JP4234365B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は通信機能を有し、外部通信機器との情報の交換を光により可能とする液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
従来の光交換手段を有する液晶表示装置では、送受信に電力を必要としていた。特に送信時には、電気エネルギーを光エネルギーに変換する効率の悪さ、さらに、受信側への指向性を考慮し、広い空間に送信するため、大きなエネルギーが必要となり、電池の大型化、重量の向上、液晶表示装置全体の大型化が必要であった。
【０００３】
さらに液晶表示装置に外部通信機器の光を利用して送受信を行う方式はあるが、外部通信機器の位置が不特定のため、液晶表示装置に入射する光は広い空間から不特定に入射されるため、送信された外部通信機器の方向に光を返すことは難しかった。
【０００４】
本発明の目的は、液晶表示装置と外部通信機器との情報交換を行う場合に、外部通信機器に情報交換のためのエネルギーをほとんど任せ、小型情報機器である液晶表示装置では非常に小さいエネルギー消費のみとする。そのために、外部通信機器からの入力信号に対して高い指向性を有し、効率良く入射方向と同一方向に入力信号を反射するような反射部材として、適切な材料を採用し、外部通信機器との情報交換を行うことである。さらに、本発明では、反射型液晶表示パネルを用い、表示の視認性を向上することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し、液晶表示装置と外部通信機器との情報交換を可能とするために、本発明の液晶表示装置は下記の構成を採用する。
【０００６】
本発明は、対向する第１及び第２の基板間に液晶層が封入された液晶表示パネルを備え、外部通信機器との通信機能を有する液晶表示装置において、該液晶表示パネルは、表示画像を表示するための表示領域と、該表示領域と平面的に重ならない位置に配置された通信領域とを備え、通信領域は、任意の方向から入射される入射光を入射方向と同一方向に反射する光学構造反射部材を有し、入射光と当該入射光が光学構造反射部材により反射されてなる反射光とによって外部通信機器と通信することを特徴とするものである。
【０００８】
光学構造反射部材は、液晶表示パネルにおける第１の基板又は第２の基板のほぼ全面を覆うように設置してもよい。
【０００９】
表示領域と通信領域では、異なる種類の液晶層を備えていてもよく、例えば表示領域では、第１の液晶層を有し、通信領域では第２の液晶層を有していてもよい。その際、同一の第１の基板と第２の基板との間に第１の液晶層と第２の液晶層とを備えるように配置してよい。この第１の液晶層は、透過と吸収を液晶層に印加する電圧で制御する液晶層とし、第２の液晶層は、透過と散乱を液晶層に印加する電圧で制御する液晶層としてもよい。あるいは第２の液晶層は、メモリー性を有しているのが好ましく、あるいは第２の液晶層は、強誘電性液晶であってもよい。
【００１０】
また、少なくとも第２の液晶層と重なる第１の基板上には、紫外線カットフィルタを有することを特徴とし、この紫外線カットフィルタ上には偏光板あるいは、位相差板と偏光板とを有していてもよい。
【００１１】
また表示領域と通信領域の境界には、見切り部材を設けるのが好ましく、第１の基板あるいは第２の基板の少なくとも一方には、カラーフィルタを有することが好ましい。さらに、液晶表示装置の液晶表示パネルの下側には、外部通信機器との通信を行う光受光素子を有するのを特徴とする。また液晶表示パネルの周囲には、外部通信機器との通信を行う光受光素子を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の液晶表示装置は、腕情報機器であるか、あるいは固定冶具で衣類に取り付け可能であることを特徴とする。また光学構造反射部材を液晶表示パネルの背面側に配置し、さらに前記光学構造反射部材の背面側には、もう一つの液晶表示パネルを設ける構成としてもよい。この際、光学構造反射部材は、表裏の両面に光学構造反射面を有することが好ましい。また液晶表示装置は、吊り下げ部により吊り下げ、さらに、吊り下げ部において回転機構部を有していてもよい。このもう一つの液晶表示パネルの周囲にも、光学受光素子を配置することを特徴としている。
【００１３】
さらに液晶表示パネルの通信領域では、画素部構成がセグメント型であり、表示領域では、画素部構成がドットマトリクス型であることを特徴とする。または、通信領域では、画素部構成がセグメント型であり、表示領域では、各画素部にスイッチング素子を配置するアクティブマトリクス型であってもよい。
【００１４】
＜作用＞
本発明の液晶表示装置は、外部通信機器の有する光学発信機器からの情報を光学受光センサにより、情報収集を行うとともに、情報処理手段により液晶表示装置に必要とする情報か否かを選択し、通信用液晶表示パネル制御手段により液晶表示パネル通信領域の画像を制御し、液晶表示パネル通信領域に配置する光学構造反射部材の反射特性と液晶表示パネル通信領域の画像情報を利用し、液晶表示装置の情報を外部通信機器に返信することが可能となる。
【００１５】
液晶表示装置からの返信情報は、外部通信機器の具備する光学受信機で受信し、再度特定の液晶表示装置に必要な情報を光学発信機器、すなわちレーザーにより送信し、特定の液晶表示装置に情報を提供することが可能となる。
【００１６】
特定の液晶表示装置は、外部通信機器からの情報、あるいは液晶表示装置の保有する初期情報に基づき表示用液晶表示パネル制御手段により、観察者の必要とする情報を呈示することが可能となる。
【００１７】
液晶表示装置は、外部通信機器の光学発信機器からの光の反射を利用して、外部通信機器の具備する光学受光機器に情報を伝達することが可能であり、液晶表示パネル通信領域の限られた面積の液晶層を駆動するだけで通信が可能となるため、非常に低消費電力で通信を行うことが可能となる。さらに、液晶表示パネル通信領域の背面に光学構造反射部材を配置し、液晶表示装置に対して広い角度からのレーザー光の入射に対して、再度外部通信機器の具備する光学受信機器に反射光を出射することが可能となる。
【００１８】
液晶表示パネル表示領域の反射板あるいは半透過反射板の反射特性は、光の取り込み、および、拡散拡散性が視野角の面で重要なため、拡散反射板とするが、液晶表示パネル通信領域に設ける光学構造反射部材の反射特性は、光学発信機器からの入射光をほとんど方向を変更することなく反射する特性としているため、光学発信機器と同一の外部通信機器が具備する光学受信機器に効率良く返信を達成することが可能となる。
【００１９】
さらに、液晶表示パネル表示領域ではカラーフィルタを配置し、液晶表示パネル通信領域では、できるだけ光学発信機器からの光を減衰することなく反射するために、カラーフィルタを設けていない。これにより、反射強度は３倍程度改善することが可能となる。さらに、液晶表示パネル表示領域の液晶層と液晶表示パネル通信領域の液晶層に異なる液晶層を採用する。例えば、液晶表示パネル表示領域では、コントラスト比を大きく、彩度が高く、さらに、応答速度の早いツイストネマティック（ＴＮ）液晶、あるいは垂直配向を採用する。これに対して、液晶表示パネル通信領域では透過率の大きく、通信性能がよい散乱型液晶、あるいはコレステリック液晶に代表される選択反射型液晶を採用する。特に、液晶表示パネル通信領域に光吸収のある偏光板を採用しないことにより、外部通信機器との通信効率が改善できるため、感度の向上、誤受送信の防止が可能となる。
【００２０】
液晶表示パネル表示領域と液晶表示パネル通信領域を近接して設け、表示領域を大きく、さらに液晶表示装置本体を小さくするために、本願発明では、表示領域に採用する反射板あるいは半透過反射板と、通信領域に採用する光学構造反射部材とを重ね合わせ、表示領域と通信領域との間隙を小さくすることを行っている。さらに、表示領域に採用する反射板あるいは半透過反射板と、通信領域に採用する光学構造反射部材との重なる部分、あるいは液晶表示パネル駆動回路実装部を遮蔽するために、液晶表示パネルとの合わせ精度のよい遮光性見切りを採用する。以上により、表示領域と通信領域の間隙を小さくできるとともに、外観も美しい液晶表示装置を構成できる。
【００２１】
また、通信領域と表示領域の液晶表示パネルを別体とすることもできる。特に、表示品質を低下することなく、通信速度を向上するためには、液晶表示パネルを別体する方式がよい。この場合にも液晶表示パネル駆動回路は表示領域と通信領域で同一とすることで、小型軽量とすることが可能となる。特に、一体型フレキシブルプリント基板を採用すると良好である。
【００２２】
また、液晶表示装置を構成するケースを外部通信機器の具備する光学発信器の波長領域を透過する部材で構成する。さらに、ケース外周から受光素子あるいは通信用液晶表示パネルへの導光部材を設けるこことにより、広範囲からの情報を受信することが可能となる。特に、受光素子への光の導光が重要であり、受光素子が情報収集を行った後に、光学発信機器からの情報が弱い場合には、表示用液晶表示パネルにて、外部通信機器の方向への作業を促す方式も採用できる。
【００２３】
また、液晶表示装置の前面と背面の２方向に受光素子と通信用液晶表示パネルを設ける。以上により、例えばペンダント、あるいはバッジとして吊り下げて使用する場合に、受光素子と通信用液晶表示パネルが色々な方向に回転あるいは、振動するため、広い範囲の情報を適切に送受信することが可能となる。さらに、受光素子をリング状、あるいは円筒状にし、通信用液晶表示パネルを円筒状にすることにより、どちらの面が外部通信機器側に向いている状態でも送受信が可能となる。さらに、ペンダントヘッドとしての美しい演出が可能となる。
【００２４】
また、表示用液晶表示パネルあるいは通信用液晶表示パネルを構成する基板にスイッチング素子を設けることにより、表示用液晶表示パネルの視認性の高い表示を行うとともに、通信用液晶表示パネルの高速応答性、高コントラスト、さらには、マトリクス型の通信用液晶表示パネルを構成し、多くの情報を外部通信機器に返信することが可能となる。
【００２５】
さらに、液晶表示装置には、受信手段（受光センサ）を有し、外部通信機器からの情報を受信し、液晶表示装置は情報に基づき、液晶表示パネルに電気信号を印加し、液晶層を変調し、外部通信機器に変調する光を反射する。外部通信機器は、液晶層の変調情報に基づき、光学発信機器により、別の情報を光により送信し、液晶表示装置の受光センサが情報を受信し、外部通信機器と液晶表示装置間で情報の伝達を行う光情報交換手段に関するものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施形態＞
以下に本発明を実施するための最良の形態における通信用液晶表示パネルと表示用液晶表示パネルを有する液晶表示装置を図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１の実施形態における液晶表示装置の立体模式図である。図２は図１のＡ−Ａ線における液晶表示装置の断面模式図である。図３は、図２に示す液晶表示装置の液晶表示パネルの一部を拡大する断面図である。図４は、図２の一部を拡大する拡大平面図である。図５は、図４のＢ−Ｂ線における断面図である。以下に図１と図２と図３と図４と図５とを交互に用いて第１の実施形態を説明する。
【００２７】
以下に本発明を実施するための最良の形態における液晶表示装置について、図面を参照しながら具体的な実施形態を説明する。図１は本発明の液晶表示装置、例えば、携帯情報機器５５を示すものである。携帯情報機器５５のケースには、表示画像を表示するための液晶表示パネル表示領域２７があり、この表示領域２７の脇には、表示内容を変更するための第１のボタン６１、第２のボタン６２、表示内容選択ボタン６３、スピーカー６４及び、携帯情報機器５５のオン・オフスイッチ６５がある。
【００２８】
さらに、液晶表示パネル表示領域２７の周囲には、液晶表示パネル表示領域２７と同一平面に配置する液晶表示パネル通信領域２８を設ける。液晶表示パネル通信領域２８は、液晶表示パネル表示領域２７の外周３辺に設けている。複数の箇所に設けることにより、携帯情報機器５５を使用する観察者が外部通信機器との間に、例えば使用者の指を置いてしまうなど、遮蔽された場合にも、他の位置に配置する液晶表示パネル通信領域２８により通信を可能にできるため有効である。
【００２９】
さらに、携帯情報機器５５の外周の２コーナーには、受光センサ４１を設ける。受光センサ４１は、赤外線領域の光を吸収し起電力を発生するシリコンセンサである。受光センサも２箇所に配置することにより、受信範囲の拡大が可能となる。
【００３０】
図２は、図１の携帯情報機器５５のＡ−Ａ線における断面図である。携帯情報機器５５の液晶表示パネル表示領域２７と液晶表示パネル通信領域２８上には、内部を見通すことができる風防ガラス５１が設けられている。ケースは表カバー５２と裏カバー５３を有し、裏カバー５３の上には回路基板３９が設けられており、この回路基板３９の上に液晶表示パネルブロックが実装されている。
【００３１】
第１の実施形態における液晶表示パネルは、風防ガラス５１側（視認側）より、第１の電極２が設けられた第１の基板１、液晶層９、第２の電極７が設けられた第２の基板６からなる液晶表示パネルＰ１が設けられている。液晶表示パネルＰ１の第１の基板１と第２の基板６は所定の間隙を隔てて対向しており、第１の基板１と第２の基板６の間のスペースが液晶層９になっている。液晶層９の中には液晶がシール材１４と図示しない封孔部により封止されている。
【００３２】
また、液晶表示パネル表示領域２７と液晶表示パネル通信領域２８では、第１の基板１および第２の基板６は一体であり、仕切りのシール材は設けていない。シール材を設けていないため、表示領域２７と通信領域２８とを近接して設けることが可能となり、表示領域２７の面積が大きいわりに、液晶表示装置全体を小型にすることが可能となる。
【００３３】
第１の基板１と風防ガラス５１との間には、液晶層９への紫外線入射を防止するために、紫外線カットフィルムを設けるのが好ましい。紫外線カットフィルム上には、液晶表示パネル表示領域２７と液晶表示パネル通信領域２８とを識別する目的のために印刷見切り２４を設ける。印刷見切り２４は、遮光性とデザインを重視し、黒または青を用いるとよい。また、第１の基板１上には、プラスチックからなる見切り２５を設ける。該見切り２５は、液晶表示パネルの周囲に配置するシール材１４あるいは、実装部あるいは、光学構造反射部材３０の外周辺を遮蔽するのに用いる。
【００３４】
第２の基板６の背面には、液晶表示パネル通信領域２８に相当する部分には、大きさの異なる多角錘をできるだけ最密充填し、多角錘上に反射膜を形成し、さらに、透明樹脂により表面を平坦化してなる光学構造反射部材３０を設ける。例えば、スリーエム社製の商品名コーナーキューブフィルムを用いるとよい。
【００３５】
以上の構成からなる液晶表示パネルブロックは、液晶表示パネルブロックの背面に設ける回路基板３９と基板接続部材４０により電気的に接続している。さらに、受光センサ４１を受光センサ用基板４２上に実装し、受光センサ用接続部材４３により、回路基板３９に接続している。回路基板３９には、電池４５を電池＋極接続部材４６と電池−極接続部材４７とにより接続されている。
【００３６】
表示領域２７と通信領域２８とを以上の構成とし、外部通信機器からの情報を受光センサ４１でキャッチし、液晶表示パネル通信領域２８により、所定の信号パターンを時分割で表示し、外部通信機器からの通信用レーザー光を光変調して反射し、返信可能な携帯情報機器を構成できる。
【００３７】
次に図３を用いて液晶表示パネルブロックの構成を詳細に説明する。図３（ａ）は図２の液晶表示パネル表示領域２７の一部を拡大する断面図であり、丸印４９の部分である。また、図３（ｂ）は液晶表示パネル通信領域２８の一部を拡大する断面図であり、丸印５０の部分である。第１の基板１の液晶層９と面する面に第１の電極２を透明導電膜により設ける。第１の基板１と所定の間隙を設けシール部により接着する第２の基板６上には、第２の電極７を透明導電膜により設ける。第１の電極１と第２の電極７との交差部が画素となる。
【００３８】
図３（ａ）の液晶表示パネル表示領域を構成する第２の基板６上における液晶層９側の面には、第２の基板６側より、アルミニウム膜からなる反射膜である反射板３３と反射板上に設ける薄膜透明絶縁膜(図示せず)を設ける。さらに、赤色と緑色と青色の光を透過するカラーフィルタ３７をそれぞれの画素に一色ずつ設ける。カラーフィルタ３７上には、絶縁性樹脂３８を設ける。絶縁性樹脂３８上には、透明導電膜からなる第２の電極７を設ける。反射板３２と液晶層９とを遠ざけると二重像が発生し、さらに、カラーフィルタ間で混色が発生するため、反射板３２を液晶層９側に設ける方が好ましい。
【００３９】
図３（ｂ）液晶表示パネル通信領域では、第２の基板６上の液晶層９と面する面には、第２の基板６側より、絶縁性樹脂３８と透明導電膜からなる第２の電極７を設ける。できるだけ透過率を大きくするために、カラーフィルタは設けていない。さらに、特殊な光学構造反射部材３０を第２の基板６の裏面側に設けるため、反射板も第２の基板６上には設けていない。しかし、絶縁性樹脂２を設けない場合には、液晶層９の厚さが表示領域２７より厚くなり、表示領域２７に比較して、同等の透過率を達成するのに必要な電圧が向上し、さらに応答速度も低下するため、絶縁性樹脂３８は設けている。この光学構造反射部材は多角錘の集団から構成されている。この光学構造反射部材３０は、多角錐の高さが厚いこと、通信領域２８の表示は表示領域２７の表示内容に比較し疎であるため、第２の基板６の裏カバー側に設けるのが好ましい。
【００４０】
液晶層９は、液晶と透明固形物とを含む混合液晶層を採用する。前記液晶層９は、液晶層９の両端に印加する電圧の大小により、透過と散乱を制御し、偏光板を設けることなく、表示を行うことが可能であり、偏光板による吸収がないため、外部通信機器との通信感度を向上することが可能となる。混合液晶層の原材料として、大日本インキ製のＰＮＭ−１５７（商品名）を利用し、第１の基板１と第２の基板６との間に液晶層９を封入後に３６０ナノメートル（ｎｍ）近傍の波長の紫外線を４５ｍＷ／ｃｍ２の強度で、６０秒間照射して作成している。本混合液晶層は、電圧無印加状態で散乱性を示す。
【００４１】
図３（ａ）に示するように、表示領域では、外部から入射する第１の入射光１３１は、反射板２７で正反射するか、液晶層９により散乱光となり、第１の出射光１３２として再び外部に出射する。また図３（ｂ）に図示するように、通信領域では、任意の１つの方向から入射する第２の入射光１３３は、液晶層９に大きい電圧が印加し、透過状態の場合には、液晶層９と第２の基板６を透過し、光学構造反射部材３０にて、入射方向と同一方向に反射し、第２の出射光１３３として再び外部通信機器方向に出射する。このように、光学構造反射部材は、ある方向から入射した光を同一方向に反射するという極めて指向性の高い反射特性を備えている。液晶層９に電圧が印加されていないか、小さい場合には、散乱し、外部通信機器方向へわずかな光しか反射しないため、液晶層９の散乱と透過を時間あるいは面で制御することにより、外部通信機器に情報を伝達することが可能となる。
【００４２】
表示領域では、反射板からの光は正反射のため、外部通信機器からの光は、入射方向と逆の方向に強く反射するため、通信領域２８の反射光との強度差は十分に大きく、誤情報を伝達することを防止できる。このように表示領域に光学構造反射部材を利用すると、表示の視認性の低下が起きてしまうが、表示領域と通信領域で反射部材の特性を適正化することにより、表示の視認性を損なうことなく、良好な通信状況を得ることができる。
【００４３】
図４は、光学構造反射部材３０の多角錘の最密配置の例を示す平面図である。図５は、図４のＢ−Ｂ線における断面図である。図４に示すように、大きい六角錘１２１と小さい六角錘１２２とが配列し、大きい六角錘１２１の間に小さい六角錘１２２を２個配置している。さらに、大きい六角錘１２１と小さい六角錘１２２とは、斜面の向きが異なり、さらに、高さも異なっている。また、図５に示すように、断面は、斜面となっており、多角錘上には、反射膜が積層されている。さらに、多角錘の歪みを防止するとともに、第２の基板６への平面接着のために、透明樹脂１２０を被覆している。
【００４４】
次に、図６と図７と図８と図９とを用いて外部通信機器と液晶表示装置との情報交換、及び液晶表示装置内での処理をシステムブロック図を用いて説明する。図６は外部通信機器と液晶表示装置との情報伝達経路を示す図である。図７は、外部通信機器と液晶表示装置の情報伝達模式図である。図８は外部通信機器と複数の液晶表示装置間での情報伝達を示す流れ図である。図９は液晶表示装置内のシステムブロック図である。
【００４５】
図６に示すように、外部通信機器７１は、光学発信機器７２と光学受信機器７３を有する。光学発信機器７２は赤外線レーザーを発信し、光学受信機器７３は、赤外線光受光センサを使用する。まず、外部通信機器７１の情報は、光学発信機器７２のレーザー光が第２の入射光１３３として、液晶表示装置の受光センサ４１に入射する。液晶表示装置は、受光センサ４１の受信情報収集７５を行い、中央演算素子（ＣＰＵ）７８に伝送され、必要な情報の処理を行い、通信用液晶表示パネル制御手段８３に情報展開する。
【００４６】
外部通信機器７１の光学発信機器７２の第２の入射光１３３は、液晶表示パネル通信領域２８に入射し、通信用液晶表示パネル制御手段により液晶層に所定の信号パターンを印加し、電気光学変化を発生させ、通信用液晶表示パネルの背面に配置する光学構造反射部材３０により、入射経路とほぼ同一方向に第２の出射光１３４として反射し、外部通信機器７１の光学受信機器７３に到達する。
【００４７】
外部通信機器７１からの情報に基づき、表示用液晶表示パネル制御手段により、情報を液晶表示パネル２９の液晶表示パネル表示領域２７に表示を行い、観察者に必要な情報を呈示する。また、液晶表示装置の初期情報は、読み出し専用記憶素子（ＲＯＭ）７７に記憶され、適宜ＣＰＵ７８が読み出す。液晶表示パネル２９に表示する基本情報、例えば時刻、待機画面、操作方法等の情報は、ＲＯＭ７７に記憶されている。
【００４８】
また、外部通信機器７１からの情報は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）７６に記憶され、ＣＰＵ７８との間で情報のやり取りが行われ、不要の際には、新規情報に書き換えられる。ＣＰＵ７８の基本動作周波数、あるいは液晶表示パネル２９の表示、通信用表示領域の書き換え周期等は、水晶振動子８０と水晶発信回路８１による基準周波数を使用して行う。液晶表示パネル２９の情報の書き換え、あるいは外部通信機器７１からの情報選択を行うために、操作スイッチ８２を有する。ここで、液晶表示パネルは表示領域と通信領域をとを備える図２で図示するような同一液晶層の液晶表示パネルであってもよいし、通信用液晶表示パネルと表示用液晶表示パネルと、通信領域と表示領域とを別々の液晶層を備える同一あるいは別個の液晶表示パネルであってもよい。
【００４９】
以上の情報伝達経路を模式図を図７に示す。外部通信機器の制御部は、外部通信機器制御部（コンピューター）９１と入力手段であるキーボード９２とマウス（ポインティングデバイス）９４と入力画面、あるいは通信対象携帯情報機器の情報等を表示する制御用表示画面９３から構成し、外部通信機器７１に制御信号を送受信する。外部通信機器７１は、赤外線半導体レーザーダイオードからなる光学発信機器７２と半導体赤外線センサからなる光学受信機器７３からなる。
【００５０】
外部通信機器７１から複数の機器に情報を赤外線により発信し、各携帯情報機器には、第２の入射光１３３と第３の入射光１３５が入射する。第３の入射光１３５は、外部通信機器７１の情報を受信する受光センサ４１への情報であり、第２の入射光１３３は、外部通信機器７１の情報と機器の情報を参照して液晶表示パネル通信領域２８の表示パターン内容を可変し、第２の出射光１３４として、外部通信機器に液晶表示装置の情報を返信する。
【００５１】
液晶表示装置（携帯情報機器）に提供する情報は、ホストである外部通信機器制御部９１により逐次更新され、目的の携帯情報機器５５に情報を提供し、液晶表示装置の液晶表示パネル２９に情報を表示する。液晶表示装置の使用者は、液晶表示パネル２９に表示される画像から情報を選択し、必要な情報を液晶表示パネル２９から入手することができる。さらに、液晶表示装置の有するスピーカーからも音の情報を入手することができる。例えば、使用者Ａが所有する液晶表示装置では、日本語の表示で、日本語の音声を入手できる。使用者Ｂが所有する液晶表示装置では、英語の表示で、英語の音声を入手できる。
【００５２】
外部通信機器７１への返信は、非常に消費電力の小さい液晶を駆動するのみであり、大きなエネルギーを必要とする光は、外部通信機器７１からの光を反射することで行うため、液晶表示装置は非常に低消費電力で送信することが可能となる。さらに、受光センサ用に使用する光と、表示パネル通信領域に使用する光を異なる波長領域の光とすることにより、混信によるエラー送受信を防止できるため、単一の波長領域の光を用いる場合に比較して良好であった。
【００５３】
さらに、受光センサと外部通信機器との間で、液晶表示装置７１側に外部通信機器との通信に使用する波長領域の光を透過する光学フィルタを設けることにより、液晶表示装置の外部環境からの色々な波長の光による誤認識を防止することが可能となる。以後の実施形態で示すが、液晶表示パネルの背面に複数の波長領域を選択的に受光する受光センサを設ける。例えば、一個の受光センサ上に単一波長の光を透過し、それ以外の光を吸収または反射する光学フィルタを配置する。透過する波長の異なる複数の光学フィルタを組合わせて一個の受光センサ上に配置する。さらに、各異なる光学フィルタと重なり合う位置に、透過と吸収、反射、あるいは散乱を電気的に制御する液晶表示パネルを配置する。すなわち、各透過波長の異なる光学フィルタを選択して、外部通信機器からの情報を受信することにより、複数の異なる光を送受信に利用することが可能となる。
【００５４】
送信も同様であり、液晶表示パネル通信領域に光学フィルタを設けることで特定の波長を選択して反射することは可能である。しかし、光学構造反射部材は外部通信機器からの光を正反射で反射するため、外部通信機器に対しては、誤情報が発生しにくく、さらに、外部通信機器側に通信に必要な波長のみを選択する光学フィルタを採用すればよい。
【００５５】
次に、図８を用いて、第１の液晶表示装置８９と第２の液晶表示装置９０との２つの液晶表示装置を用いた場合の外部通信機器７１との情報伝達経路について説明する。外部通信機器７１は、光学発信機器７２と光学受信機器７３を有する。まづ、光学発信機器７２からの情報は、第１の液晶表示装置８９に対して必要な情報を送信する。この経路は第１の情報受信経路９５に示す。第１の液晶表示装置８９と第２の液晶表示装置９０は、光学発信機器７２の情報を受光センサ４１にて受信する。
【００５６】
受光センサ４１の情報は、各液晶表示装置８９，９０の情報収集手段７５に伝達し、情報処理手段８５により、液晶表示装置８９，９０に必要な情報か否かの判断をする。本実施形態では、第１の液晶表示パネル８９のみに必要な情報を与えた場合を示し、第２の液晶表示装置９０では、情報処理は停止する。第１の液晶表示装置８９は、機能選択手段８７により液晶表示装置８９の所持する機能の何を起動させ、何を停止するかを選択し、どの処理を行うかを決定する。
【００５７】
本実施形態では、初めに、第１の情報展開経路９９により通信用液晶表示パネル制御手段８３が選択され、液晶表示パネル通信領域に必要な情報を提供する。液晶表示パネル通信領域に外部通信機器７１の光学発信機器７２からの光が入射し、前記情報に基づき、光を反射、吸収を行い、時分割で情報を外部通信機器７１に第１情報返信経路９７により伝達する。
【００５８】
以上により、第１ステップとして、第１の液晶表示装置８９が必要とする情報を外部通信機器７１から入手し、第１の液晶表示装置８９と外部通信機器７１とが相互に情報交換を行う状態となる。次に第２ステップとして、第１の液晶表示装置８９は、外部通信機器７２の光学発信機器７２より第２情報受信経路９６により必要な情報を受信する。
【００５９】
第１の液晶表示装置８９は、受光センサ４１により光学発信機器７２からの情報をキャッチし、情報処理機能部８５により、通信用液晶表示パネル制御手段８３の情報と、表示用液晶表示パネル制御手段８４に必要な情報とを選択する。第２情報展開経路１００は通信用液晶表示パネル制御手段に必要な情報伝達経路であり、第１表示制御経路１０１は、表示用液晶表示パネル制御手段に必要な情報伝達経路である。
【００６０】
通信用液晶表示パネル制御手段８３の情報に基づき液晶表示パネル通信領域の光学情報を第２情報返信経路９８により光学受信機器７２に返信し、外部通信機器７１にて情報展開し、情報交換が必要な場合には、再度光学発信機器７２により、第１の液晶表示装置８９に情報送信が行われる。必要がない場合には、第１の液晶表示装置８９との相互情報交換は終了し、別の液晶表示装置との情報交換を展開する。
【００６１】
第２の液晶表示装置に必要な情報が与えられたときには、第１の液晶表示装置と同様の動作が第２の液晶表示装置にて行われる。第２表示制御経路１０２は、第２の液晶表示装置９０内の表示用液晶表示パネル制御手段に必要な情報伝達経路である。
【００６２】
次に、図９を用いて液晶表示装置内での液晶表示パネル表示領域の制御と液晶表示パネル通信領域の制御に関して説明する。図９は、液晶表示装置のシステムブロック図である。液晶表示装置には、液晶表示パネル表示領域２７と液晶表示パネル通信領域２８と受光センサ４１とを有する。光交換手段１１４は、受光センサ４１と液晶表示パネル２９により構成する。
【００６３】
光交換手段１１４の情報は、情報処理制御部１１２に伝達し、外部通信機器判別手段１１３により、必要な情報を発信する外部通信機器か否かを判別する。また、液晶表示装置は電池４５をエネルギー源として、稼動している。電池４５は、電池の残量等を管理するため、電圧検出回路１１１を配置し、情報処理制御部に電力を供給する。
【００６４】
電池４５のエネルギー残量が少ない場合には、電圧検出回路１１１から液晶表示装置８９の液晶表示パネル通信領域２８より外部通信機器に情報が伝達され情報量の削減、あるいは転送スピードを遅くする、あるいは情報送信の停止が行われる。また、液晶表示パネル表示領域２７を省電力モードで動作する信号を送信することもある。省電力モードは、液晶表示パネル表示領域２７を一部分のみ駆動する。あるいは、書き換え周波数を低減する。カラー表示から白黒表示とし、電圧の低減、周波数の低減、階調数の低減の指示を出す。停止時には、情報交換を停止することの情報を送信し、液晶表示パネル表示領域に情報交換停止を呈示する。
【００６５】
情報処理制御部１１２の情報は、液晶表示パネル駆動回路１１５に伝達し、液晶表示パネル外部通信機器表示手段１１６により、液晶表示パネル通信領域の液晶を駆動する。また、液晶表示パネル表示内容変更手段１１７は、液晶表示パネルの表示内容を制御する。
【００６６】
また、照明手段１１８を利用して情報交換のサインとすることも可能である。特に、重要情報の場合には、照明手段を点灯する指示も外部通信機器から発信することが可能である。また、バックライトは、外部通信機器の光学発信機器が使用する通信光学波長領域の光は発生しないものを採用する。もし、バックライト光源が発生する場合には、バックライトと風防ガラスとの間に、前記通信光学波長をカットする光学フィルタを設ける。以上により、バックライトの点灯あるいは点滅による通信誤動作を防止することが可能となる。
【００６７】
多色光源を利用し、通信状況に応じて色彩を変えることにより、液晶表示装置の使用者は情報の重要性を色彩で認識できるため、多色の光源を利用することは好ましい。この場合には、通信に利用する光学波長以外の光のため、通信への影響は問題ない。
【００６８】
以上の説明から明らかなように、本発明の液晶表示装置を採用することにより、外部通信機器との情報交換を低消費電力にて達成することが可能となる。液晶表示パネル表示領域はカラー表示が可能であり、液晶表示パネル通信領域はカラーフィルタを設けていないため、大きな透過率が達成できる。
【００６９】
さらに、液晶表示パネル表示領域と液晶表示パネル通信領域に設ける反射部材を独自に設定することにより、外部通信機器からの光の入射方向に対してほぼ同一方向に光を反射する光学構造反射部材を採用し、光を非常に有効に利用できる。よって、外部通信機器の消費電力も低減できると同時に、外部通信機器と液晶表示装置の送受信感度も向上できる。このような光学構造反射部材は指向性が強く、外部通信機器の方向を限定しないため、良好な部材であるが、液晶表示装置における表示領域の反射板として使用することは、表面の凹凸が大きくなり、画像のボケ、濃淡が発生して視認性が低下するため好ましくない。本願発明のように表示領域と通信領域で反射部材の機能を異ならせることによって、表示領域における良好な表示品質を実現することができる。
【００７０】
さらに、受光センサおよび、液晶表示パネル表示領域を同一液晶表示装置内に複数設けることにより、色々な方向にある外部通信機器と送受信することが可能となる。液晶表示装置の使用者が操作時に指で通信部を押さえたり、影になったりする場合でも通信を阻害する可能性が非常に低減できる。
【００７１】
また、外部通信機器の情報に基づき、液晶表示パネル表示領域に呈示する情報を設定し、あるいは液晶表示パネルの駆動条件を設定するために、液晶表示装置には、情報を多量に蓄積する必要がなく、簡単なシステムで多くの情報を表示できるため、液晶表示装置の小型化、薄型化、軽量化が可能であり、コストも低減可能である。
【００７２】
＜第２の実施形態＞
以下に本発明の第２の実施形態の液晶表示パネル部を図面を参照しながら説明する。図１０は、本発明の第２の実施形態における液晶表示装置の液晶表示パネルの一部を拡大する断面図である。第１の実施形態の図３に相当し、同一の構成部材には同一の記号と名称を用いている。第１の実施形態と同一な箇所は説明を省略するか、簡単に説明する
【００７３】
図１０を用いて液晶表示パネルブロックの構成を詳細に説明する。電極の配置画素配置は先の実施形態と同様である。図１０（ａ）には液晶表示パネル表示領域における構成を図示する。第２の基板６における液晶層９側の面と反対の面（背面）には、アルミニウム膜からなる反射膜の反射板３２を設ける。本実施形態は、反射型液晶表示パネルであり、反射板３２は第２の基板６の背面に設け、さらに、カラーフィルタを設けていないモノクロ反射型液晶表示パネルである。
【００７４】
図１０（ｂ）は液晶表示パネル通信領域の構成を示している。第２の基板６上の液晶層９と面する面には、第２の基板６上に、透明導電膜からなる第２の電極７を設ける。できるだけ透過率を大きくするために、カラーフィルタは設けていない。さらに、特殊な光学構造反射部材３０を設けるため、反射板も第２の基板６上には設けていない。
【００７５】
液晶層の種類は、液晶表示パネル表示領域と液晶表示パネル通信領域とで異なる。液晶表示パネル通信領域の第２の液晶層１９は、第１の実施形態と同様に散乱型液晶を使用し、液晶表示パネル表示領域は、画素にスイッチング素子を配置しないパッシブマトリクス型として、第１の液晶層９は、スーパーツイストネマティック（ＳＴＮ）液晶を採用する。これら液晶層は同一の第１の基板と第２の基板間に配置されているが、境界にシール材を設けて、互いの混在を防いでいる。
【００７６】
ＳＴＮ液晶のコントラストと色付きを防止するために、第１の基板１の観察者（使用者）側には、第１の基板１側より第１の位相差板２１と第１の偏光板２０とを設ける。第１の位相差板２１は、一枚でもよいし、複数枚の積層でもよい。また、第１の基板１と第１の位相差板２１との間には、散乱性を有する糊層を設ける。反射板３２を鏡面仕上げとし、観察者側に散乱材を配置し、視認性の向上を行っている。
【００７７】
図１０（ｂ）に図示するように、第２の基板６の背面（裏カバー側）の通信領域には、多角錘の集団から構成する光学構造反射部材３０を設ける。このように第２の基板６の背面に設置したのは、多角錐の高さが厚いこと、通信領域における表示は表示領域における表示内容に比較し疎であるためである。図１０（ａ）の表示領域では、反射板３２が第２の基板６の背面に配置した。基板の外側に反射板を配置すると、カラーフィルタを設けた場合は混食を発生するが、本実施形態ではカラーフィルタを用いていないため、混色が発生しない。
【００７８】
図１０（ａ）に図示するように、表示領域に液晶表示パネルの外部から入射する第１の入射光１３１は、第１の偏光板２０と第１の位相差板２１と第１の液晶層９により透過と吸収を電気的に制御する。透過表示の画素では、反射板３２からの光は、反射板３２で正反射するが、前記散乱性糊層で散乱光となり、第１の出射光１３２として観察者側に出射される。図１０（ｂ）に図示するように、通信領域に入射する第２の入射光１３３は、液晶層１９に大きい電圧が印加し、透過状態の場合には、液晶層１９と第２の基板６を透過し、光学構造反射部材３０により入射した方向と同一方向に反射し、第２の出射光１３３として再び外部通信機器方向に出射する。液晶層１９に電圧が印加されていないか、小さい場合には、散乱し、外部通信機器方向へわずかな光しか反射しないため、液晶層１９の散乱と透過を時間あるいは面で制御することで外部通信機器に情報を伝達することが可能となる。
【００７９】
第１の液晶層９と第２の液晶層１９との境界は、シール材（図示せず）により仕切りを設けることで問題はない。該第１の液晶層９と第２の液晶層１９との仕切りに用いるシール材と重なる第１の偏光板２１と紫外線カットフィルム２６との境界には、見切り部材として遮光層を設けるとよい。遮光層は、黒色が一般的であり、透明性でなければ色がついていてものよい。
【００８０】
本実施形態では、液晶表示パネル表示領域上には、第１の偏光板２０と第１の位相差板２１とを設け、液晶表示パネル通信領域上には、紫外線カットフィルム５９を相互にほとんど重なることなく設けているが、境界部分を綺麗にするために、第１の基板１のほぼ全面に紫外線カットフィルム５９を貼り、液晶表示パネル表示領域上には、さらに第１の位相差板と第１の偏光板を積層してもよい。
【００８１】
以上の説明に示すように、液晶表示パネル表示領域では、コントラストが良好で、画素数も大きい表示が可能となり、液晶表示パネル通信領域は、第１の実施形態と同様に、一部の光を遮る偏光板がないため、大きい透過率を達成できる。
【００８２】
＜第３の実施形態＞
以下に本発明の第３の実施形態の液晶表示パネル部を図面を参照しながら説明する。図１１は、本発明の第３の実施形態における液晶表示装置の液晶表示パネルの一部を拡大する断面図である。第３の実施形態の特徴は、表示領域には、コントラストと応答速度の改善のために、スイッチング素子である薄膜トランジスター（ＴＦＴ）を各画素に配置している。第１の実施形態の図３に相当し、同一の構成部材には同一の記号と名称を用いている。第１の実施形態と同一な箇所は説明を省略するか、簡単に説明する
【００８３】
図１１（ａ）に表示領域における液晶表示パネルブロックの構成を詳細に説明する。第２の基板６の液晶層９と面する面にクロム膜からなるゲート電極１４１とゲート電極１４１上に設けるゲート絶縁膜１４２と、半導体層１４３と半導体層１４３とソース電極１４５あるいは、ドレイン電極１４６との間に設ける不純物ドープ層１４４からなる薄膜トランジスター（ＴＦＴ）１４９を設置する。ＴＦＴ１４９と第２の基板６上には、表面に凹凸を有する凹凸絶縁膜１４８を設ける。
【００８４】
凹凸絶縁膜１４８上には、各画素サイズの画素電極３２を有し、透明導電膜からなる第２の電極７と薄膜トランジスター１４９とは、凹凸絶縁膜１４８に設ける導通開口部１４７により電気的に接続する。さらに、第２の電極７と一部で接続するアルミニウム膜からなる反射板に相当する画素電極３２を設ける。透明導電膜からなる第２の電極７は、透過表示用の電極であり、反射板に相当する画素電極３２は、反射表示の際に機能する電極である。この反射板に相当する画素電極３２は凹凸絶縁膜状に配置されているため、散乱性を備える反射膜と同機能を有する。
【００８５】
薄膜トランジスター１４９は、液晶表示パネル表示領域に設け、液晶表示パネル通信領域には、図１１（ｂ）に図示するように、薄膜トランジスターは設けていない。さらに、液晶表示パネル通信領域では、凹凸絶縁膜１４８ではなく、平坦な絶縁性樹脂３８を設けている。
【００８６】
図１１（ａ）に図示するように、第２の基板６と対向し、視認側に配置される第１の基板１上には、カラーフィルタ３７と絶縁性樹脂３８を形成し、絶縁性樹脂３８上には、透明導電膜からなる第１の電極２を形成する。第１の基板１の前面には、第１の基板１側から第１の位相差板２１と第１の偏光板２０を設ける。第１の偏光板２０は、一方の偏光軸が透過偏光軸であり、透過偏光軸にほぼ直交する偏光軸が吸収偏光軸である吸収型偏光板を採用している。第２の基板６の背面には、表示領域に相当する部分では、第２の基板６側より、第２の位相差板２３と第２の偏光板２２を設ける。さらに、バックライト３５を設ける。
【００８７】
図１１（ｂ）に図示するように、液晶表示パネル通信領域に相当する部分には、透過率を大きくするために、第１の基板１の液晶層側にはカラーフィルタと絶縁性樹脂を設けることなく、透明導電膜からなる第１の電極２のみを設けている。また第２の基板６の液晶層と反対側には光学構造反射部材３０を設ける。光学構造反射部材３０は、第２の基板６の屈折率に近い粘着層３４により、第２の基板６と接着している。本実施例では表示領域における第２の基板上に設けた反射膜の画素電極３２は凹凸を有しているが、この画素電極３２の凹凸は通信領域に設けた光学構造反射部材の反射面の凹凸より小さいことが好ましい。
【００８８】
表示領域においては、第１の偏光板と第１の位相差板と液晶層９がオフ状態で明るい表示、いわゆるノーマリー白表示の場合に、反射モードでは、第１の基板１の前面から入射する第１の入射光１３１は、凹凸絶縁膜表面に設ける反射板からなる画素電極３２により拡散反射し、第１の出射光１３２となる。また、バックライト３５を点灯し、透過モードでは、各画素に設ける透明導電膜からなる第２の電極７の部分を透過し、透過出射光１３７となる。
【００８９】
通信領域においては、入射する第２の入射光１３３は、第１の偏光板２０と第１の位相差板２１と液晶層９を透過し、光学構造反射部材３０によりほぼ第２の入射光１３３と平行する第２の出射光１３４として観察者側に出射する。
【００９０】
＜第４の実施形態＞
以下に本発明の第４の実施形態を図面を参照しながら説明する。第４の実施形態は腕情報機器として腕時計に本発明を利用する場合の実施形態を示している。図１２は、第４の実施形態における腕時計の平面模式図である。図１３は、図１２のＣ−Ｃ線における腕時計の断面模式図である。以下に図１２と図１３を用いて第４の実施形態を説明する。同一の構成部材には同一の記号と名称を用いている。同一な箇所は説明を省略するか、簡単に説明する
【００９１】
図１２に示すように、時計ケース１５１には、液晶表示パネル表示領域２７と、液晶表示パネル通信領域２８と受光センサ４１とを有する。受光センサ４１と液晶表示パネル通信領域２８は、時計使用時に使用者（観察者）の影になりにくい１２時方向に配置している。液晶表示パネル表示領域２７の情報を変更する。機能を選択する。時刻修正を行うための設定ノブ１５３も有する。
【００９２】
また、図１３に示すように、時計ケース１５１と、裏カバー５３と風防ガラス５２により、時計の外装が構成され、時計の外装内には、シール材１４により第１の基板１と第２の基板６とが所定の間隙を設けて接着され、ポリマーネットワークあるいは、ＰＤＬＣ（ポリマー分散型液晶）からなる散乱型液晶を液晶層９として封入する液晶表示パネルを配置する。
【００９３】
液晶表示パネルの背面には、表示領域に相当する部分に反射膜の反射板３２を配置し、反射表示を可能とする。通信領域に相当する部分には、光学構造反射部材３０を配置する。反射板３２と光学構造反射部材３０は、粘着材（図示せず）にて接着している。反射板と光学構造反射部材との境界部分には、見切り部材として遮光層（図示せず）を印刷してる。遮光層は、第２の基板６上あるいは、反射板と光学構造反射部材上に設けると遮光層の幅が小さくでき、位置合わせが容易である。
【００９４】
反射板と光学構造反射部材との背面には、液晶表示パネルを駆動するための回路、および、外部通信機器との情報交換を行うための回路を有する回路基板３９を設ける。回路基板３９には、時計のエネルギー源である電池４５を設ける。また、回路基板３９上には、受光センサ４１を平面実装した受光センサ用接続部材４３を設ける。また、第１の基板１上には、紫外線カットフィルム２６を接着する。紫外線カットフィルム２６上の一部と受光センサ４１上には、光学発信機器との通信に使用する赤外線波長領域の光を透過し、可視光領域の光を吸収する光学フィルタ３１を設ける。
【００９５】
以上の液晶表示パネルと回路基板３９と受光センサ４１等は、モジュール保持枠１５２で固定し、時計モジュールとする。モジュール保持枠１５２の風防ガラス５２の外周には、遮光性を有する見切り２５を設ける。
【００９６】
以上の説明から明らかなように、光学発信機器からの光を光学構造反射部材３０により反射し、光学発信機器と光学発信機器３０との間に液晶層を設け、入射光に時計の情報を付与して反射するため、非常に低消費電力での通信を可能とする。腕に装着するために非常に限られて容積、重さの制約があるため、通信に必要な電力が少なくてすむことは非常に有効である。
【００９７】
さらに、表示領域と通信領域とは、同一液晶表示パネルを使用し、液晶表示パネルの背面に設ける反射板と光学構造反射部材との配置する位置を変えることで設定できるため、液晶表示パネルを大きくする、あるいは厚くする等の必要はない。さらに、液晶表示パネルを駆動する信号も、第１の基板１と回路基板３９との間に、導電材と絶縁材とを積層して形成するゼブラゴムを使用すればよい。
【００９８】
以上により、非常に低消電で、かつコンパクトな通信可能時計が完成する。本実施形態では、液晶表示パネルと受光センサ４１とはお互いに重ならない位置に設け、薄型化を行っているが、面積を小さくする、あるいは、回路基板３９の一部に直接実装する場合には、液晶表示パネルの背面（裏カバー）側に受光センサ４１を設けてもよい。
【００９９】
＜第５の実施形態＞
以下に本発明の第５の実施形態の液晶表示パネル部を図面を参照しながら説明する。図１４は、本発明の第５の実施形態における液晶表示装置の立体模式図である。図１５は、図１４のＤ−Ｄ線における断面図である。図１６は、図１５の表示領域と通信領域の一部を示す拡大断面図である。第５の実施形態の特徴は、受光センサを液晶表示パネル通信領域の背面に設けている点と、表示領域と通信領域は応答速度の改善のために、強誘電性液晶を用いている点である。第１の実施形態と同一の構成部材には同一の記号と名称を用いている。第１の実施形態と同一な箇所は説明を省略するか、簡単に説明する。
【０１００】
図１４は、本発明の液晶表示装置が使用される電子機器、例えば、携帯情報機器５５を示すものである。構成はほぼ第１の実施形態と同様であるが、液晶表示パネル通信領域２８が液晶表示パネル表示領域２７の左右２箇所のみであり、さらに、受光センサ４１は、液晶表示パネル通信領域２８に重なる位置に配置し、左右２箇所に設けている。
【０１０１】
図１５は図１４の携帯情報機器５５をＤ−Ｄ線における断面図である。携帯情報機器５５の液晶表示パネル表示領域２７と液晶表示パネル通信領域２８上には、内部を見通すことができる風防ガラス５１が設けられている。ケースは、表カバー５２と裏カバー５３を有し、裏カバー５３の上には回路基板３９が設けられており、この回路基板３９の上に液晶表示パネルブロックが実装されている。
【０１０２】
第５の実施形態における液晶表示パネルは第１の実施形態で用いた液晶表示パネルとほぼ同様の構成を用いている。また、液晶表示パネル表示領域と液晶表示パネル通信領域では、第１の基板１および第２の基板６は一体であり、仕切りのシール材は設けていない。シール材を設けていないため、表示領域と通信領域とを近接して設けることが可能となり、表示領域２７の面積が大きいわりに、携帯電話装置を小型にすることが可能となる。
【０１０３】
第１の基板１と風防ガラス５２との間には、第２の基板１より少し小さい面積の第１の偏光板２０を接着し、第１の偏光板２０上には、液晶表示パネル表示領域と液晶表示パネル通信領域とを識別する目的のために見切り部材として印刷見切り２４を設ける。印刷見切り２４は、遮光性とデザインを重視し、黒または青を用いるとよい。また、第１の偏光板２０の外周部と第１の基板１上にも印刷見切り２４該印刷見切り２４は、液晶表示パネルの周囲に配置するシール材１４あるいは、実装部あるいは、光学構造反射部材３０の外周辺を遮蔽するのに用いる。
【０１０４】
第２の基板６の背面には、第２の偏光板２２を設ける。さらに、液晶表示パネル表示領域に相当する部分には、拡散性を有する半透過反射板３３を設ける。また、液晶表示パネル通信領域に相当する部分には、大きさの異なる多角錘をできるだけ最密充填し、多角錘上に反射膜を構成し、さらに、透明樹脂により表面を平坦化してなる光学構造反射部材３０を設ける。例えば、スリーエム社製の商品名コーナーキューブフィルムを用いるとよい。
【０１０５】
以上の構成からなる液晶表示パネルブロックは、液晶表示パネルブロックの背面に設ける回路基板３９と基板接続部材４０により電気的に接続している。さらに、受光センサ４１は、回路基板３９上に直接接続され、液晶表示パネル通信領域２８と重なっている。回路基板３９には、電池４５を電池＋極接続部材４６と電池−極接続部材４７とにより接続されている。回路基板３９と液晶表示パネルとの間には、エレクトロルミネッセント（ＥＬ）素子からなるバックライト３５を設け、回路基板３９とバックライト用接続部３６により接続している。
【０１０６】
外部通信機器（図示せず）からの光信号は、第２の入射光１３３として、液晶表示パネル通信領域２８に入射し、光学構造反射部材３０により、ほとんど入射した角度を維持し、第２の出射光１３４として出射する。第２の出射光１３４は、液晶表示パネル通信領域の液晶により光情報が付加される。液晶表示パネル通信領域２８の背面に配置する受光センサ４１にも同様に、外部通信機器からの光信号が、液晶表示パネルを透かして第３の入射光１３５として入射する。受光センサ４１の部分の液晶表示パネルは、透過率を重視する場合には、第１の偏光板２０と第２の偏光板２２とを設けない方が好ましい。
【０１０７】
次に図１６（ａ）に表示領域、図１６（ｂ）に通信領域の液晶表示パネルブロックの構成を詳細に説明する。第１の実施形態の構成と異なる点は、第１の基板１の前面に第１の偏光板２０を有し、表示領域における第２の基板６の背面に第２の偏光板２２と半透過反射板３３を有する点である。さらに、液晶層９は、高速応答とメモリー性を利用するために、強誘電性液晶を用いている。
【０１０８】
外部通信機器との通信を行わない状態で、液晶表示装置の状況をメモリー性を利用して、液晶表示パネル通信領域に表示し、液晶表示装置のスイッチをオフする。外部通信機器からの通信が発生した場合に、電力を消費することなく、液晶表示装置の状況、例えばＩＤなどの情報を外部通信機器に返信することが可能となる。また液晶の応答速度を高速にすることにより、外部通信機器との光通信速度を多くすることが可能となり、１台の外部通信機器で光通信が可能となる液晶表示装置の数を増やすことが可能となる。当然、液晶表示装置の多くの情報を、短時間に外部通信機器に伝達することも可能となる。
【０１０９】
＜第６の実施形態＞
以下に本発明の第６の実施形態の液晶表示パネル部を図面を参照しながら説明する。図１７は、本実施形態における液晶表示装置の液晶表示パネルの表示領域と通信領域の境界部分を拡大する平面図である。図１８は、図１７のＥ−Ｅ線における断面図である。第６の実施形態の特徴は、表示領域には、コントラストと応答速度の改善のために、スイッチング素子である薄膜トランジスター（ＴＦＴ）を各画素に配置している。通信領域はスイッチング素子を各画素に配置することなく、ストライプ電極が交差して複数の画素部を構成するパッシブマトリクス構成である。第３の実施形態と同一の構成部材には同一の記号と名称を用いている。前記実施形態と同一な箇所は説明を省略するか、簡単に説明する
【０１１０】
図１７と図１８を用いて液晶表示パネルブロックの構成を詳細に説明する。第２の基板６の液晶層９と面する面にクロム膜からなるゲート電極１４１とゲート電極１４１上に設けるゲート絶縁膜１４２と、半導体層１４３と半導体層１４３とソース電極１４５あるいは、ドレイン電極１４６との間に設ける不純物ドープ層１４４からなる薄膜トランジスター（ＴＦＴ）１４９とする。ＴＦＴ１４９と第２の基板６上には、表面に凹凸を有する凹凸絶縁膜１４８を設ける。凹凸絶縁膜１４８上には、アルミニウム膜からなる反射板を設ける。該反射板は、画素電極３２として機能する。画素電極３２と薄膜トランジスター１４９とは、凹凸絶縁膜１４８に設ける導通開口部１４７により電気的に接続する。薄膜トランジスター１４９は、液晶表示パネル表示領域に設け、液晶表示パネル通信領域には、薄膜トランジスターは設けていない。さらに、液晶表示パネル通信領域では、凹凸絶縁膜１４８も設けていない。
【０１１１】
液晶表示パネル表示領域における第２の基板６と対向する第１の基板１上には、カラーフィルタ３７と絶縁性樹脂３８を形成し、絶縁性樹脂３８上には、透明導電膜からなる第１の電極２を形成する。液晶表示パネル通信領域に相当する部分には、透過率を大きくするために、カラーフィルタと絶縁性樹脂を設けることなく、透明導電膜からなる第１の電極２のみを設けている。図１７と図１８に示すように、液晶表示パネル通信領域では、第１の基板１上に設ける透明導電膜からなる第１の電極２はストライプ状であり、第２の基板上に設ける透明導電膜からなる第２の電極７もストライプ状であり、第１の電極２と第２の電極７とは、お互いに直交する配置である。
【０１１２】
第１の基板１の前面には、第１の基板１側から第１の位相差板２１と第１の偏光板２０を設ける。第１の偏光板２０は、一方の偏光軸が透過偏光軸であり、透過偏光軸にほぼ直交する偏光軸が吸収偏光軸である吸収型偏光板を採用している。
【０１１３】
図１９には、表示領域の凹凸絶縁膜上の反射板の平面形状と、通信領域の光学構造反射部材の平面形状を示している。光学構造反射部材の平面形状は、第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。表示領域の反射板形状は、複数の異なる大きさ、方向を有する散乱反射体１２３，１２４，１２５の集合体を有する。
【０１１４】
図２０は、図１９のＦ−Ｆ線における断面図である。光学構造反射部材３０における光学構造反射機材１２６には六角錐の光学構造反射体角度１２７を有する突起がある。光学構造反射機材１２６上には、反射膜が塗布され、表面に保護樹脂が塗布されている。表示領域では凹凸絶縁膜１４８は拡散面を形成し、光学構造反射部材３０の光学構造反射角度１２７に比較して大きい散乱反射角度１３０からなり、凹凸段差も低く、つまり凹凸が小さいのが特徴である。
【０１１５】
＜第７の実施形態＞
以下に本発明の第７の実施形態の液晶表示装置を図面に基づいて説明する。図２１は本発明の第７の実施形態における液晶表示装置の平面模式図である。図２２は、図２１のＦ−Ｆ線における断面図である。第７の実施形態の特徴は、ペンダント型であり、表面と裏面の２面に表示領域と通信領域を配置し、どちらの面でも外部通信機器との通信および、表示が可能となる。前記実施形態と同一の構成部材には同一の記号と名称を用いている。先の実施形態と同一な箇所は説明を省略するか、簡単に説明する
【０１１６】
図２１は、ペンダント型の液晶表示装置である。ケース１５５には、鎖等により吊り下げるフック１５６と、ケース１５５に対してフック１５６が回転が容易になるように、リング１５７を設けている。ケース１５５には、液晶表示パネル表示領域２７と液晶表示パネル通信領域２８を有する。
【０１１７】
図２２に示すように、液晶表示パネルは、第１の基板１と、シール材１４により所定の間隙を設けて第１の基板１と対向する第２の基板６と、第１の基板１上に設ける紫外線カットフィルム２６と、紫外線カットフィルム上に設ける印刷見切り２４と、第２の基板６の背面に設ける反射板３２とからなる。
【０１１８】
前記液晶表示パネルは、バックライト３５に対して対称に２個設ける。つまり、光学構造反射部材３０を液晶表示パネルの背面側に設け、さらにその光学構造反射部材３０の背面側にもう一つの液晶表示パネルを設けている。１つの光学構造反射部材３０を介して２つの液晶表示パネルを配置してもよいし、それぞれの液晶表示パネルに光学構造反射部材３０を備えさせ、２つの光学構造反射部材３０を介して２つの液晶表示パネルを配置しても構わない。
【０１１９】
また、各液晶表示パネルは、回路接続部材４０により、回路基板４０に接続している。回路基板４０上には、制御用集積回路（ＩＣ）４４を実装している。さらに、回路基板４０には、受光センサ４１の受光センサ用接続部材４３が接続している。液晶表示パネルの視認側には、風防ガラス５１を有する。風防ガラス５２と称しているが、材質は、ガラスでも透明プラスチックでよい。また、ケース１５５には、フック１５６が挿入されており、リング１５７とにより、ケース１５５とリング１５７とが容易に回転できるようになっている。
【０１２０】
本第７の実施形態の液晶表示装置を利用することにより、ペンダントあるいはバッジとして、液晶表示装置が利用可能であり、液晶表示装置が回転しても、外部通信機器に対して通信が可能となる。さらに、表面の液晶表示パネルと裏面の液晶表示パネルの表示領域の表示を異なる表示とすることも可能である。さらには、表面の液晶表示パネル通信領域の交信する外部通信機器と裏面の液晶表示パネル通信領域の交信する外部通信機器を変えることも可能であり、液晶表示装置の利用範囲を広がることが可能である。
【０１２１】
＜第８の実施形態＞
以下に本発明の第８の実施形態の液晶表示装置を図面に基づいて説明する。図２３は本発明の第８の実施形態における液晶表示装置の立体模式図である。第８の実施形態の特徴は、ペンダント型であり、ケースが円柱状であり、さらに、液晶表示パネルが円柱の側面全面積を占める点である。さらに、受光センサは、ケースの上面にリング状に配置する点である。前記実施形態と同一の構成部材には同一の記号と名称を用いている。前記実施形態と同一な箇所は説明を省略するか、簡単に説明する
【０１２２】
図２３は、ペンダント型の液晶表示装置である。ケース１５５は、円柱形状であり、ケース１５５の上面には、ネックレス１５８により吊り下げるフック１５６と、ケース１５５に対してフック１５６が回転が容易になるように、リング１５７を設けている。さらに、ケース１５５の上面には、受光センサ４１がフック１５６の外周から少し離れた位置にリング状に配置されている。
【０１２３】
液晶表示パネルは、円柱状のケースの中に、円柱の側面を円周支持枠の外周に沿って一周するように、円柱の側面に液晶表示パネルを設けることにより、どの位置からの外部通信機器からも受信することが可能となる。また、表示もケースを回転させながら見ることができる。以上の構成を採用することにより、外部通信機器との通信できる角度を広くでき、さらに、デザイン性にも優れている。
【０１２４】
【発明の効果】
本発明の液晶表示装置は、外部通信機器との情報交換の際に、外部通信機器への送信は、外部通信機器の送信する光を利用して行うため、非常に消費電力を小さくすることが可能となる。また、外部通信機器の有する光学発信機器からの情報を光学受光センサにより、情報収集を行うとともに、情報処理手段により液晶表示装置に必要とする情報か否かを選択し、通信用液晶表示パネル制御手段により液晶表示パネル通信領域の画像を制御し、液晶表示パネル通信領域に配置する光学構造反射部材の反射特性と液晶表示パネル通信領域の画像情報を利用し、液晶表示装置の情報を外部通信機器に返信することが可能となる。
【０１２５】
液晶表示装置からの返信情報は、外部通信機器の具備する光学受信機で受信し、再度特定の液晶表示装置に必要な情報を光学発信機器、すなわちレーザーにより送信し、特定の液晶表示装置に情報を提供することが可能となる。
【０１２６】
特定の液晶表示装置は、外部通信機器からの情報、あるいは液晶表示装置の保有する初期情報に基づき表示用液晶表示パネル制御手段により、観察者の必要とする情報を呈示することが可能となる。
【０１２７】
さらに、液晶表示パネル通信領域に、偏光板を必要としない透過と散乱、透過と吸収を電気的に制御するＰＮＬＣ、ゲストホスト液晶を採用することにより、透過率が大きく、光の損失が少ないため、外部通信機器との通信感度が向上できる。
【０１２８】
さらに、少なくとも液晶表示パネル通信領域には、メモリー性を有する液晶層を採用する。メモリー性を有する液晶層を採用することにより、消費電力ゼロにて、何時外部回路基板から液晶表示装置に送信があっても、現状の液晶表示装置の状況を外部通信機器に返信することが可能となる。
【０１２９】
消費電力を低減する目的では、外部通信機器からのエネルギーを利用し、受光センサの少なくても一部で光起電力を発生させ、液晶表示装置のエネルギー源とすることを採用し、液晶表示装置はエネルギー消費ゼロのオフ状態から、外部通信機器からの情報で、液晶表示装置の受光センサが光起電力を発生し、液晶表示装置に外部通信機器の情報を受信したことを検知し、液晶表示装置をオン状態とする。以上により、液晶表示装置の消費する電力は停止時にはゼロから、外部通信機器の送受信を開始することができる。
【０１３０】
液晶表示パネル表示領域の反射板あるいは半透過反射板の反射特性は、光の取り込み、および、拡散拡散性が視野角の面で重要なため、拡散反射板とするが、液晶表示パネル通信領域に設ける光学構造反射部材の反射特性は、光学発信機器からの入射光をほとんど方向を変更することなく反射する特性としているため、光学発信機器と同一の外部通信機器が具備する光学受信機器に効率良く返信を達成することが可能となる。
【０１３１】
さらに、液晶表示パネル表示領域ではカラーフィルタを配置し、液晶表示パネル通信領域では、できるだけ光学発信機器からの光を減衰することなく反射するために、カラーフィルタを設けていない。これにより、反射強度は３倍程度改善することが可能となる。
【０１３２】
液晶表示パネル表示領域と液晶表示パネル通信領域を近接して設け、表示領域を大きく、さらに液晶表示装置本体を小さくするために、本願発明では、表示領域に採用する反射板あるいは半透過反射板と、通信領域に採用する光学構造反射部材とを重ね合わせ、表示領域と通信領域との間隙を小さくすることを行っている。
【０１３３】
さらに、表示領域に採用する反射板あるいは半透過反射板と、通信領域に採用する光学構造反射部材との重なる部分、あるいは液晶表示パネル駆動回路実装部を遮蔽するために、液晶表示パネルとの合わせ精度のよい遮光性見切りを採用する。以上により、表示領域と通信領域の間隙を小さくできるとともに、外観も美しい液晶表示装置を構成できる。
【０１３４】
また、通信領域と表示領域の液晶表示パネルを別体とする。特に、表示品質を低下することなく、通信速度を向上するためには、液晶表示パネルを別体する方式がよい。この場合にも液晶表示パネル駆動回路は表示領域と通信領域で同一とすることで、小型軽量とすることが可能となる。特に、一体型フレキシブルプリント基板を採用すると良好である。
【０１３５】
また、液晶表示装置を構成するケースを外部通信機器の具備する光学発信器の波長領域を透過する部材で構成する。さらに、ケース外周から受光素子あるいは通信用液晶表示パネルへの導光部材を設けるこことにより、広範囲からの情報を受信することが可能となる。特に、受光素子への光の導光が重要であり、受光素子が情報収集を行った後に、光学発信機器からの情報が弱い場合には、表示用液晶表示パネルにて、外部通信機器の方向への作業を促す方式も採用できる。
【０１３６】
また、液晶表示装置の前面と背面の２方向に受光素子と通信用液晶表示パネルを設ける。以上により、例えばペンダント、あるいはバッジとして吊り下げて使用する場合に、受光素子と通信用液晶表示パネルが色々な方向に回転あるいは、振動するため、広い範囲の情報を適切に送受信することが可能となる。
【０１３７】
さらに、受光素子をリング状、あるいは円筒状にし、通信用液晶表示パネルを円筒状にすることにより、どちらの面が外部通信機器側に向いている状態でも送受信が可能となる。さらに、ペンダントヘッドとして美しい演出が可能となる。
【０１３８】
また、表示用液晶表示パネルあるいは通信用液晶表示パネルを構成する基板にスイッチング素子を設けることにより、表示用液晶表示パネルの視認性の高い表示を行うとともに、通信用液晶表示パネルの高速応答性、高コントラスト、さらには、マトリクス型の通信用液晶表示パネルを構成し、多くの情報を外部通信機器に返信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の実施形態における液晶表示装置の立体模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における液晶表示装置の断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における液晶表示装置の一部を拡大する断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における光学構造反射部材の一部を拡大する平面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態における光学構造反射部材の一部を拡大する断面図である。
【図６】本発明の外部通信機器と液晶表示装置との情報伝達経路を示す図である。
【図７】本発明の外部通信機器と液晶表示装置の情報伝達模式図である。
【図８】本発明の外部通信機器と複数の液晶表示装置間での情報伝達を示す流れ図である。
【図９】本発明の第１の実施形態における液晶表示装置内のシステムブロック図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態における液晶表示装置の一部を拡大する断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態における液晶表示装置の一部を拡大する断面図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態における液晶表示装置である時計の平面模式図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態における時計の断面図である。
【図１４】本発明の第５の実施形態における液晶表示装置の立体模式図である。
【図１５】本発明の第５の実施形態における液晶表示装置の断面図である。
【図１６】本発明の第６の実施形態における液晶表示装置の一部を拡大する断面図である。
【図１７】本発明の第７の実施形態における液晶表示装置の一部を拡大する平面図である。
【図１８】本発明の第７の実施形態における液晶表示装置の一部を拡大する断面図である。
【図１９】本発明の第７の実施形態における光学構造反射部材と表示領域の拡散反射板を示す平面図である。
【図２０】本発明の第７の実施形態における光学構造反射部材と表示領域の拡散反射板を示す断面図である。
【図２１】本発明の第８の実施形態における液晶表示装置の平面図である。
【図２２】本発明の第８の実施形態における液晶表示装置の断面図である。
【図２３】本発明の第９の実施形態における液晶表示装置の立体模式図である。
【符号の説明】
１ 第１の基板
２ 第１の電極
６ 第２の基板
７ 第２の電極
９ 液晶層
１４ シール材
２０ 第１の偏光板
２１ 第１の位相差板
２４ 印刷見切り
２６ 紫外線カットフィルム
２７ 液晶表示パネル表示領域
２８ 液晶表示パネル通信領域
３０ 光学構造反射部材
３１ 光学フィルタ
３２ 反射板
３３ 半透過反射板
３５ バックライト
４１ 受光センサ
５２ 風防ガラス
５５ 携帯情報機器
７１ 外部通信機器
７２ 光学発信機器
７３ 光学受信機器
１４９ 薄膜トランジスター
１５１ 時計ケース

Claims (21)

1. 対向する第１及び第２の基板間に液晶層が封入された液晶表示パネルを備え、外部通信機器との通信機能を有する液晶表示装置において、
   前記液晶表示パネルは、表示画像を表示するための表示領域と、該表示領域と平面的に重ならない位置に配置された通信領域とを備え、
   前記通信領域は、任意の方向から入射される入射光を入射方向と同一方向に反射する光学構造反射部材を有し、前記入射光と当該入射光が前記光学構造反射部材により反射されてなる反射光とによって前記外部通信機器と通信することを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記光学構造反射部材は、前記液晶表示パネルにおける前記第１の基板又は前記第２の基板のほぼ全面を覆うように設置することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記表示領域と前記通信領域では、異なる種類の液晶層を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
4. 前記表示領域では、第１の液晶層を有し、前記通信領域では第２の液晶層を有し、さらに、同一の第１の基板と第２の基板との間に第１の液晶層と第２の液晶層とを有することを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
5. 前記第１の液晶層は、透過と吸収を液晶層に印加する電圧で制御する液晶層であり、前記第２の液晶層は、透過と散乱を液晶層に印加する電圧で制御する液晶層であることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 少なくとも前記第２の液晶層は、メモリー性を有することを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
7. 少なくとも前記第２の液晶層は、強誘電性液晶であることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
8. 少なくとも前記第２の液晶層と重なる第１の基板上には、紫外線カットフィルタを有することを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
9. 前記第１の液晶層と重なる紫外線カットフィルタ上には偏光板あるいは、位相差板と偏光板とを有することを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
10. 前記表示領域と、前記通信領域の境界には、見切り部材を設けることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
11. 前記第１の基板あるいは第２の基板の少なくとも一方には、カラーフィルタを有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
12. 前記液晶表示装置の液晶表示パネルの下側には、外部通信機器との通信を行う受光素子を有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
13. 前記液晶表示装置の液晶表示パネルの周囲には、外部通信機器との通信を行う受光素子を有することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
14. 前記液晶表示装置は、腕情報機器であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
15. 前記液晶表示装置は、固定冶具で衣類に取り付け可能であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
16. 前記光学構造反射部材を前記液晶表示パネルの背面側に配置し、さらに前記光学構造反射部材の背面側には、もう一つの液晶表示パネルを設けることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
17. 前記光学構造反射部材は、両面とも光学構造反射面を有することを特徴とする請求項１６に記載の液晶表示装置。
18. 前記液晶表示装置は、吊り下げ部により吊り下げ、さらに、吊り下げ部において回転機構部を有することを特徴とする請求項１６または１７に記載の液晶表示装置。
19. 前記もう一つの液晶表示パネルの周囲には、光学受光素子を配置することを特徴とする請求項１６〜１８のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
20. 前記通信領域では、画素部構成がセグメント型であり、前記表示領域では、画素部構成がドットマトリクス型であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
21. 前記通信領域では、画素部構成がセグメント型であり、前記表示領域では、各画素部にスイッチング素子を配置するアクティブマトリクス型であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。

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