WO2016056298A1

WO2016056298A1 - 表示装置

Info

Publication number: WO2016056298A1
Application number: PCT/JP2015/072623
Authority: WO
Inventors: 健太福岡; 賢司高瀬
Original assignee: シャープ株式会社
Priority date: 2014-10-08
Filing date: 2015-08-10
Publication date: 2016-04-14
Also published as: US20180231837A1; US10048538B1

Abstract

　高い透明性を維持しつつ表示画像の鮮明性を確保することができ、設置場所の制約を受けにくいシースルーディスプレイとなる表示装置を提供する。　ドット印刷が施された導光板（６０）の発光領域からは、環境光の輝度を無視できるほどの高い輝度を有する光がバックライト光として射出されるので、液晶表示装置（１０）の前面側にいる観察者は、液晶パネル（２０）の画像表示領域（７５）に表示される鮮明な画像を視認することができる。また、環境光は導光板（６０）の光透過領域（７２）を透過して液晶パネル（２０）の透明表示領域に入射するので、観察者は透明表示領域（７６）に表示された背景を高い透明度で視認することができる。

Description

表示装置

　本発明は、表示装置、特に、背景が透けて見えるシースルーディスプレイとなる表示装置に関する。

　近年、シースルーディスプレイの技術開発が活発に行われ、シースルーディスプレイを備えた製品が徐々に市場に出回り始めている。シースルーディスプレイには、大きく分けて、液晶表示装置のバックライト部分を箱にした「ボックス型」と呼ばれるタイプと、バックライト部分の箱が不要な「スタンドアロン型」と呼ばれるタイプの２種類がある。このうちボックス型は、製造が比較的容易である反面、透明にしたときに見える範囲が箱の中に限られるという問題がある。これに対し、スタンドアロン型では、背景にあるものがすべて見える。

　特許文献１には、スタンドアロン型のシースルーディスプレイが開示されている。このシースルーディスプレイは、導光板から射出された光の大部分を背面側に取り出し、背景を照明することで高い透明性を確保している。また、背景にある物体によって前面側に反射された光をバックライト光として液晶パネルに照射することにより、液晶パネルに画像を表示する。このように、特許文献１に記載のシースルーディスプレイは、高い透明性を実現するとともに表示画像の鮮明性を図っている。

国際公開第２０１４／０１０５８５号パンフレット

　シースルーディスプレイでは、白色を表示する際だけでなく、透明表示をする際にも画素の透過率を高くする必要がある。しかし、特許文献１に記載されたシースルーディスプレイにおいて画素の透過率を高くすれば、１つの画素に画像と背景が混ざり合って表示され、表示画像の鮮明性が損なわれる。また、高い透明度を実現するために、導光板から射出された光をディスプレイの前面側に漏れにくくする必要があるが、その場合前面側に漏れた光をバックライト光として利用することができなくなる。このようなシースルーディスプレイでは、導光板からの光を前面側に反射する物体が背面側に存在する必要があるので、シースルーディスプレイの設置場所が制約されるという問題もある。

　そこで、本発明は、高い透明性を維持しつつ表示画像の鮮明性を確保することができ、設置場所の制約を受けにくいシースルーディスプレイとなる表示装置を提供することを目的とする。

　本発明の第１の局面は、シースルーディスプレイとして機能する表示装置であって、
　外部から与えられる第１画像情報に基づき光の偏光方向を制御して第１画像を表示し、または透明になって背面側から入射する環境光を透過することにより背景を表示する第１表示パネルと、
　前記第１表示パネルの表面および裏面にそれぞれ貼られた第１偏光板および第２偏光板と、
　入射した光を前記第１表示パネルに向けて射出する導光板と、前記導光板の端部に取り付けられた光源とを含み、前記光源が発する光を前記導光板から前記第１表示パネルに照射する表示用光源とを備え、
　前記第１表示パネルは、前記第１画像を表示する画像表示領域と、前記画像表示領域を囲み、前記背景を表示する透明表示領域とからなり、
　前記導光板は、前記光源が発する光を前記画像表示領域に向けて射出する発光領域と、前記導光板の背面側から入射する環境光を前記透明表示領域に向けて透過する光透過領域とからなることを特徴とする。

　本発明の第２の局面は、本発明の第１の局面において、
　前記導光板に形成された前記発光領域の表面または裏面のいずれかに、前記光源から入射した光を反射または散乱する複数のドットからなるドットパターンが形成されていることを特徴とする。

　本発明の第３の局面は、本発明の第１の局面において、
　前記導光板に形成された前記発光領域の表面または裏面のいずれかに、前記光源から入射した光を散乱する散乱材を含む散乱性フィルムが貼られ、または散乱材をコーティングしたコーティング膜が形成されていることを特徴とする。

　本発明の第４の局面は、本発明の第３の局面において、
　前記散乱性フィルムまたは前記コーティング膜のヘイズは１０％以下であることを特徴とする。

　本発明の第５の局面は、本発明の第１の局面において、
　前記第１および第２偏光板は、前記第１表示パネルに形成された前記画像表示領域と同じ大きさであることを特徴とする。

　本発明の第６の局面は、本発明の第５の局面において、
　少なくとも前記第２偏光板と、前記光源から入射した光を散乱する散乱材を含む散乱性フィルムとを積層し、さらに前記第２偏光板および前記発光領域の表面に第１および第２接着層をそれぞれ接着した積層体が、前記第１接着層を前記画像表示領域に接着し、前記第２接着層を前記画像表示領域に接着することによって、前記第１表示パネルと前記導光板との間に固定されていることを特徴とする。

　本発明の第７の局面は、本発明の第５の局面において、
　前記第１および第２偏光板はいずれも吸収型偏光板であることを特徴とする。

　本発明の第８の局面は、本発明の第７の局面において、
　前記第１偏光板と同じ大きさの第１反射型偏光板をさらに備え、前記第１反射型偏光板は前記第１偏光板の表面に貼られていることを特徴とする。

　本発明の第９の局面は、本発明の第７の局面において、
　前記第２偏光板と同じ大きさの第２反射型偏光板をさらに備え、前記第２反射型偏光板および前記第２偏光板はこの順で前記第１表示パネルの裏面に貼られていることを特徴とする。

　本発明の第１０の局面は、本発明の第１の局面において、
　前記第１および第２偏光板は、前記第１表示パネルと同じ大きさであることを特徴とする。

　本発明の第１１の局面は、本発明の第１０の局面において、
　前記第１表示パネルと同じ大きさの第３反射型偏光板をさらに備え、前記第３反射型偏光板および前記第２偏光板はこの順で前記第１表示パネルの裏面に貼られていることを特徴とする。

　本発明の第１２の局面は、本発明の第２または第１０の局面において、
　前記第１表示パネルの裏面に貼られた第２偏光板と前記導光板との間に、前記画像表示領域と同じ大きさであって、散乱液晶が注入された散乱領域を有する散乱液晶パネルをさらに備え、
　前記散乱領域は、前記発光領域に対応する位置に形成され、電圧を印加するか否かによって前記散乱領域を透明または白濁することを特徴とする。

　本発明の第１３の局面は、本発明の第１０の局面において、
　遮光材を用いて形成された遮光領域が前記発光領域と対応する位置に形成された遮光板をさらに備え、前記遮光板は前記導光板の背面側に配置されていることを特徴とする。

　本発明の第１４の局面は、本発明の第１０の局面において、
　前記導光板と同じ大きさの第３偏光板をさらに備え、前記第３偏光板は前記導光板の背面側に配置されていることを特徴とする。

　本発明の第１５の局面は、本発明の第１０の局面において、
　液晶が注入された液晶領域を含む第２表示パネルをさらに備え、前記液晶領域は、前記導光板の背面側に配置され、前記液晶領域と同じ大きさの２枚の偏光板によって挟まれていることを特徴とする。

　本発明の第１６の局面は、本発明の第１５の局面において、
　前記液晶領域は１つの領域からなり、印加電圧に応じて透明状態と遮光状態とを切り換えることを特徴とする。

　本発明の第１７の局面は、本発明の第１５の局面において、
　前記液晶領域は複数の画素からなり、外部から与えられる第２画像情報に基づき、前記表示用光源から背面側に漏れる光の偏光方向を制御して前記画素に前記第１画像と異なる第２画像を表示することを特徴とする。

　本発明の第１８の局面は、本発明の第１７の局面において、
　前記２枚の偏光板の透過軸の方向が互いに平行であることを特徴とする。

　本発明の第１９の局面は、本発明の第１７の局面において、
　前記２枚の偏光板の透過軸の方向が互いに直交していることを特徴とする。

　上記第１の局面によれば、背面側から入射する環境光を無視できるほどの高い輝度を有する光が導光板の発光領域から第１表示パネルの画像表示領域に向けて射出されるので、表示装置の前面側にいる観察者は、第１表示パネルの画像表示領域に表示された鮮明な第１画像を視認することができる。また、環境光は導光板の光透過領域を透過して第１表示パネルの透明表示領域に入射するので、観察者は透明表示領域に表示される背景を高い透明度で視認することができる。これにより、表示装置は、高い透明性と鮮明な第１画像の表示を両立させたシースルーディスプレイとして機能する。また、画像表示領域は第１表示パネルの端部から離れた位置に設けられているので、それに対応する発光領域も導光板の端部から離れた位置に設けられる。このため、各光源からの光は導光板内で均一化された後に、画像表示領域に照射される。これにより、目玉現象が現れにくくなり、第１画像の表示品位が向上する。また、表示装置はスタンドアロン型の表示装置であるため、設置場所の制約を受けることもない。

　上記第２の局面によれば、ドットパターンを印刷などの簡便な方法を用いて導光板の表面または裏面に形成することにより、所望の形状の発光領域を容易に形成することができる。また、発光領域におけるドットの被覆率や密度などを制御することにより、発光領域から射出される光の輝度、輝度分布、または発光領域の透明度の調整を容易に行うことができる。

　上記第３の局面によれば、導光板の表面に散乱性フィルムを貼ったり、散乱材をコーティングしたりすることにより、ドット印刷を施した場合と同様に、導光板のうち散乱性フィルムが貼られた領域、またはコーティング膜が形成された領域だけを発光させることができる。また、散乱性フィルムおよび散乱材のコーティング膜に含まれる散乱粒子は非常に細かく、しかもそれらはランダムに分散しているので、第１表示パネルの画素パターンと重なってもモアレが発生することはなく、画像の表示品位の低下を防ぐことができる。さらに、散乱性フィルムは導光板に貼る際の取り扱いが容易であり、コーティング膜は所望の位置に精度良く形成できる。

　上記第４の局面によれば、散乱性フィルムまたはコーティング膜のヘイズを１０％以下にする。これにより、散乱性フィルムまたはコーティング膜は、非発光時には高い透明度を有するので、これらを通して背景を鮮明に視認することができる。

　上記第５の局面によれば、第１表示パネルの画像表示領域には偏光板が貼られているので、上記第１の局面と同様に鮮明な画像が表示される。一方、透明表示領域には偏光板が貼られていないので、第１の実施形態の場合よりも高い透明度で背景が表示される。また、導光板の発光領域の形状と、第１表示パネルに貼る第１および第２偏光板の形状とが同一であれば、その形状を所望の形状にすることができる。これにより、近年市場に出始めている異形ディスプレイのように第１表示パネルを専用設計することなく、矩形形状の第１表示パネルに所望の形状の画像表示領域を設け、当該画像表示領域に画像を表示することができる。

　上記第６の局面によれば、第１表示パネルと導光板との間に、第２偏光板と散乱性フィルムが一体的に形成された積層体を挟み、さらに積層体は第１および第２接着層によって第１表示パネルの画像表示領域および導光板の発光領域にそれぞれ固定さる。これにより、導光板の発光領域と第１表示パネルの画像表示領域は、位置ずれしないように固定される。また、積層体は複数の膜を積層した構造であるが、それらの膜を高い精度で位置合わせして積層することができる。

　上記第７の局面によれば、第１表示パネルに貼られた第１および第２偏光板はいずれも吸収型偏光板であるので、表示装置はコントラストの高い画像を表示することができる。

　上記第８の局面によれば、第１表示パネルの画像表示領域は、光源を消灯したときにはミラーになり、光源を点灯したときにはミラーの中に画像が浮かび上がるデザイン性の高いミラーになる。

　上記第９の局面によれば、上記第８の局面と同様に、第１表示パネルの画像表示領域は、光源を消灯したときにはミラーになり、光源を点灯したときには、ミラーの中に画像が浮かび上がるデザイン性の高いミラーなる。この場合、上記第９の局面に係る表示装置は、ミラーとしての反射率と光源光の透過率の和が一定であるので、光源光の強度が一定であっても画素の透過率すなわち画像の表示階調が高くなれば、当該画素の反射率は小さくなる。その結果、風景の映り込みが目立たなくなる。

　上記第１０の局面によれば、第１および第２偏光板は、第１表示パネル野画像表示領域だけでなく、透明表示領域も覆っている。これにより、背面側から入射した環境光が透明表示領域を透過したとき、前面側にいる観察者は、透過表示領域において透明状態と黒色状態との間で階調表示された背景を視認することができる。

　上記第１１の局面によれば、表示装置はシースルーディスプレイとミラーディスプレイの機能を併せ持つディスプレイとして機能する。さらに、光源を消灯した場合には、画像表示領域だけでなく、透明表示領域にも透明状態とミラー状態との間の階調で白黒表示される背景を表示することができる。

　上記第１２の局面によれば、光源を点灯して、画像表示領域に画像を表示しているときに、散乱領域を白濁させて、規則的に配列されたドットパターンをぼかす。これにより、画像表示領域に画像を表示しているときに、背面側から入射する環境光によって表示される背景をぼかすことによって背景を見にくくし、画像表示領域に画像を鮮明に表示することができる。また、ドットパターンが形成された導光板を使用する上記第２の局面に適用した場合には、ドットパターンと画素パターンとが重なることによって発生するモアレの発生を大幅に抑制することができる。

　上記第１３の局面によれば、導光板の発光領域に対応する位置に遮光領域を設けた遮光板を、導光板の背面側に配置することにより、導光板から背面側に漏れる光を低減することができる。その結果、背面側にいる観察者が表示装置を見たときに、眩しさが軽減される。さらに、遮光領域を白色または光沢を有する材料によって形成すれば、導光板から漏れた光が導光板に向かって反射されるので、画像表示領域に表示される画像の輝度を高くすることができる。

　上記第１４の局面によれば、導光板の背面側に偏光板を配置することによって、表示装置の前面側から見たときの透明度をほとんど変えずに、背面側に漏れる光の強度を半減させることができる。これにより、表示装置を背面側から見たときの眩しさが低減される。また、偏光板が反射型偏光板である場合、表示装置の前面側から背景を見た場合には、反射型偏光板が設けられていない場合と遜色のない透明度で背景を視認することができるとともに、背面側からは前面側が見にくくなるマジックミラーとして使用することができる。さらに、反射型偏光板は導光板から背面側に射出された光を前面側に反射するので、前面側から見たときの画像の輝度を高くすることに寄与する。

　上記第１５の局面によれば、導光板の背面側に配置された第２表示パネルの液晶領域が２枚の偏光板によって挟まれている。これにより、第２表示パネルは、電圧を印加するか否かによって、背面側から入射する環境光を前面側に透過させる状態と、導光板から背面側に漏れる光源からの光を遮断するとともに背面側から入射する環境光も遮断する状態とを切り換えることができる。

　上記第１６の局面によれば、第２表示パネルの液晶領域は印加電圧に応じて透明状態と遮光状態とを切り換えるシャッタとして機能する。このシャッタを閉じれば、導光板から漏れた光が背面側に透過することを防止することができる。これにより、背面側から表示装置を見たときの眩しさが低減される。一方、シャッタを開ければ、背面側から入射する環境光が背面側から前面側に透過するので、前面側から背景を透かして視認することができる。さらに、第２表示パネルに貼る偏光板として反射型偏光板を用いれば、シャッタとしての機能を維持しつつ、さらに透明状態と反射状態を切り換えることが可能な能動反射板としても機能する。このため、透明状態から反射状態に切り換えたときには導光板から背面側に漏れた光は、反射型偏光板により液晶パネルに向けて反射される。これにより、導光板から背面側に漏れた光を有効に活用することができる。また、第２表示パネルには、第１表示パネルの画素パターンと重なり合うパターンがない。このため、モアレも生じない。

　上記第１７の局面によれば、表示装置では、第２表示パネルを導光板の背面側に配置することによって、第２表示パネルは、導光板から背面側に漏れた光をバックライト光として、外部から与えられた第２画像情報に基づく第２画像を表示する。これにより、第２表示パネルは、第１表示パネルに表示される第１画像と異なる第２画像を表示する両面ディスプレイとして機能する。

　上記第１８の局面によれば、２枚の偏光板をそれらの透過軸が平行になるように配置することにより、表示装置の前面側から第１および第２表示パネルを通して背景側を視認することができる透明状態を実現できる。

　上記第１９の局面によれば、２枚の偏光板をそれらの透過軸が直交するように配置した場合には、前面側から第１および第２表示パネルを通して背景側を視認することができない。これにより、第１表示パネルおよび第２表示パネルに表示される第１および第２画像がいずれも見やすくなる。

第１の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。第１の実施形態に係る液晶表示装置の表示部の構成を示す図である。第１の実施形態に係る液晶表示装置に含まれる導光板および液晶パネルの平面図である。第１の実施形態の第１の変形例に係る液晶表示装置の表示部の構成を示す図である。第１の実施形態の第２の変形例に係る液晶表示装置の表示部の構成を示す図である。第２の実施形態に係る液晶表示装置の表示部の構成を示す図である。第２の実施形態に係る液晶表示装置において、発光領域および画像表示領域が矩形形状ではないときの導光板および液晶パネルの構成を示す平面図である。第２の実施形態の第１の変形例に係る液晶表示装置の表示部の構成を示す図である。第２の実施形態の第２の変形例に係る液晶表示装置の表示部の構成を示す図である。第２の実施形態の第３の変形例に係る液晶表示装置の表示部の構成を示す図である。第３の実施形態に係る液晶表示装置の表示部の構成を示す図である。第４の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。第４の実施形態に係る液晶表示装置の表示部の構成を示す図である。第５の実施形態に係る液晶表示装置の表示部の構成を示す図である。第５の実施形態の変形例に係る液晶表示装置の表示部の構成を示す図である。第６の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。第６の実施形態に係る液晶表示装置の表示部の構成を示す図である。第６の実施形態の変形例に係る液晶表示装置の表示部の構成を示す図である。

＜１．第１の実施形態＞
＜１．１　液晶表示装置の構成＞
　図１は、本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置１０の構成を示すブロック図である。この液晶表示装置１０は、液晶パネル２０（「第１表示パネル」ともいう）、駆動部３０、バックライトユニット５５（「表示用光源」ともいう）、表示制御回路４０、およびバックライト駆動回路５０を備えている。以下の説明では、液晶パネル２０とバックライトユニット５５を合わせて表示部８０という場合がある。

　駆動部３０は、データ信号線駆動回路としてのソースドライバ３１と走査信号線駆動回路としてのゲートドライバ３２とを含んでいる。この液晶表示装置１０では、外部から画像データＤＡＴ（「第１画像情報」ともいう）が表示制御回路４０に与えられれば、表示制御回路４０の内部で当該画像データＤＡＴに基づきソースドライバ３１を制御するためのソースドライバ用制御信号Ｓｓｃやゲートドライバ３２を制御するためのゲートドライバ用制御信号Ｓｇｃが生成される。なお、これらの制御信号Ｓｓｃ、Ｓｇｃは、画像データＤＡＴとともに外部から与えられるようにしても良い。

　液晶パネル２０の表面および裏面にそれぞれ吸収型偏光板（図示しない）が貼られている。また液晶パネル２０には、複数本のデータ信号線ＳＬと、複数本の走査信号線ＧＬとが形成され、当該複数本のデータ信号線ＳＬおよび複数本の走査信号線ＧＬの各交点には画素５がそれぞれ配置されている。図１には、便宜上、１本のデータ信号線ＳＬおよび１本の走査信号線ＧＬと、それらの交点に配置された１個の画素５が示されている。なお、後述するように、液晶パネル２０は、画像を表示する画像表示領域と、背景を表示する透明表示領域とに分けられており、画像と背景を液晶パネル２０に同時に表示することができる。

　液晶パネル２０の背面側には、バックライトユニット５５が配置されている。バックライトユニット５５は、導光板（図示しない）と、導光板の端部に取り付けられた光源（図示しない）とからなり、光源は赤色、緑色、青色の各光をそれぞれ発する３種類のＬＥＤ（Light Emitting Diode）を含む。各ＬＥＤは、バックライト駆動回路５０から与えられる駆動信号Ｓｏｎ／ｏｆｆによって駆動され、バックライト駆動回路５０は表示制御回路４０から与えられる制御信号Ｓｂｋによって制御される。導光板は、後述するように、バックライト光を前面側に配置された液晶パネル２０に向けて射出する。なお、本実施形態に係る液晶表示装置１０は、特に断らない限り、フィールドシーケンシャル方式で駆動される表示装置であるとし、光源の各ＬＥＤは時分割により赤色、緑色、青色の各光を順に発光する。フィールドシーケンシャル方式で駆動する場合、各画素５にカラーフィルタを形成する必要がないので、各画素５の光の透過率を高くすることができる。

　表示制御回路４０は、液晶パネル２０の画像表示領域に表示すべき画像（「第１画像」ともいう）を表すデータおよび透明表示領域を透明にすべきデータを含む画像データＤＡＴを外部から与えられると、当該画像データＤＡＴに基づいて、ソースドライバ３１を制御するためのソースドライバ用制御信号Ｓｓｃ、ゲートドライバ３２を制御するためのゲートドライバ用制御信号Ｓｇｃ、および、デジタル画像データＤＶを生成する。ソースドライバ用制御信号Ｓｓｃおよびデジタル画像データＤＶはソースドライバ３１に与えられ、ゲートドライバ用制御信号Ｓｇｃはゲートドライバ３２に与えられる。

　ソースドライバ３１は、デジタル画像データＤＶおよびソースドライバ用制御信号Ｓｓｃに基づき、信号電圧を生成して各データ信号線ＳＬに印加する。ゲートドライバ３２は、ゲートドライバ用制御信号Ｓｇｃに基づき、走査信号を各走査信号線ＧＬに所定の周期で順に印加してアクティブにする。これにより、各データ信号線ＳＬに印加された信号電圧がアクティブな走査信号線ＧＬに接続された各画素５に書き込まれる。このようにして、液晶パネル２０は駆動され、画像表示領域の画素５にデジタル画像データＤＶに応じた画像を表示したり、透明表示領域の画素５を透明にして背景を透けて見えるようにしたりする。

＜１．２　表示部の構成＞
　図２は、本実施形態に係る液晶表示装置１０の表示部８０の構成を示す図である。図２に示すように、表示部８０では、前面側から背面側に向かって、吸収型偏光板２１、液晶パネル２０、吸収型偏光板２２、および導光板６０が順に配置されている。吸収型偏光板２１は液晶パネル２０の表面に貼られ、吸収型偏光板２２はその裏面に貼られている。導光板６０には、赤色、緑色、青色の光を発するＬＥＤ（図示しない）からなる光源６１が端部に沿って取り付けられている。

　図３は、導光板６０および液晶パネル２０の平面図である。図３に示すように、液晶パネル２０は、画像を表示する画像表示領域７５と、背景が透けて見える透明表示領域７６とを含む。画像表示領域７５は液晶パネル２０の中央付近に形成され、透明表示領域７６は画像表示領域７５を囲むように形成されている。このように、画像表示領域７５を液晶パネル２０の端部から離れた位置に形成しているのは、光源６１からの光が導光板６０内に均一に拡がっていない状態の光が導光板６０から射出されたときに目玉状の模様が現れる現象（目玉現象）を現れにくくするためである。

　導光板６０は、例えばアクリル、ポリカーボネート、ガラスなどの透明な板からなり、画像表示領域７５に対応する発光領域７１の裏面には光を反射するドット６２が印刷（ドット印刷）により形成されている。また、導光板６０の下部には端部に沿って配置されたＬＥＤ（図示しない）からなる光源６１が取り付けられている。光源６１を構成する各ＬＥＤを順に点灯させると、ＬＥＤから射出された光は導光板６０内に入射し、導光板６０の表面および裏面で全反射を繰り返しながら導光板６０内に拡がる。このとき、ドット６２に入射した光はドット６２によって前面側に反射または散乱され、吸収型偏光板２２を透過して液晶パネル２０の画像表示領域７５に照射される。一方、画像表示領域７５の各画素５には、駆動部３０によって信号電圧が書き込まれているので、導光板６０から射出された光を照射されれば、液晶表示装置１０の前面側にいる観察者はカラー画像を視認することが可能になる。

　一方、透明表示領域７６に対応する導光板６０の光透過領域７２には、ドット印刷は施されていない。導光板６０に入射したＬＥＤからの光は導光板６０の光透過領域７２から射出されないので、液晶パネル２０の透明表示領域７６に導光板６０からの光は照射されない。このため、透明表示領域７６にカラー画像が表示されることはない。しかし、背面側から導光板６０の光透過領域７２に入射する環境光は導光板６０を透過し、さらに液晶パネル２０の透明表示領域７６を透過する。また、透明表示領域７６の両面に吸収型偏光板２１、２２がそれぞれ貼られている。このため、液晶表示装置１０の前面側にいる観察者は、液晶パネル２０の透明表示領域７６の画素５に書き込まれた信号電圧に応じて、透明状態と黒色状態との間の階調で表示された背景を視認することができる。なお、透明表示領域７６の画素５にも、画像表示領域７５の画素５と同様にカラーフィルタが形成されていないので、その透明度は高い。

　また光源６１が消灯されているときには、導光板６０の発光領域７１は光を前面側に射出しないので、背面側から入射した環境光は発光領域７１を透過し、液晶パネル２０の画像表示領域７５に照射される。また、画像表示領域７５の両面に吸収型偏光板２１、２２がそれぞれ貼られている。このため、前面側にいる観察者は透明状態と黒色状態との間の階調で表示された背景を視認することができる。

　なお、導光板６０の発光領域７１に形成されるドット６２には、導光板６０と同じ屈折率のインクからなりその表面と空気との界面で入射光を反射するドット、顔料を混ぜたインクからなり入射光をその内部で散乱させるドット、導光板６０とドットとの界面で入射光を反射する白色や銀色などのインクからなるドットなどが含まれる。いずれのドットも、上記インクを、インクジェット印刷、スクリーン印刷などの手法を用いて導光板６０に印刷することにより形成される。これにより、印刷などの簡便な方法を用いて発光領域７１を所望の形状にすることができる。また、発光領域７１におけるドットの被覆率や密度などを制御することにより、発光領域７１から射出される光の輝度、輝度分布、または発光領域７１の透明度を調整することができる。また、ドット印刷は、導光板６０の裏面に施されるとして説明したが、導光板６０の前面に施されていても良い。この場合、ドット６２によって反射または散乱された光が液晶パネル２０に入射するまでに通過する距離が短くなるので、導光板６０の発光領域７１と液晶パネル２０の画像表示領域７５とのずれが少なくなる。

　また、液晶パネル２０の駆動方式は、フィールドシーケンシャル方式に限定されず、カラーフィルタ方式であっても良い。カラーフィルタ方式では、光源６１から射出される光が白色になるように、赤色、緑色、青色の各ＬＥＤを同時に発光させる。このため、カラーフィルタ方式では、液晶パネル２０の各画素５は、赤色、緑色、青色の各カラーフィルタがそれぞれ形成された３個の副画素によって構成されている。この場合、カラーフィルタは画像表示領域７５の画素５にのみ形成されていても良い。

＜１．３　効果＞
　本実施形態によれば、ドット印刷が施された導光板６０の発光領域７１からは、環境光の輝度を無視できるほどの高い輝度を有する光がバックライト光として射出されるので、液晶表示装置１０の前面側にいる観察者は、液晶パネル２０の画像表示領域７５に表示される鮮明な画像を視認することができる。また、環境光は導光板６０の光透過領域７２を透過して液晶パネル２０の透明表示領域７６に入射するので、観察者は透明表示領域７６に表示された背景を高い透明度で視認することができる。このように、液晶表示装置１０は、高い透明性と鮮明な画像の表示を両立させたシースルーディスプレイとして機能する。また、液晶表示装置１０はスタンドアロン型の液晶表示装置１０であるため、設置場所の制約を受けることもない。

　画像表示領域７５は液晶パネル２０の端部から離れた位置に設けられているので、それに対応する発光領域７１も導光板６０の端部から離れた位置に設けられる。このため、各ＬＥＤから光は導光板６０内で均一化された後に、画像表示領域７５に照射される。これにより、目玉現象が現れにくくなり、画像の表示品位が向上する。また、導光板６０の裏面にドットパターンを印刷するという簡便な方法を用いて発光領域７１を所望の形状にすることができる。また、発光領域７１におけるドットの被覆率や密度などを制御することにより、発光領域７１から射出される光の輝度、輝度分布、または発光領域７１の透明度を調整することができる。なお、ＬＥＤを消灯したときには、背面側から入射した環境光が画像表示領域７５を透過するので、前面側にいる観察者は、画像表示領域７５においても、透明状態と黒色状態との間の階調で表示された背景を視認することができる。

＜１．４　第１の変形例＞
　図４は、本実施形態の第１の変形例に係る液晶表示装置の表示部８１の構成を示す図である。図４に示すように、表示部８１では、導光板６０の発光領域７１にドット印刷を施す代わりに、光を散乱する散乱材を含む散乱性フィルム６３を貼る。散乱性フィルム６３による散乱性が高くなるほど、導光板６０の表面および裏面で全反射を繰り返しながら拡がる光は、散乱性フィルム６３によって散乱され、散乱性フィルム６３によって散乱された光は発光領域７１から液晶パネル２０の画像表示領域７５に照射される。このようにして、散乱性フィルム６３によって散乱される光の光量が増加すれば画像表示領域７５に入射する光量も多くなるので、表示される画像の輝度は高くなる。

　なお、散乱性を高くするために、フィルムに多量の散乱材を混入させれば、画像表示領域７５に照射される光の光量が多くなり、画像の輝度を高くすることはできるが、散乱性フィルム６３は混入した散乱材のために白濁する。ＬＥＤの電源をオフした状態で、観察者が前面側から画像表示領域７５を見たとき、白濁した散乱性フィルム６３を通して背景を見ることになるので、透明度が損なわれた状態で背景を視認することになる。そこで、シースルーディスプレイとして使用することを考慮すれば、散乱性フィルム６３の散乱性があまり高いものは好ましくなく、例えば散乱性フィルム６３の散乱性を表す指標であるヘイズ（haze）が１０％以下のフィルムが好ましい。

　本変形例によれば、発光領域７１に散乱性フィルム６３を貼ることにより、ドットパターンを印刷した場合と同じ効果が得られる。さらに、散乱性フィルム６３には、非常に細かい散乱粒子がフィルム内にランダムに分散されている。これにより、液晶パネル２０の画素パターンと重なることがなく、モアレが発生しにくくなるので、画像の表示品位の低下を防ぐことができる。また、散乱性フィルム６３を導光板６０に貼る際の取り扱いが容易であるという効果も有する。

＜１．５　第２の変形例＞
　図５は、本実施形態の第２の変形例に係る液晶表示装置の表示部８２の構成を示す図である。図５に示すように、表示部８２では、導光板６０の発光領域７１にドット印刷を施す代わりに、散乱材をコーティングすることによってコーティング膜６４を成膜する。このようなコーティング膜６４は、散乱粒子を例えばアクリル系の樹脂や有機系のＵＶ硬化剤などに溶かし、スピンコート法などによって塗布することにより成膜される。

　コーティング膜６４を成膜する場合も、散乱性フィルム６３を貼る場合と同様に、散乱材による散乱性が高くなるほど導光板６０内で全反射を繰り返しながら拡がる光が散乱されやすくなり、散乱材によって散乱された光は液晶パネル２０の画像表示領域７５に照射される。このように、散乱材によって散乱される光の光量が増加すれば画像表示領域７５に入射する光量も多くなるので、表示される画像の輝度は高くなる。

　なお、コーティング膜６４を成膜する場合も、散乱材の量を多くして散乱性を高くすれば、第１の変形例の場合と同じように、画像の輝度を高くすることはできるが、コーティング膜６４は白濁する。この場合、ＬＥＤの電源をオフした状態で、観察者が前面側から画像表示領域７５を見たとき、白濁したコーティング膜６４を通して背景を視認することになる。その結果、観察者は透明度が損なわれた状態で背景を視認することになる。そこで、シースルーディスプレイとして使用する場合には、散乱性フィルム６３の場合と同様に、コーティング膜６４のヘイズを１０％以下ですることが好ましい。

　本変形例によれば、散乱材を混入させたコーティング膜６４を形成する場合も、ドットパターンを印刷した場合と同じ効果が得られる。また、コーティング膜６４には、散乱粒子がランダムに分散して含まれているので、モアレが発生しにくいという効果を有する。さらに、コーティング膜６４は、図４に示す散乱性フィルム６３を貼り付ける場合に比べて、所望の位置に精度良く形成することができ、またコーティング膜６４の接着力は強いので、導光板６０に接着されたコーティング膜は剥がれにくいという効果も有する。

＜２．第２の実施形態＞
　本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の構成は、図１に示す液晶表示装置１０の構成と同じであるので、その説明を省略する。

＜２．１　表示部の構成＞
　図６は、本実施形態に係る液晶表示装置の表示部８３の構成を示す図である。図６に示すように、表示部８３では、液晶表示装置の前面側から背面側に向かって、吸収型偏光板２１、液晶パネル２０、吸収型偏光板２２、および導光板６０が順に配置されている。吸収型偏光板２１は液晶パネル２０の表面に貼られ、吸収型偏光板２２はその裏面に貼られている。導光板６０の下部には端部に沿ってＬＥＤ（図示しない）からなる光源６１が取り付けられている。また、導光板６０の発光領域７１にはドット印刷が施されているが、これは、図２に示す導光板６０と同じ構成であるため、その説明を省略する。なお、液晶パネル２０の画像表示領域７５の両面には、吸収型偏光板２１、２２がそれぞれ貼られているので、画像表示領域７５の透過率は最大でも５０％以下になる。なお、ドット印刷を施す代わりに、散乱性フィルム６３を貼ったり、コーティング膜６４を形成したりしても良い。

　しかし、図２に示す表示部８０と異なり、表示部８３の２枚の吸収型偏光板２１、２２は、液晶パネル２０の画像表示領域７５と同じ大きさである。この場合、吸収型偏光板２１、２２は液晶パネル２０の透明表示領域７６には貼られていないので、第１の実施形態のように、透明表示領域７６に透明状態と黒色状態との間の階調で背景を表示することはできない。しかし、透明表示領域７６には吸収型偏光板２１、２２が貼られていないので、その透過率は５０％を越える高い値になる。このため、透明表示領域７６には高い透明度で背景が表示される。

　液晶パネル２０の各画素にはカラーフィルタを形成しないことが好ましい。これにより、透明表示領域７６では、より高い透明度で背景を表示することができ、画像表示領域７５では、フィールドシーケンシャル方式で駆動することによってカラー画像を表示することができる。また、画像表示領域７５の画素だけにカラーフィルタを貼り、画像表示領域７５の画素だけをカラーフィルタ方式で駆動することによって、画像表示領域７５にカラー画像を表示することもできる。

　さらに、次のような用途のシースルーディスプレイとしても使用できる。図７は、発光領域７１および画像表示領域７５が矩形形状ではないときの導光板６０および液晶パネル２０の構成を示す平面図である。図７に示すように、矩形形状の液晶パネル２０に、導光板６０に施すドット印刷などの形状を所望の形状にすることによって、所望の形状の発光領域７１を形成する。また、液晶パネル２０に貼る吸収型偏光板２１、２２もドット印刷の形状と同じ形状にし、それらを液晶パネル２０の発光領域と対応する位置に貼る。これにより、画像表示領域７５は所望の形状になり、当該形状に応じた画像を表示することができる。

　なお、本実施形態に係る液晶表示装置を、フィールドシーケンシャル方式で駆動する代わりに、画像表示領域７５の各画素にカラーフィルタを形成し、カラーフィルタ方式で駆動しても良い。

＜２．２　効果＞
　本実施形態によれば、液晶パネル２０の画像表示領域７５には、第１の実施形態の場合と同様に鮮明な画像が表示され、透明表示領域７６には、吸収型偏光板が貼られていないので、第１の実施形態の場合よりも高い透明度で背景が表示される。

　また、導光板６０にドット印刷を施すなどして形成された発光領域７１の形状と、液晶パネル２０に貼る吸収型偏光板２１、２２の形状とが同一であれば、その形状を所望の形状にすることができる。これにより、近年市場に出始めている異形ディスプレイのように、液晶パネル２０を専用設計しなくても、矩形形状の液晶パネル２０に所望の形状の画像表示領域７５を設け、当該画像表示領域７５に画像を表示することができる。

＜２．３　第１の変形例＞
　図８は、本実施形態の第１の変形例に係る液晶表示装置の表示部８４の構成を示す図である。図８に示すように、表示部８４では、導光板６０の発光領域７１と液晶パネル２０の画像表示領域７５との間に、積層体６５を挟む。積層体６５は、液晶パネル２０から導光板６０に向かって、接着層６５ａ、吸収型偏光板２２、散乱性フィルム６３、および接着層６５ｂがこの順で形成されており、その大きさは画像表示領域７５および発光領域７１と同じ大きさである。積層体６５の接着層６５ａは、液晶パネル２０の画像表示領域７５に貼られ、接着層６５ｂは導光板６０の発光領域７１に貼られている。これにより、吸収型偏光板２２は画像表示領域７５の裏面側に配置され、散乱性フィルム６３は発光領域７１の表面側に配置される。なお、積層体６５は、導光板６０と液晶パネル２０との間に挟まれそれらの距離を一定に保つ機能も有するので、その厚みを厚くする必要がある。そこで、積層体６５は、接着層６５ａ、吸収型偏光板２２、散乱性フィルム６３、および接着層６５ｂだけでなく、さらに導光板６０と液晶パネル２０との間の隙間を埋めるための充填層をさらに含んでいても良い。

　散乱性フィルム６３は、図４に示す表示部８１に用いた散乱性フィルム６３と同様に、導光板６０から前面側に射出された光を積層体６５の散乱性フィルム６３および吸収型偏光板２２を透過させて液晶パネル２０の画像表示領域７５に照射する。また、液晶パネル２０の画像表示領域７５は、吸収型偏光板２１と吸収型偏光板２２とによって挟まれている。これにより、図２に示す表示部８０の場合と同様に、光源６１が点灯されているときには画像表示領域７５に画像を表示し、光源６１が消灯されているときには背面側から入射する環境光を透過させることにより、画像表示領域７５を通して階調表示された背景が透けて見える。

　本変形例によれば、液晶パネル２０と導光板６０との間に、吸収型偏光板２２と散乱性フィルム６３が一体的に形成された積層体６５を挟み、さらに積層体６５は接着層６５ａ、６５ｂによって液晶パネル２０の画像表示領域７５および導光板６０の発光領域７１にそれぞれ固定されている。これにより、本変形例に係る液晶表示装置では、導光板６０の発光領域７１と液晶パネル２０の画像表示領域７５との位置ずれが抑制される。

　また、積層体６５は複数の膜を積層した構造であるが、それらの膜を高い精度で位置合わせして積層することができる。また、積層体６５の厚みを厚くすれば、液晶パネル２０と導光板６０との間に積層体６５を挟み、導光板６０を液晶パネル２０に押しつけるだけで、導光板６０と液晶パネル２０に挟まれた所望の位置に積層体６５を簡単に固定することができる。

＜２．４　第２の変形例＞
　図９は、本実施形態の第２の変形例に係る液晶表示装置の表示部８５の構成を示す図である。図９に示すように、表示部８５では、図６に示す表示部８３において、液晶パネル２０の画像表示領域７５の表面に貼られた吸収型偏光板２１の表面に、さらに吸収型偏光板２１と大きさの反射型偏光板２３が貼られている。この反射型偏光板２３は、その透過軸が吸収型偏光板２１の透過軸と同じ向きになるように貼られている。

　このような表示部８５の画像表示領域７５における見え方について説明する。光源６１が消灯されているときには、液晶表示装置の前面側にいる観察者は、前面側から反射型偏光板２３に入射し、反射された環境光を視認する。このため、液晶表示装置はミラーディスプレイとなる。一方、光源６１が点灯されているときには、導光板６０から射出された光源光はバックライト光として液晶パネル２０の画像表示領域７５に照射されると共に、前面側から入射した環境光は反射型偏光板２３によって反射される。このとき液晶表示装置の前面側にいる観察者は、黒色状態と透明状態との間の階調で表示された画像に、前面側の風景が重なって見える。このため、液晶表示装置はミラーの中に画像が浮かび上がるミラーディスプレイになる。なお、透明表示領域７６を透過する光は、図６に示す場合と同じであるので、その説明を省略する。

　この場合、液晶パネル２０の表面に貼られた吸収型偏光板２１はなくても良いが、ある方が好ましい。吸収型偏光板は反射型偏光板に比べてコントラストが高いので、吸収型偏光板２１があった方がより表示品位の高い画像を表示できるからである。また、液晶パネル２０の裏面に貼られた吸収型偏光板２２および導光板６０に施されたドット印刷の代わりに、本実施形態の第１の変形例で使用された積層体６５を使用しても良い。

　また、光源６１を消灯し、さらに画像表示領域７５を透明状態にすれば、液晶表示装置の前面側にいる観察者には、前面側から入射し反射型偏光板２３によって反射される環境光による前面側の風景と、背面側から導光板６０に入射する環境光が導光板６０および画像表示領域７５を透過することによる背景とが見える。すなわち、前面側の風景に重なって背景が透けて見えるので、前面側の風景および背景はいずれも見にくくなる。このため、本変形例では、光源６１を消灯し、さらに画像表示領域７５を透明状態にすることは好ましくない。

　本変形例によれば、液晶表示装置の画像表示領域７５は、光源６１を消灯したときにはミラーになり、光源６１を点灯したときにはミラーの中に画像が浮かび上がるデザイン性の高いミラーになる。このように、本変形例に係る液晶表示装置は、ミラーディスプレイとしての機能を常に有し、さらに光源６１を点灯したときにはミラーの中に浮かび上がる画像を表示することができる。

＜２．５　第３の変形例＞
　図１０は、本実施形態の第３の変形例に係る液晶表示装置の表示部８６の構成を示す図である。図１０に示す表示部８６では、図６に示す表示部８３において、液晶パネル２０の裏面に反射型偏光板２４が貼られ、さらに反射型偏光板２４の表面に吸収型偏光板２２が貼られている。ここで、反射型偏光板２４は、その透過軸が吸収型偏光板２２の透過軸と同じ向きになるように貼られている。

　本変形例の液晶表示装置は、図９に示す場合と同じように、光源６１が消灯されているときにはミラーディスプレイとなる。一方、光源６１が点灯されているときには、ミラー状態と透明状態との間の階調で画像が表示される。このため、液晶表示装置は、ミラーの中に画像が浮かび上がるミラーディスプレイになる。この場合、前面側から画像表示領域７５に入射し、反射型偏光板２４によって反射される環境光の反射率と、背面側から入射し画像表示領域７５を透過するバックライト光の透過率との和が一定になる条件下で、画像が表示される。このように、ミラーとしての反射率とバックライト光の透過率の和が一定になる条件下で画像を表示するので、バックライト光の強度が一定であっても画素の透過率すなわち画像の表示階調が高くなれば、当該画素の反射率は小さくなり、風景の映り込みが目立たなくなる。その結果、本変形例の液晶表示装置は、ミラーとしての機能よりも、画像表示を優先したディスプレイになり、画像をより鮮明に表示することができる。なお、上記のように、光源６１が消灯されているときにミラーディスプレイになるのは、液晶パネル２０がノーマリブラック状態になるように吸収型偏光板２１、２２を配置しているためである。そこで、液晶パネル２０がノーマリホワイト状態になるように吸収型偏光板２１、２２を配置すれば、光源６１が消灯されているときに透明になる。

　なお、液晶パネル２０の裏面に貼られた吸収型偏光板２２はなくても良いが、第２の変形例の場合と同様に、吸収型偏光板２２があった方がより表示品位の高い画像を表示できる。

　また、液晶パネル２０の裏面に貼られた吸収型偏光板２２および導光板６０に施されたドット印刷の代わりに、第１の変形例で使用された積層体６５を使用しても良い。この場合、積層体６５の接着層６５ａは反射型偏光板２４の表面に貼られる。また、本変形例の表示部８６では、吸収型偏光板２２の裏面に反射型偏光板２４を貼ることによってミラーを実現しているので、前面側から入射する環境光は液晶パネル２０を２回透過する。そこで、液晶パネル２０における環境光の透過率を高くするために、液晶パネル２０の画素にはカラーフィルタが形成されていないことが好ましい。

　本変形例によれば、図９に示す第２の変形例と同様に、液晶表示装置の画像表示領域７５は、光源６１を消灯したときにはミラーになり、光源６１を点灯したときには、ミラーの中に画像が浮かび上がるデザイン性の高いミラーになる。さらに、本変形例に係る液晶表示装置は、第２の変形例の場合よりも、画像の表示を優先したディスプレイとして機能する。

＜３．第３の実施形態＞
　本発明の第３の実施形態に係る液晶表示装置の構成は、図１に示す液晶表示装置１０の構成と同じであるので、その説明を省略する。

＜３．１　表示部の構成＞
　図１１は、本実施形態に係る液晶表示装置の表示部８７の構成を示す図である。図１１に示す表示部８７は、図２に示す表示部８０において、液晶パネル２０の裏面に、液晶パネル２０と同じ大きさの反射型偏光板２４が貼られ、さらに反射型偏光板２４の表面に吸収型偏光板２２が貼られた構造である。別の見方をすれば、図１０に示す場合において、反射型偏光板２４および２枚の吸収型偏光板２１、２２の大きさを液晶パネル２０と同じ大きさにした構成であるともいえる。

　このような表示部８７の画像表示領域７５における見え方について説明する。光源６１が点灯しているときには、光源６１からの光がバックライト光として導光板６０の発光領域７１から射出され、液晶パネル２０に向けて照射される。導光板６０から射出されたバックライト光は、吸収型偏光板２２、反射型偏光板２４、液晶パネル２０、吸収型偏光板２１の順に透過し、画像表示領域７５にカラー画像を表示する。また、前面側から吸収型偏光板２１に入射した環境光は、液晶パネル２０を透過し、反射型偏光板２４によって反射され前面側に向かって進むので、画像表示領域７５はミラーにもなる。これにより、液晶表示装置の前面側にいる観察者は、黒色状態とミラー状態との間の階調で表示された、ミラーの中に浮かび上がるカラー画像を視認することができる。

　一方、光源６１が消灯されているときには、背面側から入射した環境光の半分は吸収型偏光板２２によって吸収され、残りの半分は反射型偏光板２４、液晶パネル２０、吸収型偏光板２１の順に透過する。このように、光源６１が消灯されているときには、背面側から入射した環境光の一部が液晶パネル２０を透過する。また、前面側から吸収型偏光板２１に入射した環境光は、液晶パネル２０を透過し、反射型偏光板２４によって反射され前面側に向かって進む。これにより、観察者は透明状態とミラー状態との間の階調で白黒表示される背景を視認することができる。

　次に、液晶パネル２０の透明表示領域７６について説明する。光源６１が点灯しているか否かにかかわらず、光源６１からの光は導光板６０の光透過領域７２から射出されることはなく、液晶パネル２０の透明表示領域７６に照射されることはない。このため、液晶パネル２０の透明表示領域７６には、背面側から導光板６０を透過した環境光が入射し、また前面側から環境光が入射する。また、液晶パネル２０の透明表示領域７６は２枚の吸収型偏光板２１、２２によって挟まれている。そこで、透明表示領域７６では、上述の光源６１が消灯されているときの画像表示領域７５と同様に、観察者は透明状態とミラー状態との間の階調で白黒表示される背景を視認することができる。このように、本実施形態の液晶表示装置は、第１の実施形態に係る液晶表示装置において、黒色状態をミラー状態に置き換えた階調で背景を表示する。

　なお、液晶パネル２０の裏面に貼られた吸収型偏光板２２はなくても良いが、ある方が好ましい。吸収型偏光板は、反射型偏光板に比べてコントラストが高いので、吸収型偏光板２２があった方がより表示品位の高い画像を表示できるからである。

＜３．２　効果＞
　本実施形態によれば、液晶表示装置は、シースルーディスプレイとミラーディスプレイの機能を併せ持つディスプレイとして機能し、黒色状態とミラー状態との間の階調で表示された、ミラーの中に浮かび上がるカラー画像を表示することができる。さらに、光源６１を消灯した場合には、画像表示領域７５だけでなく、透明表示領域７６にも透明状態とミラー状態との間の階調で白黒表示される背景を表示することができる。

＜４．第４の実施形態＞
　図１２は、本発明の第４の実施形態に係る液晶表示装置１１の構成を示すブロック図である。この液晶表示装置１１では、図１に示す液晶表示装置１０の液晶パネル２０と導光板６０との間の空間に、散乱液晶パネル２６が配置されている。また、散乱液晶パネル２６を駆動するための駆動部（「第２駆動部」ともいう）３５が設けられている。駆動部３５は、表示制御回路４０から与えられる制御信号Ｓｓｃに基づき、駆動信号Ｓｓｐを生成し、駆動信号Ｓｓｐに基づいて散乱液晶パネル２６を駆動する。液晶表示装置１１に含まれているその他の構成要素は、図１に示す液晶表示装置１０の構成要素と同じであるので、それらに同じ参照符号を付して説明を省略する。

＜４．１　表示部の構成＞
　図１３は、本実施形態に係る液晶表示装置の表示部８８の構成を示す図である。図２に示す表示部８０では、導光板６０の発光領域７１だけを発光させ、画像表示領域７５に画像を表示する。しかし、背景が明るい場合には、画像表示領域７５にも背景が透けて見えるので、表示させたい画像が見えにくくなる場合がある。また、ドット印刷により形成されたドットパターンが規則的なパターンである場合には、液晶パネル２０に形成された画素パターンが規則的なパターンであるので、これらのパターンが重なることによってモアレが発生する。

　表示部８０におけるこれらの問題を解決するために、散乱液晶を利用する。散乱液晶は、ＰＤＬＣ（Polymer Dispersed Liquid Crystal：高分子分散型液晶）やＰＮＬＣ（Polymer Network Liquid Crystal：ポリマーネットワーク型液晶）などを含み、電圧を印加しないときには白濁して不透明になり、電圧を印加したときには透明になるという特性を有する。そこで、本実施形態の表示部８８に、この散乱液晶の特性を利用した散乱液晶パネル２６を配置する。

　図１３に示す表示部８８では、図２に示す表示部８０において、液晶パネル２０の画像表示領域７５と導光板６０の発光領域７１との間に、散乱液晶を注入した散乱領域２６ａを有する散乱液晶パネル２６が配置されている。散乱領域２６ａは、発光領域７１および画像表示領域に対応する散乱液晶パネル２６の位置に形成されている。

　このような表示部８８において、光源６１を点灯して画像表示領域７５に画像を表示する際に、散乱領域２６ａに電圧を印加しない場合には、散乱領域２６ａは白濁する。これにより、導光板６０のドット６２によって反射された光源６１からの光が散乱領域２６ａを透過する際にドット６２がぼかされるので、ドット６２は認識されにくくなる。また、背面側から画像表示領域７５に入射する環境光も散乱領域２６ａを透過することによって背景がぼかされて認識されにくくなる。これらにより、表示させたい画像が見やすくなるとともに、モアレの発生も抑制される。

　一方、光源６１を消灯して画像表示領域７５に背景側から入射する環境光を透過させる場合には、散乱領域２６ａに電圧を印加する。これにより、散乱領域２６ａは透明になるので、液晶表示装置の前面側から背景を視認しやすくなる。このように、通常の散乱材ではなく、散乱液晶パネル２６を用いることで、散乱領域２６ａを白濁させたり、透明にしたりする動的制御が可能になる。なお、液晶パネル２０の透明表示領域７６には、散乱領域２６ａは形成されていないので、第１の実施形態の場合と同様に、背景が透けて見える。

　また、パネルの一部にのみ散乱領域２６ａを設けた散乱液晶パネル２６の代わりに、パネルの全体を散乱領域２６ａとする散乱液晶パネル２６を配置しても良い。この場合、散乱液晶パネル２６のうち、導光板６０の発光領域７１に対応する領域には電圧を印加しないようにして白濁させ、光透過領域７２に対応する領域には電圧を印加して透明にしても良い。また、散乱液晶パネル２６に、液晶パネル２０の画素と対応させて画素を形成し、画素毎に電圧を印加したり、印加しないように制御したりすることによって、散乱領域２６ａに透明になる領域と白濁する領域を形成しても良い。

　なお、本実施形態のように、散乱液晶パネル２６を液晶パネル２０と導光板６０の間に設けることは、第１の実施形態、第１の実施形態の第１および第２変形例、第２の実施形態およびその第２変形例、並びに、第３の実施形態の各表示部にも適用でき、本実施形態の場合と同様の効果を奏する。

＜４．２　効果＞
　本実施形態によれば、画像表示領域７５に画像を表示しているときに、背面側から入射する環境光によって表示される背景をぼかすことによって背景を見にくくする。これにより、液晶表示装置は、画像表示領域７５に画像を鮮明に表示することができる。また、光源６１を点灯し画像表示領域７５に画像を表示しているときに、散乱領域２６ａを白濁させれば、規則的に配列されたドットパターンをぼかすことができる。これにより、液晶表示装置は、ドットパターンと画素パターンとが重なることによって発生するモアレの発生の抑制が可能になる。

＜５．第５の実施形態＞
　本発明の第５の実施形態に係る液晶表示装置の構成は、図１に示す液晶表示装置１０の構成と同じであるので、その説明を省略する。

＜５．１　表示部の構成＞
　図１４は、本実施形態に係る液晶表示装置の表示部８９の構成を示す図である。図２に示す表示部８０では、光源６１からの光が導光板６０に入射すると、入射した光は、導光板６０内で全反射を繰り返しながら拡がり、発光領域７１から表面側に射出されるだけでなく、背面側にも光が漏れる。これにより、表示部８０の背面側にいる観察者が液晶表示装置を見ると、導光板６０から漏れた光のために眩しさを感じるので、使用用途によっては問題が生じる場合がある。

　そこで、本実施形態では、図１４に示すように、導光板６０の背面側に導光板６０から漏れた光を遮る遮光板２７を配置する。この遮光板２７には、導光板６０の発光領域７１と対応する位置に遮光材によって形成された遮光領域２７ａが設けられている。遮光領域２７ａは、光を吸収する黒色の材料、光を反射する白色または光沢を有する材料などを用い、アクリル板などの透明基板に塗布、コーティング、またはフィルムにして貼り付けることにより形成される。特に、白色材料および光沢を有する材料は、導光板６０から漏れた光を導光板６０に向かって反射するので、バックライト光の強度が強くなり、画像表示領域７５に表示される画像の輝度が高くなる。

　なお、導光板６０の光透過領域７２からは、光源６１からの光がほとんど漏れないので、光透過領域７２に対応する遮光板２７の領域には遮光領域２７ａが設けられていない。

　また、本実施形態のように、遮光板２７を導光板６０の背面側に設けることは、第１の実施形態、第１の実施形態の第１および第２変形例、第２の実施形態、第２の実施形態の第１および第２変形例、並びに、第３の実施形態の各表示部にも適用でき、本実施形態の場合と同様の効果を奏する。

＜５．２　効果＞
　本実施形態によれば、導光板６０の発光領域７１に対応する位置に遮光領域２７ａを設けた遮光板２７を、導光板６０の背面側に配置することにより、導光板６０から背面側に漏れる光を低減することができる。その結果、背面側にいる観察者が液晶表示装置を見たときに、眩しさが軽減される。さらに、遮光領域２７ａを白色または光沢を有する材料によって形成すれば、導光板６０から漏れた光が導光板６０に向かって反射されてバックライト光の一部になるので、画像表示領域７５に表示される画像の輝度を高くすることができる。

＜５．３　変形例＞
　図１５は、本実施形態の変形例に係る液晶表示装置の表示部９０の構成を示す図である。図１５に示すように、表示部９０では、導光板６０の背面側に、さらに吸収型偏光板２８が配置されている。吸収型偏光板２８は、その透過軸が液晶パネル２０の裏面に貼られた吸収型偏光板２２の透過軸と同じ向きになるように貼られている。これにより、液晶表示装置の前面側から背面側を見たとき、導光板６０の背面側に吸収型偏光板２８が配置されていない場合とほとんど変わらない透明度で背景が透けて見える。このように、吸収型偏光板２８の有無によって前面側から見たときの透明度は変わらない。

　一方、導光板６０から射出される光は無偏光状態の光であるため、吸収型偏光板２８を透過する際に、その透過軸の方向と同じ偏光状態の光だけがこれらの偏光板を透過する。その結果、導光板６０から漏れた光のうち、さらに吸収型偏光板２８を透過する光は半減される。これにより、液晶表示装置の背面側にいる観察者が液晶表示装置を見たときの眩しさが低減される。

　なお、導光板６０の背面側に吸収型偏光板２８を配置する代わりに、反射型偏光板を配置しても良い。反射型偏光板を配置した場合にも、反射型偏光板は、その反射軸の方向が液晶パネル２０の裏面に貼られた吸収型偏光板２２の吸収軸の方向と同じになるように貼られている。これにより、導光板６０から背面側に漏れた光を反射型偏光板によって導光板６０に向かうように反射させても、反射された光は吸収型偏光板２２に吸収され、画像表示領域７５に表示される画像の輝度を高くする効果はほとんどない。しかし、液晶表示装置の背面側から反射型偏光板を見た場合、導光板６０からの漏れ光のうち、反射型偏光板を透過した光に加えて、背面側から反射型偏光板に入射した環境光のうち反射型偏光板によって反射された光が加わるので、背面側からは液晶表示装置の前面側が見にくくなる。このように、導光板６０の背面側に反射型偏光板を配置すれば、反射型偏光板が設けられていない場合と同様に、液晶表示装置の前面側から背面側を見ることはできるが、逆に背面側から前面側が見にくくなる。そこで、このような液晶表示装置をマジックミラーとして使用することができる。

　また、本実施形態のように、吸収型偏光板２８または反射型偏光板を導光板６０の背面側に設けることは、第１の実施形態、第１の実施形態の第１および第２変形例、第２の実施形態、第２の実施形態の第１および第２変形例、並びに、第３の実施形態の各表示部にも適用でき、本実施形態の場合と同様の効果を奏する。

　本変形例によれば、導光板６０の背面側に吸収型偏光板２８または反射型偏光板を配置することによって、第１の実施形態の場合と同様の効果を奏する。さらに、液晶表示装置の前面側から見たときの透明度をほとんど変えずに、背面側に漏れる光の強度を半減させることができる。これにより、液晶表示装置を背面側から見たときの眩しさが低減される。また、導光板６０の背面側に反射型偏光板を配置した場合には、液晶表示装置をマジックミラーとして使用することができる。

＜６．第６の実施形態＞
　図１６は、本発明の第６の実施形態に係る液晶表示装置１２の構成を示すブロック図である。この液晶表示装置１２では、図１に示す液晶表示装置１０の導光板６０の背面側に、表面および裏面に吸収型偏光板（図示しない）がそれぞれ貼られた液晶パネル（「第２表示パネル」ともいう）１００が配置されている。また、液晶パネル１００を駆動するための駆動部３６が設けられている。駆動部３６は、表示制御回路４０から与えられる制御信号Ｓｌｃに基づき、駆動信号Ｓｌｐを生成し、駆動信号Ｓｌｐに基づいて液晶パネル１００を駆動する。液晶表示装置１２に含まれているその他の構成要素は、図１に示す液晶表示装置１０の構成要素と同じであるので、それらに同じ参照符号を付して説明を省略する。

＜６．１　表示部の構成＞
　図１７は、本実施形態に係る液晶表示装置の表示部９１の構成を示す図である。本実施形態の表示部９１では、導光板６０の背面側に、表面および裏面に吸収型偏光板１０１、１０２がそれぞれ貼られた液晶パネル１００が配置されている。液晶パネル１００は、導光板６０と同じ大きさであり、導光板６０の発光領域７１に対応する領域にのみ液晶が注入された液晶領域１００ａを有する。２枚の吸収型偏光板１０１、１０２は液晶領域１００ａと同じ大きさで、液晶領域１００ａを挟むように貼られている。この液晶パネル１００は、いわば画素のないパネルとなる。また、２枚の吸収型偏光板１０１、１０２は、それらの透過軸が同じ方向になるようにして液晶パネル１００に貼られている。

　この液晶パネル１００は、液晶領域１００ａに印加される電圧を制御することにより、液晶領域１００ａを透明状態にして光を透過させたり、遮光状態にして光を遮光したりする能動シャッタ（以下「シャッタ」という）として機能する。このため、液晶パネル１００は透明状態になることによって背面側から入射する環境光を前面側に透過させたり、遮光状態になることによって導光板６０から漏れる光を背面側に透過させないようにしたりすることができる。

　なお、液晶パネル１００を挟む２枚の吸収型偏光板１０１、１０２の代わりに、２枚の反射型偏光板を用いても良い。反射型偏光板を貼った場合には、液晶パネル１００は、シャッタとして機能するだけでなく、さらに透明状態と反射状態の切り換えを能動的に行うことが可能な能動反射板としても機能する。反射状態に切り換えた場合、導光板６０から背面側に漏れる光を導光板６０に向かうように反射するので、画像表示領域７５に表示される画像の輝度を高くすることができる。これにより、導光板６０から背面側に漏れる光を有効活用することができる。

　また、液晶パネル１００に注入する液晶を発光領域７１に対応する領域だけでなく、液晶パネル１００の全領域に注入し、さらに液晶パネル１００の表面および裏面に貼る偏光板の大きさを発光領域７１と同じ大きさにする。これにより、液晶を一部にのみ注入した場合と同様に、液晶パネル１００は能動シャッタとして機能する。この場合、液晶パネル２０の表面および裏面に貼る偏光板は、吸収型偏光板または反射型偏光板のいずれであっても良い。

　また、本実施形態のように、導光板６０の背面側に設けた液晶パネル１００をシャッタとすることは、第１の実施形態、第１の実施形態の第１および第２変形例、第２の実施形態、第２の実施形態の第１および第２変形例、並びに、第３の実施形態の各表示部にも適用でき、本実施形態の場合と同様の効果を奏する。

＜６．２　効果＞
　本実施形態によれば、導光板６０の背面側に配置した液晶パネル１００を含むシャッタを閉じることにより、導光板６０から漏れた光が背面側に透過することを防止することができる。これにより、背面側から液晶表示装置を見たときの眩しさが低減される。一方、シャッタを開ければ、背面側から入射する環境光が背面側から前面側に透過するので、前面側から背景を透かして視認することができる。さらに、２枚の吸収型偏光板１０１、１０２の代わりに、２枚の反射型偏光板を液晶パネル１００に貼った場合には、シャッタとしての機能を維持しつつ、透明状態と反射状態の切り換えが印加電圧によって制御可能な能動反射板としても機能する。このため、透明状態から反射状態に切り換えたときには導光板６０から背面側に漏れた光は、反射型偏光板により液晶パネル２０に向けて反射される。これにより、導光板６０から背面側に漏れた光を有効に活用することができる。

　また、液晶パネル１００は画素のないパネルであるので、液晶パネル２０の画素パターンと重なり合うパターンがない。このため、モアレも生じない。

＜６．３　変形例＞
　図１８は、本実施形態の変形例に係る液晶表示装置の表示部９２の構成を示す図である。図１７に示す表示部９１の導光板６０の背面側に配置された液晶パネル１００は、画素のない液晶パネルであるが、図１８に示す表示部９２では、導光板６０の背面側に配置された液晶パネル１０４は、複数の画素が形成された液晶パネルである。複数の画素が形成された液晶パネル１０４を背面側に配置すれば、液晶パネル１０４は、導光板６０から背面側に漏れる光をバックライト光として、外部から与えられる画像データＤＡＴに含まれる画像データＤＡＴ１（「第２画像情報」ともいう）に基づく画像（「第２画像」ともいう）を表示する。このように、液晶表示装置は、液晶パネル２０および液晶パネル１０４にそれぞれ異なる画像を表示する両面ディスプレイとして機能する。この場合、液晶パネル１０４は、駆動部３６から与えられるデジタル画像データＤＶ１から生成された画像信号が各画素に書き込まれ、導光板６０から背面側に漏れる光をバックライト光として照射されることにより、液晶パネル２０に表示される画像と異なる画像を表示することができる。

　導光板６０の発光領域７１と対応する液晶パネル１０４の液晶領域１０４ａの両面には、吸収型偏光板１０５、１０６がそれぞれ貼られている。この場合、導光板６０を挟んで互いに対向する表面に貼られた吸収型偏光板２２と吸収型偏光板１０５の透過軸の関係によって、透明状態における見え方が異なるので、その見え方について以下に説明する。

　これら２枚の吸収型偏光板１０５、１０６を透過軸が平行になるように配置した場合には、液晶表示装置の前面側から２枚の液晶パネル２０、１０４を通して背面側を視認することができ、表示部９２は透明状態になる。このため、両面ディスプレイとして、液晶パネル２０と液晶パネル１００とに画像を表示する場合に、いずれの液晶パネル２０、１０４においても画像と背景が重なり、画像が見にくくなるという問題がある。

　一方、これら２枚の吸収型偏光板１０５、１０６を透過軸が直交するように配置した場合には、前面側から２枚の液晶パネル２０、１０４を通して背面側を視認したり、背面側から２枚の液晶パネル２０、１０４を通して前面側を視認したりすることができず、表示部９２は透明状態にならない。これにより、液晶パネル２０および液晶パネル１０４に表示される画像がいずれも見やすくなる。

　なお、液晶パネル２０および液晶パネル１０４の画素パターンはいずれも規則的なパターンであるので、それらの重なりによりモアレが生じる場合がある。そこで、モアレの発生を抑制するために、モアレが生じにくい画素パターンとなるように設計したり、いずれか一方の液晶パネルの画素パターンを導光板の発光領域に対応する領域のみに形成したりすることなどの対策を講じることが好ましい。

　また、図１７に示す表示部９１と同様に、液晶パネル１０４を挟む偏光板として吸収型偏光板１０５、１０６の代わりに、反射型偏光板を貼っても良い。また、液晶パネル１０４の全面を液晶領域１０４ａとするパネルを用いても良い。この場合には、液晶パネル１０４を挟む偏光板は発光領域７１に対応する領域のみに貼る。

　また、本実施形態のように、導光板６０の背面側にも液晶パネル１０４を設けて両面ディスプレイとすることは、第１の実施形態、第１の実施形態の第１および第２変形例、第２の実施形態、第２の実施形態の第１および第２変形例、並びに、第３の実施形態の各表示部にも適用でき、本実施形態の場合と同様の効果を奏する。

　本変形例によれば、液晶表示装置では、液晶パネル１０４を導光板６０の背面側にも配置することによって、液晶パネル１０４は、導光板６０から漏れた光が背面側に漏れることを抑制するシャッタとして機能するだけでなく、画像データＤＡＴ１を与えられることにより液晶パネル２０に表示される画像と異なる画像または同一の画像を表示する。これにより、液晶表示装置は両面ディスプレイとして機能する。

　本発明は、画像データに基づいて画像を表示するだけでなく、背景が透けて見えるシースルーディスプレイとしても機能する表示装置に適用される。

　５　…　画素
　１０、１１、１２　…　液晶表示装置（表示装置）
　２０　…　液晶パネル（第１表示パネル）
　２１、２２、２８　…　吸収型偏光板
　２３、２４　…　反射型偏光板
　２６　…　散乱液晶パネル
　２６ａ　…　散乱領域
　２７　…　遮光板
　２７ａ　…　遮光領域
　３０　…　駆動部
　４０　…　表示制御回路
　５５　…　バックライトユニット（表示用光源）
　６０　…　導光板
　６１　…　光源
　６２　…　ドット
　６３　…　散乱性フィルム
　６４　…　コーティング膜
　６５　…　積層体
　７１　…　発光領域
　７２　…　光透過領域
　７５　…　画像表示領域
　７６　…　透明表示領域
　８０～９２　…　表示部
　１００、１０４　…　液晶パネル（第２表示パネル）
　１００ａ、１０４ａ　…　液晶領域
　１０１、１０２、１０５、１０６　…　吸収型偏光板

　

Claims

　シースルーディスプレイとして機能する表示装置であって、
　外部から与えられる第１画像情報に基づき光の偏光方向を制御して第１画像を表示し、または透明になって背面側から入射する環境光を透過することにより背景を表示する第１表示パネルと、
　前記第１表示パネルの表面および裏面にそれぞれ貼られた第１偏光板および第２偏光板と、
　入射した光を前記第１表示パネルに向けて射出する導光板と、前記導光板の端部に取り付けられた光源とを含み、前記光源が発する光を前記導光板から前記第１表示パネルに照射する表示用光源とを備え、
　前記第１表示パネルは、前記第１画像を表示する画像表示領域と、前記画像表示領域を囲み、前記背景を表示する透明表示領域とからなり、
　前記導光板は、前記光源が発する光を前記画像表示領域に向けて射出する発光領域と、前記導光板の背面側から入射する環境光を前記透明表示領域に向けて透過する光透過領域とからなることを特徴とする、表示装置。
　前記導光板に形成された前記発光領域の表面または裏面のいずれかに、前記光源から入射した光を反射または散乱する複数のドットからなるドットパターンが形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の表示装置。
　前記導光板に形成された前記発光領域の表面または裏面のいずれかに、前記光源から入射した光を散乱する散乱材を含む散乱性フィルムが貼られ、または散乱材をコーティングしたコーティング膜が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の表示装置。
　前記散乱性フィルムまたは前記コーティング膜のヘイズは１０％以下であることを特徴とする、請求項３に記載の表示装置。
　前記第１および第２偏光板は、前記第１表示パネルに形成された前記画像表示領域と同じ大きさであることを特徴とする、請求項１に記載の表示装置。
　少なくとも前記第２偏光板と、前記光源から入射した光を散乱する散乱材を含む散乱性フィルムとを積層し、さらに前記第２偏光板および前記発光領域の表面に第１および第２接着層をそれぞれ接着した積層体が、前記第１接着層を前記画像表示領域に接着し、前記第２接着層を前記画像表示領域に接着することによって、前記第１表示パネルと前記導光板との間に固定されていることを特徴とする、請求項５に記載の表示装置。
　前記第１および第２偏光板はいずれも吸収型偏光板であることを特徴とする、請求項５に記載の表示装置。
　前記第１偏光板と同じ大きさの第１反射型偏光板をさらに備え、前記第１反射型偏光板は前記第１偏光板の表面に貼られていることを特徴とする、請求項７に記載の表示装置。
　前記第２偏光板と同じ大きさの第２反射型偏光板をさらに備え、前記第２反射型偏光板および前記第２偏光板はこの順で前記第１表示パネルの裏面に貼られていることを特徴とする、請求項７に記載の表示装置。
　前記第１および第２偏光板は、前記第１表示パネルと同じ大きさであることを特徴とする、請求項１に記載の表示装置。
　前記第１表示パネルと同じ大きさの第３反射型偏光板をさらに備え、前記第３反射型偏光板および前記第２偏光板はこの順で前記第１表示パネルの裏面に貼られていることを特徴とする、請求項１０に記載の表示装置。
　前記第１表示パネルの裏面に貼られた第２偏光板と前記導光板との間に、前記画像表示領域と同じ大きさであって、散乱液晶が注入された散乱領域を有する散乱液晶パネルをさらに備え、
　前記散乱領域は、前記発光領域に対応する位置に形成され、電圧を印加するか否かによって前記散乱領域を透明または白濁することを特徴とする、請求項２または１０に記載の表示装置。
　遮光材を用いて形成された遮光領域が前記発光領域と対応する位置に形成された遮光板をさらに備え、前記遮光板は前記導光板の背面側に配置されていることを特徴とする、請求項１０に記載の表示装置。
　前記導光板と同じ大きさの第３偏光板をさらに備え、前記第３偏光板は前記導光板の背面側に配置されていることを特徴とする、請求項１０に記載の表示装置。
　液晶が注入された液晶領域を含む第２表示パネルをさらに備え、前記液晶領域は、前記導光板の背面側に配置され、前記液晶領域と同じ大きさの２枚の偏光板によって挟まれていることを特徴とする、請求項１０に記載の表示装置。
　前記液晶領域は１つの領域からなり、印加電圧に応じて透明状態と遮光状態とを切り換えることを特徴とする、請求項１５に記載の表示装置。
　前記液晶領域は複数の画素からなり、外部から与えられる第２画像情報に基づき、前記表示用光源から背面側に漏れる光の偏光方向を制御して前記画素に前記第１画像と異なる第２画像を表示することを特徴とする、請求項１５に記載の表示装置。
　前記２枚の偏光板の透過軸の方向が互いに平行であることを特徴とする、請求項１７に記載の表示装置。
　前記２枚の偏光板の透過軸の方向が互いに直交していることを特徴とする、請求項１７に記載の表示装置。