JP4208597B2 - 表示装置、およびこれを用いた携帯電話端末、モバイルゲーム端末、テレビ受像機、立体表示システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源の出力光を線光源あるいは面光源とする導光体と、液晶パネルあるいは圧電素子等の画像構成手段とにより構成される表示装置に関するものである。
【０００２】
また、本発明は、前記表示装置を用いた携帯電話端末、モバイルゲーム端末、テレビ受像機、立体表示システムに関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
近年、液晶ディスプレイを始めとする、持ち運びの容易な薄型ディスプレイの需要が高まっている。ディスプレイの薄型化の傾向は、当初はノートＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）、携帯電話など、画質より携帯性を重視する分野から始まったが、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等の薄型ディスプレイの画質改善に伴い、ＰＣ用のモニタやテレビなど、従来ではＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）が主流であった分野にまで広がっている。
【０００４】
薄型ディスプレイの利点は、言うまでもなく小型、軽量であることにある。すなわち、ＣＲＴでは画面の一辺と同程度の奥行きが必要であり、画面が大きくなるに従って奥行きも大きくなるのに対し、薄型ディスプレイでは奥行きは数ｃｍ程度で、画面の大きさにはそれ程影響されない。
【０００５】
また、機器の重量は、その体積に大きく依存する。このため、奥行きが大きなＣＲＴでは、画面が大きくなるほど薄型ディスプレイとの重量差は大きくなる。さらに、奥行きが長く、重量が重くなるために高精細化が困難であるＣＲＴに対し、軽量の薄型ディスプレイでは、画面サイズを大きくしてもそれ程奥行きが変わらないため、高精細化が可能であるという利点もある。
【０００６】
また、近年、周辺デバイスと一体化することで表示部分のみならず装置全体の軽量化を進める動きがある。例えば、液晶のガラス基板を振動子で振動させることで音を発生するパネル一体型スピーカが、２００２年９月に開発されている。
【０００７】
また、パネルスピーカをディスプレイの前面に配置することで、元のディスプレイとほとんど外形寸法を変えることなくスピーカ機能を追加したディスプレイも実現されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
ところで、上述した薄型ディスプレイを使用した機器には、通信機能を必要とする場合がしばしばある。例えば、液晶ディスプレイを使用している携帯電話端末においては、電話基地局との通信のみならず、近年ではプリペイド用途のために赤外線通信ユニットを設ける場合がある。また、モバイルゲーム端末では、対戦ゲームのために専用の通信ケーブルを使用する場合がある。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００−３５８２９０号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来、通信機能を一体化した薄型ディスプレイは提案されておらず、薄型ディスプレイを使用した機器に通信機能を持たせる場合には、別途通信手段を設ける必要があり、その分だけ機器のサイズが大きくなるといった問題があった。
【００１１】
すなわち、上述した例によれば、携帯電話端末においては赤外線通信ユニットが別途取り付けられており、また、モバイルゲーム端末においては専用の通信ケーブルに対応した通信ユニットが取り付けられていた。
【００１２】
本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、別途通信手段を設ける必要がなく、機器を小型化することが可能な表示装置およびこれを用いた携帯電話端末、モバイルゲーム端末、テレビ受像機、立体表示システムを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る表示装置およびこれを用いた携帯電話端末、モバイルゲーム端末、テレビ受像機、立体表示システムは、前記目的を達成するため、以下の特徴点を有している。
【００１４】
すなわち、本発明に係る表示装置は、光源を点滅制御することにより、色調を調整する表示装置であって、少なくとも１つの光源と、前記光源の出力光を線光源あるいは面光源とする導光手段と、画像構成手段と、任意の情報を電気信号に変換する手段から送信される前記電気信号に基づき、前記光源を点滅制御して光信号を発生することにより、装置外部に前記任意の情報を送信する点滅制御手段と、を備え、前記点滅制御手段は、所定の状態に色調調整されたパルス幅Ｔｐ及びデータレート時間Ｔ０を有する光信号に対して、
前記光源を点滅制御して、通信情報を伝送する際の光信号を発生する場合に、パルス幅Ｔｐ’及びデータレート時間Ｔ０’が下記の式を満たすように、
Ｔｐ’／Ｔ０’＝Ｔｐ／Ｔ０
前記光源を点滅制御するとともに、前記通信情報に応じて、前記データレート時間Ｔ０’内において前記パルス幅Ｔｐ’を有する光のパルスの位相を変化させるようにしたことを特徴とする。
【００１５】
このような構成からなる表示装置では、電気情報に変換された任意の情報に基づき点滅制御手段により光源の点滅を制御し、線光源あるいは面光源となった光線を導光手段を介して表示装置の外部に導くことにより、任意の情報を表示装置の外部に送信することができる。
【００１６】
このため、表示装置に別途通信手段を設ける必要がなく、装置を小型化することが可能となる。
【００１７】
また、前記表示装置において、前記光源は、人間が明滅感を認識できない高速の点滅が可能であり、
前記点滅制御手段は、人間が明滅感を認識できない高速で前記光源を点滅制御するように構成することが可能である。
【００１８】
このような構成からなる表示装置では、ユーザが光源の明滅を認識できないため、情報信号の送信が邪魔にならず、表示画面における良好な画像を維持することができる。
【００１９】
また、前記表示装置において、前記光源は、異なる発光波長を有する複数の光源の集合からなり、
前記点滅制御手段は、特定の発光波長を有する光源のみを点滅させるように構成することが可能である。
【００２０】
このような構成からなる表示装置では、情報送信を行う際に、特定の発光波長の光源のみを使用するため、情報送信に使用する光源のみについて、その配置数を増加したり、効率の良い光源を使用すればよく、表示装置の製造費用を低減することができる。
【００２１】
また、前記表示装置において、前記特定の発光波長の光源のピーク発光波長は、可視光の長波長域にあるように構成することが可能である。
【００２２】
なお、可視光の長波長域とは、概ね６００ｎｍ以上の波長域を意味する。
【００２３】
このような構成からなる表示装置では、可視光の長波長域に良好な感度を有している汎用の半導体受光素子を利用することができるため、表示装置の製造費用をさらに低減することができる。
【００２４】
また、前記表示装置において、前記光源は、異なる発光波長を有する複数の光源の集合からなり、
前記点滅制御手段は、発光波長に応じて異なった点滅制御を行うように構成することが可能である。
【００２５】
このような構成からなる表示装置では、各光源がそれぞれ異なる波長域で発光するため、受光素子に特定の波長のみを透過するフィルタを付加したり、分光感度特性の異なる受光素子を使用することにより、各波長域毎にそれぞれ異なった情報信号を送信することができる。
【００２６】
また、前記表示装置において、前記任意の情報に関して、異なる複数の情報をパケット化し、該パケットに情報の種類を示す識別データを付与するように構成することができる。
【００２７】
このような構成からなる表示装置では、パケット化された情報を、識別データにより識別することができるため、光源の波長域に拘束されることなく、多数の情報を多重化して送信することができる。
【００２８】
また、前記表示装置を、携帯電話端末、モバイルゲーム端末、テレビ受像機、および立体表示システムに使用することが可能である。
【００２９】
この場合、本発明に係る携帯電話端末では、従来プリペイド用途等のために付加されている赤外線通信ユニットの発信部を、本発明に係る表示装置に置き換えることができるため、部品点数が削減され、さらなる小型化が可能となる。
【００３０】
また、本発明に係るモバイルゲーム端末は、本発明に係る表示装置を備え、画像表示面とは異なる面に前記光源の発光を外部に取り出す手段を有するとともに、
対向する装置からの光を受光する受光手段を有することを特徴としている。
【００３１】
このような構成からなるモバイルゲーム端末では、本発明に係る表示装置を光通信の発信部として使用することができるため、モバイルゲーム端末間、あるいはモバイルゲーム端末とサーバの間で無線通信を行うことにより、別途、機器を追加することなく、対戦ゲーム等を行うことができる。
【００３２】
また、本発明に係るテレビ受像機は、本発明に係る表示装置を備え、受信したテレビ映像の音声情報を前記光源の点滅により送信することを特徴とするものである。
【００３３】
このような構成からなるテレビ受像機では、表示装置により、複数の情報を多重化して送信することができるため、部品点数の増加を最小限に抑えて、製造費用を低減することができる。
【００３４】
また、本発明に係る立体表示システムは、本発明に係る表示装置を備え、前記点滅制御手段は、右目用シャッターおよび左目用シャッターの同期信号を送信することを特徴とするものである。
【００３５】
このような構成からなる立体表示システムでは、点滅制御手段により光源の点滅を制御して、左目用と右目用の画像を交互に表示することができるため、一度に多数のシャッターに対する同期信号を送信することができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る表示装置、およびこれを用いた携帯電話端末、モバイルゲーム端末、テレビ受像機、立体表示システムの実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００３７】
＜第１の実施形態：携帯電話端末＞
本発明の第１の実施形態は、表示装置を携帯電話端末に用いたものである。
【００３８】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る携帯電話端末の外観図である。
【００３９】
本発明の第１の実施形態に係る携帯電話端末１は、図１に示すように、文字や画像を表示するディスプレイ２と、ダイアル発信や受信、文字入力などの各種操作を行うためのボタン群３を有する。また、ディスプレイ２は、光源にＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）４を使用した透過型ディスプレイとなっている。
【００４０】
図２は、ディスプレイ２の光学構成を詳細に示す模式図である。
【００４１】
ディスプレイ２は、図２に示すように、光源であるＬＥＤ４と、ＬＥＤ４の発光を面状に広げ、ディスプレイ２の前面に光を照射するための導光板５と、導光板５より照射された光を適宜カットして文字や画像を光の強弱により形成するための液晶モジュール６により構成される。
【００４２】
液晶モジュール６は、液晶に入射する光の位相を揃えるために導光板５に接する側に設けられた偏光板７と、入射する光の位相を変える液晶パネル８と、液晶パネル８により位相が変わった光を適切に放出し、位相変化のない光をカットするために液晶パネル８を挟んで偏光板７と反対側に設置された、もう１つの偏光板９と、透過した光に着色しカラー画像を形成するためのカラーフィルタ１０により構成される。
【００４３】
このような構成からなるディスプレイ２では、ＬＥＤ４より導光板５に入射された光は、導光板５の内部に配置された光拡散ドット１１により拡散され、主に液晶モジュール６側に放出される。放出された光は、液晶モジュール６を透過するため減衰するが、一部は残り、文字や画像情報を伝達することができる。
【００４４】
図３および図４は、携帯電話端末１の概略機能ブロック図である。なお、本ブロック図では、ＬＥＤ４の制御に関連しない部分、すなわち通常の通話を行うためのスピーカやマイク、操作用ボタンなどは図示を省略している。
【００４５】
携帯電話端末１は、図３および図４に示すように、液晶パネル８およびＬＥＤ４と、液晶パネル８の画素毎の光の透過量を制御するために印加電圧を制御するパネル制御部１２と、ＬＥＤ４の点滅を制御する点滅制御部１３と、液晶パネル８およびＬＥＤ４の入力を切り替えるスイッチ１４と、ディスプレイ２を通る光によって送信するデータを作成するデータ作成部１５と、データ作成部１５により作成されたデータを通信に適したクロック周波数に同期したシリアルデータに変調するデータ変調部１６と、携帯電話端末全体の制御を行う制御部１７を備えるとともに、図示しないスピーカ、マイク等から構成される。
【００４６】
ディスプレイ２を通常の表示装置として使用する場合に、スイッチ１４は、図３に示すように切り替えられ、液晶パネル８は、パネル制御部１２により画素への印加電圧が制御されて画像を形成する。また、ＬＥＤ４は、定電圧源と直結され、点滅のない光を提供する。
【００４７】
また、ディスプレイ２を通信用途として使用する場合には、スイッチ１４は、図４に示すように切り替えられる。この状態では、液晶パネル８への入力は接地され電圧の印加がないため、液晶パネル８は、光源からの入射光を最も効率よく透過する。
【００４８】
データ作成部１５は、送信するデータを作成し、データ変調部１６へ出力する。データ変調部１６は、入力された送信データを、通信に適したクロック周波数に同期したシリアルデータに変調し、点滅制御部１３に出力する。点滅制御部１３は、入力されたシリアルデータに従いＬＥＤ４を点滅制御する。
【００４９】
なお、本実施形態では電圧を印加しない場合に白表示となる、いわゆるノーマリ・ホワイト液晶を使用しているが、電圧を印加しない場合に黒表示となるノーマリ・ブラック液晶の場合には、接地する代わりに定電圧源に接続すればよい。
【００５０】
以下、本実施形態に係る携帯電話端末１を使用して通信を行う場合の具体例を説明する。
【００５１】
図５は、自動販売機に光通信用受信機を設置し、ドリンクを購入できるシステムのイメージ図である。
【００５２】
従来より、このようなシステム自体は赤外線通信を利用して実現されているが、本実施形態に係る携帯電話端末を使用することにより、赤外線発信のための部品点数を減らし、小型・軽量化することが可能となる。
【００５３】
図６は、小売店の店頭に光通信用受信機を設置し、商品を購入できるシステムのイメージ図である。
【００５４】
デビットカードなど、従来より、専用のカードを利用した同様のシステムは実現されており、カードを携帯電話端末に置き換えることは可能である。デビットカードと同様のシステムを携帯電話端末で実現する場合には、従来であれば店頭に設置した光通信用受信機との間で、データを送受信するための赤外線通信装置等を携帯電話端末に設ける必要があったが、本発明の携帯電話端末では、ディスプレイのバックライトをそのまま通信装置として使用することができ、専用装置を設ける必要がない。
【００５５】
なお、本実施形態では、透過型ディスプレイを有した携帯電話端末を例として説明したが、携帯電話端末に限らず、透過型ディスプレイを使用して通信を行う構成であれば、専用端末やＰＤＡなどを用いることができる。
【００５６】
また、本実施形態では、ＬＥＤ４を使って通信をする際にはディスプレイ２を受信機に密着させるため、通信中にディスプレイ２の表示画像を維持する必要はなく、最も効率的に通信ができるように、通信中は液晶パネルの印加電圧をオフにする構成とした。しかしながら、ディスプレイ２の表示を維持しながら通信を行うことができると、さらに本発明に係る表示装置の用途を広げることが可能となる。そこで、ディスプレイの表示と通信を同時に可能とする構成について、以下に説明する。
【００５７】
＜第２の実施形態：モバイルゲーム端末＞
本発明の第２の実施形態は、表示装置をモバイルゲーム端末に用いたものである。
【００５８】
図７は、本発明の第２の実施形態に係るモバイルゲーム端末の外観図である。
【００５９】
本発明の第２の実施形態に係るモバイルゲーム端末２３は、図７に示すように、ゲーム画像を表示するためのディスプレイ１８と、ゲーム内容に応じた入力操作を行うためのボタン群１９と、開口窓２１と、受光ユニット２２を有する。また、ディスプレイ１８は、光源にＬＥＤ２０を使用した透過型ディスプレイとなっている。
【００６０】
ＬＥＤ２０は、赤色（Ｒ）ＬＥＤ２０ａと、緑色（Ｇ）ＬＥＤ２０ｂと、青色（Ｂ）ＬＥＤ２０ｃの３種類の発光色を持つＬＥＤからなる。各ＬＥＤ２０ａ〜２０ｃは、それぞれ６２０ｎｍ、５４０ｎｍ、４３０ｎｍのピーク波長を持つ。なお、ディスプレイ１８の光学構成は、図２を用いて説明した第１の実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００６１】
このような構成からなるモバイルゲーム端末２３では、ＬＥＤ２０をディスプレイ１８のバックライト光源として使用するとともに、開口窓２１を通過する光により、光通信を行う。
【００６２】
図２を用いて説明したとおり、ＬＥＤ２０から入射した光は導光板５の内部を伝わり、導光板５の内部に設置された光拡散ドット１１により拡散され、液晶モジュール６側に放出される。
【００６３】
しかしながら、光の一部はそのまま導光板５の端面に到達する。そして、導光板５の端面に到達した光は、開口窓２１からモバイルゲーム端末２３の外部に放出され、通信用の光となる。また、受光ユニット２２により、対面に配置された他のモバイルゲーム端末２３から送信される光通信データを受信することで、双方向通信を実現することができる。
【００６４】
図８は、モバイルゲーム端末２３の概略機能ブロック図である。なお、本ブロック図では、ＬＥＤ２０の制御に関連しない部分、すなわち、効果音を出力するためのスピーカや操作用ボタン、ゲームのポイントや経過を記録保存するためのメモリカードインタフェースなどは図示を省略している。
【００６５】
モバイルゲーム端末２３は、図８に示すように、液晶パネル２８およびＬＥＤ２０と、液晶パネル２８の画素毎の光の透過量を制御するために印加電圧を制御するパネル制御部２４と、ＬＥＤ２０の点滅を制御する点滅制御部２５と、モバイルゲーム端末全体の制御を行う制御部２７と、制御部２７より出力されるデータを通信に適したクロック周波数に同期したシリアルデータに変調するデータ変調部２６と、対面に配置された他のモバイルゲーム端末２３から送信される光通信データを受信し、電気信号に変換してモバイルゲーム端末２３の制御部２７に送信する受光ユニット２２を備えるとともに、図示しないスピーカや操作用ボタンなどから構成される。
【００６６】
前述した第１の実施形態では、通信中のディスプレイ表示内容は考慮する必要がなかったため、シリアルデータの内容には制限がなく、どのようなデータを送信してもよかった。最も簡単な方法でシリアルデータを送信するためには、一定のクロックに合わせて、データが‘１’の時にはＬＥＤを発光させ、‘０’の時には消灯する、あるいはこの逆とすればよい。
【００６７】
しかし、このルールに従ってシリアルデータを作成すると、例えば図９に示すように、シリアルデータ中の“１”と“０”の数に偏りが発生する場合がある。第１の実施形態では通信中にディスプレイ表示を使用しないため、シリアルデータ中の“１”と“０”の数に偏りがあっても何ら支障をきたさなかった。しかしディスプレイ表示と併用する場合、データ中の“１”と“０”の数に偏りがあると光の強度が一定とならず、表示が明滅して見える状況が発生しうる。そこで本実施形態では、ディスプレイ表示と通信を同時に行うべく、光の強度が一定となるよう、シリアルデータ中の“１”と“０”を同数にする方法を採用する。
【００６８】
図１０は、ＬＥＤ２０により送信する信号パターンの一例を示す説明図である。
【００６９】
図１０では、マンチェスター符号化により信号を生成する場合を例として示している。図中、凸部においてＬＥＤ２０を点灯し、凹部では消灯する。また、Ｔ０はデータレート時間、Ｔｐはパルス幅である。
【００７０】
マンチェスター符号化により光通信を行う場合には、送信するデータがどのようなデータであっても、単位時間当たりの発光時間が一定となる特徴がある。
【００７１】
また、ディスプレイ表示内容を維持するためには、ＬＥＤ２０を人間の目には認識不能な程度に高速で点滅させる必要がある。人間の目には認識不能な程度の速さの目安としては、例えば、動画像表示の周波数である３３．３Ｈｚを超える程度の速さとすることが考えられる。
【００７２】
動画像は静止画像を高速で次々に表示することで実現しているが、人間の目ではその１枚１枚を認識することは不可能である。よって、およそ３０Ｈｚ以上の高速でＬＥＤ２０の点滅を繰り返すことで通信を実現すればよい。
【００７３】
以下、図１１を用いて、モバイルゲーム端末２３を使用して通信を行う場合の具体例を説明する。図１１は、モバイルゲーム端末２３を使用して通信を行う場合のイメージ図である。
【００７４】
図１１に示すように、ユーザＡおよびＢは、それぞれモバイルゲーム端末ａおよびモバイルゲーム端末ｂの開口窓２１と受光ユニット２２が存在する面を対抗させて保持する。
【００７５】
モバイルゲーム端末ａとモバイルゲーム端末ｂには、それぞれユニークなＩＤを割り振り、ゲームの開始時に光通信により互いのＩＤを交換する。以降、ＩＤを付与したデータにより同期を取りながら、対戦ゲームを行う。
【００７６】
ところで、前述した第１の実施形態では、照明通信兼用光源であるＬＥＤの発光色については特に規定せず、どのような発光色でも同様の使用方法により、同様の効果が得られるものであった。
【００７７】
しかし、特に第２の実施形態においては、照明と通信を両立しつつ照明の明滅感を解消するため、単位時間当たりの発光時間が一定となるマンチェスター符号化を使用する。
【００７８】
マンチェスター符号化では、単位時間当たりの発光時間は一定となるが、図１０で示すように、単位時間フルに点灯した場合に比較して、発光時間そのものはほぼ半分となる。このため、同じ発光強度を持つＬＥＤを使用した場合に、通信用途に使用しない通常のディスプレイと比較して、表示が暗く見えるといった問題が発生する。
【００７９】
この問題を解消するためには、より高い発光強度を持つＬＥＤを使用するか、あるいはＬＥＤの個数を増やすといった方法を採用することが考えられるが、このような方法では、消費電力やコストが高くなるといった別の問題が発生してしまう。
【００８０】
そこで、上記問題を解消する方法を以下に提案する。
【００８１】
図７において、ＬＥＤ２０ａ、２０ｂ、２０ｃのうちの２色のＬＥＤは点滅させず表示用途のみに使用し、１色のＬＥＤのみを点滅させて通信用に利用する。この場合、通信用に使用する１色のＬＥＤのみの個数を増やしたり、あるいは発光強度を高くすることで、通常のディスプレイと同程度に明るい表示が得られる。
【００８２】
また、３色のＬＥＤを使用する場合には、通信表示両用でないディスプレイであっても、色調を制御するために発光時間を制限して使用する場合がある。その一例を図１２（ａ）に示す。
【００８３】
このような場合、ＲのＬＥＤを通信用として使用し、図１２（ｂ）に示すように、下記条件式（１）の関係を維持してＲのＬＥＤの発光を制御すれば、表示には何ら支障なく通信が可能となる。
【００８４】
Ｔｐ／Ｔ０＝Ｔｐ’／Ｔ０’ ・・・ （１）
【００８５】
なお、本実施形態はＲのＬＥＤを例として説明したが、ＲＧＢのバランス等を考慮してＧのＬＥＤ、あるいはＢのＬＥＤの制御が適当であれば、他の波長のＬＥＤであってもよい。
【００８６】
しかしながら、既存の受光素子は可視光に対し長波長域にピーク感度を持つものが多く、ＲのＬＥＤを信号送信用に使用した場合には、受光の感度がよく、ノイズの影響を受けにくくなるという利点がある。さらに、ＲＧＢの３色のうちＧのＬＥＤは表示の明るさに与える影響が大きいため、明るさを維持するためにはＧのＬＥＤ以外のＲのＬＥＤあるいはＢのＬＥＤを使用することが好ましい。
【００８７】
また、本実施形態では、コストを抑えつつ明るさを維持するため、３色のＬＥＤを使用する場合を説明したが、単色あるいは任意の複数の色の光源で構成してもよい。
【００８８】
また、本実施形態では、ＲＧＢの３色の混色によりほぼ白色の照明を実現する照明装置を例として説明したが、波長の組み合わせは任意であり、どのような組み合わせであってもよく、またディスプレイの色調も特に白色に限定するものではない。
【００８９】
また、本実施形態では、図７に示すモバイルゲーム端末２３において、開口窓２１と受光ユニット２２の配置は特に規定していないが、１組のモバイルゲーム端末２３を向かい合わせた場合の開口窓２１からの出射光の角度特性を考慮して受光ユニット２２を配置すると、送受信の効率を上げることができる。
【００９０】
例えば、出射光が開口窓２１に対しほぼ垂直に出力される場合には、１組のモバイルゲーム端末２３が相対したときに互いの受光ユニット２２が正面となるよう、開口窓２１と受光ユニット２２の位置を配置する。また、出射光が開口窓２１に対し角度特性を持つ場合には、互いの受光ユニット２２の位置を、受光光量が最大となる位置に配置する。
【００９１】
なお、本実施形態で説明したディスプレイ１８はモバイルゲーム端末２３に限定されるものではなく、相対させて設置し光通信することでデータを送受するものであれば、携帯電話端末やＰＤＡなど他の端末でも利用可能である。
【００９２】
＜第３の実施形態：テレビ受像機＞
本発明の第３の実施形態は、表示装置をテレビ受像機に用いたものである。
【００９３】
図１３は、本発明の第３の実施形態であるテレビ受像機の外観図である。
【００９４】
本発明の第３の実施形態に係るテレビ受像機３０は、図１３に示すように、ＴＶ画像を表示するためのディスプレイ３１と、電源のＯＮ／ＯＦＦなどの操作用のボタン群３２を有する。また、ディスプレイ３１は、光源にＬＥＤ３３を使用した透過型ディスプレイとなっている。
【００９５】
ＬＥＤ３３は、赤色（Ｒ）ＬＥＤ３３ａと、緑色（Ｇ）ＬＥＤ３３ｂと、青色（Ｂ）ＬＥＤ３３ｃの３種類の発光色を持つＬＥＤからなる。各ＬＥＤ３３ａ〜３３ｃは、それぞれ６２０ｎｍ、５４０ｎｍ、４３０ｎｍのピーク波長を持つ。なお、ディスプレイ３１の光学構成は、図２を用いて説明した第１の実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００９６】
図１４は、テレビ受像機３０の概略機能ブロック図である。
【００９７】
テレビ受像機３０は、図１４に示すように、ＬＥＤ３３および液晶パネル３４と、液晶パネル３４の画素毎の光の透過量を制御するために印加電圧を制御するパネル制御部３５と、ＬＥＤ３３の点滅を制御する点滅制御部３６と、テレビデコーダ３８より出力されるデータを通信に適したクロック周波数に同期したシリアルデータに変調するデータ変調部３７から構成される。
【００９８】
テレビデコーダ３８は、空中あるいはケーブルを介して伝送されるテレビ電波を、アンテナ３９を介して受信し、画像と音声のデータに復号する。復号された画像データはパネル制御部３５に送信され、液晶パネル３４に画像を構成する。音声データはデータ変調部３７に送信され、変調された後に、点滅制御部３６に送信され、ＬＥＤ３３の点滅によりテレビ受像機の外部に送信される。
【００９９】
音声データの変調方法は、表示の明るさを維持するため、第２の実施形態と同様に、マンチェスター符号化を用いる。また、第２の実施形態と同様に、３色のＬＥＤのうち１色のＬＥＤだけを使用してもよい。また、例えば３色のＬＥＤを、それぞれ別の音声データの信号元としてもよい。
【０１００】
図１５は、各色のＬＥＤ毎に別の音声データを送信する場合の変調波形例を示す説明図である。
【０１０１】
図１５（ａ）に示すように、ＲＧＢの点灯時間をＴｐｒ：Ｔｐｇ：Ｔｐｂとしたときに、表示に好適な発光が得られたとする。このとき、下記条件式（２）〜（４）の関係を維持して、図１５（ｂ）に示すように変調すれば、表示映像に明滅感を生じさせることなく音声データを送信することができる。
【０１０２】
Ｔｐｒ／Ｔ０＝Ｔｐｒ’／Ｔ０’ ・・・ （２）
Ｔｐｇ／Ｔ０＝Ｔｐｇ’／Ｔ０’ ・・・ （３）
Ｔｐｂ／Ｔ０＝Ｔｐｂ’／Ｔ０’ ・・・ （４）
【０１０３】
以下、図１６を用いて、テレビ受像機３０を使用してＴＶあるいはＶＴＲ等を視聴する場合の具体例を説明する。図１６は、テレビ受像機３０を使用してＴＶあるいはＶＴＲ等を視聴する場合のイメージ図である。
【０１０４】
図１６に示すように、ユーザＣ、ＤおよびＥは、それぞれ別の音声データを受信するワイヤレスヘッドホン４０〜４２を装着している。
【０１０５】
ワイヤレスヘッドホン４０は、可視光の長波長領域、すなわち赤色の光のみを受信し音声データとして復号する手段を有する。波長領域を限定して受光するには、例えば受光素子にカラーフィルタを被せるだけでよい。
【０１０６】
図１７（ａ）に、受光素子の感度特性の一例を示し、図１７（ｂ）に、赤色カラーフィルタの透過特性の一例を示す。
【０１０７】
そして、受光素子にカラーフィルタを重ねることで、図１７（ｃ）に示すように、ＬＥＤ３３ａのピーク波長である６２０ｎｍ近傍の光のみ受光することができる。緑色、青色に関しても同様である。
【０１０８】
ワイヤレスヘッドホン４１は、可視光の中間波長領域、すなわち緑色の光を受信し、ワイヤレスヘッドホン４２は、可視光の短波長領域、すなわち青色の光を受信し、それぞれ音声データとして復号する。受光素子の感度特性は、材料や構成によって異なるため、それぞれ受光する波長域で、できるだけ感度のよい受光素子を使用することが好ましい。
【０１０９】
図１８は、ワイヤレスヘッドホン４０の機能ブロック図である。
【０１１０】
図１８に示すように、長波長域に受光感度を持つ受光素子を配置した受光部４５により受信された光信号は、受光部４５により電気信号に変換され復調部４６に送信される。復調部４６は、受信した音声データ信号をマンチェスター符号化則に従ってビットデータに変換し、クロックタイミングに合わせて音声デコーダ４７に送信する。音声デコーダ４７では、受信した音声データをデコードし、スピーカ４８に送信する。以上の手順により、スピーカ４８から音声が出力される。
【０１１１】
ワイヤレスヘッドホン４１およびワイヤレスヘッドホン４２も、受光部４５の受光波長域が異なるのみで、構成は同様である。
【０１１２】
上記の方法により、各ユーザが利用するワイヤレスヘッドホン４０〜４２の受光波長域を変えることで、同じ画面を見ながら異なる音声を受信することが可能となる。例えば、同じ映画を、ユーザＣは日本語で、ユーザＤは英語で、ユーザＣは中国語で視聴するといった利用法が可能となる。
【０１１３】
しかし、上記のように伝送に使用する光の波長域により多重化する方法では、光源の波長域により多重化できる数に制限が発生する。本実施形態のように、ピーク波長付近にのみ光が出力される単色ＬＥＤのような光源を使用する場合には、ピーク波長付近以外ではほとんど光が検出できないため、実際の光源の数、すなわち、本実施形態の場合には、３種類以内の多重化しか行うことができない。
【０１１４】
そこで、光源色の種類よりも多くのデータを多重化する方法を提案する。
【０１１５】
以下、図１９を用いて、光源色の種類よりも多くのデータを多重化できる方法を説明する。図１９は、本実施形態に係るワイヤレスヘッドホン４０〜４２を用いて光源色の種類よりも多くのデータを多重化する場合の機能ブロック図である。
【０１１６】
図１９に示すように、受光部４５により受信された光信号は、受光部４５により電気信号に変換され復調部４６に送信される。復調部４６は、受信した音声データ信号をマンチェスター符号化則に従ってビットデータに変換し、クロックタイミングに合わせて照合部５０に送信する。照合部５０では、受信したデータのパケット構造を解析し、パケットに付与されたＩＤを自機で復号すべきＩＤと照合し、合致していた場合には、バッファ４９に該データを蓄積する。音声デコーダ４７は、バッファ４９から音声データを読み込んでデコードし、スピーカ４８に送信する。以上の手順により、スピーカ４８から音声が出力される。
【０１１７】
上記した手法では、多くのデータを多重化するために、データをパケットにより送信し、各パケットにＩＤを付与する。パケットは、例えば、図２０に示すような構成となっている。この場合、ＩＤは、送信データの種類毎に異なるものとし、各ワイヤレスヘッドホン４０〜４２で適当なＩＤのデータのみを選択して再生する。また、パケットを使用して伝送する場合には、データの送信間隔が変動するため、音声の途切れが発生する場合があるので、図１９で示すように、バッファ４９を設けることが好ましい。
【０１１８】
なお、上記した手法を実現するためには、音声信号の送信側であるテレビ受像機３０の構成も変更する必要がある。
【０１１９】
図２１は、光源色の種類よりも多くのデータを多重化する場合に用いるテレビ受像機のブロック図である。
【０１２０】
光源色の種類よりも多くのデータを多重化する場合に用いるテレビ受像機は、図２１に示すように、図１４に示すテレビ受像機３０の構成に加えてパケット生成部５１を設け、データをパケット形式に変換した後に、変調、送信するようになっている。
【０１２１】
上記した方法により、例えば言語毎に異なるＩＤを付与することで、同じ画像を観察しながら日本語、英語、中国語、フランス語など各自が好きな音声で同時に解説を受けることが可能となる。
【０１２２】
なお、本実施形態では、ＲＧＢ３色の混色によりほぼ白色の照明を実現する照明装置を例として説明したが、波長の組み合わせは任意であり、どのような組み合わせであってもよく、またディスプレイの色調も特に白色に限定されるものではない。
【０１２３】
また、本実施形態では、画像に同期した音声を送信する場合について説明したが、例えば右目用と左目用の画像を交互に表示し、画像の観察に使用するシャッター付眼鏡のシャッターを画像に同期して切り替えることで３Ｄ表示を実現する立体表示システムにおいて、表示装置と眼鏡の間の同期用信号を送信することも可能である。
【０１２４】
＜他の実施形態＞
また、第１の実施形態〜第３の実施形態では、第１の実施形態のみが単色光源、第２の実施形態および第３の実施形態は複数色光源としたが、第１の実施形態に係る携帯電話端末において、第２の実施形態および第３の実施形態で説明した複数色光源のディスプレイを使用してもよい。
【０１２５】
また、第１の実施形態〜第３の実施形態では、ＬＥＤを光源とする液晶ディスプレイを例として説明したが、ＬＥＤのように光通信用途に使用できる程度に高速応答が可能な光源を有する透過型ディスプレイであれば、その構成を適宜変更して実施することができる。
【０１２６】
また、第１の実施形態〜第３の実施形態では、液晶パネルを使用した透過型ディスプレイを例として説明したが、例えば同様の光源や導光手段、解像度を有する圧電素子を用いた表示装置等でも同様の効果が得られることは明らかである。
【０１２７】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明に係る表示装置、およびこれを用いた携帯電話端末、モバイルゲーム端末、テレビ受像機、立体表示システムは、上述した構成を備えているため、下記の効果を奏することができる。
【０１２８】
すなわち、本発明に係る表示装置によれば、電気情報に変換された任意の情報に基づき光源の点滅を制御し、線光源あるいは面光源となった光線を表示装置の外部に導くことにより、任意の情報を表示装置の外部に送信することができる。
【０１２９】
したがって、表示装置に別途通信手段を設ける必要がなく、装置を小型化することが可能となる。
【０１３０】
また、本発明に係る表示装置によれば、人間が明滅間を認識できない高速で光源を点滅制御させることにより、光源を使用して通信を行う場合に、ユーザには画面の明滅は知覚されず、良好な画像を維持することができる。
【０１３１】
また、本発明に係る表示装置によれば、異なる発光波長を持つ複数の光源の集合を用いて、特定の発光波長を有する光源のみを点滅させることにより、情報送信に使用する光源のみについて、その配置数を増加したり、効率の良い光源を使用すればよく、表示装置の製造費用を低減することができる。
【０１３２】
また、本発明に係る表示装置によれば、特定波長光源のピーク発光波長を、可視光の長波長域とすることにより、汎用の半導体受光素子を利用することができ、表示装置の製造費用をさらに低減することが可能となる。
【０１３３】
また、本発明に係る表示装置によれば、異なる発光波長を持つ複数の光源の集合を用いて、発光波長により異なった点滅制御を行うことにより、受光素子に特定の波長のみを透過するフィルタを付加したり、分光感度特性の異なる受光素子を使用して、波長域により異なった情報を送受信することが可能となる。
【０１３４】
また、本発明に係る表示装置によれば、異なる複数の情報をパケット化し、該パケットに情報の種類を示す識別データを付与することにより、パケット化された情報を識別データにより識別することができ、光源の波長域に拘束されることなく、多数の情報を多重化して送信することが可能となる。
【０１３５】
また、本発明に係る携帯電話端末によれば、従来、プリペイド用途等のために付加されている赤外線通信ユニットの発信部を表示装置に置き換えることができるので、部品点数を削減して携帯電話端末の小型化が可能となる。
【０１３６】
また、本発明に係るモバイルゲーム端末によれば、表示装置を光通信の発信部として使用することにより、モバイルゲーム端末間あるいはモバイルゲーム端末とサーバの間で無線通信を行って、対戦ゲーム等を楽しむことが可能となる。
【０１３７】
また、本発明に係るテレビ受像機によれば、部品点数の増加を最小限に抑えながら、複数の情報を多重化して送信することが可能となる。これにより、例えば、同一の画面に対して異なる言語の解説等を送信し、ユーザは受信を希望する言語に対応した受光波長域あるいはＩＤを持つヘッドホンにより、異なる言語による解説等を同時に聴くことが可能となる。
【０１３８】
また、本発明に係る立体表示システムによれば、一度に多数のシャッターに対して同期信号を送信することができる。このため、例えば、観察者一人一人に配布したシャッター付眼鏡を使用した場合に、同期信号を送信するための配線が不要となり、快適に立体映像を観察することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る携帯電話端末の外観図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るディスプレイの光学構成を詳細に示す模式図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る携帯電話端末の概略機能ブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る携帯電話端末の概略機能ブロック図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る携帯電話端末における実際の使用シーンを示すイメージ図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る携帯電話端末における実際の使用シーンを示すイメージ図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るモバイルゲーム端末の外観図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係るモバイルゲーム端末の概略機能ブロック図である。
【図９】データ中に“１”と“０”の数に偏りがあるシリアルデータ例を示す説明図である。
【図１０】ＬＥＤにより送信する信号パターンの一例を示す説明図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係るモバイルゲーム端末における実際の使用シーンを示すイメージ図である。
【図１２】（ａ）は表示のみの場合のＬＥＤの発光パターン例を示す説明図である。（ｂ）は表示と同時に情報を送信する場合のＬＥＤの発光パターンを示す説明図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態に係るテレビ受像機の外観図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態に係るテレビ受像機の概略機能ブロック図である。
【図１５】（ａ）は表示のみの場合のＬＥＤの発光パターン例を示す説明図である。（ｂ）は表示と同時に情報を送信する場合のＬＥＤの発光パターンを示す説明図である。
【図１６】本発明の第３の実施形態に係るテレビ受像機における実際の使用シーンを示すイメージ図である。
【図１７】（ａ）は送信情報を受信する受光素子の感度特性の一例を示すグラフである。（ｂ）は赤色カラーフィルタの透過特性の一例を示すグラフである。（ｃ）は（ａ）の特性を持つ受光素子に（ｂ）のカラーフィルタを重ねた場合の感度特性を示すグラフである。
【図１８】ワイヤレスヘッドホンの概略機能ブロック図である。
【図１９】ＩＤを付与したパケットを受信するためのワイヤレスヘッドホンの概略機能ブロック図である。
【図２０】ＩＤを付与したパケットのフォーマットの一例を示す説明図である。
【図２１】本発明の第３の実施形態に係るテレビ受像機おいて、音声データをパケットで送信する場合の概略機能ブロック図である。
【符号の説明】
１ 携帯電話端末
２、１８、３１ ディスプレイ
３、１９、３２ ボタン群
４、２０、３３ ＬＥＤ
５ 導光板
６ 液晶モジュール
７、９ 偏光板
８、２８、３４ 液晶パネル
１０ カラーフィルタ
１１ 光拡散ドット
１２、２４、３５ パネル制御部
１３、２５、３６ 点滅制御部
１４ スイッチ
１５ データ作成部
１６、２６、３７ データ変調部
１７、２７ 制御部
２０ａ、３３ａ 赤色ＬＥＤ
２０ｂ、３３ｂ 緑色ＬＥＤ
２０ｃ、３３ｃ 青色ＬＥＤ
２１ 開口窓
２２ 受光ユニット
２３ モバイルゲーム端末
３０ テレビ受像機
３８ テレビデコーダ
３９ アンテナ
４０、４１、４２ ワイヤレスヘッドホン
４５ 受光部
４６ 復調部
４７ 音声デコーダ
４８ スピーカ
４９ バッファ
５０ 照合部
５１ パケット生成部

Claims (10)

1. 光源を点滅制御することにより、色調を調整する表示装置であって、
   少なくとも１つの光源と、前記光源の出力光を線光源あるいは面光源とする導光手段と、画像構成手段と、任意の情報を電気信号に変換する手段から送信される前記電気信号に基づき、前記光源を点滅制御して光信号を発生することにより、装置外部に前記任意の情報を送信する点滅制御手段と、を備え、
   前記点滅制御手段は、所定の状態に色調調整されたパルス幅Ｔｐ及びデータレート時間Ｔ０を有する光信号に対して、
   前記光源を点滅制御して、通信情報を伝送する際の光信号を発生する場合に、パルス幅Ｔｐ’及びデータレート時間Ｔ０’が下記の式を満たすように、
   Ｔｐ’／Ｔ０’＝Ｔｐ／Ｔ０
   前記光源を点滅制御するとともに、前記通信情報に応じて、前記データレート時間Ｔ０’内において前記パルス幅Ｔｐ’を有する光のパルスの位相を変化させるようにしたことを特徴とする表示装置。
2. 前記光源は、人間が明滅感を認識できない高速の点滅が可能であり、
   前記点滅制御手段は、人間が明滅感を認識できない高速で前記光源を点滅制御することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記光源は、異なる発光波長を有する複数の光源の集合からなり、
   前記点滅制御手段は、特定の発光波長を有する光源のみを点滅させることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
4. 前記特定の発光波長を有する光源のピーク発光波長は、可視光の長波長域にあることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
5. 前記光源は、異なる発光波長を有する複数の光源の集合からなり、
   前記点滅制御手段は、発光波長に応じて異なった点滅制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
6. 前記任意の情報に関して、異なる複数の情報をパケット化し、該パケットに情報の種類を示す識別データを付与することを特徴とする請求項２〜５のうちいずれか１項に記載の表示装置。
7. 請求項２〜６のうちいずれか１項に記載の表示装置を備えたことを特徴とする携帯電話端末。
8. 請求項２〜６のうちいずれか１項記載の表示装置を備え、
   画像表示面とは異なる面に前記光源の発光を外部に取り出す手段を有するとともに、
   対向する装置からの光を受光する受光手段を有することを特徴とするモバイルゲーム端末。
9. 請求項２〜６のうちいずれか１項記載の表示装置を備え、
   受信したテレビ映像の音声情報を前記光源の点滅により送信することを特徴とするテレビ受像機。
10. 請求項２〜６のうちいずれか１項記載の表示装置を備え、
    前記点滅制御手段は、右目用シャッターおよび左目用シャッターの同期信号を送信することを特徴とする立体表示システム。

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