線Ｏに近い側に配設されている。

光検出器１６において、ホルダ１９にはシャーシ７のパネル開口部１３を通過した光を通過させるためのパネル開口部１３より拡径された光センサホルダ開口部２５が形成されている。また、受光部２３の中点を通る法線Ｐは、シャーシ７に形成した開口部１１の長片の壁面１１ａが接している。なお、図２において、法線Ｐに対して液晶パネル２の内側方向をＡ方向とし、外側方向をＢ方向とする。また、開口部１１の壁面１１ａは法線Ｐに重なる位置になくてもよい。

ここで、光源４から射出して導光板３内に進入した光の一部が導光板３の一側面である端部反射シート６近傍で反射してパネル開口部１３を通って進行して光検出器１６内の光センサ２２の受光部２３に入射するとして、受光部２３に入射する光のうち端部反射シート６で反射した光はこの端部反射シート６で反射しない光よりも輝度が高く二次的な光源のように見える。しかも、液晶パネル２を縦長と横長との間で切り替えると、それに伴って導光板３が動いてしまう。そのため、端部反射シート６で反射する光も変動するので、受光部２３で検出する光強度も変動してしまう。よって、端部反射シート６で反射した光が受光部２３に入射しないように規制する必要がある。

そのためには、図２において、導光板３の端部と端部反射シート６との境界の位置Ｃで反射してパネル開口部１３を通過する光Ｌ１が光センサ２２の受光部２３に入射しないでその内側（Ａ方向）を通過するように遮光板１２の端部位置を決定して開口部１１内に突出させてシャーシ７に固定するものとする。このような光Ｌ１を内側光Ｌ１とする。換言すれば、導光板３の位置Ｃと遮光板１２の先端部を結ぶ線の延長線（内側光Ｌ１）が受光部２３から外れるように遮光板１２の取り付け位置を設定する。そして、受光部２３は内側光Ｌ１の外側（Ｂ方向）にあるものとする。

また、導光板３の表面と端部反射シート６との境界の位置Ｃから発し、シャーシ７に形成された開口部１１の壁面１１ａで反射して受光部２３の近傍に向けて進行する光が、光センサ２２の受光部２３の外側（Ｂ方向）に進む光を外側光Ｌ２とする。換言すれば、受光部２３は外側光Ｌ２の内側（Ａ方向）にあるものとする。

そして、内側光Ｌ１を含む内側平面と外側光Ｌ２を含む外側平面の範囲内の反射光が受光部２３に入射可能であるようにパネル開口部１３を設定し、この範囲内に受光部２３が位置する。そのため、端部反射シート６で反射する光は内側光Ｌ１を含む内側平面と外側光Ｌ２を含む外側平面の範囲を外れる光となるため、光センサ２２の受光部２３に入射しない。また、端部反射シート６で反射する光のうち内側光Ｌ１を含む内側平面と外側光Ｌ２を含む外側平面の範囲内の光は光センサホルダ開口部２５によって規制されないように、光センサホルダ開口部２５の内径を規定することが好ましい。なお、パネル開口部１３はシャーシ７の開口部１１だけで形成されてもよい。

開口部１１の壁面１１ａでは反射する外側光Ｌ２について、本実施形態ではシャーシ７はアルミ合金で形成されているため乱反射することがある。そのため、受光部２３と外側光Ｌ２を含む外側平面との距離を若干広くとることが誤検出を排除するために好ましい。また、シャーシ７における開口部１１の形成位置について、裏面反射シート８の端部には取り付け時の表裏面を区別するための位置決め用の切欠（図示せず）が形成されており、この切欠が開口部１１に重なると光センサ２２での受光量に影響を与える。そのため、シャーシ７の端部において裏面反射シート８の切欠のない部分に対向する位置に開口部１１を形成するものとする。

本実施形態による液晶表示装置１の光検出器１６は上述の構成を備えており、次に光検出器１６による光検出方法について説明する。
液晶表示装置１は図２及び図４に示すように横長（ランドスケープ）位置にあるものとし、液晶表示装置１が起動すると光源４から射出する光は導光板３内を透過して反射させられ、端部反射シート６及び裏面反射シート８で反射して導光板３から前方に射出され、拡散板９及び光学シートを透過して拡散し液晶パネル２を透過することで液晶パネル２の画像をユーザーが観察できる。シャーシ７に形成された開口部１１の外側の一部が遮光板１２で覆われているため、四角形状のパネル開口部１３に対して一方側に導光板３が全体に対向し、他方側には光センサ２２の受光部２３が対向している。
そして、導光板３に入射する光の一部は導光板３で反射してパネル開口部１３を通過して光センサ２２の受光部２３に入射し、受光される。

このとき、端部反射シート６で反射する光の一部が開口部１１のパネル開口部１３を通過して光センサ２２方向に向かうが、パネル開口部１３の遮光板１２近傍を通る光は内側光Ｌ１を含む内側平面よりも内側（Ａ方向）を進むため受光部２３を外れる。また、シャーシ７の開口部１１の壁面１１ａで反射してパネル開口部１３を通過する光は外側光Ｌ２を含む外側平面よりも外側（Ｂ方向）を進むため、これも受光部２３を外れる。そのため、光センサ２２の受光部２３に入射する光は内側光Ｌ１と外側光Ｌ２の範囲内の光であり、少なくとも端部反射シート６で反射する光はパネル開口部１３を形成する遮光板１２と開口部１１の壁面１１ａで仕切られてカットされる。そのため、受光部２３に入射する光は二次光源となる端部反射シート６での強度が高い反射光が排除されるため、受光部２３で検出する光の強度のバラツキを防止して精度良く液晶パネル２の明るさを検出できる。
受光部２３で受光した光の強度が低下した場合には、図示しない制御手段により光源４が劣化したと判断して光源４への供給電流を増大させて液晶パネル２の明るさを増大させる。

また、本実施形態による液晶表示装置１を横長から縦長に切り換えると、図５に示すように、導光板３の側端部に設けたシャーシ７の開口部１１とパネル開口部１３は液晶表示装置１の上端部に位置が変えられる。そして、導光板３はその自重でわずかに、例えば数ミリ下方に移動する。すると、開口部１１に対して導光板３の上端部がわずかに下方に移動するが、開口部１１の上端側は遮光板１２によって覆われているためパネル開口部１３は全面に導光板３が対向する位置にある。
従って、液晶表示装置１を横長から縦長に切り換えても、導光板３で反射してパネル開口部１３を通過して受光部２３に受光する光の強度が変動することはなく、横長位置と同様に、二次光源となる端部反射シート６での光強度の高い反射光が排除され、受光部２３で検出する光の強度のバラツキを防止して精度良く液晶パネル２の明るさを検出できる。

また、本実施形態による液晶表示装置１では、光センサ２２の受光部２３が長方形であり、しかも、受光量を検出するための光が通過するパネル開口部１３も長方形であって、受光部２３の辺と対向するパネル開口部１３の辺とが互いに平行である。加えて、パネル開口部１３の辺と導光板３の側端部も平行である。そのため、液晶表示装置１が横長と縦長のいずれかの姿勢に保持されて受光部２３に入射するパネル開口部１３を通過した光の境界がずれたとしても、受光部２３におけるＲ、Ｇ、Ｂの単色カラーセンサがマトリクス状に配列されて長方形をなすため、各カラーセンサへの入射光量の比が一定であって受光する光の強さの比に変動を来さないので、光の強度のバラツキが低減された精度のよい光検出を行える。

上述のように本実施形態による液晶表示装置１によれば、液晶表示装置１が横長と縦長のいずれかの姿勢に切り換えられて導光板３の位置にずれを生じたとしても、導光板３の端部からの光を取り込まないようにしたため、光センサ２２の受光部２３で受光される光の強度に変動を来さないので精度よく光の強度を検出できる。

また、光センサ２２の受光部２３は四角形であり、導光板３での反射光を通過させるパネル開口部１３を受光部２３の辺に略平行な四角形としたから、液晶表示装置１を横長と縦長との間で切り換えた場合、受光部２３に入射する光の位置が変化したとしてもマトリクス状に配列されたＲ、Ｇ、Ｂの各単色カラーセンサへの入射光量の比が一定であって円形の開口部と比較して受光する光量の比に変動を来さないので、高精度な検出を行える。

なお、本発明は上述の実施形態による液晶表示装置１に限定されることはなく、本発明の要旨を変更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。

　例えば、上述した実施形態による液晶表示装置１では、横長状態で導光板３の下部の端面に光源４を配設した構成について説明したが、液晶パネル２の輝度を大きくするためには、導光板３の下部の面と上部の面に光源４を配設してもよく、或いは側部の面に光源４を配設してもよい。また、導光板３の一の端面に液晶の液晶パネル２を駆動するドライバを設置することがあるが、ドライバを設置する端面も開口部１１を設置することを避けることが好ましい。また、光センサ２２は温度による影響を受けるため、光源４やドライバを設けた端面とは別の端面である、光源４から離れた温度変動の少ない位置に光センサ２２を設置することが好ましい。

また、受光部２３に光を入射させる範囲を規定するパネル開口部１３について、上述の実施形態では開口部１１と遮光板１２とで形成し、遮光板１２の取り付け位置を調整可能であるが、遮光板１２を取り付けることなく、液晶表示装置１を横長位置と縦長位置とに切り換えても導光板３が全面に対向し且つ端部反射シート６の反射光を受光部２３で受光しないように開口部１１を形成してもよい。

　なお、本発明の上述した実施形態では、液晶表示装置１を用いて説明したが、本発明は液晶表示装置に限定されるものではなく、バックライトを用いた各種の表示装置に適用できる。また、本発明においてパネル開口部１３は光透過用開口部に含まれる。

１　液晶表示装置
２　表示画面
３　導光板
６　端部反射シート
７　シャーシ
８　裏面反射シート
９　拡散板
１１　開口部
１１ａ　壁面
１２　遮光板
１３　パネル開口部
１５　液晶モジュール
１６　光検出器
２２　光センサ
２３　受光部

Claims (9)

1. 導光板の一の端部に対向する光源からの光を前記導光板内に導いて液晶パネル部に照射させる表示装置であって、
   前記導光板と前記光源とを覆うシャーシと、
   前記液晶パネル部の端部にあって前記シャーシに形成した光透過用開口部と、
   前記導光板から出射される光を前記光透過用開口部を介して検出する光センサと、を備え、
   　前記光透過用開口部は矩形であることを特徴とする表示装置。
2. 　　前記導光板の端部と前記光透過用開口部の一辺とを結ぶ線の延長線を含む内側平面より外側に前記光センサの受光部が位置する請求項１に記載された表示装置。
3. 前記導光板の端部から発して前記光透過用開口部の壁面で反射した光線を含む外側平面よりも内側に前記光センサの受光部が位置する請求項１または２に記載された表示装置。
4. 前記光透過用開口部は、前記導光板の前記光源が対向しない端部の背面側に設けた請求項１から３のいずれか１項に記載された表示装置の光検出器。
5. 前記光センサの受光部は矩形に形成されており、前記受光部の一辺と前記光透過用開口部の一辺とが略平行に形成されている請求項１から４のいずれか１項に記載された表示装置。
6. 前記導光板の端部には光を反射させる第１の光学部材を設けたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載された表示装置。
7. 前記導光板と前記シャーシとの間には光を反射させる第２の光学部材が設けられており、前記第２の光学部材に形成された位置決め用の切欠の位置を外れた位置に前記光透過用開口部を位置させた請求項１から６のいずれか１項に記載された表示装置。
8. 　前記光透過用開口部は、前記シャーシに形成した開口部と、該開口部の開口面積を規制する遮蔽部材とで構成されている請求項１から７のいずれか１項に記載された表示装置。
9. 導光板の一の端部に対向する光源からの光を前記導光板内に導いて液晶パネル部に照射させる表示装置のバックライト光検出方法において、
   前記液晶パネル部の端部における前記導光板と光源を覆うシャーシに矩形の光透過用開口部を設け、
   前記導光板で反射した光を、前記光透過用開口部を通して光センサで受光させて受光量を検出するようにしたことを特徴とする表示装置のバックライト光検出方法。

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