JPWO2007083540A1 - 携帯端末 - Google Patents

Abstract

透過型液晶表示パネルの屋外および屋内での視認性を向上させる。携帯端末に搭載される液晶表示装置１１０は、透過型の液晶ディスプレイパネル１０６、液晶ディスプレイパネル１０６に対向して設けられた高指向性バックライト１０３、および高指向性バックライト１０３から出射した光の透過拡散状態を切り替える透過拡散切替膜１０４を備える。透過拡散切替膜１０４は、液晶ディスプレイパネル１０６と高指向性バックライト１０３との間に配置されるとともに、高指向性バックライト１０３からの出射光の直線光透過率が相対的に高い第一状態と、高指向性バックライト１０３からの出射光の直線光透過率が相対的に低い第二状態とを切り替え可能に構成される。

Description

本発明は、透過型の液晶表示装置を備える携帯端末に関する。

携帯端末は、室内と屋内の両方で使用される可能性がある。このため、室内と屋内のいずれにおいても、液晶ディスプレイの視認性を充分に確保する必要がある。

また、液晶の解像度が高精細化し、色の再現性も濃くなる中、液晶表示パネルの透過率が今後益々低くなる傾向にある。これにより、液晶表示パネルへの入射光の高輝度化が必要とされると考えられる。一方、バックライトの輝度を高めるために光源を増やしたりパワーを増やすことは、消費電力や実装上の問題により、難しくなりつつある。

従来、屋外のような外光の強い環境化で視認性を確保しようとした場合、半透過反射型の液晶ディスプレイが用いられている。

半透過反射型の透過型使用時と反射型使用時の輝度を高める技術として、従来、特許文献１に記載のものがある。
同文献には、半透過反射型液晶表示パネルのバックライトと液晶表示セルとの間に、光学的シャッターを設けることが記載されている。液晶表示パネルを反射状態で使用する場合には、光学的シャッターを反射率が高い状態として、反射板として利用する。また、液晶表示パネルを透過状態で使用する場合には、光学的シャッターを透過率が高い状態として使用する。

特許文献１によれば、バックライトの消点灯に連動させて光学的シャッターの状態を変化させることにより、反射型使用時および透過型使用時のいずれにおいても、半透過板を使用したときに比べて画面輝度の高い鮮明な表示を得ることができるとされている。

一方、透過型の液晶表示装置としては、従来、特許文献２に記載のものがある。同文献においては、半透過型液晶表示パネルのバックライトと液晶表示セルとの間に、レンズシートが設けられている。レンズシートとして、集光性の異なる二種類のものを備えており、モータ等の機械的な切り替え手段によって、これらを交換することができる。こうすることにより、画面表示の広視野角と狭視野角の特性を簡易に使い分けることができるとされている。
特開平８−７６１０４号公報 特開平１１−８４３５７号

ところが、上述した従来技術は、それぞれ、以下の点で改善の余地があった。

まず、屋外のような外光の強い環境化では、上記特許文献１に記載の技術を用いてもなお、充分な視認性が得られない場合があった。

具体的には、特許文献１に記載のものをはじめとする半透過反射型の液晶ディスプレイにおいては、外光が強い時に、黒の反射によるコントラストの低下や色相のシフト、反射板の干渉による虹色の模様などが発生する場合があった。さらに、半透過反射型の液晶表示装置では、一つの画素内に透過部と反射部を設ける場合、バックライトからの出射光の透過率が透過型の方式と比べて低くなってしまう。

また、半透過反射型の場合、液晶ディスプレイ内部に反射層を設けたり、透過部と反射部の光の位相を補償するための層を設けたりといった処理が必要となる。このため、装置構成が複雑化する懸念があった。

また、特許文献２に記載の液晶表示装置は、複数のレンズシートおよびその機械的な切り替え手段を備えるため、装置構成が大型化、重量化する懸念があった。このため、携帯機器の液晶表示装置に適用しようとすると、装置構成を簡素化する点で改善の余地があった。

本発明によれば、
透過型の液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルに対向して設けられた面光源と、
前記面光源から出射した光の透過拡散状態を切り替える透過拡散切替膜と、
を備え、
前記透過拡散切替膜が、前記液晶表示パネルと前記面光源との間に配置されるとともに、前記面光源からの出射光の直線光透過率が相対的に高い第一状態と、前記面光源からの出射光の直線光透過率が相対的に低い第二状態とを切り替え可能に構成された携帯端末が提供される。

本発明の携帯端末は、透過拡散切替膜を備える。この透過拡散切替膜は、面光源からの出射光の透過率が相対的に異なる二つの状態を切り替えることができるように構成されている。このような膜を透過型の液晶表示パネルと面光源との間に設けることにより、携帯端末の使用環境に応じて、面光源から出射した光の透過率を切り替えて、液晶表示パネルに入射させることができる。このため、第一状態と第二状態とを切り替えることにより、たとえば、液晶表示パネルへの入射光の正面輝度または指向角を切り替えることができる。

また、本発明においては、透過拡散切替膜の状態を切り替えることにより、第一状態と第二状態とが実現されるため、液晶表示パネルへの入射光の輝度を高めるために、バックライトとして機能する面光源において、光源数や電力を増やす必要がない。このため、本発明によれば、面光源の消費電力の上昇を抑制しつつ、使用環境に応じて液晶表示パネルに入射する光の正面輝度または指向角を高め、液晶表示パネルの視認性を向上させることができる。

また、本発明においては、第一状態および第二状態のいずれの状態においても、液晶表示パネルが透過型で使用される。このため、半透過反射型の液晶表示装置が搭載された携帯端末の場合に比べて、視認性を向上させることができる。

本発明の携帯端末は、たとえば、屋外等の外光の強度が高い環境において、透過率が相対的に高い第一状態で用いるとともに、室内等の外光の強度が低い環境において、透過率が相対的に高い第二状態で用いることができる。本発明の携帯端末によれば、屋内と屋外のいずれで使用される場合にも、充分な視認性が確保される。

なお、本明細書において、携帯端末は、携帯電話端末、携帯型コンピュータ、デジタルカメラ、腕時計、携帯ＤＶＤプレーヤー、携帯ゲーム機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）等の個人が所持しやすい種々の電子機器とすることができる。携帯端末は、無線通信機能を備えていてもよいし、備えていなくてもよい。

本発明の携帯端末において、前記面光源として、出射光の指向角が、全角で４０度（±２０度）以下であるものを用いてもよい。このようにすれば、第一状態における透過拡散切替膜からの出射光をさらに指向性の高いものとすることができる。このため、たとえば、第一状態において液晶表示パネルに入射する光の正面輝度または指向角をさらに高めることができる。

なお、本明細書において、「指向角がｘ度」とは、出射光強度が最大値となる出射角度を基準光軸とした際の光出力量の半値全角がｘ度であることをいう。また、本明細書において、特に断りのない場合、指向角は全角で表示されたものとする。

本発明の携帯端末において、前記第二状態における前記透過拡散切替膜からの出射光の指向角と、前記第一状態における前記透過拡散切替膜からの出射光の指向角との差が、全角で１０度以上であってもよい。

また、本発明の携帯端末において、前記第一状態における前記透過拡散切替膜からの出射光の正面輝度が、前記第二状態における前記透過拡散切替膜からの出射光の正面輝度の２倍以上であってもよい。

こうすることによって、第一状態と第二状態の間で透過拡散状態がさらに顕著に切り替わる構成とすることができる。

本発明の携帯端末において、前記透過拡散切替膜が、光の透過拡散状態を切り替え可能な材料により構成されるとともに、前記透過拡散切替膜への電圧の印加の有無により、前記第一状態と前記第二状態とが切り替えられる構成としてもよい。また、この構成において、前記第一状態において前記透過拡散切替膜に電圧が印加されるとともに、前記第二状態においては前記透過拡散切替膜に電圧が印加されない構成とすることもできる。こうすれば、面光源の消費電力の上昇を抑制しつつ、透過拡散切替膜における光の透過拡散状態を簡素な構成でさらに確実に切り替えることができる。

本発明の携帯端末において、前記第一状態において、前記透過拡散切替膜からの出射光の指向角が、前記面光源からの出射光の指向角と実質的に等しく、前記第二状態において、前記透過拡散切替膜が、前記面光源からの出射光を前記第一状態よりも低指向化してもよい。

この構成では、第一状態において、透過拡散切替膜が、面光源からの入射光を実質的にそのまま透過させるとともに、第二状態において、透過拡散切替膜が光学材料からの出射光の指向角を広げて低指向化する。このため、第一状態において、透過拡散切替膜からの出射光の指向性を面光源からの出射光と同等に維持するとともに、第二状態において、所定の状態に指向性を低下させることができる。よって、第一状態および第二状態での液晶表示パネルの視認性をさらに充分に確保することができる。

本発明の携帯端末において、前記面光源が、光源と、前記光源からの出射光を導光し、面光源化する導光板と、前記導光板と前記透過拡散切替膜との間に設けられて、前記導光板からの出射光を高指向化する高指向化手段と、を含んでもよい。こうすれば、面光源からの出射光をさらに高指向化することができるため、第一状態における透過拡散切替膜からの出射光をさらに高指向化できる。

上記高指向化手段としては、たとえばルーバーフィルムが挙げられる。ルーバーフィルムを用いることにより、携帯端末を著しく重量化することなく、面光源からの出射光をさらに確実に高指向化することができる。

また、上記ルーバーフィルムは、第一方向に互いに平行に配置された複数のフィルムから構成される第一ルーバーと、前記第一ルーバーに対して垂直方向に延在するとともに互いに平行に配置された複数のフィルムから構成される第二ルーバーと、を含んでもよい。こうすることにより、面光源からの出射光をより一層高指向化することができる。

本発明の携帯端末において、外光の輝度または照度を検知する光センサをさらに含んでもよい。また、本発明の携帯端末において、前記透過拡散切替膜の透過拡散状態を制御する制御部を含み、前記制御部が、前記光センサで検知された前記液晶表示パネルの近傍における外光の輝度または照度に応じて前記第一状態と前記第二状態とを切り替えるように構成されていてもよい。このようにすれば、液晶表示パネルの近傍における外光の強度に応じて、液晶表示パネルへの入射光の指向性をさらに確実に制御することができる。

制御部を備える携帯端末において、前記外光の輝度または照度が閾値以上のとき、前記制御部が前記透過拡散切替膜を第一状態とし、前記外光の輝度または照度が閾値未満のとき、前記制御部が前記透過拡散切替膜を第二状態とすることができる。こうすることにより、外光の輝度または照度に応じて、第一状態と第二状態とをさらに確実に切り替えることができる。また、外光が強い環境下において、透過拡散切替膜をさらに確実に高指向性の第一状態とすることができる。

なお、これらの各構成の任意の組み合わせや、本発明の表現を方法、装置などの間で変換したものもまた本発明の態様として有効である。

以上説明したように本発明によれば、面光源と液晶表示パネルとの間に透過拡散切替膜を設けることにより、携帯端末の液晶表示パネルの屋外での視認性を向上させる技術が実現される。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、すべての図面において、共通の構成要素には同じ符号を付し、適宜説明を省略する。

はじめに、本発明の携帯端末に適用される液晶表示装置の構成について、第一および第二の実施形態で説明する。そして、こうした液晶表示装置が搭載された携帯端末について、第三の実施形態で説明する。

（第一の実施形態）
図１は、本実施形態の液晶表示装置の構成を示す断面図である。図１に示した液晶表示装置１１０は、携帯端末に搭載され、太陽光の下での視認性を向上させる機能を備える。

液晶表示装置１１０は、透過型の液晶表示パネル（液晶ディスプレイパネル１０６）と、液晶ディスプレイパネル１０６に対向するバックライトモジュール１０５とを備える。

バックライトモジュール１０５は、液晶ディスプレイパネル１０６に対向して設けられた面光源（高指向性バックライト１０３）と、高指向性バックライト１０３から出射した光の透過拡散状態を切り替える透過拡散切替膜１０４とから構成される。

高指向性バックライト１０３は、光源１０１と、光源１０１から供給される光を面光源に変換する光学材料１０２により構成される。

光源１０１として、代表的には、ＬＥＤ（発光ダイオード）等の点光源が用いられる。
また、光学材料１０２は、光源１０１からの出射光を面光源に変換する。こうした材料として、導光板や反射シート、プリズムシートなどが挙げられる。

高指向性バックライト１０３としては、発光面からの光を正面へ集める設計となっているものを用いる。このような高指向性バックライト１０３においては、光学材料１０２の発光面からの出射光が、発光面の法線方向に強い指向性を有する。
高指向性バックライト１０３からの出射光、具体的には光学材料１０２からの出射光の指向角は、たとえば全角で４０度以下、すなわち±２０度以下である。
また、光学材料１０２からの出射光の４０度指向性ｙが、ｙ≧５０を満たすものを用いてもよい。なお、４０度指向性ｙは、下記式（１）で示される。
ｙ＝（出射光強度が最大となる出射角度（０度）に対して全角で４０度以内の出射光強度）／（全出射光強度） （１）

透過拡散切替膜１０４は、液晶ディスプレイパネル１０６と高指向性バックライト１０３との間に配置され、高指向性バックライト１０３の発光面に対向して設けられている。液晶ディスプレイパネル１０６は、バックライトモジュール１０５の最表面に配置される透過拡散切替膜１０４の表面に配置される。

透過拡散切替膜１０４は、高指向性バックライト１０３からの出射光の直線光透過率が相対的に高い第一状態と、高指向性バックライト１０３からの出射光の直線光透過率が相対的に低い第二状態とを切り替え可能に構成されている。第一状態と第二状態とを切り替えることにより、たとえば、透過拡散切替膜１０４からの出射光の正面輝度を切り替えることができる。また、第一状態と第二状態とを切り替えることにより、たとえば透過拡散切替膜１０４からの出射光の指向性を切り替えることができる。指向性を切り替えることにより、出射光の正面輝度を切り替えることが可能となる。

透過拡散切替膜１０４は、光の透過拡散状態を切り替え可能な材料により構成され、透過拡散切替膜１０４への電圧の印加の有無により、第一状態と第二状態とが切り替えられる。つまり、透過拡散切替膜１０４は、電気的に透過状態と散乱拡散状態を切り替えることができる材料により構成されている。

透過拡散切替膜１０４として、具体的には、ＰＮＬＣ（ポリマーネットワーク液晶）材料を電極で挟み込む形で封止したシートが用いられる。ＰＮＬＣ材料の種類に特に制限はないが、第一状態における直線光透過率が高いものを用いるとよい。

第一状態においては、透過拡散切替膜１０４に電圧が印加される。一方、第二状態においては、透過拡散切替膜１０４に電圧が印加されない。透過拡散切替膜１０４において、ＰＮＬＣ材料を挟んでいる電極に電圧を印加しない状態では、ＰＮＬＣ材料は白濁しており透過率が相対的に低く、拡散率が相対的に高い第二状態となる。一方、ＰＮＬＣ材料を挟んでいる電極に電圧を印加した時は、ＰＮＬＣ材料が透明になるため、透過拡散切替膜１０４が、透過率が相対的に高く、拡散率が相対的に低い第一状態となる。

また、第一状態において、透過拡散切替膜１０４からの出射光の指向角が、高指向性バックライト１０３の光学材料１０２からの出射光の指向角と実質的に等しく、第二状態において、透過拡散切替膜１０４が、光学材料１０２からの出射光を第一状態よりも低指向化する。
このとき、第一状態における透過拡散切替膜１０４からの出射光の指向角が全角で４０度以下であってもよい。また、第一状態において、透過拡散切替膜１０４が、上記式（１）で示される４０度指向性ｙが、ｙ≧５０を満たすように構成されていてもよい。

透過拡散切替膜１０４は、たとえば、第二状態における透過拡散切替膜１０４からの出射光の指向角と、第一状態における透過拡散切替膜１０４からの出射光の指向角との差が全角で１０度以上となるように構成される。また、第一状態における透過拡散切替膜１０４からの出射光の指向角が全角で４０度以下であって、第二状態における透過拡散切替膜からの出射光の指向角が全角で４０度より大きい構成とすることができる。

また、第一状態における透過拡散切替膜１０４からの出射光の正面輝度が、第二状態における透過拡散切替膜１０４からの出射光の正面輝度の２倍以上とすることもできる。

バックライトモジュール１０５は、こうした透過拡散切替膜１０４を備える。これにより、透過拡散切替膜１０４への電圧印加の有無を切り替えて、透過拡散切替膜１０４からの出射光、つまり液晶ディスプレイパネル１０６への入射光の透過拡散状態を切り替えることができる。このため、透過拡散切替膜１０４への電圧印加の有無を切り替えることにより、透過拡散切替膜１０４からの出射光の正面輝度を切り替えることができる。また、透過拡散切替膜１０４への電圧印加の有無を切り替えることにより、透過拡散切替膜１０４からの出射光の正面方向への指向性を切り替えることもできる。

以下、図２および図３を参照して、透過拡散切替膜１０４からの出射光の切り替えについてさらに具体的に説明する。なお、図２および図３は、それぞれ、第一状態および第二状態に対応する。

また、図２および図３、ならびに後述する図４、図５および図６において、各発光面に描かれた扇形は、出射光の光エネルギーを示す。扇形の面積は、光源からのエネルギーの総和であり、光源１０１の光エネルギーにほぼ比例する。また、扇形の中心から弧に引いたベクトルは、その向きに出射される光の強さ、つまり明るさに相当する。なお、これらの図においては、説明を単純にするために光の分布を扇形で示したが、実際には、バックライトの設計により様々な分布になりうる。

図２は、透過拡散切替膜１０４に電圧を印加した状態でのバックライトモジュール１０５からの出射光の光エネルギー１０９を示す図である。図２は、透過拡散切替膜１０４の両面に設けられた電極（不図示）間を接続する切り替えスイッチ（図５）がオン状態の場合に対応する。このとき、透過拡散切替膜１０４が透明の状態になる。

図２においては、透過拡散切替膜１０４は、高指向性バックライト１０３から出射する指向性の高い光の指向性を実質的に変えずに、同等の高指向性を維持した状態で透過させる。たとえば、透過拡散切替膜１０４の透過光は、高指向性バックライト１０３からの透過光と実質的に同等の指向角を有する光として通過させる。よって、バックライトモジュール１０５からは、正面方向の指向性の高い光が出射し、その光エネルギー１０９の角度分布が狭い。透過拡散切替膜１０４からの出射光の角度分布は、光学材料１０２からの出射光の角度分布と実質的に同等である。

一方、図３は、透過拡散切替膜１０４に電圧を印加しない状態でのバックライトモジュール１０５からの出射光の光エネルギーを示す図である。図３は、透過拡散切替膜１０４の両面に設けられた電極（不図示）間を接続する切り替えスイッチ（図４）がオフ状態の場合に対応する。このとき、透過拡散切替膜１０４は白濁した状態であって、透過拡散切替膜１０４への入射光が正面方向の指向性の広い光に変換される。このため、バックライトモジュール１０５からの出射光の光エネルギー１０９の角度分布および指向角は、それぞれ、高指向性バックライト１０３からの出射光の角度分布および指向角よりも広い。

次に、図４および図５を参照して、液晶表示装置１１０の動作を説明する。図４および図５は、それぞれ、第二状態および第一状態に対応する。図４および図５において、液晶表示装置１１０は、透過拡散切替膜１０４への電圧印加部（不図示）と、透過拡散切替膜１０４への電圧の印加および非印加を切り替える切り替えスイッチ１０７とをさらに備える。また、図４および図５のいずれにおいても、光学材料１０２からは、正面方向への指向性の高い光が出射する。

図４においては、切り替えスイッチ１０７がオフ状態であり、バックライトモジュール１０５の透過拡散切替膜１０４に対して電圧無印加の状態である。このとき、透過拡散切替膜１０４は、相対的に透過率が低く拡散率の高い状態である。このため、高指向性バックライト１０３からの指向性の高い出射光が拡散されて、図３に示した指向性の広い出射光に変換される。この指向性が広い出射光は、従来のバックライトモジュール（図７）の出射光に近い状態であるため、液晶ディスプレイパネル１０６越しの出射光は、従来と同等の見栄えとなる。

このように、第二状態においては、透過拡散切替膜１０４が、入射光を散乱させる状態であって、高指向性バックライト１０３から出射される指向性の高い光が屋内での視認性が効果的に確保される程度に拡散されて、低指向化される。この状態では、たとえば従来のバックライトと実質的に同程度の指向性に変換される。この場合、発光面の法線方向である正面の輝度も、従来のバックライト同程度となる。

一方、図５においては、切り替えスイッチ１０７がオン状態であって、透過拡散切替膜１０４を動作させている。透過拡散切替膜１０４に電圧を印加した時は、透過拡散切替膜１０４が透明の状態になる。このため、高指向性バックライト１０３から出射した指向性の高い光が、図２を参照して前述したように、そのまま透過拡散切替膜１０４を透過する。バックライトモジュール１０５から指向性の高い光が出射するため、液晶ディスプレイパネル１０６からの出射光も指向性が高くなる。

このように、透過拡散切替膜１０４が高透過率の状態で、高指向性バックライト１０３から出射される指向性の高い光が、実質的に同等の高指向性を維持した状態で液晶ディスプレイパネル１０６を透過する。よって、従来のバックライトでは様々な方向へ拡散していた光エネルギーが正面方向に集中され、従来バックライトと同等の消費電力で、正面輝度を従来よりも非常に高くすることが可能となる。

ここで、図４の場合と図５の場合で、光源１０１の光出力は等しい。このため、液晶ディスプレイパネル１０６越しの出射光の光エネルギー１０９の総和は、実質的に等しくなる。そして、透過拡散切替膜１０４に電圧を印加したとき（図５）、出射光の指向性が高い方向、つまり、液晶ディスプレイパネル１０６の表示画面の正面方向付近に、出射光のエネルギーが集まることになる。よって、図５の状態においても消費電力を上げることなく、表示画面の輝度を大幅に向上させることが可能となる。

次に、本実施形態の作用効果を説明する。
本実施形態においては、高指向性バックライト１０３と透過拡散切替膜１０４とを組み合わせて構成されたバックライトモジュール１０５の表面に、液晶ディスプレイパネル１０６が配置されている。そして、透過拡散切替膜１０４の透過拡散状態を切り替えることにより、液晶ディスプレイパネル１０６への入射光の正面輝度を切り替えることができる。こうすることによって、バックライトの消費電力を上げずに、透過拡散切替膜１０４からの出射光の正面輝度を大幅に変化させて、正面輝度を非常に高めることができる。このため、屋外と屋内の両方で使用される携帯端末に搭載されたとき、屋内のような弱い外光環境と、屋外のような強い外光環境のいずれの下でも、充分な視認性が確保される。

また、本実施形態によれば、明るい場所での視認性を確保する手段を携帯端末に搭載することが可能になる。たとえば、通常、太陽光下のような非常に明るい場所で透過型の液晶ディスプレイの視認性を確保するためには、画面の輝度を非常に高くする必要がある。液晶表示装置１１０においては、必要に応じて透過拡散切替膜１０４に電圧を印加して、正面輝度を高めることができるので、太陽光下等においても、充分な視認性が得られる。

ここで、本実施形態の液晶表示装置１１０を従来の装置と比較してさらに説明する。
図７は、従来の液晶表示装置の構成を示す断面図である。また、図６は、図７の液晶表示装置２１０のバックライトモジュール２０５からの出射光の指向性を説明する図である。

図７に示した液晶表示装置２１０は、光源２０１と光学材料２０２とから構成されるバックライトモジュール２０５と、バックライトモジュール２０５に対向して設けられた液晶ディスプレイパネル２０６とから構成される。

また、図６に示したように、バックライトモジュール２０５の発光面からの出射光は、ある程度の広さの指向性となっている。バックライトモジュール２０５の発光面からの出射光の向きと強さは、角度分布が広い扇形の光エネルギー２０９で模式的に示される。また、液晶表示装置２１０では、出射光の指向性を変化させることはできない。

液晶表示装置２１０においては、バックライトモジュール２０５からの出射光の指向性が広いため、外光の強い条件下では、液晶ディスプレイパネル２０６の視認性が充分に得られない場合があった。たとえば、当該モジュールを搭載した携帯端末を屋外などの明るい環境下に持ち出した場合、表示画面の輝度が足りなくなる懸念があった。

これに対し、本実施形態の液晶表示装置１１０では、透過拡散切替膜１０４に電圧を印加することにより、表示画面の輝度を大幅に向上させ、外光に負けない視認性を得ることが可能となる。

また、表示画面の輝度を大幅に向上させようとした場合、図７に示す従来のモジュールにおいては、光源２０１の出力を大幅に上げるか、光源２０１の数量を増やす必要があった。また、このような対応を行っても、光源２０１の絶対最大定格の関係から、表示画面の輝度に限界が存在し、必要な輝度が出せない場合があった。

これに対し、本実施形態の液晶表示装置１１０では、出射光のエネルギーを効率よく表示画面の正面などの特定方向へ集中させて正面輝度を大幅に向上させるため、消費電力を上げることなく、大幅な輝度の向上が可能となる。よって、外光の強い環境で使用される際に、バックライトの出力を上げずに特定方向に輝度を集中させて、特定方向の輝度を外光に負けない輝度に切り替えることたできる。これにより、透過型の方式の液晶ディスプレイを屋外にも用いることができるようになる。

さらに、本実施形態において、液晶ディスプレイパネル１０６からの出射光の指向性を高くした場合、正面方向以外の方向の輝度が非常に低くなるため、覗き見防止の効果も得られる。

以上より、本実施形態の透過型の液晶表示装置１１０を用いることにより、携帯端末における高指向性バックライト１０３の消費電力の上昇を効果的に抑制し、また、屋外および屋内での視認性ならびに覗き見防止効果に優れた構成とすることができる。

以下の実施形態においては、第一の実施形態と異なる点を中心に説明する。

（第二の実施形態）
第一の実施形態に記載の液晶表示装置において、高指向性バックライト１０３が、光学材料１０２からの出射光の正面方向の指向性を高める高指向化手段をさらに備えてもよい。高指向化手段は、たとえばシート状の部材とすることができる。本実施形態では、シート状の高指向化手段として、ルーバーフィルムを用いる場合を例に説明する。

図８は、本実施形態の液晶表示装置の構成を示す断面図である。図８に示した液晶表示装置の基本構成は、第一の実施形態の液晶表示装置１１０（図１）と同様であり、高指向性バックライト１０３が、光源１０１と、光源１０１からの出射光を導光し、面光源化する導光板（光学材料１０２）とを備える。そして、本実施形態では、光学材料１０２の透過拡散切替膜１０４との対向面に、光学材料１０２からの出射光を高指向化する高指向化手段として機能するルーバーフィルム１１１が設けられている。ルーバーフィルム１１１は、光学材料１０２と透過拡散切替膜１０４との間に設けられる。

ルーバーフィルム１１１としては、たとえば、黒色のルーバー構造のフィルムの表裏両面に、透明材料からなるフィルムを積層して、一体化したものを用いる。ルーバー構造のフィルムは、たとえばカーボンブラック等の黒色材料を含む。また、透明材料からなるフィルムとして、たとえば、ポリカーボネートフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルムなどの加工性が良好な樹脂フィルムが用いられる。

図９および図１０は、ルーバーフィルム１１１の構成例を示す平面図である。
図９に示したルーバーフィルム１１１は、第一ルーバー１１３を備える。第一ルーバー１１３は、複数のストライプ状の黒色のフィルムがルーバーフィルム１１１の短辺方向に沿って互いに平行に延在したものである。第一ルーバー１１３を構成する黒色フィルムは、ルーバーフィルム１１１の表面に垂直または所定の角度でブラインド状に配置される。ルーバーフィルム１１１を透過することにより、光の正面方向の指向性が向上する。このようなルーバーフィルム１１１を透過拡散切替膜１０４よりも光源側に配置すれば、透過拡散切替膜１０４への入射光の正面指向性をさらに高めることができる。

また、図１０においては、ルーバーフィルム１１１が、第一方向に互いに平行に配置された複数のフィルムから構成される第一ルーバー１１３に加えて、第一ルーバー１１３に対して垂直方向に延在するとともに互いに平行に配置された複数のフィルムから構成される第二ルーバー１１５を備える。第二ルーバー１１５を構成する黒色フィルムも、第一ルーバー１１３と同様に、ルーバーフィルム１１１の表面に垂直または所定の角度でブラインド状に配置される。図１０においては、ルーバーがマトリックス状に配置されているため、直進方向の指向性をさらに高めることができる。

なお、図１０に示したルーバーフィルム１１１は、たとえば図９に示したルーバーフィルム１１１を二枚積層することにより得られる。また、第一ルーバー１１３と第二ルーバー１１５とは、非平行に配置されていればよいが、図１０に示したように、互いに直交するように配置するとよい。こうすれば、ルーバーフィルム１１１の透過光の正面方向の指向性をさらに効果的に高めることができる。

本実施形態においては、光学材料１０２と透過拡散切替膜１０４との間にルーバーフィルム１１１が設けられているため、透過拡散切替膜１０４への入射光の正面指向性をさらに高めることができる。このため、透過拡散切替膜１０４の透過率が相対的に高い第一状態において、透過拡散切替膜１０４からの出射光の正面指向性をより一層高めることができる。よって、太陽光下等の外光の強い条件下における液晶ディスプレイパネル１０６の指向性をより一層向上させることができる。

また、この効果は、図１０のようにルーバーがマトリックス状に配置されたルーバーフィルム１１１を用いることにより顕著に発揮される。

（第三の実施形態）
本実施形態は、以上の実施形態に記載の液晶表示装置を備える携帯電話に関する。なお、本実施形態においては、携帯電話に上述した液晶表示装置を設ける場合について説明するが、以上の実施形態の液晶表示装置を他の携帯端末に設けることもできる。

図１１は、本実施形態の携帯電話の外観を示す斜視図である。図１１に示した携帯電話１００には、表示面１３７を有する蓋部１３３と、複数の外部入力キーが配置されたキー配列部１４１を有する本体部１３１と、がヒンジ部１３５によって折り畳み可能に設けられている。

表示面１３７には、以上の実施形態に記載の液晶表示装置の液晶ディスプレイパネル１０６が配置される。液晶ディスプレイパネル１０６は、透過拡散切替膜１０４との対向面の裏面を表示面１３７に向けて配置される。

また、蓋部１３３において、表示面１３７を有する側の所定の位置に、一つまたは複数の光センサ１４５が配置される。光センサ１４５は、たとえば表示面１３７の近傍または表示面１３７内に配置される。光センサ１４５を表示面１３７またはその近傍に配置することにより、表示面１３７における外光強度をさらに正確に検知することができる。図１１では、表示面１３７の近傍に光センサ１４５が一つ配置されている。

光センサ１４５は、外光の強度を反映するパラメータ、たとえば外光の輝度または外光の照度を検知し、電圧等の電気信号に変換する。光センサ１４５として、たとえばフォトダイオード等の光電変換部材が用いられる。

図１２は、携帯電話１００に搭載された液晶表示装置の制御部周辺の構成を示す機能ブロック図である。携帯電話１００は、光センサ１４５および液晶表示装置の切り替えスイッチ１０７に加えて、切り替えスイッチ制御部１４７、記憶部１４９および外部入力キー１５１を備える。

記憶部１４９には、光センサ１４５で検知される値の閾値が記憶される。

切り替えスイッチ制御部１４７は、透過拡散切替膜１０４の透過拡散状態の切り替えを制御する。切り替えスイッチ制御部１４７は、光センサ１４５で検知された液晶ディスプレイパネル１０６の近傍における外光の輝度または照度に応じて第一状態と第二状態とを切り替える。

さらに具体的には、切り替えスイッチ制御部１４７は、光センサ１４５で検知された外光の輝度または照度に対応する電気信号を取得する。そして、切り替えスイッチ制御部１４７は、取得した電気信号の大きさに応じて、切り替えスイッチ１０７の動作を制御し、透過拡散切替膜１０４への電圧印加の有無を制御する。切り替えスイッチ制御部１４７は、記憶部１４９に記憶された閾値のデータを参照する。そして、光センサ１４５で検知された値が閾値以上のとき、切り替えスイッチ１０７をオン状態として、透過拡散切替膜１０４に電圧を印加して第一状態とする。逆に、光センサ１４５で検知された値が閾値未満のとき、切り替えスイッチ制御部１４７は、切り替えスイッチ１０７をオフ状態として、透過拡散切替膜１０４を電圧非印加の第二状態とする。

また、切り替えスイッチ制御部１４７は、外部入力キー１５１に対するキー操作に応じて、透過拡散切替膜１０４への電圧の印加と非印加とを切り替える。たとえば、所定の外部入力キー１５１に対して、正面輝度の切り替え機能を割り当てておく。そして、携帯電話１００の使用者が該当キーを操作したときに、操作に応じて、切り替えスイッチ制御部１４７が透過拡散切替膜１０４への電圧の印加と非印加とを切り替える。

また、携帯電話１００は、外部接続端子部１３９を備える。これにより、携帯電話１００は、外部接続端子部１３９を介して外部装置（不図示）から信号を送受信することができる。なお、携帯電話１００は、必ずしも外部接続端子部１３９を備えていなくてもよい。

携帯電話１００においては、光センサ１４５からの信号に応じて切り替えスイッチ制御部１４７が切り替えスイッチ１０７の動作を制御する。このため、外光の強度に応じて、液晶ディスプレイパネル１０６への入射光の正面輝度の切り替えを確実に行うことができる。

なお、図１１においては、表示面１３７近傍に一つの光センサ１４５が設けられた構成を例示したが、表示面１３７の近傍に、互いに離隔して複数の光センサ１４５が設けられていてもよい。こうすれば、複数の光センサで検知された光の強度に基づいて、光強度を補正することができる。また、このとき、複数の光センサ１４５において検知された値に応じて、切り替えスイッチ制御部１４７が切り替えスイッチ１０７の動作を制御してもよい。こうすれば、表示面１３７近傍の外光の強さをさらに正確に把握するとともに、外光の強さに基づいて表示面１３７への入射光の正面輝度の切り替えを確実に行うことができる。

また、携帯電話１００は、カメラ部をさらに備えてもよい。カメラ部は、レンズと、ＣＣＤセンサとを含む。カメラ部は、携帯電話１００の所定の位置に配置されて、表示面１３７に表示された映像を撮影することができるように構成される。

また、本実施形態では、折りたたみ式の携帯電話を例示したが、折りたたみ式以外の携帯電話についても、以上の実施形態の液晶表示装置を適用することができる。

また、本実施形態では、携帯端末が携帯電話である場合を例して説明としたが、携帯端末は、たとえば無線ＬＡＮやインターネット等のネットワークを介して遠隔地の他の端末と通信可能な端末とすることもできる。

また、携帯電話１００において、透過拡散切替膜１０４の切り替えを外部入力により直接行える専用のスイッチを設けてもよい。また、この切り替えを、他のスイッチと兼用し、外部入力キー１５１の長押しなどに割り当ててもよい。こうすれば、スイッチの数を減らすことも可能である。また、切り替え動作を、ソフト的に割り当てることにより、表示画面内の項目を選んで実施することが可能となる。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

たとえば、第一および第二の実施形態では、高指向性バックライト１０３と透過拡散切替膜１０４とが組み合わされたバックライトモジュール１０５について説明した。バックライトモジュールの他の構成として、高指向性バックライト１０３の代わりに広い指向性のバックライトを用いるとともに、透過拡散切替膜１０４の代わりに透過集光切り替え材料を用いてもよい。この組み合わせにおいても、以上の実施形態と同様の効果が得られる。

実施形態における携帯端末の液晶表示装置の構成を示す断面図である。 図１の液晶表示装置のバックライトモジュールからの出射光の指向性を説明する図である。 図１の液晶表示装置のバックライトモジュールからの出射光の指向性を説明する図である。 実施形態における携帯端末の液晶表示装置の構成を示す断面図である。 実施形態における携帯端末の液晶表示装置の構成を示す断面図である。 図７の液晶表示装置のバックライトモジュールからの出射光の指向性を説明する図である。 従来の液晶表示装置の構成を示す断面図である。 実施形態における携帯端末の液晶表示装置の構成を示す断面図である。 図８の液晶表示装置のルーバーフィルムの構成を示す平面図である。 図８の液晶表示装置のルーバーフィルムの構成を示す平面図である。 実施形態における携帯端末の構成を示す斜視図である。 実施形態における携帯端末の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１００ 携帯電話
１０１ 光源
１０２ 光学材料
１０３ 高指向性バックライト
１０４ 透過拡散切替膜
１０５ バックライトモジュール
１０６ 液晶ディスプレイパネル
１０７ 切り替えスイッチ
１０９ 光エネルギー
１１０ 液晶表示装置
１１１ ルーバーフィルム
１１３ 第一ルーバー
１１５ 第二ルーバー
１３１ 本体部
１３３ 蓋部
１３５ ヒンジ部
１３７ 表示面
１３９ 外部接続端子部
１４１ キー配列部
１４５ 光センサ
１４７ 切り替えスイッチ制御部
１４９ 記憶部
１５１ 外部入力キー

Claims (13)

1. 透過型の液晶表示パネルと、
   前記液晶表示パネルに対向して設けられた面光源と、
   前記面光源から出射した光の透過拡散状態を切り替える透過拡散切替膜と、
   を備え、
   前記透過拡散切替膜が、前記液晶表示パネルと前記面光源との間に配置されるとともに、前記面光源からの出射光の直線光透過率が相対的に高い第一状態と、前記面光源からの出射光の直線光透過率が相対的に低い第二状態とを切り替え可能に構成された携帯端末。
2. 請求項１に記載の携帯端末において、
   前記面光源からの出射光の指向角が、全角で４０度以下である携帯端末。
3. 請求項１または２に記載の携帯端末において、
   前記第二状態における前記透過拡散切替膜からの出射光の指向角と、前記第一状態における前記透過拡散切替膜からの出射光の指向角との差が、全角で１０度以上である携帯端末。
4. 請求項１または２に記載の携帯端末において、
   前記第一状態における前記透過拡散切替膜からの出射光の正面輝度が、前記第二状態における前記透過拡散切替膜からの出射光の正面輝度の２倍以上である携帯端末。
5. 請求項１乃至４いずれかに記載の携帯端末において、
   前記透過拡散切替膜が、光の透過拡散状態を切り替え可能な材料により構成されるとともに、
   前記透過拡散切替膜への電圧の印加の有無により、前記第一状態と前記第二状態とが切り替えられる携帯端末。
6. 請求項５に記載の携帯端末において、
   前記第一状態において前記透過拡散切替膜に電圧が印加されるとともに、前記第二状態においては前記透過拡散切替膜に電圧が印加されない携帯端末。
7. 請求項５または６に記載の携帯端末において、
   前記第一状態において、前記透過拡散切替膜からの出射光の指向角が、前記面光源からの出射光の指向角と実質的に等しく、
   前記第二状態において、前記透過拡散切替膜が、前記面光源からの出射光を前記第一状態よりも低指向化する携帯端末。
8. 請求項１乃至７いずれかに記載の携帯端末において、
   前記面光源が、
   光源と、
   前記光源からの出射光を導光し、面光源化する導光板と、
   前記導光板と前記透過拡散切替膜との間に設けられて、前記導光板からの出射光を高指向化する高指向化手段と、
   を含む携帯端末。
9. 請求項８に記載の携帯端末において、
   前記高指向化手段が、ルーバーフィルムである携帯端末。
10. 請求項９に記載の携帯端末において、
    前記ルーバーフィルムが、
    第一方向に互いに平行に配置された複数のフィルムから構成される第一ルーバーと、
    前記第一ルーバーに対して垂直方向に延在するとともに互いに平行に配置された複数のフィルムから構成される第二ルーバーと、
    を含む携帯端末。
11. 請求項１乃至１０いずれかに記載の携帯端末において、
    外光の輝度または照度を検知する光センサをさらに含む携帯端末。
12. 請求項１１に記載の携帯端末において、
    前記透過拡散切替膜の透過拡散状態を制御する制御部を含み、
    前記制御部が、前記光センサで検知された前記液晶表示パネルの近傍における外光の輝度または照度に応じて前記第一状態と前記第二状態とを切り替えるように構成された携帯端末。
13. 請求項１２に記載の携帯端末において、
    前記外光の輝度または照度が閾値以上のとき、前記制御部が前記透過拡散切替膜を第一状態とし、
    前記外光の輝度または照度が閾値未満のとき、前記制御部が前記透過拡散切替膜を第二状態とする携帯端末。

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