JP2009058955A - 複数のシャッターを有する光スイッチ - Google Patents

Abstract

【解決手段】ディスプレイは、バックライトの上に位置していて、それ自体では、その形状によって情報を伝達することのない少なくとも２つの光シャッターを有する、光スイッチを含んでいる。バックライト照射区域は、その区域内のシャッターの面積の合計と同じか又はそれよりも大きい。ディスプレイは、更に、光スイッチの上に位置している図形層を含んでいてもよい。ディスプレイの情報内容は、図形層を変更することによって変更される。
【選択図】図１２

Description

本発明は、ディスプレイ、特に、複数の光シャッターを有するディスプレイであって、各光シャッターは、実質的にディスプレイ全体の一部分であり、それ自体で情報を表示するものではないが表示される情報の理解度を向上させる、ディスプレイに関する。

本明細書で用いられる「ディスプレイ」という用語は、視覚形態の情報を観察者に提供する装置である。

「図形（ｇｒａｐｈｉｃ）」は、テキスト、記号、任意の形状又はそれらの何らかの組み合わせでもよい。図形は、半透明、ぼやけ、陰影付き、色付き、シルエット、輪郭、又はそれらの何らかの組み合わせでもよい。図形は、ポジティブ（白の上に黒）でもネガティブ（黒の上に白）でもよく、白は、ぼやけていたり、陰影付きなどでもよい。

「画素」は、単一の境界内の画像素子である。

「ＥＬランプ」は、厚膜の、２つの電極の間にエレクトロルミネッセンス燐光体を含有する層を含んでいる容量型装置である。燐光体物質は、電圧を電極に印加した時に発光する。

「厚膜の」ＥＬランプは、或る種のＥＬランプを指し、「薄膜の」ＥＬランプは、これとは異なる種類のＥＬランプを指している。これらの用語は、大まかに実際の厚さを言っているが、実際には明確な原理を区別している。薄い厚膜のＥＬランプは、用語として矛盾するものではなく、その様なランプは、薄膜のＥＬランプよりかなり厚いものである。

「不透明」は、光が全く透過しないことを意味するのではなく、透過する光の量が、例えば入射光線の１０パーセントに、実質的に低下しているだけの状態も意味する。

「燐光体（ｐｈｏｓｐｈｏｒ）」は、単一の種類の燐光体又はドーパントに限定されるものではなく、カスケーディング（ｃａｓｃａｄｉｎｇ）燐光体、又は色強調のための染料を排除しない。

「上に位置する」又は「下に位置する」は、方向性を意味するものではなく、材料の層が、接触の有無に関わらず互いに向き合う主面を有している状態を表現している。これらの表面は必ずしも平面的というわけではない。

情報を表示するために多くの技術が使用されてきた。１つの型式は、液晶であり、最初は、比較的大きいセグメントを備えた、数字を表示するための７つのセグメントに限定されていた。技術の改良に伴い、より多くの情報を以前と同じ面積に詰め込めるようになっただけでなく、色を利用できるようになった。簡素さを避けるため、アイコンが、簡潔性、普遍性、及びかわいらしさという名目で、情報を伝達するために設計された。結果的に、近代的なディスプレイは、幾つかは記号の又幾つかは文字のデータの林立となり、使用者が、主としてその幾つかを無視することによって順応しなければならないものとなった。

或る種のデータは、複数の数字としてデジタル的に表現されるよりも、図形的に、例えばアナログ時計又は棒グラフで表現される時に、理解度の上がることが分かっている。その様な図形表示に含有される情報の量は比較的少なく、ここでは「低量」情報と称されるが、容易且つ迅速に理解される。

或るディスプレイでは、変化を使って注意を惹きつけている。変化は、図形の明白な動きでもよいし、図形を点滅して瞬かせるものでもよい。或る液晶ディスプレイでは、オフ状態は、真に黒ではなく、特に、周囲光の反射をバックライトとしたディスプレイではそうである。下に位置する図形がオフの時にマスクをオンにすると、見かけのコントラストを改善することができる。

最近の２０年では、ポリマー分散型液晶として知られている特殊な種類の材料が、ディスプレイ用に開発されてきた。例えば、米国特許第４，９９２，２０１号（パールマン（Ｐｅａｒｌｍａｎ））を参照されたい。これらの材料を使用する装置は、遙かに低い電圧で作動していた初期の液晶材料とは違って、６０から１２０ボルトのピークツーピーク電圧で作動し、偏光子を必要とすること無くコントラストを提供する。ポリマー分散液晶は、「光学シャッター」と称され、ディスプレイの分野外での用途を有することがある。

米国特許第６，８４２，１７０号（エイキンス（Ａｋｉｎｓ）ら）は、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）バックライト及びタッチスクリーンと組み合せた液晶ディスプレイを開示している。液晶ディスプレイは、キーパッドの一部であり、電話のボタン（０−９、＊及び＃）及び他の制御ボタンの画像を備えているマスク層を包含している。液晶ディスプレイとＥＬバックライトは、共通の基板を共用することができることも開示されている。

国際公開ＷＯ第２００５／１２１８７８号は、基板の同じ側にある液晶ディスプレイとＥＬバックライトを開示している。基板の両側に装置を備える他の例は、当技術では既知であり、例えば、米国特許第５，１２１，２３４号（クセラ（Ｋｕｃｅｒａ））、同第６，４４１，５５１号（アベ（Ａｂｅ）ら）を参照されたい。光学性能、例えば色、反射、及び分散に影響を及ぼすための中間層又は外側層も、当技術では既知である。

ＥＬ装置は、液晶ディスプレイにバックライトを当てることに適した唯一の装置ではない。様々な光源と結合させた光導体が当技術では既知であり、例えば公開特許出願２００６／０２５４８９４（ユング（Ｊｕｎｇ）ら）は、発光ダイオードによって照明される光導体縁部を開示しており、光導体内には、光を光導体の面の外側に散乱させるための特徴が設けられている。光導体に関わる難点は、一旦バックライトが組み立てられると、出力を変更できないことである。例えば、光導体は、或る区域に亘って適度に均一な照明を提供することができ、又は、選択的区域を照明する特徴を使用することができる。何れの場合も、結果は固定的であり、変更するにはコストが掛かる。

特定のディスプレイのための技術の選定は、競合する利益の均衡を取ることであり、コストもその大きな要素である。携帯電話の場合、選定は、しばしば、電話を使用するとき使用者は室内にいるか又は少なくとも直射日光下にはいないという仮定に基づいている。言い換えれば、ディスプレイは光を発するバックライトに視認性を頼っているため、ディスプレイの内容は、明るい光の中では殆ど急に見えなくなる。多くの液晶ディスプレイは反射型バックライトに頼っている。而して、バックライトは周囲光と共に増減し、ディスプレイの内容は、可視状態に維持される。ある種のディスプレイは、バックライトと液晶モジュールの間の「半透過（ｔｒａｎｓｆｌｅｃｔｉｖｅ）」層によって両方の世界の最良のものを得ようとしている。

ディスプレイの内容は様々であるが、或る種の情報、例えばバッテリーの寿命は、使用者にとって差し迫った継続的な関心事となり得る。従って、ある種の情報は、周囲光の水準に関係なく継続的に可視的であることが望ましい。更に、ディスプレイは、重要な情報を目立たせることが望ましい。更に、低コストで容易に変更可能なディスプレイを有することが望ましい。

上記に鑑み、従って本発明の目的は、少なくとも或る作業モードの間は幾つかの情報を見えなくし、少なくとも或る他の作業モードの間はその情報を示すことによって、ディスプレイの内容を簡素化することである。

本発明のもう１つの目的は、システム内に最適に配置することができ、要望に応じて覆い隠し又は読み易くすることのできる低量情報のディスプレイを提供することである。

本発明の別の目的は、光導体を使用する時でも、選択的な照明を提供するバックライトを提供することである。

本発明のもう１つの目的は、ＥＬバックライトからの反射率を選択的に制御することである。

本発明の別の目的は、容易に低コストで変更できるディスプレイを提供することである。

本発明のもう１つの目的は、ディスプレイが、動画又は動作をシミュレートすることのできる複数のシャッターを有する光スイッチを提供することである。

上記目的は、ディスプレイが、バックライトの上に位置していて、それ自体では、その形状によって情報を伝達することのない少なくとも２つの光シャッターを有する、光スイッチを含んでいる、本発明によって達成される。バックライトの照射区域は、その区域内のシャッターの面積の合計と同じか又はそれよりも大きい。ディスプレイは、更に、光スイッチの上に位置している図形層を含んでいてもよい。ディスプレイの情報内容は、図形層を変更することによって変更される。

本発明のより完全な理解は、添付図面と関連付けながら以下の詳細な説明を考察することにより得られるであろう。

図１は、携帯電話の斜視図であり、何らかの方法で開き又は広げる様にはなっていないあらゆる個人的な電子装置も代表している。電話１０は、代表的には電話と関係付けられた情報を表示する表示部１２を含んでいる。更に、表示部１２又はキーパッド１４の一部ではない、バックライト照射区域１７及び１８も含んでいる。これらのディスプレイは、信号の強度、バッテリー寿命、又はローミングの様な低量情報のために使用することができる。バックライト照射区域の数は、部分的には、具体的な携帯型電子装置の特性に依存する設計の問題である。

図２は、本発明によって構成されたバックライト照射区域を組み込んだ折り畳み式携帯電話の正面図であり、折り畳み構造を有するあらゆる携帯型電子装置を代表している。電話２０は、外郭構造２６の上、中、又は下に形成されているバックライト照射区域２３、２４、２５を含んでいる。図１の実施形態と同様に、これらのディスプレイは、低量情報のために使用することができる。

図３は、本発明によって構成されたバックライト照射区域を組み込んだ折り畳み式携帯電話を広げた状態の正面図であり、使用時に広げられるあらゆる折り畳み式携帯型電子装置を代表している。電話３０は、表示部３１とキーパッド３２を含んでいる。電話３０は、更にバックライト照射区域３４と３５も含んでいる。

図４は、本発明によって構成されたバックライト照射区域を組み込んだ計器盤の平面図である。計器盤は、自動車、航空機、オートバイ、又は重機の様な、どの様な型式の車輌にでも使用することができる。計器盤４０は、その具体的な用途に適する計器及びディスプレイを含んでいる。本発明によれば、計器盤４０は、バックライト照射区域４３、４４、４５を含んでいる。これらのディスプレイは、項目（ｈｅａｄｉｎｇ）、作動時間、バッテリー状態、又は安全装置の状態の様な低量情報を提供する。

図５は、本発明によって構成されたバックライト照射区域を組み込んだ携帯型コンピュータの斜視図である。コンピュータ５０は、バックライト照射区域５３と５４を含んでいる。これらのディスプレイは、無線ネットワークの検出、又はバッテリー状態などの低量情報を提供する。図２の実施形態のように、１つ又はそれ以上のバックライト照射区域をコンピュータ５０の外側に配置することもできる。

図６は、当技術では既知のように構成されている厚膜のエレクトロルミネッセンスランプの断面である。何れの図面も、一つの図面の中で又は図面毎に、縮尺を合わせて描いてはいない。インジウムスズ酸化物の様な幾つかの層は、オングストロ−ムの程度で極めて薄い。基板６１のような他の層は、ミル（０．０２５ｍｍ）の程度で極めて厚い。

図６では、透明な前側電極６２は、透明な基板６１の上に位置しており、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）又はインジウム酸化物の薄層である。燐光体層６３は、前側電極の上に位置し、誘電体層６４は、燐光体層の上に位置している。層６３と６４は、幾つかの用途では結合されている。誘電体層６４の上に位置しているのは、不透明な後側電極６５である。更に、随意の背面層（図示せず）を、例えば後側電極を絶縁するために設けてもよい。被覆された燐光体粒子が使用され、シール層の必要性はなくなっている。

燐光体層、又は追加層は、ランプがオフのときに反射される光の色が、オンになったときランプによって放射される光の色に近いことを保証するため、色補正用の添加剤を含んでいてもよい。光は透明な基板６１を通して放射される。電極６２又は電極６５、或いはその両方は、パターン化されることにより、バックライト６０を、総じてＥＬパネルと称される複数のＥＬランプに分割していてもよい。

燐光体及び誘電体層は、入れ替えることができ、その場合、後側電極６５は、透明でなければならない。この構造の場合、光は後側電極を通過して放射される。

図７は、当技術では既知のように構成されているポリマー分散型液晶（ＰＤＬＣ）モジュールの断面図である。モジュール７０は、主面の上に位置している、ＩＴＯの様な透明な導体層を有する基板７１を含んでいる。ＰＤＬＣ材料は、電極７３の上に位置し、透明な電極７４は、ＰＤＬＣ材料の上に位置している。層７５は、絶縁又は保護層である。透明な電極の一方つ又は両方が、適切にパターン化されている場合、モジュールは、パターンによって表現される情報を表示する。

携帯型電子装置では、ＥＬランプは、バッテリーからの低電圧直流を高電圧交流に変換するドライバー（ｄｒｉｖｅｒ）によって電力を供給される。ＥＬランプが十分に輝くためには、約１００ボルトを超えるピークツーピーク（ｐｅａｋ−ｔｏ−ｐｅａｋ）電圧が必要である。これは、ＰＤＬＣディスプレイを作動させるのに必要な電圧と同じである。これにより、両方の装置で同じドライバーを使用して、構造を単純化し、コストを下げることができるようになる。

図８は、当技術では既知のように構成されているバックライトの断面図である。光導体８１は、例えばポリカーボネート製の透明なシートである。光源８２、例えば１つ又はそれ以上の発光ダイオードは、光を導体８１の縁部の中に放射し、導体８１は、図８に示すように、実質的に内部反射によって光を横方向に導く。随意的なクラッド層８４及び８５は、総内部反射を増強するために設けられている。光導体８１の一方の主面上の造形（ｆｅａｔｕｒｅ）８７及び８８は、総内部反射を乱して、光が反対側の主面から放射されるようにする。幾つかの異なる種類の光源が、当技術では知られている。

図９は、複数のシャッターを有し、本発明の好適な実施形態によって構成された光スイッチを含むディスプレイの断面である。光スイッチ９０は、バックライト９１を含んでおり、このバックライトは、図６に示すＥＬランプでも、図８に示す光導体でもよい。図６に示すように構成されたＥＬランプを使用する場合、ランプは垂直方向に反転され、光はＰＤＬＣ層９２を通して上方向に放射されることになる。

光スイッチ９２は、複数の能動区域、又はシャッター９３及びシャッター９４の様なシャッターを含んでいる。これらは、電極の間の区域である。一方の電極は、実質的に完全にバックライト９１を覆うことができる。反対の電極は、例えば図１２に示すようにパターン化されていて、能動区域を画定している。

層９２の上に位置するのは、図形層９５である。この層は、選択的に照明されることになる複数の図形を含んでいる。層９２は情報を含んでいない。層９２は、オフ又は不透明な状態では、バックライト９１が発光していても反射していても、バックライト９１からの光を大幅に低減する。図１０に示すように、シャッター９３はオン又は透過状態で、一方シャッター９４はオフ又は不透明である。

図形は、図形層の厚さを通して延びるように示されているが、これは、分かり易くするためだけである。図形は、図形の性質次第で、層９２のどちらか一方の主面上に在ってもよいし、或いは層の厚さの中に含まれていてもよい。

図１１は、複数のシャッターを有し、本発明の別の実施形態によって構成されている光スイッチを含むディスプレイの断面である。図９の実施形態と比較すると、層の順序が変更され、バックライト１１１とＰＤＬＣ層１１５の間に図形層１１２がある。光スイッチ１１０の動作は、光スイッチ９０の動作と同じである。図形層１１２を他の２つの層の基板として使用することもできる。

図１２は、本発明による、複数のシャッターを有する光スイッチの平面図である。電極１２１、１２２、１２３、１２４、１２５、１２６は、それぞれ、自身のバスバーでコネクタ区域１３１と連結され、シャッターの能動区域を画定している。照射区域１３４と１３５も、バスバー（図示せず）でコネクタ区域１３１と連結されている。

電極は透明で、透明なシート１２９の上に配置されている。電極１２１と１２２は、照射区域１３４の中にある。電極１２３、１２４、１２５、１２６は、照射区域１３５の中にある。電極１２１と１２２の面積の合計は、照射区域１３４の面積と等しいかそれより少ない。電極１２３、１２４、１２５、１２６の面積の合計は、照射区域１３５の面積と等しいかそれより少ない。

各シャッターは、他から独立して作動することができるが、必ずしもそうである必要はない。各照射区域は、他から独立して作動することができるが、必ずしもそうである必要はない。図１２にも示すように、各バスバーは、電極の長い縁部に沿って延びて電圧降下を低減するのが好ましい。

図１３は、本発明によって構成されたディスプレイの例を示しており、動作を模している。ディスプレイ１４０は、バックライト１４１、例えばＥＬランプと、複数のシャッター１４２と、図形層１４３を含んでいる。図形層は、テキスト区域１５１と１５３、及び記号（ｓｙｍｂｏｌ）１５４、１５５、１５６、及び１５７を含んでいる。図形は、ポジティブでも、ネガティブでも、ポジティブとネガティブの混合でもよい。シャッター層１４２は、ＡからＨまでの記号が付されたシャッターを含んでいる。シャッターは、互いに独立して作動することができる。

図１４は、シャッターの作動を表す図表である。シャッターＤとＥは、バックライトが「オン」の時には常に「オン」又は「開」なので、図表から省かれている。シャッターＤとＥは、バックライト１４１が、テキスト区域１５１と１５２を通して照射されることができるようにしている。図１４では、シャッターは、矢印１６１で示すようにシャッターを表す線が上昇している時には、「オン」又は「開」である。図１４に示すように、シャッターＡが最初に開き、次にシャッターＢ及びＦ、続いてシャッターＣ及びＧ、そしてシャッターＨが開く。

図１４に示すように、シャッターの開く順序には重複が生じない。例えば、シャッターＡは、シャッターＢが開くと閉じる。作り出そうとする視覚的効果によっては、重複させることもできる。シャッターＨが閉じてから、シャッターＡが開くサイクルの始まりまでの間には、差又は遅延、Δが存在する。遅延は、同じく作り出そうとする視覚的効果によっては、ゼロ又は望み通りの秒数にすることができる。

図１５は、図１４に線１６２で示す時点におけるディスプレイ１４０の状態を示している。破線は、ディスプレイの一部ではないが、参考までに含まれている。

本発明は、而して、所定の時間に情報を覆い隠し、又は見えるようにすることで、ディスプレイの内容を簡素化する。低量情報のディスプレイは、システム内に最適に配置することができ、要望に応じて覆い隠し又は読み易くすることができる。本発明は、光導体を使用する時でも選択的な照明を提供し、ＥＬバックライトからの反射率の選択的な制御を提供する。ＥＬバックライトをパターン化しないことで、コストを更に削減することができる。図形は、単に図形層を変更することで、容易且つ迅速に変更される。

以上、本発明を説明してきたが、当業者には自明のように、本発明の範囲内で様々な変更を施すことができること。例えば、追加の層、色フィルター、コーティング、スクリーン印刷、追加の図形などを、任意の層、又は層の間に追加して、光スイッチの光学的性質に影響を及ぼすこともできる。幾つかの用途では、図形層を省くことができ、その場合、１つ又はそれ以上のシャッターが装飾的な効果を提供することができる。光スイッチにはＰＤＬＣが好適であるが、エレクトロクロミック材料を代わりに使用することもできる。同様に、透明導体としてはスパッタリング処理したＩＴＯが好適であるが、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、ナノ粒子ＩＴＯ、又は針状ＩＴＯの様な他の材料を代わりに使用することもできる。基板材料は、ＰＥＴが望ましいが、他の材料の中では、ポリカーボネート又はウレタンを代わりに使用することができる。

本発明によって構成されたバックライト照射区域を有する携帯電話の斜視図である。 本発明によって構成されたバックライト照射区域を有する折り畳み式携帯電話の正面図である。 本発明によって構成されたバックライト照射区域を組み込んだ開かれた携帯電話の正面図である。 本発明によって構成されたバックライト照射区域を組み込んだ計器盤の平面図である。 本発明によって構成されたバックライト照射区域を組み込んだ携帯型コンピュータの斜視図である。 当技術では既知のように構成されている厚膜のエレクトロルミネッセンスランプの断面である。 当技術では既知のように構成されているポリマー分散型液晶ディスプレイの断面図である。 適した光源で照射されている光導体縁部の形態をしているバックライトの断面である。 複数のシャッターを有し、本発明の好適な実施形態によって構成された、光スイッチを含んでいるディスプレイの断面である。 図９に図示するディスプレイの動作を表している。 本発明の別の実施形態によって構成された光スイッチを含んでいるディスプレイの断面である。 図９に図示する光シャッターの平面図である。 本発明によって構成されたディスプレイの拡大図である。 図１３の実施形態の動作を表すタイミング線図である。 図１３に図示するディスプレイの１つの状態を示している平面図である。

Claims (6)

1. 照射区域を有するバックライトと、
   前記バックライトの上に位置し且つ少なくとも２つの光シャッターを有する光スイッチと、
   を備えるディスプレイであって、前記光シャッターは、該光シャッター自体では、その形状によって情報を伝達することがなく、
   前記バックライトの前記照射区域は、前記照射区域内に在る前記シャッターの面積の合計より大きい、ディスプレイ。
2. 前記光スイッチの上に位置している図形層を更に備えている、請求項１に記載のディスプレイ。
3. 前記図形層は、前記光シャッターの作動によって選択的に表示される情報を含んでいる、請求項２に記載のディスプレイ。
4. 前記図形層は、前記バックライトと前記光スイッチの間に配置されている、請求項２に記載のディスプレイ。
5. 前記図形層は、前記光スイッチにおける、前記バックライトとは反対の側に配置されている、請求項２に記載のディスプレイ。
6. 前記光シャッターはＰＤＬＣを含んでいる、請求項１に記載のディスプレイ。

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