JP2016018188A - 表示装置 - Google Patents

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千浩 田中
田中 俊彦
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Toshinori Uehara
利範 上原
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Abstract

【課題】表示面の温度分布を特定することができる表示装置を提供する。【解決手段】表示装置は、画像を表示する表示部101と、表示部101の表示面101aに沿うX方向に並んで設けられる複数の電極102,103と、複数の電極102,103の電気抵抗値を検出する検出部と、複数の電極102,103の各々の電気抵抗値に基づいて表示面101aの温度分布を特定する特定部と、を備え、電極102,103は、Y方向の形状にテーパーがつけられており、複数の電極102,103は、テーパーによる先細り側がY方向に沿う一方側に向かう電極102と先細り側が一方側の反対側に向かう電極103とを有し、電極102と電極103とがX方向に交互に並んで設けられる。【選択図】図2

Description

本発明は、表示装置に関する。
表示装置として一般的な液晶ディスプレイは、温度により動作時の応答特性が変化する。このため、液晶ディスプレイの周囲の温度を検出する温度センサにより検出された温度に応じた液晶ディスプレイの動作制御を行う方法が知られている(例えば特許文献1)。
特開2011−099879号公報
ところで、液晶ディスプレイは、液晶の特性上、表示領域内で所定以上の高温に達した部分が生じると、その部分で表示不良が起こる可能性がある。例えば、太陽光の照射等により液晶ディスプレイの一部又は全部が100℃を超えると、その部分の表示内容が乱れる又は表示ができなくなる等の表示不良が起こる可能性がある。このような温度による問題に係り、液晶ディスプレイの表示面の温度分布を特定したいという要望がある。しかしながら、特許文献1に記載の方法では、表示面の温度分布を特定することができなかった。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、表示面の温度分布を特定することができる表示装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様による表示装置は、画像を表示する表示部と、前記表示部の表示面に沿う第1方向に並んで設けられる複数の電極と、前記複数の電極の電気抵抗値又は前記電気抵抗値に応じた電圧若しくは電流を検出する検出部と、前記複数の電極の各々の前記電気抵抗値又は前記電気抵抗値に応じた電圧若しくは電流に基づいて前記表示面の温度分布を特定する特定部と、を備え、前記電極は、前記表示面に沿い、かつ、前記第1方向に直交する第2方向の形状にテーパーがつけられており、前記複数の電極は、前記テーパーによる先細り側が前記第2方向に沿う一方側に向かう第1電極と前記先細り側が前記一方側の反対側に向かう第2電極とを有し、前記第1電極と前記第2電極とが前記第1方向に交互に並んで設けられる。
さらに、他の一態様として、前記複数の電極は、前記第2方向に沿う形状が一様である参照電極を有し、前記参照電極は、前記第1方向に並んで設けられる前記第1電極と前記第2電極の間に配置されてもよい。
さらに、他の一態様として、前記表示面で所定温度以上になった箇所がある場合に所定のコマンドを実行する実行部を備えてもよい。
さらに、他の一態様として、前記表示面で前記所定温度以上になった箇所が前記表示面の一部の領域である指定領域内であるか否か判定する判定部を備え、前記実行部は、前記表示面で所定温度以上になった箇所が前記指定領域内である場合に前記表示部による画像の表示を終了させるコマンドを実行してもよい。
さらに、他の一態様として、前記複数の電極は、前記表示部内に設けられた透明電極であってもよい。
図1は、第1実施例による表示装置の主要機能に係る構成を示すブロック図である。 図2は、複数の電極の形状及び配置例を示す図である。 図3は、表示面内の指定領域の一例を示す図である。 図4は、第1実施例の表示面における温度のむらと複数の電極の電気抵抗値の検出結果との対応関係の例を示す図である。 図5は、テーパー構造を有さず、Y方向について一様な形状を有する電極のみがX方向に並んで設けられる比較例の表示面における温度のむらと複数の電極の電気抵抗値の検出結果との対応関係の例を示す図である。 図6は、表示面の温度分布の特定及び特定後の処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図7は、参照電極を有する複数の電極の形状及び配置例を示す図である。 図8は、第2実施例の表示面における温度のむらと複数の電極の電気抵抗値の検出結果との対応関係の例を示す図である。 図9は、本発明の表示装置が適用されるヘッドアップディスプレイを示す概略図である。 図10は、タッチ検出機能付き表示装置の主要機能に係る構成を示すブロック図である。 図11は、本発明の実施の形態に係るタッチ検出機能付き表示部の一構成例を表すものである。 図12は、図11の要部(部分B1)の断面構造の例を表すものである。 図13は、タッチ検出電極に対する電気的接続の構成の一例を示す図である。 図14は、本発明の表示装置が適用される車載表示装置の外観の一例を示す図である。 図15は、本発明の表示装置が適用されるスマートフォンの外観の一例を示す図である。
以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
まず、図1〜図8を参照して、本発明の第1実施例について説明する。以下の説明において、表示面101aに沿う所定の一方向をX方向とし、この平面に沿い、かつ、X方向に直交する方向をY方向とし、X方向及びY方向に直交する方向をZ方向とする。
図1は、第1実施例による表示装置100の主要機能に係る構成を示すブロック図である。図1に示すように、表示装置100は、表示部101と、複数の電極102,103と、印加部110と、検出部120と、制御部130とを備える。
表示装置100は、例えばマトリクス方式の液晶ディスプレイである。具体的には、表示装置100は、画素電極が配置される画素基板と、画素基板と液晶を挟み込むように設けられる対向基板とが積層された積層基板(例えばガラス基板)を有する。表示部101は、この積層基板に存する。印加部110、検出部120及び制御部130は、例えばこれらの積層基板にフレキシブルプリント基板(FPC)等を介して接続された外部の基板上に設けられた回路として実装される。
図2は、複数の電極102,103の形状及び配置例を示す図である。図2に示すように、複数の電極102,103は、表示部101の表示面101aに沿う第1方向(例えばX方向)に並んで設けられる。具体的には、電極102,103は、例えば、X方向に並列し、長手方向がY方向に沿う電極である。第1実施例では、電極102,103はそれぞれ複数設けられる。電極102,103は、表示部101の表示面101aに沿い、かつ、第1方向に直交する第2方向(例えばY方向)の形状にテーパーがつけられている。「第2方向の形状にテーパーがつけられている」とは、第2方向に沿った一方から他方に向かって先細りになる形状が形成されている」ことをさす。具体的には、例えば電極102,103は、長手方向がY方向に沿う薄膜状の電極である。電極102は、図2に示すように、方形状の表示部101の一辺101b側(図2に示す上辺側)が先細りになった台形状の形状を有する。電極103は、方形状の表示部101の一辺101bに対向する辺101c側(図2に示す下辺側)が先細りになった台形状の形状を有する。このように、複数の電極102,103は、テーパーによる先細り側が第2方向(例えばY方向)に沿う一方側(例えば図2における上側)に向かう第1電極(例えば電極102)と、先細り側が一方側の反対側(例えば図2における下側)に向かう第2電極(例えば電極103)とを有する。また、図2に示すように、電極102と電極103とは、X方向について交互に配置されている。すなわち、第1電極(例えば電極102)と第2電極(例えば電極103とが第1方向(例えばX方向)に交互に並列している。
複数の電極102,103は、表示部101内に設けられた透明電極である。具体的には、電極102,103は、例えば酸化インジウムスズ(Indium Tin Oxide:ITO)のような透光性を有する導体により構成されるが、これは電極102,103の素材の一例であってこれに限られるものでなく適宜変更可能である。電極102,103は、例えばY方向の両端に配線Lが接続される。この配線Lは、電極102,103と印加部110及び検出部120とを接続する。
印加部110は、複数の電極102,103に電気信号を印加する。具体的には、印加部110は、例えば、所定のパルス信号を電気信号として電極102,103に出力する回路及びこの回路によるパルス信号の出力の有無を切り替えるコントローラ等を有する。印加部110は、電極102,103と電気的に接続され、パルス信号を電極102,103に出力する。
検出部120は、電気信号により生じる複数の電極102,103の電気的変化を検出する。具体的には、検出部120は、例えば複数の電極102,103の各々の電気抵抗値を測定する回路である。検出部120は、印加部110により印加されたパルス信号に応じて電極102,103に流れた電流値又は電極102,103の電圧値に基づいて、電極102,103の電気抵抗値を測定する。印加部110及び検出部120は、例えば接続される電極102,103を切り替えるスイッチを介して複数の電極102,103と接続されるが、一例であってこれに限られるものでない。複数の電極102,103の各々に個別に印加部110及び検出部120を設けてもよい。
制御部130は、表示装置100の各部の動作を制御する。具体的には、制御部130は、記憶部131と、演算部132とを有する。記憶部131は、プログラム141及び温度モデルデータ142を記憶する記憶装置である。プログラム141には、表示部101の各部の動作を制御するためのプログラムの他、検出部120により検出された電気的変化が示す複数の電極の温度に基づいてコマンドを実行するためのプログラムが含まれる。温度モデルデータ142は、電極102,103の電気抵抗値と電極102,103の温度との関係を示すデータである。温度モデルデータ142を用いることで、電極102,103の電気抵抗値から電極102,103の温度を求めることができる。より具体的に言えば、温度モデルデータ142は、ある一つの電極の電気抵抗値がある電気抵抗値(例えば所定の範囲内の電気抵抗値)である場合に、この一つの電極に隣接する他の電極の電気抵抗値に応じて当該一つの電極がある温度(例えば所定の範囲内の温度又は所定の温度以下の温度)であることを示すデータである。
導体は、温度の上昇に応じて電気抵抗値が高くなる。このため、表示部101の温度が上がることで表示部101に設けられた電極102,103の温度が上がると、電極102,103の電気抵抗値が上がる。ここで、表示面101aにおける温度分布にむらがある場合、電極102,103の各々の電気抵抗値はそれぞれ異なる変化を示す。具体的には、上記のように、複数の電極102,103はX方向に並列している。このため、X方向について温度のむらがある場合、温度がより高い部分に位置する電極の電気抵抗値がより高くなる。また、Y方向について温度のむらがある場合、電極102,103の各々の長手方向(Y方向)において温度のむらが生じる。ここで、電極102,103はY方向についてテーパー構造を有する。このため、例えば温度上昇時にY方向について温度のむらが生じた場合、テーパー構造によりX方向についてより幅が大きい部分の温度が上がる電極と、より幅が小さい部分の温度が上がる電極とが生じる。この場合、より幅が大きい部分の温度が上がった電極は、より幅が小さい部分の温度が上がった電極に比して、温度の上昇に伴う電気抵抗値の高まりの度合いがより大きくなる。すなわち、表示面101aのY方向について温度上昇に伴う温度のむらがある場合、X方向について交互に配置されることで隣接する電極102,103いずれか一方には、より幅の大きい部分の温度が上がることによる電気抵抗値の顕著な高まりが生じる。一方、他方は、より幅の小さい部分の温度が上がり、より幅の大きい部分の温度が上がらない。このため、他方の電気抵抗値の高まりの度合いは一方に比してより小さくなる。隣接する電極102,103の電気抵抗値の差は、表示面101aにおいて温度が高い部分がY方向についてどの位置にあるかに応じる。表示面101aのY方向の両端(図2に示す上下端)により近い部分の温度が局所的に高い場合、隣接する電極102,103の電気抵抗値の差はより大きくなる。
上記のように、X方向及びY方向の温度分布に応じて変化する電極102,103の電気抵抗値に基づいて、表示面101aの温度分布を特定することができる。具体的には、表示面101aが有する熱量の大小に応じて、全ての電極102,103の電気抵抗値の平均が上下する。また、X方向の温度のむらに応じて、相対的に電気抵抗値が高い電極102,103の組み合わせと相対的に電気抵抗値が低い電極102,103の組み合わせとが生じる。そして、Y方向の温度のむらに応じて、電極102,103の組み合わせにおいて幅がより大きい部分の温度が相対的に高いことにより電気抵抗値がより高くなった電極(電極102又は103)が生じる。同時に、この電極に比して幅がより小さい部分の温度が相対的に高いことにより、この電極に比して相対的に電気抵抗値が低い電極(電極102又は103)が生じる。これらの現象の発生を踏まえて、表示面101aの温度分布と複数の電極102,103の各々の電気抵抗値との関係を対応付けたデータを作成し、温度モデルデータ142として記録(例えば記憶部131に記憶)する。これにより、複数の電極102,103の電気抵抗値を検出することで、検出された電気抵抗値に対応する温度モデルデータ142を特定することで、表示面101aの温度分布を特定することができる。
なお、温度が下がった場合、電気抵抗値は低くなる。この場合についても、温度分布のむらにより、複数の電極102,103の温度及びこれに追従する電気抵抗値の変化にむらが生じる。よって、表示面101aの温度の上昇、下降を問わず、複数の電極102,103の電気抵抗値と温度モデルデータ142を用いることで表示面101aの温度分布を特定することができる。
このように、制御部130は、プログラム141を実行し、検出部120により検出された電極102,103の電気抵抗値及び温度モデルデータ142を用いることで、複数の電極102,103の各々の電気抵抗値から複数の電極102,103の各々の温度を特定し、特定された温度に基づいたコマンドを実行することができる。具体的には、演算部132は、記憶部131からプログラム141を読み出して実行処理することで、特定部135、実行部136及び判定部137として機能する。特定部135は、検出部120により検出された電気的変化(電気抵抗値)に対応する表示面101aの温度分布を特定するための演算を行う。実行部136は、表示面101aで所定温度以上になった箇所がある場合に所定のコマンドを実行する。具体的には、実行部136は、例えば特定部135により特定された表示面101aの温度分布において、所定温度以上である箇所がある場合、判定部137による判定を行うためのコマンド(判定コマンド)を実行する。判定部137は、表示部101の表示面101aで所定温度以上になった箇所が表示面101a内の一部の領域である指定領域101g内であるか否か判定する。
図3は、表示面101a内の指定領域101gの一例を示す図である。表示部101は、表示面101a内の領域(表示領域)に画像を表示出力する。指定領域101gは、表示領域内に設定された一部の領域である。判定部137は、演算部135の演算結果に基づいて、所定温度以上である箇所(例えば図3に示すスポットA1)が、図3に示すような指定領域101g内であるか否か判定する。ここで、所定温度以上である箇所が指定領域101g内であると判定された場合、実行部136は、表示部101による画像の表示を終了させるための表示終了コマンドを実行する。表示終了コマンドが実行された場合、表示部101は、例えば動作を終了することで表示部101による画像の表示を終了する。
特定部135は、必ずしも表示面101a全体の温度分布を特定するための演算を行う必要がない。特定部135は、「表示面101aで所定温度以上になった箇所があるか否か」の判定を、表示面101aで所定温度以上になった箇所がある場合に電極102,103の最小限の組み合わせが示す電気抵抗値のパターン(例えば隣接する1つの電極102と1つの電極103との組み合わせが示す電気抵抗値φ、κの組み合わせ)に基づいて行ってもよい。これは、表示面101aのいずれかの箇所が所定温度以上になった場合、いずれかの電極102,103の組み合わせが必ずこの電気抵抗値の組み合わせ以上の高い電気抵抗値をそれぞれ示すという事前の測定結果に基づく。このパターンよりも高い電気抵抗値を示す電極102,103の組み合わせがない場合、表示面101a内に所定温度以上の箇所は存しないとみなされる。一方、このパターンよりも高い電気抵抗値を示す電極102,103の組み合わせがある場合、特定部135は、表示面101a内に所定温度以上の箇所があるとみなす。この場合、実行部136は、判定コマンドを出力する。判定部137は、演算部135に表示面101aの温度分布を特定するための演算を行わせる。この演算においても、一度にX方向及びY方向の両方について温度分布を特定するための演算を行う必要はない。まず、演算部135は、X方向についてどの電極102,103の組み合わせに対応する箇所が所定温度以上であるのかを特定する。この時点で、特定された所定温度以上の箇所が指定領域101g外であることが確定したならば、判定部137は、この時点で演算部135による演算を終了させるとともに、所定温度以上である箇所が指定領域101g外であることを示す情報を実行部136に渡す。この場合、実行部136は、それ以上のコマンドを出力しない。一方、この箇所のX方向の位置が指定領域101gのX方向の領域内である場合、演算部135は、Y方向について所定温度以上である位置を特定する。判定部137は、特定された位置が指定領域101g内であるか否か判定し、判定結果を示す情報を実行部136に渡す。実行部136は、特定された位置が指定領域101g内である判定結果を示す情報が渡された場合、表示終了コマンドを出力する。このように、段階的に演算を行うことで、演算部135による演算量を必要最小限にすることができる。なお、指定領域101gは、表示面101a内における任意の領域として設定可能である。
所定温度は、例えば表示部101で用いられている液晶のネマチック−アイソロトピック転移温度であるが、これは所定温度の一例であってこれに限られるものでなく、適宜変更可能である。表示面101aにおいてこれ以上温度が上がると表示部101の動作に支障をきたしかねない高い温度を所定温度とし、この所定温度に応じて実行部136に表示終了コマンドを出力させることで、表示に異常が現れることを抑止することができる。
次に、図4を参照して、第1実施例の表示面101aにおける温度のむらと複数の電極102,103の電気抵抗値の検出結果との対応関係の例について説明する。図4では、区別の為に電極102のうち左の電極102から順に102a,102b,102c,102dの符号を付している。また、電極103のうち左の電極103から順に103a,103b,103c,103dの符号を付している。例えば、図4の下段に示す円状のスポットA2は、X方向について表示面101aの中央に位置するとともに、Y方向について下側の辺101c側に寄った位置に存する。表示面101a内でスポットA2の温度が表示面101aの他の部分より高い温度である場合、複数の電極102,103の各々の電気抵抗値の高低の関係は、図4の上段のようになる。すなわち、スポットA2に一部分が含まれる4つの電極102b,102c,103b,103cの電気抵抗値は、スポットA2に全く含まれない他の電極102a,102d,103a,103dに比して高くなる。このうち、テーパー構造によって幅が相対的に大きい部分がスポットA2に含まれる2つの電極102b,電極102cの電気抵抗値はより高くなる。一方、テーパー構造によって幅が相対的に小さい部分がスポットA2に含まれる2つの電極103b,電極103cの電気抵抗値は、電極102b,電極102cに比して低くなる。さらに、2つの電極102b,電極102cのうち、スポットA2に含まれる電極の面積がより大きい電極102bの電気抵抗値は、電極102cの電気抵抗値に比してより高くなる。同様に、2つの電極103b,電極103cのうち、スポットA2に含まれる電極の面積がより大きい電極103bの電気抵抗値は、電極103cの電気抵抗値に比してより高くなる。このように、複数の電極が、テーパーによる先細り側が一方側に向かう第1電極(例えば電極102)と先細り側がこの一方側の反対側に向かう第2電極(例えば電極103)とが交互に並んで設けられることで、スポットA2の位置に応じた複数の電極の電気抵抗値を検出することができる。すなわち、この電気抵抗値に基づいて、表示面101aの温度分布を特定することができる。
なお、電極102と電極103とは、必ずしも同一形状である必要はないが、同一形状とすることで、図4のように、同一温度条件下での電気抵抗値を等しくすることができる。これにより、同一温度条件下にある電極102,103をより容易に把握することができるようになる。
比較例として、図5を参照して、テーパー構造を有さず、Y方向について一様な形状を有する電極105a〜105hのみがX方向に並んで設けられる場合について説明する。図5の下段に示すスポットA2の位置は、図4に示すスポットA2の位置と同様である。図5の下段に示すように、Y方向について一様な形状を有する電極105a〜105hのみがX方向に並んで設けられる場合、複数の電極105の各々の電気抵抗値の高低の関係は、図5の上段のようになる。すなわち、スポットA2に一部分が含まれる4つの電極105c,105d,105e,105fの電気抵抗値は、スポットA2に全く含まれない他の電極105a,105b,105g,105hに比して高くなる。しかしながら、4つの電極105c,105d,105e,105fの電気抵抗値は全て同じである。4つの電極105c,105d,105e,105fの電気抵抗値は、Y方向についてスポットA2がどこにあっても変わらない。すなわち、Y方向について一様な形状を有する電極105a〜105hのみがX方向に並んで設けられる場合、スポットA2のY方向の位置を特定することができない。これに対し、第1実施例では、図4に示すように、スポットA2のY方向の位置に応じて4つの電極102b,102c,103b,103cの各々の電気抵抗値が差異を示すので、この差異に基づいてスポットA2のY方向の位置を特定することができる。
図6は、表示面101aの温度分布の特定及び特定後の処理の流れの一例を示すフローチャートである。印加部110は、複数の電極102,103に電気信号を印加する(ステップS1)。検出部120は、ステップS1で印加された電気信号により生じる複数の電極102,103の電気抵抗値を検出する(ステップS2)。特定部135は、ステップS2で検出された電気的変化に基づいて、表示部101の温度分布を特定する(ステップS3)。
実行部136は、ステップS3で特定された表示部101の温度分布において所定温度以上である箇所があるか否か判定する(ステップS4)。所定温度以上である箇所がある場合(ステップS4;Yes)、実行部136は、判定コマンドを実行する。判定コマンドに応じ、判定部137は、所定温度以上である箇所が指定領域101g内であるか否か判定を行う。具体的には、判定部137は、例えば、まずX方向について所定温度以上である箇所が指定領域101g内であるか否か判定する(ステップS5)。X方向について所定温度以上である箇所が指定領域101g内であると判定された場合(ステップS5;Yes)、判定部137は、Y方向について所定温度以上である箇所が指定領域101g内であるか否か判定する(ステップS6)。Y方向について所定温度以上である箇所が指定領域101g内であると判定された場合(ステップS6;Yes)、実行部136は、表示終了コマンドを実行する。表示終了コマンドに応じて、表示部101は、画像の表示を終了する(ステップS7)。所定温度以上である箇所がない場合(ステップS4;No)、X方向について所定温度以上である箇所が指定領域101g内でないと判定された場合(ステップS5;No)又はY方向について所定温度以上である箇所が指定領域101g内でないと判定された場合(ステップS6;No)表示部101の温度分布に応じた特段の動作制御は生じない。
以上、第1実施例によれば、複数の電極が、テーパーによる先細り側が第2方向(例えばY方向)に沿う一方側に向かう第1電極(例えば電極102)と先細り側が一方側の反対側に向かう第2電極(例えば電極103)とを有し、第1電極と第2電極とが第1方向(例えばX方向)に交互に並んで設けられる。このため、複数の電極の各々の電気抵抗値に基づいて第1方向の温度分布を特定することができると共に、第1電極の電気抵抗値と第2電極の電気抵抗値との差に基づいて第2方向の温度分布を特定することができる。このように、第1実施例によれば、表示面(例えば表示面101a)の温度分布を特定することができる。
また、表示面で所定温度以上になった箇所がある場合に所定のコマンドを実行することで、表示面の温度に応じた表示装置の動作制御を行うことができる。
また、表示面で所定温度以上になった箇所が指定領域(例えば指定領域101g)内である場合に表示部による画像の表示を終了させることで、所定温度以上になったことにより生じ得る画像の表示に係る問題が指定領域内に現れることを抑止することができる。このため、指定領域内で画像の表示の乱れが許されない重要な表示が行われる場合等において、このような指定領域内において画像が表示されるときの画像の表示内容をより確実に正常な内容とすることができる。
また、複数の電極が透明電極であることで、画像を視認させるための光が電極に遮られることを抑止することができる。また、電極が表示部内に設けられることで、表示部と電極とを一体的に製造することができる。このため、表示装置(例えば表示装置100)の組み立て工数をより削減することができることに加えて、表示装置をよりコンパクトにすることができる。
次に、図7及び図8を参照して、本発明の第2実施例について説明する。図7は、参照電極104を有する複数の電極102A,103A,104の形状及び配置例を示す図である。第2実施例による表示装置は、第1実施例における複数の電極102,103に代えて、複数の電極102A,103A,104が表示部101に設けられる点を除いて、第1実施形態と同様である。
第2実施例においては、複数の電極102A,103A,104を有する。電極104は、第2方向(例えばY方向)に沿う形状が一様である参照電極である。ここで、「一様」とは、第2方向に直交する方向の幅及び厚み(例えばX方向の幅及びZ方向の厚み)又は第2方向に直交する断面形状の径が第2方向に沿って等しいことをさす。具体的には、電極104は、例えば図7に示すように、Y方向が長手方向である長方形の形状を有する。電極104のZ方向の厚みは、Y方向全体に亘って均一である。
第2実施例における電極102A,103A,104は、第1実施例における電極102,103と同様に、長手方向がY方向に沿う薄膜状の電極である。第2実施例における電極102A,103Aは、第1実施例における電極102,103と同様に、第2方向(例えばY方向)の形状にテーパーがつけられている。ただし、第1実施例における電極102,103は等脚台形状のテーパー構造を有していたが、第2実施例における電極102A,103Aは、図7に示すように、直角三角形状のテーパー構造を有する。
参照電極である電極104は、第1方向(例えばX方向)に並んで設けられる第1電極(例えば電極102A)と第2電極(例えば電極103A)の間に配置される。具体的には、例えば図7に示すように、直角三角形状のテーパー構造を有する電極102A,103Aの辺のうち、直角を構成する一辺であってY方向に沿う辺同士の間に挟まれる位置に配置される。また、第2実施例では、電極102A,103Aのうち、直角に対向する辺である最も長い辺同士が隣接するように配置され、この間に参照電極である電極104は配置されない。このように、複数の参照電極104は、第1方向(例えばX方向)に並んで設けられる複数の第1電極(例えば電極102A)と複数の第2電極(例えば電極103A)の間に間欠的に配置される。図7に示すような複数の電極102A,103A,104の配置とすることで、複数の電極102A,103A,104同士の間隔を最小限にすることができる。すなわち、より高密度に複数の電極102A,103A,104を配置することができる。このため、参照電極を含む複数の電極を用いた温度分布の分解能がより向上する。
図8を参照して、第2実施例の表示面101aにおける温度のむらと複数の電極102A,103A,104の電気抵抗値の検出結果との対応関係の例について説明する。図8では、区別の為に電極102Aのうち左の電極102Aから順に102Aa,102Ab,102Ac,102Adの符号を付している。また、電極103Aのうち左の電極103Aから順に103Aa,103Ab,103Ac,103Adの符号を付している。また、電極104のうち左の電極104から順に104a,104b,104c,104dの符号を付している。図8の下段に示すスポットA3は、X方向について表示面101aの中央より右側101dの辺に寄った位置に存するとともに、Y方向について下側の辺101c側に寄った位置に存する。表示面101a内でスポットA3の温度が表示面101aの他の部分より高い温度である場合、複数の電極102A,103A,104の各々の電気抵抗値の高低の関係は、図8の上段のようになる。すなわち、スポットA3に一部分が含まれる7つの電極102Ab,102Ac,103Ab,103Ac,104b,104c,104dの電気抵抗値は、スポットA3に全く含まれない他の電極102Aa,102Ad,103Aa,103Ad,104aに比して高くなる。このうち、テーパー構造によって幅が相対的に大きい部分がスポットA3に含まれる2つの電極102Ab,電極102Acの電気抵抗値はより高くなる。一方、テーパー構造によって幅が相対的に小さい部分がスポットA3に含まれる2つの電極103Ab,電極103Acの電気抵抗値は、電極102Ab,電極102Acに比して低くなる。さらに、2つの電極102Ab,電極102Acのうち、スポットA3に含まれる電極の面積がより大きい電極102Acの電気抵抗値は、電極102Abの電気抵抗値に比してより高くなる。同様に、2つの電極103Ab,電極103Acのうち、スポットA3に含まれる電極の面積がより大きい電極103Abの電気抵抗値は、電極103Acの電気抵抗値に比してより高くなる。このように、複数の電極が、テーパーによる先細り側が一方側に向かう第1電極(例えば電極102)と先細り側がこの一方側の反対側に向かう第2電極(例えば電極103)とが交互に並んで設けられることで、スポットA3の位置に応じた複数の電極の電気抵抗値を検出することができる。さらに、Y方向に沿う形状が一様な参照電極である104a,104b,104c,104dのうち、スポットA3に含まれる電極の面積がより大きい順(例えば電極104c,104d,104b,104aの順)に、電気抵抗値の高低が現れる。このような複数の参照電極(電極104a〜104d)の各々の電気抵抗値は、スポットA3のX方向の位置に対応する。すなわち、複数の参照電極を設けることで、表示面101aのX方向に関する温度分布をより容易に特定することができる。このように、第2実施例によれば、複数の電極102A,103A,104の電気抵抗値に基づいて、より容易に表示面101aの温度分布を特定することができる。
なお、図8に示す電極104aのように、一部の参照電極は必ずしも電極102Aと電極103Aとの間に挟まれる必要はない。参照電極は、第1方向(X方向)の温度分布を特定するにあたり必要とされた配置間隔で任意に配置することができる。
以上、第2実施例によれば、第2方向(例えばY方向)に沿う形状が一様である参照電極(例えば電極104)が第1方向(例えばX方向)に並んで設けられる第1電極(例えば電極102A)と第2電極(例えば電極103A)の間に配置される。このため、参照電極の電気抵抗値に基づいて第1方向に関する温度分布をより容易に特定することができる。よって、より容易に表示面(例えば表示面101a)の温度分布を特定することができる。
また、複数の参照電極が第1方向に並んで設けられる複数の第1電極と複数の第2電極の間に間欠的に配置されることで、第1電極及び第2電極が設けられるスペースを逼迫させることなく参照電極を配置することができる。
次に、図9〜図15を参照して、上記の実施例で説明した表示装置の適用例について説明する。上記の実施例で説明した表示装置は、ヘッドアップディスプレイ(HUD)、車載表示装置、スマートフォンその他のあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。言い換えると、係る表示装置は、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、画像あるいは映像として表示するあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。
(適用例1)
図9は、本発明の表示装置が適用されるHUD1を示す概略図である。HUD1は、乗用車、バス又はトラック等の車両に搭載されて、投影面、例えば、車両のウインドシールドに情報を表示する。車両の運転者Mは、前景からほとんど視線を逸らさずに、ウインドシールドWに表示された情報を視認することができる。
HUD1は、表示装置100と、ミラーMiと、を含む。表示装置100は、光源Liと、複数の電極(例えば複数の電極102,103又は複数の電極102A,103A,104)が設けられた表示部101と、図9では図示しない上記の表示装置100が備える各部を含む。光源Liは、例えば、LED(Light Emitting Diode)であるが、これに限定されるものではない。表示部101は、液晶表示パネルであるが、これに限定されるものではない。ミラーMiは、表示装置の画像を投影面、例えば、ウインドシールドWに投影するためのものであり、凹面鏡である。なお、ミラーMiは、必須の構成ではなく、直接ウインドシールドWに表示装置の画像が投影される形でもよい。また、ミラーMiを複数経由してウインドシールドWに投影されてもよい。HUD1は、ウインドシールドW及びミラーMiと対向する位置に、開口部Opを有している。
表示部101が投影した画像Pは、ミラーMiによって反射されて、開口部Opを通過してウインドシールドWに投影される。ミラーMiは、画像Pを拡大してウインドシールドWに投影する。運転者Mは、ウインドシールドWを通して、表示部101が投影した画像Pの虚像PIを視認する。
車両のウインドシールドWは、太陽Sからの光(太陽光)LSが照射される。ウインドシールドWに照射された太陽光LSは、HUD1の開口部Opを通過してミラーMiで反射され、表示部101に照射される。前述したように、ミラーMiは、表示部101が表示した画像Pを反射する際に拡大してウインドシールドWに投影する。このため、ウインドシールドWからの太陽光LSは、ミラーMiで縮小して表示部101に照射される。
表示部101は、太陽光LSに含まれる赤外線によって昇温する。太陽光LSは、ミラーMiで集光されるため、表示部101に照射される赤外線のエネルギー密度が大きくなる。表示部101は、車両のフロントパネルIP内に収納されるため、熱がこもりやすい環境で使用される。このため、表示部101は、昇温しやすい環境で使用される。一方、太陽光LSが入射しない低温の環境下に置かれた場合、表示部101の温度も低い温度になる。表示装置100は、上記の第1実施例による表示装置であることから、表示部101の温度に応じた動作制御を行うことができる。
なお、このようなHUD1では、太陽光LSが入射する環境下においてミラーMiで集光される太陽光LSが表示部101の表示面101aの中央部分により集中しやすい傾向がある。このため、温度が上昇しやすい表示面101aのX方向の中央部等のみに電極を配置するようにしてもよい。また、表示面101aにおいて、X方向について全体的に電極を配置しつつ、このような一部分により多くの電極を集中的により高密度で配置するようにしてもよい。
(適用例2)
本発明を構成する電極と、タッチ検出のための電極とは、共用の関係にあることができる。具体的には、静電容量タッチパネルにおけるタッチ検出電極を、本発明を構成する電極として用いることができる。すなわち、本発明による表示装置において、入力機能に関する電極と温度分布の特定に関する電極とを共用することができる。
以下、本発明の表示装置の一例であって、本発明の発明特定事項である電極として静電容量タッチパネルにおけるタッチ検出電極を用いる場合の一例について、図10〜図13を参照して説明する。図10は、タッチ検出機能付き表示装置100Aの主要機能に係る構成を示すブロック図である。タッチ検出機能付き表示装置100Aは、例えば第1実施例(又は第2実施例)の構成における表示部101の構成に代えて、タッチ検出機能付き表示部101Aを備える。また、タッチ検出機能付き表示装置100Aは、タッチ検出回路320を備える。タッチ検出回路320は、表示面に対する外部からの接触又は近接走査により生じる静電容量の変化によりタッチ検出電TDLに生じる信号(タッチ検出信号)を検出することで、タッチ検出を行う。タッチ検出回路320は、タッチ検出機能付き表示部101Aに接続されたFPC(例えばFPC5)等を介して接続された外部の基板上に設けられた回路として実装される。
図11は、本発明の実施の形態に係るタッチ検出機能付き表示部101Aの一構成例を表すものである。図12は、図11の要部(部分B1)の断面構造の例を表すものである。このタッチ検出機能付き表示部101Aは、表示素子として液晶表示素子を用いており、その液晶表示素子により構成される液晶表示デバイスと静電容量式のタッチ検出デバイスとを一体化した、いわゆるインセルタイプの装置である。タッチ検出機能付き表示部101Aは、画素基板2と、対向基板3と、FPC5と、液晶層6と、シール4と、バックライトBLとを備えている。
画素基板2は、図12に示したように、回路基板としてのTFT基板21と、共通電極COMLと、画素電極EPIXとを有している。TFT基板21は、各種電極や配線、薄膜トランジスタ(TFT;Thin Film Transistor)などが形成される回路基板として機能するものである。TFT基板21は例えばガラスにより構成されるものである。TFT基板21の上には、絶縁膜22が形成され、その上に信号線SGLが形成されている。信号線SGLの上には、例えばアクリル系有機樹脂により構成される平坦化膜23が形成され、その上に共通電極COMLが形成される。共通電極COMLは、複数の画素Pix(図示せず)に共通の電圧を供給するための電極であり、透光性を有するものである。また、共通電極COMLは、タッチセンサにおいて、交流矩形波Sgを印加する電極としても用いられる。すなわち、共通電極COMLは、静電容量式タッチ検出を行う入力装置の駆動電極に対応するものである。共通電極COMLの上には絶縁膜24が形成され、その上に画素電極EPIXが形成される。画素電極EPIXは、表示を行うための画素信号を供給するための電極であり、透光性を有するものである。共通電極COMLおよび画素電極EPIXは、例えばITOにより構成される。画素電極EPIXの上には、配向膜25が形成されている。
対向基板3は、図12に示したように、ガラス基板31と、カラーフィルタ32と、タッチ検出線TDLとを有している。カラーフィルタ32は、ガラス基板31の一方の面に形成されている。このカラーフィルタ32は、例えば赤(R)、緑(G)、青(B)の3色のカラーフィルタ層をブラックマトリックス(BLK)とともに周期的に配列して構成したもので、各表示画素にR、G、Bの3色が1組として対応付けられている。カラーフィルタ32の一例として、R、G、B3色一組の例を実施例で挙げたが、白や他の3色(例えばR、G、B等)の補色(例えば、シアン、マゼンタ、イエロー等)を用いて4色一組としてもよい。カラーフィルタ32の上には、例えばアクリル系樹脂により構成される平坦化膜33が形成され、その上に配向膜34が形成されている。また、ガラス基板31の他方の面には、タッチ検出電極TDLが一方向に延在するように並設されている。タッチ検出電極TDLは、タッチセンサにおいて、表示面101Aaに対する外部からの接触又は近接走査により生じる静電容量の変化により生じる信号(タッチ検出信号)を出力する電極である。タッチ検出電極TDLは、例えばITOにより構成され、透光性を有する電極である。タッチ検出電極TDLには、図11に示したように端子部PADが形成され、この端子部PADを介してFPC5に接続されるようになっている。
FPC5は、タッチ検出電極TDLのタッチ検出信号を外部に取り出すためのフレキシブルプリント基板である。このFPC5は、対向基板3の1辺に配置され、タッチ検出電極TDLと、端子部PADを介して接続される。FPC5は、例えば、後述するスイッチ311を介して検出部120,タッチ検出回路320又は固定電位330に接続される。また、FPC5は、例えば、後述するスイッチ312を介して印加部110に接続される(図13参照)。
なお、図11ではタッチ検出電極TDLの形状が第1実施例における電極102,103の形状に対応するものになっているが、第2実施形態における電極102A,103A,104に対応するものであってもよい。また、図11では、タッチ検出TDLを挟んでFPC5に対向する側の配線Lの図示を省略している。
液晶層6は、表示機能層として機能するものであり、電界の状態に応じてそこを通過する光を変調するものである。この電界は、共通電極COMLの電圧と画素電極EPIXの電圧との電位差により形成される。液晶層6には、IPS(インプレーンスイッチング)等の横電界モードの液晶が用いられる。
シール4は、液晶層6を画素基板2と対向基板3との間に封止するものである。シール4の材料は、例えばエポキシ樹脂が使用される。このシール4は、画素基板2および対向基板3の外縁部分41に形成されている。
バックライトBLは、液晶層6が設けられた表示領域に対して画素基板2側から光を照射するものである。バックライトBLは、例えば複数の発光ダイオード(LED)と導光板とを有する。複数のLEDから発せられた光は、導光板により面領域からの発光となるように導かれる。
図13は、タッチ検出電極TDLに対する電気的接続の構成の一例を示す図である。図13では、一つのタッチ検出電極TDLに関する電気的接続のみ示しているが、この電気的接続は温度に関する処理に用いられる全てのタッチ検出電極TDLに共通である。一つのスイッチ311は、FPC5及び端子部PADを介して接続されたタッチ検出電極TDLに対して、検出部120、タッチ検出回路320又は固定電位330のいずれかを選択的に接続する。スイッチ312は、FPC5及び端子部PADを介して接続されたタッチ検出電極TDLに対する印加部110の接続又は非接続を切り替える。スイッチ312は、例えばスイッチ311により検出部120がタッチ検出電極TDLに接続された場合にのみ印加部110をタッチ検出電極TDLに接続し、それ以外の場合には非接続にする。スイッチ311及びスイッチ312は配線Lに含まれる構成としてタッチ検出電極TDLに接続される。スイッチ311,312により、タッチ検出回路320によるタッチ検出を行う場合にタッチ検出回路320をタッチ検出電極TDLに接続し、タッチ検出電極TDLの温度に関する処理を行う場合に印加部110及び検出部120をタッチ検出電極TDLに接続することができる。また、スイッチ311により固定電位330をタッチ検出電極TDLに接続することで、タッチ検出や温度に関する処理によるタッチ検出電極TDLの電気的変化をリセットすることができ、表示面101Aaに対する静電気が表示装置に与える影響をシールドするシールド電極とすることができる。
タッチ検出機能付き表示部101Aのうち、駆動電極(例えば共通電極COML)、タッチ検出電極TDL及びタッチ検出回路320が入力装置として機能する。これに、図13等に示す印加部110及び検出部120との接続ならびに各実施例で説明した実行部136(例えば制御部130)の機能を組み合わせることで、本発明の入力装置として機能する。
上記で説明したタッチ検出機能付き表示部101Aはあくまでシールド電極としても機能するタッチ検出電極を有する構成の一例であって、本発明の電極として共用可能なタッチ検出電極及びシールド電極はこれに限られるものでなく、その具体的態様について適宜変更可能である。例えば、上記のタッチ検出電極TDLのように配される電極がタッチ検出機能を有さず、シールド電極として利用されている場合であっても、このシールド電極と温度情報の取得に係る電極とを共用することができる。
図14は、本発明の表示装置が適用される車載表示装置の外観の一例を示す図である。図14に示す車載表示装置は、本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置100Aが適用されるカーナビゲーション装置である。タッチ検出機能付き表示装置100Aは、自動車の車内のダッシュボード800に設置される。具体的には、例えばダッシュボード800の運転席811と助手席812の間に設置される。カーナビゲーション装置のタッチ検出機能付き表示装置100Aは、ナビゲーション表示、音楽操作画面の表示、又は、映画再生表示等に利用される。
(適用例3)
図15は、本発明の表示装置が適用されるスマートフォン700の外観の一例を示す図である。スマートフォン700は、例えばその筐体710の一面に設けられた表示装置720を備える。表示装置720は、例えばタッチ検出機能付き表示装置100Aにより構成されている。
(その他)
上記の実施例においては、開示例として液晶表示装置の場合を例示したが、その他の適用例として、有機EL表示装置、その他の自発光型表示装置、あるいは電気泳動素子等を有する電子ペーパー型表示装置等、あらゆるフラットパネル型の表示装置が挙げられる。また、中小型から大型まで、特に限定することなく適用が可能であることは言うまでもない。
検出部120は、電気抵抗値を検出する構成に限られない。複数の電極102,103等の電気抵抗値に応じた電圧若しくは電流の値と表示面101a,101Aaの温度分布との間にも、電気抵抗値と表示面101a,101Aaの温度分布との間と同様の相関がある。よって、電気抵抗値に応じた電圧若しくは電流の値と表示面101a,101Aaの温度分布との対応関係を示すデータを用いることで、電圧若しくは電流の値から表示面101a,101Aaの温度分布を特定することができる。この場合、検出部120は、このデータの対応関係に含まれるパラメータ(電圧又は電流)を複数の電極102,103等から検出する。
本発明の一構成として設けられる複数の電極の素材はITOに限られない。複数の電極は、例えば銅(Cu)等を用いたメタル電極であってもよい。なお、電極の電気抵抗値等の電気的特性は、電極を構成する素材に応じて変化する。ここで、より低抵抗の素材が電極に用いられた場合、電極を含む回路の時定数がより小さくなる。この場合、印加部110から印加される電気信号により生じる電気抵抗値(又は電流若しくは電圧)を検出可能な時間がより短くなる。よって、検出部120の時間分解能は、電極の素材に応じて決定されることが好ましい。
図2等に示す複数の電極の数及び形状はあくまで模式的なものであってこれに限られるものでない。例えば、複数の電極を用いた温度分布の分解能は、複数の電極の各々の幅及び複数の電極が並んで設けられる間隔に応じ、これらの設計事項が許す範囲内において任意である。また、テーパーは、第2方向の厚み又は径の変化によりつけられてもよい。また、テーパー構造による先細りの度合いは線形であることに限定されず、指数関数的な湾曲等を描いていてもよい。また、参照電極の配置は、間欠配置でなくてもよく、第1電極と第2電極の間に必ず設けられていてもよい。また、参照電極は、例えば第1電極と第2電極のテーパーの角度に応じてY方向に傾斜又は湾曲していてもよい。このような傾斜又は湾曲を有することで、第1方向に並んで設けられる複数の電極の密度をより向上させやすくなる。
上記の各実施例におけるコマンドはあくまで一例であってこれに限られるものでない。例えば、冷却部をさらに設けて、表示面101a,101Aaの温度が所定温度(要冷却温度)以上になった場合にこの冷却部を動作させて表示部101を冷却するためのコマンドを実行部136に出力させるようにしてもよい。また、所定温度(例えば表示終了温度)以上の箇所が生じた場合、当該箇所に対応する部分の表示領域の表示内容を所定の内容(例えば単色表示等)に切り替えるようにしてもよい。その後、この部分の表示内容をこの所定の内容で維持することで、高温時に表示内容が切り替わることに応じて生じ得る表示内容の乱れの発生を抑制することができる。また、他の部分の表示領域で通常の表示を行うことで、表示装置を継続して動作させることができる。また、表示部101による表示を終了させるためのコマンドに代えて、温度の上昇に応じて段階的に表示部101のバックライト(例えばバックライトBL)の輝度を下げる(又はOFFする)ようにしてもよい。冷却部による冷却やバックライトの輝度制御において、温度の上昇に応じて段階的に変化させるようにしてもよい。また、複数の電極による温度分布の特定の分解能(範囲の細分化)に対応した単位でバックライトを個別に制御可能とし、温度が上昇した部分のバックライトのみ制御対象とするコマンドを実行部136に出力させるようにしてもよい。冷却部による冷却箇所についても、同様に温度が上昇した部分に対して局所的な冷却を行うための構成(例えば集風器、風向変更部等)を設けてもよい。また、例えば、音声等により警告を発する警告部を備え、所定温度以上の箇所が生じた場合に、音声等により警告を発するようにしてもよい。
また、上記の実施例における特定部135等として機能する制御部130は、演算部132が記憶部131からプログラムを読み出して実行処理する所謂ソフトウェア処理を行っているが、これは特定部130の実装の一例であってこれに限られるものでない。制御部130は、例えばASIC(application specific integrated circuit)等の集積回路のようなハードウェアであってもよい。また、特定部135,実行部136及び判定部137の一部又は全部が個別に設けられていてもよい。
また、本実施形態において述べた態様によりもたらされる他の作用効果について本明細書の記載から明らかなもの、又は当業者において適宜想到し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。
100 表示装置
101 表示部
101a 表示面
102,102A,103,103A,104 電極
110 印加部
120 検出部
130 制御部
135 特定部
136 実行部
137 判定部

Claims (5)

  1. 画像を表示する表示部と、
    前記表示部の表示面に沿う第1方向に並んで設けられる複数の電極と、
    前記複数の電極の電気抵抗値又は前記電気抵抗値に応じた電圧若しくは電流を検出する検出部と、
    前記複数の電極の各々の前記電気抵抗値又は前記電気抵抗値に応じた電圧若しくは電流に基づいて前記表示面の温度分布を特定する特定部と、を備え、
    前記電極は、前記表示面に沿い、かつ、前記第1方向に直交する第2方向の形状にテーパーがつけられており、
    前記複数の電極は、前記テーパーによる先細り側が前記第2方向に沿う一方側に向かう第1電極と前記先細り側が前記一方側の反対側に向かう第2電極とを有し、前記第1電極と前記第2電極とが前記第1方向に交互に並んで設けられる
    表示装置。
  2. 前記複数の電極は、前記第2方向に沿う形状が一様である参照電極を有し、
    前記参照電極は、前記第1方向に並んで設けられる前記第1電極と前記第2電極の間に配置される
    請求項1に記載の表示装置。
  3. 前記表示面で所定温度以上になった箇所がある場合に所定のコマンドを実行する実行部を備える
    請求項1又は2に記載の表示装置。
  4. 前記表示面で前記所定温度以上になった箇所が前記表示面の一部の領域である指定領域内であるか否か判定する判定部を備え、
    前記実行部は、前記表示面で所定温度以上になった箇所が前記指定領域内である場合に前記表示部による画像の表示を終了させるコマンドを実行する
    請求項3に記載の表示装置。
  5. 前記複数の電極は、前記表示部内に設けられた透明電極である
    請求項1又は2に記載の表示装置。
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