JP2005031655A - 両面表示のフラットパネル表示器 - Google Patents

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Abstract

【課題】従来の技術による諸問題を解決するため、薄型かつ軽量で電力消費を節約できる両面表示のフラットパネル表示器を提供する。
【解決手段】第一面と、第一面の反対側にある第二面とを有する両面表示のフラットパネル表示器は、光線を発生する第一光源と、半透過構造を具える表示パネルとを含む。そのうち一部の光線は半透過構造に反射されて両面表示のフラットパネル表示器の第一面に第一画像を表示し、一部の光線は半透過構造を透過して両面表示のフラットパネル表示器の第二面に第二画像を表示する。
【選択図】図21

Description

この発明はフラットパネル表示器に関し、特に両面表示のフラットパネル表示器に関する。
携帯電話の発展にしたがって、そのフラットパネル表示器の重要性も強調されている。使用者の習慣と時代の趨勢に応じて、両面表示機能を有する表示器が必要となっている。
しかし、従来の両面表示機能を有する表示器は2枚の表示器を接着するだけである。このような構造は材料を浪費するのみならず、2倍以上の電力を必要とするという欠点もある。特に、このような構造は厚くて重いので、携帯型装置のコンパクト化には重大な支障をもたらしている。
この発明は前述の問題を解決するため、電力消費を節約できる両面表示のフラットパネル表示器を提供することを課題とする。
この発明は第一面と、第一面の反対側にある第二面とを有する両面表示のフラットパネル表示器を提供する。該表示器は、光線を生じさせる第一光源と、半透過構造を具える表示パネルとを含む。そのうち一部の光線は半透過構造に反射されて両面表示のフラットパネル表示器の第一面に第一画像を表示し、一部の光線は半透過構造を透過して両面表示のフラットパネル表示器の第二面に第二画像を表示する。
この発明による両面表示フラットパネル表示器は厚さ3.5mm、重量15g以下であり、厚さ6mm、重量30gを超える従来の両面表示フラットパネル表示器より40%〜60%の厚さと50%〜70%の重量を低減する。なお、この発明は従来の両面表示フラットパネル表示器の電力消費を30%低減する。よって両面表示フラットパネル表示器の軽量化と電力節約が実現される。
かかる装置の特徴を詳述するために、具体的な実施例を挙げ、図を参照して以下に説明する。
図1はこの発明による両面表示のフラットパネル表示器10を表す。図1によれば、フラットパネル表示器10は、光線12A、12Bを生じさせるための面光源12と、半透過構造を有する表示パネル14とを含む。面光源12による光線12Aは半透過構造によって反射されてフラットパネル表示器10の第一面10aに画像を表示し、光線12Bは表示パネル14を透過してフラットパネル表示器10の第二面10bに画像を表示する。フラットパネル表示器10は更に、面光源12の上下にあって光線の反射を少なくするための反射防止膜(図示されない)と、面光源12と表示パネル14を接着すると同時に光線反射を少なくする光学接着剤とを含む。
図2を参照する。図2はこの発明による他の両面表示のフラットパネル表示器20を表す。図2によれば、フラットパネル表示器20は、光線22A、22Bを生じさせるための面光源22と、光線24Aを生じさせるための他の面光源24と、面光源22と面光源24との間に位置して半透過構造を有する表示パネル26とを含む。面光源22による光線22Aが半透過構造によって反射され、または面光源24による光線24Aが表示パネル26と面光源22を透過する場合は、フラットパネル表示器20の第一面20aに画像が表示される。面光源22による光線22Bが表示パネル26と面光源24を透過する場合は、フラットパネル表示器20の第二面20bに画像が表示される。図2によれば、面光源24による光線24Aは半透過構造に反射されないため、それによってフラットパネル表示器20の第二面20bに画像は表示されることはない。なお、フラットパネル表示器20は更に、面光源22と面光源24の上下にあって光線の反射を少なくするための反射防止膜と、面光源22、24と表示パネル26を接着すると同時に光線の反射を少なくする光学接着剤とを含む。この発明によれば、表示パネル14、26は電気泳動表示パネル、アクティブマトリックス発光ダイオード(LED)表示パネルまたはRSTN、RTN、RECB、MTN、VAなどの形式の液晶表示パネルである。
図1と図2における表示パネル14、26の構造について以下に詳述する。図3と図4を参照する。図3と図4はこの発明による表示パネルの構造を表す。図3によれば、表示パネル40は偏光膜42と、補償膜44と、カラーフィルター46と、液晶層48と、アレイ基板50と、補償膜52と、偏光膜54とを含む。アレイ基板50は、複数の反射領域5022と複数の透過領域5024を含む半透過構造502を有する。反射領域5022は平面または凹凸表面である。光線56Aは反射領域5022によって偏光膜42の外側に反射され、光線56Bは透過領域5024と、補償膜52と、偏光膜54を透過する。図4によれば、表示パネル60は、偏光膜62と、カラーフィルター64と、液晶層66と、複数の透過領域682を有するアレイ基板68と、半透過膜である半透過構造70と、偏光膜72とを含む。半透過構造70は光線74を一部反射して一部透過させる。透過領域682を透過すると、光線74は、一部は偏光膜62の方に反射され、一部は半透過構造70を透過して偏光膜72に達する。アレイ基板50、68は半透過型のTN液晶表示パネル、STN液晶表示パネル、TFT液晶表示パネル、アクティブマトリックスLED表示パネルまたはLTPS−TFT液晶表示パネル表示器に適用される。
図5を参照する。図5は図3における表示パネル40のアレイ基板50を表す説明図である。図5によれば、アレイ基板50は半透過構造502を有する。半透過構造502は、光線50Aを反射するための反射領域5022と、光線50Bを透過させる透過領域5024とを有する。もっとも、この発明によるアレイ基板は図3と図5に限らない。
図6と図7を参照する。図6と図7はこの発明による他のアレイ基板50を表す説明図である。図6によれば、アレイ基板50は半透過構造504を有する。半透過構造504は光線50A、50Bを一部反射すると同時に一部透過させる。半透過構造504は、光線50A、50Bの目的とする反射率と透過率によって、厚さを調整できる金属膜である。図7によれば、アレイ基板50は半透過構造506を有する。半透過構造506は、凹凸表面であって光線50Aを反射するための反射領域5062と、光線50Bを透過させる透過領域5064とを有する。反射領域5062は凹凸層5062aと反射層5062bを有する。凹凸層5062aは窒化シリコン、酸化シリコンまたはシリコンオキシナイトライドからなり、反射層5062bはアルミニウム、銀またはその合金などの高反射性金属、または多層膜反射層などの高反射性材料からなる。
図8から図13はこの発明によるフラットパネル表示器のカラーフィルターの構造を表す。図8によれば、カラーフィルター80は、赤領域Rと、緑領域Gと、青領域Bと、光線を表示パネルに集中するマイクロレンズなどの集光膜802を具える。図9によれば、カラーフィルター81は、光線を表示器に集中するマイクロレンズなどの構造からなる。図10によれば、カラーフィルター84はデュアルカラーフィルターである。アレイ基板82の反射領域822に反射された光線はカラーフィルター84を2回透過し、アレイ基板82の透過領域824を透過した光線はカラーフィルター84を1回透過する。反射領域822の上方にあるカラーフィルター84は透過領域824の上方にあるカラーフィルター84と同材質である。図11によれば、デュアルカラーフィルター85は、アレイ基板82の反射領域822にそれぞれ対応する第一領域852と、アレイ基板82の透過領域824にそれぞれ対応する第二領域854とを含む。第二領域854は第一領域852と異なる色と材質を有し、第一領域852より厚い。図12によれば、デュアルカラーフィルター86は、アレイ基板88の反射領域882に対応する第一領域862と、アレイ基板88の透過領域884に対応する第二領域864とを含む。第一領域862は赤、緑、青などの基本色であり、第二領域864は赤、緑、青などの基本色領域8642と、混色するためのフォトレジストからなる透光領域8644を有する。図13によれば、デュアルカラーフィルター92は、アレイ基板90の反射領域902に対応する第一領域922と、アレイ基板90の透過領域904に対応する第二領域924とを含む。第一領域922は、混色するための複数のフォトレジストからなる透光領域9222を有する。第一領域922と第二領域924とは、材質、色、厚さなどが同じである。
図14はこの発明の実施例1による両面表示フラットパネル表示器100の構造を表す。表示器100は光源112と、導光板114と、カラーフィルター116と、液晶層118と、アレイ基板120とを含む。光源112と導光板114は面光源を形成する。導光板114は、光線112A、112Bを、カラーフィルター116と液晶層118を通して基板120に導く。基板120におけるピクセル1202は反射領域12022と透過領域12024を有する。光線112Aは、反射領域12022によって反射されてフラットパネル表示器100の正面に画像を表示し、光線112Bは透過領域12024を透過してフラットパネル表示器100の背面に画像を表示する。反射領域12022は平面または凹凸表面である。フラットパネル表示器100はTN、STN、TFT、TFDまたはその他の表示器である。カラーフィルター116は前述のカラーフィルターのいずれかである。反射領域12022に反射される光線112Aがカラーフィルター116を2回透過し、透過領域12024を透過する光線112Bはカラーフィルター116を1回透過するため、光線112Aと光線112Bの使用率が相違する。したがって、フラットパネル表示器100の正面と背面に品質が同じである画像を表示するため、カラーフィルター116にはデュアルカラーフィルターを使用する。フラットパネル表示器100は更に、光源112の光度を制御するため開閉と制御時間が調節できる自動スイッチを具える。図15は自動スイッチとフラットパネルの明るさとの関係を表す。自動スイッチの開閉と開閉時間はパネルの明るさに関わる。
図16はこの発明の実施例2による両面表示フラットパネル表示器130の構造を表す。表示器130は、光源132と、プリズム134と、導光板136と、カラーフィルター138と、液晶層140と、アレイ基板142とを含む。プリズム134は光源132による光線を導光板136に導き、導光板136は光線をフィルター138と液晶層140を通してアレイ基板142に導く。傾斜角のある導光板136と、光源132と、プリズム134は面光源を形成する。基板142におけるピクセル1422は反射領域14222と透過領域14224を有する。光線は反射領域14222によって反射されてフラットパネル表示器130の正面に画像を表示し、透過領域14224を透過してフラットパネル表示器130の背面に画像を表示する。反射領域14222は平面または凹凸表面である。フラットパネル表示器130はTN、STN、TFT、TFDまたはその他の表示器である。フラットパネル表示器130は、カラーフィルター138で液晶層140にある液晶分子の回転を制御して画像を表示する。反射領域14222で反射される光線と透過領域14224を透過する光線の使用率が相違する。したがって、フラットパネル表示器130の正面と背面に品質が同じである画像を表示するため、カラーフィルター138にはデュアルカラーフィルターを使用する。フラットパネル表示器130は更に、光源112の光度を制御するため開閉と制御時間が調節できる自動スイッチを具える。
図17は図16におけるプリズム134の角度を表す。導光板136は傾斜角αの第一面136aと、第二面136bと、第三面136cを有する。導光板136は更に、第一面136aと第二面136bの夾角xと、第二面136bと第三面136cの法線との夾角βを有する。夾角xは光源132による光線aを一定の狭い経路を通らせるため、鋭角でなければならない。光線aはプリズム134によって発散角δで発散され、屈折角γで第二面136b及び導光板136を通して入射角θで第一面136aに入射し、また入射角θで第三面136cに入射されて第三面136cを通して導光板136の外側へ放散される。
そのうち入射角θは光の利用率を高めて電力消費を少なくするため、以下の数式1を満足しなければならない。
Figure 2005031655
θも以下の数式2を満足しなければならない。
Figure 2005031655
なお、光線aを液晶層140に導くため、θは導光板136の全反射角より小さくなければならない。これは数式2によれば、傾斜角αを増加するだけで実現できる。
図18はこの発明の実施例3による両面表示フラットパネル表示器160の構造を表す。表示器160は光源162と、プリズム164と、導光板166と、カラーフィルター168と、液晶層170と、アレイ基板172とを含む。プリズム164は光源162による光線を導光板166に導き、導光板166は、光線をカラーフィルター168と液晶層170を通して基板172に導く。導光板166は傾斜角があり、基板172におけるピクセルは反射領域17222と透過領域17224を有する。光線は、反射領域17222によって反射されてフラットパネル表示器160の正面に画像を表示し、また、透過領域17224を透過してフラットパネル表示器160の背面に画像を表示する。フラットパネル表示器160は、更に導光板166を通す光線の強度分布を均一にするための散乱層174を具える。フラットパネル表示器160はTN、STN、TFT、TFDまたはその他の表示器であり、カラーフィルター168は赤、緑、青などの領域を有する。反射領域17222に反射される光線と透過領域17224を透過する光線の使用率が相違する。したがって、フラットパネル表示器160の正面と背面に品質が同じである画像を表示するため、カラーフィルター168にはデュアルカラーフィルターを使用する。
フラットパネル表示器160は更に、光源162の光度を制御するため開閉と制御時間が調節できる自動スイッチを具える。なお、フラットパネル表示器160は光線を透過領域17224に集中するマイクロレンズ176を具える。マイクロレンズ176がある場合、反射効果を向上させるため、反射領域17222は長さ10〜800ナノメートル、高さ5〜100ナノメートルの超微細凹凸表面であることが望ましい。反射領域17222の材料はアルミニウム、銀もしくはその合金などの高反射性金属、または多層膜反射層である。マイクロレンズ176と超微細凹凸表面である反射領域17222を使用するとともに、反射領域17222の面積を増して透過領域17224の面積を減ずることによって、フラットパネル表示器160の両面表示を可能にする。反射領域17222の面積を5%〜85%、透過領域17224の面積を5%〜85%に定める。反射領域17222の面積が増加するとともにフラットパネル表示器160の正面表示効果が増加し、透過領域17224の面積が増加するとともにフラットパネル表示器160の背面表示効果は減少するが、マイクロレンズ176の使用によって透過領域17224の透過率が高くなるので、フラットパネル表示器160の背面表示画像効果が向上する。フラットパネル160の導光板とプリズムは実施例2と同じである。
図19と図20はこの発明によるフラットパネル表示器による正面表示と背面表示を表し、図21は両面表示を表す。図21によれば、フラットパネル表示器の正面202が画像202Aを表示する場合、背面204は画像202Aと同じ画像204Aを表示する。背面204が画像202Aの鏡像である画像204Bまたは画像202Aと異なる画像204Cを表示することも可能である。注意すべき点は、図21における正面と背面の画像表示は非同期的であることにある。
図22はこの発明によるフラットパネル表示器の画像表示を表す。表示器の画像データ212はメモリー210のあるブロック214に保存され、表示時に読み取られる。この発明による画像表示は2種類がある。第一に、画像データ212を全部読み取ってから画像表示の開始点を定める。正面表示の場合は上から下まで画像220を表示し、背面表示の場合は下から上まで正面表示の画像を上下反転した画像222Aを表示する。背面表示が正面表示の画像を左右反転した画像222Bまたは上下左右反転した画像222Cを表示することも可能である。第二に、画像データを分割して読み取ってから、表示の開始点を定めて分割された画像データを並べる。並べる方向は開始点230から矢印232に、または開始点234から矢印236に、または開始点238から矢印240に沿う。以上の方法でこの発明によるフラットパネル表示器の正、背面は同一画像、上下反転画像または左右反転画像を表示できる。この発明によるフラットパネル表示器は更にメモリー210のあるブロック218に保存される画像データ216を備える。画像データ216は画像データ212と異なるので、フラットパネル表示器の正、背面には相違した画像を表示する。
図23は図20における背面が縮小画像を表示することを表す。この発明によるフラットパネル表示器は前述の方法に基づいて画像を計算することによって、正面または背面に拡大または縮小画像を表示する。図24は表示画像の拡大または縮小を表す。176×220の画像230を128×160の画像232に縮小できる。
以上はこの発明に好ましい実施例であって、この発明の実施の範囲を限定するものではない。よって、当業者のなし得る修正、もしくは変更であって、この発明の精神の下においてなされ、この発明に対して均等の効果を有するものは、いずれもこの発明の特許請求の範囲に属するものとする。
この発明による両面表示フラットパネル表示器は厚さ3.5mm、重量15g以下であり、厚さ6mm、重量30gを超える従来の両面表示フラットパネル表示器より40%〜60%の厚さと50%〜70%の重量を軽減する。なお、この発明は従来の両面表示フラットパネル表示器の電力消費を30%軽減する。よって両面表示フラットパネル表示器の軽量化と電力節約が実現される。
この発明による両面表示フラットパネル表示器を表す説明図である。 この発明による他の両面表示フラットパネル表示器を表す説明図である。 この発明による表示パネルの構造を表す第一説明図である。 この発明による表示パネルの構造を表す第二説明図である この発明による表示パネルのアレイ基板を表す第一説明図である。 この発明による表示パネルのアレイ基板を表す第二説明図である。 この発明による表示パネルのアレイ基板を表す第三説明図である。 この発明によるフラットパネル表示器のカラーフィルターの構造を表す第一説明図である。 この発明によるフラットパネル表示器のカラーフィルターの構造を表す第二説明図である。 この発明によるフラットパネル表示器のカラーフィルターの構造を表す第三説明図である。 この発明によるフラットパネル表示器のカラーフィルターの構造を表す第四説明図である。 この発明によるフラットパネル表示器のカラーフィルターの構造を表す第五説明図である。 この発明によるフラットパネル表示器のカラーフィルターの構造を表す第六説明図である。 この発明の実施例1による両面表示フラットパネル表示器の構造を表す説明図である。 自動スイッチとフラットパネルの明るさとの関係を表す説明図である。 この発明の実施例2による両面表示フラットパネル表示器の構造を表す説明図である。 図16におけるプリズムの角度を表す説明図である。 この発明の実施例3による両面表示フラットパネル表示器の構造を表す説明図である。 フラットパネル表示器による正面表示を表す説明図である。 フラットパネル表示器による背面表示を表す説明図である。 フラットパネル表示器による両面表示を表す説明図である。 フラットパネル表示器の画像表示を表す説明図である。 図20における背面が縮小画像を表示することを表す説明図である。 表示画像の拡大または縮小を表す説明図である。
符号の説明
10、20、30、100、130、160、200 フラットパネル表示器
12、22、24 面光源
12A、12B、22A、22B、24A、50A、 光線
50B、112A、112B、
14、26、40、60 表示パネル
32、112、132、162 光源
34、114、136、166 導光板
36、80、81、84、85、86、92、116、 フィルター
138、168
38、48、62、66、118、140、170 液晶層
42、52、70 偏光膜
44、54 補償膜
46、64 カラーフィルター
50、68、82、88、90、120、142、 アレイ基板
172
502、508、822、862、882、902、 反射領域
922、12022、14222、17222
504、510、824、864、884、904、 透過領域
904、924、12024、14224、17224
506 半透過構造
5082 凹凸層
5084 反射層
72 半透過膜
802、1162 集光膜
8642 基本色領域
8644、9222 透光領域
1202、1422 ピクセル
134、164 プリズム
174 散乱層
176 マイクロレンズ
202 正面
202A、204A、204B、204C、220、 画像
222A、222B、222C、222D、230、
232
204 背面
210 メモリー
212、216 画像データ
214、218 ブロック

Claims (25)

  1. 第一面と、第一面の反対側にある第二面とを有する両面表示のフラットパネル表示器は、
    光線を発生する第一光源と、
    半透過構造を具える表示パネルとを含み、そのうち一部の光線は半透過構造に反射されて両面表示のフラットパネル表示器の第一面に第一画像を表示し、一部の光線は半透過構造を透過して両面表示のフラットパネル表示器の第二面に第二画像を表示することを特徴とするフラットパネル表示器。
  2. 前記フラットパネル表示器に、更に、半透過構造を透過してフラットパネル表示器の第一面に第一画像を表示する光線を発生する第二光源を含むことを特徴とする請求項1記載のフラットパネル表示器。
  3. 前記表示パネルは、第一基板と、第一基板と第一光源との間に位置する第二基板と、第一基板と第二基板との間に位置する液晶層とを含むことを特徴とする請求項1記載のフラットパネル表示器。
  4. 前記第一基板が半透過構造と液晶層との間に位置することを特徴とする請求項3記載のフラットパネル表示器。
  5. 前記半透過構造が第一基板と液晶層との間に位置し、複数の半透過領域を含むことを特徴とする請求項3記載のフラットパネル表示器。
  6. 前記半透過構造は複数の反射領域と複数の透過領域とを含むことを特徴とする請求項5記載のフラットパネル表示器。
  7. 前記反射領域が平面または凹凸表面であることを特徴とする請求項6記載のフラットパネル表示器。
  8. 前記第二基板がカラーフィルターであることを特徴とする請求項7記載のフラットパネル表示器。
  9. 前記カラーフィルターが集光カラーフィルターであることを特徴とする請求項8記載のフラットパネル表示器。
  10. 前記カラーフィルターは、反射領域と透過領域にそれぞれ対応する複数の第一領域と、透過領域にそれぞれ対応する複数の第二領域とを含むデュアルカラーフィルターであることを特徴とする請求項9記載のフラットパネル表示器。
  11. 前記第一領域の厚さが第二領域の厚さより薄いことを特徴とする請求項10記載のフラットパネル表示器。
  12. 前記第一領域と第二領域とは、厚さが同じであることを特徴とする請求項10記載のフラットパネル表示器。
  13. 前記第一領域が1個以上の透光領域を含むことを特徴とする請求項10記載のフラットパネル表示器。
  14. 前記第二領域が1個以上の透光領域を含むことを特徴とする請求項10記載のフラットパネル表示器。
  15. 前記フラットパネル表示器は、更に、第二基板にあって第一光源による光線を半透過構造の透過領域に集中する集光膜を含むことを特徴とする請求項8記載のフラットパネル表示器。
  16. 前記集光膜が複数のマイクロレンズを含むことを特徴とする請求項15記載のフラットパネル表示器。
  17. 前記第一光源は、光線を発生する光源と、光源による光線を導く導光板と、光源の光度を制御するスイッチ素子とを含むことを特徴とする請求項1記載のフラットパネル表示器。
  18. 前記第一画像と第二画像は、非同期的にそれぞれ第一面と第二面に表示されることを特徴とする請求項1記載のフラットパネル表示器。
  19. 前記第一画像が第二画像の鏡像であることを特徴とする請求項18記載のフラットパネル表示器。
  20. 前記第一画像が第二画像の縮小画像であることを特徴とする請求項18記載のフラットパネル表示器。
  21. 前記第一画像が第二画像と異なることを特徴とする請求項18記載のフラットパネル表示器。
  22. 前記フラットパネル表示器は、更に、第一画像と第二画像の画像データを保存するためのメモリーを含むことを特徴とする請求項18記載のフラットパネル表示器。
  23. 前記画像データは、画像表示の開始点が定められてから、画像として表示されることを特徴とする請求項22記載のフラットパネル表示器。
  24. 前記画像データは分割されて読み取られてから、定められた画像表示の開始点から並べられることを特徴とする請求項22記載のフラットパネル表示器。
  25. 前記フラットパネル表示器は、液晶表示パネル、電気泳動表示パネルまたはアクティブマトリックス発光ダイオード表示パネルであることを特徴とする請求項1記載のフラットパネル表示器。
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