JP4752922B2

JP4752922B2 - 画像表示装置および電子装置

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Publication number: JP4752922B2
Application number: JP2009020808A
Authority: JP
Inventors: 圭一八木
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2009-01-30
Filing date: 2009-01-30
Publication date: 2011-08-17
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Description

本発明は、姿勢検知機能を備えた画像表示装置およびこの画像表示装置を備えた電子装置に関する。

従来より、光センサと、重力方向に対する姿勢に応じてその光センサに入射する光を選択的に遮光する遮光体とを設け、光センサに入射した光の受光量に基づき機器の姿勢を検出する技術が知られている。

例えば、特許文献１は、基部と、ケーシングと、受光素子と、遮光体と、から構成される角度検出センサを開示している。基部には、受光素子が設けられ、遮光体は、受光素子を遮光するよう変位自在にケーシングの円筒形である内壁支持面に支持される。受光素子は、円形の受光領域を有し、受光領域は、面積について四等分される４つの受光面を有する。角度検出センサが傾斜すると、重力により遮光体は変位する。遮光体が変位すると、各受光面の受光量も変化し、各受光面はそれぞれの受光量に応じたアナログ信号を出力する。各受光面から出力されたアナログ信号を信号処理回路で処理することにより、角度検出センサの傾斜角度が検出される。これにより、角度検出センサが姿勢変化を繰り返す状況の下でも傾斜角度を精度よく安定して検知することができるとともに、角度検出センサの小型軽量化が図られる。

特開２００７−１４７５５７号公報

ところで、デジタルカメラや携帯電話等の画像表示装置を有する機器には、自らの姿勢を検知して画像表示の向きを制御する機能を備えることが要求される場合がある。そのような機能を実現するには、上記の姿勢検出技術を適用することが考えられる。この場合、例えば特許文献１に記載の角度検出センサ等のセンサ装置を、その機器の筐体内に画像表示装置とは別体として設けるのが一般的である。すなわち、センサ装置と画像表示装置とは分離されて機器に搭載される。したがって、この場合、センサ装置を設けるための占有スペースが別途必要となるため、機器の省スペース化や小型化の点で不利である。また、そのセンサ装置に対する入出力信号の経路として、例えばフレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）等の電気信号配線手段も別途必要になるので、コストの点においても不都合である。

本発明の目的は、省スペース化および低コスト化を図りつつ姿勢検知機能を実現することが可能な画像表示装置および電子装置を提供することにある。

本発明の第１の画像表示装置は、液晶表示素子を駆動する駆動素子と、互いに異なる位置に配置された複数の受光素子を含む受光センサとが一体に形成された回路基板と、液晶表示素子を照明するバックライトと、回路基板の受光センサが形成された領域に設けられ、重力方向に対する姿勢に応じて自ら移動することによって、受光センサにおける前記複数の受光素子のいずれかにおける前記バックライトからの光の受光量を選択的に変化させる変光材を含む変光構造と、受光センサの受光量に基づいて姿勢を判定する姿勢判定部とを備えたものである。
本発明の第２の画像表示装置は、表示素子を駆動する駆動素子と、互いに異なる位置に配置された複数の受光素子を含む受光センサとが一体に形成された回路基板と、回路基板の受光センサが形成された領域に設けられ、重力方向に対する姿勢に応じて自ら移動することによって受光センサにおける複数の受光素子のいずれかの受光量を選択的に変化させる変光材を含む変光構造と、受光センサの受光量に基づいて姿勢を判定する姿勢判定部とを備えたものである。ここで、上記変光構造は、変光材としての重り部材と、この重り部材を移動自在に支持するばね部材とを有するものである。
本発明の第３の画像表示装置は、液晶表示素子を駆動する駆動素子と、互いに異なる位置に配置された複数の受光素子を含む受光センサとが一体に形成された回路基板と、回路基板の受光センサが形成された領域に設けられ、重力方向に対する姿勢に応じて自ら移動することによって受光センサにおける複数の受光素子のいずれかの受光量を選択的に変化させる変光材を含む変光構造と、受光センサの受光量に基づいて姿勢を判定する姿勢判定部とを備えたものである。ここで、変光構造は、変光材としての液体材料と、この液体材料を移動自在に収容する容器とを有し、変光材としての液体材料が、液晶表示素子に用いられる液晶材料と同じものである。

本発明の電子装置は、画像表示部と、画像表示部を制御する制御部とを備え、画像表示部が、液晶表示素子を駆動する駆動素子を含む駆動回路と、互いに異なる位置に配置された複数の受光素子を含む受光センサとが一体に形成された回路基板と、液晶表示素子を照明するバックライトと、回路基板の受光センサが形成された領域に設けられ、重力方向に対する姿勢に応じて自ら移動することによって、受光センサにおける前記複数の受光素子のいずれかにおけるバックライトからの光の受光量を選択的に変化させる変光材を含む変光構造と、受光センサの受光量に基づいて姿勢を検出する姿勢検出処理部とを備えたものである。

ここで、「変光材」とは、広く、受光センサが受光する光の光量に変化をもたらす手段を意味し、具体的には、例えば透過率や反射率の変化をもたらす部材や物質等が該当するが、重力の方向に移動（変位）可能なものであれば、固体、粉体、液体等の態様を問わない。また、「表示素子」は、表示光を発する補助光源（バックライト）を必要とする液晶素子等の非自発光素子のほか、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子のような自発光素子をも含む。

本発明の画像表示装置および電子装置では、表示素子を駆動する駆動素子と、互いに異なる位置に配置された複数の受光素子を含む受光センサとが回路基板に一体に形成されている。また、その回路基板の受光センサが形成された領域に、重力方向に対する姿勢に応じて自ら移動することによって受光センサにおける前記複数の受光素子のいずれかの受光量を選択的に変化させる変光材を含む変光構造が設けられ、姿勢判定部は、受光センサの受光量に基づいて姿勢を判定する。したがって、受光センサを回路基板とは別に設ける場合と比較して、装置全体として、受光センサの占有スペースが少なくて済む。また、表示素子を駆動する駆動素子と受光センサとが回路基板に一体に形成されているので、受光センサを回路基板に接続するためのＦＰＣ等の電気信号配線手段を別途用意する必要もなくなる。

本発明の画像表示装置および電子装置によれば、受光センサを駆動素子と共に回路基板に一体に形成すると共に、回路基板の受光センサの領域に重力方向に対する姿勢に応じて自ら移動することによって受光センサの受光量を選択的に変化させる変光材を含む変光構造を形成し、受光センサの受光量に基づいて装置の姿勢を判定するようにしたので、省スペース化が可能であると共に、受光センサ用の電気信号配線手段を別途用意する必要がないため低コスト化を図ることが可能である。

本発明の第１の実施の形態に係る画像表示装置を模式的に示す斜視図である。図１のＩ−Ｉ線における模式的な矢視断面図である。図１に示した画像表示装置における駆動回路基板の要部拡大断面図である。図２に示した受光センサの配置例を示す模式的な平面図である。図２に示した受光センサの配置例を示す模式的な拡大平面図である。図２に示した変光構造を示す模式的な平面図である。図２に示した受光センサと図１に示した姿勢判定部との接続関係を示す模式図である。図１に示した画像表示装置の姿勢が変化した場合における、変光構造の変光材の状態と受光センサの受光素子の配置位置とを模式的に示す図であって、（ａ）は、表示画面が縦長になるようにした場合、（ｂ）は、表示画面が横長になるようにした場合を示す。第１の実施の形態の変形例に係る画像表示装置を模式的に示す断面図である。本発明の第２の実施の形態に係る画像表示装置を模式的に示す断面図である。画像表示装置の一適用例としてのデジタルカメラを示す図であり、（ａ）は、デジタルカメラを正面から見た図、（ｂ）は、デジタルカメラを背後から見た図である。画像表示装置の他の適用例としての携帯電話を示す外観図である。画像表示装置の他の適用例としてのパーソナルコンピュータを示す外観図である。画像表示装置の他の適用例としてのビデオカメラを示す外観図である。受光センサの他の配置例を示す模式的な拡大平面図である。受光センサのさらに他の配置例を示す模式的な拡大平面図である。第１の実施の形態における他の変形例に係る画像表示装置を模式的に示す断面図である。他の変光構造を示す模式図であり、（ａ）は、変光構造の変光材が変光性粉体である場合を示す図、（ｂ）は、変光材が回転軸を中心に回動自在に支持された扇状の回動部材である場合を示す図、（ｃ）は、変光材が回転軸を中心に回動自在に支持された棒状の回動部材である場合を示す図、（ｄ）は、変光材が重り部材であり、この重り部材を移動自在に支持するばね部材が設けられている場合を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（画像表示装置：バックライトを用いる例）
２．変形例
３．第２の実施の形態（画像表示装置：外光を用いる例）
４．応用例１（電子装置：デジタルカメラの例）
５．応用例２（電子装置：携帯電話の例）
６．応用例３（電子装置：パーソナルコンピュータの例）
７．応用例４（電子装置：ビデオカメラの例）
８．他の実施の形態

＜第１の実施の形態＞
［装置構成］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る画像表示装置１の斜視構造を模式的に表すものである。この画像表示装置１は、互いに対向して配置された駆動回路基板１０およびＣＦ基板３０と、駆動回路基板１０の、カラーフィルタ（ＣＦ）基板３０とは反対側に配置されたバックライト８０とを備えている。駆動回路基板１０の上には、変光構造５０と、フレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）基板４０とが設けられている。変光構造５０は、重力方向に対する画像表示装置１の姿勢に応じて、後述する受光センサ２０（図２）の受光量を選択的に変化させる機能を有する。ＦＰＣ基板４０は、駆動回路基板１０と、後述する姿勢判定部が設けられた主制御基板（図示せず）との間を接続するためのものである。この姿勢判定部は、後述する受光センサ２０からの出力に基づいて、装置の姿勢の判定を行うものである。この姿勢判定部については後述する。

図２は、図１の画像表示装置１のＩ−Ｉ線に沿った断面構造を模式的に表したものであ
り、図３は、画像表示装置１の駆動回路基板１０（図３には図示せず）上に形成された駆動素子１２および受光センサ２０の断面構造を拡大して表したものである。

駆動回路基板１０は、ガラス等の透明基板（図示せず）上に絶縁層を介して複数の駆動素子１２（図３参照）を所定のピッチで形成してなるものである。駆動素子１２は、複数の表示画素を、例えばアクティブマトリクス方式により駆動するためのものである。駆動素子１２が形成された領域は、画像表示領域１４を構成する。

駆動回路基板１０にはまた、複数の受光素子２４ａ等を含む受光センサ２０（後述する図５参照）が形成されている。この受光素子２４ａ等は、半導体のＰＮ接合部に光を照射したときに電流が流れることにより、これを電圧として検出することが可能な光検出素子であり、例えばシリコン半導体を用いたＰＩＮ（P-Intrinsic-N）フォトダイオード等により構成されている。受光素子２４ａ等が形成された領域は、受光領域２２を構成する。駆動素子１２および受光素子２４ａ等は、例えば駆動回路基板１０上の同一層に、同一の薄膜プロセスにより形成することが可能である。なお、これら駆動素子１２および受光素子２４ａ等の詳細な構成については後述する。

駆動回路基板１０とＣＦ基板３０との間には、画像表示領域１４の全域にわたって、表示素子としての液晶層１８が封止されている。この液晶層１８は、電界の状態に応じてそこを通過する光を変調するものであり、例えばＶＡモードや、ＦＦＳモードやＩＰＳモードなどの横電界モードの液晶を用いることができる。なお、液晶層１８と駆動駆動回路基板１０との間、および液晶層１８とＣＦ基板３０との間には、それぞれ、図示しない配向膜が形成されている。また、液晶層１８の周縁部には、液晶層１８を封止するための封止層（図示せず）が形成されている。

ＣＦ基板３０は、図示しない透明基板上に対向電極（図示せず）とカラーフィルタ層（図示せず）とを形成して構成されたものである。カラーフィルタ層は、例えば、赤色のカラーフィルタ層、緑色のカラーフィルタ層および青色のカラーフィルタ層から構成され、これらの３色のカラーフィルタ層が各画素電極１４０（図３）に対応して設けられている。

バックライト８０は、画像表示領域１４および受光領域２２に向けて照明光を発する光源である。バックライト８０は、その光出射面が、画像表示領域１４のみならず受光領域２２にも向かい合うように配置されている。

変光構造５０は、駆動回路基板１０の受光センサ２０が形成された受光領域２２に設けられている。変光構造５０は、重力方向に対する姿勢に応じて自ら移動することによって受光センサ２０の各受光素子の受光量を選択的に変化させる変光材５２と、この変光材５２を移動自在に収容する収容部５４とを備えている。本実施の形態において、変光材５２は、互いに分離した状態で（混じり合わずに）存在する透明な第１の液体５２ａおよび不透明な第２の液体５２ｂにより構成されている。収容部５４は、上側および側面に設けられた遮光材５４ａ〜５４ｃと下側（バックライト側）に設けられた透明材５４ｄとからなり、これらにより囲まれた閉空間に第１の液体５２ａおよび第２の液体５２ｂが密封されている。不透明な第２の液体５２ｂとしては、例えば水銀・金属錯体液等の無機系液体材料や、有機系の着色材料等が使用可能である。

透明材５４ｄはバックライト８０からの光を変光構造５０の内部に導き、遮光材５４ａ〜５４ｃは外部からの光が変光構造５０の内部に漏れ込むことを防ぐようになっている。収容部５４内の閉空間における上側内面には反射部９０が形成され、バックライト８０から射出されて変光構造５０を一旦透過した光を受光センサ２０に向けて反射するようになっている。なお、収容部５４の内面には、撥水処理（第１の液体５２ａおよび第２の液体５２ｂをはじく疎水性を付与する処理）を施すことが好ましい。収容部５４内での第１の液体５２ａおよび第２の液体５２ｂの移動を容易にするためである。変光構造５０のより詳細な構成については後述する。

図３に示したように、駆動素子１２では、駆動回路基板１０上に画素Ｔｒ．ゲート１２１が配設されており、この画素Ｔｒ．ゲート１２１を覆うようにゲート絶縁膜１８０が形成されている。ゲート絶縁膜１８０上には、駆動時にチャネルとなるＰ-ドープ層１２４、ＬＤＤ層１２３Ａ，１２３ＢおよびＮ+ドープ層１２２Ａ，１２２Ｂが形成されている。これらのＰ-ドープ層１２４、ＬＤＤ層１２３Ａ，１２３ＢおよびＮ+ドープ層１２２Ａ，１２２Ｂは共通の、例えばｐ−Ｓｉ（ポリシリコン）により構成され、不純物ドープ量の制御により得られるものである。Ｎ+ドープ層１２２Ａ，１２２Ｂはそれぞれ、層間膜１９０を介して配設されるソース電極１２５およびドレイン電極１２６に電気的に接続されている。層間膜１９０上には、更に表示信号線１２７が設けられ、これらのソース電極１２５、ドレイン電極１２６および表示信号線１２７を覆うように平坦化層１３０が形成されている。平坦化層１３０上には、共通電極１４０が配置されている。

受光センサ２０では、駆動回路基板１０上にセンサゲート２３１が配設されており、このセンサゲート２３１を覆うようにゲート絶縁膜１８０が形成されている。ゲート絶縁膜１８０上には、駆動時に活性領域となる領域２３３およびＰ⁺ドープ層２３２Ａ、Ｎ⁺ドープ層２３２Ｂが形成されている。これらの領域２３３およびＰ⁺ドープ層２３２Ａ、Ｎ⁺ドープ層２３２Ｂは共通の、例えばｐ−Ｓｉにより構成され、不純物ドープ量の制御により得られるものである。Ｎ⁺ドープ層２３２Ｂは、層間膜１９０を介して配設されるセンサ電源配線２３５（金属配線２６）に電気的に接続されている。層間膜１９０上には、更にＧＮＤ２３４およびセンサ信号線２３６（金属配線２６）が設けられ、これらのＧＮＤ２３４、センサ電源配線２３５およびセンサ信号線２３６を覆うように平坦化層１３０が形成されている。これにより、Ｐ⁺ドープ層２３２Ａ、領域２３３およびＮ⁺ドープ層２３２ＢからなるＰＮ接合に逆電圧を印加した状態で、光が領域２３３に当たると、キャリアが分離して光電流を生じる。これが、Ｐ⁺ドープ層２３２Ａにつながれた補助容量（図示せず）の電位を変化させ、補助容量に電気的に接続されたセンサ信号線２３６を通して、電位が読み出される。

このような受光センサ２０は、例えば、ポリシリコン（ｐ−Ｓｉ：多結晶シリコン）、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：非結晶シリコン）およびマイクロシリコン（μ−Ｓｉ：微結晶シリコン）等のシリコン半導体を用いて構成可能であるが、特に低温ポリシリコンにより形成するのが好ましい。

図４は、駆動回路基板１０における受光センサ２０の配置位置を模式的に表すものである。ここでは、受光センサ２０の上側の変光構造５０を分離した状態を示している。受光センサ２０は、駆動回路基板１０の画像表示領域１４の外側の受光領域２２に形成され、変光構造５０は、この受光センサ２０の真上に設けられる。なお、受光センサ２０は、駆動回路基板１０上の領域のうち、ＦＰＣ基板４０に隣接する位置に配置することが好ましい。この位置は、いわゆるモジュールデッドスペースであるので、この無駄になりがちなスペースを有効に活用することができるからである。

図５は、図４に示した受光センサ２０の平面的な配置構成を拡大して模式的に表すものである。受光センサ２０は、上記したように、複数の受光素子２４ａ、２４ｂ、２４ｃおよび２４ｄを有する。これらの受光素子２４ａ、２４ｂ、２４ｃおよび２４ｄは、ＸＹ方向に等間隔で設けられている。より詳細には、受光素子２４ａおよび受光素子２４ｂがＹ方向に沿って互いに対向するように配置され、受光素子２４ｃおよび受光素子２４ｄがＸ方向に沿って互いに対向するように配置されている。これら４つの受光素子は、例えば０．３ｍｍ以上互いに離して配置される。

図６は、変光構造５０の構成を示す模式図である。変光構造５０は、複数の受光素子２４ａ、２４ｂ、２４ｃおよび２４ｄを覆うように設けられる（図４）。変光構造５０の収容部５４内には、互いに比重および透過率（遮光特性）が異なる変光材としての第１の液体５２ａと第２の液体５２ｂとが分離した状態で収容されている。例えば、第２の液体５２ｂの比重および遮光率は、第１の液体５２ａの比重および遮光率よりも高い。重力方向に対する装置の姿勢が変化すると、これに応じて第１の液体５２ａおよび第２の液体５２ｂが収容部５４内を自在に移動し、第１の液体５２ａと第２の液体５２ｂとが上下方向（重力方向）に分離する。この結果、受光センサ２０の各受光素子２４ａ〜ｄの受光量が選択的に変化することになる。なお、「変光材」とは、広く、受光センサが受光する光の光量に変化をもたらす素材を意味するが、本実施の形態では、透過率の変化をもたらす液体を用いている。また、「遮光」は、完全に光を遮断する場合のほか、光量を弱める「減光」を含む意である。

図７は、受光センサ２０を含む受光回路の構成を表すものである。本実施の形態では、一組の受光素子２４ａおよび受光素子２４ｂが比較器７２ａを介して姿勢判定部７０に接続されると共に、他の一組の受光素子２４ｃおよび受光素子２４ｄが比較器７２ｂを介して姿勢判定部７０に接続されている。比較器７２ａは、受光素子２４ａおよび受光素子２４ｂの各受光量を比較し、その比較結果を差分電圧Ｖｏｕｔ１として姿勢判定部７０に出力する。比較器７２ｂは、受光素子２４ｃおよび受光素子２４ｄの各受光量を比較し、その比較結果を差分電圧Ｖｏｕｔ２として姿勢判定部７０に出力する。姿勢判定部７０は、比較器７２ａからの差分電圧Ｖｏｕt１と、比較器７２ｂからの差分電圧Ｖｏｕt２とに基づき、画像表示装置１自身の姿勢を判定するようになっている。

［作用］
次に、本実施の形態の作用を説明する。
図２に示すように、バックライト８０は、駆動回路基板１０を介し画像表示領域１４に向けて照明光を出射して液晶層１８を照明するとともに、駆動回路基板１０を介して受光領域２２に向けて照明光を出射する。画像表示領域１４では、画素電極１４０（図３）と対向電極（図示せず）との間に印加された画素電圧に応じて液晶層１８の液晶分子（図示せず）が配向する結果、バックライト８０からの照明光が変調される。これにより、画像表示領域１４において、映像信号に応じた映像の表示が行われる。

一方、受光領域２２では、受光センサ２０の各受光素子がバックライト８０からの照明光を選択的に受光する。より具体的には、バックライト８０からの照明光が変光構造５０を選択的に透過し、反射部９０により反射されたのち、再び変光構造５０を選択的に透過して、受光センサ２０に達し、受光される。

より詳細には、変光構造５０は、装置姿勢に応じて上下方向（重力方向）に分離した状態で変位する透明な第１の液体５２ａおよび不透明な第２の液体５２ｂを収容部５４内に収容している。そのため、受光領域２２に向けて出射した照明光のうち、一部の照明光Ｌ１は、第１の液体５２ａをほとんどが透過し、反射部９０に向かう。この照明光Ｌ１は、反射部９０により反射され、再び第１の液体５２ａを経て、受光センサ２０における対応する受光素子（例えば、受光素子２４ａ）に入射し、受光される。また、受光領域２２に向けて出射した照明光のうち、一部の照明光Ｌ２は、第２の液体５２ｂにより遮光される。これにより、受光センサ２０の対応する受光素子（例えば、受光素子２４ｂ）には照明光Ｌ２がほとんど入射しない。

図８は、画像表示装置１の姿勢が変化した場合の変光構造５０の変光材５２の状態および受光センサ２０の受光素子の配置を模式的に示す図である。図８（ａ）に示すように、表示画面Ｄが縦長になるような姿勢の場合、受光センサ２０の受光素子２４ａおよび受光素子２４ｂはそれぞれ上下方向（重力方向）に位置し、受光素子２４ｃおよび受光素子２４ｄは左右方向（ｃｂ方向）に位置する。このとき、変光構造５０の第１の液体５２ａと第２の液体５２ｂとは、重力方向に応じて上下に分離している。そのため、図８（ｂ）に示すように、照明光Ｌ１は第１の液体５２ａを透過し、受光素子２４ａにより受光される一方、照明光Ｌ２は第２の液体５２ｂによりほぼすべてが遮光され、受光素子２４ｂではほとんど受光されない。これに対し、他の一組の受光素子２４ｃ，２４ｄの各受光量はいずれも、受光素子２４ａの受光量と受光素子２４ｂの受光量の中間程度であって、互いにほぼ等しくなる。姿勢判定部７０は、比較器７２ａからの差分電圧Ｖｏｕt１と、比較器７２ｂからの差分電圧Ｖｏｕt２とに基づき、受光量が最も少ない受光素子２４ｂが下側に位置していると判定し、受光量が最も多い受光素子２４ａが上側に位置していると判定する。また、受光量が互いにほぼ等しい受光素子２４ｃおよび２４ｄが水平方向（左右方向）に位置していると判定する。以上の結果から、姿勢判定部７０は、画像表示装置１が、表示画面Ｄが縦長となるような姿勢にあると判定する。

ここで、図８（ｃ）に示すように、装置の姿勢が、表示画面Ｄが横長になるような姿勢に変化すると、受光センサ２０の受光素子２４ｃおよび受光素子２４ｄが上下方向に位置し、受光素子２４ｂおよび受光素子２４ａが左右方向に位置することになる。このとき、変光構造５０の第１の液体５２ａおよび第２の液体５２ｂは、装置姿勢の変化に応じて収容部５４内で移動する。その結果、図８（ｄ）に示すように、照明光Ｌ１は第１の液体５２ａを透過し、受光素子２４ｃにより受光される一方、照明光Ｌ２は第２の液体５２ｂによりほぼすべてが遮光され、受光素子２４ｄではほとんど受光されない。これに対し、他の一組の受光素子２４ａ，２４ｂの各受光量はいずれも、受光素子２４ｃの受光量と受光素子２４ｄの受光量の中間程度であって、互いにほぼ等しくなる。姿勢判定部７０は、比較器７２ａからの差分電圧Ｖｏｕt１と、比較器７２ｂからの差分電圧Ｖｏｕt２とに基づき、受光量が最も少ない受光素子２４ｄが下側に位置していると判定し、受光量が最も多い受光素子２４ｃが上側に位置していると判定する。また、受光量が互いにほぼ等しい受光素子２４ａおよび２４ｂが水平方向（左右方向）に位置していると判定する。以上の結果から、姿勢判定部７０は、画像表示装置１が、表示画面Ｄが横長となるような姿勢にあると判定する。

図示しない主制御基板における表示制御部は、姿勢判定部７０の判定結果に応じて、表示画面Ｄに表示される画像の表示の向きを切り換える処理を行う。これにより、装置の姿勢の方向に対応した画像の表示を行うことができ、ユーザの利便性を向上させることができる。

なお、姿勢判定部７０は、複数の受光素子２４ａ〜２４ｄの各受光量の差が所定値を超える場合にのみ、その受光量の差に基づいて姿勢を判定するようにしてもよい。これにより、姿勢が平面に向いている場合や、姿勢が中途半端な（上下方向または左右方向に十分に向いていない）場合においても適切な処理を行うことができる。

以上のように、本実施の形態によれば、駆動素子が形成された駆動回路基板１０に受光センサ２０を一体に形成し、この受光センサ２０の形成領域に変光構造５０を設けるようにしたので、受光センサを駆動回路基板１０とは別に設ける場合と比較して、受光センサの占有スペースを縮小することができる。すなわち、図２に示したように、受光センサ２０および変光構造５０を含む姿勢検出構造全体としての低背化が可能である。また、受光センサを別体として設けた場合に必要となるＦＰＣ等の電気信号配線手段を別途用意する必要がなくなるので、低コスト化を図ることが可能である。

また、本実施の形態によれば、表示素子としての液晶層１８を照明するバックライト８０からの照明光の一部を利用して受光センサによる受光動作を行うようにしたので、発光源を別途設ける必要がない。また、受光センサ２０は、バックライト８０から出射され反射部９０により反射された照明光を、変光構造５０を介して選択的に受光するようにしたので、バックライト８０と変光構造５０との間に位置する駆動回路基板１０に受光センサを形成配置することが可能になる。

＜変形例＞
図９は、上記第１の実施の形態の変形例に係る画像表示装置２の断面構造を模式的に表すものである。なお、上記第１の実施の形態の画像表示装置１と同様の構成要素については、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

［装置構成］
この画像表示装置２では、変光構造５０Ａの変光材５２として、画像表示領域１４の液晶層１８に用いる液晶材料と同じ液晶５２ｃを利用している。すなわち、この変光構造５０Ａは、両側面のシール部５４ｅ，５４ｆと、駆動回路基板１０と、ＣＦ基板３０Ａとにより囲まれた閉空間（収容部５４Ａ）に液晶５２ｃを封入して構成したものである。これを可能にするため、ＣＦ基板３０Ａは、画像表示領域１４のみならず、受光領域２２にまで延びている。変光構造５０Ａの収容部５４Ａの上側内面には反射部９０が形成されている。この反射部９０は、バックライトからの光を反射するだけではなく、外部から変光構造５０Ａの内部へと光が漏れ込むのを防ぐ機能をも有する。

本実施の形態では、液晶５２ｃを収容部５４Ａの内部の全体に充填するのではなく、収容部５４Ａの内部体積のほぼ半分程度まで充填するにとどめ、残余部分は空隙（空気または真空）５２ｄとする。収容部５４Ａ内での液晶５２ｃの移動を容易にするためである。なお、この場合も、液晶５２ｃの移動をさらに容易にするため、上記第１の実施の形態（図２）の場合と同様に、収容部５４Ａの内面に撥水処理（液晶５２ｃをはじく疎水性を付与する処理）を施すことが好ましい。

［製造プロセス］
本実施の形態の変光構造５０Ａは、例えば、次のようにして形成することができる。すなわち、像表示領域１４の液晶層１８を形成する滴下（ＯＤＦ:on-drop-filling）プロセスにおいて、液晶層１８に用いる液晶材料を画像表示領域１４に滴下すると共に、これと同じ液晶材料（液晶５２ｃ）を、受光領域２２のうちのシール部５４ｅ，５４ｆによって囲まれた領域にも滴下する。なお、シール部５４ｅ，５４ｆは、画像表示領域１４の液晶層１８の周囲を取り囲むように形成されるシール部（図示せず）と同様の方法により予め形成可能である。しかる後、上側からＣＦ基板３０Ａによって封止する。これにより、液晶層１８の形成と、液晶５２ｃを含む変光構造５０Ａの形成とを一括して行うことができる。なお、プロセスの簡略化のため、反射部９０を予めＣＦ基板３０Ａの側に形成しておき、ＣＦ基板３０Ａによって変光構造５０Ａを封止したときに収容部５４Ａの上側内面に反射部９０が位置するようにしておくことが好ましい。

［作用］
本実施の形態では、画像表示装置２の姿勢に応じて、変光構造５０Ａの収容部５４Ａ内で液晶５２ｃが移動する。バックライト８０から出射された光Ｌ１，Ｌ２は、それぞれ、液晶５２ｃ，空隙５２ｄを通って反射部９０に達し、ここで反射されたのち、再び液晶５２ｃ，空隙５２ｄを通って受光素子２４ａ，２４ｂに入射する。ここで、変光材としての液晶５２ｃは、遮光性をあまり有しないが、その透過率は空隙５２ｄの透過率に比べると幾分低くなるので、液晶５２ｃを光が往復する間に、ある程度減光される。すなわち、液晶５２ｃは減光層として機能する。このため、液晶５２ｃを経て受光素子２４ａに入射する光Ｌ１は、空隙５２ｄを経て受光素子２４ｂに入射する光Ｌ２に比べて、光量が若干低下し、受光素子２４ａ，２４ｂの各出力間に差が生ずる。この差分は、図７に示した受光回路によって検出される。

なお、液晶層１８および液晶５２ｃが、例えばＶＡ（vertical alignment）モード液晶等のように、電界非印加時において黒表示となるものである場合には、変光構造５０Ａの光路中に適切な偏光層を適宜挿入形成することにより、液晶５２ｃを、ほとんどの光を遮光する遮光層として機能させることも可能である。この場合には、受光素子２４ａ，２４ｂの各出力間の差分が増大するので、検出感度が向上する。

以上のように、本変形例によれば、変光構造５０Ａにおける変光材５２として、液晶層１８に用いられる液晶材料と同じ液晶５２ｃを用いるようにしたので、液晶層１８の液晶封入時に一緒に変光構造５０Ａの収容部５４Ａへの液晶封入が可能である。すなわち、通常の液晶パネル製造工程の中で駆動回路基板の中に変光構造５０Ａをも同時に作り込むことができ、特段のプロセスを必要としない。したがって、全体の製造工程数を増加させることがなく、コストアップを回避することができる。

なお、上記第１の実施の形態およびその変形例では、液晶表示装置に通常備えられているバックライトからの光を一旦反射させて受光センサに導くようにしたが、バックライトをもたない表示装置にも適用は可能である。例えば、有機ＥＬ素子等の自発光型素子を用いて画像表示を行う表示装置の場合には、この有機ＥＬ素子を、画像表示領域のみならず受光領域にまで形成しておき、この有機ＥＬ素子からの光を利用して受光センサによる受光動作を行えばよい。

＜第２の実施の形態＞
図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る画像表示装置３を模式的に示す断面図である。なお、上記実施の形態および変形例と同様の構成要素については、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

［装置構成］
この画像表示装置３は、図１０に示すように、変光構造５０Ｂを備えている。この変光構造５０Ｂは、上記第１の実施の形態（図２）の変光構造５０において、上部の遮光材５４ｃに代えて透明材５４ｇを設けるようにしたものである。すなわち、変光構造５０Ｂは、遮光材５４ａ，５４ｂ，５４ｄおよび透明材５４ｇにより囲まれた収容部５４Ｂの内部に、第１の液体５２ａおよび第２の液体５２ｂを封入したものである。反射部９０（図２）は設けられていない。

この画像表示装置３では、外部から入射した光（外来光）が、変光構造５０Ｂを選択的に透過して受光センサ２０の各受光素子により選択的に受光されるようになっている。なお、本実施の形態では、バックライト２８０の出射面が、画像表示領域１４にのみ向かい合うように配置され、受光領域２２にまで延びてはいない。受光領域２２における受光動作は外部（表示画面側）からの入射光を利用して行われるようになっており、バックライト２８０からの光は不要だからである。但し、上記第１の実施の形態の場合と同様に、バックライト２８０が受光領域２２にまで延びていても差し支えはない。その他の構成は、図２と同様である。

［作用］
次に、本実施の形態の作用を説明する。図１０に示すように、表示画面側からの外部光は、駆動回路基板１０の受光センサ２０に向けて入射する。受光センサ２０に向かう外部光のうち、一部の外光Ｌ３は、透明な第１の液体５２ａを透過し（または僅かに減光され）、受光センサ２０のうちの対応する受光素子（例えば、上下方向の上に対応する受光素子２４ａ）に入射する。また、外部光のうち、一部の外光Ｌ４は、不透明な第２の液体５２ｂにより殆どが遮光される。これにより、光センサ２０のうちの対応する受光素子（例えば、上下方向の下に対応する受光素子２４ｂ）には入射する外光Ｌ４はほとんどない。これにより、受光センサ２０の複数の受光素子２４ａ〜２４ｄの各受光量が選択的に変化する。姿勢判定部７０は、上記第１の実施の形態の場合と同様にして、比較器７２ａからの差分電圧Ｖｏｕt１と、比較器７２ｂからの差分電圧Ｖｏｕt２とに基づき、重力方向に対する姿勢を判定する。

以上のように、本実施の形態によれば、外部光を利用して受光センサ２０による受光動作を行うことにより、姿勢の検出を行うようにしている。したがって、バックライト２８０は、受光領域２２に対向した領域にまで延びている必要がなく、小型化が可能である。また、バックライトをもたない表示装置（例えば、有機ＥＬ素子を用いた表示装置等）にも容易に適用可能である。

＜応用例１＞
図１１は、本発明の第３の実施の形態に係る電子装置としてのデジタルカメラ３００を示す図であり、（ａ）は、デジタルカメラ３００を正面から見た図、（ｂ）は、デジタルカメラ３００を背後から見た図である。なお、上記実施の形態および変形例と同様の構成要素については、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

このデジタルカメラ３００は、画像表示部３２０と、制御部３５０を備えている。また、デジタルカメラ３００は、例えば、フラッシュ用の発光部、メニュースイッチおよびシャッターボタン等を有している。本実施の形態の画像表示部３２０が、上記実施の形態および変形例の画像表示装置に対応する。したがって、画像表示部３２０の受光センサ２０の受光量に応じて、デジタルカメラ３００の姿勢を検出することができる。なお、検出されたデジタルカメラ３００の姿勢変化に応じて、画像表示部３２０の表示の向きを変えるようにしてもよい。

＜応用例２＞
図１２は、本発明の第４の実施の形態に係る電子装置としての携帯電話４００を示す図である。なお、上記実施の形態および変形例と同様の構成要素については、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

この携帯電話４００は、画像表示部４２０と、制御部４５０を備えている。また、携帯電話４００は、例えば、ダイヤルボタンや送受信機等を有している。本実施の形態の画像表示部４２０が、上記実施の形態および変形例の画像表示装置に対応する。したがって、画像表示部４２０の受光センサ２０の受光量に応じて、携帯電話４００の姿勢を検出することができる。なお、検出された携帯電話４００の姿勢変化またはヒンジ部４４０を回動中心とした画像表示部４２０の姿勢変化に応じて、画像表示部４２０の表示の向きを変えるようにしてもよい。

＜応用例３＞
図１３は、本発明の第５の実施の形態に係る電子装置としてのパーソナルコンピュータ（ＰＣ）５００を示す図である。なお、上記実施の形態および変形例と同様の構成要素については、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

このＰＣ５００は、ノート型のＰＣであり、画像表示部５２０と、制御部５５０を備えている。また、ＰＣ５００は、例えば、文字等の入力操作のためのキーボード等を有している。本実施の形態の画像表示部５２０が、上記実施の形態および変形例の画像表示装置に対応する。したがって、画像表示部５２０の受光センサ２０の受光量に応じて、ＰＣ５００の姿勢を検出することができる。なお、検出されたＰＣ５００の姿勢変化またはヒンジ部５４０を回動中心とした画像表示部５２０の姿勢変化に応じて、画像表示部５２０の表示の向きを変えるようにしてもよい。

＜応用例４＞
図１４は、本発明の第６の実施の形態に係る電子装置としてのビデオカメラ６００を示す図である。なお、上記実施の形態および変形例と同様の構成要素については、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

このビデオカメラ６００は、画像表示部６２０と、制御部６５０を備えている。また、ビデオカメラ６００は、例えば、被写体撮影用のレンズや撮影時のスタート／ストップスイッチを有している。本実施の形態の画像表示部６２０が、上記実施の形態および変形例の画像表示装置に対応する。したがって、画像表示部６２０の受光センサ２０の受光量に応じて、ビデオカメラ６００の姿勢を検出することができる。なお、検出されたビデオカメラ６００の姿勢変化またはヒンジ部６４０を回動中心とした画像表示部６２０の姿勢変化に応じて、画像表示部６２０の表示の向きを変えるようにしてもよい。

[その他の実施の形態]
以上、いくつかの実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。

例えば、上記の各実施の形態等では、受光センサ２０が４つの受光素子２４ａ、２４ｂ、２４ｃおよび２４ｄを有する場合について説明したが、受光センサ２０の受光素子の数は４つに限らず、姿勢の方向を判定可能な限りにおいて、任意の数の受光素子を設けることができる。例えば、図１５に示すように、受光領域の中央に設けられた受光素子２４１と、受光素子２４１の右側に配置された受光素子２４ｄと、受光素子２４１の上側に配置された受光素子２４ａとを備える３素子構成の受光センサ２０Ａを採用するようにしてもよい。この構成では、受光素子２４１の出力と受光素子２４ａの出力との差分、および、受光素子２４１の出力と受光素子２４ｄの出力との差分に基づいて姿勢を判定することが可能である。この場合には、上記の実施の形態等に比べて受光素子の数を減らすことができ、受光回路の簡略化が可能である。

また、例えば図１６に示したように、受光センサ２０の受光素子をより細分化して、多数の受光素子２４_n（ｎ＝１〜ｋ）を備えるようにしてもよい。図１６に示した例では、上記第１の実施の形態（図５）における受光素子２４ａ〜２４ｄをそれぞれ４分割し、合計１６個の受光素子２４₁〜２４₁₆を配置した場合を示している。この場合、上記の各実施の形態の場合と同様に液体からなる変光材を用いて変光構造を構成するようにすれば、受光回路は、いわば簡易的な水準器を構成することとなるので、表示画面Ｄの方向がほぼ水平な方向に近い場合であっても、装置の姿勢を検知することが可能である。

また、上記各実施の形態等では、変光材５２として透明な第１の液体５２ａと不透明な第２の液体５２ｂとを用い、遮光率の異なる変光材を利用して姿勢検出を行うようにしたが、これに代えて、反射率の異なる液体を用いるようにしてもよい。この場合には、例えば図１７に示したように、第２の液体５２ｂとして水銀等の反射率の高い（または吸光度の高い）液体を用いると共に、第１の液体５２ａとして反射率のより低い液体（水等）を用いる。また、反射部９０は不要であり、その代わりに吸光材５４ｈを配置する。この例では、バックライト８０から第２の液体５２ｂに向かった光は、第２の液体５２ｂの表面で反射して、対応する受光素子２４ａに入射する。一方、バックライト８０から第１の液体５２ａに向かった光は、第１の液体５２ａによって吸収され、あるいは第１の液体５２ａを透過したのち吸光材５４ｈにおいて吸収され、対応する受光素子２４ｂにはほとんど到達しない。姿勢判定部７０は、受光量が多い受光素子を、例えば上下方向の下に位置すると判定し、受光量が少ない他の受光素子を、上下方向の上に位置すると判定することができる。なお、変光材５２として、非反射性の第１の液体５２ａと反射性の第２の液体５２ｂとの組み合わせではなく、収容部に封入された単一の反射性液体と真空または空気との組み合わせを用いてもよい。

また、上記の実施の形態等では、変光材５２として液体を用いるようにしたが、例えば図１８（ａ）〜（ｄ）に示したように、液体以外の材料であってもよい。具体的には、例えば図１８（ａ）に示したように、変光材５２が変光性粉体であってもよい。この場合には、収容部５４Ａに、空隙（真空または空気）が残るように変光性粉体５２ｅを移動自在に収容する。変光性粉体５２ｅは、例えばカーボンブラック等の遮光性の粉体でもよいし、金属の微粒子等からなる反射性の粉体でもよい。

また、図１８（ｂ）に示すように、変光材５２が回転軸５２ｄ２を中心に回動自在に支持された扇状の回動部材５２ｄ１であってもよい。さらに、図１８（ｃ）に示すように、変光材５２が回転軸５２ｅ２を中心に回動自在に支持された棒状の回動部材５２ｅ１であってもよい。また、図１８（ｄ）に示すように、変光材５２を重り部材５２ｆ１として構成すると共に、この重り部材５２ｆ１をばね部材５２ｆ２によって移動自在に支持するようにしてもよい。この場合、駆動素子１２のセンサ電源配線２３５、ＧＮＤ２３４およびセンサ信号線２３６等の金属配線を作成する際に、その金属配線と同一の材料を用いて重り部材５２ｆ１およびばね部材５２ｆ２を形成することができる。図１８（ｂ）〜（ｄ）において、回動部材５２ｄ１、回動部材５２ｅ１および重り部材５２ｆ１は、遮光性材料からなるものであってもよいし、反射性材料からなるものであってもよい。

１，２，３…画像表示装置、１０…駆動回路基板、１２…駆動素子、１８…液晶素子、２０…受光センサ、２２…受光領域、２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４_n…受光素子、２６…金属配線、３０…カラーフィルタ基板、５０，５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ…変光構造、５２…変光材、５２ａ…第１の液体、５２ｂ…第２の液体、５２ｅ…変光性粉体、５２ｄ１，５２ｅ１…回動部材、５２ｄ２，５２ｅ２…回転軸、５２ｆ１…重り部材、５２ｆ２…ばね部材、５４，５４Ａ，５４Ｂ…収容部、７０…姿勢判定部、８０，２８０…バックライト、９０…反射部、３００…デジタルカメラ（電子装置）、４００…携帯電話（電子装置）、５００…パーソナルコンピュータ（電子装置）、６００…ビデオカメラ（電子装置）、３２０，４２０，５２０，６２０…画像表示部、３５０，４５０，５５０，６５０…制御部、Ｄ…表示画面。

Claims

液晶表示素子を駆動する駆動素子と、互いに異なる位置に配置された複数の受光素子を含む受光センサとが一体に形成された回路基板と、
前記液晶表示素子を照明するバックライトと、
前記回路基板の前記受光センサが形成された領域に設けられ、重力方向に対する姿勢に応じて自ら移動することによって、受光センサにおける前記複数の受光素子のいずれかにおける前記バックライトからの光の受光量を選択的に変化させる変光材を含む変光構造と、
前記受光センサの受光量に基づいて前記姿勢を判定する姿勢判定部と
を備えた画像表示装置。
前記変光構造における前記変光材は遮光性材料からなる
請求項１に記載の画像表示装置。
前記変光構造における前記変光材は反射性材料からなる
請求項１に記載の画像表示装置。
前記変光構造は、前記変光材としての第１の液体と、この第１の液体を移動自在に収容する容器とを有する
請求項１に記載の画像表示装置。
前記変光構造は、前記第１の液体とは分離した状態で前記容器内に封入された、前記第１の液体とは異なる比重および変光特性を有する第２の液体をさらに含む
請求項４に記載の画像表示装置。
前記変光構造は、前記変光材としての変光性粉体と、この変光性粉体を移動自在に収容する容器とを有する
請求項１に記載の画像表示装置。
前記変光構造は、回転軸を中心に回動自在に支持された、前記変光材としての回動部材を有する
請求項１に記載の画像表示装置。
前記変光構造は、前記変光材としての重り部材と、この重り部材を移動自在に支持するばね部材とを有する
請求項１に記載の画像表示装置。
前記回路基板は、前記駆動素子および前記受光センサに接続された金属配線を含み、
前記重り部材と前記ばね部材とが、前記金属配線と同一材料によって形成されている
請求項８に記載の画像表示装置。
反射部をさらに備え、
前記受光センサが、前記バックライトから出射されて前記反射部により反射された光を前記変光構造を介して選択的に受光する
請求項１に記載の画像表示装置。
前記変光構造は、前記変光材としての液体材料と、この液体材料を移動自在に収容する容器とを有し、
前記変光材としての液体材料が、前記液晶表示素子に用いられる液晶材料と同じものである
請求項１に記載の画像表示装置。
前記姿勢判定部が、前記複数の受光素子の各々の受光量の差に基づいて前記姿勢を判定する
請求項１に記載の画像表示装置。
前記姿勢判定部は、前記複数の受光素子の各々の前記受光量の差が所定値を越える場合にのみ、その受光量の差に基づいて前記姿勢を判定する
請求項１２に記載の画像表示装置。
前記姿勢判定部による判定結果に応じて、前記液晶表示素子によって表示される画像の表示の向きを切り換える
請求項１に記載の画像表示装置。
画像表示部と、
前記画像表示部を制御する制御部と
を備え、
前記画像表示部が、
液晶表示素子を駆動する駆動素子を含む駆動回路と、互いに異なる位置に配置された複数の受光素子を含む受光センサとが一体に形成された回路基板と、
前記液晶表示素子を照明するバックライトと、
前記回路基板の前記受光センサが形成された領域に設けられ、重力方向に対する姿勢に応じて自ら移動することによって、前記受光センサにおける前記複数の受光素子のいずれかにおける前記バックライトからの光の受光量を選択的に変化させる変光材を含む変光構造と、
前記受光センサの受光量に基づいて前記姿勢を検出する姿勢検出処理部と
を備えた電子装置。
表示素子を駆動する駆動素子と、互いに異なる位置に配置された複数の受光素子を含む受光センサとが一体に形成された回路基板と、
前記回路基板の前記受光センサが形成された領域に設けられ、重力方向に対する姿勢に応じて自ら移動することによって受光センサにおける前記複数の受光素子のいずれかの受光量を選択的に変化させる変光材を含む変光構造と、
前記受光センサの受光量に基づいて前記姿勢を判定する姿勢判定部と
を備え、
前記変光構造は、前記変光材としての重り部材と、この重り部材を移動自在に支持するばね部材とを有する
画像表示装置。
前記回路基板は、前記駆動素子および前記受光センサに接続された金属配線を含み、
前記重り部材と前記ばね部材とが、前記金属配線と同一材料によって形成されている
請求項１６に記載の画像表示装置。
液晶表示素子を駆動する駆動素子と、互いに異なる位置に配置された複数の受光素子を含む受光センサとが一体に形成された回路基板と、
前記回路基板の前記受光センサが形成された領域に設けられ、重力方向に対する姿勢に応じて自ら移動することによって、受光センサにおける前記複数の受光素子のいずれかの光の受光量を選択的に変化させる変光材を含む変光構造と、
前記受光センサの受光量に基づいて前記姿勢を判定する姿勢判定部と
を備え、
前記変光構造は、前記変光材としての液体材料と、この液体材料を移動自在に収容する容器とを有し、
前記変光材としての液体材料が、前記液晶表示素子に用いられる液晶材料と同じものである
画像表示装置。