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公開番号2021043365
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210318
出願番号2019166082
出願日20190912
発明の名称表示装置
出願人凸版印刷株式会社
代理人
主分類G09F 9/46 20060101AFI20210219BHJP(教育;暗号方法;表示;広告;シール)
要約【課題】表示対象の相違に応じて、配列や解像度の異なる互いに別々の画素を有する表示方式を選択し、消費電力の低減を図った使用形態に好適な表示装置を提案する。
【解決手段】表示の観察側から、光変調素子が外光を反射させて表示を行なう非発光表示素子からなる第1表示パネル10(反射型または半透過型の液晶表示装置が好適)、透光性を持つ不透明な光拡散層30、発光素子が直接変調し表示を行なう発光表示素子からなる第2表示パネル20(有機ELディスプレイが好適)、が重畳されてなる構成。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
表示の観察側から、
光変調素子が外光を反射させて表示を行なう非発光表示素子からなる第1表示パネル、
透光性を持つ不透明な光拡散層、
発光素子が直接変調し表示を行なう発光表示素子からなる第2表示パネル、
が重畳されてなる構成であることを特徴とする表示装置。
続きを表示(約 960 文字)【請求項2】
前記第1表示パネルは、反射型または半透過型の液晶表示装置であることを特徴とする請求項1記載の表示装置。
【請求項3】
前記第1表示パネルは、7セグメントディスプレイであることを特徴とする請求項1または2に記載の表示装置。
【請求項4】
前記第2表示パネルは、前記発光素子が有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする請求項1記載の表示装置。
【請求項5】
前記第2表示パネルは、液晶表示装置のバックライトとして機能することを特徴とする請求項2記載の表示装置。
【請求項6】
前記光拡散層の前記第2表示パネル側に反射偏光板を備え、
前記反射偏光板は、互いに直交する方向に光の振動面を有する2つの直線偏光のうちの一方の直線偏光を透過させる透過軸と他方の直線偏光を反射する反射軸とを有しており、
前記第2表示パネルの光拡散層側に位相差フィルムと偏光板を備え、
前記偏光板は、互いに直交する方向に光の振動面を有する2つの直線偏光のうちの一方の直線偏光を透過させる透過軸を有しており、
前記反射偏光板と前記偏光板の透過軸が一致する方向であることを特徴とする請求項1記載の表示装置。
【請求項7】
前記光拡散層は、前記第1表示パネルと前記第2表示パネルを接合する粘着性を有する層であることを特徴とする請求項1記載の表示装置。
【請求項8】
前記光拡散層に代えて、透明状態と不透明状態とを切り替え可能な調光素子を含む調光パネルを配置してなることを特徴とする請求項1記載の表示装置。
【請求項9】
前記調光パネルは、
印加電圧に応じてヘイズを2段階以上に切り替え可能な液晶材料を含む調光層を備え、当該調光層に電圧を印加する透明電極を有する透明基材に前記調光層が挟持された構成であることを特徴とする請求項8記載の表示装置。
【請求項10】
前記調光パネルは、前記第1表示パネルによる表示を行なう際には不透明状態となり、前記第2表示パネルによる表示を行なう際には透明状態となるように切り替わることを特徴とする請求項8または9に記載の表示装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、消費電力の大小が異なる方式を選択的に使い分けることが可能な表示装置に関する。
続きを表示(約 5,100 文字)【背景技術】
【0002】
スマートフォン,タブレット型PC,ウェアラブル端末などの携帯情報端末(PDA:Personal Data Assistant)の主要な要素として、液晶表示パネルや有機EL表示パネルを搭載した薄型の表示装置が広く普及している。手首に装着して使用する腕時計型など小型の端末では、搭載できる電池の容量が小さく、消費電力の大きい表示方式で長時間の稼働は困難であり、節電を考慮した表示方式や使用形態についても要望されている。
【0003】
表示方式の異なる非発光表示素子(液晶:LCD)と発光表示素子(有機エレクトロルミネッセンス:OLED)を同一の表示装置内で併設するタイプの装置に係る提案が公知である。(特許文献1,2参照)
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特許第3898012号公報
特許第6437697号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献1の表示装置は、使用環境の明暗に応じて、明所での非発光表示,暗所での発光表示の採用にあたり、同一の画素それぞれに備わっている液晶表示素子および有機EL表示素子を互いに独立して駆動するものである。特許文献2の表示装置は、その上での駆動電圧の好適な供給(配分)の手段を改良するための回路設計の改善に関するものである。特許文献1,2は共に共通の画素内に非発光表示素子と発光表示素子を備える構成であり、液晶表示素子を駆動する画素電極(観察側の反対。反射性あり)を形成していない箇所に有機EL表示素子が配置されて、画素内で液晶表示素子による表示領域と有機EL表示素子による表示領域とが領域分割されている。
【0006】
本発明は、使用環境の明暗に応じて、同一の画素による別々の表示方式を切り替えるのではなく、表示対象の相違に応じて、配列や解像度の異なる互いに別々の画素を有する表示方式を選択し、消費電力の低減を図った使用形態に好適な表示装置を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明による表示装置は、
表示の観察側から、
光変調素子が外光を反射させて表示を行なう非発光表示素子からなる第1表示パネル、
透光性を持つ不透明な光拡散層、
発光素子が直接変調し表示を行なう発光表示素子からなる第2表示パネル、
が重畳されてなる構成であることを特徴とする。
【0008】
第1表示パネルとしては、反射型または半透過型の液晶表示装置が採用される。
【0009】
第1表示パネルは、7セグメントディスプレイであっても良い。
【0010】
第2表示パネルとしては、発光素子が有機エレクトロルミネッセンス素子でも良い。
であっても良い。
【0011】
第2表示パネルは、液晶表示装置のバックライトとして機能しても良い。
【0012】
また、本発明の表示装置では、
前記光拡散層の前記第2表示パネル側に反射偏光板を備え、
前記反射偏光板は、互いに直交する方向に光の振動面を有する2つの直線偏光のうちの一方の直線偏光を透過させる透過軸と他方の直線偏光を反射する反射軸とを有しており、
前記第2表示パネルの光拡散層側に位相差フィルムと偏光板を備え、
前記偏光板は、互いに直交する方向に光の振動面を有する2つの直線偏光のうちの一方の直線偏光を透過させる透過軸を有しており、
前記反射偏光板と前記偏光板の透過軸が一致する方向であっても良い。
【0013】
光拡散層は、第1表示パネルと第2表示パネルを接合する粘着性を有する層であっても良い。
【0014】
光拡散層に代えて、透明状態と不透明状態とを切り替え可能な調光素子を含む調光パネルを配置しても良い。
【0015】
調光パネルは、
印加電圧に応じてヘイズを2段階以上に切り替え可能な液晶材料を含む調光層を備え、当該調光層に電圧を印加する透明電極を有する透明基材に前記調光層が挟持された構成であっても良い。
【0016】
調光パネルは、第1表示パネルによる表示を行なう際には不透明状態となり、第2表示パネルによる表示を行なう際には透明状態となるように切り替わることが好適である。
【発明の効果】
【0017】
本発明により、表示対象の相違に応じて、配列や解像度の異なる互いに別々の画素を有する表示方式を選択し、消費電力の低減を図った使用形態に好適な表示装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0018】
実施形態1に係る表示装置100の概略構成を示す断面図。
半透過型液晶表示装置(第1表示パネル10)の概略構造例を示す断面図。
第1表示パネル10による表示例を示す説明図。
第2表示パネル20の概略構造例を示す断面図。
実施形態2に係る表示装置100の概略構成を示す断面図。
調光パネル50の一例に係る拡大断面図。
表示装置の使用形態(1)における入射光〜表示光の呈する軸方位(振動方向)。
表示装置の使用形態(2)における入射光〜表示光の呈する軸方位(振動方向)。
表示装置の使用形態(3)における入射光〜表示光の呈する軸方位(振動方向)。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。ここで、図面は模式的
なものであり、説明の便宜上、平面寸法との関係や各層の厚みの比率等は実際の縮尺とは異なるサイズで誇張して図示する場合もある。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための構成を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質,形状,構造等が下記のものに特定されるものではない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【0020】
<実施形態1>
図1は、実施形態1に係る表示装置100の概略構成を示す断面図である。
【0021】
表示装置100は、同図で上方の表示の観察側から、
光変調素子が外光を反射させて表示を行なう非発光表示素子からなる第1表示パネル10、
透光性を持つ不透明な光拡散層30、
発光素子が直接変調し表示を行なう発光表示素子からなる第2表示パネル20、
が重畳されてなる構成である。
【0022】
<第1表示パネル10>
非発光表示素子からなる第1表示パネル10の代表例は液晶表示装置である。液晶表示装置には、バックライトやエッジライトなどの特殊な観察用光源を必要としないタイプの反射型液晶表示装置、液晶パネルの背面(観察者に対して反対側)からバックライトを照射して表示光とするタイプの透過型液晶表示装置、それらを選択的に切り替えて採用するタイプの半透過型液晶表示装置などの使用形態が存在する。
【0023】
液晶表示装置の消費電力のうち、バックライトやエッジライトなどの特殊な観察用光源が占めるウェイトが非常に高く、外光(照明光,太陽光などの周辺光)を利用した反射表示が省エネルギーの点で有効である。しかし、暗所での表示装置の使用にあたっては観察用光源に依存した視覚が必要となる。以降は主として半透過型液晶表示装置について説明する。
【0024】
図2は、反透過型液晶表示装置(第1表示パネル10)の概略構造例を示す断面図である。ガラス基板11の上に電極を兼ねた反射板13,液晶素子12,透明電極14,ガラス基板11,偏光板15をこの順で重ねた構造である。尚、液晶の種類や装置の仕様によっては、カラーフィルタ,位相差フィルム,プリズムアレイを有する光路変調フィルム,その他の光学フィルムが併用される場合もある。また、図2では液晶素子12の背面側(観察者に対して反対側)にITOに代表される透光性の高い透明電極14と同部材でなく半透過反射膜による電極(反射電極と称することもある)を配置した構成であるが、液晶素子12の背面側も透明電極14として、ガラス基板11の背面側に別部材としての反射板(半透過反射膜)を配置する構成もある。
【0025】
反射型液晶表示装置としての使用形態では、装置に入射する外光aが反射板13で反射されて表示光bとして観察者側に出射する。図2では、表示光bは外光aの正反射方向を中心とした散乱光として図示されているが、表示光bの出射方向・範囲を適切に制御するための光路制御部材が使用される場合もある。また、表示光bの解像度を適切に設定する上で、外光aの入射時に多く光散乱を生じさせ、表示光bの出射時には光散乱を生じさせないという様に、前方散乱,後方散乱の割合を制御することも適宜行なわれる。
【0026】
透過型液晶表示装置としての使用形態では、図1の発光表示素子からなる第2表示パネル20をそれ自身による画像表示でなく、画像表示パターンを規定する液晶表示装置のバックライト(面光源)として使用する。この場合、第2表示パネル20では、画素毎に発光/非発光,輝度,色相を選択して特定パターンを構成するのではなく、画面全体で一様な単色(白色)の発光状態を呈する様に駆動する。
【0027】
液晶素子として代表的なTN型液晶を透過型液晶表示装置に用いる場合、分子の並び方が90度ねじれた液晶を、2枚の偏光板で挟んでいる。電圧をかけていない状態では光が通り、電圧をかけると光が遮断される様に(その逆の場合もあり得る)、直線偏光軸の方向を直交させた2枚の偏光板の配置と、電圧の印加/非印加に応じた液晶分子の挙動に伴う位相差の関係を適切に設定することで、液晶が光のシャッターの機能を果たすことになる。
【0028】
反射型液晶表示装置では、偏光板15を通過した入射光(外光a)が液晶素子12で位相差を変調され、反射板13で反射し、再度液晶素子12〜偏光板15を通って表示光bとして出射する。液晶素子12の表裏で2枚の偏光板が配置される場合、入射時〜反射時にそれぞれ2枚の偏光板を計4度通過するのでは、通過時の光吸収が多く光量損失の弊害が顕著であるため、液晶素子12の表裏で2枚の偏光板は要さず、直線偏光軸の方向が同一な1枚の偏光板15を2度通過する際(入射時,出射時)の液晶分子の挙動に伴う外光aと表示光bの位相差が設定されるタイプの反射型液晶表示装置も開発されている。一方で、光量損失の問題よりも、直線偏光軸の方向の厳格な制御(コントラスト)を優先し、依然として液晶素子12の表裏で2枚の偏光板を採用し、背面側(観察者に対して反対側)の偏光板として、特定の透過軸以外の光を反射する(あるいは、特定の反射軸の光のみを反射する)機能を持つ反射偏光板を採用するタイプの反射型液晶表示装置も存在する。
【0029】
透過型液晶表示装置としての使用形態では、図2でバックライト(面光源)からの入射光cをパターン変調して表示光として出射する際、偏光板15の通過は1度であるが、液晶素子にシャッター機能を付与する上で、第2表示パネル20からの出射光に直線偏光の成分を持たせることが要求される。この場合には、液晶素子12の背面側にも偏光板が配置されることが必要となる。
【0030】
図3は、第1表示パネル10による表示例である。少ない画素数でのキャラクタ(文字)の表示を簡便に行なうことが好ましく、図示の例では7セグメントによる数字,アルファベットを表示している。同図で白黒を反転した表示でも良い。表示例では、腕時計としての時刻表示が考えられるが、さらに動きの少ない静的な表示でも良い。消費電力の節約の上では、バックライトを用いない反射型液晶表示装置としての使用が好ましい。
(【0031】以降は省略されています)

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