JP2004341156A

JP2004341156A - ディスプレイ装置

Info

Publication number: JP2004341156A
Application number: JP2003136903A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Suda; 正之須田; Hisanori Hamao; 尚範濱尾; Kazuyoshi Furuta; 一吉古田
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2003-05-15
Filing date: 2003-05-15
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2023-05-15
Also published as: JP4412528B2

Abstract

【課題】動画表示に適したディスプレイに静止画像を表示させ続けた場合の課題と、静止画表示に適したディスプレイでは応答速度が遅く高品質な動画を表示できないという課題を同時に解決する。
【解決手段】動画表示に適したディスプレイと静止画表示に適したディスプレイを電気信号により光の透過・反射を制御可能なシャッターを介して積層させ、シャッターの開閉により動画表示と静止画表示を切り替える。シャッターと静止画表示ディスプレイに電圧を印加しない場合でも状態を保持する特性を有する素子を用いることで、静止画表示時の低消費電力を実現できる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、住宅や店舗、オフィス、車両中において使用されるディスプレイ装置のうち、複数の表示パネルが積層された構造を有するディスプレイ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、宣伝広告等の表示媒体として、プラズマディスプレイ装置を用いること（例えば、特許文献１参照）や、電気泳動ディスプレイ装置を用いること（例えば、特許文献２参照）が知られている。また、複数の表示パネルを積層した構造のディスプレイ装置としては、複数の表示パネルを機械的に結合させた状態で積層させ、必要に応じて表側に設置された表示パネルを物理的に移動させて、背面に設置された表示パネル上の表示を観察できるようなディスプレイ装置や（例えば、特許文献３参照）、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色表示用の液晶表示パネルを積層させた構造を有するカラー液晶ディスプレイ装置（例えば、特許文献４参照）が知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２５６８９３号公報（第２頁）
【０００４】
【特許文献２】
特開２００２−２４４６２０号公報（第２−３頁）
【０００５】
【特許文献３】
特開２００１−１１８３６９号公報（第３頁、第９図）
【０００６】
【特許文献４】
特開２００２−８２３５２号公報（第３頁）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来行われてきた方法にはいくつかの課題がある。まず、特許文献１に記載されているプラズマディスプレイを用いた場合には、高画質な動画表示を行える反面、同一の静止画像を長期間表示させ続けた場合には、焼きつきにより劣化が生ずるという課題がある。特に宣伝広告のように、一定の期間にわたり同じ内容を繰り返し表示させる必要がある場合には大きな問題となる。加えて、プラズマディスプレイは、消費電力が大きいため、連続的に表示を続けるとランニングコストが高くなるという問題がある。なお、これらは、プラズマディスプレイに限るものではなく、ＣＲＴディスプレイ、電界放出ディスプレイ、エレクトロルミネセンスディスプレイなども同様な課題を抱えている。
【０００８】
次に特許文献２に記載されている電気泳動ディスプレイを用いた場合には、表示を書き換える場合にのみ電力が必要とされるため、静止画を表示させる場合には、消費電力を低く抑えることができるが、応答速度が遅く動画表示には適さないという課題がある。また、動画を表示させる場合は、頻繁な書き換えが行われることになるため、消費電力を低減させることが困難になるという課題もある。
【０００９】
また、複数のパネルを積層させた構造を有するディスプレイでも、特許文献３に記載されているような複数の表示パネルを機械的に結合させた構造では、２つの画面を同時に観察可能である反面、観察者から見て背面側に設置された画像を見るためには表側の画像を物理的に移動させる行為が必要であり、加えて移動させるだけのスペースを確保する必要がある、瞬時に背面の画像を観察することが困難である等の課題がある。さらに、特許文献４に記載されているＲＧＢ各色表示用の液晶表示パネルを積層した構造とした場合には、基本的には一種類のカラー画面を表示することが可能であるだけであり、動画と静止画という複数の画像を使い分けて表示することはできないという課題がある。
【００１０】
本発明は、動画表示と静止画表示の両方に適し、なおかつ低消費電力を達成できる表示デバイスを得ることを目的としており、複数の表示パネルを積層した構造を有し、観察者が観察する画像を電気信号により簡単に切り替えられる構造を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明のディスプレイ装置は、積層して配置された複数の表示パネルと、各表示パネル間に設けられ、電気信号により光を透過する状態と反射する状態に制御できるシャッター機構を備えるとともに、複数の表示パネルのうち観察面から見て最下層以外の表示パネルが、電気信号により可視光を透過する状態と遮光する状態を制御することで表示パターンを形成する構造と、電圧印加を解除した状態においても表示内容を保持する構造を有することとした。さらに、シャッター機構が、電圧印加を解除した後においても可視光を透過する状態、または、可視光を遮光する状態を保持することとした。具体的には、シャッター機構に、エレクトロクロミック素子、コレステリック液晶素子、強誘電性液晶素子、電解析出式シャッター素子等を用いることができる。
【００１２】
また、複数の表示パネルのうち観察面から見て最下層以外の表示パネルには、エレクトロクロミックディスプレイ、コレステリック液晶ディスプレイ、強誘電性液晶ディスプレイ、電解析出式ディスプレイ等を用いることができる。一方、複数の表示パネルのうち観察面から見た最下層の表示パネルには、ＣＲＴディスプレイ、プラズマディスプレイ、電界放出ディスプレイ、エレクトロルミネセンスディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ、液晶ディスプレイ等が用いることができる。すなわち、複数の表示パネルのうち、観察面から見て最下層以外の表示パネルには静止画を表示する表示パネルを用い、観察面から見て最下層の表示パネルには動画を表示する表示パネルを用いることとした。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明のディスプレイ装置では、図１に示すように静止画表示用パネル１０１と動画表示用パネル１０２が可変シャッター１０３を介して積層されている。静止画表示用パネル１０１には、光透過状態と遮光状態を電気的に制御可能で、かつ、電圧印加を解除した状態であっても表示状態を維持することが可能な表示素子を用いる。このような表示素子として、例えば、エレクトロクロミックディスプレイ、コレステリック液晶ディスプレイ、強誘電性液晶ディスプレイ、あるいは、電気化学的に物質の析出・溶解を行わせることで画像を表示する素子（本明細書中では便宜的に電解析出式ディスプレイと記す）等がある。一方、動画表示用パネル１０２には、動画表示に適した応答速度を有する表示素子を用いる。例えば、ＣＲＴディスプレイ、プラズマディスプレイ、エレクトロルミネセンスディスプレイ、電界放出ディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ、液晶ディスプレイ等を用いることができる。さらに、可変シャッター１０３には、光透過状態と反射状態とを電気的に制御可能であり、なおかつ、電圧印加を解除した状態であってもその状態を維持することが可能な素子を用いる。例えば、エレクトロクロミック素子、電気化学的に物質の析出・溶解を切り替えることで光の透過率を可変する素子（本明細書中では便宜的に電解析出式可変シャッターと記す）、コレステリック液晶素子、強誘電性液晶素子等を用いることができる。
【００１４】
このような構成のディスプレイ装置において、動画を表示する場合は、静止画表示用パネル１０１と可変シャッター１０３を透明状態にした状態で両者への電圧印加を解除し、動画表示パネル１０２に目的とする映像情報を表示する。静止画を表示する場合には、可変シャッター１０４を反射状態とし、静止画表示用パネル１０１に目的とする画像情報を表示させた後、その状態で両者への電圧印加を解除する。この時、動画表示用パネルへの電源供給は停止している方が望ましい。また、静止画と動画を重ねあわせて表示させることも可能であり、この場合には、可変シャッター１０３を透明状態にした状態で電圧印加を解除し、静止画表示用パネル１０１と動画表示用パネル１０２に目的とする画像情報を表示させる。その後、静止画表示用パネル１０１の電圧印加を解除する。
【００１５】
さらに、可変シャッター１０３が部分的に光透過、反射状態を選択可能な構造となっている場合、例えば電極が平面方向に複数に分割されている、あるいは、マトリクス駆動構造を有している等の場合には、動画を表示する領域に対応する部分のみ可変シャッター１０３を光透過状態にし、その他の部分は反射状態にして電圧印加を解除する。その状態で、静止画表示用パネル１０１と動画表示用パネル１０２に目的とする画像情報を表示させた後、静止画表示用パネル１０１の電圧印加を解除することで、部分的に静止画像と動画を重ね合わせて表示させることもできる。
【００１６】
【実施例】
以下に、本発明のディスプレイ装置の実施例を図面に基づいて説明する。
【００１７】
（実施例１）
図２は、本実施例の構成を示す模式図である。動画表示用プラズマディスプレイ２０１の上に電解析出式可変シャッター２０３が積層されており、さらにその上に静止画表示用エレクトロクロミックディスプレイ２０２が積層されている。観察者は、静止画表示用エレクトロクロミックディスプレイ２０２の側から画像を観察する。動画表示用プラズマディスプレイ２０１は、特に方式は限定されないが、本実施例ではＡＣ型３電極面放電方式のプラズマディスプレイを用いた。電解析出式可変シャッター２０３は、例えば、図３（ａ）に示す構造を有する。可視光領域において光透過性と導電性を有する材料からなる上部電極３０２が形成された上部基板３０１と、同様に可視光領域において光透過性と導電性を有する材料からなる下部電極３０４が形成された下部基板３０５は、上部電極３０２と下部電極３０４が対向するように配置されており、その間に液体状の電解質３０３が充填されている。上部基板３０１と下部基板３０５は、表面が非導電性で可視光領域において光透過性を有している。本実施例では、上部基板３０１および下部基板３０５にガラス基板を用い、上部電極３０２および下部電極３０４には酸化インジウム−酸化スズ合金（ＩＴＯ）を用いた。また、電解質３０３は塩化亜鉛と塩化カリウムを含む水溶液である。この電解析出式可変シャッター２０３の上部電極３０２と下部電極３０４との間に、上部電極３０２側が負極となるように１Ｖの電圧を印加すると、図３（ｂ）に示すように上部電極３０２上に水酸化亜鉛を主成分とする白色層３０６が形成される。この白色層３０６は上部電極３０２と下部電極３０４間の電圧印加を解除しても、そのままの状態が保持される。この状態で、静止画表示用エレクトロクロミックディスプレイ２０２に目的とする情報を表示させた後、静止画表示用エレクトロクロミックディスプレイ２０２への電圧印加を解除すると、電力消費がほとんどない状態で、図４（ａ）に示すように観察者からは静止画表示用エレクトロクロミックディスプレイ２０２に表示された情報のみが視認できる。
【００１８】
次に、電解析出式可変シャッター２０３の上部電極３０２と下部電極３０４との間に、上部電極３０２側が正極となるように１Ｖの電圧を印加すると、白色層３０６は電解質３０３中に溶解し、電気化学式可変シャッター２０３は光を透過する状態となる。この状態で、静止画表示用エレクトロクロミックディスプレイ２０２の表示内容を消去した後、静止画表示用エレクトロクロミックディスプレイ２０２への電圧印加を解除、さらに動画表示用プラズマディスプレイ２０１に目的とする映像を表示させると、図４（ｂ）に示すように観察者からは動画表示用プラズマディスプレイ２０１に表示された映像が視認できる。
【００１９】
さらに、電解析出式可変シャッター２０３を光透過状態にしておき、静止画表示用エレクトロクロミックディスプレイ２０２には常時表示する必要のある文字情報を、動画表示用プラズマディスプレイ２０１に動画映像を表示させると、図４（ｃ）に示すように観察者からは両者が重ね合わせられた画像が視認できる。
【００２０】
本実施例によれば、静止画のみを表示する場合には電力を消費せず、また、特定の領域に同一の画像を連続的に表示することで生じるプラズマディスプレイの焼きつき現象を回避することができ、さらに高画質な動画映像を表示できるディスプレイ装置を提供することが可能である。
【００２１】
なお、本実施例中で示した動画表示用プラズマディスプレイ２０１は、他方式のほとんどのディスプレイ、例えば、ＣＲＴディスプレイ、電界放出形ディスプレイ（ＦＥＤ）、エレクトロルミネセンス（ＥＬ）ディスプレイなどでも代替可能である。これらは、いずれも長時間同じ画像を表示し続けると焼きつきによる劣化が生じるものである。ただし、本発明において、焼きつきによるディスプレイの劣化を防ぐ以外の効果を期待する場合は、特に動画表示用ディスプレイの方式に制限はなく、例えば液晶ディスプレイや電気泳動式ディスプレイ等を利用しても全く問題はない。
【００２２】
また、静止画表示用エレクトロクロミックディスプレイ２０２は、光透過状態と遮光状態とを電気的に制御可能であり、なおかつ、電圧印加を解除した状態であっても、その状態を保持することが可能な表示素子、例えばコレステリック液晶ディスプレイ、強誘電性液晶ディスプレイ、電解析出式ディスプレイなどでも代替可能である。さらに、電解析出式可変シャッター２０３は、光透過状態と反射状態とを電気的に制御可能であり、かつ、電圧印加を解除した状態であっても、その状態を保持することが可能な素子、例えばエレクトロクロミック素子、コレステリック液晶素子、強誘電性液晶素子などでも代替可能である。
【００２３】
（実施例２）
本実施例では、可変シャッターが部分的に透過・着色状態を選択的に設定可能な構造を有する場合について説明する。図５は、本実施例のディスプレイ装置の構成を示す模式図である。動画表示用ＣＲＴディスプレイ５０１の上に、エレクトロクロミック式可変シャッター５０２が積層されており、さらにその上に静止画表示用エレクトロクロミックディスプレイ２０２が積層されている。観察者は静止画表示用エレクトロクロミックディスプレイ２０２側から画像を観察する。動画表示用ＣＲＴディスプレイ５０１の方式は特に限定されないが、ブラウン管表面が平面に近い方が望ましい。本実施例では、アパーチャーグリル方式のブラウン管を用い、その表示面が平面となるよう透明なスペーサーを設置し、その上にエレクトロクロミック式可変シャッター５０２を設置した。ただし、このスペーサーは本発明に必須の構成要素ではない。
【００２４】
エレクトロクロミック式可変シャッター５０２は、例えば、図６に示す構造を有する。図６（ａ）に示すように、非導電性で可視光領域において光透過性を有する上部基板３０１の片面には、可視光領域において光透過性と導電性を有する材料からなる上部電極６０１が形成されている。この上部電極は図６（ｂ）に示すように、平面的に４分割されており、４分割された上部電極６０１の各々の上には、エレクトロクロミック層６０２が形成されている。一方、表面が非導電性で可視光領域において光透過性を有する下部基板３０５の片面上にも、可視光領域において光透過性と導電性を有する材料からなる下部電極３０４が形成されている。下部電極３０４は、上部電極の形状に合わせて４分割されていても、全面に一体で形成されていてもよい。上部基板３０１と下部基板３０２は、上部電極６０１と下部電極３０４が対向するように配置されており、その間に液体状の電解質３０３が充填されている。本実施例では、上部基板３０１および下部基板３０５にガラス基板を用い、上部電極６０１および下部電極３０４には酸化インジウム−酸化スズ合金（ＩＴＯ）を用いた。また、エレクトロクロミック層６０２には、多元スパッタリング法により形成したニッケルマグネシウム合金を用い、電解質３０３として、水酸化ナトリウムを含む水溶液を用いた。
【００２５】
このエレクトロクロミック式可変シャッター５０２の４分割されたうちの任意の上部電極３０２と下部電極３０４との間に、上部電極５０２側が負極となるように２Ｖの電圧を印加すると、該当する上部電極６０１の上に形成されたエレクトロクロミック層６０２が透明から金属光沢状反射状態へと変化し、観察者は、動画表示用ＣＲＴディスプレイ５０１上の該当する領域に表示された画像を視認することはできなくなり、静止画表示用エレクトロクロミックディスプレイ２０１に表示された画像のみを視認できる。こうした状態は、上部電極６０１と下部電極３０４間の電圧印加を解除しても、そのままの状態が保持される。
【００２６】
この状態で、静止画表示用エレクトロクロミックディスプレイ２０２に目的とする情報を表示させた後、静止画表示用エレクトロクロミックディスプレイ２０２への電圧印加を解除すると、図７（ａ）に示すように、観察者からは、エレクトロクロミック式可変シャッター５０２のエレクトロクロミック層６０２が光透過状態にある部分では、動画表示用ＣＲＴディスプレイ５０１上に表示された情報が、それ以外の領域では、静止画表示用エレクトロクロミックディスプレイ２０２に表示された情報が視認できる。このように本実施例では、動画表示用ＣＲＴディスプレイ５０１と静止画表示用エレクトロクロミックディスプレイ２０２に表示された画像を部分的に重ね合わせて観察することができる。また、エレクトロクロミック式可変シャッター５０２の分割された領域を同時に光透過、もしくは反射状態に変化させれば、図７（ｂ）に示すように静止画のみ、あるいは図７（ｃ）に示すように動画のみを観察することも可能である。
【００２７】
なお、本実施例で用いたエレクトロクロミック式可変シャッター５０２は、４分割された部分を、独立に透明・金属光沢状反射状態を制御することが可能な構造を有していたが、これは４分割に限定されるものではない。さらに、エレクトロクロミック式可変シャッター５０２をマトリクス駆動となるように上部電極５０２と下部電極３０４をパターニングすれば、任意の形状に自由に動画表示と静止画表示を重ね合わせて観察することが可能となる。
【００２８】
本実施例によれば、静止画のみを表示する場合には電力を消費せず、また、特定の領域に同一の画像を連続的に表示することで生じるプラズマディスプレイの焼きつき現象を回避することができ、さらに高画質な動画映像を表示できるディスプレイ装置を提供することが可能である。
【００２９】
また、本実施例で記載した動画表示用ＣＲＴディスプレイ５０１や静止画表示用エレクトロクロミックディスプレイ２０２については、実施例１に記載した他の方式のもので代替することも可能である。
【００３０】
【発明の効果】
本発明のディスプレイ装置によれば、動画表示と静止画表示に適した表示素子を、電気信号により透明、着色状態を切り替えられる可変シャッターを介して積層させることにより、動画表示に適した表示素子上で、長期間同一の静止画表示をさせた場合に生じる焼きつき等の課題と、静止画表示に適した表示素子のみでは応答速度が遅く、高画質な動画を表示できないといった課題を同時に解決することが可能である。加えて、静止画表示素子と可変シャッターに、電圧印加を解除した状態であってもその状態を保持することが可能な素子を用いることで、静止画表示においては電力をほとんど消費しないディスプレイ装置を構成することができる。
【００３１】
また、本発明のディスプレイ装置では、観察する画像の切り替えは、可変シャッターに電気信号を送ることで瞬時に行われるため、切り替えのために表示素子を物理的に移動させる必要がなく、移動させるためのスペースや作業は不要となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のディスプレイ装置の構造を示す模式図である。
【図２】本発明のディスプレイ装置のうち、実施例１の構造を示す模式図である。
【図３】実施例１で用いた電界析出式可変シャッターの構造を示す模式図である。
【図４】実施例１のディスプレイ装置による画像の表示の一例を示す模式図である。
【図５】実施例２のディスプレイ装置の構造を示す模式図である。
【図６】実施例２のエレクトロクロミック式可変シャッターの構造を示す模式図である。
【図７】実施例２のディスプレイ装置による画像の表示の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
１０１静止画表示用パネル
１０２動画表示用パネル
１０３可変シャッター
２０１動画表示用プラズマディスプレイ
２０２静止画表示用エレクトロクロミックディスプレイ
２０３電解析出式可変シャッター
３０１上部基板
３０２上部電極
３０３電解質
３０４下部電極
３０５下部基板
３０６白色層
５０１動画表示用ＣＲＴディスプレイ
５０２エレクトロクロミック式可変シャッター
６０１上部電極
６０２エレクトロクロミック層

Claims

積層して配置された複数の表示パネルと、前記複数の表示パネルの各表示パネル間に設けられ、電気信号により光を透過する状態と反射する状態に制御できるシャッター機構を備えるとともに、
前記複数の表示パネルのうち、観察面から見て最下層以外の表示パネルが、電気信号により可視光を透過する状態と遮光する状態を制御することで表示パターンを形成する構造と、電圧印加を解除した状態においても表示内容を保持する構造を有する表示パネルであることを特徴とするディスプレイ装置。
前記シャッター機構は、電圧印加を解除した後においても可視光を透過する状態、または、可視光を遮光する状態を保持することを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
前記シャッター機構が、エレクトロクロミック素子、コレステリック液晶素子、強誘電性液晶素子、電解析出式シャッター素子のいずれかであることを特徴とする請求項２に記載のディスプレイ装置。
前記複数の表示パネルのうち、観察面から見て最下層以外の表示パネルがエレクトロクロミックディスプレイ、コレステリック液晶ディスプレイ、強誘電性液晶ディスプレイ、電解析出式ディスプレイのいずれかであることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のディスプレイ装置。
前記複数の表示パネルのうち観察面から見た最下層の表示パネルが、ＣＲＴディスプレイ、プラズマディスプレイ、電界放出ディスプレイ、エレクトロルミネセンスディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ、液晶ディスプレイのいずれかであることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のディスプレイ装置。
前記複数の表示パネルのうち、観察面から見て最下層以外の表示パネルが静止画を表示する表示パネルであり、観察面から見て最下層の表示パネルが動画を表示する表示パネルであることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のディスプレイ装置。