(57)【要約】【課題】照明源の配置によらない周囲照度に応じた表示輝度制御を行うことができる低コストの表示装置を提供する。【解決手段】表示装置１は、表示パネルの前面から奥まった位置に設けられた照度センサ１１と、該照度センサ１１と表示パネルの前面との間に設けられ外光を照度センサ１１に導く導光部材１３と、を有し、照度センサ１１の出力に応じて表示輝度を制御する。導光部材１３は、表示装置１の前面に配置した光入射面１３ａが光拡散面で構成され且つ該光入射面１３ａの位置が照度センサ１１に対する光出射面１３ｂの位置よりも鉛直方向に対して上方に位置する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示パネルの前面から奥まった位置に設けられた照度センサと、該照度センサと前記表示パネルの前面との間に設けられ外光を前記照度センサに導く導光部材と、を有し、前記照度センサの出力に応じて表示輝度を制御する表示装置であって、
前記導光部材は、前記表示装置の前面に配置した光入射面が光拡散面で構成され且つ該光入射面の位置が前記照度センサに対する光出射面の位置よりも鉛直方向に対して上方に位置することを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記導光部材は、前記光入射面及び前記光出射面が前記表示パネルの前面と平行な面で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記導光部材は、斜円柱状であることを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記導光部材は、斜角柱状であることを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関し、より詳細には、周囲照度に応じて表示輝度を制御する機能を備えた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶テレビ等の表示装置において、表示装置の周囲照度を検出し、検出した周囲照度に応じて表示輝度を制御する技術が知られている。表示輝度の制御は、表示装置が液晶テレビ等の非発光型表示装置の場合は、例えばバックライトの光量を調節することにより行われ、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）ディスプレイ等の自発光型表示装置の場合は、例えばＬＥＤ等の各光源の光量を調節することにより行われる。上述のように表示輝度を制御することより、周囲が暗い（周囲照度が小さい）ときは表示輝度を抑えて、電力消費を低減し、また、周囲が明るくなる（周囲照度が大きくなる）にしたがって、表示輝度を上げて視認性を良くすることができる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、周囲照度に応じて、ユーザにとって最適になるように表示輝度を制御する画像表示装置が記載されている。この画像表示装置は、計算された表示輝度にしたがって動作するディスプレイ部と、周囲照度を検出する照度検出部と、照度検出部にて検出された周囲照度と所定のルールとに基づいてディプレイ部の表示輝度を計算する表示輝度計算部と、所定のルールを保持するルール保持部と、ルール保持部に保持されているルールを変更するルール変更部とを備える。所定のルールとは例えば周囲照度に応じて定められる表示輝度の最大値と最小値とを定めるものである。
【０００４】
図５は、周囲照度に応じて表示輝度としてバックライト輝度を制御する機能を備えた従来の表示装置について説明するための図で、図中、１００は表示装置を示す。図５（Ａ）は表示装置１００を正面から見たときの状態を示す。表示装置１００は、例えば、液晶テレビであり、リモコンからの操作信号を受光するためのリモコン信号受光部１０１と、表示装置１００の周囲照度を検出する照度検出部１０２とを備える。この照度検出部１０２近傍の断面図を図５（Ｂ）に示す。
【０００５】
図５（Ｂ）に示すように、照度検出部１０２は、表示装置１００の下縁（下枠）部であって、液晶パネル１０３の下側に設けられている。より具体的には、表示装置１００の下縁部の所定位置に孔が設けられており、この孔の奥側に照度センサ１０２ｂが受光回路基板１０２ｃと一体的に設けられている。そして、照度センサ１０２ｂの前方にはレンズ拡散板１０２ａが設けられ、照度検出部１０２の孔に入射した外部光は、レンズ拡散板１０２ａを介して照度センサ１０２ｂの受光面にて受光される。
【０００６】
図５（Ｃ）は、照度センサ１０２ｂで検出した照度と液晶パネル１０３の画面輝度との関係を示す図で、図中、横軸は照度センサ１０２ｂで検出した検出照度（単位：ｌｘ、ルクス）、横軸は液晶パネル１０３の画面輝度（単位：ｃｄ／ｍ２）を示す。このように、周囲照度が小さいときは、画面輝度、すなわち、バックライト輝度を抑えて、電力消費を軽減させ、周囲照度が大きくなるに従って、画面輝度を大きくすることで視認性を向上させている。
【０００７】
しかし、一般的な液晶テレビの場合、図５（Ｂ）に示すように、照度センサを筺体内部に収容しているため、液晶テレビに対する照明源の方向が異なると、照明源からの光のセンサ方向成分が変化してしまう。このため、照明源が同じ明るさで発光していても、照度センサで検出される照度は異なる値となり、これに追従するバックライト輝度にも影響を及ぼすという問題がある。なお、特許文献１に記載の発明は、表示装置と照明源との位置関係に着目したものではなく、このような課題を解決することはできない。
【０００８】
特許文献２には、距離の遠い照明からの光が照度検出部の孔への入射角が小さいために照度センサで検出されやすく、距離の近い照明からの光は上記入射角が大きいために照度センサで検出されにくいという課題を解決するために、照度センサに照明光を導光する導光レンズであってその入射面に鋸歯状の突起を有したものを備える表示装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−１１３０４号公報
【特許文献２】特開２０１１−２２３２３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、特許文献２の表示装置では、導光レンズの入射面を鋸歯状に形成するのにコストがかかる。
【００１１】
本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたもので、照明源の配置によらない周囲照度に応じた表示輝度制御を行うことができる低コストの表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の第１の技術手段は、表示パネルの前面から奥まった位置に設けられた照度センサと、該照度センサと前記表示パネルの前面との間に設けられ外光を前記照度センサに導く導光部材と、を有し、前記照度センサの出力に応じて表示輝度を制御する表示装置であって、前記導光部材が、前記表示装置の前面に配置した光入射面が光拡散面で構成され且つ該光入射面の位置が前記照度センサに対する光出射面の位置よりも鉛直方向に対して上方に位置することを特徴としたものである。
【００１３】
本発明の第２の技術手段は、第１の技術手段において、前記導光部材の前記光入射面及び前記光出射面が前記表示パネルの前面と平行な面で構成されていることを特徴としたものである。
【００１４】
本発明の第３の技術手段は、第１または第２の技術手段において、前記導光部材が、斜円柱状であることを特徴としたものである。
【００１５】
本発明の第４の技術手段は、第１または第２の技術手段において、前記導光部材が、斜角柱状であることを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、光入射面が光拡散面で構成され光入射面の位置が光出射面の位置よりも鉛直方向に対して上方に位置する導光部材を用いて、照度センサへ照明光を導光するようにしたため、照明源の配置によらない周囲照度に応じた表示輝度制御を、低コストで行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来の表示装置の問題について詳細に説明するための図である。
【図２】照明源の配置によって画面輝度が変化する様子を説明するための図である。
【図３】本発明の表示装置の構造例を示す図である。
【図４】本発明の表示装置において照明源からの光をレンズ拡散板を介して照度センサで受光する様子を説明する図である。
【図５】従来の表示装置について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の表示装置の説明の前に、まず従来の表示装置すなわち図５の表示装置の問題について図１に基づいて更に詳細に説明する。
図１（Ａ）は光源を間接照明とした場合の光のセンサ方向成分を示し、図１（Ｂ）は光源を天井照明とした場合の光のセンサ方向成分を示す。図１（Ａ）の例では、表示装置１００の正面に間接照明１０４が設置されている。この場合、間接照明１０４の光源から照度検出部１０２に向かう光のセンサ方向成分１０４ａが、照度検出部１０２の孔に入射される。また、図１（Ｂ）の例では、表示装置１００の上方に天井照明１０５が設置されている。この場合、天井照明１０５の光源から照度検出部１０２に向かう光のセンサ方向成分１０５ａが、照度検出部１０２の孔に入射される。
【００１９】
ここで、表示装置１００のユーザ（視聴者）が感じる明るさは図１（Ａ）の場合と図１（Ｂ）の場合とで略同じであるが、図１（Ａ）に示す光のセンサ方向成分１０４ａの光量よりも図１（Ｂ）に示す光のセンサ方向成分１０５ａの光量の方が小さいことが分かる。つまり、ユーザが略同じ明るさを感じている場合であっても、照度センサ１０２ｂの受光面で受光される光量が異なるため、図１（Ａ）の場合と図１（Ｂ）の場合とでは検出される照度が異なってしまう。
【００２０】
図２は、照明源の配置によって画面輝度が変化する様子を説明するための図である。図２（Ａ）は照度センサ１０２ｂの正面に光源がある場合の表示装置１００の表面照度と画面輝度との関係を示す。図２（Ｂ）は表示装置１００の正面に光源がある場合の表示装置１００の表面照度と画面輝度との関係を示す。図２（Ｃ）は表示装置１００の上方に光源がある場合の表示装置１００の表面照度と画面輝度との関係を示す。図中、縦軸は表示装置１００の画面輝度（単位：ｃｄ／ｍ２）、横軸は表示装置１００の表面照度（単位：ｌｘ）を示す。なお、表示装置１００の表面照度とは、筺体内の照度センサ１０２ｂにより検出される照度ではなく、表示装置１００の外部で検出される照度である。また、表示装置１００の画面輝度とは、照度センサ１０２ｂにより検出される照度に応じた画面輝度（バックライト光源の発光輝度）である。
【００２１】
図２（Ａ）において、照度センサ１０２ｂの正面に光源がある場合、照度検出部１０２の孔には、光源からの光１００ａがそのまま入射される。このときの表面照度と画面輝度との関係は特性関数１０６のようになる。つまり、光１００ａの光量は、ロスなく照度センサ１０２ｂのセンサ受光面で受光されるため、照度センサ１０２ｂで検出される照度と、表示装置１００の表面照度とは一致する。
【００２２】
また、図２（Ｂ）において、表示装置１００の正面に光源がある場合、すなわち、前述した図１（Ａ）の間接照明１０４を配置した場合、照度検出部１０２の孔には、角度θ１により光源からの光１００ａのセンサ方向成分１０４ａが入射される。このときの表面照度と画面輝度との関係は特性関数１０７のようになる。つまり、光のセンサ方向成分１０４ａの光量は、光１００ａの光量よりも小さくなるため、同じ表面照度ａに対して、図２（Ａ）の場合と比べ、照度センサ１０２ｂで検出される光量が小さくなる。このため、図２（Ａ）の特性関数１０６と比べ、図２（Ｂ）の特性関数１０７は表示装置１００の表面照度に対して画面輝度が小さく変化する。
【００２３】
また、同様に、図２（Ｃ）において、表示装置１００の上方に光源がある場合、すなわち、前述した図１（Ｂ）の天井照明１０５を配置した場合、照度検出部１０２の孔には、角度θ２（＞θ１）により光源からの光１００ａのセンサ方向成分１０５ａが入射される。このときの表面照度と画面輝度との関係は特性関数１０８のようになる。つまり、光のセンサ方向成分１０５ａの光量は、光１００ａの光量、光のセンサ方向成分１０４ａの光量よりも小さくなるため、同じ表面照度ａに対して、図２（Ａ），（Ｂ）の場合と比べ、照度センサ１０２ｂで検出される光量が小さくなる。このため、図２（Ａ）の特性関数１０６、図２（Ｂ）の特性関数１０７と比べ、図２（Ｃ）の特性関数１０８は表示装置１００の表面照度に対して画面輝度が小さく変化する。
【００２４】
上記より、周囲照度検出部１０２のセンサ受光面の法線方向（光のセンサ方向成分１０４ａ、１０５ａの方向に相当）と、照明源から照度検出部１０２に向かう光の方向（光１００ａの方向に相当）とのなす角度が大きくなるほど、センサ受光面でも検出する照度が小さくなる。すなわち、ユーザが略同じ明るさを感じている場合でも、照明源の配置によって、照度センサが異なる照度を検出してしまうため、これに追従するバックライト輝度が一定せず、特に、天井照明などの場合に画面輝度が低下してしまい、ユーザに違和感を与えることになる。
【００２５】
これに対し、本発明の表示装置は、従来の表示装置と同様に、表示パネルの前面から奥まった位置に設けられた照度センサと、該照度センサと表示パネルの前面との間に設けられ外光を照度センサに導く導光材と、を有し、照度センサの出力に応じて、表示輝度を制御するものであるが、従来の表示装置とは導光材が異なる。
【００２６】
図３は、本発明の表示装置の構造例を示す図で、図３（Ａ）は表示装置の正面図、図３（Ｂ）は、本表示装置の下部の断面図であり、図中、１は表示装置を示す。
図３（Ａ）の表示装置１は、図５の表示装置１００と同様の外観を有する液晶テレビであり、リモコンからの操作信号を受光するためのリモコン信号受光部２０と、表示装置１の周囲照度を検出する照度検出部１０とを備える。
照度検出部１０は、表示装置１のフレーム３０の下部であって、液晶パネルモジュール４０の下側に設けられている。  
【００２７】
より詳細には、図３（Ｂ）に示すように、フレーム３０の下部の所定位置に、開口３１が設けられており、照度検出部１０は、その開口３１の奥側の位置、言い換えると、表示パネルである液晶パネルモジュール４０の前面４１から奥まった位置に、照度センサ１１を備える。照度センサ１１は、受光回路基板１２と一体的に設けられており、該受光回路基板１２が図示しない支持部材により支持されることにより、フレーム３０内で固定される。
【００２８】
また、照度検出部１０は、表示装置１の開口３１から入射した外部光が照度センサ１１の受光面で受光されるよう導光する導光部材１３を備える。導光部材１３は、光入射面に形成された光拡散面により入射光を拡散して透過する光拡散板であり、例えば、光入射面に形成されたマイクロレンズにより入射光を拡散して透過するレンズ拡散板である。以下、光学部材１３をレンズ拡散板１３という。
【００２９】
レンズ拡散板１３は、開口３１を塞ぐと共に、マイクロレンズ面であるである光入射面１３ａが表示装置１の前面に配され、光入射面１３ａと反対側の端面が照度センサ１１に対する光出射面１３ｂとなるよう、フレーム３０に対して固定されている。該固定は、例えば、図示しない取付部材によりフレーム３０に取り付けることで行われるが、その固定形態は問わない。レンズ拡散板１３の材料には、例えば、可視光に対して透明な材料として、ポリカーボネート、ポリエステル、アクリル、ＵＶ透過アクリル、石英ガラスを用いることができる。
【００３０】
さらに、レンズ拡散板１３は、底面と平行な任意の面のの断面形状が同一である斜円柱状や斜角柱状等の斜柱状であり、表示装置１の使用時において光入射面１３ａ及び光出射面１３ｂが液晶パネルモジュール４０の前面４１と平行であると共に中心軸１３ｃが水平に対し例えば４５°の角度を成すようになっている。このレンズ拡散板１３の中心軸１３ｃと、照度センサ１１の受光面の中心が一致するように該照度センサ１１は固定されている。
【００３１】
図４は、照明源からの光をレンズ拡散板１３を介して照度センサ１１で受光する様子を説明する図で、図４（Ａ）は、照明源が表示装置１の開口３１の正面にある場合の様子を示し、図４（Ｂ）は、照明源が表示装置１の上方にある場合の様子を示す。
【００３２】
照明源が表示装置１の開口３１の正面にある場合、図４（Ａ）のように、照明源からの光Ｒのうちの大部分は、レンズ拡散板１３に反射されることなく入射され該レンズ拡散板１３の光入射面１３ａのマイクロレンズにより拡散される。
【００３３】
レンズ拡散板１３に入射され拡散された光のうち、レンズ拡散板１３のマイクロレンズがないとした場合の光Ｒ１、すなわち光入射面１３ａに対して垂直方向に拡散された光Ｒ１は、以下のようにして、照度センサ１１で受光される。すなわち、上記光Ｒ１は、レンズ拡散板１３の上側の側面１３ｄに対する入射角が大きいため該側面１３ｄで反射され、下側の側面１３ｅに向かう。その反射光は、下側の側面１３ｅに対する入射角が大きいため該側面１３ｅに反射された後、光出射面１３ｂから出射され照度センサ１１で受光される。
【００３４】
また、光Ｒ１より下側に拡散された光には、照度センサ１１で受光されないものも含まれるが、その多くは、例えば、図の光Ｒ２のように、上下の側面１３ｄ，１３ｅで反射されることなく直接光出射面１３ｂから屈折されて出射され、照度センサ１１で受光される。
しかし、光Ｒ１より上側に拡散された光の多くは、例えば、図の光Ｒ３のように、レンズ拡散番１３の上側の側面１３ｄに対する入射角が小さいため該側面１３ｄを透過するので、照度センサ１１で受光されない。
【００３５】
それに対し、照明源が表示装置１の上方にある場合、図４（Ｂ）のように、照明源からの光Ｒ´のうち、レンズ拡散板１３の光入射面１３ａで反射される光は図４（Ａ）の場合に比べて多くなるが、相当量の光は、レンズ拡散板１３に入射され該レンズ拡散板１１の光入射面１３ａのマイクロレンズにより拡散される。
【００３６】
図４（Ｂ）の場合、レンズ拡散板１３のマイクロレンズがないとした場合の光Ｒ４は、上下の側面１３ｄ，１３ｅで反射されることなく直接光出射面１３ｂから屈折されて出射され、照度センサ１１で受光される。
また、光Ｒ４より下側に拡散された光には、照度センサ１１で受光されないものも含まれるが、その多くは、例えば、図の光Ｒ５のように、レンズ拡散板１３の下側の側面１３ｅに対する入射角が大きくなるため該側面１３ｅで反射され、光出射面１３ｂの方向に向かい、その後、光出射面１３ｂに対する入射角が小さいので該光出射面１３ｂから出射され照度センサ１１で受光される。
さらに、光Ｒ４より上側に拡散された光にも、照度センサ１１で受光されないものも含まれるが、その多くは、例えば、図の光Ｒ６のように、上下の側面１３ｄ，１３ｅで反射されることなく直接光出射面１３ｂから屈折されて出射されたり、図４（Ａ）の光Ｒ１と同様に光路を辿ったりして、照度センサ１１で受光される。
【００３７】
上述のように、図４（Ｂ）の照明源が表示装置１の上方にある場合、図４（Ａ）の照明源が表示装置１の開口３１の正面にある場合に比べて、レンズ拡散板１３の光入射面１３ａで反射される光は多くなる。しかし、図４（Ａ）の照明源が表示装置１の開口３１の正面にある場合に、レンズ拡散板１３のマイクロレンズがないとした場合の光Ｒ１より上側に拡散された光の多くが照度センサ１１で受光されないのに対し、図４（Ｂ）の照明源が表示装置１の上方にある場合、レンズ拡散板１３のマイクロレンズがないとした場合の光Ｒ４より上側に拡散された光であっても、その多くは照度センサ１１で受光される。
したがって、表示装置１の表示画面表面における照度が同じであれば、照明源が天井にある図４（Ａ）の場合と照明源が照明にある図４（Ｂ）の場合とでは同等の照度を検出することができる。
つまり、表示装置１では、天井照明下であっても、適切な表示輝度で表示することができる。
【００３８】
本発明の表示装置では、光拡散板の寸法、形状、材料すなわち屈折率を適宜選択し、光拡散板がレンズ拡散板の場合は、光入射面のマイクロレンズ面での拡散角を適宜選択することにより、上述のように、照明源が天井にある図４（Ａ）の場合と照明源が照明にある図４（Ｂ）の場合とでは同等の照度を検出することができる。
【００３９】
また、表示装置１は、以下に説明するように、国際エネルギースタープログラムの規定を準拠するようにした場合に好適である。
【００４０】
２０１３年以降の国際エネルギースタープログラムの規定では、表示装置の正面に照明源を置き、表示装置の表示画面近傍に置かれた照度計が０ｌｘの状態すなわち真っ暗の状態と、３００ｌｘ以上の状態すなわち十分明るい状態での電力と、１０ｌｘ、５０ｌｘ、１００ｌｘの状態で電力とが規定されている。
【００４１】
従来の表示装置を上記の規定に準拠するようにした場合、図２からも明らかなように、真っ暗の状態や十分明るい状態では、照明源の位置によらず、所望の表示輝度を得ることができる。しかし、上記照度計が１０ｌｘ、５０ｌｘ、１００ｌｘの状態となるような状態では、照明源が天井照明であって上方にある場合は、表示輝度が小さくなるので、上記の規定に準拠するよう消費電力を下げた場合、余計に表示画面が暗くなる。
【００４２】
それに対し、表示装置１を上記の規定に準拠するようにした場合、真っ暗の状態や十分明るい状態では、照明源の位置によらず、所望の表示輝度を得ることができるだけでなく、上記照度計が１０ｌｘ、５０ｌｘ、１００ｌｘの状態となるような状態では、照明源の位置によって表示輝度があまり変わらないので、上記の規定に準拠するよう消費電力を下げた場合でも照明源が天井照明であった場合と間接照明であった場合等とで同等の見た目とすることができる。
【００４３】
なお、上述の例では、レンズ拡散板１２ｃの中心軸の角度は４５°としたが、これに限られず、３０°〜６０°であれば好適である。
【００４４】
以上のように、本発明の表示装置は、表示パネルの前面から奥まった位置に設けられた照度センサと、該照度センサと前記表示パネルの前面との間に設けられ外光を前記照度センサに導く導光部材と、を有し、前記照度センサの出力に応じて表示輝度を制御するものであって、前記導光部材が、前記表示装置の前面に配置した光入射面が鉛直面且つ光拡散面となり前記照度センサに対する光出射面が鉛直面となり前記光入射面の位置が前記光出射面の位置よりも鉛直方向に対して上方に位置するよう、斜柱状に形成されている。これにより、照明源の配置によらない周囲照度に応じた表示輝度制御を、低コストで行うことができる。
【００４５】
また、前記導光部材は、例えば、斜円柱状や斜角柱状に形成することができる。
なお、導光部材の前記光入射面及び前記光出射面が前記表示パネルの前面と平行な面で構成されていることが好ましい。
【符号の説明】
【００４６】
１…表示装置、１０…照度検出部、１１…照度センサ、１３…レンズ拡散板（導光部材）。
【図１】
2014109701.tif 000003
【図２】
2014109701.tif 000004
【図３】
2014109701.tif 000005
【図４】
2014109701.tif 000006
【図５】
2014109701.tif 000007