JP6364335B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、表示装置に関する。

従来から、太陽光などの外光を利用して表示を行う反射型の表示装置がある。このような反射型の表示装置は、外部からの入射光を反射板で反射させて表示を行うものである。このため、透過型の表示装置と比べ、コントラストを高めることや、暗所での視認性を高めることが容易ではなかった。

そこで、例えば、表示面の手前に光源を設けて前方から光を入射するフロントライト型の表示装置がある。また、反射型の表示装置の一部に透過窓を開け、背面に配置したバックライトを用いる半透過型の表示装置もある。さらに、反射型の表示装置の表示パネルとして、高分子分散液晶（ＰＤＬＣ；Polymer Dispersed Liquid Crystal）を用いたパネルを利用するものもある。

特開２０１２−８８４８６号公報

１つの側面では、本発明は、表示装置の視認性を向上させる。

本発明の一態様は、所定の屈折率異方性を有し、電極によって生じる電場に対する応答性が異なる複数の光変調領域を備える光変調層と、外光の入射側を前面として、前記光変調層の前面側に配置され、所定の偏光方向以外の光を遮断する偏光層と、前記光変調層の背面側に配置される反射層と、前記偏光層と前記光変調層との間に配置され、前記外光が前記偏光層を透過した入射光と、前記入射光が前記反射層で反射した反射光とに所定の位相差を形成し、前記反射光を前記所定の偏光方向と異なる方向に偏光させる位相差層と、前記光変調層の側面から前記光変調層に光を入射する第１の光源と、表示単位である画素の色情報を含む画像信号を取得し、前記画像信号に基づいて前記画素に対応する前記電極を駆動する電極駆動部と、周囲の照度を検出する照度検出部と、前記照度検出部が検出した照度が所定の値未満のときは前記第１の光源を点灯し、前記画像信号に基づく画像を前記第１の光源の光源光を利用して前記画素に表示させる発光表示とし、前記所定の値以上のときは前記第１の光源を消灯し、前記画像信号に基づく画像を前記光源光と前記反射光のうち前記反射光を利用して前記画素に表示させる反射表示とする第１の光源駆動部と、を有し、前記光変調層は、前記電場が生じていないときは前記反射光を透過し、前記電場が生じているときは前記反射光を散乱し、前記第１の光源駆動部によって前記第１の光源が点灯され、前記光源光が前記光変調層に入射する場合に、前記電場が生じていないときは前記光源光を透過し、前記電場が生じているときは前記光源光を散乱し、前記電極駆動部は、前記第１の光源を消灯している場合には前記画素信号から得られる前記電極に印加する駆動電圧で前記電極を駆動し、前記第１の光源を点灯している場合には前記画素の前記第１の光源からの距離に応じて低下する前記第１の光源から得られる輝度の低下量に基づいて、前記駆動電圧を補正した補正駆動電圧で前記電極を駆動する、表示装置である。

第１の実施形態の表示装置の構成の一例を示す断面図である。 第２の実施形態の表示装置の構成の一例を示す図である。 第２の実施形態の表示パネルの構成の一例を示す断面図である。 第２の実施形態の光変調層を説明する図である。 第２の実施形態の光変調層の作用を説明する模式図である。 第２の実施形態のハードウェア構成を示す図である。 第２の実施形態の表示装置の反射表示を模式的に表す図である。 第２の実施形態の表示装置の発光表示を模式的に表す図である。 第２の実施形態の表示パネル駆動部の構成を示す図である。 第３の実施形態の表示装置の表示パネルの構成の一例を示す断面図である。 第３の実施形態の表示装置の発光表示を模式的に表す図である。

以下に、本発明の各実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
なお、開示はあくまでも一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。
また、本発明と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

［第１の実施形態］
第１の実施形態の表示装置について図１を用いて説明する。図１は、第１の実施形態の表示装置の構成の一例を示す断面図である。

第１の実施形態の表示装置１は、上側基板４ａと下側基板４ｂとに挟持される光変調層５と、光変調層５の前面側に配置される偏光層２と、光変調層５の背面側に配置される反射層６と、偏光層２と光変調層５との間に配置される位相差層３と、を有する反射型の表示装置である。表示装置１では、入射した外光８を反射層６で反射して表示を行う。以下の説明では、外光８が入力する側を前面、その反対側を背面とする。また、偏光層２から入射し、反射層６へ向かう方向の光を入射光、反射層６で反射して偏光層２へ向かう方向の光を反射光とする。

偏光層２は、光変調層５の前面側に配置され、所定の偏光方向以外の光を遮断する。自然光である外光８は、偏光層２によって所定の偏光方向以外の光が遮断され、所定の偏光方向の光だけが透過される。こうして、所定の偏光方向に偏光された入射光が位相差層３へ入射する。また、偏光層２には位相差層３側から反射光が入射する。

位相差層３は、偏光層２と光変調層５との間に配置され、外光８が偏光層２を透過した入射光と、入射光が反射層６で反射した反射光とに所定の位相差を形成する。偏光層２から入射した入射光は、所定の偏光方向に偏光されており、入射したときと、反射光として戻ってきたときの２回位相差を形成する。位相差層３は、２回位相をずらすことによって、偏光層２に出射する反射光を偏光層２の偏光方向とは異なる方向に偏光させるような位相差を形成する。
上側基板４ａと下側基板４ｂは、光変調層５を挟持する。

光変調層５は、所定の屈折率異方性を有する第１光変調領域５ａと、第２光変調領域５ｂとを含む。第１光変調領域５ａと第２光変調領域５ｂとは、電極によって生じる電場に対する応答性が異なる。例えば、電場に対する第２光変調領域５ｂの応答性は、電場に対する第１光変調領域５ａの応答性よりも相対的に高くなっている。
このような光変調層５では、光変調層５に電場が生じていないときは、正面方向及び斜め方向を含むあらゆる方向において第１光変調領域５ａと第２光変調領域５ｂとの屈折率差がほとんどない。このため、光は光変調層５をそのまま透過する。

一方、光変調層５に電場が生じているときは、第１光変調領域５ａと第２光変調領域５ｂとの応答性の違いに応じた屈折率差があらゆる方向で大きくなり、反射光は光変調層５内で散乱される。なお、散乱の度合いは、電極によって生じた電場の大きさに応じて決まる。
反射層６は、光変調層５からの入射光を反射し、反射光として光変調層５に戻す。反射層６は、例えば、下側基板４ｂに設けられた電極によって構成されるとしてもよい。

このような構成の表示装置１によれば、表示面を分割した分割領域に対応するように電極を形成して電場を制御することにより、１つの分割領域を１画素として、画素ごとに暗表示と明表示ができる。暗表示は、偏光層２から反射光が出射されない状態で、黒表示になる。明表示は、偏光層２から反射光が出射される状態で、反射光の色が表示される。自然光である外光８であれば白表示となる。また、光変調層５から偏光層２までの反射光の経路途中にカラーフィルタが形成されているときは、カラーフィルタによって反射光の色が変換され、変換された色が表示される。

表示装置１の動作について説明する。
画素の電極に電圧を印加していないときは、光変調層５に電場が生じないため、第１光変調領域５ａと第２光変調領域５ｂとに屈折率の差はない。よって、入射光は光変調層５内を透過し、反射光として位相差層３に入射する。位相差層３では、偏光層２に出射する反射光を偏光層２の偏光方向とは異なる方向に偏光するので、偏光層２は反射光を透過させない。よって、画素は暗表示になる。なお、このような位相差を与える位相差層３として、例えば、λ／４位相差板を用いることができる。

一方、画素に対応する電極に電圧を印加しているときは、光変調層５に電場が生じ、第１光変調領域５ａと第２光変調領域５ｂとの屈折率差が大きくなる。このため、入射光と反射光とが、光変調層５内で散乱される。散乱された散乱光の一部が偏光層２を透過し、外部に出射される。よって、画素は明表示となる。
このように、表示装置１は、画素の電極に電圧が印加されないときに暗表示（黒表示）となる、ノーマリブラックモードの反射型の表示装置を構成する。

表示装置１によれば、画素は、光変調層５内で反射光が散乱することによって明表示になる。さらに、散乱しない偏光光の成分も存在するが、画素の電極に電圧が印加されているときは、通常のＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence）モードと同様に、入射光が偏光層２で直線偏光となり、位相差層３で円偏光となり、円偏光の反射光が位相差層３で元の直線偏光と同じ偏光方向の直線偏光となり、偏光層２を通過して出射される。この光が散乱光による明表示に加算される。このため、単に、反射光の偏光方向を制御する表示装置と比較し、明表示において画素はより高い輝度を得ることが可能であり、視認性を向上させることができる。また、従来、輝度向上に用いられてきた散乱層を設ける必要がなくなるため、装置の厚さを薄くすることが可能となる。

［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態の表示装置について説明する。第２の実施形態の表示装置は、第１の実施形態の表示装置１に、暗所において動作する光源を設けたものである。以下、詳細に説明する。
図２は、第２の実施形態の表示装置の構成の一例を示す図である。
図２に示す表示装置１０は、画像信号出力部１１と、信号処理部１２と、表示パネル３０と、表示パネル駆動部５０と、サイド光源６０と、光源駆動部７０と、光センサ８０と、を有する。

画像信号出力部１１は、画像信号２１を信号処理部１２に出力する。画像信号２１には、表示パネル３０の表示部に対応する色情報が設定されている。
信号処理部１２は、画像信号２１に基づいて、表示パネル３０に表示する表示用信号２２を生成し、表示パネル駆動部５０へ出力する。信号処理部１２では、画像信号２１の補正処理を行う。

表示パネル３０は、表示面を分割した分割領域を表示単位として表示を行う。この表示単位を画素４０とする。画素４０は、マトリクス状に配列されて表示面を構成する。
表示パネル駆動部５０は、表示用信号２２に基づいてマトリクス状に配置される画素４０に対応する電極に順次電圧を印加する。そして、電極への電圧印加によって生じる電場の大きさに応じて画素４０の輝度を制御する。表示パネル駆動部５０は、画素４０に対応する電極を駆動する電極駆動部の一実施形態である。

サイド光源６０は、表示パネル３０の平面の一辺に沿って配置され、駆動されたときは、光変調層の側面から光変調層に光を入射する。
光源駆動部７０は、光センサ８０が検出した周囲の照度に応じてサイド光源６０を駆動する。ここで、光センサ８０は、周囲の照度を検出する照度検出部の一実施形態であり、計測した周囲の照度を光源駆動部７０へ出力する。光源駆動部７０は、例えば、光センサ８０によって周囲が明るいことが検出されたときは、サイド光源６０をオフする。これにより、表示装置１０は、外部から入射する外光を利用した反射表示を行う。また、光センサ８０によって周囲が暗いことが検出されたときは、サイド光源６０を駆動し、光変調層に光を入射する。これにより、表示装置１０は、サイド光源６０の光源光を利用した発光表示を行う。なお、光源駆動部７０は、サイド光源６０を単に、オンオフするのではなく、検出された照度に応じて、サイド光源６０から出射する光の強度を段階的に変えるとしてもよい。なお、光センサ８０の代わりに外部スイッチによりサイド光源６０をオンオフさせてもよいし、消費電力や使用状況をモニタし、最適な光量となるようにサイド光源６０の発光強度を適宜最適となるように制御してもよい。

次に、表示パネル３０の構成について図３を用いて説明する。図３は、第２の実施形態の表示パネルの構成の一例を示す断面図である。なお、図３では、わかりやすくするため各構成要素の間に隙間があるが、実際には各構成要素は接していてもよい。
表示パネル３０は、外光が入力する前面側から順に、偏光板３１と、λ／４位相差板３２と、上側基板３３と、カラーフィルタ３４と、上側電極３５と、光変調層３６と、下側電極３７と、下側基板３８と、が積層する。

偏光板３１は、入射した光のうち、所定の偏光方向の光を透過し、それ以外の光を遮断する。
λ／４位相差板３２は、入射した光の位相を１／４波長ずらす機能を有する、第１の実施形態の位相差層３の一実施形態である。画素４０の電極に電圧が印加されていないとき、外光は、表示パネル３０に入射する前と、反射した後と、において位相が１／４波長ずれる。つまり、λ／４位相差板３２を通過した反射光は、偏光板３１を通過して入射したときの光より位相がλ／４＋λ／４＝λ／２ずれた光となる。すなわち、入射光として偏光板３１によって所定の方向に偏光された光は、入射時と反射時にλ／４位相差板３２を２回通過することで所定の方向と異なる方向の偏光に変換される。すなわち、このときは黒表示となる。

上側基板３３と下側基板３８は、光変調層３６を挟持するものである。少なくとも上側基板３３は、可視光に対して透明な基板によって構成されている。このような基板の材料としては、例えば、ガラス板や樹脂基板などが挙げられる。下側基板３８は、光変調層３６側に反射層が形成されるので、透明基板であっても、透明基板でなくてもよい。上側基板３３には、カラーフィルタ３４と上側電極３５とが設けられている。一方、下側基板３８には、下側電極３７が設けられている。

カラーフィルタ３４は、光変調層３６から出射する反射光を所定の色の光に分離し、上側基板３３に出射する。図３の例では、表示単位である１画素４０は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色のカラーフィルタ３４から構成される。この色ごとの領域を副画素４２とする。なお、この構成は一例であり、例えば白色を加えた４色で１画素を構成してもよいし、シアン、マゼンダ、イエロー等、他の色で構成するとしてもよい。

上側電極３５と下側電極３７は、電圧が印加されることにより、上側電極３５と下側電極３７との間の光変調層３６に電場を発生する。上側電極３５は、例えばＩＴＯ（Indium-Tin Oxide）電極などの透明な材料で形成される。下側電極３７は、例えば金属材料で形成され、光変調層３６を透過してきた入射光を反射する反射板を兼ねる。上側電極３５と下側電極３７の形状は、駆動方式によって異なるが、いずれの駆動方式においても副画素４２を駆動単位として独立して光変調層３６に電場を発生させることができる。なお、第２の実施形態では、上側電極３５をベタ膜で形成し（すなわち、成膜後成形せず）、下側電極３７を副画素４２に対応する微小な方形状として各電極をアクティブマトリクス駆動で制御するとして説明する。もちろん、単純マトリクス駆動や、他の駆動方式を用いるとしてもよい。

光変調層３６は、２種類の光変調領域を含む層である。２種類の光変調領域は、屈折率異方性が同じで、電場に対する応答性が異なる。図３に示す表示パネル３０では、液晶性モノマー３６ａと、液晶性モノマー３６ａ内に分散された液晶分子３６ｂとを含んだ複合層となっている。ここで、液晶性モノマー３６ａと液晶分子３６ｂとは、常光屈折率及び異常光屈折率は互いに等しい。なお、例えば、製造誤差などによる屈折率のずれは許容される。一方、電場に対する応答性は、液晶分子３６ｂの方が液晶性モノマー３６ａよりも高い。液晶性モノマー３６ａは、例えば、電場に対して応答しない筋状構造もしくは多孔質構造となっているか、または液晶分子３６ｂよりも遅い応答速度を有する棒状構造となっている。液晶性モノマー３６ａは第１光変調領域５ａの一実施形態であり、液晶分子３６ｂは第２光変調領域５ｂの一実施形態である。

次に、光変調層３６について図４を用いて説明する。図４は、第２の実施形態の光変調層を説明する図である。図４（Ａ）は、電圧無印加時の光変調層の状態の一例を表す図であり、図４（Ｂ）は、電圧印加時の光変調層の状態の一例を表す図である。図４では、光変調層３６に含まれる光変調領域の屈折率異方性を屈折率楕円体を用いて表している。この屈折率楕円体は、様々な方向から入射した直線偏光の屈折率をテンソル楕円体で表したものであり、光が入射する方向から楕円体の断面を見ることによって、幾何的に屈折率を知ることができるものである。

例えば、図４（Ａ）に示すように、ある副画素４２について、下側電極３７と上側電極３５間に電圧が印加されておらず、光変調層３６に電場が生じていない状態では、液晶性モノマー３６ａの光軸ＡＸ１と、液晶分子３６ｂの光軸ＡＸ２の向きが互いに一致する（平行となる）構成となっている。なお、光軸ＡＸ１，ＡＸ２とは、偏光方向によらず屈折率が１つの値になるような光線の進行方向と平行な線を指している。なお、このときの光軸ＡＸ１の向きと光軸ＡＸ２の向きとは、例えば、製造誤差などによって多少ずれていてもよい。

一方、図４（Ｂ）に示すように、下側電極３７と上側電極３５間に電圧が印加され、光変調層３６に電場が生じている状態では、液晶性モノマー３６ａの光軸ＡＸ１の方向と、液晶分子３６ｂの光軸ＡＸ２の方向とが交差する構成となっている。

このような光変調層３６の作用について図５を用いて説明する。図５は、第２の実施形態の光変調層の作用を説明する模式図である。図５（Ａ）は電圧無印加における光変調層の作用を、図５（Ｂ）は電圧印加における光変調層の作用を示す模式図である。なお、図５では上側電極３５、下側電極３７及びカラーフィルタ３４を省略している。また、光変調層３６の電場の制御は、上側電極３５と下側電極３７とを同期して電圧を印加して駆動させるが、以下の説明では、簡単のため、電場を発生させる動作を電極に電圧を印加すると表すことがある。

図５（Ａ）電圧無印加の状態では、上側電極３５と下側電極３７との間に電圧は印加されておらず、光変調層３６に電場が生じていない。この状態では、図４（Ａ）に示すように、液晶性モノマー３６ａの光軸ＡＸ１と、液晶分子３６ｂの光軸ＡＸ２の向きが互いに一致し、正面方向及び斜め方向を含むあらゆる方向において屈折率差がほとんどない。このため、例えば、鎖線で示す側面から入射するサイド光源６０の入射光Ｌ１１ａ，Ｌ１１ｂ，Ｌ１１ｃは、光変調層３６内で散乱されることなく光変調層３６を透過する。なお、サイド光源６０から下側基板３８または上側基板３３側に向かった光は全反射され、外部に射出されることはない。このように、電極に電圧が印加されていないとき、光変調層３６はサイド光源６０からの光源光を上側基板３３側に出射せず、表示面は暗表示となる。

一方、図５（Ｂ）電圧印加の状態では、上側電極３５と下側電極３７との間に電圧が印加され、光変調層３６に電場が生じている。この状態では、図４（Ｂ）に示すように、液晶性モノマー３６ａの光軸ＡＸ１の方向と、液晶分子３６ｂの光軸ＡＸ２の方向とが交差し、正面方向及び斜め方向を含むあらゆる方向において屈折率差が大きくなるため、高い散乱性が得られる。例えば、側面から入射するサイド光源６０の入射光Ｌ１２ａ，Ｌ１２ｂ，Ｌ１２ｃは、光変調層３６内で散乱され、この散乱光Ｌ３１，Ｌ３２が上側基板３３から出射される。これにより、上側基板３３を透過した散乱光は、あらゆる方向に偏光されており、散乱光の一部が偏光板３１を透過して外部に出射される。

このような構成の表示装置１０では、暗所においてサイド光源６０が駆動されたとき、副画素４２に対応する電極に電圧が印加されていない状態では、図５（Ａ）に示すように、サイド光源６０の光源光は光変調層３６を表示面と平行な方向に透過し、上側基板３３から出射されない。一方、副画素４２に対応する電極に電圧が印加された状態では、図５（Ｂ）に示すように、サイド光源６０の光源光は光変調層３６で散乱され、一部が上側基板３３から出射される。
図５では、光変調層３６の側面からサイド光源６０の光源光が入射する場合について説明したが、光変調層３６の前面側から入射する外光についても同様である。すなわち、対応する電極に電圧が印加されず光変調層３６に電場が生じていない状態では、黒表示となり、電極に電圧が印加されて電場が生じていれば明表示となる。
このように、表示装置１０は、ノーマリブラックモードで動作する。

次に、ハードウェア構成について図６を用いて説明する。図６は、第２の実施形態のハードウェア構成を示す図である。
表示装置１０は、制御部９０によって装置全体が制御されている。制御部９０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）９１を有し、ＣＰＵ９１には、バス９６を介してＲＡＭ（Random Access Memory）９２及びＲＯＭ（Read Only Memory）９３と複数の周辺機器が接続されている。

ＣＰＵ９１は、制御部９０の処理機能を実現するプロセッサである。
ＲＡＭ９２は、制御部９０の主記憶装置として使用される。ＲＡＭ９２には、ＣＰＵ９１に実行させるＯＳ（Operating System）のプログラムやアプリケーションプログラムの少なくとも一部が一時的に格納される。また、ＲＡＭ９２には、ＣＰＵ９１による処理に必要な各種データが格納される。

ＲＯＭ９３は、読出し専用の半導体記憶装置で、ＯＳのプログラム、アプリケーションプログラム、及び書き替えをしない固定データが格納される。また、ＲＯＭ９３の代わり、あるいはＲＯＭ９３に加えて、二次記憶装置としてフラッシュメモリ等の半導体記憶装置を使用することもできる。

バス９６に接続されている周辺機器としては、表示パネル駆動部５０、光源駆動部７０、光センサ８０、入力インタフェース９４及び通信インタフェース９５がある。
表示パネル駆動部５０には、表示パネル３０が接続されている。

光源駆動部７０には、サイド光源６０が接続されている。
光センサ８０は、計測した照度をバス９６を介してＣＰＵ９１、あるいは光源駆動部７０に通知する。
入力インタフェース９４には、利用者の指示を入力する入力装置や、他装置から画像信号を取得するインタフェースが接続される。入力インタフェース９４は、入力装置や他装置から送られてくる信号をＣＰＵ９１に送信する。
通信インタフェース９５は、ネットワーク９８に接続されている。通信インタフェース９５は、ネットワーク９８を介して、他のコンピュータまたは通信機器との間でデータの送受信を行う。

以上のようなハードウェア構成によって、本実施形態の処理機能を実現することができる。上記構成は一例であり、構成は適宜変更される。
なお、図２に示した画像信号出力部１１及び信号処理部１２は、制御部９０によってその処理機能を実現する。

このような構成の表示装置１０の動作について説明する。
表示装置１０では、光センサ８０によって周囲の照度を計測し、光センサ８０が検出した照度に応じて、サイド光源６０を点灯または消灯する。明所では、サイド光源６０を消灯し、外部から入射する外光を用いた反射表示を行う。暗所では、サイド光源６０を点灯し、サイド光源６０から入射する光源光を用いた発光表示を行う。あるいは、光センサ８０の代わりに外部スイッチによりサイド光源６０をオンオフさせてもよいし、消費電力や使用状況をモニタし、最適な光量となるようにサイド光源６０の発光強度を適宜最適になるように制御してもよい。
以下、表示装置１０における反射表示と、発光表示とについて、図７、８を用いて説明する。なお、図７、８について、図３と同じものには同じ番号を付し、説明を省略する。

まず、明所においてサイド光源６０を消灯して行う反射表示について説明する。図７は、第２の実施形態の表示装置の反射表示を模式的に表す図である。なお、図の点線は、それぞれの副画素の領域を示している。
反射表示では、外部から入射する外光Ｌ２１，Ｌ２２が反射板を兼ねる下側電極３７で反射した反射光を利用して表示を行う。
図７の例では、副画素４３ａは、対応する電極に電圧が印加されていない電圧無印加の状態であり、副画素４３ｂは、対応する電極に電圧が印加された電圧印加の状態である。

電圧無印加状態の副画素４３ａでは、対応する光変調層３６の液晶性モノマー３６ａと、液晶分子３６ｂの光軸の向きが互いに一致し、屈折率差がほとんどない。したがって、光変調層３６の副画素４３ａに対応する領域に入射した外光Ｌ２１は、散乱されることなく下側電極３７まで進み、反射される。反射された反射光も同様に、散乱されることなくλ／４位相差板３２まで進む。λ／４位相差板３２において入射時と反射時の２回位相がずらされることにより、λ／４位相差板３２を通過した反射光は、偏光板３１の偏光方向とは異なる方向に偏光されている。このため、λ／４位相差板３２を通過した反射光は、偏光板３１から出射しない。よって、副画素４３ａは黒表示になる。

電圧印加状態の副画素４３ｂでは、対応する光変調層３６の液晶性モノマー３６ａと、液晶分子３６ｂの光軸の向きが異なるため、屈折率差があらゆる方向で大きくなる。したがって、反射光は光変調層３６内で散乱される。その散乱光Ｌ３３のうち前面側に向かう光の一部がカラーフィルタ３４を通過して偏光板３１から出射される。カラーフィルタ３４の副画素４３ｂに対応する領域には青色が配置されているので、副画素４３ｂは青色（Ｂ）を表示する。さらに、散乱しない偏光光の成分も存在するが、画素の電極に電圧が印加されているときは、通常のＥＣＢモードと同様に、入射光が偏光板３１で直線偏光となり、λ／４位相差板３２で円偏光となり、円偏光の反射光がλ／４位相差板３２で元の直線偏光と同じ偏光方向の直線偏光となり、偏光板３１を通過して出射される。この光が散乱光による明表示に加算される。

次に、暗所においてサイド光源６０を点灯して行う発光表示について説明する。図８は、第２の実施形態の表示装置の発光表示を模式的に表す図である。図の点線は、それぞれの副画素の領域を示している。
発光表示では、サイド光源６０から入射する光源光Ｌ１３を利用して表示を行う。
図８の例では、副画素４４ａは電圧無印加状態であり、副画素４４ｂは電圧印加状態である。サイド光源６０から出射される光源光Ｌ１３は、上側基板３３と下側電極３７との間で全反射を繰り返し、図８の水平方向に進む。

電圧無印加状態の副画素４４ａでは、対応する光変調層３６の液晶性モノマー３６ａと、液晶分子３６ｂの光軸の向きが互いに一致し、屈折率差がほとんどない。したがって、副画素４４ａに対応する光変調層３６領域内の光源光Ｌ１３は、散乱せずにそのまま透過する。よって、副画素４４ａから光は出射せず、黒表示になる。

電圧印加状態の副画素４４ｂでは、光変調層３６の液晶性モノマー３６ａと、液晶分子３６ｂの光軸の向きが異なるため、屈折率差があらゆる方向で大きくなる。したがって、副画素４４ｂに対応する光変調層３６領域に入射した光源光Ｌ１３は散乱される。その散乱光Ｌ３４のうち前面側に向かう光の一部がカラーフィルタ３４を通過して偏光板３１から出射される。カラーフィルタ３４の副画素４４ｂに対応する領域には緑色が配置されているので、副画素４４ｂは緑色（Ｇ）を表示する。

このように、表示装置１０では、電極に対し電圧無印加時に入射した光を透過し、電圧印加時に入射した光を散乱する光変調層３６を備えることにより、ノーマリブラックモードの反射表示と発光表示とを行うことができる。カラーフィルタ３４の色を表示する明表示では、光は光変調層３６において散乱される。このため、単に、反射光の偏光方向を操作して明表示を行う表示装置と比較し、高い輝度を得ることが可能である。

なお、上記の説明では、反射表示と発光表示とを分けて説明したが、表示装置１０では反射表示と発光表示とを同時に行うことができる。例えば、図７、８に示したように、電圧無印加状態の副画素４３ａ，４４ａは、外光Ｌ２１も光源光Ｌ１３も透過し、外部に出射しない。電圧印加状態の副画素４３ｂ，４４ｂは、外光Ｌ２２も光源光Ｌ１３も散乱し、カラーフィルタ３４を通過した光を出射する。
したがって、例えば、サイド光源６０から光変調層３６に入射させる光の輝度を光センサ８０から得られる周囲の照度に応じて段階的に変化させても、明表示において高い輝度の画像を得ることができる。また、表示装置１０は明表示における高い輝度によってコントラストを向上させることが可能であり、視認性を向上させることができる。

ところで、表示装置１０は、サイド光源６０が光変調層３６の一端に配置される構成であるため、各画素４０がサイド光源６０から得られる輝度は、サイド光源６０に近い領域ほど高く、サイド光源６０から離れるにしたがって低くなる傾向がある。
そこで表示装置１０では、サイド光源６０を点灯して発光表示を行う際には、画像信号に基づく各画素４０の色情報と、画素４０におけるサイド光源６０から得られる輝度と、に基づいて各画素４０に対応する電極を駆動する構成を備える。例えば、発光表示における電極の駆動処理において、画素４０のサイド光源６０からの距離の増加に応じて低下する輝度の低下量を想定しておき、輝度の低下量に応じて、表示用信号２２の階調値、電極に印加する駆動電圧、または駆動時間のいずれかを補正するとしてもよい。また、電極の構成をサイド光源６０からの距離に応じて変えるとしてもよい。以下、順に説明する。

まず、画素４０のサイド光源６０からの距離に応じて、画素４０に対応する電極の駆動を制御する構成について説明する。一例として、表示パネル駆動部５０において補正を行う構成について説明する。
図９は、第２の実施形態の表示パネル駆動部の構成を示す図である。図２と同じものには同じ番号を付し、説明は省略する。
表示パネル駆動部５０は、切替部５１と、補正部５２と、駆動回路５３と、を有する。また、図９に示した構成例では、光源駆動部７０に対し、利用者の指示を伝えるコマンド受信部１３を有する。

切替部５１は、表示パネル駆動部５０の動作モードを発光表示または反射表示のいずれかに切り替える。切替部５１には、光源駆動部７０からサイド光源６０を点灯しているか消灯しているかを示す信号が入力する。切替部５１は、この信号に基づき、サイド光源６０が点灯しているか否かを判定し、サイド光源６０が消灯しているときは反射表示、サイド光源６０が点灯しているときは発光表示を選択する。
切替部５１が反射表示を選択したときは、表示用信号２２は駆動回路５３に送られる。また、発光表示を選択したときは、表示用信号２２は、補正部５２に送られて補正が行われる。以下の説明では、切替部５１において発光表示が選択され、補正部５２を介して駆動回路５３に出力される信号を発光表示用信号とし、切替部５１において反射表示が選択され、駆動回路５３に出力される信号を反射表示用信号とする。

補正部５２は、切替部５１を介して表示用信号２２が入力されたとき、対象の画素４０がサイド光源６０から得られる輝度に応じて表示用信号２２を補正し、発光表示用信号として駆動回路５３に出力する。切替部５１によって反射表示が選択されているときは、処理を停止しているとしてもよい。
駆動回路５３には、切替部５１によって選択された発光表示用信号または反射表示用信号のいずれかが入力される。駆動回路５３は、補正部５２から入力した発光表示用信号または反射表示用信号に基づいて表示パネル３０の駆動を制御する。
コマンド受信部１３は、サイド光源６０の点灯または消灯といったサイド光源６０の駆動に関する操作コマンドを受け付け、操作コマンドの内容を光源駆動部７０に通知する。

補正部５２について説明する。補正部５２では、対象の画素４０の表示用信号２２と、対象の画素４０のサイド光源６０からの距離に応じて、対象の画素４０がサイド光源６０から得られる輝度に応じた補正を行う。
一実施形態として、表示領域をサイド光源６０からの距離に応じていくつかの領域に分割し、領域単位で電極に印加する駆動電圧を制御する。それぞれの分割領域について、例えば白表示の駆動電圧値を決めておく。この駆動電圧は、光源に最も近い領域の画素の白表示電圧をＶ１、２番目に近い領域の画素の白表示電圧をＶ２、光源から最も遠いｎ番目（ｎは任意の整数）の領域の画素の白表示電圧をＶｎとしたとき、次の式の関係を満たすように予め決めておく。
Ｖ１ ＜ Ｖ２ ＜ ・・・ ＜ Ｖｎ ・・・（１）
補正部５２では、対象の画素４０が属する領域の白表示電圧を取得し、白表示電圧に基づいて対象の画素４０の表示用信号２２を補正し、発光表示用信号を生成する。発光表示用信号は、例えば、表示用信号２２の階調値に白表示電圧に応じた補正量を加えて求める。

また、発光表示用信号は、駆動回路５３において対象の画素４０に対応する電極に電圧を印加する際の駆動電圧または駆動時間のうち少なくとも一方を指示する信号であるとしてもよい。
なお、式（１）は、領域ごとに白表示電圧を決めておくとしたが、画素列ごとに白表示電圧を決めておくとしてもよい。なお、画素列は、サイド光源６０が配置される表示面の一辺と平行な方向に並ぶ画素の列を指す。

さらに、画素４０ごとに得られる輝度に関する情報と、サイド光源６０からの距離または画素４０の位置とを対応付けた輝度情報を記憶しておき、これを用いて補正を行うとしてもよい。また、輝度情報の代わりに、例えば、画素４０に対応付けた白表示電圧に関する情報を記憶しておくとしてもよい。あるいは、最適な補正量に関する情報であるとしてもよい。これらのテーブル情報は、分割領域単位、あるいは画素列単位に対応付けて記憶しておくとしてもよい。

上記の構成では、各分割領域あるいは画素列ごとに白表示電圧を決めておくとしたが、輝度分布を解析し、白表示電圧を画素のサイド光源６０からの距離の関数として捉えるとしてもよい。例えば、サイド光源６０から最も遠い画素ｘの白表示電圧をＶｘとし、任意の画素ｍの白表示電圧Ｖｍを次式で定義する。なお、ｄは、画素ｍの画素ｘからの距離（画素数）である。
Ｖｍ＝ Ｖｘ−ＬＯＧ（ｄ） ・・・（２）
式（２）によれば、最も遠い画素ｘの白表示電圧Ｖｘを最大駆動電圧とし、サイド光源６０に近づくにしたがって順次白表示電圧Ｖｍが低下していく。

このように、サイド光源６０を利用した発光表示において、対象の画素４０においてサイド光源６０から得られる輝度に応じて階調値、駆動電圧、駆動時間を補正し、低下した分の輝度を補うことにより、色ムラなどが少ない視認性の高い表示を得ることができる。

これまで示した手法は、表示パネル駆動部５０が対象の画素４０に対応する電極を駆動する駆動電圧、駆動時間、階調値などを補正するというものであった。
これに対し、電極の構成を変えることにより、サイド光源６０からの距離に応じた輝度の低下量を補正することができる。例えば、サイド光源６０からの距離に応じて、最も遠い距離にある電極の電極面積を最大、最も近い距離にある電極の電極面積を最小として、距離に応じて電極面積を変えるとしてもよい。電極面積が増えると、光が散乱する光変調層３６の領域が増大し、電極面積がより小さい領域と比較し、高い輝度を得ることができる。

［第３の実施形態］
次に、第３の実施形態の表示装置について説明する。第２の実施形態の表示装置１０では、暗所において動作する光源としてサイド光源６０を備えたが、第３の実施形態の表示装置では、光源をフロントライトとする。なお、第３の実施形態の表示装置は、第２の実施形態の表示装置１０の表示パネル３０をフロントライト型に置き換えた構成であり、他の構成は図２、３に示した第２の実施形態の表示装置１０と同様である。
第２の実施形態で説明したように、サイド光源６０を用いることにより、表示装置１０の厚さを削減することができるという効果が得られる。一方、表示装置１０の厚さよりも、表示装置１０の面積を小さくしたいという構成もある。第３の実施形態の表示装置は、このような場合に好適である。

第３の実施形態の表示装置の構成について図１０を用いて説明する。図１０は、第３の実施形態の表示装置の表示パネルの構成の一例を示す断面図である。図２、３と同じものには同じ番号を付し、説明は省略する。なお、図１０には、第３の実施形態の表示装置における反射表示も示している。

第３の実施形態の表示装置の表示パネル３００は、偏光板３１と、λ／４位相差板３２と、上側基板３３と、カラーフィルタ３４と、上側電極３５と、光変調層３６と、下側電極３７と、下側基板３８と、が積層する構成については、第２の実施形態の表示装置１０と同様である。異なる箇所は、サイド光源６０の代わりに、偏光板３１の前面側に導光板３０２が配置され、導光板３０２の一端に光源であるフロントライト３０１が配置される点である。発光表示と反射表示の切替は第２の実施形態と同様に、光センサ８０が検出した周囲の照度に応じて決まる。すなわち、明所ではフロントライト３０１を消灯して反射表示を行う。一方、暗所ではフロントライト３０１を点灯して発光表示を行う。なお、光センサ８０の代わりに外部スイッチによりフロントライト３０１をオンオフさせてもよいし、消費電力や使用状況をモニタし、最適な光量となるようにフロントライト３０１の強度を適宜最適になるように制御してもよい。

フロントライトを消灯して行う反射表示について図１０を用いて説明する。反射表示では、偏光板３１の前面に導光板３０２が配置されている以外は、図７に示した表示装置１０と同様に行われる。すなわち、電圧無印加状態の副画素４５ａでは、外光Ｌ２３は、偏光板３１を通過して偏光され、λ／４位相差板３２で位相が１／４波長ずらされて光変調層３６に入射する。副画素４５ａに対応する電圧無印加状態の光変調層３６では、入射した光はそのまま反射され、λ／４位相差板３２でさらに位相が１／４波長ずらされて偏光板３１に入射する。この反射光は、偏光板３１で遮断されるため、黒表示になる。一方、電圧印加状態の副画素４５ｂでは、光変調層３６内で反射光が散乱され、その一部がカラーフィルタ３４、λ／４位相差板３２、偏光板３１を透過して出射される。これにより、副画素４５ｂにはカラーフィルタ３４の色が表示される。

次に、フロントライトを点灯して行う発光表示について説明する。図１１は、第３の実施形態の表示装置の発光表示を模式的に表す図である。図の点線は、それぞれの副画素の領域を示している。

発光表示では、フロントライト３０１から入射する光源光Ｌ１４を利用して表示を行う。
図１１の例では、副画素４６ａは電圧無印加状態であり、副画素４６ｂは電圧印加状態である。フロントライト３０１から出射される光源光Ｌ１４は、導光板３０２内で全反射を繰り返し、図１１の水平方向に進む。
そして、導光板３０２から一部の光が偏光板３１に入射する。このように、フロントライト３０１と導光板３０２とを有する構成では、発光表示における動作は図１０に示した反射表示と同様である。すなわち、電圧無印加状態の副画素４６ａは黒表示であり、電圧印加状態の副画素４６ｂは、対応するカラーフィルタ３４の色を表示する。

このように、サイド光源６０をフロントライト３０１と導光板３０２に置き換えた構成とすることもできる。このような第３の実施形態でも第２の実施形態と同様に、明表示では光変調層３６において光が散乱される。このため、高い輝度を得ることが可能となり、視認性の高い表示装置が得られる。

なお、上記の処理機能は、コンピュータによって実現することができる。その場合、表示装置が有すべき機能の処理内容を記述したプログラムが提供される。そのプログラムをコンピュータで実行することにより、上記処理機能がコンピュータ上で実現される。処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、磁気記憶装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリなどがある。磁気記憶装置には、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ；Hard Disk Drive）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、磁気テープなどがある。光ディスクには、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＣＤ（Compact Disc）−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ（Recordable）／ＲＷ（ReWritable）などがある。光磁気記録媒体には、ＭＯ（Magneto-Optical disk）などがある。

プログラムを流通させる場合には、例えば、そのプログラムが記録されたＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭなどの可搬型記録媒体が販売される。また、プログラムをサーバコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することもできる。

プログラムを実行するコンピュータは、例えば、可搬型記録媒体に記録されたプログラムもしくはサーバコンピュータから転送されたプログラムを、自己の記憶装置に格納する。そして、コンピュータは、自己の記憶装置からプログラムを読み取り、プログラムにしたがった処理を実行する。なお、コンピュータは、可搬型記録媒体から直接プログラムを読み取り、そのプログラムにしたがった処理を実行することもできる。また、コンピュータは、ネットワークを介して接続されたサーバコンピュータからプログラムが転送されるごとに、逐次、受け取ったプログラムにしたがった処理を実行することもできる。
また、上記の処理機能の少なくとも一部を、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）などの電子回路で実現することもできる。

本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。例えば、前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、または、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。

（１）開示される発明の一態様は、
所定の屈折率異方性を有し、電極によって生じる電場に対する応答性が異なる複数の光変調領域を備える光変調層と、
外光の入射側を前面として、前記光変調層の前面側に配置され、所定の偏光方向以外の光を遮断する偏光層と、
前記光変調層の背面側に配置される反射層と、
前記偏光層と前記光変調層との間に配置され、前記外光が前記偏光層を透過した入射光と、前記入射光が前記反射層で反射した反射光とに所定の位相差を形成し、前記反射光を前記所定の偏光方向と異なる方向に偏光させる位相差層と、
を有し、
前記光変調層は、前記電場が生じていないときは前記反射光を透過し、前記電場が生じているときは前記反射光を散乱する、
表示装置である。

（２）開示される発明の一態様は、
前記光変調層の側面から前記光変調層に光を入射する第１の光源と、
前記第１の光源を駆動する第１の光源駆動部と、を有し、
前記第１の光源駆動部によって前記第１の光源が点灯され、前記第１の光源の光源光が前記光変調層に入射する場合に、前記光変調層は、前記電場が生じていないときは前記光源光を透過し、前記電場が生じているときは前記光源光を散乱する、
（１）に記載の表示装置である。

（３）開示される発明の一態様は、
周囲の照度を検出する照度検出部を有し、
前記第１の光源駆動部は、前記照度検出部が検出した照度に応じて前記第１の光源の駆動を制御する、
（２）に記載の表示装置である。

（４）開示される発明の一態様は、
表示単位である画素の色情報を含む画像信号を取得し、前記画像信号に基づいて前記画素に対応する前記電極を駆動する電極駆動部を有し、
前記電極駆動部は、前記第１の光源が点灯しているときは、前記画素における前記第１の光源から得られる輝度と、当該画素の画像信号とに基づいて、当該画素に対応する前記電極を駆動する、
（２）または（３）に記載の表示装置である。

（５）開示される発明の一態様は、
前記電極駆動部は、前記画素の前記第１の光源からの距離の増加に応じて低下する前記第１の光源から得られる輝度の低下量に基づいて、前記画像信号から得られる前記電極に印加する駆動電圧または駆動時間のうち少なくとも１つを補正して前記電極を駆動する、
（４）に記載の表示装置である。

（６）開示される発明の一態様は、
前記電極駆動部は、前記画素の前記第１の光源からの距離の増加に応じて低下する前記第１の光源から得られる輝度の低下量に基づいて、前記画像信号に含まれる階調値を補正して前記電極を駆動する、
（４）に記載の表示装置である。

（７）開示される発明の一態様は、
前記電極は前記第１の光源からの距離が異なる複数の電極から形成され、第１の電極の電極面積は、前記第１の電極よりも前記第１の光源からの距離が短い第２の電極の電極面積より大きく形成される、
（４）に記載の表示装置である。

（８）開示される発明の一態様は、
前記電極駆動部は、予め前記画素において前記第１の光源から得られる輝度に応じた輝度情報を記憶しておき、前記輝度情報を用いて前記電極を駆動する、
（４）乃至（７）のいずれか１に記載の表示装置である。

（９）開示される発明の一態様は、
前記偏光層の前面側から光を入射する第２の光源と、
前記第２の光源の光を前記偏光層の全面に伝達する導光板と、
前記第２の光源を駆動する第２の光源駆動部と、
を有する、
（１）に記載の表示装置である。

１・・・表示装置、 ２・・・偏光層、 ３・・・位相差層、 ４ａ・・・上側基板、 ４ｂ・・・下側基板、 ５・・・光変調層、 ５ａ・・・第１光変調領域、 ５ｂ・・・第２光変調領域、 ６・・・反射層、 １０・・・表示装置、 １１・・・画像信号出力部、 １２・・・信号処理部、 １３・・・コマンド受信部、 ２１・・・画像信号、 ２２・・・表示用信号、 ２３・・・操作コマンド、 ３０・・・表示パネル、 ３１・・・偏光板、 ３２・・・λ／４位相差板、 ３３・・・上側基板、 ３４・・・カラーフィルタ、 ３５・・・上側電極、 ３６・・・光変調層、 ３６ａ・・・液晶性モノマー、 ３６ｂ・・・液晶分子、 ３７・・・下側電極、 ３８・・・下側基板、 ４０・・・画素、 ４２・・・副画素、 ５０・・・表示パネル駆動部、 ５１・・・切替部、 ５２・・・補正部、 ５３・・・駆動回路、 ６０・・・サイド光源、 ７０・・・光源駆動部、 ８０・・・光センサ、 ３００・・・表示パネル、 ３０１・・・フロントライト、 ３０２・・・導光板

Claims (6)

1. 所定の屈折率異方性を有し、電極によって生じる電場に対する応答性が異なる複数の光変調領域を備える光変調層と、
   外光の入射側を前面として、前記光変調層の前面側に配置され、所定の偏光方向以外の光を遮断する偏光層と、
   前記光変調層の背面側に配置される反射層と、
   前記偏光層と前記光変調層との間に配置され、前記外光が前記偏光層を透過した入射光と、前記入射光が前記反射層で反射した反射光とに所定の位相差を形成し、前記反射光を前記所定の偏光方向と異なる方向に偏光させる位相差層と、
   前記光変調層の側面から前記光変調層に光を入射する第１の光源と、
   表示単位である画素の色情報を含む画像信号を取得し、前記画像信号に基づいて前記画素に対応する前記電極を駆動する電極駆動部と、
   周囲の照度を検出する照度検出部と、
   前記照度検出部が検出した照度が所定の値未満のときは前記第１の光源を点灯し、前記画像信号に基づく画像を前記第１の光源の光源光を利用して前記画素に表示させる発光表示とし、前記所定の値以上のときは前記第１の光源を消灯し、前記画像信号に基づく画像を前記光源光と前記反射光のうち前記反射光を利用して前記画素に表示させる反射表示とする第１の光源駆動部と、
   を有し、
   前記光変調層は、前記電場が生じていないときは前記反射光を透過し、前記電場が生じているときは前記反射光を散乱し、前記第１の光源駆動部によって前記第１の光源が点灯され、前記光源光が前記光変調層に入射する場合に、前記電場が生じていないときは前記光源光を透過し、前記電場が生じているときは前記光源光を散乱し、
   前記電極駆動部は、前記第１の光源を消灯している場合には前記画素信号から得られる前記電極に印加する駆動電圧で前記電極を駆動し、前記第１の光源を点灯している場合には前記画素の前記第１の光源からの距離に応じて低下する前記第１の光源から得られる輝度の低下量に基づいて、前記駆動電圧を補正した補正駆動電圧で前記電極を駆動する、
   表示装置。
2. 前記電極駆動部は、前記第１の光源を点灯している場合には前記画素の前記第１の光源からの距離の増加に応じて低下する前記第１の光源から得られる輝度の低下量に基づいて、前記画像信号から得られる前記電極の駆動時間を補正した補正駆動時間、前記電極を駆動する、
   請求項１に記載の表示装置。
3. 前記電極駆動部は、前記第１の光源を点灯している場合には前記画素の前記第１の光源からの距離の増加に応じて低下する前記第１の光源から得られる輝度の低下量に基づいて、前記画像信号に含まれる階調値を補正した補正階調値を用いて前記電極を駆動する、
   請求項１に記載の表示装置。
4. 前記電極は前記第１の光源からの距離が異なる複数の電極から形成され、第１の電極の電極面積は、前記第１の電極よりも前記第１の光源からの距離が短い第２の電極の電極面積より大きく形成される、
   請求項１に記載の表示装置。
5. 前記電極駆動部は、予め前記画素において前記第１の光源から得られる輝度に応じた輝度情報を記憶しておき、前記輝度情報を用いて前記電極を駆動する、
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載の表示装置。
6. 前記偏光層の前面側から光を入射する第２の光源と、
   前記第２の光源の光を前記偏光層の全面に伝達する導光板と、
   前記第２の光源を駆動する第２の光源駆動部と、
   を有する、
   請求項１に記載の表示装置。

Images