WO2007004377A1

WO2007004377A1 - 液晶表示装置

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Publication number: WO2007004377A1
Application number: PCT/JP2006/310981
Authority: WO
Inventors: Ryuji Fuchikami; Yoichi Nishida; Ikuo Fuchigami
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2005-07-01
Filing date: 2006-06-01
Publication date: 2007-01-11
Also published as: US8350990B2; CN101194204A; JPWO2007004377A1; US20100208163A1; JP4814232B2

Abstract

　本発明の液晶表示装置は、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板（２０）と、反射板（２０）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を生成する位置検出器（４０）と、位置情報に基づいて、反射板（２０）の回転角を制御する反射角制御部（５０）と、反射板（２０）の回転角に従って、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。この構成により、光源（１０）が発光した光を、無駄なく、利用者の目の方向に射出でき、液晶表示装置の可視性と省電力化を実現できる。

Description

明細書

液晶表示装置

技術分野

[0001] 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。

背景技術

[0002] 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。

[0003] 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、範囲に均一に照射するために、指向性の低、光源を用いるのが一般的である。

[0004] 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つている。

[0005] 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 にわたつ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、ほど、光源 2の消費電力がますます増大すると!/、う課題がめつに。

[0006] 文献 1 (日本国特開 2003— 131230号公報）は、光源手段 Z輝度上昇手段 Z液晶表示器 Z第 1の光学素子 Z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。し力しながら、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、な、。

[0007] 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力ように、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力全視野範囲にわたって十分な輝度を得ることが難しぐ特に、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。

[0008] 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。

特許文献 1 :日本国特開 2003— 131230号公報

特許文献 2 :日本国特開 2001— 311946号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0009] 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。

課題を解決するための手段

[0010] 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。

[0011] 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。

[0012] 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。

[0013] 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、多数の利用者力 ^、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。

[0014] 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

[0015] 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。

[0016] 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。

[0017] 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。

[0018] 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。

[0019] 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。

[0020] 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。

[0021] 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。

[0022] 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。

[0023] 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。

[0024] 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。

[0025] 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。

[0026] 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。

[0027] 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力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。

[0028] 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。

[0029] 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。

[0030] 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。

[0031] 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。

[0032] 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。

[0033] 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ちでさる。

[0034] 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。

[0035] 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。

発明の効果

[0036] 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。

図面の簡単な説明

[0037] [図 1]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

[図 2]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

[図 3]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

[図 4]本発明の実施の形態 2における液晶表示装置の説明図

[図 5] (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

[図 6]本発明の実施の形態 4における液晶表示装置の説明図

[図 7]本発明の実施の形態 5における液晶表示装置の説明図

[図 8] (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

[図 9] (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

[図 10]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

[図 11]バックライトを利用する、従来の液晶表示装置の構成図

[図 12]視野角が制御可能な、従来の反射型液晶装置の構成図

発明を実施するための最良の形態 [0038] 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。

[0039] (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。

[0040] 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。

[0041] 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。

[0042] 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の位置検出ュ- ット 42が、カメラ 41が撮影した画像力第 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、無駄なぐ液晶層 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。 [0043] 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力第 2利用者 102の顔部分を撮影し、位置検出ユニット 42 力カメラ 41が撮影した画像力も第 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 2 0で反射され、無駄なぐ液晶層 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。

[0044] 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からの光が届力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。

[0045] 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 1 01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ぐ第 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。 [0046] 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 1

02に対しても、常に好適な明るさの表示画面を提供できる。

[0047] (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。

[0048] 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。

[0049] 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が撮影した画像力も第 1利用者 1 01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 2 0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。

[0050] 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。

[0051] 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の二人の利用者力 ^、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。

[0052] (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。

[0053] 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。

[0054] 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

[0055] 図 5 (a)において、カメラ 41力液晶層 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が撮影した画像力も第 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。

[0056] 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 4 1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が撮影した画像力第 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力液晶層 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。

[0057] 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が撮影した画像力も第 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。

[0058] 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、力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。

[0059] (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。

[0060] 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。

[0061] 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

[0062] 図 6において、カメラ 41力第 1利用者 101の顔部分を撮影し、位置検出ユニット 4 2は、カメラ 41が撮影した画像力も第 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。

[0063] 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。

[0064] 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。

[0065] 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。

[0066] (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。

[0067] 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。

[0068] 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。

[0069] 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。

[0070] 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 B

104に到来する。

[0071] 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 C 105に到来する。

[0072] 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。

[0073] 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。

[0074] 例えば、人物が、本形態の液晶表示装置を見ながら、左前方力右前方に向かつて移動している時、図 1に示しているように、カメラ 41力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。

[0075] 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。

[0076] (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。

[0077] 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。

[0078] 本構成の小型の可動鏡 120は、例えば、 MEMS (Micro Electro -Mechanica 1 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。

[0079] 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 B 126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。

[0080] 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 A1 22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 B1 26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。

[0081] 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。

[0082] 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さる。

[0083] 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。

[0084] (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。

[0085] 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。

[0086] 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 20 0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。

[0087] 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。

[0088] 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。

[0089] 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 10 1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。

[0090] 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。

[0091] 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。 [0092] 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。

[0093] 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。

[0094] 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。

[0095] 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。

[0096] 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。

[0097] 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。 [0098]

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。

[0099] 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、超音波ノ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ちでさる。

産業上の利用可能性

[0100] 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

請求の範囲

[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。