WO2021166796A1 - 表示画面からの出射光の検知方法、および表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成および手順で表示画面からの出射光の検知する方法を提供する。 【解決手段】表示装置の表示画面からの出射光を検知する方法であって、前記表示装置は、導光部材と光センサを備え、前記導光部材は、前記表示画面の表面側に設置され、前記光センサは、前記表示画面の外周側に設置され、前記方法は、前記表示画面の一部の領域を点灯させ、前記領域からの出射光を、前記導光部材によって前記光センサへ導き、当該光センサで検知する検知ステップを含む方法が提供される。

Description

表示画面からの出射光の検知方法、および表示装置

　本発明は、表示画面からの出射光の検知に関する。

　従来、表示装置における表示画面の一部の領域からの出射光を検知するために、様々な方法が開発されている。例えば、特許文献１には、バックライトの光源が点滅するように制御される表示装置において、画素点灯のタイミングに合わせて、ラインセンサを移動させながら各画素からの出射光を測定することが開示されている。

特開２０１７－１６１７５４号公報

　しかし、特許文献１に記載の構成では、移動式のセンサを用いているため、センサの移動を制御する必要があり、回路構成が複雑になるとともに移動のための操作を行う必要がある。

　本発明はこのような事情を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、簡易な構成および手順で表示画面からの出射光を検知する方法を提供することである。

　本発明によれば、表示装置の表示画面からの出射光を検知する方法であって、前記表示装置は、導光部材と光センサを備え、前記導光部材は、前記表示画面の表面側に設置され、前記光センサは、前記表示画面の外周側に設置され、前記方法は、前記表示画面の一部の領域を点灯させ、前記領域からの出射光を、前記導光部材によって前記光センサへ導き、当該光センサで検知する検知ステップを含む方法が提供される。

　このような構成とすることにより、表示画面の一部の領域からの出射光は、表示画面の表側に設置された導光部材によって、表示画面の外周側に設置された光センサに導かれて検知される。これにより、移動式のセンサを用いることなく、簡易な構成および手順で表示画面からの出射光を検知することが可能となる。

　以下、本発明の種々の実施形態を例示する。以下に示す実施形態は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴が独立に発明を構成する。

　好ましくは、前記検知ステップで検知した前記出射光に対応する輝度を特定する輝度特定ステップをさらに含む。
　好ましくは、前記検知ステップで検知した前記出射光に対応する色度を特定する色度特定ステップをさらに含む。
　好ましくは、前記導光部材は、前記表示画面を保護する保護ガラスである。
　好ましくは、前記導光部材の表面には、前記出射光を反射するためのパターンが形成されている。
　好ましくは、前記導光部材は、電場が印加されるか否かによって、前記出射光の透過と反射を切り替える材質で構成される。
　好ましくは、前記導光部材はミラーである。
　好ましくは、前記導光部材は着脱可能である。
　好ましくは、前記表示画面に配置された表示デバイスが発光するステップをさらに含む。

　他の態様によると、表示画面からの出射光を検知可能な表示装置であって、導光部材と光センサと制御部を備え、前記導光部材は、前記表示画面の表面側に設置され、前記光センサは、前記表示画面の外周側に設置され、前記制御部は、前記表示画面の一部の領域を点灯させ、前記領域からの出射光を、前記導光部材によって前記光センサへ導き、当該光センサで検知可能に構成される表示装置が提供される。

図１Ａは第１実施形態に係る表示装置１０の前面斜視図である。図１Ｂは表示部１の正面図である。 表示部１の断面図である。 表示装置１０の機能構成を示す図である。 輝度ムラ補正処理の手順を示すフロー図である。 図５Ａは表示画面４の点灯を説明する図である。図５Ｂは表示画面４からの出射光の検知を説明する図である。 ムラ補正データの更新処理を説明する図である。 変形例１における表示部１の断面図である。 図８Ａは導光板７ｂに電場を印加した場合の変形例２における表示部１の断面図である。図８Ｂは導光板７ｂに電場を印加しない場合の変形例２における表示部１の断面図である。 図９Ａは導光板７ｂが表示画面４の一部に設けられた場合の変形例４を示す断面図である。図９Ｂは、変形例４において、保護ガラス７と表示デバイス６の間に空気層７ｃが設けられた場合の断面図である。 図１０Ａは平面状のミラー７ｄを用いた変形例４における表示部１の断面図である。図１０Ｂは曲面状のミラー７ｄを用いた変形例４における表示部１の断面図である。 変形例５における表示部１の正面図である。 第２実施形態における色ムラ補正の処理を説明する図である。 色ムラ補正の処理の手順を示すフロー図である。

＜１．第１実施形態＞（１．１．表示装置１０の構成）
　図１および図２を参照し、表示装置１０の構成を説明する。

　図１Ａに示すように、表示装置１０は、表示部１、ベゼル２、脚部３により構成される。表示部１は、画像（静止画および動画を含む）を表示画面４に表示する。ベゼル２は、表示部１の背面から側面にかけて取り付けられており、例えばエンジニアリングプラスチック等の絶縁体で形成される。詳細は図示しないが、ベゼル２には、電源インジケータやユーザーの操作に供される種々のキーパッド、そして、スピーカーなどが設けられている。脚部３は、ベゼル２の背面に取り付けられ、表示部１を支持する。

　図１Ｂに示すように、表示部１の正面におけるベゼル２の内部には、光センサ５が配置されている。本実施形態に係る表示装置１０では、表示画面４の外周を取り囲むように、上下左右のベゼル２の内部に４つの光センサ５がそれぞれ配置されている。

　図２に示すように、表示画面４は、表示部１の背面側に配置された表示デバイス６と、保護ガラス７を備える。表示デバイス６は、例えば有機ＥＬディスプレイパネルで構成され、表示画面４の画素に対応した発光素子が発光することにより、画像を表示する。保護ガラス７は、表示デバイス６を保護するために表示画面４の表面側に配置される。詳細は後述するが、保護ガラス７は、表示デバイス６からの出射光を透過するとともに、当該出射光を反射して光センサ５へ導く導光部材として機能する。なお、図２に示す例では、光センサ５は保護ガラス７の側方に配置されているが、この例に限定されることはなく、例えば表示デバイス６の側方に配置されていてもよい。また、表示デバイス６からの出射光を外部へ漏らすことなく全て光センサ５へ導くために、光センサ５が配置されている保護ガラス７または表示デバイス６の側方の表面を、光センサ５の配置位置を除いて全てミラー加工としてもよい。

（１．２．表示装置１０の機能構成）
　図３を参照し、表示装置１０の機能構成を説明する。図３に示すように、表示装置１０は、上述した光センサ５および表示デバイス６に加えて、制御部８と記憶部１５を備える。制御部８は、表示制御部１１と、センサ制御部１２と、輝度特定部１３と、ムラ補正処理部１４を含む。

　表示制御部１１は、表示デバイス６からの出射光を制御する。センサ制御部１２は、光センサ５が検知した出射光の強度を特定する。輝度特定部１３は、光センサ５が検知した出射光の輝度を特定する。ムラ補正処理部１４は、表示画面４の輝度ムラの補正処理を行う。各機能の詳細は後述する。

　上述した各構成要素は、ソフトウェアによって実現してもよく、ハードウェアによって実現してもよい。ソフトウェアによって実現する場合、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）がプログラムを実行することによって各種機能を実現することができる。プログラムは、メモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｋ　Ｄｒｉｖｅ）またはＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔａｔｅ　Ｄｒｉｖｅ）等で実現される記憶部１５に格納してもよく、コンピューターが読み取り可能な非一時的な記録媒体に格納してもよい。

　また、上述した各構成要素は、外部の記憶部に格納されたプログラムを読み出し、いわゆるクラウドコンピューティングにより実現してもよい。ハードウェアによって実現する場合、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）、またはＤＲＰ（Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などの種々の回路によって実現することができる。

（１．３．輝度ムラの補正データの更新処理）
　図４～図６を参照し、表示装置１０における輝度ムラの補正データの更新処理を説明する。図４に示すように、まずステップＳ１１０において、表示制御部１１は、表示画面４の一部の領域を点灯させて出射光を発光させる。具体的には、図５Ａに示すように、表示制御部１１は、表示デバイス６の一部を発光させることにより、表示画面４の左上の領域であるＲ１から右下の領域であるＲｎまで順次点灯させる。

　ここで、順次点灯される領域の形状、大きさ、および数は適宜設定することができるが、表示画面４を網羅するように設定されるのが好ましい。また、当該領域は互いに排他的に設定してもよいし、互いに重なるように設定してもよい。

　ステップＳ１２０において、発光された領域からの出射光は、光センサ５によって検知される。図５Ｂに示すように、表示画面４の一部の領域からの出射光は、導光部材として機能する保護ガラス７内で反射され、光センサ５で検知される。

　ステップＳ１３０において、センサ制御部１２は、表示画面の全ての領域からの出射光を検知したか否かを判定する。全ての領域からの出射光を検知した場合（ステップＳ１３０においてＹｅｓ）、ステップＳ１４０が行われる。全ての領域からの出射光を検知していない場合（ステップＳ１３０においてＮｏ）、ステップＳ１１０およびステップＳ１２０が繰り返される。

　ステップＳ１４０において、輝度特定部１３は光センサ５の検知結果（すなわち、検知した出射光の強度）に基づいて、点灯した領域ごとの輝度を特定する。図６に示すように、記憶部１５にはセンサ校正係数マトリクスＣが格納されている。センサ校正係数マトリクスＣは、表示装置１０の製造時に輝度計などで測定された表示画面４の領域ごとの輝度値と、当該領域の発光時における光センサ５の検知値の対応関係を有する。輝度特定部１３は、光センサ５の検知結果データＲとセンサ校正係数マトリクスＣとに基づいて、表示画面４の点灯した領域ごとの輝度を特定する。

　ステップＳ１５０において、ムラ補正処理部１４はムラ補正データＭの更新処理を行う。図６に示すように、記憶部１５は、ムラ補正データＭとムラ補正目標マトリクスＴを備える。ムラ補正データＭは、表示装置１０の製造時に測定された表示画面４の領域ごとの輝度ムラの補正量に関するデータであり、任意の画像データに対して輝度ムラ補正を行う際に参照されるデータである。ムラ補正目標マトリクスＴは、表示画面４の領域ごとに目標とすべき輝度ムラの量（基準値に対する輝度の変化率）を規定したデータである。更新後のムラ補正データＭrefは、以下の式（１）で表すことができる。このように更新されたムラ補正データＭrefを用いて、以後の輝度ムラ補正が行われる。

　以上のようにして、本実施形態に係る表示装置１０は、導光部材としての保護ガラス７と、光センサ５と、制御部８を備える。保護ガラス７は、表示画面４の表面側に設置され、光センサ５は、表示画面４の外周側に設置される。制御部８は、表示画面４の一部の領域を点灯させる。当該領域からの出射光は、導光部材としての保護ガラス７によって光センサ５へ導かれ、当該光センサ５で検知される。

　このような構成とすることにより、簡易な構成および手順で表示画面からの出射光を検知することができる。また、当該出射光の検知結果に基づいて、表示画面４の輝度ムラの補正データを更新することができ、適切な輝度ムラ補正処理を行うことができる。

（１．４．変形例１）
　図７を参照し、実施形態１の変形例１を説明する。図７に示すように、変形例１における保護ガラス７の表面には、表示デバイス６からの出射光を反射するためのパターン７ａが形成されている。パターン７ａは、保護ガラス７の表面にドット印刷で形成してもよいし、レンズ構造を保護ガラス７の表面に貼付して実現してもよい。このような構成とすることにより、表示デバイス６からの出射光を光センサ５へ導く導光部材を具体的に実現することが可能となる。

（１．５．変形例２）
　図８Ａおよび図８Ｂを参照し、変形例２を説明する。図８Ａおよび図８Ｂに示すように、変形例２における保護ガラス７の表面には、電場の印加に伴い出射光の透過と反射を切り替える導光板７ｂが取り付けられている。導光板７ｂは、例えばＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ　Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ）ガラスで実現される。

　この場合、図８Ａに示すように、導光板７ｂに電場を印加することにより、表示デバイス６からの出射光は保護ガラス７および導光板７ｂを透過する。それに対して、図８Ｂに示すように、導光板７ｂへの電場の印加を止めると、表示デバイス６からの出射光は導光板７ｂで反射され、光センサ５へ導かれる。

　このような構成とすることにより、通常の使用時には導光板７ｂへ電場を印加して表示画面４を視認可能としつつ、表示デバイスからの出射光を検知するような特定の作業時には、導光板７ｂへの電場の印加を止めて、表示デバイス６からの出射光を光センサ５へ導くことができ、使用の用途に切り分けた制御を行うことが可能となる。

（１．６．変形例３）
　図９Ａおよび図９Ｂを参照し、変形例３を説明する。図９Ａに示すように、変形例３では、導光板７ｂの一部にのみ電場を印加することにより、出射光を反射する領域を変更可能に構成されている。このような構成とすることで、点灯する領域に合わせて出射光を反射する領域を変更することが可能となる。また、図９Ｂに示す例では、保護ガラス７と表示デバイス６の間に空気層７ｃが設けられている。このように屈折率の異なる空気層７ｃを設けることにより、導光板７ｂで反射させた出射光を、保護ガラス７内で伝搬させることが容易となる。

（１．７．変形例４）
　図１０Ａおよび図１０Ｂを参照し、変形例４を説明する。図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、変形例４における保護ガラス７の表面には、導光部材として表示デバイス６からの出射光を反射するためのミラー７ｄが設置されている。ミラー７ｄは着脱可能に構成されており、通常の使用時には取り外すことにより表示画面が視認可能となっている。

　図１０Ａには、平面状のミラー７ｄが設置された態様が例示されている。一方、図１０Ｂには、曲面状のミラー７ｄが設置された態様が例示されている。このような構成とすることにより、平面状または曲面状のミラーといった汎用品を用いて表示デバイス６からの出射光を光センサ５へ導く導光部材を実現することが可能となる。

（１．８．変形例５）
　図１１を参照し、変形例５を説明する。図１１に示すように、変形例５では、表示画面４の上下のベゼル２内部に、光センサ５としてのラインセンサが設置されている。この場合、制御部８が点灯させる表示画面４の一部の領域Ｒ１～Ｒｎは、表示画面４の左右に亘る領域とすることができる。このような構成とすることにより、制御部８による表示部１の領域の点灯および出射光の検知処理（図４におけるステップＳ１１０～ステップＳ１３０）を迅速に行うことが可能となる。

＜２．第２実施形態＞
　図１２および図１３を参照し、本願発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態では、光センサ５が検知した出射光に対応する色度を特定する色度特定ステップを含む点で第１実施形態と異なる。以下、第１実施形態との差異を中心に説明する。

　第２実施形態では、図１２および図１３に示すように、制御部８は、表示デバイス６の発光素子におけるＲ（Ｒｅｄ），Ｇ（Ｇｒｅｅｎ），Ｂ(Ｂｌｕｅ)の各色に対して領域ごとに発光させ、各色の光強度を光センサ５で検知する（図１３のステップＳ１１０～ステップＳ２４０）。

　ステップＳ２５０において、制御部８は、あらかじめ測定しておいたＲ，Ｇ，Ｂの光の強度と、新たに取得したＲ，Ｇ，Ｂの検知結果を比較して、検知した領域ごとのＲ，Ｇ，Ｂの色度を特定する。ステップＳ２６０において、制御部８は、Ｒ，Ｇ，Ｂの比率が同一となるように色ムラ補正データの更新処理を行う。これにより、目標とする色に表示色を調整することができる。

　（変形例）
　第２実施形態の変形例として、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色に対応して３種類の光センサ５を配置してもよい。この場合、たとえば、光センサ５の感光部前面に、Ｒ，Ｇ，Ｂのいずれかのフィルターを配置することで、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色用のセンサとすることができる。このように、色に対応した光センサ５を用いて各色における発光強度を測定することにより、経年変化により各Ｒ，Ｇ，Ｂの色度が変化した場合においても、正確に色度を測定することが可能となる。

＜３．その他の実施形態＞
　本発明の適用は、上記実施形態に限定されない。例えば、光センサ５の数、形状および配置位置は、上記態様に限定されることはない。一例として光センサ５は１つであってもよいし、ベゼル内部ではなくベゼル上に配置されてもよい。

　また、上記実施形態においては、表示デバイス６の発光素子が発光することにより表示画面４が実現されていたが、この態様に限定されることはない。例えば、バックライトからの光を液晶部によって遮るようないわゆる液晶パネルにおいても、本開示の技術的思想を適用することができる。

　また、上記実施形態１の変形例４では、導光部材として着脱可能なミラー７ｄを用いているが、他の態様における導光部材についても、着脱可能な構成としてもよい。

　さらに、本発明は、制御部８に上述した各機能を発揮させるプログラムとして実現することもできる。

　さらに、本発明は、上述のプログラムを格納する、コンピューター読み取り可能な非一時的な記録媒体として実現することもできる。

　本発明に係る種々の実施形態を説明したが、これらは、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。当該実施形態は、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。当該実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１　　　　：表示部２　　　　：ベゼル３　　　　：脚部４　　　　：表示画面５　　　　：光センサ６　　　　：表示デバイス７　　　　：保護ガラス７ａ　　　：パターン７ｂ　　　：導光板７ｃ　　　：空気層７ｄ　　　：ミラー８　　　　：制御部１０　　　：表示装置１１　　　：表示制御部１２　　　：センサ制御部１３　　　：輝度特定部１４　　　：ムラ補正処理部１５　　　：記憶部

Claims (10)

1. 　表示装置の表示画面からの出射光を検知する方法であって、
   　前記表示装置は、導光部材と光センサを備え、
   　前記導光部材は、前記表示画面の表面側に設置され、 
   　前記光センサは、前記表示画面の外周側に設置され、
   　前記方法は、
   　前記表示画面の一部の領域を点灯させ、前記領域からの出射光を、前記導光部材によって前記光センサへ導き、当該光センサで検知する検知ステップを含む、方法。
2. 　請求項１に記載の方法であって、
   　前記検知ステップで検知した前記出射光に対応する輝度を特定する輝度特定ステップをさらに含む、方法。
3. 　請求項１または請求項２に記載の方法であって、前記検知ステップで検知した前記出射光に対応する色度を特定する色度特定ステップをさらに含む、方法。
4. 　請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の方法であって、
   　前記導光部材は、前記表示画面を保護する保護ガラスである、方法。
5. 　請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の方法であって、
   　前記導光部材の表面には、前記出射光を反射するためのパターンが形成されている、方法。
6. 　請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の方法であって、
   　前記導光部材は、電場が印加されるか否かによって、前記出射光の透過と反射を切り替える材質で構成される、方法。
7. 　請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の方法であって、
   　前記導光部材はミラーである、方法。
8. 　請求項１～請求項７のいずれか１項に記載の方法であって、
   　前記導光部材は着脱可能である、方法。
9. 　請求項１～請求項７のいずれか１項に記載の方法であって、
   　前記表示画面に配置された表示デバイスが発光するステップをさらに含む、方法。
10. 　表示画面からの出射光を検知可能な表示装置であって、
    　導光部材と光センサと制御部を備え、
    　前記導光部材は、前記表示画面の表面側に設置され、
    　前記光センサは、前記表示画面の外周側に設置され、
    　前記制御部は、前記表示画面の一部の領域を点灯させ、前記領域からの出射光を、前記導光部材によって前記光センサへ導き、当該光センサで検知可能に構成される、表示装置。

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