JP4719283B2 - 表示装置及び携帯端末 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、ディスプレイ背面の情景を透過させて表示面上に表示させつつ、画像、文字等も表示面上に表示させる場合に適用して好適な表示装置及び携帯端末に関する。

従来、ディスプレイの表示面上に図形、文字等の情報を表示しつつ、ディスプレイ背面の情景が透けて見える透明ディスプレイを備える表示装置が開発されている。そして、様々な材料を用いて開発競争が進んだ結果、透明ディスプレイの内部に高分子分散液晶（ポリマーネットワーク液晶）を用いた表示装置が実用化されつつある。高分子分散液晶は、加わる電圧がオフされた場合に入光した光を分散し、電圧がオンされた場合に光をそのまま透過させるため、透明ディスプレイの用途に適する。

図５は、透明ディスプレイ１００の使用例を簡略化して示す。
透明ディスプレイ１００は、不図示の表示装置に設けられ、表示エリア１０２の矩形枠内に背景、図形、文字等を表示させる。透明ディスプレイ１００を、背景１０１を透過させるために用いる際、高分子分散液晶１１２（後述する図６参照）に電圧を加えることによって透過モードとなり、透過モード表示エリア１０４に背景１０１が透過して表示される。また、透明ディスプレイ１００に図形、文字等を表示させる際、高分子分散液晶に電圧を加えないことによって分散モードとなり、分散モード表示エリア１０３に図形、文字等が表示される。

図６は、断面視した場合における透明ディスプレイ１００の各層の構成例と、モードの切替えによる光線の変化の例を示す。

図６Ａは、透過モードにおける光線の例を示す。
透明ディスプレイ１００は、第１のガラス板１１１と、高分子分散液晶１１２と、第２のガラス板１１３を積層して構成される。第１のガラス板１１１，第２のガラス板１１３には、第１の電極１１０ａと第２の電極１１０ｂが設けられ、各電極は、導線を介して電源１１４に接続される。電源１１４と第１の電極１１０ａの導線間には、電圧のオン又はオフを切替えるスイッチ１１５が設けられる。スイッチ１１５がオンされると、高分子分散液晶１１２に電圧が加わり、液晶が整列する。このため、外部から入射される光線１１６は透明ディスプレイ１００を透過する。このとき、ユーザが第２のガラス板１１３の側から透明ディスプレイ１００を見ると、第１のガラス板１１１の側の背景が見える。

図６Ｂは、分散モードにおける光線の例を示す。
スイッチ１１５がオフされると、高分子分散液晶１１２に加わる電圧がゼロとなり、液晶が分散する。このため、外部から入射される光線１１６は高分子分散液晶１１２において、分散光１１７として周囲に分散する。このとき、ユーザが第１のガラス板１１１の側から透明ディスプレイ１００を見ると、第２のガラス板１１３が不透明となる。

特許文献１には、高分子分散液晶と導光板の間に屈折率の差がない物質を挟むことによって、輝度ムラをなくすように高分子分散液晶を照明する技術が開示されている。

実開平６−２８８３７号公報

ところで、屋外などの外光が強い場所では、ディスプレイ内に入光する光が多くなり、光が分散しやすい。このとき、ユーザは、ディスプレイの表示面上に表示された図形、文字等の情報が見えやすくなる。しかし、周囲の環境が暗くなると入光が少なり、ディスプレイ内で光が分散しにくくなるため、ユーザは、表示面上に表示された図形、文字等の情報が見えにくく感じてしまう。

暗い環境であっても、表示された情報を見えやすくするためには、高分子分散液晶を照明器具で照らすことが必要であり、一般的には、ディスプレイ本体にバックライトやフロントライトが設けられる。ただし、バックライト自体は不透明であるため、単にディスプレイの背面にバックライトを設けるだけでは透明ディスプレイを実現できない。また、フロントライトを用いると、光学設計が必要であるため、製造コストが高くなりやすい。

また、特許文献１には、光学設計をしていないプレーンなアクリル板を用いて表示面上に表示される情報を見えやすくする技術について開示されているものの、不透明な黒色板をディスプレイに配置するため、透明ディスプレイとしての用途に向かない。また、この装置では発光部の光が導光板の入光面と反対面から抜けてしまうため光効率が悪くなってしまう。

本発明はこのような状況に鑑みて成されたものであり、暗い環境下においても、背景を透過しつつ、表示面上に表示される図形、文字等をユーザに認識しやすくすることを目的とする。

本発明に係る表示装置は、電源に接続される第１の電極が形成され、光を透過する第１のガラス板と、電源に接続される第２の電極が形成され、光を透過する第２のガラス板と、第１及び第２のガラス板の間に封止され、第１及び第２の電極を介して電源から供給される電圧がオンされた場合に光を透過し、電圧がオフされた場合に光を分散させる光分散部と、第２のガラス板に積層され、所定の屈折率を有し、光を透過する透明部と、透明部に積層され、透明部より低い屈折率を有し、ユーザによって視認される側に面発光する導光板と、導光板の側面に配置され、光を発光する発光部と、第１及び第２の電極に加える電圧のオン又はオフを切替える表示制御部と、を備える。

また、本発明に係る携帯端末は、電源に接続される第１の電極が形成され、光を透過する第１のガラス板と、電源に接続される第２の電極が形成され、光を透過する第２のガラス板と、第１及び第２のガラス板の間に封止され、第１及び第２の電極を介して電源から供給される電圧がオンされた場合に光を透過し、電圧がオフされた場合に光を分散させる光分散部と、第２のガラス板に積層され、所定の屈折率を有し、光を透過する透明部と、透明部に積層され、透明部より低い屈折率を有し、ユーザによって視認される側に面発光する導光板と、導光板の側面に配置され、光を発光する発光部と、第１及び第２の電極に加える電圧のオン又はオフを切替える表示制御部と、所定の通信方式で通信を行う通信部と、を備える。

このようにしたことで、透明となった部分は背景の光を透過させつつ、不透明となった部分に表示される情報を表示することができる。

本発明によれば、光分散部を挟み込んだ第１及び第２のガラス板に積層した導光板の側面から入光させた光を、導光板より高い屈折率を有する透明板に透過させるため、光が導光板から光分散部まで到達する。このため、暗い環境下においても、光分散部によって、背景が透過して表示面に表示されると共に、図形、文字等についても表示面に明確に表示され、ユーザの視認性が向上するという効果がある。

本発明の一実施の形態における携帯端末の内部構成例を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態における透明ディスプレイを断面視した例を示す説明図である。 本発明の一実施の形態における粘着シートを取り除いた透明ディスプレイを断面視した例を示す説明図である。 本発明の一実施の形態における反射シートを備えた透明ディスプレイを断面視した例を示す説明図である。 従来の透明ディスプレイの使用例を示す説明図である。 従来の透明ディスプレイを断面視した場合における各層の構成例と、モードの切替えによる光線の変化の例を示す説明図である。

以下、発明を実施するための最良の形態（以下実施の形態とする。）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．一実施の形態（透明ディスプレイを備えた携帯端末の例）
２．変形例

＜１．第１の実施の形態＞
［携帯端末の全体構成例］

図１は、本実施の形態に係る携帯端末１の内部構成例を示す。
本実施の形態の例（以下本例と称する）においては、基地局との間で、ＣＤＭＡ方式（Code Division Multiple Access：符号分割多重接続）などの各種無線通信方式で無線電話回線を設定して無線通信を行う携帯端末１に適用した例としてある。携帯端末は、ユーザが常時所持できるように、小型の筐体に内蔵させて構成させてある。本例の携帯端末１は、各部に電力を供給する電源１７を備える。電源１７には、例えば、二次電池（リチウム電池）が用いられる。

携帯端末１は、無線電話用の基地局と無線通信を行うための無線通信部であり、所定の通信方式で通信を行う無線電話用通信回路１３を備える。無線電話用通信回路１３には、アンテナ１１が接続してある。図示はしないが、この無線電話用の通信回路の他に、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）用や無線ＬＡＮ（Local Area Network）用の比較的近距離の無線通信用の通信回路を備えてもよい。

この無線電話用通信回路１３での無線通信は、この携帯端末１の制御部１２の制御で実行され、制御部１２が通信制御部として機能する。基地局との無線接続などの処理も、制御部１２が制御する。制御部１２は、制御スイッチ２を介して携帯端末１内の各部と制御データのやりとりを行い、無線通信以外の端末内の各機能の制御を行う。

また、携帯端末１は、液晶表示パネルなどで構成される表示部１４を備え、制御部１２の制御で、各種情報の表示を行う。ここでの表示としては、電話の発信や着信に関する表示、電話帳やメールアドレスリストなどの登録された情報の表示、受信メールや送信メールの表示、インターネットに接続してダウンロードした画像の表示などがある。

本例の表示部１４は、電源１７から供給される電圧のオン又はオフによって、透明／不透明を切替える透明ディスプレイ１４ａと、透明ディスプレイ１４ａに加える電圧のオン又はオフを制御する表示制御部１４ｂと、透明ディスプレイ１４ａを照明する発光部１４ｃを備える。透明ディスプレイ１４ａは、電圧のオン又はオフにより透明又は不透明が切り替わる高分子分散液晶２２（後述する図２参照）を備え、表示制御部１４ｂは、高分子分散液晶２２に加える電圧のオン又はオフを切替えるスイッチ２８（後述する図２参照）を備える。発光部１４ｃには、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）や有機ＥＬ（Electro Luminescence）が用いられる。

制御部１２は、透明ディスプレイ１４ａに光を透過させる透過モード又は光を透過させず、不透明とする分散モードの制御を行う。制御部１２が透過モードに設定されると、表示制御部１４ｂによって電圧がオンされて透明ディスプレイ１４ａは透明となり、光を透過する。このとき、背景が透明ディスプレイ１４ａを通して見ることができる。一方、制御部１２が分散モードに設定されると、表示制御部１４ｂによって電圧がオフされて透明ディスプレイ１４ａは不透明となり、光が反射される。このとき、透明ディスプレイ１４ａ上にアイコン、画像、文字等が表示される。

また、携帯端末１は、操作部１５を備え、操作部１５での操作に基づいて、制御部１２が各種の処理を行う。例えば、無線電話通信による発信や、メールの送受信、インターネットへのアクセスなどのデータ通信の開始や終了などが、操作部１５として用意されたキーなどが操作されることで実行される。

また、携帯端末１は記憶部１６が制御スイッチ２及びデータスイッチ３に接続してあり、例えば外部から受信して記憶する必要のあるデータが、記憶部１６に記憶される。また、制御部１２での制御処理に必要なプログラムについても、記憶部１６に記憶される。記憶部１６は、例えば、フラッシュメモリ、ハードディスクドライブ等が用いられる。

無線電話用通信回路１３で受信したパケット内に、音声データが含まれる場合には、その音声データを取出す。受信パケットから取り出した音声データは、データスイッチ３を介して音声処理部２０に供給し、アナログ音声信号への復調処理を行い、復調されたアナログ音声信号をスピーカ１８に供給して、音声を出力させる。

また、携帯端末１は、音声が入力されるマイクロフォン１９を備え、マイクロフォン１９で拾った音声信号を、音声処理部２０で送信用の音声データに変調し、変調された音声データを無線電話用通信回路１３に供給する。無線電話用通信回路１３では、供給される音声データを、基地局に送信するパケット内に配置して、無線送信する。

図２は、透明ディスプレイ１４ａの断面構成例を示す。

近年、変わったディスプレイとして注目を浴び始めている透明ディスプレイを実現させるにあたり、高分子分散液晶（ポリマーネットワーク液晶）を採用することが有力である。ただし、環境が暗くなると入光が少なくなり、高分子分散液晶が光を分散しにくくなるため、ユーザは表示面上に表示される情報を見づらくなってしまう。このため、高分子分散液晶を透明ディスプレイとして使用するときに、どのような環境下でも見えやすくすることは、ユーザに大きなメリットを与えることができる。

そこで、本例の透明ディスプレイ１４ａは、高分子分散液晶２２に照射する光の照明方法を改善した。これにより、暗い環境下であっても不透明となった表示面に表示される画像、文字等が見えやすくなる。

本例の透明ディスプレイ１４ａは、以下のポイントを重視して形成したものである。
（１）できるだけ少ない部材で透明ディスプレイ１４ａを形成すること。
（２）導光板の周囲にミラーシートを配置することで、発光部から入光された光のロスを防ぐこと。
（３）光学設計していない導光板を用いて安価に実現できること。

また、暗い環境下では表示面上の画像を認識するためには照明が必要となる。そして、表示面上の一部を透明とするためには、表示部１４の前面と背面に配置する部材は透明な部材であり、かつ、表示された画像等を変形させない平滑な部材であることが望ましい。

上記の条件を満たす、本例の透明ディスプレイ１４ａは、第１のガラス板２１と、高分子分散液晶２２と、第２のガラス板２３と、透明な粘着シート２４と、発光部１４ｃから入射した光を全面に行き渡らせる導光板２５を積層して形成される。高分子分散液晶２２に積層される各部材は、平滑な面を有する。また、透明ディスプレイ１４ａは、導光板２５の側面に設置され、光を導光板２５に入射する発光部１４ｃを備える。

光を透過する第１のガラス板２１と第２のガラス板２３には、第１の電極２７ａと第２の電極２７ｂが設けられ、各電極は、導線を介して電源１７に接続される。ただし、電源１７と第１の電極２７ａの導線間には、電圧のオン又はオフを切替えるスイッチ２８が設けられる。このため、表示制御部１４ｂは、第１の電極２７ａと第２の電極２７ｂに加える電圧のオン又はオフを切替えることができる。

第１のガラス板２１と第２のガラス板２３の間には、第１の電極２７ａ及び第２の電極２７ｂを介して電源１７から供給される電圧がオンされた場合に光を透過し、電圧がオフされた場合に光を分散させる光分散部が封止される。本例では、光分散部として、高分子液晶２２を用いている。高分子分散液晶２２は、第１のガラス板２１と第２のガラス板２３の間に封止されることで劣化が防がれる。

粘着シート２４は、第２のガラス板２３と導光板２５を貼り合わせる。粘着シート２４は、第２のガラス板２３に積層され、所定の屈折率を有し、光を透過する透明部として用いられる。粘着シート２４の屈折率は、高分子分散液晶２２と導光板２５の屈折率に近い値であることが望ましい。

発光部１４ｃから入射した光を面発光する導光板２５は、光学設計されていないアクリル樹脂またはガラスなどの透明部材で構成され、粘着シート２４に積層される。導光板２５の屈折率は、粘着シート２４の屈折率より低い。このため、導光板２５を透過して粘着シート２４に達する光は、所定の屈折角で粘着シート２４を透過し、第２のガラス板２３と高分子分散液晶２２まで到達する。

スイッチ２８がオンされると、高分子分散液晶２２に電圧が加わり、内部の液晶が整列し、外部から入射される光は透明ディスプレイ１４ａを透過する。このとき、ユーザが導光板２５の側から透明ディスプレイ１４ａを見ると、第１のガラス板２１の側の背景が見える。一方、スイッチ２８がオフされると、高分子分散液晶２２の液晶が乱れる。このため、外部から入射される光は高分子分散液晶２２内で分散する。

ここで、粘着シート２４を取り除いた場合における、透明ディスプレイ１４ａの動作例について、図３を参照して説明する。

図３は、粘着シート２４を取り除いた透明ディスプレイ１４ａを断面視した例を示す。
粘着シート２４がなくなると、導光板２５と高分子分散液晶２２の間に空気層があることになる。この場合、（導光板２５の屈折率）＞（空気層の屈折率）となるため、臨界角を超える入射角の光は高分子分散液晶２２に届く前に反射され、ユーザは、高分子分散液晶２２によって表示面上に表示される図形、文字等を認識しづらい。このため、透明ディスプレイ１４ａは、粘着シート２４を備えることが必要とされる。

以上説明した本実施の形態に係る携帯端末１によれば、高分子分散液晶２２を挟み込んだ第１のガラス板２１及び第２のガラス板２３に積層した導光板２５の側面から入光させた光を、導光板２５より高い屈折率を有する粘着シート２４に透過させるため、光が導光板２５から高分子分散液晶２２まで到達する。また、導光板２５は、光を全面に分散し、発光部１４ｃから入射した光を面発光する。このため、暗い環境下においても、背景を透過させつつ、分散状態となった高分子分散液晶によって、図形、文字等が明確に表示され、ユーザの視認性が向上するという効果がある。

＜２．変形例＞
なお、導光板２５が面発光する際の光量を増やすため、導光板２５に光を反射する反射部を備えてもよい。
図４は、反射部として光を反射する反射シート２６を備えた透明ディスプレイ１４ａを断面視した例を示す。

本例の透明ディスプレイ１４ａは、発光部１４ｃに対向する導光板２５の側面に配置され、導光板２５を透過する光を反射する反射シート２６を備える。反射シート２６は、例えば、ＥＳＲ（Enhanced Specular Reflector）シート等の光を反射する素材によって形成される。そして、導光板２５の側面に反射シート２６が密着され、光路２９に沿って導光板２５を透過した光を導光板２５に戻すことによって、光の損失が少なくなり、表示面の光量が増す。このため、低い明るさの発光部１４ｃを用いたとしても、反射シート２６がない透明ディスプレイ１４ａと同程度の明るさで表示面上に表示される図形、文字等を照明でき、ユーザの視認性が向上する。

また、図２に示した各板を、ユーザが導光板２５を見る側に積層した透明ディスプレイを形成してもよい。これにより、透明ディスプレイを裏返しても、上述した実施の形態に係る透明ディスプレイ１４ａと同様の機能、効果を得られる。

また、上述した実施の形態に係る透明ディスプレイ１４ａは、高分子分散液晶２２に電圧を加えたときに背景をそのまま表示面上に表示するものであるが、高分子分散液晶２２の下層（例えば、第１のガラス板２１と高分子分散液晶２２の境界面）に、反射シート又は色がついたシートを配置してもよい。

また、上述した実施の形態に係る透明ディスプレイ１４ａは、高分子分散液晶２２を用いて、情報を表示するようにしたが、例えば反射型液晶、電子ペーパーなどの光を反射させる表示装置にも適用できる。

また、粘着シート２４の代わりに、硬化すると透明になる接着剤を用いてもよい。また、発光部は、ＬＥＤの他、他の照明装置を用いてもよい。

１…携帯端末、２…制御スイッチ、３…データスイッチ、１１…アンテナ、１２…制御部、１３…無線電話用通信回路、１４…表示部、１４ａ…透明ディスプレイ、１４ｂ…表示制御部、１４ｃ…発光部、１５…操作部、１６…記憶部、１７…電源、１８…スピーカ、１９…マイクロフォン、２０…音声処理部、２１…第１のガラス板、２２…高分子分散液晶、２３…第２のガラス板、２４…粘着シート、２５…導光板、２６…反射シート、２７ａ…第１の電極、２７ｂ…第２の電極、２８…スイッチ、２９…光路

Claims (3)

1. 電源に接続される第１の電極が形成され、光を透過する第１のガラス板と、
   前記電源に接続される第２の電極が形成され、前記光を透過する第２のガラス板と、
   前記第１及び第２のガラス板の間に封止され、前記第１及び第２の電極を介して前記電源から供給される電圧がオンされた場合に前記光を透過し、前記電圧がオフされた場合に前記光を分散させる光分散部と、
   前記第２のガラス板に積層され、所定の屈折率を有し、前記光を透過する透明部と、
   前記透明部に積層され、前記透明部より低い屈折率を有し、ユーザによって視認される側に面発光する導光板と、
   前記導光板の側面に配置され、前記光を発光する発光部と、
   前記第１及び第２の電極に加える電圧のオン又はオフを切替える表示制御部と、を備える
   表示装置。
2. 更に、前記発光部に対向する前記導光板の側面に配置され、前記導光板を透過する光を反射する反射部、を備える
   請求項１記載の表示装置。
3. 電源に接続される第１の電極が形成され、光を透過する第１のガラス板と、
   前記電源に接続される第２の電極が形成され、前記光を透過する第２のガラス板と、
   前記第１及び第２のガラス板の間に封止され、前記第１及び第２の電極を介して前記電源から供給される電圧がオンされた場合に前記光を透過し、前記電圧がオフされた場合に前記光を分散させる光分散部と、
   前記第２のガラス板に積層され、所定の屈折率を有し、前記光を透過する透明部と、
   前記透明部に積層され、前記透明部より低い屈折率を有し、ユーザによって視認される側に面発光する導光板と、
   前記導光板の側面に配置され、前記光を発光する発光部と、
   前記第１及び第２の電極に加える電圧のオン又はオフを切替える表示制御部と、
   所定の通信方式で通信を行う通信部と、を備える
   携帯端末。