JP2020098328A - 連続的表示エリアを有するとともに２つの連続的液晶セルを含むフラットスクリーン - Google Patents

Abstract

【課題】連続的表示エリアを有するとともに２つの連続的液晶セルを含むフラットスクリーンを提供する。【解決手段】少なくとも２つの液晶セルを含むディスプレイスクリーンの分野のものであり、第１のセル１０は第１の活性エリア１１と第１の透明シーリング領域１２とを有し、第２のセル２０は第２の活性エリア２１と第２の透明シーリング領域２２とを有する。スクリーンは−第１の面内に、第１のセル及び同じ厚さの第１の透明シート１３を含み、第１のシーリング領域はこれら２つの間に位置し；さらに、−第１の面に平行な第２の面内に、第２のセル及び同じ厚さの第２の透明シート２３を含み、第２のシーリング領域はこれら２つの間に位置し；−第１の活性エリアが第２の活性エリアの正確な拡張領域内にあるように、第２のセルは第１のシートの下に置かれ、第２のシートは第１のセルの下に置かれる。【選択図】図３

Description

本発明の分野は、複数の個々のスクリーンにより得られる大きな表示エリアを必要とするフラットスクリーンシステムの分野である。本発明の好ましいが非限定な応用分野は航空機コックピットディスプレイの分野である。

いくつかの応用では、複雑なシステムの管理及び操作にとって不可欠な情報を提示するために大きな表示エリアを設けることが必要である。これは特に、ディスプレイスクリーンが様々なオンボードシステムの操縦、ナビゲーション及び制御に関係する情報を提示する航空機コックピット内の場合である。

現在、航空分野では、中型スクリーンが、情報を集めるようにそして計器の数を低減するように使用される。しかし、スクリーンの数の低下は、多数のスクリーンにわたって既に分散された多数の機能の同時喪失に至り得る単一誤動作の場合の装置可用性問題を生じてはならない。

恐らく設計に起因する又は不良部品の製造に起因する故障の結果としての一般的誤動作のリスクがあるので、同じ性質のスクリーンを使用することにより飛行安全性に関する規定要件を満足することは可能ではない。

航空機コックピットは、一般的誤動作がパイロットへの情報の表示の完全な喪失に至るのを防止するために、主表示手段とは異なるという特殊性を有する所謂「バックアップ」二次計器を含む。この計器は、一般的には小さく、主システムより少ない機能を提供する。この計器は、その小さい表示エリアのために、その使用が必要になると追加の作業負荷をパイロットに課す。

表示エリアを増加するためには、大きなエリアを得るように２つのディスプレイスクリーンを並べて置くことが可能である。このとき２つのスクリーンは一般的誤動作問題を防止するために物理的に互いに離される必要がある。このとき、共通部分はスクリーンの構造部分と保護窓だけであり、これらの共通部分は受容可能と考えられる。

この解決策は、基本ディスプレイモジュールを使用することにより大きな表示エリアを実現するという利点を有する。したがって、図１は、並べて置かれた２つの大きなフラットスクリーン１、２を含む画像表示システムを示す。これらのスクリーンは例えば液晶スクリーンである。例えば地図表現などの大画像が２つのスクリーン上に連続的に表示され得る。このシステムの欠点は、図１に見られ得るように、機械的及び電子的理由のために、各スクリーンの表示領域（図１に白色で示される領域）がスクリーンのすべてのエリアを覆わないということである。したがって、表示システムは、表示画像の中央部分内のバーを形成するスクリーン間の非活性境界３、４を含む。これらの境界３、４は図１では斜線で示される。人間の眼はこの効果に対して非常に敏感である。したがって、わずか１ミリメートル幅である境界が完全に可視なままであるだけでなくまた、アクティブマトリクスの画素のこの幅の単一列の喪失が依然として可視なままである。

この問題を正すための複数の技術的解決策が提案された。

第１の解決策（図２に示す）は、２０１８年１月２２日付のＯｐｔｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ誌に掲載されたＤｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｅｏｕｌ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙの“Ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ ｌｅｎｓ ｐａｉｒ ｆｏｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ ｓｅａｍ ｃｏｎｃｅａｌｍｅｎｔ ｉｎ ｔｉｌｅｄ ｄｉｓｐｌａｙｓ”と題する記事に説明されている。この解決策は、隣接するスクリーンと共通な領域内のスクリーン１、２上に光学シート５、６を配置することを含み、その湾曲された縁が、より大きなサイズの可視エリアの画像を形成し、こうしてスクリーンの縁（図２では斜線で示される）をマスキングする。この図と図３では、液晶マトリクスは分子の螺旋により象徴化され、スクリーンから出力される光線は矢により象徴化される。この解決策は、２つのスクリーン間に画像が無いことが、画像が軸上にあると考えられる場合にほぼ完全に隠されることを可能にする。

しかし、この局所拡大効果は完全な画像を生成しないということが理解されることになる。特に、画角が増加すると、２つのスクリーン間の分離の領域は再び可視になる。さらに、光学部品が追加厚さを加える。この追加厚さは２つの欠点を有する。この追加厚さは視差を生じ、接触相互作用を光学シートの領域で不可能にする。

この解決策の１つの変形形態は“Ｖｉｓｕａｌ ｄｉｓｐｌａｙ ｓｃｒｅｅｎ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ”という題名の米国特許第６，９２７，９０８号明細書に記載されている。これは多かれ少なかれ同じ欠点を有する。

第２の解決策は、いくつかのスマートフォンにおいて採用されるような湾曲縁を有するフラットスクリーンを使用することだろう。このタイプのスクリーンはその湾曲領域内の画像を必ず変形する。

米国特許第６，９２７，９０８号明細書

Ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ ｌｅｎｓ ｐａｉｒ ｆｏｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ ｓｅａｍ ｃｏｎｃｅａｌｍｅｎｔ ｉｎ ｔｉｌｅｄ ｄｉｓｐｌａｙｓ"ｏｆ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｅｏｕｌ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ｉｎ ｔｈｅ ｊｏｕｒｎａｌ Ｏｐｔｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ ｏｎ ２２ Ｊａｎｕａｒｙ ２０１８

本発明による表示システムは前述の欠点を有しない。

本明細書の残りでは、以下の定義が使用される：液晶セルは偏光子の無い液晶を含むガラスセルであり、液晶スクリーンは交差された偏光子間に置かれる前述のセルである。

液晶セルは、活性画素で構成される活性エリアといかなる活性画素も含まないシーリング領域とを有する。しかし、この領域は比較的透明であるという利点を有する。これが２つの交差偏光子間に置かれると、これは光の偏光に対して中性であるので、光を偏向する液晶とは対照的に黒色に見える。

したがって、２つの液晶セルがそれぞれのシーリング領域が正確に重なるように異なる面内に置かれれば、下のセルのシーリング領域を通して上のセルを照明することが可能であり、上のセルのシーリング領域を通して下のセルを見ることが可能である。２つのセルに共通な偏光フィルムを前記セルのいずれかの側に置くことにより、活性エリアのそれぞれにより表示される２つの画像間のほぼ完全な連続性が保証される。２つのセルが小さな厚さを有する限り、２つのセル間の高さの差はさらに、一様な高度の面を各面上に生成するように透明シートにより補償され得、２つのセルに共通な偏光フィルムの積層を容易にする。

より正確には、本発明の１つの主題は耐障害性（ｆａｕｌｔ−ｔｏｌｅｒａｎｔ）ディスプレイスクリーンであり、本ディスプレイスクリーンは、２つの共通な偏光子を備えた少なくとも２つの液晶セルを含み、第１のセルは第１の活性エリアと前記第１の活性エリアの第１の側に位置する第１の透明シーリング領域とを有し、第２のセルは第２の活性エリアと前記第２の活性エリアの第２の側に位置する第２の透明シーリング領域とを有する。本システムは：
−第１の面内に、第１のセルと第１のセルと同じ厚さの第１の透明シートとを含み、第１のシーリング領域は第１の活性エリアと第１の透明シートとの間に位置し、第１の偏光子は第１のセルと第１の透明シートとに共通な面へ積層され；
−第１の面に平行な第２の面内に、第２のセルと第２のセルと同じ厚さの第２の透明シートとを含み、第２のシーリング領域は第２の活性エリアと第２の透明シートとの間に位置し、第２の偏光子は第２のセルと第２のシートとに共通な面に積層され、
−第２のシーリング領域が第１の活性エリアの下に位置し、第１のシーリング領域が第２の活性エリア上に位置し、第１の活性エリアが第２の活性エリアの正確な拡張領域内にあり、したがって各シーリング領域が活性エリア領域と重畳され、こうしてディスプレイスクリーンの連続性を保証するように、第２のセルは第１の透明シートの下に置かれ、第２の透明シートは第１のセルの下に置かれる、ことを特徴とする。

有利には、２つのシーリング領域は列の形式をとるスペーサを排他的に含み、前記スペーサの位置は、
−第１のシーリング領域に関しては、この第１の領域の下に位置するスクリーンの第２の活性エリアの一部分の不透明領域の位置に依存して、
−第２のシーリング領域に関しては、この第２の領域の上に位置するスクリーンの第１の活性エリアの一部分の不透明領域の位置に依存して、設定される。

有利には、シーリング領域のスペーサは第１の活性エリア又は第２の活性エリアのスペーサと同一の高さを有する。

有利には、シーリング領域のスペーサは第１の活性エリア又は第２の活性エリアのスペーサとは異なる高さを有する。

有利には、第１のシーリング領域の下に及び第２のシーリング領域の下に位置する領域は、第１のシーリング領域及び第２のシーリング領域による光の吸収及び散乱を補償するように照明装置により照明される。

本発明はまた、表示システムに関する。本表示システムは、上に定義されたようなディスプレイスクリーンと第２の活性エリアをアドレス指定するグラフィックプロセッサとを含み、グラフィックスが、第２の活性エリアの残りの上に表示されるグラフィックスとは異なる分解能を有する第１のシーリング領域の下に位置する第２の活性エリアの領域内に表示され、前記分解能は、どれだけ多くこの第１のシーリング領域が光を散乱するかに合わせて調整される。

１つの変形実施形態では、グラフィックプロセッサは、第１のシーリング領域の下に位置する第２の活性エリアの領域内に表示されるグラフィックスに適用される平滑化機能を含み、前記平滑化機能は、どれだけ多くこの第１のシーリング領域が光を散乱するかに合わせて調整される。

有利には、表示システムのディスプレイスクリーンは第１の偏光子上に置かれたタッチ面を含む。

本発明は、非限定的に与えられる以下の説明を読むことにより、そして添付図面のおかげでさらに良く理解され他の利点が明らかになる。

従来技術による２つのフラットスクリーンを含むシステムを示す。 ２つの隣接するスクリーン間のデッド領域が低減されることを可能にする光学装置を含む従来技術による２つのフラットスクリーンを含むシステムを示す。 本発明による２つの液晶セルを含むディスプレイスクリーンの部分的断面図である。 本発明による２つの液晶セルを含むディスプレイスクリーンの正面図である。 調整された照明を含む本発明によるディスプレイスクリーンの部分的断面図である。

非限定的例として、図３は２つの連続的セルを含む本発明によるディスプレイスクリーンの断面図を示す。図３は接合部の領域内の２つのセルだけを示す。

本発明の原理はより多くのスクリーンに適用され得るということに注意されたい。しかし、最終アーキテクチャは、シーリング領域の反対側に位置するラインを制御するための回路により制限される。

ディスプレイスクリーンは以下のものを本質的に含む：
−第１の長方形マトリックス液晶セル１０。この第１のセルはこの第１の活性エリアの第１の側に位置する第１の活性エリア１１及び第１の透明シーリング領域１２を有する；
−第２の長方形マトリックス液晶セル２０。この第２のセルはこの第２の活性エリアの第２の側に位置する第２の活性エリア２１及び第２の透明シーリング領域２２を有する；
−第１のセルと同じ厚さの第１の透明平坦ガラスシート１３；
−第２のセルと同じ厚さの第２の透明平坦ガラスシート２３；
−第１の偏光子３１及び第２の偏光子３２。

本発明は任意のタイプの液晶セルと連動する。非限定的例として、セルは以下のタイプであり得る：
−ツイストネマチック（ＴＮ：ｔｗｉｓｔｅｄ ｎｅｍａｔｉｃ）；
−面内切替え（ＩＰＳ：ｉｎ−ｐｌａｎｅ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）
−垂直整列（ＶＡ：ｖｅｒｔｉｃａｌ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）；
−高分子安定化垂直整列（ＰＳＶＡ：ｐｏｌｙｍｅｒ−ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ ｖｅｒｔｉｃａｌ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）；
−活性周波数選択面（ＡＦＳＳ：ａｃｔｉｖｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｓｕｒｆａｃｅ）。

第１のセル１０及び第１の透明シート１３は第１の共通面内に置かれ、第１のシーリング領域１２は第１の活性エリア１１と第１の透明シート１３との間に位置する。

第２のセル２０及び第２の透明シート２３は第１の面に平行な第２の共通面内に置かれ、第２のシーリング領域２２は第２の活性エリア２１と第２の透明シート２３との間に位置する。

図３に示すように第２のシーリング領域２２が第１の活性エリア１１の下に位置するように、第１のシーリング領域１２が第２の活性エリア２１の上に位置するように、そして第１の活性エリア１１が第２の活性エリア２１の正確な拡張領域内にあるように、第２のセル２０は第１の透明シート１３の下に接着接合され、第２の透明シート２３は第１のスクリーンセル１０の下に接着接合される。これらの様々な組み立て作業は当業者にとっていかなる特別な技術的困難も提示しない。

第１のセル、第１の透明シート、第２のセル、及び第２の透明シートからなるアセンブリが２つの偏光子３１と３２との間に置かれる。加えて、ディスプレイスクリーンは、第２のセル、第２の透明シート、及び偏光子３１の下に置かれた照明装置を含む。この照明装置は図３には示されない。その照明装置を備えたアセンブリが耐障害性ディスプレイスクリーンを形成する。

タッチパネルをセルのうちの１つのセルの上か又はディスプレイスクリーンのエリアのすべての上かのいずれかに堆積することも可能である。反射防止ガラス層を偏光子３２の上のこのアセンブリ上に置くことも可能である。

この構成により、第１のシーリング領域の下に位置する第２の活性エリアの一部分により生成される画像は、この領域が透明であるので見られ得る。第２のシーリング領域の下に位置する領域内の照明装置により生成される偏光は、第２のシーリング領域の上に位置する第１の活性エリアの一部分を照らすために困難無くこの領域を通過し得る。したがって、知覚された画像は、本発明による２つの液晶セル１０、２０を含む前述の表示システムの正面図を示す図４に見られ得るように不連続性が無いように見える。

２つの活性面は構築により異なる面内に位置する。しかし、高差は、セルが薄い限り、そしてさらに透明シートにより大いに光学的に補償される限り、必ず小さい。

２つのシーリング領域１２、２２は、これらの領域内の活性エリアにより生成される画像を歪めないように、可能な限り透明でなければならない。

シーリング領域の光透過の失敗による光学歪みを低減するために、これらの領域を除去すること又は「スペーサ」などの光の散乱に寄与し易いいかなる物体もこれらの領域内でマスキングすることが、これらがロッド又はビードの形式のシーリングビードの接着剤中に無作為的に混合される場合に、重要である。スペーサの役割はシーリング領域の厚さを規定することである。スペーサは通常、ビード又はロッドの形式を採り、シーリングビード内に分散される。これらのスペーサを、例えばアクティブマトリクス又はカラーフィルタのいずれかを担うとともに液晶セルを形成する２つのガラス板のうちの１つのガラス板へのリソグラフィ又はスクリーン印刷によりその位置が予め定められた列の形式をとるスペーサで置換することが好ましい。その位置が選択されたこれらのスペーサは次にアクティブマトリクスのカラーフィルタ板の金属層によりマスクされ得、したがってユーザに見えなく、光の散乱に寄与しない。

これらのスペーサは、シーリング領域内のカラーフィルタが無いことを補償するために活性領域のスペーサとは異なる高さを有し得る。カラー層がシーリング領域内に置かれれば、アクティブマトリクスのスペーサと同じ大きさのスペーサを使用することも可能である。

これらの予防措置にもかかわらず、シーリング領域内の透過の差は可視なままであり得る。このために、バックライト装置の勾配若しくはアクティブマトリクスの変調のいずれかを調整することにより又はそれの両方を調整することにより補正することが可能である。一例として、図５は、シーリング領域の下に置かれたダイオード４１がより多くの光を発射する発光ダイオードに基づく照明システム４０を示す。

シーリング領域もまた若干散乱し得る。したがって、シールの散乱性質が空間分解能を劣化させ得る。したがって、これらの領域において異なる分解能を採用することによりこれらの領域内の小さな文字又は細かいラインを表示することを避けることが好ましい。液晶セルをアドレス指定するグラフィックプロセッサは有利には、この効果があまりにも可視になるのを防止するためにこれらの領域内に異なるぼやけマスク平滑フィルタを含み得る。

選択された可能な限り少ない散乱を有するシーリング接着剤は無彩色であり、平行偏光子間の最良の透過率を有する。

２つのセルは有利には、電気的に独立しており、同じ部品も同じ製造プロセス及び手段も使用しない２つの異なる製造者により供給され得る。２つのセルが同じ厚さを有することすら必要ないということに注意されたい。したがって、セルのうちの一方に影響する誤動作が第２のセルにいかなる影響も与え得ないということを実証するのは容易である。これはかなりの利点である。このアーキテクチャは、ディスプレイスクリーンの全体が単一誤動作の場合又は同じ構成の装置の同時喪失に至る共通故障に対応する一般的誤動作の場合に失われるということを全く起こりそうもなくする。この点で、これは耐障害性表示システムである。

したがって、単一誤動作及び／又は２つのスクリーンのうちの一方の一般的誤動作後の飛行にとって最重要度の情報の可用性が、少なくとも残りの機能するスクリーンにより保証され、両方のスクリーンの同時誤動作は全く起こりそうもない。

したがって、航空術に固有なフライトセキュリティに関する目的は、大きな表示エリアを保証しながら満足される。

１ フラットスクリーン
２ フラットスクリーン
３ 非活性境界
４ 非活性境界
５ 光学シート
６ 光学シート
１０ 第１の長方形マトリックス液晶セル
１１ 第１の活性エリア
１２ 第１の透明シーリング領域
１３ 第１の透明平坦ガラスシート
２０ 第２の長方形マトリックス液晶セル
２１ 第２の活性エリア
２２ 第２の透明シーリング領域
２３ 第２の透明平坦ガラスシート
３１ 第１の偏光子
３２ 第２の偏光子
４０ 照明装置
４１ ダイオード

Claims (8)

1. ２つの共通偏光子を備えた少なくとも２つの液晶セルを含む耐障害性ディスプレイスクリーンであって、
   第１のセル（１０）は第１の活性エリア（１１）と前記第１の活性エリアの第１の側に位置する第１の透明シーリング領域（１２）とを有し、
   第２のセル（２０）は第２の活性エリア（２１）と前記第２の活性エリアの第２の側に位置する第２の透明シーリング領域（２２）とを有し、本システムは、
   −第１の面内に、前記第１のセルと前記第１のセルと同じ厚さの第１の透明シート（１３）とを含み、前記第１のシーリング領域は前記第１の活性エリアと前記第１の透明シートとの間に位置し、第１の偏光子（３１）が前記第１のセルと前記第１の透明シートとに共通な面へ積層され；本システムはさらに、
   −前記第１の面に平行な第２の面内に、前記第２のセルと前記第２のセルと同じ厚さの第２の透明シート（２３）とを含み、前記第２のシーリング領域は前記第２の活性エリアと前記第２の透明シートとの間に位置し、前記第２の偏光子（３２）は前記第２のセルと前記第２のシートとに共通な面に積層され、
   −前記第２のシーリング領域が前記第１の活性エリアの下に位置し、前記第１のシーリング領域が前記第２の活性エリア上に位置し、前記第１の活性エリアが前記第２の活性エリアの正確な拡張領域内にあり、したがって各シーリング領域は活性エリア領域と重畳され、こうして前記ディスプレイスクリーンの連続性を保証するように、前記第２のセルは前記第１の透明シートの下に置かれ、前記第２の透明シートは前記第１のセルの下に置かれる、ことを特徴とするディスプレイスクリーン。
2. 前記２つのシーリング領域は列の形式をとるスペーサを排他的に含み、前記スペーサの位置は、
   −第１のシーリング領域に関しては、前記第１の領域の下に位置する前記セルの前記第２の活性エリアの一部分の不透明領域の位置に依存して設定され、
   −第２のシーリング領域に関しては、前記第２の領域の上に位置する前記セルの前記第１の活性エリアの一部分の不透明領域の位置に依存して設定される、ことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイスクリーン。
3. 前記シーリング領域の前記スペーサは前記第１の活性エリア又は前記第２の活性エリアのスペーサと同一の高さを有することを特徴とする請求項２に記載のディスプレイスクリーン。
4. 前記シーリング領域の前記スペーサは前記第１の活性エリア又は前記第２の活性エリアのスペーサとは異なる高さを有することを特徴とする請求項２に記載のディスプレイスクリーン。
5. 前記第１のシーリング領域の下に及び前記第２のシーリング領域の下に位置する前記領域は、前記第１のシーリング領域及び前記第２のシーリング領域による光の吸収及び散乱を補償するように照明装置（４０）により照明されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のディスプレイスクリーン。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載のディスプレイスクリーンを含む表示システムであって、
   前記表示システムは前記第２の活性エリアをアドレス指定する少なくとも１つのグラフィックプロセッサを含み、
   グラフィックスが、前記第２の活性エリアの残りの上に表示されたグラフィックスとは異なる分解能を有する前記第１のシーリング領域の下に位置する前記第２の活性エリアの領域内に表示され、
   前記分解能はどれだけ多く前記第１のシーリング領域が光を散乱するかに合わせて調整される、ことを特徴とするシステム。
7. 前記表示システムは前記第２の活性エリアをアドレス指定する少なくとも１つのグラフィックプロセッサを含み、
   前記グラフィックプロセッサは、前記第１のシーリング領域の下に位置する前記第２の活性エリアの領域内に表示されるグラフィックスに適用される平滑化機能を含み、
   前記平滑化機能はどれだけ多く前記第１のシーリング領域が光を多く散乱するかに合わせて調整される、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のディスプレイスクリーンを含む表示システム。
8. 前記ディスプレイスクリーンは前記第１の偏光子上に置かれたタッチ面を含むことを特徴とする請求項６乃至７のいずれか一項に記載の表示システム。

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