JP2007271350A - 平面表示型ディスプレイの基準平面設定方法及び視野角測定方法 - Google Patents

平面表示型ディスプレイの基準平面設定方法及び視野角測定方法 Download PDF

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Abstract

【課題】平面表示型ディスプレイの大きさや形状及び搭載部品の影響を受けずに簡単に基準平面にディスプレイ表示面を配置し、指定あるいは任意の位置での特性測定が可能な平面表示型ディスプレイの基準平面設定方法及び視野角測定方法を提供すること。
【解決手段】基準面中心の垂直方向揺動軸16と、垂直方向揺動軸16に直交した基準面上の水平方向揺動軸20と、を設け、表示表面102から離間している距離測定器22により表示表面102の任意の3点の距離を測定し、各点の距離からあおり角を算出し、垂直方向揺動軸16及び水平方向揺動軸20周りに平面表示型ディスプレイ100を揺動して基準面に近づけ、3点の距離の再測定から、垂直方向揺動軸16及び水平方向揺動軸20周りに平面表示型ディスプレイ100を再揺動までを繰り返して平面表示型ディスプレイ100を基準面に配置させる平面表示型ディスプレイの基準平面設定方法。
【選択図】図1

Description

本発明は、平面表示型ディスプレイの特性を計測するための平面表示型ディスプレイの基準平面設定方法及び視野角測定方法に関する。
平面表示型ディスプレイの特性を計測する方法として、ディスプレイを測定台に載置し、このディスプレイの表示面を撮像する撮像手段を用い、測定台または撮像手段を三次元方向に移動させるとともに、測定台または撮像手段を回転させながら、表示手段により撮像手段の出力を表示するようにしたものがある(例えば、特許文献1参照)。
このような計測方法においては、小型の裸のディスプレイであれば測定台に載置することはできるものの、近年開発が進んでいる大型(100kgを越えるものもある)のディスプレイを測定台に寝かせて載置して測定することは、平面性の維持や、撮像手段との距離がある程度必要である事などから、困難を伴う。
また、平面表示型ディスプレイが出荷形態である場合、裏面に各種電気部品などが既に搭載されており、それによって形状が複雑となり、測定台に載せた際に、傾斜等が生じて基準平面の設定が困難で、つまり、測定も当然困難となる。特に、液晶ディスプレイの視野角特性の測定の場合、撮像手段と液晶ディスプレイ表面との角度を正確に設定しなければならず、しかも、それを角度を変えて複数回実行する必要があるが、液晶ディスプレイの基準位置設定ができないと、撮像手段の位置設定は不可能となってしまう。
このように製品状態となっているディスプレイの特性計測が必要な平面表示型ディスプレイとしては、液晶だけでなく、プラズマディスプレイやプロジェクションディスプレイなどがある。
しかも、これらの測定精度の向上の要求は高まる一方であり、基準となるわずかな位置・角度の合わせのずれが、測定角度が大きい場合に大きなずれとなる。従って、大型のディスプレイでは、ディスプレイ上に鏡を載せ、その反射により面出しをする手動の測定を余儀なくされているが、大きな労力と時間を必要とし、検査の大きな障害となっている。
特開平7−35645号公報
本発明は、上記問題点を鑑みなされたもので、その課題としては、平面表示型ディスプレイの大きさや形状及び搭載部品の影響を受けずに自動的に簡単に認識することができるとともに指定あるいは任意の位置での特性測定が可能な平面表示型ディスプレイの基準平面設定方法及び視野角測定方法を提供することにある。
本発明に係る上記課題は、下記構成により達成される。
(1)平面表示型ディスプレイを基準平面へ配置させる平面表示型ディスプレイの基準平面設定方法であって、前記基準面の中央部を通る垂直方向揺動軸を設定し、前記垂直方向揺動軸に直交する水平方向揺動軸を前記基準面の中央部に設定し、前記ディスプレイを前記基準面近傍で基準平面設定用保持手段で保持し、前記ディスプレイの表示表面から任意の距離離間している距離測定器により該ディスプレイの表示表面の任意の3点の距離を測定し、前記各点の距離からあおり角及び前記ディスプレイと前記基準面との距離を算出し、前記保持手段を移動して前記基準面との距離を縮め、前記垂直方向揺動軸と前記水平方向揺動軸との交点を中心に前記垂直方向揺動軸及び前記水平方向揺動軸周りに前記ディスプレイを揺動して基準面との平行に近づけ、前記3点の距離の再測定から、前記垂直方向揺動軸及び前記水平方向揺動軸周りの前記ディスプレイの再揺動までを繰り返して該ディスプレイを前記基準面に配置させる平面表示型ディスプレイの基準平面設定方法。
このように、基準面上に垂直方向揺動軸が設けられ、垂直方向揺動軸に直交して基準面上に水平方向揺動軸が設けられ、その基準面近くに平面表示型ディスプレイを配置して、距離測定器によりディスプレイ表示表面の任意の3点の測定距離からあおり角及び基準面との距離が算出される。そして、垂直方向揺動軸及び水平方向揺動軸周りにディスプレイを揺動し、且つ、ディスプレイを基準面から離れている距離分移動して基準面に近づけ、3点の距離の再測定から、垂直方向揺動軸及び水平方向揺動軸周りにディスプレイの再揺動までを繰り返すことで、ディスプレイが基準面に配置される。これにより、大型の平面表示型ディスプレイであっても容易に測定することができるとともに形状や搭載部品の影響を受けることなく測定を行うことができる。また、自動的に簡単に認識することができるとともに指定あるいは任意の位置での特性測定が可能となる。
(2)平面表示型ディスプレイの視野角測定方法であって、前記基準面の中央部を通る垂直方向揺動軸を設定し、前記垂直方向揺動軸に直交する水平方向揺動軸を前記基準面の中央部に設定し、前記ディスプレイを前記基準面近傍で基準平面設定用保持手段で保持し、前記ディスプレイの表示表面から任意の距離離間している距離測定器により該ディスプレイの表示表面の任意の3点の距離を測定し、前記各点の距離からあおり角及び前記ディスプレイと前記基準面との距離を算出し、前記保持手段を移動して前記基準面との距離を縮め、前記垂直方向揺動軸と前記水平方向揺動軸との交点を中心に前記垂直方向揺動軸及び前記水平方向揺動軸周りに前記ディスプレイを揺動して基準面との平行に近づけ、前記3点の距離の再測定から、前記垂直方向揺動軸及び前記水平方向揺動軸周りの前記ディスプレイの再揺動までを繰り返して該ディスプレイを前記基準面に配置し、前記距離測定器を視野角観察手段に替え、前記垂直方向揺動軸及び前記水平方向揺動軸周りに前記ディスプレイを揺動して視野角を調整特定する平面表示型ディスプレイの視野角測定方法。
このように、平面表示型ディスプレイと距離測定器間の3点の距離の再測定から、垂直方向揺動軸及び水平方向揺動軸周りの平面表示型ディスプレイの再揺動までを繰り返すことで、ディスプレイを基準面に配置し、距離測定器を視野角観察手段に替えると、垂直方向揺動軸及び水平方向揺動軸周りにディスプレイを揺動するだけで、視野角観察手段を移動することなく視野角が調整特定される。これにより、大型の平面表示型ディスプレイであっても容易に測定することができるとともに形状や搭載部品の影響を受けることなく測定を行うことができる。また、自動的に簡単に認識することができるとともに指定あるいは任意の位置での特性測定が可能となる。
本発明によって、平面表示型ディスプレイの大きさや形状及び搭載部品の影響を受けずに自動的に簡単に認識することができるとともに指定あるいは任意の位置での特性測定が可能な平面表示型ディスプレイの基準平面設定方法及び視野角測定方法を提供できる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明の実施形態による平面表示型ディスプレイの基準平面設定方法に用いられる特性測定装置の外観斜視図である。
図において、平面表示型ディスプレイ100の基準平面測定方法に用いられる特性測定装置(ディスプレイ計測用ステージとも言う。)10は、基台12上に、垂直方向揺動軸16を備えた垂直軸方向揺動手段14と、水平方向揺動軸20を備えた水平軸方向揺動手段18と、距離測定器22と、距離測定器移動手段24と、が組み付けられている。垂直方向揺動軸16と水平方向揺動軸20とにより基準面を形成している。
垂直軸方向揺動手段14では、後述の水平軸方向揺動手段18の一部であるアーム26の先端部に垂直方向揺動軸16が組み付けられており、この垂直方向揺動軸16の上端部に支持板28が回動自在かつ任意の位置を保持可能に軸支されており、この支持板28にはディスプレイ支持軸30が固定され、このディスプレイ支持軸30に平面表示型ディスプレイ100を保持する保持手段であるクランプ32が組み付けられている。
垂直方向揺動軸16は、不図示のステップモータ等を内蔵した駆動手段に結合される構成とすることもでき、この駆動手段が同じく不図示の制御回路により、支持板28を自動回動させる構成も可能である。
ディスプレイ支持軸30は、少なくともクランプ32を含む平面表示型ディスプレイ100の厚みがカバーされる程度に予め定められた距離を垂直方向揺動軸16からクランク上にずらされて支持板28に固定され、支持板28とともに回動する。
クランプ32は、平面表示型ディスプレイ100を把持するコ字形状に形成されており、ディスプレイ支持軸30の軸方向に移動自在に組み付けられている。図示していないが、クランプ32は、平面表示型ディスプレイ100の外形に応じて拡張可能であり、更に、ディスプレイ支持軸30との距離を変更可能となっている。そして、平面表示型ディスプレイ100の裏面に空間を置いて平面表示型ディスプレイ100を把持しているために、裏面の外形が異なる平面表示型ディスプレイ100であっても確実に把持できるととともに出荷形態である平面表示型ディスプレイ100の裏面に各種電気部品が搭載されていたとしても、その電気部品の影響を受けずに、平面表示型ディスプレイ100の表示表面(図2に示す。)102に接して垂直方向揺動軸16の中心線を配置することができる。
また、クランプ32は、ディスプレイ支持軸30の軸方向に移動自在に組み付けられているために、平面表示型ディスプレイ100が大型であったとしても、その外形(特に高さ方向)に応じて移動されることで、多種の平面表示型ディスプレイ100を把持することができる。
このように垂直軸方向揺動手段14は、垂直方向揺動軸16が回動されることで、支持板28を介してディスプレイ支持軸30が回動され、クランプ32に把持されている平面表示型ディスプレイ100がその表示表面102に接する垂直方向揺動軸16の中心線周りであるα方向に回動させる。
一方、水平軸方向揺動手段18では、枠状の基台12の側部に支柱部25が配置されており、支柱部25の上部位置に配置されている水平方向揺動軸20にはL字形状に形成された板部材であるアーム26の基端部が回動自在かつ任意の位置を保持可能に軸支されている。水平方向揺動軸20の中心線は、垂直方向揺動軸16の中心線に直交して配置されており、平面表示型ディスプレイ100のほぼ中央で表示表面102に接する。また、水平方向揺動軸20は、不図示のステップモータ等を内蔵した駆動手段に結合する構成とすることができ、この駆動手段が同じく不図示の制御回路によりアーム26を回動させる構成とすることができる。
水平軸方向揺動手段18では、水平方向揺動軸20を中心にアーム26が回動され、垂直軸方向揺動手段14全体を介して平面表示型ディスプレイ100がその表示表面102上の水平方向揺動軸20の中心線周りのβ方向に回動させる。
距離測定器移動手段24は、第1水平方向移動部36と、第2水平方向移動部38と、垂直方向移動部40と、を備え、距離測定器22が載置された支持板34を保持している。距離測定器22は、距離計センサとして機能するレーザー光照射手段を備え、支持板34の上面に固定されている。距離測定器22は、平面表示型ディスプレイ100にレーザー光を照射し、反射してきたレーザー光に基づいて距離を測定する。
支持板34は垂直方向移動部40のタワー52に回転自在に収容されたボールねじ54などの構成により図中のZ方向(基台12に対して垂直方向)に移動可能に支持されている。このタワー52はその基部を第2水平方向移動部38の枠体46内でボールねじなどの構成により図中のY方向(水平方向揺動軸20と同一方向)に移動可能に支持されている。枠体46は基台12内で第1水平方向移動部36のボールねじなどの構成により図中のX方向(Y方向直交方向)に移動可能に支持されている。
本実施形態では、距離測定器移動手段24の第1水平方向移動部36は、ボールねじ構成を採用しており、基台12に回転自在に支持されているボールねじ42と、ボールねじ42に螺挿されているナット部材44とからなり、ナット部材44が第2水平方向移動部材38の枠体46に固定されている。第1水平方向移動部36は、ボールねじ42が回転されることで、ナット部材44が枠体46とともに図中のX方向に移動される。
第2水平方向移動部38についてもボールねじ構成を採用しており、枠体46に回転自在に収容されたボールねじ48と、ボールねじ48に螺挿されているナット部材50とからなり、ナット部材50がタワー52に固定されている。第2水平方向移動部38は、ボールねじ48が、第1水平方向移動部36のボールねじ42に水平方向で直交配置されているために、ボールねじ48が回転されることで、ナット部材50がタワー52とともに図中のY方向に移動される。
更に、垂直方向移動部40についてもボールねじ構成を採用しており、タワー52に回転自在に収容されたボールねじ54と、ボールねじ54に螺挿されていてナット部材として機能する支持板34とからなる。水平方向移動部40は、ボールねじ54が、第1水平方向移動部36のボールねじ42及び第2水平方向移動部38のボールねじ48に垂直方向で直交配置され、ボールねじ54が回転されることで、支持板34が図中のZ方向に移動される。
なお、上記第1水平方向移動部36、第2水平方向移動部38、垂直方向移動部40のいずれも制御回路に電気的に接続されている不図示の駆動源に結合される構成とすることができる。この構成により、コンピュータ制御を導入して細かな調整が可能となる。
次に本実施形態に関し、図を用いて特性測定装置10による本発明の平面表示型ディスプレイの基準平面設定方法及び視野角測定方法を説明する。
図2は、特性測定装置10における平面表示型ディスプレイの表示面と距離計測器との関係を示す要部概略斜視図である。
図2に示すように、特性測定装置10は、平面表示型ディスプレイ100がクランプ32に挟持固定される。水平方向揺動軸20の中心線と垂直方向揺動軸16の中心線とが含まれる理想の平面と距離計測器22との距離は予め設定されており、第1水平方向移動部36のボールねじ42が回転されてナット部材44を介してX方向へタワー52を移動させ、距離計測器22についてはこの予め設定されたX方向位置に配置することができる。
距離計測器22が平面表示型ディスプレイ100から適度な位置に配置されたところで、平面表示型ディスプレイ100の外形形状の測定が開始される。まず、垂直方向移動部40のボールねじ54が回転されることで、距離測定器22が下方へ移動される。このとき、距離測定器22のレーザー光が、平面表示型ディスプレイ100の表示表面102を越えて下側の外枠縁部を照射すると、反射してきたレーザー光の輝度に変動が生ずることで、下側の外枠の境界線位置が検出される。
そして、その位置から、第2水平方向移動部38のボールねじ48が回転されることで、距離測定器22が左方へ水平移動されて平面表示型ディスプレイ100の左側の外枠の境界線位置が検出され、続いて、距離測定器22が右方へ水平移動されて平面表示型ディスプレイ100の右側の外枠の境界線位置が検出される。
次に、垂直方向移動部40のボールねじ54が回転されることで、距離測定器22が上方へ垂直移動され、平面表示型ディスプレイ100の上側の外枠の境界線位置が検出される。これにより、底辺の長さと、高さと、が測定されることで、平面表示型ディスプレイ100の外形寸法が算出される。なお、距離測定器22は、水平移動される際に上方及び下方へ寸動されて外枠の境界線位置を検出するとともに、垂直移動される際に左方及び右方へ寸動されて外枠の境界線位置を検出する。これにより、平面表示型ディスプレイ100が円形や楕円形である際に、その外周を複数の点でプロットし、そのデータを演算することで平面表示型ディスプレイ100の外形寸法を算出することができる。
特性測定装置10は、平面表示型ディスプレイ100の外形寸法を算出した後に、平面表示型ディスプレイ100を起動しないままで、距離測定器移動手段24により距離測定器22を、Y方向及びZ方向に移動させることで、平面表示型ディスプレイ100の表示表面102の任意のA点、B点、C点の3点までの距離計測を行う。各A,B,C点からの距離データは平面表示型ディスプレイ100における表示表面102の基準面からのずれ量に相当するために、制御回路は、各A,B,C点の距離の偏差からあおり角及び基準面と平面表示型ディスプレイとの距離Δxを算出する。
あおり角及び基準面と平面表示型ディスプレイとの距離の算出には、以下の平面の方程式が使用される。
3点A(x1,y1,z1),B(x2,y2,z2),C(x3,y3,z3)を通過する平面の方程式 lx+my+nz+d=0
は、
l=((y2−y1)×(z3−z1))−((z2−z1)×(y3−y1))
m=((z2−z1)×(x3−x1))−((x2−x1)×(z3−z1))
n=((x2−x1)×(y3−y1))−((y2−y1)×(x3−x1))
d=0−((x1×l)+(y1×m)+(z1×n))
で求められ、この基準平面の法線ベクトル(l,m,n)とxyz座標とのなす角ΔαとΔβは
Δα=tan−1(m/l)
Δβ=cos−1(n/√(l+m+n))
このように、あおり角が決定したところで、距離測定器22よりレーザー光を平面表示型ディスプレイ100に照射しながら、クランプ32によりディスプレイ支持軸30との距離を変え、平面表示型ディスプレイ100を垂直軸方向揺動手段14によりα方向に移動させるとともに水平軸方向揺動手段18によりβ方向に移動させる。そして、各A,B,C点からの距離測定を再度実行し、その都度、あおり角との算出が行われる。
そして、特性測定装置10は、算出されたあおり角に基づいて、垂直軸方向揺動手段14及び水平軸方向揺動手段18を介して平面表示型ディスプレイ100を揺動することで補正動作を繰り返し行って、各A,B,C点からの距離測定値を同じにし、平面表示型ディスプレイ100の表示表面102と距離測定器22のY−Z平面の距離を一定とする。
前述のように各A,B,C点からの距離測定値を同じに調整しつつ、最終的には、水平方向揺動軸20の中心線と垂直方向揺動軸16の中心線とが含まれる理想の平面と距離計測器22との距離に調節し、平面表示型ディスプレイ100の表示表面102を、水平方向揺動軸20の中心線と垂直方向揺動軸16の中心線とが含まれる理想の基準面へ一致させる。
このように、基準面の中心に垂直方向揺動軸16が設けられ、垂直方向揺動軸16に直交する水平方向揺動軸20が基準面に設けられ、距離測定器22により表示表面102の任意の3点の測定距離からあおり角と平面表示型ディスプレイと基準面との距離が算出される。そして、垂直方向揺動軸16及び水平方向揺動軸20周りに平面表示型ディスプレイ100を揺動することで基準面に近づけ、3点の距離の再測定から、垂直方向揺動軸16及び水平方向揺動軸20周りに平面表示型ディスプレイ100を再揺動までを繰り返すことで、平面表示型ディスプレイ100が基準面に配置される。これにより、大型の平面表示型ディスプレイであっても容易に測定することができるとともに形状や搭載部品の影響を受けることなく測定を行うことができる。また、自動的に簡単に認識することができるとともに指定あるいは任意の位置での特性測定が可能となる。
図3は特性測定装置の他の構成を示す斜め正面から視た外観斜視図である。
図3に示すように、ここでは、あおり角の算出を行って平面表示型ディスプレイ100を基準面に配置した後に、図1に示した距離測定器22を視野角観察手段62に替えて視野角測定を実施する。視野角観察手段62は、例えば色彩輝度計や二次元色彩輝度計であって、起動された平面表示型ディスプレイ100の画像に色味変化等の障害が出る境界範囲を観察することで平面表示型ディスプレイ100の有効視野角を測定するのに用いられる。この場合、平面表示型ディスプレイ100を基準面に配置した後に、垂直軸方向揺動手段14及び水平軸方向揺動手段16を介して平面表示型ディスプレイ100を揺動することで有効視野角を順次変更することができ、視野角観察手段62を移動することなく、視野角特性を観察できる。
このような構成にすることで、基準面の中心に垂直方向揺動軸16が設けられ、垂直方向揺動軸16に直交する水平方向揺動軸20が基準面に設けられ、距離測定器22により表示表面102の任意の3点の測定距離からあおり角と平面表示型ディスプレイと基準面との距離が算出される。そして、垂直方向揺動軸16及び水平方向揺動軸20周りに平面表示型ディスプレイ100を揺動することで基準面に近づけ、3点の距離の再測定から、垂直方向揺動軸16及び水平方向揺動軸20周りに平面表示型ディスプレイ100を再揺動までを繰り返して平面表示型ディスプレイ100を基準面に配置してから、視野角観察手段62を用い、垂直方向揺動軸16及び水平方向揺動軸20周りに平面表示型ディスプレイ100を揺動することで有効視野角が調整特定される。これにより、大型の平面表示型ディスプレイであっても容易に測定することができるとともに形状や搭載部品の影響を受けることなく測定を行うことができる。また、自動的に簡単に認識することができるとともに指定あるいは任意の位置での特性測定が可能となる。
本発明の実施形態による平面表示型ディスプレイの基準平面設定方法に用いられる特性測定装置の概略斜視図である。 図1に示した特性測定装置における平面表示型ディスプレイの表示面と距離計測器との関係を示す要部外観斜視図である。 特性測定装置の他の構成を示す斜め正面から視た外観斜視図である。
符号の説明
10 特性測定装置(ディスプレイ計測用ステージ)
16 垂直方向揺動軸
20 水平方向揺動軸
22 距離測定器
62 視野角観察手段
100 平面表示型ディスプレイ
102 表示表面

Claims (2)

  1. 平面表示型ディスプレイを基準平面へ配置させる平面表示型ディスプレイの基準平面設定方法であって、
    前記基準面の中央部を通る垂直方向揺動軸を設定し、
    前記垂直方向揺動軸に直交する水平方向揺動軸を前記基準面の中央部に設定し、
    前記ディスプレイを前記基準面近傍で基準平面設定用保持手段で保持し、
    前記ディスプレイの表示表面から任意の距離離間している距離測定器により該ディスプレイの表示表面の任意の3点の距離を測定し、
    前記各点の距離からあおり角及び前記ディスプレイと前記基準面との距離を算出し、
    前記保持手段を移動して前記基準面との距離を縮め、
    前記垂直方向揺動軸と前記水平方向揺動軸との交点を中心に前記垂直方向揺動軸及び前記水平方向揺動軸周りに前記ディスプレイを揺動して基準面との平行に近づけ、
    前記3点の距離の再測定から、前記垂直方向揺動軸及び前記水平方向揺動軸周りの前記ディスプレイの再揺動までを繰り返して該ディスプレイを前記基準面に配置させる
    平面表示型ディスプレイの基準平面設定方法。
  2. 平面表示型ディスプレイの視野角測定方法であって、
    前記基準面の中央部を通る垂直方向揺動軸を設定し、
    前記垂直方向揺動軸に直交する水平方向揺動軸を前記基準面の中央部に設定し、
    前記ディスプレイを前記基準面近傍で基準平面設定用保持手段で保持し、
    前記ディスプレイの表示表面から任意の距離離間している距離測定器により該ディスプレイの表示表面の任意の3点の距離を測定し、
    前記各点の距離からあおり角及び前記ディスプレイと前記基準面との距離を算出し、
    前記保持手段を移動して前記基準面との距離を縮め、
    前記垂直方向揺動軸と前記水平方向揺動軸との交点を中心に前記垂直方向揺動軸及び前記水平方向揺動軸周りに前記ディスプレイを揺動して基準面との平行に近づけ、
    前記3点の距離の再測定から、前記垂直方向揺動軸及び前記水平方向揺動軸周りの前記ディスプレイの再揺動までを繰り返して該ディスプレイを前記基準面に配置し、
    前記距離測定器を視野角観察手段に替え、前記垂直方向揺動軸及び前記水平方向揺動軸周りに前記ディスプレイを揺動して視野角を調整特定する
    平面表示型ディスプレイの視野角測定方法。
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