(57)【要約】【課題】外来光をバックライトとして利用し、しかも所定の輝度を安定的に得ること。【解決手段】液晶表示装置１は、液晶表示器３１と、電気的な光源３３としてのＬＥＤとを備える。液晶表示装置１は、さらに、外来光をバックライトとして導入する外来光照明装置４を備える。外来光照明装置４は、液晶表示器３１の上側から、または背後側から入射する外来光を導入する。制御システム５は、液晶表示器３１の表面に設けられた輝度センサ５５と、輝度センサ５５によって検出された輝度が所定の目標輝度になるように光源３３の輝度をフィードバック制御する制御装置５２とを備える。これにより、外来光をバックライトとして利用できるとともに、外来光が変動しても、液晶表示器３１の表面において所定の輝度を安定的に得ることができる。【選択図】図１
2011181466.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示器（３１）と、供給電力に応じて発光し、前記液晶表示器を背後から照明する電気的な光源機器（３２、３３）とを備えた液晶表示装置において、
外来光を前記液晶表示器の背後に導き、前記液晶表示器を背後から照明する外来光照明手段（４）を備えることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記液晶表示器の表面（３１ａ）において所定の輝度が得られるように、前記外来光が強くなるほど前記光源機器の輝度を減少させる光源制御装置（５）をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記光源制御装置（５）は、
前記液晶表示器の表面（３１ａ）の一部を覆うように設けられ、前記液晶表示器の表面における輝度を測定する輝度センサ（５５）と、
前記輝度センサにより検出される輝度が所定値となるように、前記光源機器の輝度をフィードバック制御するフィードバック制御器（５２）とを備えることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記光源機器（３２、３３）は、
光源としての発光ダイオード（３３）と、
前記液晶表示器の背後に設けられ、前記液晶表示器の背後から照明光を供給する四辺形の板状の導光部材（３２）とを備え、
前記導光部材は、
その一辺に沿って、前記発光ダイオードからの光を導入する第１の入射部（３２ｂ）と、
他の一辺に沿って、前記外来光照明手段（４）からの光を導入する第２の入射部（３２ｃ）とを有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記外来光照明手段（４）は、
前記外来光を前記液晶表示器の背後に導く外来光導光部材（４１）と、
前記光源機器（３２、３３）からの光の前記外来光導光部材への漏洩を阻止する光学素子（４２）とを備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記液晶表示器の背後を覆うカバー部分（２１）と、前記液晶表示器の表面側に向けて庇状に突出する庇部分（２２）とを有し、前記外来光が前記液晶表示器の表面側から前記液晶表示器の表面に直接に到達することを妨げるカバー部材（２）をさらに備え、
前記外来光導光部材（４１）は、前記カバー部分の上面に露出して配置された入射部（４１ａ）を有し、前記液晶表示器の背後側から入射する外来光を導入することを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示器を背後から照明するバックライトを有する液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に記載されるように、液晶表示器の背後にバックライトを設置し、液晶表示器を背後から照明する表示装置が知られている。
【０００３】
この種のバックライトの光源としては、放電灯、発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）などの種々の光源が用いられる。さらに、光源の配置の自由度を高めるために、液晶表示器と光源との間に種々の導光部材を配置することが知られている。例えば、特許文献２または特許文献３には、板状の導光部材を用いる表示装置が開示されている。これらの構成においては、導光部材は、その一端部から光を導入し、主たる平面のほぼ全体から一様な照明光を供給するように構成される。
【０００４】
一方、外来光は、液晶表示器に表示されている情報の視認性に影響を与える。例えば、外来光が強く、液晶表示器の表面が明るく照明されている状態では、液晶表示器に表示されている情報を視認することが困難となる。そこで、特許文献４および特許文献５に開示されるように、外来光の強さに応じてバックライトの光源の輝度を制御する表示装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−４１２４０号公報
【特許文献２】特開２００７−２５８４５９号公報
【特許文献３】特開２００８−１１２６６３号公報
【特許文献４】特開平４−２７０３８２号公報
【特許文献５】特開２００９−２２７２５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１から特許文献５に記載の装置では、人工的な光源からの光だけがバックライトとして用いられている。ところが、この構成では、直射日光下などの明るい環境下でも視認可能とするために、多くの光源機器を設けたり、光源機器の消費電力を高めたりする必要があった。
【０００７】
また、特許文献４または特許文献５に記載の技術では、外来光が強いほど、電気的な光源機器の輝度を高めるため、光源機器の消費電力が大きいという問題点があった。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、外来光をバックライトとして利用することができる液晶表示装置を提供することである。
【０００９】
本発明の他の目的は、光源機器の消費電力を低減することができる液晶表示装置を提供することである。
【００１０】
本発明のさらに他の目的は、電気的な光源機器の光と、外来光とを液晶表示器のバックライトとして用いながら、液晶表示器の表面において所定の輝度を安定的に得ることができる液晶表示装置を提供することである。
【００１１】
本発明のさらに他の目的は、液晶表示器の背後から外来光が入射するときに、外来光による照明効果を高めることができる液晶表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。
【００１３】
請求項１に記載の発明は、液晶表示器（３１）と、供給電力に応じて発光し、液晶表示器を背後から照明する電気的な光源機器（３２、３３）とを備えた液晶表示装置において、外来光を液晶表示器の背後に導き、液晶表示器を背後から照明する外来光照明手段（４）を備えることを特徴とする液晶表示装置という技術的手段を採用する。この構成によると、外来光を液晶表示器のバックライトの一部として利用することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、液晶表示器の表面（３１ａ）において所定の輝度が得られるように、外来光が強くなるほど光源機器の輝度を減少させる光源制御装置（５）をさらに備えるという技術的手段を採用する。この構成によると、液晶表示器の表面において所定の輝度が得られる。しかも、外来光が強くなるほど光源機器の輝度が減少する。この結果、光源機器の消費電力を低減することができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、光源制御装置（５）は、液晶表示器の表面（３１ａ）の一部を覆うように設けられ、液晶表示器の表面における輝度を測定する輝度センサ（５５）と、輝度センサにより検出される輝度が所定値となるように、光源機器の輝度をフィードバック制御するフィードバック制御器（５２）とを備えるという技術的手段を採用する。この構成によると、液晶表示器の表面において所定の輝度が安定的に得られる。このため、必要な視認性を提供しながら、光源機器の消費電力を低減することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、光源機器（３２、３３）は、光源としての発光ダイオード（３３）と、液晶表示器の背後に設けられ、液晶表示器の背後から照明光を供給する四辺形の板状の導光部材（３２）とを備え、導光部材は、その一辺に沿って、発光ダイオードからの光を導入する第１の入射部（３２ｂ）と、他の一辺に沿って、外来光照明手段（４）からの光を導入する第２の入射部（３２ｃ）とを有するという技術的手段を採用する。この構成によると、導光部材を有効に利用して、電気的な光源機器としての発光ダイオードからの光と、外来光とを液晶表示器の背後に供給することができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、外来光照明手段（４）は、外来光を液晶表示器の背後に導く外来光導光部材（４１）と、光源機器（３２、３３）からの光の外来光導光部材への漏洩を阻止する光学素子（４２）とを備えるという技術的手段を採用する。この構成によると、外来光導光部材によって外来光を液晶表示器の背後に導くことができる。さらに、電気的な光源機器からの光が、外来光導光部材へ漏れ出すことが光学素子によって阻止される。この結果、電気的な光源機器からの光を有効に利用することができる。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、液晶表示器の背後を覆うカバー部分（２１）と、液晶表示器の表面側に向けて庇状に突出する庇部分（２２）とを有し、外来光が液晶表示器の表面側から液晶表示器の表面に直接に到達することを妨げるカバー部材（２）をさらに備え、外来光導光部材（４１）は、カバー部分の上面に露出して配置された入射部（４１ａ）を有し、液晶表示器の背後側から入射する外来光を導入するという技術的手段を採用する。この構成によると、液晶表示器の背後から外来光が入射するときに、外来光によるバックライト照明の効果を高めることができ、外来光を有効に利用することができる。
【００１９】
なお、特許請求の範囲および上記手段の項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明を適用した第１実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。
【図２】第１実施形態の液晶表示装置の部分斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００２２】
（第１実施形態）
図１は、本発明を適用した第１実施形態の液晶表示装置１を示す断面図である。液晶表示装置１は、カバー部材２と、表示装置３と、外来光照明装置４と、制御システム５とを有する。液晶表示装置１は、車両用表示装置として、車室内の前方に配置されている。液晶表示装置１は、その液晶表示器３１の表面３１ａを車室内に向けて、車両の前方風防ガラス下に配置されている。よって、液晶表示装置１は、専らその液晶表示器３１の背後側から、太陽光や道路照明などの外来光を受けるように配置されている。液晶表示装置１は、車両の運転席前方に設置されたいわゆる車両用メータ装置、または運転席と助手席との間の前方に設置された車両用センターディスプレイ装置として構成されている。
【００２３】
カバー部材２は、車室の壁面の一部を提供しており、内部に表示装置３と、外来光照明装置４と、制御システム５とを収容し、保持している。カバー部材２は、液晶表示器３１の背後を覆うカバー部分２１と、液晶表示器３１の表面側に向けて庇状に突出する庇部分２２とを有する。カバー部分２１は、液晶表示器３１の背後を覆うことにより、液晶表示器の背後から無秩序に光が導入されることを回避している。庇部分２２は、液晶表示器３１の背後から入射する外来光が液晶表示器３１の表面３１ａ側から液晶表示器３１の表面３１ａに直接に到達することを妨げている。これにより、液晶表示器３１の表面３１ａが、外来光下においても比較的暗く維持される。さらに、カバー部材２は、車室内に向けて開口し、車室から液晶表示器３１の表面３１ａを視認可能とする開口部２３を区画形成している。
【００２４】
表示装置３は、比較的大型のＴＦＴ方式の液晶表示器３１を有する。液晶表示器３１の表面３１ａは、車室内に向けて配置されている。液晶表示器３１の背面３１ｂは、照明光であるバックライトの入射面である。液晶表示器３１の背後には、供給電力に応じて発光し、液晶表示器３１を背後から照明する電気的な光源機器が配置されている。光源機器は、導光部材３２と、光源３３とを備える。
【００２５】
図２は、第１実施形態の液晶表示装置１の導光部材３２を示す部分斜視図である。導光部材３２は、液晶表示器３１の背後に設けられ、液晶表示器３１の背後から照明光を供給する四辺形の板状の透光性の部材である。導光部材３２の一方の主面３２ａは、液晶表示器３１の背面３１ｂに対向して配置されている。導光部材３２は、その一辺に沿って、光源３３からの光を導入する第１の入射部３２ｂを有する。導光部材３２は、さらに、他の一辺に沿って、後述する外来光照明装置４からの光を導入する第２の入射部３２ｃを有する。第１の入射部３２ｂと第２の入射部３２ｃとは、導光部材３２上において互いに反対側に位置している。第１の入射部３２ｂは、導光部材３２の長辺に沿った端面である。また、第２の入射部３２ｂは、第１の入射部３２ｂと対向して位置する端面である。
【００２６】
光源３３は、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を導光部材３２の一辺に沿って配置したＬＥＤモジュールである。
【００２７】
図１に戻り、外来光照明装置４は、外来光を液晶表示器３１の背後に導き、液晶表示器３１を背後から照明する外来光照明手段を提供している。外来光照明装置４は、外来光導光部材４１と、光学素子としての光学フィルタ４２と、光学案内部材４３とを有している。
【００２８】
外来光導光部材４１は、外来光を液晶表示器３１の背後に導く。外来光導光部材４１は、カバー部分２１の上面に露出して配置された入射部４１ａを有し、液晶表示器３１の背後側から入射する外来光を導入する。外来光導光部材４１は、液晶表示器３１の上側から入射する外来光も導入する。ただし、外来光導光部材４１は、液晶表示器３１の表面３１ａ側から入射する外来光は、ほとんど導入しないか、またはそれを積極的に回避するように構成されている。外来光導光部材４１は、入射部４１ａから導入した外来光を、光学フィルタ４２まで案内する。外来光導光部材４１は、入射部４１ａの形状と、光学フィルタ４２に対向する出射部との形状が異なっている。外来光導光部材４１は、入射部４１ａの形状から、導光部材３２の入射部３２ｃの形状に向けて徐々に形状が変化するように成形されている。外来光導光部材４１は、アクリルまたはポリカーボネートなどの透光性の樹脂製部材によって提供することができる。また、外来光導光部材４１は、複数の光ファイバの束によって提供することができる。
【００２９】
光学フィルタ４２は、光源機器３２、３３からの光が、外来光導光部材４１へ漏洩することを阻止する。光学フィルタ４２は、外来光導光部材４１から光学案内部材４３へ向かう光を透過するが、光学案内部材４３から外来光導光部材４１へ向かう光を反射する光学素子である。
【００３０】
光学案内部材４３は、光学フィルタ４２を通過した外来光を導光部材３２の主面３２ａと平行な方向に曲げる光学素子である。光学案内部材４３は、プリズムまたはミラーによって提供される。
【００３１】
制御システム５は、液晶表示器の表面３１ａにおいて所定の輝度が得られるように、外来光が強くなるほど光源３３の輝度を減少させる光源制御装置を提供する。制御システム５は、駆動回路５１と、制御装置５２と、インターフェース回路５３と、車載機器５４と、輝度センサ５５とを備える。
【００３２】
駆動回路５１は、光源３３としてのＬＥＤへの供給電流を調節することによって、光源３３の輝度を調節する。制御装置５２は、マイクロコンピュータまたはアナログ制御回路によって構成されている。インターフェース回路５３は、信号を入力するための入力回路である。車載機器５４は、車両の前照灯の点灯および消灯を制御するライト制御装置などの車両に搭載された制御装置である。車載機器５４は、バックライトの輝度を調節するための輝度制御信号を発生し、制御装置５２に与える。例えば、車載機器５４は、前照灯の点灯時には液晶表示器３１の表面における輝度を比較的暗い所定値とし、前照灯の消灯時には液晶表示器３１の表面における輝度を比較的明るい所定値とするための信号を、制御装置５２に与える。例えば、車載機器５４からの信号に応じて、後述するフィードバック制御のための目標値としての所定値が設定される。
【００３３】
輝度センサ５５は、液晶表示器３１の表面３１ａの一部を覆うように設けられている。輝度センサ５５は、光源３３から離れており、外来光の入射部３２ｃに近い部位に設けられている。輝度センサ５５は、液晶表示器３１の表面における輝度を測定し、測定した輝度を示す信号を出力する。従って、輝度センサ５５が検出する輝度は、光源３３からの光と、外来光との両方の成分を反映した値となっている。検出された輝度は、制御装置５２に入力される。
【００３４】
制御装置５２は、輝度センサ５５により検出された輝度が所定の目標値となるように、光源３３の輝度をフィードバック制御するフィードバック制御器を提供している。制御装置５２は、車両において想定される外来光の変動の下でも、液晶表示器３１の表面３１ａにおいて所定の輝度を安定的に得ることができるように、光源３３の輝度を制御する。
【００３５】
制御装置５２は、検出された輝度が、目標輝度を下回るときには、光源３３の輝度を高めるように駆動回路５１を制御する。例えば、駆動回路５１は、光源３３として設けられたＬＥＤへの供給電流を増加させる。制御装置５２は、検出された輝度が、目標輝度を上回るときには、光源３３の輝度を弱めるように駆動回路５１を制御する。例えば、駆動回路５１は、光源３３として設けられたＬＥＤへの供給電流を減少させる。従って、制御装置５２は、外来光が強いときには光源３３の輝度を減少させる。この結果、光源３３の消費電力が低減される。さらに、消費電力の低減により、電力を供給するための動力源としての内燃機関の燃料消費が抑えられる。
【００３６】
この構成によると、制御装置５２からの信号に応答して駆動回路５１がＬＥＤに通電すると、光源３３が発光する。光源３３の光は、入射部３２ｂから導光部材３２内に導入される。導光部材３２は、光源３３からの光を、液晶表示器３１の背面３１ｂの全面にわたってほぼ均一な面光源に変換し、主面３２ａから供給する。この結果、液晶表示器３１は、その背後からほぼ均一な照明を与えられる。一方、液晶表示器３１の背後から液晶表示装置１上に到来する外来光は、入射部４１ａから外来光導光部材４１に入射する。外来光導光部材４１は、外来光を案内し、光学フィルタ４２に導く。光学フィルタ４２を通過した外来光は、光学案内部材４３によって導光部材３２の第２の入射部３２ｃに向けて指向され、導光部材３２内に導入される。導光部材３２は、外来光を、液晶表示器３１の背面３１ｂの全面にわたってほぼ均一な面光源に変換し、主面３２ａから供給する。この結果、液晶表示器３１は、その背後からほぼ均一な照明を与えられる。光源３３からの光と、外来光とは、加算されて液晶表示器３１の背後から供給される。この結果、液晶表示器３１に表示された文字などの情報が視認される。
【００３７】
液晶表示器３１の表面３１ａにおける輝度は、輝度センサ５５によって検出される。制御装置５２は、検出輝度が目標値になるように光源３３の輝度をフィードバック制御する。この結果、外来光が強いときには光源３３の輝度が減少し、外来光が弱いときには光源３３の輝度が増加する。これにより、液晶表示器３１の表面３１ａにおいて、望ましい輝度が実現される。さらに、庇部２２は、液晶表示器３１の表面３１ａを外来光から覆うように形成されているから、外来光による周囲の明るさに対して、液晶表示器３１の表面３１ａを暗く維持する。このため、外来光が外来光照明装置４によって液晶表示器３１の背後から供給されることによる液晶表示器３１の表面３１ａにおける輝度が、より際立って視認される。
【００３８】
この実施形態によると、外来光照明装置４によって外来光が液晶表示器３１の背後に導入される。よって、外来光をバックライトの一部として利用することができる。しかも、外来光が変動しても、制御システム５によって、所定の輝度が得られるように、外来光が強くなるほど光源３３の輝度を減少させるから、液晶表示器３１の表面において所定の輝度が得られる。しかも、外来光が強くなるほど光源３３の輝度が減少する。この結果、光源機器の消費電力を低減することができる。また、制御システム５は、液晶表示器３１の表面３１ａにおける輝度を検出してフィードバック制御するフィードバック制御器を備えるから、液晶表示器の表面において所定の輝度が安定的に得られる。このため、必要な視認性を提供しながら、光源機器の消費電力を低減することができる。
【００３９】
また、この実施形態によると、導光部材の一辺から光源３３の光を導入し、他の一辺から外来光を導入する。従って、導光部材を有効に利用して、電気的な光源３３としての発光ダイオードからの光と、外来光とを液晶表示器３１の背後に供給することができる。
【００４０】
また、外来光導光部材を設けることによって、外来光を効率的に、あるいは必要な形状、分布に調節して、液晶表示器の背後に導くことができる。さらに、電気的な光源３３からの光が、外来光導光部材４１へ漏れ出すことが光学フィルタ４２によって阻止される。この結果、電気的な光源３３からの光を有効に利用することができる。
【００４１】
また、庇部分によって液晶表示装置の表面を比較的暗く維持することができるから、液晶表示器の背後から外来光が入射するときに、外来光によるバックライト照明の効果を高めることができ、外来光を有効に利用することができる。
【００４２】
（他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。
【００４３】
例えば、光源３３は、ＬＥＤに代えて、電球、有機ＬＥＤなど種々の電気的な光源を利用することができる。また、外来光を液晶表示器３１の背面３１ｂに供給するための専用の導光部材を、導光部材３２と平行に設けてもよい。さらに、外来光は、導光部材３２をその厚さ方向に貫通するように導入されてもよい。また、外来光照明装置４は、開口部とミラーとを組み合わせて構成されてもよい。また、輝度センサ５５を含むフィードバック制御器を備えない構成を採用してもよい。このような構成においては、外来光の変動に追随して液晶表示器３１の表面における輝度も変動する。また、制御装置５２が提供するフィードバック制御器の応答性を外来光の変動よりも遅く設定した構成を採用してもよい。このような構成においては、外来光の一時的な変動に追随して液晶表示器３１の表面における輝度も変動するが、外来光が強くなったときに液晶表示器の輝度も高くなるため視認性を高めることができる場合がある。また、制御システム５は、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。例えば、制御装置５２をアナログ回路によって構成してもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１  液晶表示装置
２  カバー部材
３  表示装置
３１  液晶表示器
３２  導光部材
３３  光源
４  外来光照明装置
４１  外来光導光部材
４２  光学フィルタ
４３  光学案内部材
５  制御システム
５２  制御装置
５５  輝度センサ
【図１】
2011181466.tif 000003
【図２】
2011181466.tif 000004