JP2009230107A - 透過型ディスプレー - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、透過型ディスプレーを提供する。
【解決手段】透過型ディスプレーであって、上部表面に複数の第一電極板が設けられる第一基板と、下部表面に複数の第二電極板が設けられる第二基板とを備え、複数の第一電極板と複数の第二電極板とが、互いに交錯して配列されて複数の重ね合い領域が形成され、各重ね合い領域ごとに一つの画素領域（pixel）が定義され、各重ね合い領域ごとに少なくとも一つのエレクトロルミネセンス領域が設置される。各画素領域の透過率は所定の範囲内にある。このように上記エレクトロルミネセンス領域と透過領域が間を置いて配置されることにより、ディスプレーは透過性を実現することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、透過型ディスプレーに関し、特に、透過性と表示機能を兼ねたディスプレーに関する。

インターネットと無線通信技術の快速発展に伴って、情報化は個人まで普及する。例えば、ノート・パソコンや携帯電話、デジタルカメラ及びパーソナル携帯情報機器等のような携帯式情報製品は、快速的に発展して成長する。液晶ディスプレーは、薄型化や軽量化、低電力消費及び放射線公害無しのため、また、半誘導体プロセス技術と互換性がある等の利点を有するため、インターネットデジタル情報化市場の繁栄とともに、製品への応用も大幅に成長している。ディスプレー技術は、材料や設備、プロセス及び製品特性等の多くの面での開発が含まれ、その発展も一日千里である。今において、更に驚くべきほどの勢いで持続的に成長し、次世代の平面ディスプレー市場の主流になっていく。

デジタル時代の登場とインターネット化の普及により、平面ディスプレーの応用領域は、携帯式である中小型製品から情報用の大型パネルに移行し、更に、超大型ビデオ応用に広がる。平面ディスプレー産業技術は、新鋭や創新の方向へ発展し、その発展の主力は、大面積で厚膜の電界放射ディスプレー技術やスクロール式ディスプレー技術を開発することである。前者のプロセス技術により、FEDの薄型化や高輝度、高コントラスト、広い視野、速い応答速度、低駆動電圧及び低パワー消費等の機能だけでなく、50インチ以上の大面積と低コスト製造開発が進まれ、従来のCRTのサイズ限界が突破された。

しかしながら、今の市場は、ディスプレーに対する創新的な考え方で開発する観念が欠如する。例えば、透過可能なディスプレー裝置である。一般的に、ディスプレーは、透過性を有しないため、ディスプレーを設置すると、ディスプレーの裏側にある品物が見えなくなる。これにより、売り場やショー棚の設計が制限される場合がある。例えば、ショー棚の商品はディスプレーの邪魔で遮られてしまい見えなくなる。そのため、透明基板と透明電極、透明螢光粉及び透明電界放射材料からなる透明であるディスプレーを開発し始めるが、目前の技術水準によると、蛍光粉末が、透明材質ではなく、且つその粒状の外観により、光が乱射して灰白色になる。また、電界放射原料に金属誘導体や他の粘着材料が混合されないと、基板上にコーティングされない。上記の原因で、そのディスプレーの画素領域は、透過度が低くて、透過可能の表示パネルは実現されていない。

本発明者は、上記欠点を解消するため、慎重に研究し、また、学理を活用して、有効に上記欠点を解消でき、設計が合理である本発明を提案する。

本発明の主な目的は、微細化の次画素と間を置いて配置された透過領域とにより、より良い透過性質が得られる透過型ディスプレーを提供する。

上記の目的を達成するために、本発明にかかる透過型ディスプレーは、第一基板と、第二基板と、エレクトロルミネセンス領域とを備える。前記第一基板はその上部表面に複数の第一電極板が設けられ、前記第二基板はその下部表面に複数の第二電極板が設けられ、複数の第一電極板と複数の第二電極板とは互いに交錯して配列されて複数の重ね合い領域が形成され、各重ね合い領域ごとに一つの画素領域（pixel）が定義される。前記エレクトロルミネセンス領域は、各重ね合い領域ごとに少なくとも一つを設置される。各画素領域の透過率は所定の範囲内にあり、上記透過率は下式によって求められ、
Ｔ＝（ＰＡ-ＥＡ）／ＰＡ×１００％
式中、Ｔは透過率を表し、ＰＡは各画素領域面積を表し、ＥＡは各重ね合い領域上の上記少なくとも一つのエレクトロルミネセンス領域の総面積を表しす。

本発明に係る透過型ディスプレーによれば、各画素領域は、間を置いて配置された透過領域とエレクトロルミネセンス領域があるため、観賞者は上記透過型ディスプレーをシースルーして、上記パネルの裏側にある品物を見ることができ、一方、上記透過型ディスプレーは、優れた表示機能を有し、上記パネルに表示されたデータが良く見える。

以下、図面を参照しながら、本発明の特徴や技術内容について、詳しく説明するが、それらの図面等は、参考や説明のためのものであり、本発明は、それによって制限されるものでは無い。

図１を参照すると、本発明は、透過型ディスプレー１を提供する。透過型ディスプレー１は、画素を微細化して次画素を形成することにより、光の回折を起こし、また光学的識別の制限とを利用することで、観賞者は本発明に係る透過型ディスプレー１を通して上記透過型ディスプレー１の裏側にある景物を観賞することができる。即ち、本発明に係る透過型ディスプレー１は、給電されず発光しないときは透明のパネルであるが、一方、上記透過型ディスプレー１が給電されると、メッセージを表示するための表示機能が発揮できる。また、図２と図３を参照すると、上記透過型ディスプレー１は、上部表面に複数の第一電極板１１が設けられる第一基板１０と、下部表面即ち裏面に複数の第二電極板２１が設けられる第二基板２０とを備え、それらの第一電極板１１とそれらの第二電極板２１が、互いに違いに並べ複数の重ね合い領域３０が形成される。各重ね合い領域ごとは一つの画素領域３１（pixel）を定義する。また、各重ね合い領域３０に少なくとも一つのエレクトロルミネセンス領域３１１が設置される。また、本発明に係る透過型ディスプレー１の各画素領域３１の透過率は、所定の範囲内にあり、上記透過率を算出する計算式を以下に示す。
Ｔ＝（ＰＡ−ＥＡ）／ＰＡ×１００％
式中、Ｔは透過率を表し、ＰＡは各画素領域３１の面積を表し、ＥＡは各重ね合い領域３０上の上記少なくとも一つのエレクトロルミネセンス領域３１１の総面積を表す。
また、それらの第一電極板１１とそれらの第二電極板２１は、陰極板と陽極板である。

本発明に係る透過型ディスプレー１のエレクトロルミネセンス領域３１１に、複数の蛍光粉末が塗布され、本透過型ディスプレー１の主な発光ユニットである。また、蛍光粉末は透過性を有しないため、上記エレクトロルミネセンス領域３１１は不透明の領域である。一方、各画素領域３１は、エレクトロルミネセンス領域３１１以外が透過領域３１２である。透過領域３１２と非透過領域（エレクトロルミネセンス領域３１１）が間を置いて配列することで、パネルの裏側にある光が回折して、本透過型ディスプレー１の前方に居るユーザーは上記パネルを通して、パネルの裏側にある景物が透き通って見えて（シースルー）観賞することができる。また、本発明は、上記少なくとも一つのエレクトロルミネセンス領域３１１をサブピクセル（Sub-pixel）とすることにより、単一の画素領域３１が、少なくとも一つのサブピクセルに細分化されて、本発明の透過可能な表示パネルユニットが実現される。

目の識別率とは、隣接する二つの点やラインを目で識別できる能力を指し、一般として、離間した両点や両ラインが瞳孔の中心に対する開口角で示される。識別率は、解像度とも呼ばれ、測定や表示システムが細かいところに対する識別能力である。その概念は、時間や空間等の分野の概念で測定でき、日常の識別能力は、ほとんど画像の分解能を指す。分解能が高いほど、画像の品質が良くなり、より微細の内容を表現できる。しかしながら、空間周波数について、周波数が高いほど、目が物体に対する識別能力は大幅に低減し、目の変調伝達関数(Modulation Transfer Function、MTF)は、目に見える画像コントラストMiと物体コントラストMoとの比である。本発明による透過型ディスプレー１は、各画素領域３１を、エレクトロルミネセンス領域３１１に細分化し、また、上記エレクトロルミネセンス領域３１１と透過領域３１２を、間を置いて配列することにより、上記透過型ディスプレー１が給電されていない時、高い空間周波数を有する条件で、人の目は不透過のエレクトロルミネセンス領域３１１が存在することを識別できないから、観賞者は上記透過型ディスプレー１をシースルーすることができる。
即ち、変調伝達関数と正規化空間周波数の研究に基づくと、パネル画素内の次画素が細分化されるほど、パネルの空間周波数がより高くなり、人目光学システムの変調伝達関数値が低くなり、そのため、人目は不透過領域の画素に対する識別率が低くなって、不透過領域の画素が見えなくなり、パネルは透過可能になる。逆に、エレクトロルミネセンスが励起されて励起状態になると、単一画素内の複数の次画素の距離が非常に近いため、励起されたエレクトロルミネセンスが点灯すると、点光源のように、乱射現象が発生し、そのため、複数の次画素の点光源は比較的に大きい光点を形成し、人目が識別できる視角になる。光点が大きくなるように、即ち、空間周波数が低減されて変調伝達関数値が向上され、パネルに表示された画像や文字に対する識別率が向上される。また、光点の輝度が、バックライトの輝度よりも高いので、パネルに表示されたメッセージのコントラスト度が大幅に向上され、人目で感じられるコントラストの下限に超えているため、はっきり、パネルに表示された画像や文字のメッセージが識別できる。

一方、光線は波の性質を有するため、回折原理によると、隣接して異なる透過領域を通過する光線は、その画像が、回折効果により互いに干渉し、二つの画像が所定の程度で重ね合うと、観察者は二つの画像を識別できなくなる。即ち、上記透過型ディスプレー１の裏側にある光線は人目に入る前、エレクトロルミネセンス領域３１１（不透過領域）と透過領域３１２を通過するが、光線が透過領域３１２を通過する時の回折現象はRayleigh基準(Rayleigh Criterion)によって定義された回折限界（diffraction limit）を超えたので、異なる領域を通過した二つの画像が重ね合って、観察者はエレクトロルミネセンス領域３１１（不透過領域）により遮断された画像を解析できなくなり、上記透過型ディスプレー１は、透過可能の性質が実現できる。言い換えれば、パネルの裏側にある光線は、不透過領域(エレクトロルミネセンス領域３１１)によって遮断されるが、観賞する距離が、光線の波長より遥かに遠いため、観賞条件はファーフィールド光学の条件に満たして、回折作用(Diffraction Effects)が発生する。パネルの裏側からの光線が、不透過領域によって遮断されるが、回折作用により、不透過領域においても光線が透過するように見られ、人目が不透過領域に対する辨識能力が低減されることで、本発明のパネルは、透過効果が得られる。

また、上記透過型ディスプレー１に優れた表示品質を与えるため、上記第一基板１０と第二基板２０は透明基板で、例えばガラス基板であり、上記第一電極板１１と第二電極板２１は透明電極で、例えば、インジウム錫オキサイド(Indium Tin Oxides、ITO)やインジウム亜鉛オキサイド(Indium Zinc Oxide、IZO)等の材質からなる透明金属電極層であり、上記の材質は、説明のためのものであり、本発明は、それによって制限されることはない。

図３乃至図３Ｃは、本発明に係る透過型ディスプレー１の各画素領域３１のエレクトロルミネセンス領域３１１（サブピクセル）の様々な実施の態様である。まず、図３を参照しながら、上記画素領域３１は、四角形エレクトロルミネセンス領域３１１を有し、上記画素領域３１以外の部分は透過領域３１２であり、透過率の公式で求めると、
Ｔ＝（ＰＡ-ＥＡ）／ＰＡ ×１００％
式中、ＰＡは各画素領域３１の面積を表し、（ＰＡ-ＥＡ）は透過領域３１２の面積を表し、
よって、本実施例において、上記透過率は７５％である。図３Ａは、本発明の第二実施態樣であり、上記画素領域３１は、複数の四角形のエレクトロルミネセンス領域３１１を有し、隣接する二つのエレクトロルミネセンス領域３１１の間に透過領域３１２が形成されて、隣接する二つのエレクトロルミネセンス領域３１１が隔離され、
透過率の公式で求めると、
Ｔ＝（ＰＡ-ＥＡ）／ＰＡ×1１００％
式中、ＰＡは各画素領域３１の面積を表し、（ＰＡ-ＥＡ）は透過領域３１２の面積を表し、
よって、第二実施例の透過率は７０％である。図３Ｂは、本発明の第三実施態樣であり、上記画素領域３１は、複数の円形のエレクトロルミネセンス領域３１１を有し、隣接する二つのエレクトロルミネセンス領域３１１の間に、透過領域３１２が形成されて、隣接する二つのエレクトロルミネセンス領域３１１が隔離され、透過率の公式で求めると、
Ｔ＝（ＰＡ-ＥＡ）／ＰＡ×１００％、
式中、ＰＡは各画素領域３１の面積を表し、（ＰＡ-ＥＡ）は透過領域３１２の面積を表し、
よって、第三実施例の透過率は８０％である。最後に、図３Ｃは、本発明の第四実施例であり、上記画素領域３１は、複数の円形のエレクトロルミネセンス領域３１１を有し、それらのエレクトロルミネセンス領域３１１は、上記画素領域３１に複数の同心円をなして配列され、それらのエレクトロルミネセンス領域３１１以外の領域は、透過領域３１２であり、即ち、それらのエレクトロルミネセンス領域３１１と透過領域３１２は、間を置いて互いに交錯して配列され、また、透過率の公式で求めると、
Ｔ＝（ＰＡ-ＥＡ）／ＰＡ ×１００％
本発明の第四実施例の透過率が９０％である。上記多種類の実施態樣の求められた透過率から見ると、本発明に係る透過型ディスプレー１の各画素領域３１の透過率は７０％乃至９０％の間にあり、上記の範囲内にある透過率により、エレクトロルミネセンス領域３１１の過度縮小に起因されるパネルのメッセージを表示する能力を低減することなく、即ち、本発明は、エレクトロルミネセンス領域３１１と透過領域３１２を間を置いて配置して且つ透過率が７０％乃至９０％の範囲内にある透過型ディスプレー１であってり、この透過型ディスプレー１によると、有効に透過効果が達成され、また、上記透過型ディスプレー１のメッセージと画像の表示能力が両立される。

また、隣接する画素領域３１のピッチｄ（Pitch）は所定の幅であるが、本発明は、上記ピッチｄの幅を大きくしてもよい。それにより、光線の回折や光学識別率はより制限されて、観賞者は上記透過型ディスプレー１を通過してその後方にある景物を観賞することができる。例えば、観賞者から上記透過型ディスプレー１までの距離が1メータである場合、上記ピッチｄの最適な所定の幅は５ミリメータであり、即ち、上記透過型ディスプレー１の隣接する画素領域３１のピッチｄは、異なる観賞する場面に応じて調整でき、観賞者に最適な透過観賞効果を与える。

本発明に係る透過型ディスプレー１は、多機能型の表示パネルであり、給電されていない場合、上記透過型ディスプレー１は、小型化されたエレクトロルミネセンス領域３１１（サブピクセル）と透過領域３１２を、間を置いて配置することにより、その透過率は７０％乃至９０％の範囲にあり、また、隣接する画素領域３１の間のピッチｄを調整することにより、観賞者は不透過領域（エレクトロルミネセンス領域３１１）による遮断を感じなく、上記透過型ディスプレー１をシースルーして上記透過型ディスプレー１の裏側にある品物を観賞することはできる。一方、上記透過型ディスプレー１が給電されて信号を受信する場合、上記エレクトロルミネセンス領域３１１上の蛍光粉末は、給電されることにより発光し、また、発光輝度は上記パネルに通して人目により受光された背景輝度よりも大きいため、形成された輝度コントラストにより、観賞者は上記透過型ディスプレー１に表示された畫面メッセージをはっきり識別できると同時に、透過型ディスプレー１の各画素領域３１中の透過領域３１２をシースルーして、上記透過型ディスプレー１の裏側にある品物を観賞することができる。

以上のように、本発明によれば、より良い観賞品質が得られる。小型化されたエレクトロルミネセンス領域３１１（サブピクセル）と透過領域３１２を、間を置いて配置し、隣接する画素領域３１の間のピッチｄを調整することにより、ファーフィールド光学の原理で、光線が回折して、人目は上記エレクトロルミネセンス領域３１１を識別できなくなり、そのため、上記透過型ディスプレー１は、透過可能な性質が実現される。

一方、本発明に係る透過型ディスプレー１は、透過可能な性質により、元の信号表示機能が損害されることはない。即ち、本発明の透過型ディスプレー１は、透過性と表示機能を両立できる。

本発明に係る透過型ディスプレー１は、ショーウィンドウやガラス壁等の用途にも適用でき、これにより、パネルの応用価値が大幅に向上される。

以上は、ただ、本発明のより良い実施例であり、本発明は、それによって制限されることが無く、本発明に係わる特許請求の範囲や明細書の内容に基づいて行った等価の変更や修正は、全てが、本発明の特許請求の範囲内に含まれる。

本発明に係る透過型ディスプレーの分解概念図 本発明に係る透過型ディスプレーの画素領域概念図 本発明に係る透過型ディスプレーのエレクトロルミネセンス領域と透過領域の第一実施態樣概念図 本発明に係る透過型ディスプレーのエレクトロルミネセンス領域と透過領域の第二実施態樣概念図 本発明に係る透過型ディスプレーのエレクトロルミネセンス領域と透過領域の第三実施態樣概念図 本発明に係る透過型ディスプレーのエレクトロルミネセンス領域と透過領域の第四実施態樣概念図

１ 透過型ディスプレー
１０ 第一基板
１１ 第一電極板
２０ 第二基板
２１ 第二電極板
３０ 重ね合い領域
３１ 画素領域
３１１ エレクトロルミネセンス領域
３１２ 透過領域
ｄ ピッチ

Claims (13)

1. 透過型ディスプレーであって、
   上部表面に複数の第一電極板が設けられる第一基板と、
   下部表面に複数の第二電極板が設けられる第二基板と、を備え、
   複数の第一電極板と複数の第二電極板とが、互いに交錯して配列されて複数の重ね合い領域が形成され、各重ね合い領域ごとに一つの画素領域（pixel）が定義され、
   各重ね合い領域ごとに少なくとも一つのエレクトロルミネセンス領域が設置され、
   各画素領域の透過率は所定の範囲内にあり、上記透過率は下式によって求められ、
   Ｔ＝（ＰＡ-ＥＡ）／ＰＡ×１００％
   式中、Ｔは透過率を表し、ＰＡは各画素領域面積を表し、ＥＡは各重ね合い領域上の上記少なくとも一つのエレクトロルミネセンス領域の総面積を表しす、ことを特徴とする透過型ディスプレー。
2. 上記透過率は、７０％〜９０％の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の透過型ディスプレー。
3. 上記少なくとも一つのエレクトロルミネセンス領域は、複数の蛍光粉末が塗布されることを特徴とする請求項２に記載の透過型ディスプレー。
4. 上記少なくとも一つのエレクトロルミネセンス領域は、不透明領域であることを特徴とする請求項３に記載の透過型ディスプレー。
5. 各画素領域は、少なくとも一つの不透明のエレクトロルミネセンス領域と少なくとも一つの透過領域が含まれることを特徴とする請求項４に記載の透過型ディスプレー。
6. 上記少なくとも一つの不透明のエレクトロルミネセンス領域と上記少なくとも一つの透過領域は、間を置いて配列されることを特徴とする請求項５に記載の透過型ディスプレー。
7. 上記少なくとも一つの不透明のエレクトロルミネセンス領域は、少なくとも一つのサブピクセル（Sub-pixel）であることを特徴とする請求項５に記載の透過型ディスプレー。
8. 上記第一基板は、透明基板であることを特徴とする請求項２に記載の透過型ディスプレー。
9. 上記透明基板の材質は、ガラスであることを特徴とする請求項８に記載の透過型ディスプレー。
10. 上記第二基板は、透明電極であることを特徴とする請求項２に記載の透過型ディスプレー。
11. 上記透明電極は、透明金属層であることを特徴とする請求項１０に記載の透過型ディスプレー。
12. 上記透明金属の材質は、インジウム錫オキサイド(ITO)やインジウム亜鉛オキサイド(IZO)であることを特徴とする請求項１１に記載の透過型ディスプレー。
13. 隣接する画素領域のピッチ（Pitch）は、所定の幅であることを特徴とする請求項２に記載の透過型ディスプレー。

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