JP2009541809A - 表示装置とその方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも１つの光エミッタ（４）と、各光エミッタ（４）に電気供給するのに適している電力供給手段（６）と、自然光放射（２９）の放射照度を検出するための手段（２４）を備えている表示装置（２）である。
検出手段（２４）は自然光放射（２９）を獲得すること、それを電気エネルギーに変換すること、自然光放射（２９）の放射照度に従って各エミッタ（４）の光レベルを増加するため、各エミッタ（４）に電力を供給することもできる。
本発明は、輝度の変化を受けるが、交通信号灯、コンピュータまたは同様な装置のように可読性が必要とされる任意の表示システムに関連する。
【選択図】図１

Description

本発明は、少なくとも１つの光要素またはピクセル、前記要素または全ての要素に適切に電気エネルギーを供給する電力供給手段、各または全ての要素に供給する電気エネルギーに従う各または全ての要素からの光、および自然光放射の放射照度の検出手段を備えている表示装置に関し、各または全ての要素は、自然光放射の放射照度に従って変化する特定の電気エネルギーにより供給されることができる。

バッテリによって給電される光エミッタ、自然光放射の放射照度を検出するための適切なフォトダイオード、および自然光放射の放射照度が既定の値より高い間、エミッタに供給する電気エネルギーを増加させるためバッテリを制御することができる制御手段を備えている表示装置は知られている。

既存の装置は、特許文献１または特許文献２が知られている。

そのような表示装置は自然光の放射照度に従ってスクリーンの輝度レベルの調整を可能としている。

米国特許６０２８３２７号 米国特許公開２００５／０２６０７７７号

しかしながら、スクリーン輝度を増加させると、エミッタが多くの電力を消費するため、この表示装置は、標準の表示装置より多くの電気エネルギーを消費する。結果として、定期的にバッテリの再充電を必要とする。しかしながら、一定回数の再充電後、バッテリはもはや使用することができなくて、交換しなければならない。

本発明は、電気エネルギーの消費がより少ない代わりの表示装置を提供することを目的とする。

この目的のため、本発明の対象は前に引用されたタイプの表示装置であって、自然光放射を獲得することが可能な検出手段、それを電気エネルギーに変換する手段、および自然光放射の放射照度に従って各または全ての要素の輝度のレベルを増加するため、この電気エネルギーを各または全ての要素に供給する手段を備えている。

特別な実施形態によれば、本表示装置は以下の特徴を１つまたは複数含んでいる。
−電力供給手段および検出手段は直列に接続され、表示装置は前記電力供給手段を短絡させる適切なスイッチ手段を備えている。
−電力供給手段を短絡させる適切な手段は、アノードとカソードを有するダイオードを備え、前記アノードは電力供給手段に接続されている。
−検出手段は少なくとも１つの太陽電池を備えている。
−検出手段は、ただ１つのエミッタに電力を供給するための少なくとも１つの適切な太陽電池を、各光要素に対して備えている。
−各光要素は、ＯＬＥＤタイプの表示装置の光要素またはピクセル、またはＬＣＤスクリーンの光要素である。

本発明は、前記特徴の任意の１つを含む表示装置を備えている交通信号灯にも関連する。

本発明は、前記特徴の任意の１つを含む表示装置を備えているコンピュータにも関連する。

本発明は、別紙に記載の図面で言及している情報により、以下の記載を読むことによってもっとよく理解できる。

本発明の第１の実施形態による表示装置の概略を示す。 本発明の第１の実施形態による表示装置の中で用いられる太陽電池の概略を示す。 図１に示した表示装置の変調のゲートとソースでの電圧の時間に対する経過のほかにエミッタをクロスする強度を表しているグラフを示す。 図１に示した表示装置の変調のゲートとソースでの電圧の時間に対する経過のほかにエミッタをクロスする強度を表しているグラフを示す。 図１に示した表示装置の変調のゲートとソースでの電圧の時間に対する経過のほかにエミッタをクロスする強度を表しているグラフを示す。 本発明の第２の実施形態による表示装置の概略を示す。

図１は、本発明の第１の実施形態による表示装置２の概略を示す。

そのような表示装置はアクティブマトリックスとして言及される。この装置は、行と列のネットワークを形成する複数の光エミッタ４、エミッタ電力供給手段６およびエミッタの放射制御手段８を備えている。単純化の目的のため、１つのエミッタ４、１つの電力供給手段６および制御手段８の一部が図１の中に示されている。

表示装置のエミッタ４は有機光放射ダイオードであり、頭文字ＯＬＥＤで知られている。これらはアノードとカソードを備えている。これらは表示装置が単色の時ピクセルで互いに結びつけられ、表示装置が多色の時サブピクセルで互いに結びつけられる。これらは、これらにクロスする電流に正比例した光強度を適切に放射する。

エミッタの電力供給手段６は例えばバッテリのようなＤＣ発電機を備え、電圧Ｖ_ｄｄを提供できる。

表示装置の制御手段８は各エミッタに対してアドレッシング回路１０を備え、電極のネットワークは行選択電極１２と列選択電極１４を備える。

アドレッシング回路１０は、表示装置の各エミッタ４に接続されている。この回路において、エミッタ４のアノードはアクティブマトリックスとのインタフェースを形成し、エミッタ４のカソードは接地電極１６または負の電圧に接続されている。

アドレッシング回路１０は、電流変調器１８、スイッチ２０および蓄積キャパシタ２２を備えている。

電流変調器１８は、多結晶シリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）またはアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）または単結晶または微結晶を用いた技術、またはガラス基板上の薄い層の中に溶着させた有機技術に基づいた薄膜トランジスタである。このような素子は３つの電極、ドレイン電極と、変調されたドレイン電流を間に循環するソース電極Ｓと、既知の電圧Ｖ_{ｄａｔａ１}が印加されるゲート電極Ｇとを備える。

ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）はＮまたはＰ型である。図１に示される変調器１８はＰ型である。そのソースＳは間接的に電力供給手段６に接続され、そのドレインは直接エミッタ４のアノードに接続され、その結果動作中変調されたドレイン電流はソースとドレインの間を循環する。

スイッチ２０も、多結晶シリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）またはアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）または単結晶または微結晶を用いた技術、または薄い層に溶着させた有機技術に基づいたトランジスタである。それらの電極（ドレインまたはソース）の１つはアドレッシング電極１４に接続され、他の電極（ドレインまたはソース）は変調器１８のゲートに接続されている。そのゲートは選択電極１２に接続されている。

蓄積キャパシタ２２は、変調器１８のゲートで一定の電圧を保持するためおよびピクチャフレームの持続の間エミッタ４の明るさを保持するため、ゲートと変調器のソース１８の間に接続される。

選択電極１２とアドレッシング電極１４のネットワークは表示装置のエミッタの集合の中から特定のエミッタ４の選択およびアドレッシングを可能とする。

全ての選択電極１２は列のスイッチ２０のゲートに接続され、スイッチ２０を開くため、この列のエミッタ４の集合に選択電圧Ｖ_{ｓｅｌｅｃｔ}の伝送が可能である。この選択電圧Ｖ_{ｓｅｌｅｃｔ}はエミッタ選択の論理データである。

各アドレッシング電極１４は行のスイッチ２０のソースまたはドレインに接続され、この行のスイッチ２０の電極（ドレインまたはソース）の１つをデータ電圧Ｖ_{ｄａｔａ１}でアドレッシングできる。

エミッタ４の電流の強度は、アドレッシング電極１４に印加されるデータ電圧Ｖ_{ｄａｔａ１}の大きさに比例する。

表示装置２は、電力供給手段６と直列に接続された太陽電池２４、太陽電池２４と平行に分枝２８に接続されたショットキーダイオード２６も備える。

太陽電池２４は、自然光放射２９を検出し、獲得することができ、エミッタ４に電力を供給するため、それを電気エネルギーに変換することができる。

従って、太陽電池２４は、自然光放射の放射照度の検出および獲得された光エネルギー２９を用いるエミッタ４の電力供給に適切である。

自然光放射２９は、太陽放射または、ランプのような他の光源からの放射のどちらかである。

本発明による表示装置は、コンピュータまたは電話に備え付けられる時、光源はそれと独立していることが好ましい。

図２に示された実施形態によれば、太陽電池２４は、Ｐ型半導体材料の層３０と層３０上に溶着されたＮ型半導体材料の層３２を備える。

太陽電池２４は、層３０と層３２のどちらかに配置された電気接点３６と３８、および接点３６上の非反射フィルム４０も備えている。

電気接点３６は、太陽電池２４の負の電極に対応し、電圧発電機７に接続されている。電気接点３８は、太陽電池２４の正の電極に対応し、変調源１８に接続されている。

接点３６と３８は、Ｐ型半導体材料の層３０とＮ型半導体材料の層３２の間の電荷の移送によって誘発される電流を引き込むことを可能とする。事実、自然光放射光子２９の受容の間、電荷および、Ｎ型とＰ型半導体ホールは接点３６と３８間の電流を生成するために動く。

層３０と３２の半導体材料がシリコンから構成されたとき、太陽電池２４によって生成される電圧は、例えば、０．４５Ｖと０．５Ｖの間である。

太陽電池２４の接点３６と３８の間の電圧は、その表面上での受容によって傍受された光放射の放射照度と相対的に独立である。しかしながら、太陽電池２４の接点３６と３８の間の電流は、獲得された放射の照度とともに増加することは重要である。

例えば、表面が１００ｃｍ^２の太陽電池は、約２．２Ａ、約１．４Ａと約０．４Ａの電流、約０．５Ｖの電圧を生成するのにそれぞれ、１０００Ｗｍ^−２ｓ^−１、６００Ｗｍ^−２ｓ^−１、２００Ｗｍ^−２ｓ^−１の光放射照度が適切である。

分枝２８とダイオード２６は、発電機７のカソードから変調機１８のソースのみに、電流の通過を許可する手段である。

記載された実施形態によれば、ショットキーダイオード２６は例えば、０．２Ｖに等しいトリガ閾値Ｖ_Ｄを有している。

ショットキーダイオード２６のアノードは、電力供給手段の正の端子に接続されている。ショットキーダイオード２６のカソードは、太陽電池に光が当たっていないとき、電力供給手段６からの電流が変調機１８を介してエミッタ４に電力を供給するため、ショットキーダイオード２６にクロスすることができるように、変調機１８のソースに接続されている。

変形として、いくつかの太陽電池が直列に接続され、変調機１８のソースに接続され、エミッタ４の供給電力の電圧を増加させるため電力供給手段６の正の電極に接続される。

変形として、いくつかの太陽電池が並列に接続され、変調機１８のソースに接続され、エミッタ４の供給電力の電流を増加させるため電力供給手段６の正の電極に接続される。

動作中、時間ｔ１で表示装置２は、例えば、オフィスの中または地下鉄の中のような薄暗い環境に備え付けられる。

本出願は、輝度が１００Ｗｍ^２より少ない環境に相当する薄暗い環境と、輝度が１００Ｗｍ^ー２より大きい環境に相当する明るい環境を考慮している。

電力供給手段６の供給電力の電圧に相当するポテンシャルＶ_ｄｄは、変調機１８のソースに印加される。

初期化状態Ａ１の間、電圧Ｖ_{ｓｅｌｅｃｔ}は、行選択電極１２に印加される。並列に、データ電圧Ｖ_{ｄａｔａ１}は、列アドレッシング電極１４に印加される。選択された行選択電極１２とアドレスされた列アドレッシング電極１４の両方に接続されたスイッチ２０は開く。

変調機のゲート１８とキャパシタ電極でのポテンシャルはＶ_{ｄａｔａ１}に等しくなる。

変調機１８のゲートとソースの間のポテンシャルの違いが、変調機１８のトリガ閾値の電圧より大きくなったとき、ドレイン電流Ｉ_ＯＬＥＤは変調機１８のドレインとソースの間に確立される。それは、照射状態Ｂ１の間光っているエミッタ４をクロスする。変調機１８のゲートとソースの間のポテンシャルの違いが、Ｖ_ｄｄ−Ｖ_Ｄ−Ｖ_{ｄａｔａ１}と等しくなる。エミッタとクロスしているドレイン電流Ｉ_ＯＬＥＤはＩ１に等しくなる。

表示装置が薄暗い環境に備え付けられるとき、分岐２８とダイオード２６は、太陽電池２４を短絡させることを可能とし、この後は開回路のように動作する。

時間ｔ２で、表示装置が、例えば、外または明るい環境の部屋のようなもっと明るい環境に備え付けられる。

太陽電池２４は光放射２９を獲得し、一時的な状態の後、例えば０．５Ｖの適切な電圧Ｖ_ｐを供給する。

表示装置が明るい環境に備え付けられるとき、ダイオード２６は荷電のように振る舞い、その結果発電機７によって供給される電圧と太陽電池２４によって供給される電圧が互いに加えられる。

太陽電池２４は、電力供給手段６に直列に接続されているため、Ｖ_ｄｄ＋Ｖ_ｐに等しいポテンシャルが変調機１８のソースに印加される。変調機１８のゲートとソースの間のポテンシャルの違いはＶ_ｄｄ＋Ｖ_ｐ−Ｖ_{ｄａｔａ１}に等しい。

エミッタ４をクロスするドレイン電流Ｉ_ＯＬＥＤは、照射状態Ｂ２の間、１２に等しい。ドレイン電流Ｉ_ＯＬＥＤの強度は、変調機１８のゲートとソースの間のポテンシャルの違いの増加と比例して変化するので、エミッタ４をクロスするドレイン電流１２は、同じデータ電圧Ｖ_{ｄａｔａ１}に対して、状態Ｂ１の間に生成されるドレイン電流Ｉ１の強度より大きい強度を持つ。

新しいピクチャフレームの初期化状態Ａ２の間、時間ｔ３で、データ電圧Ｖ_{ｄａｔａ１}より小さいデータ電圧Ｖ_{ｄａｔａ２}がアドレッシング電極１４に印加される。並列に、選択電圧Ｖ_{ｓｅｌｅｃｔ}が、変調機１８のゲートに印加される。スイッチ２０は開き、その結果、変調機１８のゲートおよびキャパシタ２２の端子での電圧はＶ_{ｄａｔａ２}に等しくなる。

太陽電池２４がまだ明るい環境に備え付けられるとき、変調機１８のゲートとソースの間のポテンシャルの違いはＶ_ｄｄ＋Ｖ_ｐ−Ｖ_{ｄａｔａ２}である。

エミッタ４をクロスするドレイン電流Ｉ_ＯＬＥＤは、照射状態Ｂ３の間、１３に等しい。エミッタ４をクロスするドレイン電流１３は、状態Ｂ２の間エミッタ４をクロスする電流１２より小さい強度を持つ。

時間ｔ４で、表示装置２が、少しだけ明るい環境に備え付けられる。太陽電池２４はもはや供給電力の電圧Ｖ_ｐを生成しない。変調機１８のゲートとソースの間のポテンシャルの違いはＶ_ｄｄ＋Ｖ_Ｄ−Ｖ_{ｄａｔａ２}に等しい。

エミッタ４をクロスするドレイン電流１４は、同じデータ電圧Ｖ_{ｄａｔａ２}に対して状態Ｂ３の間に生成されたドレイン電流１３の強度より小さい強度を持つ。

従って、エミッタ４の輝度レベルは太陽電池２４によって獲得された放射の放射照度に従って変化する。

図６は、本発明の第２の実施形態によるアクティブマトリックス表示装置を示す。

第２の実施形態では、アドレッシング回路１０の中の変調機１８はＮ型である。

第２の実施形態による表示装置は、第１の実施形態による表示装置と同じ構成要素を備えている。それらは同じ番号で参照され、再度記載は行わない。

第２の実施形態では、変調機１８のソースはエミッタ４のカソードに接続される。エミッタ４のアノードは発電機７のカソードに接続される。発電機７のアノードの一部分は太陽電池２４に接続され、他の部分はショットキーダイオード２６のカソードに接続される。太陽電池２４は、発電機７と直列に接続される。
ショットキーダイオード２６のアノードと太陽電池２４の接点の１つは、一部分が変調機１８のドレインに、他の部分がキャパシタ２２に接続される。

太陽電池２４が明るい環境に備え付けられるとき、変調機１８のソースでのポテンシャルは、太陽電池２４によって生成された電圧の値と等しい値から変化する。変調機１８のゲートとソースの間のポテンシャルの違いは、エミッタ４と変調機１８をクロスするドレインの電流を増加させるように増加する。

図７に示される本発明の第３の実施形態によれば、電力供給手段６と太陽電池２４はプラズマスクリーンまたはＬＣＤスクリーンのバックライト装置のエミッタに電力を供給するのに適している。

本発明による表示装置は、交通信号灯、コンピュータ、個人用デジタル補助装置または電話の中で使用することができる。

太陽電池２４はＯＬＥＤまたはＬＥＤスクリーンの後ろに置かれる。

変形として、電流変調機１８は、有機または金属半導体基板上に形成された薄膜トランジスタである。

変形として、太陽電池２４は、有機的であり、有機アクティブマトリックスと関連している。

変形として、ショットキーダイオードは、１つの方向のみに電流の通行を許可する半導体、例えば、ダイオードとして組み込まれたトランジスタまたは頭尾に配置された２つのトランジスタの集合によって置き換えられる。

太陽電池２４は、光の存在を検出するため、太陽電池２４に照射される照度に比例した電力をエミッタ４に供給するために適切である効果を有する。従って、表示装置２の輝度は自動的に自然光に調節される。表示装置が非常に明るい環境にユーザによって置かれたとき、表示装置は自動的にその明るさとコントラストを増加させ、その上の表示された情報をユーザが読むことが可能になる。

スクリーンの輝度が表示装置の電気的自律の低減なしに自然の輝度に適応される効果を有する。

この表示装置は生産が非常に簡単である効果を有する。

２ 表示装置
４ 光エミッタ
６ 電力供給手段
７ 電圧発電機
８ 制御手段
１０ アドレッシング回路
１２ 行選択電極
１４ 列選択電極
１６ 接地電極
１８ 電流変調器
２０ スイッチ
２２ 蓄積キャパシタ
２４ 太陽電池
２６ ショットキーダイオード
２８ 分枝
２９ 自然光放射
３０ Ｐ型半導体材料の層
３２ Ｎ型半導体材料の層
３６、３８ 電気接点
４０ 非反射フィルム
Ｓ ソース電極
Ｇ ゲート電極

Claims (7)

1. 少なくとも１つの光要素またはピクセルと、
   各またはすべての要素に電気エネルギーを供給するのに適した電力供給手段と、
   自然光放射の放射照度を検出するための手段と、
   を備え、各またはすべて要素からの輝度は各またはすべて要素に供給される電気エネルギーに従っており、各またはすべて要素は自然光放射の放射照度に従って適切に変化する電気エネルギーによって供給されることができる表示装置であって、
   前記検出手段は前記自然光放射を獲得すること、それを電気エネルギーに変換すること、自然光放射の放射照度に従って各要素の光レベルを増加するため、この電気エネルギーを各またはすべて要素に供給することもでき、
   前記電力供給手段と前記検出手段は直列に接続され、前記装置は、前記電力供給手段を短絡させることに適した手段を備えていることを特徴とする表示装置。
2. 前記電力供給手段を短絡させることに適した前記手段は、アノードとカソードを有するダイオードを備え、前記アノードは前記電力供給手段に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記検出手段は少なくとも１つ太陽電池を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
4. 前記検出手段は、各光要素に対して、ただ１つのエミッタに電力を供給するのに適している少なくとも１つの太陽電池を備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の表示装置。
5. 各光要素は、ＯＬＥＤ型表示装置の光要素またはピクセル、またはＬＣＤスクリーンの光要素であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の表示装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の表示装置を備えることを特徴とする交通信号灯。
7. 請求項１から５のいずれか１項に記載の表示装置を備えることを特徴とするコンピュータ。

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