JP2005532583A - ２つのライトガイドを有するフォイルディスプレイ - Google Patents

Abstract

可動素子（17）と、選択手段（15、16）とを有する表示装置であって、選択手段は局部的に可動素子を駆動させ、可動素子の両側に配置された２つのライトガイド（11、12）のうちの選択された一方と接触させる。これにより可動素子の各面に1つのライトガイドを備えた実質的に対称な表示装置が提供される。表示装置は2方向に情報を表示することができ、選択手段を適切な方法で制御して、ライトガイドの選択された位置を活性化することができる。本発明は双方向ディスプレイの提供に利用することができる。

Description

本発明はライトガイドと、可動素子と、可動素子を局部的に駆動させライトガイドに接触させる選択手段とを有する表示装置に関する。

上述のような表示装置は一般に「フォイル」ディスプレイと呼ばれ、可動素子は通常、ライトガイドと非活性板の間に固定された薄箔である。薄箔は、ライトガイド上に配置された電極と非活性板に電圧を印加することによって生じる静電力で動かすことができる。そのようなディスプレイは例えば国際公開第WO99/28890号に示されている。

ある状況の下では、2方向に、すなわち画面の両側に情報を表示することの可能な表示装置を提供することが好ましい場合がある。

従来この問題は2倍の画素を用いることによって対処されてきた。画面の片面での画像形成には偶数番目の画素が用いられ、一方、反対側での画像形成には奇数番目の画素が用いられる。そのような表示は、多数の表示技術（ポリLED、Eインク）を用いて隣接する画素の交代構造化により形成される。

しかしながらこれらの双方向表示にはある限界がある。活性表示画面には半分の画素しかない。従って明るい表示は得られない。さらに画素の2倍の列ドライバと列電極が必要となる。少なくとも1つの正面光が必要であるという事実は、（5インチよりも小さなサイズに）表示サイズを制限することにつながる。
国際公開第WO99/28890号パンフレット

本発明の課題は、全画素を画像形成に利用して2方向で情報を表示することのできるディスプレイを提供することである。

この課題は、前述の方式の表示装置を用いることで解決され、表示装置はさらに第2のライトガイドを有し、可動素子は前記ライトガイドの間に配置され、選択手段は前記可動素子を局部的に駆動させ前記ライトガイドのうちの選択された一方と接触させるように配置される。

本発明によると、実質的に対称な表示装置が提供され、この表示装置は可動素子の各面側に1つのライトガイドを備える。それによりディスプレイは2方向に情報を表示することができ、選択手段を適切な方法で制御してライトガイドの選択部分を活性にすることができる。

そのような双方向ディスプレイはさらに、広径の大型表示画面を有するように設計することができ、列ドライバ、行ドライバおよび電極は1組しか必要ではない。追加の吸着器は不要であり、処理が通常のフォイルディスプレイよりも複雑となることはない。さらに従来のフォイルディスプレイに用いられる通常のライトガイドとは異なり、正面光は不要である。

ディスプレイは、ディスプレイの両面に独立に画像情報を表示するように調整されても良い。あるいはディスプレイは両方向で同じ情報を表示するように調整されても良い。

第1の場合には、可動素子は反射型である。そのため、1つのライトガイドからの光は第2のライトガイドに散乱されず、ライトガイドを交互に、および相互に独立して活性化させることができる。そのようなディスプレイを用いることで、両面に同じまたは異なる画像内容を再現することができる。

第2の場合には、可動素子は透過型であることが好ましい。この場合、1つのライトガイドからの干渉されない光がフォイルを透過し、ディスプレイの反対の面に放射されるため、画像はディスプレイの両面に表示される。そのようなディスプレイを利用することにより、異なるライトガイドを交互に用いて（ディスプレイの片面または両面に）画像を表示することができる。（当然、画像は片面に反射される。）ライトガイドを調節して、異なる特性、例えば異なる偏光の光を放射させることにより、そのようなディスプレイを、適切な視覚補助（例えばガラス）の援用により、3Dディスプレイとして利用することができる。

選択手段は行および列電極と、行および列電極への電圧印加手段を有しても良い。局部的に電極と可動素子間に電位差を生じさせることにより、静電力を可動素子に与え、可動素子をライトガイドの一方に引き寄せる。

本発明のディスプレイにおいては、行および列電極とドライバの1組並びに可動素子しか必要ではなく、２つの活性なライトガイドにより装置の各面に1つの画像が提供される。

ライトガイドはガラスのような透明な材料の２枚の板によって構成することができる。可動素子はこれらの板の間に挟まれ、双方向表示の可能な小型ディスプレイを構成する。

表示装置は光をライトガイドに導入する発光手段を有しても良い。この光は、動かされた可動素子がライトガイドと接触している領域ではライトガイドから分離させることができる。

発光手段はライトガイド内にUV線を放射するように調整しても良く、表示装置はUV放射によって励起された際に可視光を放射する構成要素を有する。

好適実施例によると、発光手段は前記第1および第2のライトガイドに交互に光を導入するように配置される。そのような光源の適切な制御により、ディスプレイの２つの面に形成される画像の好ましくない干渉を回避することができる。

本発明のこれらのおよび他の態様は、添付図面を参照してより明確に示される好適実施例から理解される。

従来技術によるフォイルディスプレイを図1に示すが、このディスプレイは2枚のガラス板1、2と、これらの板の間に取り付けられた薄箔状の可動素子3とを有する。光源4は一方の板1（活性板）の端部に連結され、他の板2は非活性である。活性および非活性板には1組の平行（および透明）電極5、6が設けられ、これらの電極は相互に直交するように配置される。電極はSiO₂のような誘電層で被覆される。適切な電圧パルスが2つの交差する電極に印加されると静電場が形成され、この力により（電極の交点によって定められる領域にある）フォイル3は2枚の板1、2のいずれかと接触する。フォイル3が動いて、ライトガイドとして作用する活性板1と接触した場合、光はライトガイドから分離され、それによりディスプレイからの光の放射が生じ、画像の表示が可能となる。そのようなディスプレイの改良例（国際公開第WO00/50949号）においては、光源はUV線を放射し、活性板は蛍光体粒子で被覆され、UV線によって励起されたときには可視光を放射する。

本発明による配置は図2に示されており、両ガラス板11、12は活性なライトガイドとして利用され、これらは各ライトガイド11、12に接続された独立の光源13a、13b、14a、14bを有する。図2において2組の光源13a、13b、14a、14bは2枚のガラス板11、12の端部に設けられる。

本発明の実施例による２つのライトガイドを有するフォイルディスプレイの断面を図3に示す。電極15、16は図1に示した従来のディスプレイと同様に、板11、12上に設けられる。フォイル17は2枚のガラス板11、12の間に対称に配置されたスペーサ18によって固定される。フォイル17の配置も板11、12に対して対象である。フォイル17はパリレンで構成されても良く、例えばTiO₂のような光散乱粒子をパリレンに含ませても良い。

フォイル17を駆動させる電圧を印加し、フォイルを各ライトガイド11、12と接触させることにより、光をガラス板11、12のいずれかから抽出することができる。いずれか一方のライトガイド11のみからの画素上および画素外のパターンからなる画像を形成するため、その画像形成中は他方のライトガイド12の光源を消す必要がある。

フォイルディスプレイ固有の短い切り替え時間のため、上記の特徴を活用することができ、２つのライトガイドからの光を交互に放射させて以下のように表示を生じさせる。

2組の点灯する光源、例えば所望の形式に合うように変調されたLEDが、一定時間（例えば8ms）、２つのライトガイドのうちのいずれかに交互に光を放射するために用いられる。この方法では、図4a、4bに示された2状態間にディスプレイを素早く切り替えることが可能である。ドライバ電極は変調されたLEDと同期化され、各時間（例えば8ms）毎に、全画面内容に対応するビデオデータが、フォイルディスプレイの電極に与えられる。

マルチラインアドレス方式を用いて有意に電極のアドレス指定を行うことができる。パルス幅変調によってまたはLED強度の制御によって異なる階調を生じさせることができる。

本発明によるディスプレイのカラータイプはカラーLEDを用いた順次方式により得ることができる。しかしながら8ビット階調のVGAを適用する場合、このアドレス方法には図5aに示す個々の画素の素早い切り替えが必要となる。

従って代替方法として、従来の画素配列（200μm幅×600μm高さ）を用いること、およびその代わりに3つの隣接するサブ画素によって1つの画素を定めることが提案される。この場合、図5bのように3つのサブ画素を独立して制御することによって、1つの画素から放射される光量を調節することが可能となる。この方法では、3つのサブ画素の空間変調を利用することで、フォイルのスイッチングによる一時的拘束を解除して、追加の階調を実現することができる。例えば単にサブ画素を適切な数に切り替えることで、すなわち全く変調を必要とせずに、3つのサブ画素を用いて8の階調レベルを得ることができる。

図4a、4bに示す本発明の第1の実施例によると、本発明のフォイル17は反射型である。この特性はパリレンにAlの中央層を設け、両方を反射器および（非構造化）電極として作用させることにより得ることができる。TiO₂粒子をAl層の両側に含ませることができる。

図4a、4bにはそのようなディスプレイを利用して、ディスプレイの両面に独立して異なる画像（または同じ画像）を表示する方法を示す。

光源13、14が活性なとき、駆動されたフォイル17が対応するライトガイド11、12と接触する領域では、反射層により光はフォイル17によって散乱し、1方向でライトガイドから放射される。

すなわちフォイル17の反射特性によって、1つのライトガイド11から抽出された光が第2のライトガイド12を通り抜け、第2の表示方向にゴースト画像を生じさせることを回避することができる。

上述のようにビデオデータの組全体が電極に与えられ、ライトガイドのオンとオフは交互に切り替えられる。ビデオ処理法の適切な選定によって、2組のビデオデータをフォイルディスプレイに送り、2つ異なる独立の画像をフォイルディスプレイの前面および後面に映し出すことができる。この方法は図6に示されている。

第1の時間間隔T1中、ディスプレイに送られるビデオ信号は第1の画像情報（画像A）を有する。同時におよびこの期間と同期させて、第1の光源13は活性（オン）になり、一方第2の光源14は未活性（オフ）である。従ってライトガイド11は画像Aを表示する。第2の時間間隔T2中、ビデオ信号は第2の画像情報（画像B）を有し、第2の光源14が活性（オン）になり、一方光源13は未活性（オフ）であるため、ライトガイド12は画像Bを表示する。この過程は連続しており、結果的に1つの画像が各ライトガイドに素早く点灯する。点灯が十分速い（上述の場合は8msである）場合には、人間の目には1つの画像として画像が点灯しているように見える。

図6にはさらに、フレームまたは2フレーム毎に切り替わるフォイル電圧を示す。これはフォイルディスプレイの分野では従来技術であって、パネルでの直流帯電発生を防止するために印加される。これは、ビデオ信号に起因する行および列のアドレス電圧を、正（+）と負（-）のフォイル電圧の間で反転する必要があることを意味する。

第2の画像情報は図6に示すように、ディスプレイの反対の面における画像が適正になるように処理しなければならないことに留意する必要がある。これは、フォイル17を反対のライトガイドと接触させることによるものであり、処理しない場合には従来の画像信号は鏡像となる。当然、この処理は表示ドライバ自身、または表示ドライバの前に置かれた回路により行うことが可能である。

そのような双方向フォイルディスプレイには多くの興味深い応用例がある。特に、1枚ではなく2枚の活性板を利用するためフォイルディスプレイの拡張性に余分な制約が加わることはない。従って30インチより大きな表示サイズを備える別の応用用途にも用いることができる。

作業および調査を行う環境（オフィス、研究室、コンピュータセンタ、インターネットカフェ等）で、1台のディスプレイだけで2つのビデオ出力を処理して表示させることができる。従って2人のユーザーが同じディスプレイで作業を行うことができ、コストとスペースの節約になる。

空港、駅およびホテル／会議場の入場口での情報表示においては、例えばスキポール空港（の出発便と到着便時刻）のように、しばしば2台の同じディスプレイが背中合わせで、両面に同じまたは異なる情報を表示するようにして利用されている。本発明を利用することで、2表示領域を有する1台のディスプレイの使用によりコストを削減することができる。

双方向ディスプレイには２人のプレーヤによるゲームに利用することができるという利点があり、例えば戦艦「ジースラッグ（Zeeslag）」では、２人のプレーヤは事実上異なる場所にいて、または異なる情報を有する。

当然、より小型での利用の場合には、わずかなコストあるいは全く追加コストをかけずに、双方向電話用表示として用いることができる。

第2の実施例によると、フォイル17は透明であって、ライトガイドは異なる光学特性（例えば偏光、波長等）の光を放射するように調整される。

図7a、7bには、そのような装置を操作して、交互の異なる光学特性で画像を表示させることの可能な方法を示す。図4a、4bの構成物と一致する構成物には同じ参照符号が付されている。

この場合、光源13、14が活性になると、光はフォイル17によって散乱され、両面の活性化されたライトガイドから放射される。

ビデオデータの組全体が電極に与えられ、ライトガイドのオンとオフは交互に切り替えられる。ビデオ処理方法の適切な選定により、それぞれ異なる特性の光を放射する第1および第2のライトガイドによって、交互に画像を再現することができる。その結果、表示される画像は交互の光学特性を有する。図7a、7bに示すように、この画像はディスプレイの両面に表示されることに留意する必要がある。当然ディスプレイの片面は、片面だけのディスプレイが必要な場合には、被覆することができる。

図6の図からわかるように、図7a、7bのディスプレイを作動する過程は上述の場合と同様である。しかしながら表示信号は2つの交互配置された画像信号（AおよびB）ではなく、1つの画像信号（画像A）のみを有する。フォイルを駆動させ両ライトガイドに交互に接触させるため、この画像信号は交互に反転される。そのような反転は、電子機器ドライバを用いて行うことができる。ディスプレイが例えば3Dの用途に用いられる場合には、画像信号は3D効果を生じさせるため、事実上2つのわずかに異なる画像（AおよびA’）を有しても良い。

ディスプレイサイズに関する利点は、上述の双方向ディスプレイの場合と同様である。

従来技術のフォイルディスプレイの概略図である。 本発明による2つのライトガイド配置の概略図である。 本発明の実施例によるディスプレイ断面図である。 2方向に異なる画像を表示する際に利用される図3のディスプレイを示す図である。 2方向に異なる画像を表示する際に利用される図3のディスプレイを示す図である。 3つの異なる画素配置図である。 3つの異なる画素配置図である。 図3のディスプレイによって2組のビデオデータが表示される方法を示す図である。 交互の光学特性で画像を表示する際に用いられる図3のディスプレイを示す図である。 交互の光学特性で画像を表示する際に用いられる図3のディスプレイを示す図である。

Claims (8)

1. 第1のライトガイドと、可動素子と、該可動素子を局部的に駆動させ前記ライトガイドと接触させる選択手段とを有する表示装置であって、
   当該表示装置は第2のライトガイドを有し、前記可動素子は2つの前記ライトガイド間に配置され、前記選択手段は局部的に前記可動素子を駆動させ前記ライトガイドのうちの選択された一方と接触させるように配置されることを特徴とする表示装置。
2. 前記可動素子は反射型であることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
3. 前記可動素子は透過型であることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
4. 前記選択手段は行および列電極と、該行および列電極に電圧を印加する手段とを有することを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
5. 前記ライトガイドに光を導入する発光手段をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
6. 前記発光手段は前記ライトガイドにUV線を放射するように配置され、当該表示装置は、UV放射によって励起された際に可視光を放射する構成要素を有することを特徴とする請求項5に記載の表示装置。
7. 前記発光手段は前記第1および第2のライトガイドに交互に光を導入するように配置されることを特徴とする請求項5または6のいずれかに記載の表示装置。
8. 前記ライトガイドは透明材料の板で構成され、前記可動素子を間に挟んでいることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。

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