JP2004317908A

JP2004317908A - 携帯式情報表示装置

Info

Publication number: JP2004317908A
Application number: JP2003113693A
Authority: JP
Inventors: Toshiharu Yanagida; 敏治柳田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2003-04-18
Filing date: 2003-04-18
Publication date: 2004-11-11

Abstract

【課題】使用者が格好良く身体に装着できるなど、ファッション性に優れた情報表示部を有する携帯式情報表示装置を提供すること。
【解決手段】携帯情報端末装置等の携帯式情報表示装置において、少なくともその情報表示部を被覆し、情報表示部から出射される光量を調節する光量調節部材を設ける。例えば、主としてバックライト１と液晶表示パネル２からなる情報表示部の上部に、光量調節部材としてポリマーネットワーク（ＰＮ）型液晶セル４を設ける。液晶表示パネル２は、例えば、平行ニコルの状態に配置された２枚の偏向板２１及び２５とツイストネマティック液晶層２３とを有するノーマリーブラックモードの液晶セルとし、バックライト１の光を有効に利用できるように、バックライト１の光出射側の表面に偏向解消子として偏向解消フィルム１１を設ける。光量調節部材として、ＰＮ型液晶セル４の代わりに、半透過型反射板（ハーフミラー）を用いてもよい。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、身体に装着する使用法等に適した携帯式情報表示装置、特に携帯情報端末装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
使用者が身体に装着して使用するウエアラブル情報端末装置として、腕時計型情報端末装置、例えば、腕時計型コンピュータ（ＩＢＭ（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＢｕｓｉｎｅｓｓＭａｃｈｉｎｅ）社；商品名ＷａｔｃｈＰａｄ、“Ｌｉｎｕｘ搭載の腕時計型コンピュータ「ＷａｔｃｈＰａｄ」”、［ｏｎｌｉｎｅ］、平成１３年１０月１１日、ＺＤＮｅｔＪａｐａｎ、［平成１３年１０月１１日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｚｄｎｅｔ．ｃｏ．ｊｐ／ｎｅｗｓ／０１１０／１１／ｌｉｎｕｘ＿ｗａｔｃｈｐａｄ＿ｍ．ｈｔｍｌ＞）や、腕時計型携帯通信端末装置（カシオ計算機（株）；下記、特許文献１参照。）が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１２５０３９号公報（第４頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の腕時計型情報端末装置は、図１３に示すように、操作ボタン等が露出し、見た目にいかにも電子機器という感じの厳つい造りになっており、デザインに装身具としてのスマートさが欠けている。そこで本発明者は、操作ボタン等のないタッチ入力式の腕時計型携帯情報端末装置を既に提案した（特願２００３−５６５２９号；以下、この出願に関わる発明を先願発明と称する。図１１及び１２参照。）。この情報端末装置によれば、操作ボタン等が不要になり、入力部のデザインは大幅に改善される。しかし、従来と同様の情報表示部がいかにも情報表示部であるというように露出している外観は、ウエアラブル機器としては今一歩デザイン的に物足りないという感は否めなかった。
【０００５】
本発明の目的は、上記のような事情に鑑み、使用者が格好良く身体に装着できるなど、ファッション性に優れた情報表示部を有する携帯式情報表示装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、情報表示部を有する携帯式情報表示装置であって、前記情報表示部からの出射光量を調節するための光量調節部材が、少なくとも前記情報表示部に設けられている携帯式情報表示装置に係わる。
【０００７】
本発明によれば、前記情報表示部から出射される光量を調節するための前記光量調節部材が前記情報表示部を被覆して設けられているので、観察者が前記情報表示部から受ける視覚的印象を、前記出射光量の変化によって制御することができる。
【０００８】
例えば、前記光量調節部材の光透過率を低下させた場合には、表示データから出射される光量も、背景部における外光の反射又は散乱も共に減少し、前記情報表示部に落ち着いた雰囲気が生み出される。しかも、表示データの輝度は低下するものの、表示データの、背景部で反射又は散乱される外光に対するコントラストは改善され、くっきりとした表示が可能になる。なぜなら、表示データから出射される光は前記光量調節部材を１度通過するだけであるのに対し、外部から入射して背景部において反射又は散乱される外光は、往復で２度前記光量調節部材を通過するので、表示データから出射される光に比べ、より大きく減衰するからである。
【０００９】
また、情報表示装置として使用していないときは、前記光量調節部材の遮光作用により前記情報表示部の情報表示部としての機能が隠蔽されるので、単なる装飾材としての性格が相対的に強調され、周囲の環境と調和させるのが容易になる。このような作用は、前記光量調節部材を、例えば支持部と一体化した形状にデザインすること、或いは前記光量調節部材に周囲と調和するカラーリングを施すこと等の手段により、より効果的に発揮させることができ、前記情報表示部が情報表示部であることを感じさせない外観を生じさせることができる。
【００１０】
なお、本明細書の携帯式情報表示装置とは、携帯が可能で、少なくとも、自ら情報を生成する機能または外部の情報処理装置と情報を交換する機能と、その情報を表示する機能とを有する装置のことであり、その形態は、腕時計型に限らず、ネックレス、腕輪、指輪やペンダントのように身につけるもの、ワッペンやストラップのように衣服やバッグ等の装身具によって支持されるもの、或いは懐中時計のように独立して携行するものなど様々な形態が可能で、本発明を、携帯式コンピュータ、ＰＤＡ（携帯情報端末装置）、デジタルカメラ及び携帯電話など前記情報表示部を有するすべての携帯式情報表示装置に適用することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明において、前記光量調節部材によって前記出射光量が減少させるのがよく、これにより、前記情報表示部に落ち着いた雰囲気を生じさせることができる。また、情報表示部として用いるときには、コントラストの高い、くっきりとした表示を実現し、情報表示部として用いないときには、情報表示部としての機能を隠蔽して、単なる装飾材として周囲の環境と調和させることができる。
【００１２】
具体的な方法としては、前記光量調節部材として、少なくとも、光透過性の対向基板と、この対向面にそれぞれ設けられた光透過性の電極と、前記対向基板間に封入された液晶とによって構成された液晶光学素子を用いるのがよい。これによって、前記情報表示部から出射される光量をすみやか、且つ正確に調節することができるので、観察者が前記情報表示部から受ける視覚的印象をすばやく的確に制御することができる。
【００１３】
より具体的には、前記液晶光学素子は、前記液晶としてポリマーネットワーク（ＰＮ）型液晶を用い、前記対向基板の間隔が４〜１１μｍであり、前記液晶光学素子の環境温度を検出する温度検出部と、前記温度検出部により検出された前記環境温度に応じて、前記液晶光学素子を駆動する交流パルスの実効印加電圧を制御するパルス制御部とを備えるＰＮ型液晶素子であるのがよい。
【００１４】
前記ＰＮ型液晶素子を用いると、次のような利点がある。即ち、偏光板が不要になり、偏光板の使用による透過光量の減少がない。また、配向膜の形成等の液晶分子に対する配向処理は不要であり、配向膜の作製に関わる製造上のトラブルがない。また、液晶分子は、ネットワーク状ポリマーの間で連続層を形成しているため、低い印加電圧による駆動が可能である。そして、上記のように前記対向基板の間隔を適切に選択し、動作環境温度に応じて駆動電圧を最適化することによって、一般的な携帯機器で使われている電源電圧で駆動でき、高速動作する光量調節装置が実現可能となる。
【００１５】
また、前記液晶に少なくとも色素を含有させるのがよい。各種色素を適宜用いることによって、種々のカラーバリエーションを実現でき、外装筐体の色調に合わせた高度なカラーデザインを実現できる。
【００１６】
また、前記対向基板を、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルスルホン及びポリエチレンテレフタラートからなる群から選ばれた少なくとも１種のプラスチック材料からなるフレキシブル基板とするのがよい。これらを用いると、通常のガラス基板で作製した場合に比べて、前記ＰＮ型液晶素子の重量をおよそ１／４〜１／５に軽量化することができ、携帯式情報表示装置を軽量化できるとともに、外形を薄型で自在な形状にデザインすることができる。
【００１７】
また、前記光量調節部材を光半透過性反射板（ハーフミラー）とするのがよい。これにより、エネルギーを消費せず、簡便、低コストな装置で、本発明の効果を実現することができる。この場合、半透過性反射板を着脱自在にしておき、複数の半透過性反射板の中から状況に応じて、透過光量や色調やデザインの適合するものに付け替え得るようにするのもよい。
【００１８】
また、前記情報表示部を構成する液晶表示パネルにおいて、液晶を挟持した対向基板にそれぞれ設ける偏光板のうち、少なくとも一方が反射型偏光板であるのがよい。また、前記液晶表示パネルに対向したバックライトの光出射面が偏光解消子で被覆されているのがよい。反射型偏光板と偏光解消子とを組み合わせて用いると、バックライトの光をより有効に利用することができる。また、反射型偏光板は、金属（アルミや銀等）と同様にブロードな反射特性を示すため、単独で用いても特殊な装飾的効果を期待できる材料である。
【００１９】
本発明を適用する前記携帯式情報表示装置は、上述した先願発明に基づいて、前記携帯式情報表示装置の本体の正面又は側面に位置センサーのセンシング部が配置され、
前記センシング部を覆う筐体表面に接触する指の位置と、前記筐体表面における前記指の接触・離間とを前記位置センサーによって検出し、
前記指の位置と前記指の接触・離間操作とに対応する操作信号を、前記携帯情報端末装置のコントローラに供給する
入力装置を備えた携帯式情報表示装置であるのがよい。この装置は、操作ボタン等を有していないので、本発明を最も効果的に適用することができる。
【００２０】
また、本発明の携帯式情報表示装置は、携帯情報端末装置として構成されるのがよい。
【００２１】
次に、本発明の好ましい実施の形態に基づき携帯情報端末装置を構成した例を、図面参照下に具体的に説明する。
【００２２】
図１は、本実施の形態に基づく携帯情報端末装置の情報表示部の構造を示す概略断面図である。情報表示部は、主として、バックライト１と液晶表示パネル２からなり、更に液晶表示パネル２の上を、光量調節部材であるポリマーネットワーク（ＰＮ）型液晶セル４が被覆している。液晶表示パネル２は、例えば、平行ニコルの状態に配置された２枚の偏向板２１及び２５とツイストネマティック液晶層２３とを有するノーマリーブラックモードの液晶セルからなる。図１（ａ）の装置では、後に説明するように、バックライト１の光を有効に利用できるように、バックライト１の光出射側の表面に偏向解消子として偏向解消フィルム１１が設けられている。図１（ｂ）の装置は、偏向解消フィルム１１が設けられていない点が図１（ａ）の装置と異なるのみで、他は同じである。
【００２３】
図２（ａ）は、図１（ａ）に示した携帯情報端末装置の情報表示部の概略斜視図である。図２（ｂ）は、光量調節部材としてポリマーネットワーク（ＰＮ）型液晶セル４の代わりに半透過性反射板（ハーフミラー）９を用いた装置の情報表示部の概略斜視図である。半透過性反射板９を用いると、状況に応じて透過光量を調節することはできない反面、エネルギーを消費せずに、簡便で低コストな装置で本発明の効果を実現できる利点がある。図３は、本実施の形態に基づく携帯情報端末装置の外観の１例を示す斜視図である。
【００２４】
以下、液晶表示パネル２及びポリマーネットワーク（ＰＮ）型液晶セル４について、更に詳述する。
【００２５】
液晶表示パネル
図９は、ＴＦＴ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）によるアクティブマトリックス駆動で動作する液晶表示パネル２の構造を示す概略斜視図（ａ）と概略断面図（ｂ）とである。
【００２６】
図９の液晶セル２では、対向して保持された２枚の透明基板２２及び２４の間に、液晶層として例えばツイストネマティック（ＴＮ）液晶層２３が形成され、ＴＮ液晶層２３はシール材３４と図示せぬ封孔材とによって密封されている。一方の基板であるアレイ基板２２の対向面上には、画素電極２６とＴＦＴ２７とがマトリックス状に配置され、時系列的に各画素にアクセスするためのソース配線２８とゲート配線２９とが形成されている。もう一方の基板であるカラーフィルター基板２４の対向面上には、ブラックマトリックス３０によって仕切られたカラーフィルター３１が形成され、その上に共通対向電極３２が積層されている。１つの画素が選択されると、その画素の画素電極２６と共通対向電極３２との間の容量が、表示画像に対応した信号電圧に充電される。この充電電圧は、次にこの画素が選択されるまで保持される。
【００２７】
更に、上記の電極等が形成された各透明基板２２及び２４の対向面上には、液晶分子の配向を所定の方向に揃えるための配向膜３３Ａ及び３３Ｂが形成されている。液晶材料としてツイストネマティック（ＴＮ）液晶を用いる場合には、対向する配向膜３３Ａ及び３３Ｂの配向方位を直交させ、ＴＮ液晶のツイスト角を９０度に制御する。
【００２８】
ＴＮ液晶のツイスト角に対応して、各透明基板の外側表面に、偏光板２１及び２５を貼り付ける。この時、例えば、上記の２枚の偏光板２１及び２５を透過する光の電場ベクトルの振動方向が平行になる配置（平行ニコルの状態）とし、前記ＴＮ液晶層２３のツイスト角との組み合わせにより、ノーマリーブラックモードの液晶表示パネルとして機能させる。つまり、ＴＮ液晶層に電圧を印加しないか、又は印加する電圧が小さい場合には、バックライト１からの光のうち、偏光板２１を通過した直線偏光は、ＴＮ液晶層２３によって偏光面が９０度回転するので偏光板２５を通過できず、光は遮断される。他方、十分な大きさの電圧を印加する場合には、液晶分子は基板面に対して垂直に立ち、偏光板２１を通過した直線偏光は、偏光方向を変えずに偏光板２５に入射するので、光の透過率が大きくなる。また、２枚の偏光板２１及び２５をクロスニコルの状態に配置して、ノーマリーホワイトモードの液晶表示パネルとして機能させることも可能である。
【００２９】
カラーフィルター基板２４の外側表面には、例えば二色性物質を一方向に配向させた吸収型偏光板２５を設けるのがよい。吸収型偏光板とは、例えば、ヨウ素錯体等の二色性物質を吸着させたポリビニルアルコール（ＰＶＡ）樹脂等のフィルムを、回転するローラーの間に入れ、加熱しながら一定方向に３〜５倍の長さに延伸して製造される。このように、高分子フィルムを一方向に延伸（一軸延伸）すると、高分子骨格の分子鎖の方向が揃い、それにつられてヨウ素錯体等の二色性物質の配向方向も揃うので、光の吸収に異方性が生じ、吸収型偏光板として機能する。
【００３０】
例えば、ヨウ素分子は、電場ベクトルの振動方向がヨウ素分子の長軸方向と同じ光は吸収するが、電場ベクトルの振動方向がヨウ素分子の長軸方向に直交する光は吸収せず、透過させる。従って、二色性物質として細長い形状のヨウ素分子を吸着させた後、一方向に延伸したＰＶＡフィルムを吸収型偏光板２５として用いると、電場ベクトルの振動方向が延伸方向と一致する光は吸収されるので、延伸方向に直交する方向に振動方向をもつ光のみが、ＰＶＡフィルムを透過する。
【００３１】
他方、アレイ基板２２の外側表面には、反射型偏光板２１を設けるのがよい。反射型偏光板２１としては、例えば、３Ｍ社製の反射型偏光フィルムＤ−ＢＥＦ（商品名）等を好ましく使うことができる。これは、ポリエステル系樹脂の極薄の異方性フィルムを何層も積層した構造体で、可視領域全体で金属（アルミや銀等）と同様にブロードな反射特性を示すため、反射型偏光板２１の反射軸の方向と一致する振動方向をもつ光は、ミラー調の鏡面反射が起こる。
【００３２】
この場合、図１に示すように、バックライト１から出た光のうち、反射型偏光板２１を透過する光をＰ偏光成分５とすると、電場ベクトルの振動方向がそれと直交するＳ偏光成分６は、反射型偏光板２１で反射される。この際、図１（ａ）に示すように、バックライト１の上を偏光解消子である偏光解消フィルム１１で覆っておくと、反射型偏光板２１を透過できなかったＳ偏光成分６は、バックライト１の上で再反射される際に、偏光解消フィルム１１の作用でその一部がＰ偏光成分７に変換され、これが反射型偏光板２１を透過する。
【００３３】
このように、反射型偏光板２１と偏光解消フィルム１１とを組み合わせて用いると、偏光解消フィルム１１を設けない図１（ｂ）の場合や通常の吸収型偏光板を用いる場合では利用できないＳ偏光成分６の一部を利用できるようになり、バックライト１の光を有効に利用できる。この結果、光量調節部材としてＰＮ型液晶セル４や光半透過性反射板９を設けた場合でも、十分な輝度を有する情報表示を実現することができる。
【００３４】
図４は、偏光解消フィルム１１の１例である位相差板（位相差フィルム）の作用を示す説明図である。例えば、１／４λ位相差板は、直線偏光を楕円偏光に変える作用をもち、特に偏光の振動方向が位相差板の高速軸に４５度の角度で入射したときには、直線偏光を円偏光に変える作用をもつ。また、１／２λ位相差板は、偏光の振動方向が位相差板の高速軸にθの角度で入射したときに、偏光の振動方向を２θ回転させる作用をもつ。
【００３５】
また、反射型偏光板２１の異なる使用法として、反射型偏光板２１を液晶表示パネル２の前面に吸収型偏光板２５に代えて設ければ、外部光源に対し光沢のある反射特性を示し、外光入射に対して金属光沢（メタリック）調のより強い色調を呈する様に演出することもできる。
【００３６】
或いは、カラーフィルター基板２４に偏光板２５を貼り付ける粘着材の中に、屈折率の異なるビーズを混入して拡散効果を持たせて反射特性を一層強めたり、この粘着材に色素材料を含有させることによっても、液晶情報表示のデザイン性に様々な変化を持たせること等ができる。
【００３７】
前記粘着材の中に混入させるビーズや色素等の、光の反射特性や吸収特性に影響を与える部材は、前記光量調節部材と共に用いられるばかりでなく、前記光量調節部材そのものとして単独で用いてもよい。
【００３８】
ポリマーネットワーク（ＰＮ）型液晶セル
上述の液晶表示パネル２の前面に、光量調節部材として液晶光学素子を配置し、液晶光学素子の液晶材料として、色素を含有するポリマーネットワーク型（ＰＮ）型液晶を用いる（図１及び図２（ａ）参照。）。図５は、ＰＮ型液晶セル４の調光動作の原理を示す概略斜視図（左図）と概略断面図（右図）である。
【００３９】
ＰＮ型液晶セル４は、対向面にそれぞれ透明電極４９（概略斜視図では、図示を省略している。）が形成された２枚の透明基板４８が、所定の間隔で貼り合わせられた空セルに、液晶材料、モノマーやオリゴマーなどの高分子前駆体、重合開始剤、及び色素を均一に混合した混合物を注入した後、適当な条件（照射光の波長、照射光の強度、温度、時間など）で光照射又は加熱を行い、高分子前駆体を重合させて作製する。
【００４０】
上記の均一な混合物中で、重合によって緻密なランダム３次元ネットワーク状のポリマー（網目状に架橋された高分子）４３が形成されると、生成したネットワーク状ポリマー４３と液晶分子４２とが相分離して、液晶４２の連続層中にポリマー４３が３次元ネットワーク状に配置された構造を有するポリマーネットワーク型液晶層が形成される。
【００４１】
駆動電圧をセルに印加していない状態では、図５（ａ）に示すように、液晶分子４２は、ネットワーク状ポリマー４３の間で連続層を形成しながら、ネットワーク状ポリマー４３のランダムな壁面に対して配列する。この結果、ネットワーク状ポリマー４３が光散乱性の境界面を形成し、入射光４５はネットワーク状ポリマー４３と液晶４２との界面で散乱される。
【００４２】
これに対して、駆動電圧をセルに印加した状態では、図５（ｂ）に示すように、液晶分子が電界に対して一定の方向に配向するため、液晶分子の向きが揃い、光の進行方向における屈折率が一定になり、入射光４５は散乱されることなく透過する。
【００４３】
以上のように、ＰＮ型液晶セル４による調光動作は、３次元ネットワーク状ポリマー４３の隙間に充填された液晶４２の配向状態の変化を利用して行なわれるので、次のような特徴を有する。即ち、偏光板が不要になり、偏光板の使用による透過光量の減少がない。また、配向膜の形成等の液晶分子に対する配向処理は不要であり、配向膜の作製に関わる製造上のトラブルがない。また、液晶分子４２は、ネットワーク状ポリマー４３の間で連続層を形成しているため、低い印加電圧による駆動が可能である。
【００４４】
ＰＮ型液晶セルによる調光動作は、上述の通りである。本実施の形態では、色素材料を添加しているので、更に、色素材料による光吸収がある。色素材料としては、例えば、二色性を有し、光吸収異方性が正のポジ型染料であるＢＤＨ社製のＤ５（商品名：複数種類のアゾ系色素とアントラキノン系色素との混合物）等を好ましく用いることができる。また、図６に示す様な各種色素を適宜用いることによって、種々のカラーバリエーションを実現でき、外装筐体の色調に合わせた高度なカラーデザインを実現できる。
【００４５】
液晶材料としては、通常この技術分野で液晶材料として認識されるものであればよく、単一の液晶性化合物に限らず、２種以上の液晶化合物や液晶化合物以外の物質も含んだ混合物であってよい。
【００４６】
液晶材料は、正の誘電率異方性を有するものが好ましい。また、ネマチック液晶、スメクチック液晶、コレステリック液晶が好ましく、一軸性のネマチック液晶が特に好ましい。更に、その性能を改善するための物質が適宜含まれていてもよい。
【００４７】
高分子前駆体としては、例えば、ラジカル付加重合性のモノマー及び／又はオリゴマー、カチオン付加重合性のモノマー及び／又はオリゴマー、及び開環重合系のモノマー及び／又はオリゴマーなどがよい。所望の大きさの空隙を有する３次元ネットワーク状ポリマーを予め形成し、これを原料に用いて、更に重合させるのもよい。
【００４８】
具体的な液晶材料や高分子材料の例については、特開２０００−６６１７３号公報等に記載されている。
【００４９】
＜ＰＮ型液晶セルのセルギャップの最適化＞
図７は、ＰＮ型液晶セルの光透過率とセルギャップ（透明基板間の間隔）の関係を、印加電圧毎に示したものである（液晶素子の環境温度は、２５℃である。）。セルギャップが大きくなるほど、最大透過率に到達するのに必要な電圧は上昇する。一方、セルギャップがあまりに小さいと、最低透過率が増加して遮光性能が悪化する。このように、ＰＮ型液晶を用いて、その特長を生かした光量調節装置を作製するためには、適切なセルギャップ長の範囲が存在する。
【００５０】
具体的には、例えば８０％の光透過率を達成できるセルギャップの上限値は、印加電圧が大きいほど大きくなり、印加電圧が１Ｖのときは約４μｍ、印加電圧が２Ｖのときは６μｍ強、印加電圧が３Ｖのときは９μｍ弱、印加電圧が３．３Ｖのときは約１０μｍである。逆に、セルギャップを固定すると、印加電圧が大きいほど光透過率は大きくなり、例えば、セルギャップが１０μｍであれば、印加電圧が２Ｖのときは１５％弱、印加電圧が３Ｖのときは約７５％、印加電圧が３．３Ｖのときは約８０％に達するのに対し、セルギャップが１１μｍであれば、印加電圧が２Ｖのときは約５％、印加電圧が３Ｖのときは約６０％、印加電圧が３．３Ｖのときは７２〜７３％、印加電圧が４Ｖのときでも７７〜７８％にすぎない。
【００５１】
このように、セルギャップが大きくなるほど、最大透過率を達成するために必要な印加電圧は上昇する。例えば、調光動作に必要な透過率が７０数％であるとすると、セルギャップが１１μｍより大きい場合には、調光動作に必要な印加電圧は３．３Ｖをこえ、一般的な民生機器で用いられている電源電圧を上回るので、この駆動パルスを供給するには昇圧回路が必要になる。従って、３．３Ｖの電源電圧を昇圧せずにそのまま用いて、７０数％の透過率を達成できるように、セルギャップは１１μｍ以下であるのが好ましい。
【００５２】
一方、セルギャップが小さすぎると、駆動電圧オフの遮光時に、セル内で散乱されずに透過してしまう光の割合が増加して、遮光性能が低下する。図７で印加電圧０Ｖのグラフがこれに相当する。遮光時の光透過率は、セルギャップが６μｍをこえると無視できるほど小さくなるが、４μｍを下回ると３〜４％をこえる。従って、十分な遮光性を達成できるように、セルギャップは４μｍ以上であるのが好ましい。
【００５３】
以上のように、セルギャップが１１μｍをこえると、必要な透過率を達成するための電圧が３．３Ｖ以上となり、一般的な携帯機器で使われている電源電圧を昇圧させて使わなければなければならなくなり、他方、セルギャップが４μｍ未満だと、遮光時の光透過率が上昇してしまい、液晶表示パネルを隠蔽する性能が不充分となる。ＰＮ型液晶素子を用いて、その特長を生かした実用的な調光装置を実現するためには、ＰＮ型液晶セルの液晶材料を封入する透明基板間の間隔（セルギャップ）を４〜１１μｍ、更には６〜１０μｍに制御するのが好ましい。
【００５４】
＜ポリマーネットワーク（ＰＮ）型液晶セルの印加電圧の温度依存性＞
図８は、携帯情報端末装置の光量調節部材として用いられるＰＮ型液晶セルの光透過率と印加電圧との関係（所謂、Ｖ−Ｔ特性）を、液晶素子の動作環境温度を変えて比較した１例を示すグラフである（なお、この場合のセルギャップは、１０．７±０．１μｍである。）。環境温度が４０℃から２５℃、及び−５℃に低下すると、それにつれてＶ−Ｔ特性が右にシフトし、より高い印加電圧が必要になることがわかる。
【００５５】
ＰＮ型液晶セルは、液晶配向膜を必要としないため、ＧＨセルとは異なり、過渡応答速度がセルギャップに大きく左右されることはない。しかし、図８に示すように、Ｖ−Ｔ特性は、環境温度の影響を非常に強く受ける。これは、温度が高いと液晶分子の熱運動が活発であるため、電界に対する応答性もよく、小さな印加電圧で十分であるが、温度が低くなると液晶分子の運動が鈍くなり、電界に対する応答性が低下するので、同じ光透過率を達成するのにより高い印加電圧が必要になるためと考えられる。
【００５６】
従って、このような温度特性を考慮して、常にＰＮ型液晶素子の環境温度をモニターして、検出した環境温度に応じて、液晶セルを駆動する実効的印加電圧を最適に制御することによって、環境温度が変化しても安定した調光性能を発揮する調光装置を実現できる。
【００５７】
上述のように、液晶表示パネル２の前面に、光量調節部材としてＰＮ型液晶セル４を用い、セルギャップを４〜１１μｍとし、且つＰＮ型液晶セルの動作環境温度に応じて、セルに印加する実効駆動電圧を最適化することによって、一般的な携帯機器で使われている電源電圧で駆動でき、高速動作する光量調節装置が実現可能となる。
【００５８】
このＰＮ型液晶セル４で被覆された液晶表示パネル２は、例えば、外装筐体と同色に近づけた、金属光沢を有するミラー調の薄型のデザインとすることができ、不使用時の液晶表示パネル２を遮蔽した状態では、情報表示部と外装筐体とが境界無く一体化され、携帯情報端末装置であることを感じさせないほど、身体に装着する装身具としてのファッション性を高めることができる。
【００５９】
また、ＰＮ型液晶セル４の透明基板として、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）又はポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）等のプラスチックフィルムからなるフレキシブル基板を用いることができる。これらを用いると、通常のガラス基板で作製した場合に比べて、セル４の重量をおよそ１／４〜１／５に軽量化することができ、携帯情報端末装置を軽量化できるとともに、外形を薄型で自在な形状にデザインすることができる。
【００６０】
また、少し変わった応用例として、ＰＮ型液晶セルを複数のブロックに分割し、明暗、濃淡及び色調等に変化を持たせるのもよく、例えば全体を６つ程度の帯状のブロックに分割し、左から右へ順次色相が変わっていくようにして、装飾材的な側面を強調することもできる。
【００６１】
半透過性反射板（ハーフミラー）
既に図２（ｂ）を用いて説明したように、光量調節部材としてＰＮ型液晶セル４の代わりに、約半分の光を反射し、残り半分を透過する半透過性反射板（ハーフミラー）９を用いることができ、エネルギーを消費せず、簡便、低コストな装置で、本発明の効果を実現することができる。この場合、黒色系の外装筐体を用いれば、一体感のある外装筐体から、液晶表示を浮かび上がらせる様な印象での表示も可能となる
【００６２】
この場合、半透過板の反射率と透過率の割合は、反射膜として使われる銀等の膜厚を制御することで、変更可能である。また、半透過板として、金属反射膜を使う代わりに、反射型偏光板、またはコレステリック液晶フィルムと１／４λ板との複合膜、または薄膜を積層した多層構造の選択反射膜等も使うことができる。
【００６３】
しかしながら、半透過性反射板（ハーフミラー）方式には、状況に応じて透過光量や色調やデザインを調節することはできないという難点がある。例えば、ハーフミラーは、常に透過光が半減するため、全体的に暗めの情報表示となる点は避けられない。この対策として、半透過性反射板（ハーフミラー）を着脱自在にして取り替え可能とすることが考えられる。例えば、光透過率が８０％、５０％、及び２０％のものを用意しておき、状況に応じて付け替えればよい。
【００６４】
また、光半透過性反射板の代わりに偏光板を用いることもできる。この際、この偏光板を偏光板２５とクロスニコルの状態で設置すれば、この偏光板が透過させる光の振動方向と、液晶表示パネル２から偏光板２５を透過して出射される光の振動方向とは直交するので、液晶表示パネル２から出射される光は、この偏光板をほとんど透過できない。他方、この偏光板を偏光板２５と平行ニコルの状態で設置すれば、この偏光板が透過させる光の振動方向と、偏光板２５を透過して出射される光の振動方向とが一致するので、最大の光透過率が得られる。このように、光量調節部材として設ける偏光板の方向を制御することによって、液晶表示パネル２から出射される光量を制御することができる。
【００６５】
携帯情報端末装置及びその入力部
次に、本実施の形態の携帯情報端末装置の入力部及びその操作方法について説明する。
【００６６】
図１０は、本実施の形態の携帯情報端末装置の正面図である。この携帯情報端末装置は、本体５１と、この本体５１の上端部及び下端部に留められたリストバンド５２とを備える。電源としての電池は、本体５１内またはリストバンド５２内に収納される。
【００６７】
本体５１の略中央には、情報表示部、例えば液晶ディスプレイ等の情報表示部５３が配置されている。情報表示部５３は、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子を用いるものであってもよい。そして、本体５１の右上部には、ＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）、ＣＭＯＳ（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等の撮像素子とレンズとからなるカメラ部５４が設けられている。本体５１の筐体は、セラミック又はプラスチック等の非導電性材料からなる。
【００６８】
本体５１の情報表示部５３の周囲の正面、又は本体５１の上、下、左又は右側面の筐体表面がユーザの情報入力面である。本実施の形態においては、本体５１の向かって右側の側面を入力装置の情報入力面５５とする。後述するように、情報入力面５５である右側面筐体の内側には指位置センサー６０、例えば、静電容量の変化を検知する静電センサー（以下、適宜センサー６０と略称する。）が設けられている。
【００６９】
図１０（ｂ）に示すように、ユーザの指、例えば人差し指の指先５６を情報入力面５５に接触させながら図の上下方向に移動させることで、スクロール入力が行われる。後述するように、指先５６の位置が内側の静電センサー６０によって検知され、それに応じて情報表示部５３に示されるメニュー等の切り換えが行われたり、画面上のカーソルの選択位置が上下されたりする。
【００７０】
また、図１０（ｃ）に示すように、情報入力面５５を同図の上下方向で３分割したタップ領域、Ｕ領域５６、Ｃ領域５７及びＬ領域５８が規定される。これらのタップ領域を上タップ領域Ｕ、中タップ領域Ｃ、下タップ領域Ｌと呼ぶことにする。各タップ領域を１回軽く打つことによって、指先５６の離間・接触がセンサー６０によって検知され、タップ動作が認識される。タップ動作は、選択されている位置のメニューの決定、或いはシャッター動作等の実行の意味を有し、タップ位置の相違がセンサー６０によって検出可能である。また、短時間で２回のタップを行うことをタップ動作と定義してもよい。
【００７１】
図１１（ａ）は、本体５１の裏側の筐体を取り外した状態の概略平面図である。本体５１の箱型の収納部には、情報表示部５３、カメラ部５４、図示しない信号処理用のＩＣが実装された回路基板等が収納されると共に、情報入力面５５の側面に沿ってセンサー６０のセンシング部６４が配置されている。裏側の筐体と回路基板（図示しない）との間の隙間にセンサー６０が取り付けられる。センサー６０は、軽量且つ薄型のフィルム状であるので、例えば両面接着テープにより取り付けることができる。
【００７２】
図１１（ｂ）を参照しながらセンサー６０の１例について説明する。センサー６０は、図１１（ｂ）に示すように、基部６１と、基部６１から延長する帯状部６２とがポリイミド等からなるフレキシブル配線基板によって一体として構成されている。図１１（ｂ）は、操作面から見た図であって、反対側の面が部品面とされている。
【００７３】
基部６１の部品面に信号処理用ＩＣ、水晶発振器、抵抗、コンデンサ等のチップ部品が実装されている。帯状部６２の部品面に電極パターンが形成される。例えばＩＣがＡＳＩＣ（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）とされ、ベアチップを使用したフリップチップ実装を行うことによって、センサー６０の小型化と薄型化が実現されている。
【００７４】
帯状部６２の略中央位置に本体５１の上下方向の湾曲に沿った線上に多数の小穴６３が形成されている。小穴６３によって、図１１（ｃ）に示すように、小穴６３の形成されている線に沿って帯状部６２を部品両面にほぼ直角に折り曲げることが容易とされている。小穴に代えてスリット、溝等を設けて折り曲げを容易としてもよい。さらに、フレキシブルな特性を利用して本体５１内に丸めて収納するようにしてもよい。
【００７５】
帯状部６２の基部６１から離れた側の折り曲げ部がセンシング部６４である。センシング部６４の部品面には、図１１（ｄ）に拡大して示すように、櫛歯状に電極が形成されている。すなわち、共通電極６５がセンシング部６４の延長方向に一定の間隔で形成され、２つの共通電極の間の中央に位置するように、検出電極６６ａ、６６ｂ、・・・・が形成されている。センシング部６４は、帯状部６２の延長方向の位置を検知する１次元位置センサーとして構成されている。
【００７６】
図１１（ａ）に示すように、センサー６０は本体５１内に収納され、センシング部６４が本体５１の側面の情報入力面５５と対向される。情報入力面５５とセンシング部６４の間に筐体が介在するが、筐体の厚みが１ｍｍ程度であるので、情報入力面５５上の指先５６の位置、並びに指先５６のタップ動作をセンサー６０が検知することができる。
【００７７】
センサー６０のセンシング部６４は、検出電極６６ａ、６６ｂ、・・・・と共通電極６５との間に静電容量が形成され、この静電容量が指先５６の接近によって変化することを検出して、指先５６の１次元方向の座標位置を検出するように構成されている。すなわち、指先５６が導電性を有しているので、電極間で発生する電気力線が指先５６で吸収され、その結果、静電容量が変化する。したがって、金属物等を手に持って操作した場合のように、指以外の物で操作面上に部分的に容量変化を起こした場合でも、同様に位置検出が可能であるが、導電性のない物（爪、ペン等）では、位置検出が行われない。このようなセンサー６０は、ノート型パーソナルコンピュータで使用されている２次元のポインティングデバイス（タッチパッドまたはトラックパッドと称される）と同様の動作原理のものである。
【００７８】
図１２は、この発明の一実施形態による情報端末装置のシステム構成の一例を示す。図１２に示すように、この情報端末装置は、装置全体を制御するＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）７１を有する。ＣＰＵ７１は、プログラムに基づき、各部を制御する。
【００７９】
ＣＰＵ７１に対して、入力部（指位置センサーなど）６０、情報表示部５３、光量調節部７７、及びカメラ部７５が接続されている。情報表示部５３には、情報端末装置を制御するためのメニューが表示され、また、カメラ部７５によって撮影された画像が表示可能とされている。光量調節部７７は、ＰＮ型液晶セル４やその駆動装置からなり、ＰＮ型液晶セル４の温度センサー７８の温度情報がＣＰＵ７１に入力され、それに応じた駆動信号等がＣＰＵ７１から光量調節部７７に出力される。更に、ＣＰＵ７１に対してプログラム格納用および作業用のメモリ７２、外部ストレージ７３および無線通信部７４が接続される。外部ストレージ７３は、例えばリムーバブルなメモリカードである。
【００８０】
無線通信部７４は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ方式、ＩｒＤＡ（ＩｎｆｒａｒｅｄＤａｔａＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）方式等の近距離通信、無線ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）の通信、ＰＨＳ（ＰｅｒｓｏｎａｌＨａｎｄｙｐｈｏｎｅＳｙｓｔｅｍ）等の公衆無線を行うための装置である。情報端末装置に対して例えばＩＰアドレスが割り当てられている。無線通信部７４によって、他のパーソナルコンピュータと通信したり、屋外のアクセスポイントとの通信が可能とされ、コマンド、データ等を無線通信で送受信できる。なお、参照符号７６は、バッテリー、安定化回路等からなる電源部である。
【００８１】
図１０（ｂ）及び（ｃ）を用いて、情報端末装置の操作方法を説明する。この情報端末装置の操作は、スクロール及びタップの動作によって行われる。スクロールは、図１０（ｂ）に示すように、情報端末装置の本体５１の側面の情報入力面５５を上方向あるいは下方向に指先でなぞる操作である。なお、以下では、情報入力面５５を下方向になぞる操作を下スクロールと称し、情報入力面５５を上方向になぞる操作を上スクロールと称する。タップは、情報入力面５５を軽く叩く操作であり、操作位置に応じて異なるタップとして認識される。ここでは、図１０（ｃ）に示すように、タップする領域の違い、図の上から下に向かってＵ領域５６、Ｃ領域５７、及びＬ領域５８に対応して、上タップＵ、中タップＣ、及び下タップＬが規定されている。
【００８２】
実際の操作は次のようになる。本実施の形態の情報端末装置では、例えば、カメラモード、スケジューラモード、電子メールモード等の複数の動作モードが可能とされている。情報入力面５５を指先で上下になぞるスクロール入力を行うと、カメラモード表示、スケジューラモード表示、電子メールモード表示等のモード表示画面が次々に切り換えられる。ユーザ所望のモード表示の状態で中タップをタップする。それによってモード選択が実行され、画面には選択されたモードのメニューが表示される。例えばカメラモードでは、撮影メニュー、再生メニュー、消去メニュー、及び戻りのメニューがある。これらのメニューを再びスクロールで選択し、タップで実行する。
【００８３】
本実施の形態によれば、このようにスクロール操作による選択とタップ操作による決定又は実行の繰り返しで、小さな操作ボタン等を押すことなく、情報端末装置を操作することができる。その結果、操作ボタン等が不要になり、入力部のデザインは大幅に改善される。しかも、情報表示部が光量調節部材によって被覆されているので、従来のような厳つい機械的な雰囲気の外観を呈すること無く、装身具としてのデザイン性やファッション性にも優れた携帯情報端末装置を提供することが可能となる。
【００８４】
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの例に何ら限定されるものではなく、サンプル構造や使用材料、携帯式情報表示装置の形態等、発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜選択可能であることは言うまでもない。
【００８５】
例えば、前記実施例では、液晶表示パネルの前面に吸収型偏光板を設け、背面に反射型偏光板を設けた例を示したが、逆に、前面に反射型偏光板を設け、背面に吸収型偏光板を設けたり、前面と背面との両方に反射型偏光板を用いることも可能である。
【００８６】
【発明の作用効果】
本発明によれば、情報表示部から出射される光量を調節するための光量調節部材が情報表示部を被覆して設けられているので、観察者が情報表示部から受ける視覚的印象を、出射光量の変化によって制御することができる。
【００８７】
例えば、光量調節部材の光透過率を低下させた場合には、表示データから出射される光量も、背景部における外光の反射又は散乱も共に減少し、情報表示部に落ち着いた雰囲気が生み出される。しかも、表示データの輝度は低下するものの、表示データの、背景部で反射又は散乱される外光に対するコントラストは改善され、くっきりとした表示が可能になる。なぜなら、表示データから出射される光は光量調節部材を１度通過するだけであるのに対し、外部から入射して背景部において反射又は散乱される外光は、往復で２度光量調節部材を通過するので、表示データから出射される光に比べ、より大きく減衰するからである。
【００８８】
また、情報表示装置として使用していないときは、光量調節部材の遮光作用により情報表示部の情報表示部としての機能が隠蔽されるので、単なる装飾材としての性格が相対的に強調される。このような作用は、光量調節部材を、例えば支持部と一体化した形状にデザインすること、或いは光量調節部材に周囲と調和するカラーリングを施すこと等の手段により、より効果的に発揮させることができ、情報表示部が情報表示部であることを忘れさせる外観を生じさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施の形態に基づく携帯情報端末装置の情報表示部の構造を示す概略断面図である。
【図２】同、携帯情報端末装置の情報表示部の構造を示す概略斜視図である。
【図３】同、携帯情報端末装置の外観の１例を示す斜視図である。
【図４】同、偏光解消子の１例である位相差板の作用を示す説明図である。
【図５】同、携帯情報端末装置の光量調節部材として用いられるＰＮ型液晶セルの調光動作の原理を説明する概略斜視図と概略断面図である。
【図６】同、携帯情報端末装置の光量調節部材として用いられるＰＮ型液晶セルの光透過率とセルギャップとの関係を、駆動印加電圧を変えて比較した１例を示すグラフである。
【図７】同、携帯情報端末装置の光量調節部材として用いられるＰＮ型液晶セルの光透過率とセル印加電圧との関係（Ｖ−Ｔ特性）を、液晶素子の動作環境温度を変えて比較した１例を示すグラフである。
【図８】同、携帯情報端末装置の光量調節部材として用いられるＰＮ型液晶セルに含有させるのに適した色素材料の１例を示す図である。
【図９】同、携帯情報端末装置の液晶表示パネルの構造を示す概略斜視図（ａ）と概略断面図（ｂ）である。
【図１０】同、携帯情報端末装置の操作方法を説明する正面図である。
【図１１】同、携帯情報端末装置の裏蓋を外した状態の背面図（ａ）と、指位置センサーの１例を示す展開図（ｂ）、斜視図（ｃ）及び部分拡大図（ｄ）とである。
【図１２】同、携帯情報端末装置のブロック図の一例である。
【図１３】同、従来の腕時計型情報端末装置の例を示す外観図である。
【符号の説明】
１…バックライト、２…液晶表示パネル、
４…ポリマーネットワーク（ＰＮ）型液晶セル、
５…バックライトから出射されたＰ偏光成分、
６…バックライトから出射されたＳ偏光成分、
７…偏光解消フィルム１１での反射で生じたＰ偏光成分、
８…Ｓ偏光成分のまま反射された光、９…半透過性反射板（ハーフミラー）、
１１…偏向解消フィルム、２１…反射型偏向板、２２…アレイ基板、
２３…ツイストネマティック液晶層、２４…カラーフィルター基板、
２５…吸収型偏向板、２６…画素電極、２７…ＴＦＴ、２８…ソース配線、
２９…ゲート配線、３０…ブラックマトリックス、３１…カラーフィルター、
３２…共通対向電極、３３Ａ、３３Ｂ…配向膜、３４…シール材、
４１…ＰＮ型液晶セル、４２…液晶分子、
４３…３次元ネットワーク状ポリマー、４４…ポリマーネットワーク型液晶、
４５…入射光、４６…散乱光、４７…透過光、４８…透明基板、
４９…透明電極、５１…携帯情報端末装置本体、５２…リストバンド、
５３…情報表示部、５４…カメラ部、５５…情報入力面、５６…指先、
５７…Ｕ領域、５８…Ｃ領域、５９…Ｌ領域、６０…指位置センサー、
６１…基部、６２…帯状部、６３…小穴、６４…センシング部、
６５…共通電極、６６ａ、６６ｂ…検出電極、７１…ＣＰＵ、７２…メモリ、
７３…外部ストレージ、７４…無線通信部、７５…カメラ部、７６…電源部、
７７…光量調節部、７８…温度センサー

Claims

情報表示部を有する携帯式情報表示装置であって、前記情報表示部からの出射光量を調節するための光量調節部材が、少なくとも前記情報表示部に設けられている、携帯式情報表示装置。
前記光量調節部材によって前記出射光量が減少する、請求項１に記載した携帯式情報表示装置。
前記光量調節部材が、少なくとも、光透過性の対向基板と、この対向面にそれぞれ設けられた光透過性の電極と、前記対向基板間に封入された液晶とによって構成された液晶光学素子からなる、請求項１に記載した携帯式情報表示装置。
前記液晶がポリマーネットワーク型液晶である、請求項３に記載した携帯式情報表示装置。
前記液晶に少なくとも色素が含有されている、請求項３又は４に記載した携帯式情報表示装置。
前記対向基板の間隔が４〜１１μｍである、請求項４に記載した携帯式情報表示装置。
前記対向基板が、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルスルホン及びポリエチレンテレフタラートからなる群から選ばれた少なくとも１種のプラスチック材料からなるフレキシブル基板である、請求項４に記載した携帯式情報表示装置。
前記液晶光学素子の環境温度を検出する温度検出部と、前記温度検出部により検出された前記環境温度に応じて、前記液晶光学素子を駆動する交流パルスの実効印加電圧を制御するパルス制御部とを備える、請求項４に記載した携帯式情報表示装置。
前記光量調節部材が光半透過性反射板である、請求項１に記載した携帯式情報表示装置。
前記情報表示部を構成する液晶表示パネルにおいて、液晶を挟持した対向基板にそれぞれ設ける偏光板のうち、少なくとも一方が反射型偏光板である、請求項１に記載した携帯式情報表示装置。
前記液晶表示パネルに対向したバックライトの光出射面が偏光解消子で被覆されている、請求項１０に記載した携帯式情報表示装置。
前記液晶表示パネルにおいて、少なくともバックライト側の光入射面に前記反射型偏光板が設けられている、請求項１０又は１１に記載した携帯式情報表示装置。
前記携帯式情報表示装置の本体の正面又は側面に位置センサーのセンシング部が配置され、
前記センシング部における指の位置と、前記センシング部に対する前記指の距離とを前記位置センサーによって検出し、
前記センシング部での指の位置と距離とに対応する操作信号を、前記携帯情報端末装置のコントローラに供給する
入力装置を備えた、請求項１に記載した携帯式情報表示装置。
携帯情報端末装置として構成された、請求項１に記載した携帯式情報表示装置。