JP4814232B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、反射光を利用して画像を表示する液晶表示装置に関するものである。

携帯電話機に代表される昨今の情報端末装置は、急速に普及し、同時に高機能化が進行している。これらの情報端末装置には、液晶表示装置が多く組み込まれている。これらの情報端末装置で重要なことは、液晶表示装置の可視性を高めて見やすくすることと、消費電力を低減すること（特に、電池駆動の情報端末装置において）である。

透過型及び半透過型の液晶表示装置は、バックライトとして、ＬＥＤや陰極線管などの光源を液晶層の背面に配置することによって、可視性を高めている。その際、バックライト光を広い範囲に均一に照射するために、指向性の低い光源を用いるのが一般的である。

図１１は、バックライトを利用する、従来の液晶表示装置の構成図である。図１１に示す従来の液晶表示装置は、液晶装置１の背面にバックライトである光源２を備え、光源２からの光は、液晶装置１を透過して、視野範囲３に至り、広い範囲で可視できるようになっている。

図１１に示すような従来の液晶表示装置では、表示内容が十分に広い視野範囲３にわたって良好に見えるようにするために、十分な輝度を有する光源２を使用する必要があった。その結果、視野範囲３が広ければ広いほど、すなわち、液晶表示装置の視野角が広ければ広いほど、光源２の消費電力がますます増大するという課題があった。

文献１（日本国特開２００３−１３１２３０号公報）は、光源手段／輝度上昇手段／液晶表示器／第１の光学素子／第２の光学素子からなる構造の液晶表示器を開示している。文献１が開示する液晶表示器においては、第１の光学素子は、液晶表示器の複数の画素に対応して、複数の凸レンズ部を有し、第２の光学素子は、第１の光学素子の屈折力を相殺する複数の凹レンズ部を有する。狭視野角で使う時は、第１の光学素子と第２の光学素子を密着させて、屈折力を相殺し、広視野角で使う時は、第１の光学素子と第２の光学素子を離して、屈折力を生かして使う。文献１が開示する液晶表示器は、この構成によって、視野角を制御できるとしている。しかしながら、文献１が開示する液晶表示器は、視野角範囲と視野角方向の設定が固定的であって、それらを動的に変える機構を有していない。

また、文献２（日本国特開２００１−３１１９４６号公報）は、反射型液晶装置の視野角を制御する技術を開示している。図１２は、視野角が制御可能な、従来の反射型液晶装置の構成図である。図１２に示す反射型液晶装置は、液晶装置１の背面に外来光５を反射する反射板４ａ、４ｂ、４ｃを備える。反射板４ａ、４ｂ、４ｃは、反射角度調整装置が取り付けられた、角度調整可能な小鏡からなり、画素ごとに設けられている。この反射型液晶装置では、反射光が利用者のいる方向に向かうように、反射板４ａ、４ｂ、４ｃの角度を調整する。しかしながら、文献２が開示する反射型液晶装置は、表示光として外光を反射させて利用しているために、低消費電力化には寄与しているが、全視野範囲にわたって十分な輝度を得ることが難しく、特に、外光が乏しい暗い所では、十分に機能しないといった問題があった。

このように、従来の液晶表示装置では、良好な可視性の確保と、消費電力の低減とを同時に実現することは困難である。
日本国特開２００３−１３１２３０号公報 日本国特開２００１−３１１９４６号公報

そこで本発明は、利用者に対する良好な可視性を確保し、同時に光源の発光電力を節減できる液晶表示装置を提供することを目的とする。

第１の発明に係る液晶表示装置は、指向性を持つ光を発光する光源と、光源が発光した光を反射する反射部と、反射部で反射された光が透過する液晶層と、液晶層の表示画像を見る利用者の目の位置を検出し、目の位置に関する第１の位置情報を生成する位置検出部と、第１の位置情報に基づいて、反射部の回転角を制御し反射部が反射する光の反射角を調整する反射角制御部とを備える。

この構成によれば、液晶表示装置は、第１の位置情報に基づいて、反射部による反射光が利用者の目の位置に向けて射出されるように動的に調整できる。したがって、液晶表示装置は、常に利用者に対して良好な可視性を確保でき、また、同時に、利用者には見えない無駄な方向に反射光を射出しなくて済むので、その分、節電できる。

第２の発明に係る液晶表示装置は、第１の発明に加え、反射角制御部は、第１の位置情報に基づいて、反射部の回転角を一定の範囲で周期的に振動させる。

この構成によれば、反射部の回転角を一定の範囲で周期的に振動させることにより、反射部が反射する光の反射方向を周期的に振動させることができる。したがって、多数の利用者がいる場合など、広い視野範囲が必要な時、この構成の液晶表示装置は効果的である。

第３の発明に係る液晶表示装置は、第１の発明に加え、反射部の回転角に従って、光源の発光強度と発光角度の少なくとも一つを調整する発光制御部をさらに備える。

この構成によれば、反射部の回転角と共に光源の発光角度を調整できるので、利用者には見えない無駄な方向に射出される反射光を低減できる。さらに、光源は、反射光の方向によって最適な光量を得るように発光強度が調整されるので、無駄がない。

第４の発明に係る液晶表示装置は、第３の発明に加え、光源は、複数の発光源を有し、発光制御部は、第１の位置情報に基づいて、複数の発光源のそれぞれの発光強度と発光角度の少なくとも一つを調整する。

第５の発明に係る液晶表示装置は、第４の発明に加え、発光制御部は、第１の位置情報に基づいて、複数の発光源の内から、一部の発光源を点灯し、その他の発光源を消灯する。

これらの構成によれば、複数の発光源を有する光源を利用して、効率良く反射光を射出できる液晶表示装置を提供できる。また、第１の位置情報に基づいて、複数の発光源の内から、利用者の位置に対して最適な発光源を点灯し、その他の光源は消灯することによって、不要な消費電力を削減できる。

第６の発明に係る液晶表示装置は、第３の発明に加え、位置検出部は、利用者と液晶層との間の距離を検出し、検出した距離に関する第２の位置情報をさらに生成し、発光制御部は、第２の位置情報に基づいて、光源の発光強度を調整する。

この構成によれば、第２の位置情報に基づいて、利用者が近くにいれば発光強度を低減し、遠くにいれば発光強度を増大して、利用者に対して、常に好適な明るさの表示を行う液晶表示装置を提供できる。

第７の発明に係る液晶表示装置は、第３の発明に加え、位置検出部は、液晶層の表示画面を見る複数の利用者の目の位置を検出し、複数の利用者の目の位置に関する第３の位置情報をさらに生成し、反射角制御部は、第３の位置情報に基づいて、反射部の回転角を制御して反射部が反射する光の反射角を調整し、発光制御部は、光源の発光強度と発光角度の少なくとも一つを調整して、液晶層を透過した光を、複数の利用者の一人一人に到来させる。

この構成によれば、複数の利用者がいる場合、第３の位置情報に基づいて、複数の利用者の一人一人に向けて、反射光を射出することができるので、複数の利用者の一人一人に対して、良好な表示が可能な液晶表示装置を提供できる。

第８の発明に係る液晶表示装置は、第１の発明に加え、反射角制御部は、反射部の回転角を一定の範囲で振動させ、反射部によって反射された光は、反射部の回転角によって、液晶層の異なる部分を透過し、液晶層は、液晶層の表示画像を見る利用者の、液晶層に対する位置と角度によって、異なる表示画像を提示する。

この構成によれば、利用者の見る角度によって異なる表示画像を提示する液晶表示装置を提供できる。例えば、左右にいる利用者に対して、一つの液晶表示装置を使用して、異なる表示画像を提示することができる。

第９の発明に係る液晶表示装置は、第１の発明に加え、液晶層は、反射部の回転角と同期して表示画像を切り替え、液晶層の表示画像を見る利用者の、液晶層に対する位置と角度によって、異なる表示画像を提示する。

第１０の発明に係る液晶表示装置は、第３の発明に加え、光源は、複数の発光源を有し、発光制御部は、第１の位置情報に基づいて、複数の発光源の内の１つの発光源を点灯し、その他の発光源を消灯し、液晶層は、複数の発光源のそれぞれの発光源の点灯と同期して表示画像を切り替え、液晶層の表示画像を見る利用者の、液晶層に対する位置と角度によって、異なる表示画像を提示する。

これらの構成によれば、利用者の見る位置と角度によって異なる表示画像を提示する液晶表示装置を提供できる。例えば、液晶表示装置を見ながら、液晶表示装置の前を左から右に移動する一人の人物に対して、人物の位置を検出し、人物の位置によって、異なる表示画像を提示することができる。

第１１の発明に係る液晶表示装置は、第１の発明に加え、反射部は、複数の可動鏡を有し、反射角制御部は、第１の位置情報に基づいて、複数の可動鏡のそれぞれの回転角を制御し、複数の可動鏡のそれぞれが反射する光の反射角を調整する。

この構成によれば、一つの反射鏡を有する反射部に比較して、複数の可動鏡の個々の回転角が小さくて済む。したがって、応答速度が速い液晶表示装置を提供できる。

第１２の発明に係る液晶表示装置は、第１１の発明に加え、複数の可動鏡によって反射された光は、可動鏡ごとに、液晶層の異なる部分を透過し、液晶層は、液晶層の表示画像を見る利用者の、液晶層に対する位置と角度によって、異なる表示画像を提示する。

この構成によれば、第８の発明記載の液晶表示装置と同様な効果を有し、より早い応答速度で動作する液晶表示装置を実現できる。

第１３の発明に係る液晶表示装置は、液晶層と、液晶層と傾斜角を持って液晶層の背面に配置された反射部と、反射部の一端に配置され、指向性を持つ光を発光する光源とを備え、反射部は、アレイ状に配置された複数の可動鏡を有し、複数の可動鏡は、光源が発光した光を反射し、液晶層に向けて射出する。

この構成によれば、一つの光源から、すべての可動鏡に光を射出できるので、効率よい液晶表示装置を提供できる。複数の可動鏡は、液晶層の画素単位に設けることもできる。

第１４の発明に係る液晶表示装置は、第１３の発明に加え、液晶層の表示画像を見る利用者の目の位置を検出し、目の位置に関する第１の位置情報を生成する位置検出部をさらに備え、複数の可動鏡は、第１の位置情報に基づいて、それぞれの回転角を調整し、それぞれが反射する光の反射角を調整する。

この構成によれば、複数の可動鏡は、第１の位置情報に基づいて、反射光が利用者の目の位置に向けて射出されるように調整できる。したがって、常に利用者に対して良好な可視性を確保でき、また、同時に、利用者には見えない無駄な方向に反射光を射出しなくて済むので、その分、節電できる。その結果、この構成によれば、良好な可視性を確保し、消費電力を低減した液晶表示装置を提供できる。

本発明によれば、利用者に対する良好な可視性を確保し、同時に発光電力を節減できる液晶表示装置を提供することできる。

本発明の実施の形態１における液晶表示装置のブロック図 本発明の実施の形態１における液晶表示装置の第１の説明図 本発明の実施の形態１における液晶表示装置の第２の説明図 本発明の実施の形態２における液晶表示装置の説明図 （ａ）本発明の実施の形態３における液晶表示装置の第１の説明図、（ｂ）本発明の実施の形態３における液晶表示装置の第２の説明図 本発明の実施の形態４における液晶表示装置の説明図 本発明の実施の形態５における液晶表示装置の説明図 （ａ）本発明の実施の形態６における液晶表示装置の構成図、（ｂ）本発明の実施の形態６における液晶表示装置の構成図 （ａ）本発明の実施の形態６における小型の可動鏡の構成図、（ｂ）本発明の実施の形態６における電圧印加時の小型の可動鏡の構成図 本発明の実施の形態７における液晶表示装置のブロック図 バックライトを利用する、従来の液晶表示装置の構成図 視野角が制御可能な、従来の反射型液晶装置の構成図

次に、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における液晶表示装置のブロック図である。本形態の液晶表示装置は、指向性が高い光を発光する光源１０と、光源１０が発光した光を反射する反射部２００と、反射部２００で反射された光が透過する液晶層３０と、液晶層３０の表示画像を見る利用者１００の目の位置を検出し、目の位置に関する位置情報（以下、「第１の位置情報」と呼ぶ）を生成する位置検出部４０と、第１の位置情報に基づいて、反射部２００の回転角を制御し、反射部２００が反射する光の反射角を調整する反射角制御部５０と、反射部２００が反射する光の反射角に従って、光源１０の発光強度と発光角度を制御する発光制御部６０とを備える。位置検出部４０は、液晶表示装置の表示画像を見る利用者１００の顔部分を撮影するカメラ４１と、カメラ４１が撮影した画像から利用者１００の目の位置を抽出し、目の位置に関する位置情報（第１の位置情報）を生成する位置検出ユニット４２とを有する。

図２と図３は、本発明の実施の形態１における液晶表示装置の説明図である。

図１と図２を参照して、本発明の実施の形態１における液晶表示装置のある状態における動作を説明する。図２では、基台７２に液晶層３０と光源１０が取り付けられており、第１利用者１０１が、液晶層３０の右前方に位置している。反射部２００は、基台７１とそれに取り付けられた反射板２０からなり、反射板２０が、光源１０からの光をある角度（第１角度２１）で反射して、その反射光が液晶層３０を透過して第１利用者１０１の方向に到達する。

図２において、カメラ４１が第１利用者１０１の顔部分を撮影し、図１の位置検出ユニット４２が、カメラ４１が撮影した画像から第１利用者１０１の目の位置を抽出し、第１の位置情報を生成する。位置検出ユニット４２が生成した第１の位置情報に基づいて、反射角制御部５０は、反射板２０を第１角度２１に設定し、発光制御部６０は、光源１０の発光強度と発光角度とを制御する。この結果、光源１０によって発光された光は、反射板２０で反射され、無駄なく、液晶層３０を透過して、第１利用者１０１に到達し、第１利用者１０１は、視野範囲９０の範囲で、液晶層３０の表示画面を快適に見ることができる。

次に、図１と図３を参照して、本発明の実施の形態１における液晶表示装置の他の状態における動作を説明する。図３では、第２利用者１０２が、液晶層３０の左前方に位置している。カメラ４１が、第２利用者１０２の顔部分を撮影し、位置検出ユニット４２が、カメラ４１が撮影した画像から第２利用者１０２の目の位置を抽出し、第１の位置情報を生成する。位置検出ユニット４２が生成した第１の位置情報に基づいて、反射角制御部５０は、反射板２０を第２角度２２に設定し、発光制御部６０は、光源１０の発光強度と発光角度とを制御する。この結果、光源１０によって発光された光は、反射板２０で反射され、無駄なく、液晶層３０を透過して、第２利用者１０２に到達し、第２利用者１０２は、視野範囲９０の範囲で、液晶層３０の表示画面を快適に見ることができる。

以上説明したように、本形態の液晶表示装置では、位置検出部４０が、利用者の目の位置を検出して目の位置に関する位置情報（第１の位置情報）を生成し、生成された第１の位置情報に基づいて、反射角制御部５０が、反射板２０の回転角を制御し、発光制御部６０が、光源１０の発光強度と発光角度とを制御し、利用者の目の方向に、光源１０が発光した光が無駄なく到達するようにしている。この結果、利用者の位置にかかわらず、利用者は、必要十分な視野範囲９０の範囲で、液晶表示装置の表示画面を見ることができる。同時に、本形態の液晶表示装置は、利用者が必要とする視野範囲以外には、光源１０からの光が届かないようにすることができるので、不要な光の照射を抑制でき、無駄な消費電力を削減できる。

さらに、本形態の液晶表示装置は、図２において、カメラ４１が撮影した第１利用者１０１の画像から、位置検出部４０が、第１利用者１０１の目の位置に関する第１の位置情報だけではなく、第１利用者１０１の液晶層３０からの距離を検出し、検出した第１利用者１０１の距離に関する位置情報（以下、「第２の位置情報」と呼ぶ）を生成するように、機能を拡張することができる。この場合、発光制御部６０は、第２の位置情報に基づいて、第１利用者１０１の液晶層３０からの距離に応じて、光源１０の発光強度を制御する。すなわち、発光制御部６０は、第１利用者１０１が液晶層３０の近くに位置する場合、光源１０の発光強度を低減し、第１利用者１０１が液晶層３０から遠くに位置する場合、光源１０の発光強度を増大する。その結果、本形態の液晶表示装置は、第１利用者１０１に対して、常に好適な明るさの表示画面を提供できる。

図３に示す、第２利用者１０２に対しても、同様に、位置検出部４０は、第１の位置情報と第２の位置情報を生成する。その結果、本形態の液晶表示装置は、第２利用者１０２に対しても、常に好適な明るさの表示画面を提供できる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２における液晶表示装置のブロック図は、図１と同様である。

図４は、本発明の実施の形態２における液晶表示装置の説明図である。図４において、図２と同様な構成要素については、同一の符号を付すことにより、説明を省略する。

図１と図４を参照して、本発明の実施の形態２における液晶表示装置の動作を説明する。図４に示す本形態の液晶表示装置では、カメラ４１は、液晶層３０の右前方に位置する第１利用者１０１と、前方中央左よりに位置する第２利用者１０２のそれぞれの顔部分を撮影し、位置検出ユニット４２は、カメラ４１が撮影した画像から第１利用者１０１の目の位置と第２利用者１０２の目の位置とを抽出し、それぞれの目の位置に関する位置情報（以下、「第３の位置情報」と呼ぶ）を生成する。反射角制御部５０は、位置検出ユニット４２が生成した第３の位置情報に基づいて、反射板２０を、第１角度２１から第３角度２３の範囲で、周期的に振動させる。同時に、発光制御部６０は、反射板２０の振動と同期して、光源１０の発光方向と発光強度とを振動させる。その結果、光源１０によって発光された光は、反射板２０によって反射されて、液晶層３０を透過した後、視野範囲９０の範囲で、第１利用者１０１と第２利用者１０２とに到達する。

以上説明したように、本形態の液晶表示装置は、表示画面の前方に並んで位置する二人の利用者に対して、良好な視野範囲９０を提供することができる。さらに、光源１０からの光は、視野範囲９０以外には、照射されることがないので、消費電力の無駄を省くことができる。

なお、以上の説明では、本形態の液晶表示装置の前方に、第１利用者１０１と第２利用者１０２の二人の利用者がいると仮定したが、本形態の液晶表示装置は、前方に３人以上の利用者がいる場合にも、等しく有効である。この場合には、位置検出部４０は、最も左の利用者の目の位置と最も右の利用者の目の位置とに着目して、第３の位置情報を生成すると好適である。この結果、第３の位置情報に基づいて、反射角制御部５０は反射板２０を制御し、発光制御部６０は光源１０を制御して、本形態の液晶表示装置は、前方にいる３人以上の利用者に対して、良好な視野範囲９０を提供することができる。

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３における液晶表示装置のブロック図は、図１と同様である。ただし、光源１０は、２つの発光源を有し、発光制御部６０は、この２つの発光源を制御する。

図５（ａ）は、本発明の実施の形態３における液晶表示装置の第１の説明図である。図５（ｂ）は、本発明の実施の形態３における液晶表示装置の第２の説明図である。図５（ａ）、（ｂ）において、図２と同様な構成要素については、同一の符号を付すことにより、説明を省略する。

本形態の光源１０は、２つの発光源、すなわち、第１光源１１と第２光源１２とを有する。

図５（ａ）において、カメラ４１が、液晶層３０の右前方に位置する第１利用者１０１の顔部分を撮影し、位置検出ユニット４２は、カメラ４１が撮影した画像から第１利用者１０１の目の位置を抽出し、目の位置に関する位置情報（第１の位置情報）を生成する。すると、位置検出ユニット４２が生成した第１の位置情報に基づいて、反射角制御部５０は、反射板２０の回転角を制御して、反射板２０が反射する光の反射角を調整し、発光制御部６０は、第１光源１１を点灯し、その発光強度と発光角度を制御する。その結果、反射板２０によって反射された光が、液晶層３０を透過した後、視野範囲９０ａの範囲で、第１利用者１０１に到達する。発光制御部６０は、同時に、第２光源１２を消灯する。

次に、図５（ｂ）において、液晶層３０の右前方に位置する第１利用者１０１がいなくなり、代わりに、液晶層３０の左前方に位置する第２利用者１０２が確認されると、カメラ４１は、第２利用者１０２の顔部分を撮影する。位置検出ユニット４２は、カメラ４１が撮影した画像から第２利用者１０２の目の位置を抽出し、目の位置に関する新たな位置情報（新たな第１の位置情報）を生成する。すると、位置検出ユニット４２が生成した新たな第１の位置情報に基づいて、反射角制御部５０は、反射板２０の回転角を制御して、反射板２０が反射する光の反射角を調整し、発光制御部６０は、第２光源１２を点灯し、その発光強度と発光角度を制御する。その結果、反射板２０によって反射された光が、液晶層３０を透過した後、視野範囲９０ｂの範囲で、第２利用者１０２に到達する。発光制御部６０は、同時に、第１光源１１を消灯する。

第１利用者１０１と第２利用者１０２とが、それぞれ、図５（ａ）、（ｂ）に示す位置に、同時にいる場合は、カメラ４１は、第１利用者１０１と第２利用者１０２のそれぞれの顔部分を撮影し、位置検出ユニット４２は、カメラ４１が撮影した画像から第１利用者１０１の目の位置と第２利用者１０２の目の位置とを抽出し、それぞれの目の位置に関する位置情報（第３の位置情報）を生成する。この第３の位置情報に基づいて、反射角制御部５０は、反射板２０を制御し、同時に、発光制御部６０は、第１光源１１と第２光源１２とを点灯し、それぞれの発光強度と発光角度を制御する。この結果、第１利用者１０１と第２利用者１０２に、良好な視野範囲９０ａ、９０ｂを同時に提供することができる。この場合、反射角制御部５０は、反射板２０を、液晶層３０とほぼ平行な状態になるように制御すると好適である。

このように、本形態の液晶表示装置では、第１光源１１と第２光源１２とを液晶層３０の背面の左右に設置することにより、液晶層３０の前面左右に位置する利用者に対して、反射板２０の回転角を、本発明の実施の形態１に比べ、かなり狭い範囲に限定することができる。この結果、基台７１の背丈は、低くても済み、液晶表示装置をより小型化できる。また、反射板２０を回転しなければならない回転角の範囲が狭いので、その分、省電力に寄与できる。

（実施の形態４）
本発明の実施の形態４における液晶表示装置のブロック図は、図１と同様である。ただし、反射部２００は、複数の可動鏡によって構成され、反射角制御部５０は、これら複数の可動鏡を制御する。

図６は、本発明の実施の形態４における液晶表示装置の説明図である。図６において、図２と同様な構成要素については、同一の符号を付すことにより、説明を省略する。

図６に示すように、本形態の液晶表示装置の反射部２００は、基台７１と、それに取り付けられた複数の小さな可動鏡８１、８２、８３を有する。可動鏡８１、８２、８３は、発光制御部６０の制御の下、それぞれが反射する光の反射角を独立に変えることができる。

図６において、カメラ４１が、第１利用者１０１の顔部分を撮影し、位置検出ユニット４２は、カメラ４１が撮影した画像から第１利用者１０１の目の位置を抽出し、目の位置に関する位置情報（第１の位置情報）を生成する。すると、位置検出ユニット４２が生成した第１の位置情報に基づいて、反射角制御部５０は、可動鏡８１、可動鏡８２、及び、可動鏡８３のそれぞれが反射する光の反射角を独立に制御し、発光制御部６０は、光源１０の発光強度と発光角度を制御する。

図６に示すように、可動鏡８１によって反射された光は、液晶層３０の一部を透過して、第１利用者１０１に到来し、可動鏡８２によって反射された光は、液晶層３０の別の一部を透過して、第１利用者１０１に到来し、可動鏡８３によって反射された光は、液晶層３０のさらに別の一部を透過して、第１利用者１０１に到来する。その結果、第１利用者１０１には、液晶層３０の全体を見ることのできる視野範囲９１が確保されることになる。

このとき、光源１０は、可動鏡８１〜８３の全部を一度に照射できる照射角で発光しても良いし、または、より狭い照射角で、可動鏡８１、可動鏡８２、可動鏡８３を個々に、循環して照射しても良い。

本形態の液晶表示装置は、本発明の実施の形態１と同様に、利用者にとって必要十分な視野範囲を確保するように、光源１０の発光範囲を制御できるので、無駄な発光を無くし、省電力に寄与できる。

（実施の形態５）
本発明の実施の形態５における液晶表示装置のブロック図は、図１と同様である。ただし、液晶層３０は、横に並んだ複数の液晶層によって構成される。

図７は、本発明の実施の形態５における液晶表示装置の説明図である。図７において、図２と同様な構成要素については、同一の符号を付すことにより、説明を省略する。

図７に示すように、本形態の液晶表示装置では、液晶層３０は、横方向に並んだ液晶層Ａ３１、液晶層Ｂ３２、及び、液晶層Ｃ３３によって構成されている。液晶層Ａ３１、液晶層Ｂ３２、液晶層Ｃ３３は、それぞれ別の画像を表示している。

反射板２０が角度Ａ２６の位置にある場合、光源１０からの光は、一点破線で示すように、反射板２０で反射された後、液晶層Ａ３１を透過して、視野範囲Ａ９１をもって利用者Ａ１０３に到来する。

反射板２０が角度Ｂ２７の位置にある場合、光源１０からの光は、破線で示すように、反射板２０で反射された後、液晶層Ｂ３２を透過して、視野範囲Ｂ９２をもって利用者Ｂ１０４に到来する。

反射板２０が角度Ｃ２８の位置にある場合、光源１０からの光は、実線で示すように、反射板２０で反射された後、液晶層Ｃ３３を透過して、視野範囲Ｃ９３をもって利用者Ｃ１０５に到来する。

光源１０は、発光制御部６０の制御の下で、反射板２０の位置と連動して、その発光強度と発光角度を変える。

この構成によって、本形態の液晶表示装置は、反射板２０の位置を、角度Ａ２６、角度Ｂ２７、角度Ｃ２８に変えることにより、利用者Ａ１０３、利用者Ｂ１０４、利用者Ｃ１０５に、それぞれ異なった表示画像を提示することができる。

例えば、人物が、本形態の液晶表示装置を見ながら、左前方から右前方に向かって移動している時、図１に示しているように、カメラ４１が、この人物の顔部分を撮影し、位置検出ユニット４２が、この人物の目の位置を検出して、第１の位置情報を生成すると仮定する。反射角制御部５０は、位置検出ユニット４２が生成した第１の位置情報に基づいて、反射板２０の回転角を制御して、反射板２０が反射する光の反射角を調整し、発光制御部６０は、反射板２０の回転角に同期して、光源１０の発光強度と発光角度とを制御する。このような応用例において、人物が利用者Ａ１０３の位置に来た時は、液晶層Ａ３１の表示画面が提示され、人物が利用者Ｂ１０４の位置に来た時は、液晶層Ｂ３２の表示画面が提示され、人物が利用者Ｃ１０５の位置に来た時は、液晶層Ｃ３３の表示画面が提示されることになる。

以上説明したように、本形態の液晶表示装置は、利用者の見る位置と角度によって異なる表示画像を提示することができる。本形態の液晶表示装置では、光源１０は、利用者のいる方向の、ある限定された範囲だけに、光を照射すればよいので、無駄な光を照射することがない。したがって、省電力の液晶表示装置を実現できる。

（実施の形態６）
図８（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態６における液晶表示装置の構成図である。本形態の液晶表示装置は、液晶層１３０と、液晶層１３０の背面に傾斜角を持って配置された基台１４０と、基台１４０の上にアレイ状に配置された複数の可動鏡１２０と、可動鏡１２０に向けて、ほぼ平行な光ビームを発光する光源１１０によって構成される。複数の可動鏡１２０は、小型に作られる。

本形態の液晶表示装置は、図１に示した、本発明の実施の形態１の位置検出部４０、反射角制御部５０、及び、発光制御部６０と組み合わせて使用できる。この場合には、本発明の実施の形態１と同様に、位置検出部４０が生成する、利用者の目の位置に関する位置情報（第１の位置情報）に基づいて、反射角制御部５０は、複数の可動鏡１２０の回転角を制御し、反射光を利用者の目の位置の方向に向ける。発光制御部６０は、可動鏡１２０の回転角にしたがって、光源１１０の発光強度を制御する。

本構成の小型の可動鏡１２０は、例えば、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）と呼ばれる半導体の微細加工技術で作製された小型鏡を、電磁気作用で稼動させる構成で実現できる。

図９（ａ）は、本発明の実施の形態６における小型の可動鏡の構成図である。図９（ａ）に示すように、本形態の小型の可動鏡１２０は、基台を構成する部材Ｂ１２５及び導体層Ｂ１２６と、それらに挟持された絶縁層１２７と、部材Ｂ１２５の上面に取り付けられた支柱１２４と、支柱１２４に一端を支持された部材Ａ１２２と、部材Ａ１２２の上面に固着された反射鏡１２１と、導体層Ｂ１２６に対面して部材Ａ１２２の下面に固着された導体層Ａ１２３とによって構成される。部材Ａ１２２と、導体層Ａ１２３と、支柱１２４と、部材Ｂ１２５とは、導電性を有し、同電位に保たれる。

図９（ｂ）は、本発明の実施の形態６における電圧印加時の小型の可動鏡の構成図である。図９（ｂ）に示すように、導体層Ａ１２３と導体層Ｂ１２６との間に、電圧を印加すると、電磁気作用により、導体層Ｂ１２６に対して、部材Ａ１２２の開放端が接近する。すなわち、図９（ａ）に示すように、部材Ｂ１２５と導体層Ｂ１２６の間に電圧を印加していない場合は、導体層Ａ１２３と導体層Ｂ１２６の間には、力は作用しないので、部材Ａ１２２は、導体層Ｂ１２６に対してほぼ平行に位置している。次に、図９（ｂ）に示すように、部材Ｂ１２５と導体層Ｂ１２６の間に電圧を印加した場合は、導体層Ａ１２３と導体層Ｂ１２６の間に吸引力が作用して、部材Ａ１２２は、支柱１２４との接点を支点として回転するように、部材Ａ１２２の開放端が導体層Ｂ１２６に接近する。その結果、部材Ａ１２２の上面に固着された反射鏡１２１が回転する。反射鏡１２１の回転角度は、電圧源１２８の電圧によって制御できる。

本形態の液晶表示装置では、上述したような複数の小型の可動鏡１２０をアレイ状に基台１４０上に配置して反射部２００を構成している。図８（ａ）では、可動鏡１２０による反射光が液晶層１３０を透過して液晶層１３０の右前方に射出されるように、可動鏡１２０の回転角が設定されている。また、図８（ｂ）では、可動鏡１２０による反射光が液晶層１３０を透過して液晶層１３０の左前方に射出されるように、可動鏡１２０の回転角が設定されている。

このように、本形態の液晶表示装置によれば、光源１１０が発光したほぼ平行な光ビームを、可動鏡１２０で任意の方向に反射することにより、液晶層１３０を透過させることができる。

本形態の液晶表示装置は、本発明の実施の形態１の位置検出部４０、反射角制御部５０、及び、発光制御部６０と組み合わせて使用できることは、すでに上述した通りである。

（実施の形態７）
図１０は、本発明の実施の形態７における液晶表示装置のブロック図である。図１０において、図１と同様な構成要素については、同一の符号を付すことにより、説明を省略する。

本形態の液晶表示装置は、図１に示す本発明の実施の形態１における液晶表示装置に加えて、液晶層３０の表示画面を切替える表示切替部７０をさらに備える。

本形態の液晶表示装置では、位置検出部４０は、液晶層３０の表示画像を見る利用者１００の目の位置を検出し、目の位置に関する位置情報（第１の位置情報）を生成する。反射角制御部５０は、第１の位置情報に基づいて、反射部２００の回転角を制御し、反射部２００が反射する光の反射角を調整する。発光制御部６０は、反射部２００が反射する光の反射角に従って、光源１０の発光強度と発光角度を制御する。以上は、図１に示す本発明の実施の形態１における液晶表示装置と同様である。

本形態の液晶表示装置において新たに付加された表示切替部７０は、反射角制御部５０が行う反射部２００の回転角の制御、あるいは、発光制御部６０が行う光源１０の発光の制御に同期して、液晶層３０の表示画面を切替える。本形態の代表的な２つの適用例を以下に説明する。

第１の適用例では、表示切替部７０は、反射角制御部５０の行う反射部２００の回転角の制御に同期して、液晶層３０の表示画面を切替える。図２と図３を参照して、第１の適用例を説明する。

図２に示すように、第１利用者１０１が液晶層３０の右前方に位置している場合、位置検出部４０が生成した第１の位置情報に従って、反射角制御部５０は、反射板２０の回転角を第１角度２１に制御し、発光制御部６０は、光源１０の発光強度と発光角度を制御する。その結果、反射板２０による反射光が、液晶層３０を透過して、第１利用者１０１に到達する。この場合、表示切替部７０は、反射角制御部５０が設定した反射板２０の回転角である第１角度２１に同期して、液晶層３０が表示する画面を第１の表示画面に切替える。この結果、第１利用者１０１は、第１の表示画面を見ることになる。

次に、図３に示すように、第２利用者１０２が液晶層３０の左前方に位置している場合、位置検出部４０が生成した新たな第１の位置情報に従って、反射角制御部５０は、反射板２０の回転角を第２角度２２に制御し、発光制御部６０は、光源１０の発光強度と発光角度を制御する。その結果、反射板２０による反射光が、液晶層３０を透過して、第２利用者１０２に到達する。この場合、表示切替部７０は、反射角制御部５０が設定した反射板２０の回転角である第２角度２２に同期して、液晶層３０が表示する画面を第２の表示画面に切替える。この結果、第２利用者１０２は、第２の表示画面を見ることになる。

このように、第１の適用例では、表示切替部７０は、反射板２０の回転角に同期して、液晶層３０の表示画面を切替える。この結果、本形態の液晶表示装置は、利用者の液晶層３０に対する位置によって異なる表示画面を提供できる。

なお、表示切替部７０が反射板２０の回転角に同期を取る取り方は、例えば、回転角が、０〜９０度の範囲では、表示切替部７０は、第１の表示画面に切替え、回転角が、９０〜１２０度の範囲では、表示切替部７０は、第２の表示画面に切替え、回転角が、１２０〜１８０度の範囲では、表示切替部７０は、第３の表示画面に切替えるようにすると好適である。

第２の適用例では、光源１０は、複数の発光源を有しており、表示切替部７０は、発光制御部６０の行う複数の発光源の発光強度の制御（点灯と消灯）に同期して、液晶層３０の表示画面を切替える。図５を参照して、第２の適用例を説明する。

図５（ａ）に示すように、第１利用者１０１が液晶層３０の右前方に位置している場合、位置検出部４０が生成した第１の位置情報に従って、発光制御部６０は、第１光源１１を点灯し、その発光角度を制御し、反射角制御部５０は、反射板２０の回転角を制御する。その結果、反射板２０による反射光が、液晶層３０を透過して、第１利用者１０１に到達する。この場合、表示切替部７０は、発光制御部６０が設定した第１光源１１の点灯に同期して、液晶層３０が表示する画面を第１の表示画面に切替える。この結果、第１利用者１０１は、第１の表示画面を見ることになる。

次に、図５（ｂ）に示すように、第２利用者１０２が液晶層３０の左前方に位置している場合、位置検出部４０が生成した新たな第１の位置情報に従って、発光制御部６０は、第２光源１２を点灯し、その発光角度を制御し、反射角制御部５０は、反射板２０の回転角を制御する。その結果、反射板２０による反射光が、液晶層３０を透過して、第２利用者１０２に到達する。この場合、表示切替部７０は、発光制御部６０が設定した第２光源１２の点灯に同期して、液晶層３０が表示する画面を第２の表示画面に切替える。この結果、第２利用者１０２は、第２の表示画面を見ることになる。

このように、第２の適用例では、表示切替部７０は、発光制御部６０が制御する発光源の点灯に同期して、液晶層３０の表示画面を切替える。この結果、本形態の液晶表示装置は、利用者の液晶層３０に対する位置によって異なる表示画面を提供できる。

なお、光源１０がさらに多くの発光源を有する場合、表示切替部７０は、複数の発光源と１対１対応で、表示画面を切替えても良いし、複数の発光源をいくつかのグループの分け、グループごとに表示画面を切替えても良い。

本発明において、指向性が高い光を発光する光源には、放物面を有する反射鏡を備えた光源（図２の光源１０参照）、レンズを備えた光源、あるいは、半導体レーザ光源などを利用できる。

本発明において、図１に示す位置検出部４０の位置検出ユニット４２は、カメラ４１で撮影した利用者の顔部分の画像に対して、予め用意した人間の顔のパターン画像との相関を取り、相関度の高い位置を検索し、利用者の目の位置を抽出している。その他の位置検出部として、赤外線カメラによって、利用者の表面体温を測定し、その温度分布から、利用者の顔の位置を抽出することもできる。また、超音波パルスを発生する送信機と、反射波を受信する３つの超音波センサを用いて、超音波パルスの反射波が超音波センサに到達する時間差を計測して、利用者の位置を検出することもできる。

本発明に係わる液晶表示装置は、例えば、携帯電話機、パソコン、ディスプレイ装置等、液晶表示画面を有する情報端末装置とその応用分野において利用できる。

Claims (18)

1. 指向性を持つ光を発光する光源と、
   前記光源が発光した光を反射する反射部と、
   前記反射部で反射された光が透過する液晶層と、
   前記液晶層の表示画像を見る利用者の目の位置を検出し、目の位置に関する第１の位置情報を生成する位置検出部と、
   前記第１の位置情報に基づいて、前記反射部の回転角を制御し前記反射部が反射する光の反射角を調整する反射角制御部とを備える、液晶表示装置。
2. 前記反射角制御部は、前記第１の位置情報に基づいて、前記反射部の回転角を一定の範囲で周期的に振動させる、請求の範囲第１項記載の液晶表示装置。
3. 前記反射部の回転角に従って、前記光源の発光強度と発光角度の少なくとも一つを調整する発光制御部をさらに備える、請求の範囲第１項記載の液晶表示装置。
4. 前記光源は、複数の発光源を有し、
   前記発光制御部は、前記第１の位置情報に基づいて、前記複数の発光源のそれぞれの発光強度と発光角度の少なくとも一つを調整する、請求の範囲第３項記載の液晶表示装置。
5. 前記発光制御部は、前記第１の位置情報に基づいて、前記複数の発光源の内から、一部の発光源を点灯し、その他の発光源を消灯する、請求の範囲第４項記載の液晶表示装置。
6. 前記位置検出部は、前記利用者と前記液晶層との間の距離を検出し、検出した距離に関する第２の位置情報をさらに生成し、
   前記発光制御部は、前記第２の位置情報に基づいて、前記光源の発光強度を調整する、請求の範囲第３項記載の液晶表示装置。
7. 前記位置検出部は、前記液晶層の表示画面を見る複数の利用者の目の位置を検出し、前記複数の利用者の目の位置に関する第３の位置情報をさらに生成し、
   前記反射角制御部は、前記第３の位置情報に基づいて、前記反射部の回転角を制御して前記反射部が反射する光の反射角を調整し、前記発光制御部は、前記光源の発光強度と発光角度の少なくとも一つを調整して、前記液晶層を透過した光を、前記複数の利用者の一人一人に到来させる、請求の範囲第３項記載の液晶表示装置。
8. 前記反射角制御部は、前記反射部の回転角を一定の範囲で振動させ、
   前記反射部によって反射された光は、前記反射部の回転角によって、前記液晶層の異なる部分を透過し、
   前記液晶層は、前記液晶層の表示画像を見る利用者の、前記液晶層に対する位置と角度によって、異なる表示画像を提示する、請求の範囲第１項記載の液晶表示装置。
9. 前記液晶層は、前記反射部の回転角と同期して表示画像を切り替え、前記液晶層の表示画像を見る利用者の、前記液晶層に対する位置と角度によって、異なる表示画像を提示する、請求の範囲第１項記載の液晶表示装置。
10. 前記光源は、複数の発光源を有し、
    前記発光制御部は、前記第１の位置情報に基づいて、前記複数の発光源の内の１つの発光源を点灯し、その他の発光源を消灯し、
    前記液晶層は、前記複数の発光源のそれぞれの発光源の点灯と同期して表示画像を切り替え、前記液晶層の表示画像を見る利用者の、前記液晶層に対する位置と角度によって、異なる表示画像を提示する、請求の範囲第３項記載の液晶表示装置。
11. 前記反射部は、複数の可動鏡を有し、
    前記反射角制御部は、前記第１の位置情報に基づいて、前記複数の可動鏡のそれぞれの回転角を制御し、前記複数の可動鏡のそれぞれが反射する光の反射角を調整する、請求の範囲第１項記載の液晶表示装置。
12. 前記複数の可動鏡によって反射された光は、可動鏡ごとに、前記液晶層の異なる部分を透過し、
    前記液晶層は、前記液晶層の表示画像を見る利用者の前記液晶層に対する位置と角度によって、異なる表示画像を提示する、請求の範囲第１１項記載の液晶表示装置。
13. 液晶層と、
    前記液晶層と傾斜角を持って前記液晶層の背面に配置された反射部と、
    前記反射部の一端に配置され、指向性を持つ光を発光する光源とを備え、
    前記反射部は、アレイ状に配置された複数の可動鏡を有し、
    前記複数の可動鏡は、前記光源が発光した光を反射し、前記液晶層に向けて射出する液晶表示装置。
14. 前記液晶層の表示画像を見る利用者の目の位置を検出し、目の位置に関する第１の位置情報を生成する位置検出部をさらに備え、
    前記複数の可動鏡は、前記第１の位置情報に基づいて、それぞれの回転角を調整し、それぞれが反射する光の反射角を調整する、請求の範囲第１３項記載の液晶表示装置。
15. 前記複数の可動鏡は、前記第１の位置情報に基づいて、それぞれの回転角を一定の範囲で周期的に振動させる、請求の範囲第１４項記載の液晶表示装置。
16. 前記光源は、前記複数の可動鏡の周期的に振動する回転角に従って、発光強度を調整する、請求の範囲第１５項記載の液晶表示装置。
17. 前記位置検出部は、前記利用者と前記液晶層との距離を検出し、検出した距離に関する第２の位置情報をさらに生成し、
    前記光源は、前記第２の位置情報に基づいて、発光強度を調整する、請求の範囲第１４項記載の液晶表示装置。
18. 前記位置検出部は、前記液晶層の表示画面を見る複数の利用者の目の位置を検出し、前記複数の利用者の目の位置に関する第３の位置情報をさらに生成し、
    前記複数の可動鏡は、前記第３の位置情報に基づいて、それぞれの回転角を調整し、それぞれが反射した光を、前記液晶層を透過したのち、前記複数の利用者の一人一人に到来させる、請求の範囲第１４項記載の液晶表示装置。

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