JP2006276089A - ディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】自己発光型の表示装置が周囲の明るさ等の照明条件によって、見えづらい欠点を解消することを課題とする。
【解決手段】基板１Ａ、透明電極２Ａ、正孔輸送層４、発光層５、透明電極２Ｂ、基板１Ｂが順に積層された有機ＥＬディスプレイに、カラーフィルタ６、透明電極２Ｃ、ＰＤＬＣ層７Ａ、金属電極３、および基板１Ｃが順に積層されたＰＤＬＣ型の調光装置を配置し、発光画素では発光層５から非観察側に向かう光Ｌ₂の反射光Ｌ₃や観察側からの外光Ｌ₄の反射光Ｌ₆も利用し、非発光画素ではＰＤＬＣ層７Ａ外光を透過させないため、反射光も生じないよう構成して、課題を解決した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、明るい照明環境にある室内や屋外において、表示された文字や画像等が見えやすい、改良されたディスプレイに関するものである。

入力された信号に応じて表示を行なうためのディスプレイ（表示装置）としては、用途に応じて様々な型のものが用いられている。ＣＲＴ（陰極線管）、液晶ディスプレイ、ＥＬ（エレクトロルミネッセンスディスプレイ）、ＬＥＤ（発光ダイオード）、ＶＦＤ（蛍光表示管）、ＰＤＰ（プラズマディスプレイ）、ＦＥＤ（フィールドエミッションディスプレイ）、もしくはＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）等である。

これらのうちで、テレビジョンやパーソナルコンピュータのディスプレイとしては、液晶ディスプレイ、ＥＬ（エレクトロルミネッセンスディスプレイ）、およびＰＤＰ（プラズマディスプレイ）等が頻繁に用いられており、また、持ち運び可能な端末機器用としては、液晶ディスプレイやＥＬが多用されている。

上記した種々のディスプレイは、概略、自身が発光する自己発光性のディスプレイと、自身は発光しないが、照明の助けを借りて表示が可能となる反射性のディスプレイの二種類に分類できる。代表的なディスプレイのうちでは、ＣＲＴ、ＥＬ、およびＰＤＰは自己発光性であり、液晶ディスプレイは、照明を伴なっているものが多いが、本来的には反射性である。

自己発光性のディスプレイと反射性のディスプレイとを比較すると、一見、自己発光性のディスプレイの方が有利であるかのように見える。実際、反射性のディスプレイは、照明条件が暗いと反射光の強度も弱いので見えづらいが、明るくなるに連れて反射光の強度が増加し、次第に見えやすくなるという特徴を有している。これに対して、自己発光性のディスプレイは、照明条件が暗いと見えやすいが、明るくなるに連れて反射光も増加するため、却って見えづらくなる欠点を有している。

図１３は、有機ＥＬディスプレイの積層構造を模式的に例示する図である。なお、以降も含め、図中の上側が観察側であるとする。このディスプレイ２２は、図中の上側から、基板１Ａ、透明電極２、正孔輸送層４、発光層５、金属電極３、および基板１Ｂが順に積層された積層構造を有しており、両基板１Ａおよび１Ｂの間に画素を区分する隔壁８を有している。今、図の向かって左側の部分が発光した発光画素であり、向かって右側の部分が発光していない非発光画素であるとする。発光画素においては、発光層５の発光により、上向きの光Ｌ₁と下向きの光Ｌ₂が生じるが、下向きの光Ｌ₂は金属電極３で反射し、上向きの反射光Ｌ₃となって、光Ｌ₁と共に観察者の眼に入る。

一方、発光画素に入射した外光Ｌ₄は金属電極３で反射した後、反射光Ｌ₆として出光し、非発光画素に入射した外光Ｌ₇も金属電極３で反射した後、反射光Ｌ₉として出光する。このとき、反射光Ｌ₆およびＬ₉の強度は、入射する外光Ｌ₄およびＬ₇の強度によって決まるから、外光Ｌ₄およびＬ₇の強度が増すと、発光層の発光に基づく、画像を形成すべき光Ｌ₁および反射光Ｌ₃は見えづらくなる。

本発明を直接に示唆するものではないが、アナログ時計の観察側に、透明有機ＥＬパネルおよび透過型ＬＣＤパネルを一例としてこの順に積層した積層構造等を有するものが提案されている。（例えば、特許文献１。）。
特開２００２−２９６３７５号公報（段落「００２６」）

しかしながら、この例における透明有機ＥＬパネルおよび透過型ＬＣＤパネルは、透過型ＬＣＤパネルが表示を行なう際に、透明有機ＥＬパネルが全面発光してバックライト的に機能すると共にアナログ時計モジュールを光学的に遮蔽し、また、透過型ＬＣＤパネルが何も表示を行なっていない場合には、透明有機ＥＬパネルが透明であり、アナログ時計モジュールの表示を参照することができる構成となっているもので、発光型のディスプレイの照明条件が、明るくなるに連れて見えづらくなる欠点を解消する意図は全く見られない。

本発明においては、ディスプレイ、なかでも自己発光性のディスプレイが、照明条件が明るいと見えづらい欠点を解消することを課題とする。

上記の課題は、自己発光性のディスプレイと、自己発光性のディスプレイと同調した、即ち、自己発光性のディスプレイの発光画素に対応する箇所では光を透過させ、非発光画素に対応する箇所では光を吸収する調光装置を組み合わせることにより、解決することができた。

課題を解決する第１の発明は、画素毎に発光状態もしくは非発光状態のいずれかを取り得る発光型の表示装置と、画素毎に光透過性もしくは光吸収性のいずれかの状態を取り得る調光装置とが、非観察側に光反射性部を有して重ねられており、前記表示装置の前記発光状態と前記調光装置の光透過性の状態とが対応し、かつ、前記表示装置の前記非光状態と前記調光装置の光吸収性の状態とが対応するよう構成されていることを特徴とするディスプレイに関するものである。

また、第２の発明は、画素毎に発光状態もしくは非発光状態のいずれかを取り得る発光型の表示装置の非観察側に、画素毎に光反射性もしくは光吸収性のいずれかの状態を取り得る調光装置が重ねられており、前記表示装置の前記発光状態と前記調光装置の光反射性の状態とが対応し、かつ、前記表示装置の前記非光状態と前記調光装置の光吸収性の状態とが対応するよう構成されていることを特徴とするディスプレイに関するものである。

第３の発明は、画素毎に発光状態もしくは非発光状態のいずれかを取り得る発光型の表示装置の観察側に、画素毎に光透過性もしくは光吸収性のいずれかの状態を取り得る調光装置が重ねられており、前記表示装置の前記発光状態と前記調光装置の光透過性の状態とが対応し、かつ、前記表示装置の前記非光状態と前記調光装置の光吸収性の状態とが対応するよう構成されていることを特徴とするディスプレイに関するものである。

第４の発明は、第１〜第３いずれかの発明において、前記表示装置もしくは前記調光装置は前記画素毎にカラーフィルタを備えていることを特徴とするディスプレイに関するものである。

第５の発明は、第１〜第４いずれかの発明において、前記調光装置は、ＰＤＬＣ型、電気泳動型、ツイストボール型、もしくはトナーディスプレイ型であることを特徴とするディスプレイに関するものである。

第６の発明は、第１〜第５いずれかの発明において、前記表示装置は、有機ＥＬもしくは無機ＥＬ、ＬＥＤ、ＶＦＤ、ＰＤＰ、ＦＥＤ、またはＤＭＤで構成されたものであることを特徴とするディスプレイに関するものである。

第１の発明によれば、表示装置の発光状態となった箇所に対応して調光装置が光を透過させるので、非観察側に向かった光も反射させて利用することができ、また、表示装置の非発光状態となった箇所に対応して調光装置が観察側からの外光を吸収するので、周囲の明るさや照明条件にかかわらず、表示が見えやすいディスプレイを提供することができる。

第２の発明によれば、発光型の表示装置の非観察側に、画素毎に光反射性もしくは光吸収性の状態をとり得る調光装置を配置したので、表示装置の発光状態となった箇所に対応して調光装置が光を反射させ、また、表示装置の非発光状態となった箇所に対応して調光装置が観察側からの外光を吸収するので、周囲の明るさや照明条件にかかわらず、表示が見えやすいディスプレイを提供することができる。

第３の発明によれば、発光型の表示装置の観察側に、画素毎に光透過性もしくは光吸収性の状態をとり得る調光装置を配置したので、表示装置の発光状態となった箇所に対応して調光装置が光を透過させると共に外光を反射させ、また、表示装置の非発光状態となった箇所に対応して調光装置が観察側からの外光を吸収するので、周囲の明るさや照明条件にかかわらず、表示が見えやすいディスプレイを提供することができる。

第４の発明によれば、第１〜第３いずれかの発明の効果に加えて、カラーフィルタを備えたことにより、非観察側に向かった後に反射した光を色変換することが可能なディスプレイを提供することができる。

第５の発明によれば、第１〜第４いずれかの発明の効果に加えて、具体的に入手可能な調光装置を用いて構成可能なディスプレイを提供することができる。

第５の発明によれば、第１〜第５いずれかの発明の効果に加えて、具体的に入手可能な表示装置を用いて構成可能なディスプレイを提供することができる。

まず、本発明のディスプレイの概略の構成を図１の模式図を引用して説明する。

図１に示すように、本発明のディスプレイ１１においては、観察側（図中の上側）から、透明な基板１Ａ、透明電極２Ａ、正孔輸送層４、発光層５、透明電極２Ｂ、および透明な基板１Ｂが順に積層されて有機ＥＬディスプレイを構成している。図中、基板１Ａと基板１Ｂとの間には画素毎に画素間の仕切りとなる隔壁８が設けられている。また上記基板１Ｂの非観察側には、カラーフィルタ６、透明電極２Ｃ、ＰＤＬＣと二色性色素からなるＰＤＬＣ層７Ａ、金属電極３、および基板１Ｃが順に積層されて、ＰＤＬＣ型の調光装置を構成している。ここで、ＰＤＬＣとは、高分子分散型液晶の英語略であって、ＰＤＬＣ層は基本的には強誘電性の高分子中にネマチック液晶等の液晶を分散させたものである。今、図の向かって左側の部分が発光した発光画素であり、向かって右側の部分が発光していない非発光画素であるとする（以降においても同様である。）。

まず、発光画素における透明電極２Ａおよび２Ｂ間に電圧をかけると、有機ＥＬディスプレイの発光層５において発光が起こり、ディスプレイ１１の観察側（図中の上側）に向かう光Ｌ₁と非観察側に向かう光Ｌ₂が発生する。このとき、ＰＤＬＣ層７Ａは、透明電極２Ｃと金属電極３の間に電圧をかけることにより、発光画素に対応する部分の画素が光透過性を示すので、非観察側に向かった光Ｌ₂は、ＰＤＬＣ層７Ａを透過し、金属電極３で反射して反射光Ｌ₃となり、反射光Ｌ₃は観察側から出光する。また、発光画素には観察側からの外光Ｌ₄も入射する。外光Ｌ₄も、非観察側に向かった光Ｌ₂と同様、ＰＤＬＣ層７Ａを透過し、金属電極３で反射して反射光Ｌ₆となり、反射光Ｌ₆は観察側から出光する。従って、発光画素においては、発光層５が発光して生じた光以外に、外光も反射光となって加算される。

非発光画素における透明電極２Ａおよび２Ｂ間には電圧をかけないので、発光層５からの発光は生じない。このとき、ＰＤＬＣ層７Ａは、透明電極２Ｃと金属電極３の間に電圧をかけないため、発光画素に対応する部分の画素は光透過性を示さないので、非発光画素に入射した外光Ｌ₇がＰＤＬＣ層７Ａ内に入った後の光Ｌ₈はＰＤＬＣ層７Ａを透過せず、従って、反射光も生じない。

以上の説明では省いたが、図１を引用して説明した例のディスプレイ１１においては、中ほどの基板１Ｂと非観察側の基板１Ｃと間に、カラーフィルタ６を備えている。カラーフィルタ６は、１色のみ、もしくは２色でも構成し得るが、一般的には発光層５に合わせて、赤色、緑色、および青色の三色、即ち、光の三原色の各々を用い、例えば、この順に繰り返し形成し、発光層５の発光色とカラーフィルタ６の色を合わせる。今、図１における向かって左側の部分、即ち、発光画素におけるカラーフィルタ６が緑色カラーフィルタで、発光層５は緑色発光するものとし、非発光画素におけるカラーフィルタ６が赤色カラーフィルタで、発光層５は赤色発光するものとする。

このとき、発光画素における発光層５の発光によって生じた光Ｌ₁およびＬ₂、並びに金属電極３で反射する光Ｌ₃は、いずれも緑色光である。また、発光画素に入射した外光Ｌ₄が白色光であるとすれば、緑色カラーフィルタ６の作用で緑色の光Ｌ₅となって金属電極３で反射し、緑色の反射光Ｌ₆として観察側に出光する。また、非発光画素に入射した光Ｌ₇は、赤色カラーフィルタ６の作用で赤色光となった後に、ＰＤＬＣ層７Ａで吸収される。従って、外光に由来し、緑色の光となって出光する反射光Ｌ₆は、画像光であるＬ₁およびＬ₃を増強させることができる。

上記の有機ＥＬディスプレイとＰＤＬＣ型の調光装置とからなるディスプレイ１１には幾つかのバリエーションがあり得る。図２および図３は、そうした代表例を示すための図である。

図２においては、図１に示した例のディスプレイ１１におけるカラーフィルタ６がＰＤＬＣ層７Ａの近くにあったのを、有機ＥＬディスプレイの観察側の基板１Ａの非観察側に直接に設けた点が異なり、その他については変更の無いディスプレイ１２を示す。図２に示すディスプレイ１２では、外光Ｌ₄、およびＬ₇が、図中の観察側の基板１Ａのすぐ下で色変換されることを除けば、図１に示したディスプレイ１１と同様な作用を示す。

図３においては、図２に示した例のディスプレイ１１における中ほどの基板１Ｂを無くし、基板１Ｂの観察側および非観察側にあった両透明電極２Ｂおよび２Ｃの一方を無くして、一方の電極２Ｂ（２Ｂ、２Ｃのいずれであってもよいが、仮に２Ｂとする。）のみとした点が異なり、その他については変更の無いディスプレイ１３を示す。図３に示すディスプレイ１３では、外光Ｌ₄、およびＬ₇が、図中の観察側の基板１Ａのすぐ下で色変換され、これらは図２に示したディスプレイ１２と同様であり、従って、図１に示したディスプレイ１１と同様な作用を示す。

上記の有機ＥＬディスプレイとＰＤＬＣ型の調光装置とからなるディスプレイ１１、１２、および１３におけるＰＤＬＣ型の調光装置を他のタイプのものに変更した幾つかのバリエーションがあり得る。図４および図５は、そうした代表例を示すための図である。

図４においては、図１に示した例のディスプレイ１１におけるＰＤＬＣと二色性色素からなるＰＤＬＣ層７Ａが電気泳動層７Ｂに変更されて、電気泳動型の調光装置を備えた点が異なり、その他については変更の無いディスプレイ１４を示す。電気泳動層７Ｂは、基本的には絶縁性液体中に帯電泳動粒子が分散したものであるが、ここでは、より実際的に絶縁性液体中に帯電泳動粒子が分散した状態のものをマイクロカプセル化し、得られたマイクロカプセルを、適宜なバインダを用いて層状としたものである。図４に示す例では、マイクロカプセル中に極性が互いに異なる白色および黒色の二種の帯電泳動粒子が分散しており、電気泳動層７Ｂをはさむ両電極間、即ち、透明電極２Ｃ〜金属電極３間にかける電圧により、白色もしくは黒色のいずれかの粒子が上面側に集まる。

今、図中の下側を占める電気泳動型の調光装置の発光画素（向かって左側）において、白色粒子が図中の上面側に移動して白色面を与え、非発光画素（向かって右側）においては、黒色粒子が図中の上面側に移動して黒色面を与えるものとする。このとき、図中の上側を占める有機ＥＬディスプレイの発光層５において発光が起こると、観察側（図中の上側）に向かう光Ｌ₁と非観察側に向かう光Ｌ₂が発生する。非観察側に向かった光Ｌ₂は電気泳動層７Ｂの白色面で反射して反射光Ｌ₃となり、反射光Ｌ₃は観察側から出光する。また、発光画素には観察側からの外光Ｌ₄も入射し、外光Ｌ₄も電気泳動層７Ｂで反射して反射光Ｌ₆となり、観察側から出光する。他方、非発光画素においては、発光層５からの発光は無く、入射した外光Ｌ₇が電気泳動層７Ｂに到達した光Ｌ₈は電気泳動層７Ｂの黒色面で吸収され、従って反射光が生じない。

図４を引用して説明した例のディスプレイ１４においては、中ほどの基板１Ｂの直下にカラーフィルタ６を備えている。今、発光画素におけるカラーフィルタ６が緑色カラーフィルタで、発光層５は緑色発光するものとし、非発光画素におけるカラーフィルタ６が赤色カラーフィルタで、発光層５は赤色発光するものとする。このとき、発光画素における発光層５の発光によって生じた光Ｌ₁およびＬ₂、並びに金属電極３で反射する光Ｌ₃は、いずれも緑色光である。また、発光画素に入射した外光Ｌ₄が白色光であるとすれば、緑色カラーフィルタ６の作用で緑色の光Ｌ₅となって電気泳動層７Ｂで反射し、緑色の反射光Ｌ₆として観察側に出光する。また、非発光画素に入射した光Ｌ₇は、赤色カラーフィルタ６の作用で赤色光Ｌ₈となった後、電気泳動層７Ｂで吸収される。

上記の有機ＥＬディスプレイと電気泳動型の調光装置とからなるディスプレイ１４におけるカラーフィルタ６は、図４に示した位置ではなく、図中上側にある有機ＥＬディスプレイの観察側の基板１Ａの直下に設けてもよく、このように構成したディスプレイも、上記の図４に示したディスプレイ１４と同様な作用を示す。

また、カラーフィルタ６を図中上側にある有機ＥＬディスプレイの観察側の基板１Ａの直下に移動させるのに加えて、図４中に示した基板１Ｂを無くし、基板１Ｂをはさんでいた両透明電極２Ｂおよび２Ｃの一方を無くして、例えば、一方の電極２Ｂのみとしてもよく、このように構成したディスプレイも、上記の図４に示したディスプレイ１４と同様な作用を示す。

図５においては、図１に示した例のディスプレイ１１におけるＰＤＬＣと二色性色素からなるＰＤＬＣ層７Ａがツイストボール層７Ｃに変更されて、ツイストボール型の調光装置を備えた点が異なり、その他については変更の無いディスプレイ１５を示す。ツイストボール層７Ｃは、半球ごとに導電性と表面の色（例えば、白色と黒色）が互いに異なる素材で構成された球状粒子を、その周囲に誘電体液を伴なって内包するマイクロカプセル（ツイストボール）がバインダ樹脂中に分散したもので構成されたものであり、ツイストボール層７Ｃをはさむ両電極間、即ち、透明電極２Ｃ〜金属電極３間にかける電圧により、白色もしくは黒色のいずれかの半球側が、上面側を向く。

今、図中の下側を占めるツイストボール型の調光装置の発光画素（向かって左側）において、白色の半球側が図中の上面側を向いて白色面を与え、非発光画素（向かって右側）においては、黒色の半球側が図中の上面側を向いて黒色面を与えるものとする。このとき、ディスプレイ１５は、図４を引用して説明したディスプレイ１４と同様に作用し、発光画素においては外光Ｌ₄もツイストボール層７Ｃで反射して反射光Ｌ₆となり、観察側から出光する。他方、非発光画素においては、発光層５からの発光は無く、入射した外光Ｌ₇がツイストボール層７Ｃに到達した光Ｌ₈はツイストボール層７Ｃの黒色面で吸収され、従って反射光が生じない。

図５に示すディスプレイ１５が中ほどの基板１Ｂの直下にカラーフィルタ６を備えていることによる作用は、図４を引用して行なったディスプレイ１４の説明において述べたものと同様である。また、ディスプレイ１５におけるカラーフィルタ６は、図５に示した位置ではなく、図中上側にある有機ＥＬディスプレイの観察側の基板１Ａの直下に設けてもよく、このように構成したディスプレイも、上記の図５に示したディスプレイ１５と同様な作用を示す。また、カラーフィルタ６を図中上側にある有機ＥＬディスプレイの観察側の基板１Ａの直下に移動させるのに加えて、図５中に示した基板１Ｂを無くし、基板１Ｂをはさんでいた両透明電極２Ｂおよび２Ｃの一方を無くして、一方の電極２Ｂのみとしてもよく、このように構成したディスプレイも、上記の図５に示したディスプレイ１５と同様な作用を示す。

調光装置としては図６に例示するようなトナーディスプレイ２１を利用することができる。図６に例示するトナーディスプレイ２１においては、透明電極２と金属電極３との間に極性が互いに異なる白色および黒色の二種の帯電着色微粒子が絶縁性液体中に分散して構成された帯電トナー層７Ｄを有しており、帯電トナー層７Ｄをはさむ両電極間、即ち、透明電極２〜金属電極３間にかける電圧により、白色もしくは黒色のいずれかの帯電微粒子が上面側に集まる。従って、図６に例示したようなトナーディスプレイ２１を調光装置として利用すれば、図４もしくは図５に例示したディスプレイと同様な効果を生じるディスプレイを構成することができる。また、このように構成したディスプレイのカラーフィルタの位置を変更してもよいし、有機ＥＬディスプレイと調光装置との間にある基板や電極を省くこともできる。

以上の説明におけるディスプレイのいずれもが、画素毎に発光状態もしくは非発光状態のいずれかを取り得る発光型の表示装置と、画素毎に光反射性もしくは光吸収性のいずれかの状態を取り得る調光装置とを、必要であれば非観察側に光反射性部を有して重ねられて構成されたものである。しかしながら、ディスプレイにおける調光装置として、画素毎に光透過性もしくは光吸収性のいずれかの状態を取り得るものを用いても、以上のような種々のディスプレイがもたらす効果と同様の効果を得ることができる。

図７は、ディスプレイにおける調光装置として、画素毎に光透過性もしくは光吸収性のいずれかの状態を取り得るものを用いたものを観察側に用いた例を示す図である。ディスプレイ１６においては、観察側（図中の上側）から、透明な基板１Ａ、カラーフィルタ６、透明電極２Ａ、ＰＤＬＣと二色性色素からなるＰＤＬＣ層７Ａ、透明電極２Ｂ、および透明な基板１Ｂが順に積層されてＰＤＬＣ型の調光装置が構成されている。図１に例示する調光装置の金属電極３が透明電極２Ｂに変更されたものに相当するもので、図１に例示する調光装置においては非観察側の電極が金属電極３であるため、金属電極３に到達した光は反射するが、図７に例示するＰＤＬＣ型の調光装置においては非観察側の電極が透明電極２Ｂであるので、透明電極２Ｂに到達した光は透過する。また上記基板１Ｂの非観察側には、透明電極２Ｃ、正孔輸送層４、発光層５、金属電極３、および基板１Ｃが順に積層されて、有機ＥＬディスプレイが構成されている。図中、基板１Ｂと基板１Ｃとの間には画素間の仕切りとなる隔壁８が設けられている。

まず、有機ＥＬディスプレイの発光画素における透明電極２Ｃおよび金属電極３の間に電圧をかけると、発光層５において発光が起こり、ディスプレイ１６の観察側（図中の上側）に向かう光Ｌ₁と非観察側に向かう光Ｌ₂が発生する。このとき、ＰＤＬＣ層７Ａは、両透明電極２Ａ〜２Ｂ間に電圧をかけることにより、発光画素に対応する部分の画素が光透過性を示すので、観察側に向かった光Ｌ₁は、ＰＤＬＣ層７Ａを透過した後、観察側から出光し、非観察側に向かった光Ｌ₂は金属電極３で反射して反射光Ｌ₃となり、ＰＤＬＣ層７Ａを透過した後、観察側から出光する。また、発光画素に観察側から入射した外光Ｌ₄は、ＰＤＬＣ層７Ａを透過し、金属電極３で反射して反射光Ｌ₆となった後、観察側から出光する。従って、発光画素においては、発光層５が発光して生じた光以外に、外光も反射光となって加算される。

非発光画素においては、ＰＤＬＣ層７Ａの両透明電極２Ａ〜２Ｂ間に電圧がかかっていないため、ＰＤＬＣ層７Ａは光吸収性を示す。非発光画素においては、有機ＥＬディスプレイは発光しないので、観察側からの外光のみが問題になるが、入射した外光Ｌ₇がＰＤＬＣ層７Ａ内に入った後の光Ｌ₈はＰＤＬＣ層７Ａで吸収されるので、反射光が生じない。

図１〜図５を引用して説明したディスプレイにおいては、観察側の有機ＥＬディスプレイは、発光しているか否かにかかわらず、光透過性であるが、図７を引用して説明したディスプレイにおいては、非観察側の有機ＥＬディスプレイは、光反射性である。即ち、発光型の表示装置を調光装置と組み合わせて使用する場合、発光型の表示装置を調光装置よりも観察側に配置するときは、発光型の表示装置は光透過性であることが望まれ、発光型の表示装置を調光装置よりも非観察側に配置するときは、発光型の表示装置は光反射性であることが望まれる。以降に、幾つかの種類の発光型の表示装置に関し、光透過性もしくは光反射性とするための積層構造を例示する。

図８は発光型表示装置である有機ＥＬディスプレイ２２の積層構造を示す図で、向かって左側の図８（ａ）は光反射性のものを、また、向かって右側の図８（ｂ）は光透過性のものを示す。図８（ａ）に示す光反射性の有機ＥＬディスプレイ２２は、観察側より、基板１Ａ、透明電極２Ａ、正孔輸送層４、発光層５、透明電極２Ｂ、金属電極３、および基板１Ｂが順に積層されたもので、基板１Ａと基板１Ｂとの間には、画素毎に、画素間の仕切りとなる隔壁８が設けられており、観察側からの光は金属電極３の表面で反射するため、全体として光反射性を示す。また、図８（ｂ）に示す光透過性の有機ＥＬディスプレイ２２は、上記の図８（ａ）に示す光反射性の有機ＥＬディスプレイ２２の積層構造中の金属電極３を透明電極２Ｂに置き換えたものに相当し、観察側からの光が金属電極３の表面で反射することがなく、透明電極２Ｂを透過するため、全体として光透過性を示す。なお、光反射性であるか光透過性であるかにかかわらず、有機ＥＬディスプレイ２２は薄膜型もしくは分散型のいずれであってもよい。

図９は発光型表示装置である無機ＥＬディスプレイ２３の積層構造を示す図で、向かって左側の図９（ａ）は光反射性のものを、また、向かって右側の図９（ｂ）は光透過性のものを示す。図９（ａ）に示す光反射性の無機ＥＬディスプレイ２３は、図８（ａ）を引用して説明した有機ＥＬディスプレイ２２が有する各層のうち、正孔輸送層４および発光層５を、観察側から見て蛍光体層８および誘電体層９に置き換えたものに相当する。図９（ａ）に示す無機ＥＬディスプレイ２３は、有機ＥＬディスプレイ２２の場合と同様、観察側からの光は金属電極３の表面で反射するため、全体として光反射性を示し、また、図９（ｂ）に示す無機ＥＬディスプレイ２３は非観察側の電極が透明電極２Ｂであるため、全体として光透過性を示す。

図１０は発光型表示装置であるモノクロタイプのプラズマディスプレイの積層構造を示す図である。図１０（ａ）に示す光反射性のモノクロタイプのプラズマディスプレイ２４は、観察側より、基板１Ａ、透明電極２Ａ、および誘電体層９Ａが積層され、一旦間隔をあけた後、誘電体層９Ｂ、透明電極２Ｂ、金属電極３、および基板１Ｂが順に積層されたもので、基板１Ａと基板１Ｂとの間には、画素毎に、画素間の仕切りとなる隔壁８が設けられており、両誘電体層９Ａおよび９Ｂ並びに隣接する隔壁８どうしで囲まれた空間には希ガス１０が充填されている。図１０（ａ）に示す光反射性のモノクロタイプのプラズマディスプレイ２４は、透明電極２Ａと金属電極３との間に電圧をかけることにより、内部に充填された希ガスが放電して発光するものであるが、観察側からの光は金属電極３の表面で反射するため、全体として光反射性を示す。また、図１０（ｂ）に示す光透過性のモノクロタイプのプラズマディスプレイ２４は、非観察側の電極が透明電極２Ｂであるため、全体として光透過性を示す。

図１１は発光型表示装置であるカラータイプのプラズマディスプレイの積層構造を示す図である。図１１（ａ）に示す光反射性のカラータイプのプラズマディスプレイ２５は、図１０（ａ）に示すモノクロタイプのプラズマディスプレイ２４の積層構造に加えて、誘電体層９Ｂの上面、希ガス１０が充填されている部分の隔壁８の表面に、白色光を発光する蛍光体からなる蛍光体層２６が積層されたものである。図１１（ａ）に示す光反射性のカラータイプのプラズマディスプレイ２５は、透明電極２Ａと金属電極３との間に電圧をかけることにより、内部に充填された希ガスが放電して紫外線が放出され、放出された紫外線が蛍光体層２６の蛍光体を励起し白色光を発光するものであるが、観察側からの光は金属電極３の表面で反射するため、全体として光反射性を示す。また、図１１（ｂ）に示す光透過性のカラータイプのプラズマディスプレイ２５においては、非観察側の電極が透明電極２Ｂとされ、かつ、蛍光体層２６を隔壁８の希ガス１０が充填されている部分の表面のみに積層し、図１１（ａ）に示すように誘電体層９Ｂの観察側には積層してないものであるため、白色光を発光し、全体としては光透過性を示す。

このほか、発光型表示装置としては、ＶＦＤ、ＦＥＤ、もしくはＤＭＤ等を用いることもできる。ＶＦＤは３極真空管の一種で、基板上に表示単位ごとに分割した陽極と蛍光体を有し、これらとは離れた位置にある陰極フィラメントから熱電子を飛ばし、熱電子を中間にあるグリッドで加速し、求める表示単位にぶつけて光らせるものである。ＦＥＤは発光原理はＣＲＴと同じで、陰極から電子を取り出して、陽極に塗布した蛍光体に衝突させて発光させるものであるが、ＣＲＴが点電子源を使うのに対して、面状の電子源を使うものである。また、ＤＭＤは、ＳＲＡＭチップ上に微細なアルミ製ミラーを密に並べた構造を有し、各ミラーは対角線を回転軸として支柱上に支えられており、信号に基づいて傾きが変化するものである。以上のＶＦＤ、ＦＥＤ、およびＤＭＤのうち、前二者においては基板や構成要素を透明にすれば光透過性とすることができ、もしくは光観察側のに金属電極を設けることにより光反射性とすることができる。また、ＤＭＤは、通常、光源、カラーフィルタ、およびレンズと組み合わせてプロジェクタとして用いられるので、光反射性の発光型表示装置とみなすことができる。

本発明のディスプレイは、画素の集合により所望の文字やパターン等を表示する通常の意味におけるディスプレイとして価値があることはもちろんであるが、以上に説明した原理によれば、必ずしも、特定の文字やパターンを表示しなくても、表示した内容を、照明が過度に明るいときにも明瞭に見せることができる。代表的な例が交通信号機である。

図１２（ａ）に例示するように、交通信号機の各色の信号灯は、光源ランプ２６の光を光の有効利用の観点で背面の反射鏡２７で正面に反射させ、着色されたレンズ２８を透過させて所定の色の光が得られるよう構成されている。このため、点灯していない信号灯の反射鏡が外光を反射し、あたかも点灯しているかのように見える、いわゆる「擬似点灯」の現象が起こる。光源ランプ２８の代わりにＬＥＤを用いる場合、各ＬＥＤチップには、反射板または／および集光用レンズが一体化されているので、点灯していないＬＥＤにおいて、やはり「擬似点灯」が起こり得る。ただ、ＬＥＤの場合にはＬＥＤチップを構成する素材により発光波長が決まっており、着色したレンズ２８を伴なわないことが普通であるから、通常の光源ランプ２６に比べれば、若干有利である。

図１２（ｂ）および（ｃ）は、本発明を交通信号機に適用した例を示す。図１２（ｂ）は、赤色、黄色、および青色の各色につき１個ずつの信号灯を並べて配置した通常の交通信号機を模式的に示す図で、例えば、上から赤色、黄色、および青色のそれぞれの色の信号灯２９を有し、各信号灯２９は点灯した際に図中の向かって右側に発光するものとする。各信号灯２９の発光方向には、多数の薄板が回転可能に設置されたルーバー３０が配置されており、ルーバー３０を構成する板は、発光した信号灯に該当する位置のものは光線に平行な方向を向き、それ以外のものは光線に垂直な方向を向くよう制御可能に構成されている。今、信号灯２９のうち、図中の一番上の信号灯が点灯したとすると、ルーバー３０を構成する薄板のうち、点灯した信号灯に相当する位置の薄板を光線に平行な方向を向かせ、そのほかの薄板は光線に垂直な方向のままとすれば、一番上の信号灯の光はルーバーを透過して観察者の眼に到達する。また、点灯していない真中および下の信号灯は垂直なままの薄板によって外光から遮断されているので、外光が信号灯に入射して「擬似点灯」が起こることが無い。

図１２（ｃ）は、赤色、黄色、および青色の各色につき、複数のＬＥＤ２９’を並べて配置した交通信号機を模式的に示す図で、例えば、上から赤色、黄色、および青色のそれぞれの色に発光する３つずつ（実際には数十〜１００個程度である。）のＬＥＤ２９’を有し、各ＬＥＤ２９’は点灯した際に図中の向かって右側に発光するものとする。各ＬＥＤ２９’の発光方向には、多数の薄板が回転可能に設置されたルーバー３０’が配置されており、ルーバー３０’を構成する板は、発光した信号灯に該当する位置のものは光線に平行な方向を向き、それ以外のものは光線に垂直な方向を向くよう構成されている。今、ＬＥＤ２９’のうち、図中の一番上の３つが点灯したとすると、ルーバー３０’を構成する薄板のうち、点灯した信号灯に相当する位置の薄板を光線に平行な方向を向かせ、そのほかの薄板は光線に垂直な方向のままとすれば、一番上の３つのＬＥＤ２９’の光はルーバーを透過して観察者の眼に到達する。このとき、点灯していない真中および下のそれぞれ３つずつのＬＥＤは垂直なままの薄板によって外光から遮断されているので、やはり外光が信号灯に入射して「擬似点灯」が起こることが無い。なお、上記の例においては、ＬＥＤ２９’を通常の交通信号機に用いた例を説明したが、歩行者用信号機のように、着色されたシンボルマークを表示させるものであってもよい。

図１２（ｂ）および（ｃ）を引用した例では、画素毎に光透過性もしくは光吸収性のいずれかの状態を取り得る調光装置として、信号灯毎に光透過性もしくは光吸収性のいずれかの状態を取り得る多数の薄板で構成したルーバーを用いたが、ルーバーに替えて、図７を引用して説明したＰＤＬＣ型の調光装置を用いることもできる。

有機ＥＬの背面にＰＤＬＣを配したディスプレイを示す図である。 カラーフィルタの位置を変更した例を示す図である。 有機ＥＬとＰＤＬＣの間の基板を省いた例を示す図である。 ＰＤＬＣに替えて電気泳動層を用いた例を示す図である。 ＰＤＬＣに替えてツイストボール層を用いた例を示す図である。 ＰＤＬＣに替えて帯電トナー層を示す図である。 ＰＤＬＣの背面に有機ＥＬを配したディスプレイを示す図である。 光反射性および光透過性の有機ＥＬディスプレイの構成を示す図である。 光反射性および光透過性の無機ＥＬディスプレイの構成を示す図である。 光反射性および光透過性のモノクロ型ＰＤＰの構成を示す図である。 光反射性および光透過性のカラー型ＰＤＰの構成を示す図である。 本発明の交通信号機への適用例を示す図である。 従来の有機ＥＬディスプレイを示す図である。

符号の説明

１……基板
２……透明電極
３……金属電極
４……正孔輸送層
５……発光層
６……カラーフィルタ
７……調光装置（７Ａ；ＰＤＬＣ層）
８……隔壁

Claims (6)

1. 画素毎に発光状態もしくは非発光状態のいずれかを取り得る発光型の表示装置と、画素毎に光透過性もしくは光吸収性のいずれかの状態を取り得る調光装置とが、非観察側に光反射性部を有して重ねられており、前記表示装置の前記発光状態と前記調光装置の光透過性の状態とが対応し、かつ、前記表示装置の前記非光状態と前記調光装置の光吸収性の状態とが対応するよう構成されていることを特徴とするディスプレイ。
2. 画素毎に発光状態もしくは非発光状態のいずれかを取り得る発光型の表示装置の非観察側に、画素毎に光反射性もしくは光吸収性のいずれかの状態を取り得る調光装置が重ねられており、前記表示装置の前記発光状態と前記調光装置の光反射性の状態とが対応し、かつ、前記表示装置の前記非光状態と前記調光装置の光吸収性の状態とが対応するよう構成されていることを特徴とするディスプレイ。
3. 画素毎に発光状態もしくは非発光状態のいずれかを取り得る発光型の表示装置の観察側に、画素毎に光透過性もしくは光吸収性のいずれかの状態を取り得る調光装置が重ねられており、前記表示装置の前記発光状態と前記調光装置の光透過性の状態とが対応し、かつ、前記表示装置の前記非光状態と前記調光装置の光吸収性の状態とが対応するよう構成されていることを特徴とするディスプレイ。
4. 前記表示装置もしくは前記調光装置は前記画素毎にカラーフィルタを備えていることを特徴とする請求項１〜請求項３いずれか記載のディスプレイ。
5. 前記調光装置は、ＰＤＬＣ型、電気泳動型、ツイストボール型、もしくはトナーディスプレイ型であることを特徴とする請求項１〜請求項４いずれか記載のディスプレイ。
6. 前記表示装置は、有機ＥＬもしくは無機ＥＬ、ＬＥＤ、ＶＦＤ、ＰＤＰ、ＦＥＤ、またはＤＭＤで構成されたものであることを特徴とする請求項１〜請求項５いずれか記載のディスプレイ。
   

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