(57)【要約】【課題】幅広い環境条件下において、良好な視認性が得られる表示装置を提供する。【解決手段】画像を表示するための制御信号にもとづいて駆動される表示部１１０の背面に、当該表示部１１０を照らす照明部１４０が配設され、前記表示部１１０と照明部１４０との間に、その光学的特性が、透過及び反射の程度の異なる２状態のいずれにも切り替え可能な透過・反射部１３０が挿入されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を表示するための制御信号にもとづいて駆動される第１液晶素子の背面に、当該第１液晶素子を照らす照明部が配設され、
前記第１液晶素子と前記照明部との間に、その光学的特性が、透過及び反射の程度の異なる２状態のいずれにも切り替え可能な第２液晶素子が挿入されていることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記表示装置は、さらに、
所定の明るさ未満の外部環境下おいては、前記第２液晶素子が、受光した光を反射する反射状態となるように、所定の明るさ以上の外部環境下においては、前記第２液晶素子が、受光した光を透過する透過状態となるように制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記表示装置は、さらに、
操作者から第１又は第２の指示を受け付ける受付手段を備え、
前記受付手段が前記第１の指示を受け付けた場合、前記第２液晶素子が、受光した光を反射する反射状態となるように、前記受付手段が前記第２の指示を受け付けた場合、前記第２液晶素子が、受光した光を透過する透過状態となるように制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項４】
前記第２液晶素子は、前記反射状態となった場合、その反射面が略鏡面の状態となることを特徴とする請求項２又は３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記第２液晶素子は、前記透過状態となった場合、略透明の状態となることを特徴とする請求項２又は３に記載の表示装置。
【請求項６】
前記表示装置は、さらに、
前記環境における明暗を検出する検出手段を備え、
前記制御手段は、前記検出手段による前記検出結果にもとづいて、外部環境の明るさを把握し、前記制御を実施することを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、文字及び画像などを表示する液晶表示装置に関し、特に、液晶表示の視認性を改善する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、薄型の表示装置として、ＴＶ受像機、携帯電話、腕時計及びパソコンなどのさまざまな製品に使用されている液晶表示装置は、表示部自体が発光する有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ及びプラズマディスプレイパネルなどと異なり、表示部自体が発光しないため、表示部を照明する必要がある。
【０００３】
この照明方式の違いにより、液晶表示装置は、全透過型、反射型及び半透過型の３つに大別される。
全透過型の液晶表示装置は、背面の光源を点灯させて、液晶表示素子上にカラーフィルタが設けられた表示部を背後から照明する方式であり、特に、暗い外部環境において、表示が見やすいという長所を有する。（例えば、特許文献１参照）
一方、反射型の液晶表示装置は、表示部の前面に置かれた光源もしくは外部からの光（以下、「外光」という。）を表示部後面の反射板に一旦反射させ、その反射光により上記表示部を照明する方式であり、特に、明るい外部環境において、表示が見やすいという長所を有する。（例えば、特許文献２参照）
また、半透過型の液晶表示装置は、上記全透過型の液晶表示装置において、液晶表示素子とその背面に位置する光源との間に、いわゆるハーフミラーと呼ばれる半透過性のフィルムを挿入したものであり、全透過型の液晶表示装置及び反射型の液晶表示装置の折衷的存在であって、外部環境が明るい場合には、上記フィルムに反射した光によって照明を実施し、外部環境が暗い場合には、上記光源の光によって照明を実施するもので、外部環境が極端に明るい場合及び極端に暗い場合であっても、顕著な視認性の低下を招かないという長所を有する。（例えば、特許文献３参照）
【０００４】
【特許文献１】
特開２００３−１２２２６０号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開２００１−３０５５２７号公報
【０００６】
【特許文献３】
特開２００３−０４８２９１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、携帯電話や腕時計などの屋内外で使用される携帯機器に搭載される液晶表示装置では、周囲の環境における明暗の差は著しく、そのため表示を常に見やすくすることは難しい。
例えば、全透過型の液晶表示装置においては、晴れた日の屋外のような非常に明るい外部環境下では、上記光源により照らされる表示部の照度よりも外部環境の照度が高くなり、表示の視認性が低下するという問題がある。
【０００８】
また、反射型の液晶表示装置においては、入射光が表示部などの部材内を折り返し通過することで光路長が長くなり、光が拡散したり、目的とする方向以外に反射したりし易くなり、さらに、上記反射板の反射率が厳密には１００％でないため、照明に寄与する光の量が減少して、特に、暗い外部環境下で液晶表示の視認性が低下するという問題がある。
【０００９】
また、半透過型の液晶表示装置においては、外光及び内部光源からの光が照明として用いられる割合が、全透過型の液晶表示装置及び反射型の液晶表示装置に比べて低く、全般的に表示の視認性が劣るという問題がある。
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、幅広い環境条件下において、良好な視認性が得られる表示装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る表示装置は、画像を表示するための制御信号にもとづいて駆動される第１液晶素子の背面に、当該第１液晶素子を照らす照明部が配設され、前記第１液晶素子と前記照明部との間に、その光学的特性が、透過及び反射の程度の異なる２状態のいずれにも切り替え可能な第２液晶素子が挿入されていることを特徴とする。
【００１１】
これにより、第１液晶素子において、画像を表示する際、第２液晶素子の透過及び反射の程度を切り替えることにより、第１液晶素子を透過する外光を第２液晶素子で反射させる反射型の表示装置及び照明部からの光を第１液晶素子の背面に照射する透過型の表示装置のいずれとしても機能する。
つまり、外部環境の明るさに応じて、視認性の高い照明方式を選択することができるので、幅広い環境条件下において、良好な視認性が確保される。
【００１２】
また、前記表示装置は、さらに、所定の明るさ未満の外部環境下おいては、前記第２液晶素子が、受光した光を反射する反射状態となるように、所定の明るさ以上の外部環境下においては、前記第２液晶素子が、受光した光を透過する透過状態となるように制御する制御手段を備えるとしてもよい。
これにより、明るい環境条件下においては、本表示装置は、反射型の表示装置として機能し、暗い環境条件下においては、透過型の表示装置として機能する。
【００１３】
つまり、各環境条件に最も適した照明方式が用いられて表示される。
また、前記表示装置は、さらに、操作者から第１又は第２の指示を受け付ける受付手段を備え、前記受付手段が前記第１の指示を受け付けた場合、前記第２液晶素子が、受光した光を反射する反射状態となるように、前記受付手段が前記第２の指示を受け付けた場合、前記第２液晶素子が、受光した光を透過する透過状態となるように制御する制御手段を備えるとしてもよい。
【００１４】
これにより、前記表示装置を反射型の表示装置として機能させるのか、又は、透過型の表示装置として機能させるのかが操作者により選択される。
また、前記第２液晶素子は、前記反射状態となった場合、その反射面が略鏡面の状態となるとしてもよい。
これにより、第１液晶素子を通過する外光の照明に用いられる割合が増加し、より効率的な照明が実施される。
【００１５】
つまり、本表示装置が反射型の表示装置として機能する場合の視認性が向上される。
また、前記第２液晶素子は、前記透過状態となった場合、略透明の状態となるとしてもよい。
これにより、照明部から発する光の第１液晶素子照明用の光として用いられる割合が増加し、より効率的な照明が実施される。
【００１６】
また、前記表示装置は、さらに、前記環境における明暗を検出する検出手段を備え、前記制御手段は、前記検出手段による前記検出結果にもとづいて、外部環境の明るさを把握し、前記制御を実施するとしてもよい。
これにより、環境の明暗に応じて、第２液晶素子の透過率及び反射率の変更、即ち、反射型及び透過型の照明方式の切り替えが実施される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（構成）
図１は、本発明の実施の形態における、表示装置の機能ブロック図である。
表示装置１００は、例えば、携帯電話などの携帯機器に内蔵されている表示装置であって、文字や画像などを表示する表示部１１０と、この表示部１１０を背後から照らす照明部１４０との間に、その光学的特性が透明と鏡面との２状態に切り替え可能な透過・反射部１３０が挿入されており、さらに、これら３つの機能部（以下、「表示機能部群１０１」という。）それぞれには、これらを制御する制御部１０２が接続されており、加えて、外部入力を受け付ける操作部１０３と照度を検出する外光照度検出部１０４とタイマ部１０５とがこの制御部１０２に接続されてなる。
【００１８】
図２は、表示機能部群１０１の概略図である。
表示部１１０は、文字及び画像などを表示する厚さ４．０ｍｍ、幅４０ｍｍ、高さ５０ｍｍの液晶素子であって、図中のＹ軸方向を偏光方向とする偏光板１１１を最上層として、その下層側には、カラーフィルタ１１２、板状の透明電極１１３、Ｙ軸方向を配向方向とする配向板１１４、液晶層１１５、配向・電極板１１６及び図中のＸ軸方向を偏光方向とする偏光板１１７が図中のＺ軸方向に積層されてなる。
【００１９】
この表示部１１０は、一般的に知られているように、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のスイッチング素子を用いたアクティブマトリクス駆動による液晶表示パネルと、マルチプレックス駆動の液晶表示パネルとの２方式があり、いずれかを選択して用いることができる。
カラーフィルタ１１２は、Ｒ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）及びＢ（Ｂｌｕｅ）の各微小フィルタが規則的に配列されてなる板状のフィルタである。
【００２０】
配向・電極板１１６は、Ｘ軸方向を配向方向とする配向板１１８の下面に、Ｘ軸方向を長手方向とするストライプ状の透明電極１１９と、Ｙ軸方向を長手方向とするストライプ状の透明電極１２０とが形成されてなる。
透過・反射部１３０は、無通電状態で透明状態となり、通電状態で鏡面状態となる機能を有する厚さ４．０ｍｍ、幅４０ｍｍ、高さ５０ｍｍの液晶素子である。
【００２１】
ここで、透過・反射部１３０は、透明状態のとき、照明部１４０からの光を透過し、また、鏡面状態のとき、表示部１１０を通過する外光を反射する。
なお、上記機能に関する技術的内容は、例えば、特開２００１−３１８３７４号公報において開示されている。
より具体的には、透過・反射部１３０は、Ｘ軸方向を偏光方向とする偏光板１３１を最上層として、その下層側に、板状の透明電極１３２、Ｘ軸方向を配向方向とする配向板１３３、液晶層１３４、Ｙ軸方向を配向方向とする配向板１３５、板状の透明電極１３６及びＹ軸方向を偏光方向とする偏光板１３７がＺ軸方向に積層されてなる。
【００２２】
この偏光板１３７は、従来の表示用の液晶素子とは異なり、ＤＢＥＦ（３Ｍ社商標）などのように、Ｙ軸方向に偏光している光は透過し、Ｙ軸方向に偏光している光は鏡面反射する部材となっている。
ここで、上述の鏡面状態とは反射率が３８．４％〜３８．６％の状態をいい、また、鏡面状態と相反する状態である透明状態とは透過率が７６％〜８０％の状態をいう。
【００２３】
照明部１４０は、導光板１４１の端面に、制御部から印加される電圧のオンオフに伴って、点灯及び消灯する４個の白色ＬＥＤ１４２が接合されてなる。
図１において、操作部１０３は、操作者からの入力を受け付ける、例えば、携帯電話機の操作ボタンなどであって、外光によって液晶表示を照明する外光照明モード、照明部１４０から発光される光により液晶表示を照明する内部照明モード及び液晶表示を照明する方法を外部環境の明暗によって自動的に選択する自動照明モードのうち、いずれかの指定を受け付け、指定されたモードを特定する信号（以下、「モード信号」という。）を制御部１０２に出力する。
【００２４】
外光検出部１０４は、照度を検出する検出素子であり、検出した照度の値を示す信号（以下、「照度信号」という。）を制御部１０２に出力する。
タイマ部１０５は、時間を計測するクロックであり、制御部１０２からの指示にもとづいて、カウント値を０に初期化し、また、０．１秒が経過する毎に現在のカウント値に１を加算するカウントアップを実施する。
【００２５】
さらに、タイマ部１０５は、カウント値が１０に達したときに、その旨を示す信号（以下、「通知信号」という。）を制御部１０２に出力する。
制御部１０２は、ＣＰＵ及び読み書き可能なメモリなどからなり、表示部１１０に、文字や画像を表示するための信号を表示部１１０に出力すると共に、操作部１０３から到来する信号及び外光検出部１０４から到来する信号にもとづいて、透過・反射部１３０の光学的特性を切り替えることによって、視認性を改善する処理（以下、「視認性改善処理」という。）を実施する機能を有する。
【００２６】
以下、視認性改善処理について説明する。
（視認性改善処理）
制御部１０２は、操作部１０３及び外光検出部１０４からそれぞれモード信号（デジタル信号）及び照度信号（デジタル信号）が出力されたとき、これらの各信号、即ち、デジタル値を上記メモリの前記各信号専用の格納領域に上書きする。
【００２７】
そして、制御部１０２は、定期的にこのメモリ内を参照し、参照時におけるモード信号が示しているモードの種別及び照度信号が示す照度の値を把握する。
制御部１０２は、最も遅く取得されたモード信号が外光照明モードを示す場合、透過・反射部１３０に電力を供給するように、表示機能部群１０１への電力供給を担う未図示の電源供給部に指示し、また、この電源供給部に照明部１４０への電力供給を停止するように指示する。
【００２８】
また、制御部１０２は、最も遅く取得されたモード信号が内部照明モードを示す場合、透過・反射部１３０への電力供給を停止するように上記電源供給部に指示し、また、この電源供給部に照明部１４０への電力供給を実施するように指示する。
一方、最も遅く取得されたモード信号が自動照明モードを示す場合、制御部１０２は、受信した上記照度信号が示す照度の値がしきい値以下の場合、上述の電源供給部に対し、上述の内部照明モードの場合と同様と指示を行い、また、上記照度信号が示す照度の値がしきい値を越えている場合には、上述の電源供給部に対し、上述の外部照明モードの場合と同様の指示を行う。
【００２９】
制御部１０２は、以上の視認性改善処理が完了したとき、タイマ部１０５にカウント値を０にリセットして上述のカウントアップを開始するように指示し、タイマ部１０５から通知信号が送られて来るまでの間、モード信号及び照度信号の受信を行い、上記通知信号の受信に伴って、再び、上記視認性改善処理を実施する。
（動作）
図３は、表示装置１００において、幅広い環境件下において、良好な視認性を確保するために実施される視認性改善処理の内容を示すフローチャートである。
【００３０】
制御部１０２は、操作部１０３及び外光検出部１０４からそれぞれモード信号及び照度信号が出力されたとき、これらの信号、即ち、デジタル値を上記メモリの専用格納領域に上書きして保存し（ステップＳ１０１）、このメモリ内を参照して、格納されているモード信号及び照度信号を取得する（ステップＳ１０２）。
【００３１】
そして、制御部１０２は、取得されたモード信号が自動照明モードか否かを判別し（ステップＳ１０３）、取得されたモード信号が自動照明モードを示す場合、取得された照度信号が示す照度の値がしきい値以下か否かを判別し（ステップＳ１０４）、しきい値以下である場合には、図４に示すように、未図示の電源供給部を介して透過・反射部１３０への電力供給を停止させると共に、照明部１４０に電力を供給させる（ステップＳ１０５）。
【００３２】
一方、上記照度の値がしきい値を越える場合、図５に示すように、制御部１０２は、未図示の電源供給部を介して透過・反射部１３０に電力を供給させると共に、照明部１４０への電力供給を停止させる（ステップＳ１０６）。
また、ステップＳ１０３において、取得されたモード信号が自動照明モードを示していないと判断された場合、制御部１０２は、さらに、取得されたモード信号が内部照明モードを示しているか否かを判別し（ステップＳ１０７）、取得されたモード信号が内部照明モードを示す場合、透過・反射部１３０への電力供給を停止させ、照明部１４０への電力供給を実施させる上述のステップＳ１０５を実行する。
【００３３】
また、取得されたモード信号が内部照明モードを示さない場合、即ち、外部照明モードの場合、制御部１０２は、透過・反射部１３０への電力供給を実施させ、照明部１４０への電力供給を停止させる上述のステップＳ１０６を実行する。続いて、制御部１０２は、タイマ部１０５にカウント値を０にした後に、カウントアップを開始するように指示する（ステップＳ１０８〜Ｓ１０９）。
【００３４】
この結果、タイマ部１０５により、０．１秒が経過する毎にカウント値が１づつインクリメントされる。
そして、制御部１０２は、上記のカウント値が１０に以上となるまでの間、上述のステップＳ１０１における処理と同様の処理、即ち、操作部１０３及び外光検出部１０４からそれぞれモード信号及び照度信号が出力された場合には、これらの信号のデジタル値を上記メモリの専用格納領域に上書きして保存する（ステップＳ１１０〜Ｓ１１１）。
【００３５】
上記のカウント値が１０に以上となったとき、制御部１０２は、カウントアップ終了し（ステップＳ１１２）、上述のステップＳ１０２以降から本ステップＳ１１２までの処理を再度実行する。
以上のように、本実施形態によれば、液晶表示装置において、外部環境の照度に応じて、表示部を照明する光源として外光及び装置内部の光源を選択的に用いることができるため、幅広い環境件下において、良好な視認性が得られる。
【００３６】
なお、本実施の形態では、表示部１１０と透過・反射部１３０とは別構成としたが、液晶表示素子を多層化し、１つの構成としてもよい。
その場合、外光を利用して表示部１１０を照明する場合には、光路長が短くなり、さらに、カラーフィルタと反射面との距離が短くなることによって、視差が解消され、より視認性が改善されるというメリットがある。
【００３７】
また、本実施の形態では、表示装置１００は、携帯電話などの携帯機器に内蔵されているとしたが、これはあくまでも例示であって、これに限らず、どのような機器に搭載しても構わない。
また、本実施の形態の表示装置１００は、カラー表示を行う表示デバイスとして説明したが、モノクロ表示する表示デバイスとしてもよい。
【００３８】
その場合、表示部１１０のカラーフィルタ１１２が不要となるため、例えば、表示部１１０の全ての透明電極１１９及び全ての透明電極１２０への電力供給を停止して表示部１１０を透明状態にし、さらに、透過・反射部１３０の透明電極１３２及び透明電極１３６間に電圧を印加して透過・反射部１３０を鏡面状態にすることで、表示装置１００を鏡として使用することもできる。
【００３９】
このように表示装置１００を鏡として使用している状態のとき、操作部１０３で受け付けられたユーザからの指示に応じて、制御部１０２は、通常の待ち受け状態に戻るように制御を行ってもよく、また、制御部１０２は、着信時に発呼者側の電話番号を表示するなどの着信表示を実施するように制御を行ってもよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る表示装置は、外部環境が暗い場合には、内蔵する照明部、即ち、バックライトで表示部を照らして透過型液晶表示装置として機能し、外部環境が明るい場合には、透過・反射部を鏡面化し、外光を反射させて反射型液晶表示装置として機能させるため、外部環境が明るい場合であっても、また、暗い場合であっても、良好な視認性が確保される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における、表示装置の機能ブロック図である。
【図２】表示機能部群１０１の概略図である。
【図３】視認性改善処理の内容を示すフローチャートである。
【図４】外部環境が暗い場合における、信号の流れを示す図である。
【図５】外部環境が明るい場合における、信号の流れを示す図である。
【符号の説明】
１００    表示装置
１０１    表示機能部群
１０２    制御部
１０３    操作部
１０４    外光照度検出部
１０５    タイマ部
１１０    表示部
１１１    偏光板
１１２    カラーフィルタ
１１３    透明電極
１１４    配向板
１１５    液晶層
１１６    配向・電極板
１１７    偏光板
１１８    配向板
１１９    透明電極
１２０    透明電極
１３０    反射部
１３１    偏光板
１３２    透明電極
１３３    配向板
１３４    液晶層
１３５    配向板
１３６    透明電極
１３７    偏光板
１４０    照明部
１４１    導光板
１４２    白色ＬＥＤ
【図１】
2004361727.tif 000003
【図２】
2004361727.tif 000004
【図３】
2004361727.tif 000005
【図４】
2004361727.tif 000006
【図５】
2004361727.tif 000007