JP2023183086A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】透明性が良好であることを保持しつつ、輝度が大きく、鮮明な色彩表現を行うことができ、かつ、黒色も安定して表示可能な表示装置を提供する。【解決手段】第１の透明表示パネルＰ１と、第１の透明表示パネルＰ１に対向して配置され、エレクトロクロミック素子をマトリクス状に配置した第２の透明表示パネルＰ２と、を有し、第１の透明表示パネルが有する画素と、第２の透明表示パネルのエレクトロクロミック素子とが対応して配置され、少なくとも一つの画素と、少なくとも一つのエレクトロクロミック素子の大きさが同じである、表示装置ＴＤ。この表示装置ＴＤにおいて、表示する画像データの、黒色データとその他の色データとを分離し、黒色データは第２の透明表示パネルＰ２に、その他の色データは第１の透明表示パネルＰ１に、それぞれ送信する画像データ分離部ＩＤＳを有し、上記分離したデータをそれぞれの透明表示パネルで表示させる。【選択図】図１

Description

本発明は、鮮明な色彩表現を行うとともに、安定した黒色表示も可能な表示装置に関する。

液晶層を用いた表示装置として、液晶層を挟む基板の光透過率を向上させることにより、観察者が、表示画像と背景とを重ね合わせて認識することが可能な表示装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、表示パネルと、光変調素子とを組み合わせて、表示装置の周囲の外光の影響により表示光を視認しにくくなる表示品位の劣化を抑制することが可能な表示装置も知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０２０－６０６８２号公報 特開２０１８－４４９８４号公報

本願発明者は、観察者が、表示画像と背景とを重ね合わせて認識することが可能な透明表示装置の開発を行っている。透明表示装置の場合、その表示装置の前面および背面のそれぞれが可視光を透過させる特性を備えている必要がある。

このような表示装置は、光源としてマイクロＬＥＤ、有機ＥＬ等の自発光素子を用いた表示装置や、上述の特許文献１及び特許文献２にあるように表示パネルの側方から光源からの光を入光させる液晶表示装置を用いることにより、輝度が大きく、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）を組合せた鮮明な色彩表現が可能である。しかし、このような表示装置においては、上記のように透明性を確保するために、従来表示装置に用いられていた黒色表示を行うための構造をそのまま用いることが難しく、黒色の表現が困難である。すなわち、これまでの表示装置では、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の発色をさせないようにすると透明となってしまい、黒色にならない。

また、上記特許文献２に記載のように、光変調素子と組み合わせた場合、表示品位を向上させることができるものの、表示装置の透明性が低下することとなり、背景の視認性が低下してしまい、さらに、黒色表示について改善をするものではないため、上記と同様にその表現が困難である。

本発明の目的は、表示装置として、背景が認識できる透明表示装置であって、輝度が大きく、鮮明な色彩表現を行いつつ、黒色も安定して表示可能な表示装置を提供することにある。

本発明の一態様である表示装置は、第１の透明表示パネルと、前記第１の透明表示パネルに対向して配置され、エレクトロクロミック素子をマトリクス状に配置した第２の透明表示パネルと、を有し、前記第１の透明表示パネルが有する画素と、前記第２の透明表示パネルの前記エレクトロクロミック素子とが対応して配置され、前記第１の透明表示パネルが有する少なくとも一つの前記画素と、前記第２の透明表示パネルが有する少なくとも一つの前記エレクトロクロミック素子の大きさが同じである。
この表示装置において、表示する画像データの、黒色データとその他の色データとを分離し、黒色データは第２の透明表示パネルに、その他の色データは第１の透明表示パネルに、それぞれ送信する画像データ分離部を有し、上記分離したデータをそれぞれの透明表示パネルで表示させることが好ましい。

表示装置の一方の面側にいる観察者が、反対面側にある背景を、表示装置を介して視認する場合の位置関係を示す説明図である。 表示装置を介して視認される背景の一例を示す説明図である。 図１に示す第１の透明表示パネルの一例を示す斜視図である。 図３に示す第１の透明表示パネルのＡ－Ａ断面図である。 図３の第１の透明表示パネルが備える回路の一例を示す回路ブロック図である。 図１に示す第２の透明表示パネルの一例を示す断面図である。 図６の第２の透明表示パネルの一部拡大断面図である。 表示する画像データの、色データの分離と各透明表示パネルへのデータ送信の流れを示す図である。 図８のようにデータを送信した際に、表示装置により視認される画像および背景を示した図である。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、本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関し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、同一または関連する符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

＜表示装置＞
本実施の形態の表示装置は、透明表示装置であり、まず、表示装置の概略構成について説明する。図１は、表示装置ＴＤの一方の面側にいる観察者が、反対面側にある背景を、表示装置ＴＤを介して視認する場合の位置関係を示す説明図である。図２は、表示装置ＴＤを介して視認される背景の一例を示す説明図である。

図１に示すように、観察者１００が、表示装置ＴＤの一方から他方をみる場合、背景１０１が表示装置ＴＤを透過して視認される。図２に示すように、表示領域ＤＡおよび表示領域ＤＡの外側の周辺領域ＰＦＡが共に可視光透過性を有する場合、背景１０１の全体を違和感なく視認することができ好ましい。なお、周辺領域ＰＦＡは可視光透過性を有していなくてもよい。ここで、表示領域ＤＡと周辺領域ＰＦＡの境界を二点鎖線で示している。

ここで、表示装置ＴＤは、第１の透明表示パネルＰ１と、第１の透明表示パネルＰ２と、画像データ分離部ＩＤＳと、を有して構成される。この第１の透明表示パネルＰ１と第２の透明表示パネルＰ２は、それぞれ表示領域ＤＡに対応する表示領域（以下、いずれも「表示領域ＤＡ」と称する。）および周辺領域ＰＦＡに対応する周辺領域（以下、いずれも「周辺領域ＰＦＡ」と称する。）を有しており、図２に示したように背景１０１は、第１の透明表示パネルＰ１と第２の透明表示パネルＰ２とを通して観察される。

以下、表示装置ＴＤを構成する、第１の透明表示パネルＰ１、第２の透明表示パネルＰ２および画像データ分離部ＩＤＳについて、より詳細に説明する。

＜第１の透明表示パネル＞
まず、第１の透明表示パネルＰ１について説明する。ここで用いられる第１の透明表示パネルＰ１は、透明なガラス板を有し、背景を透過して視認可能としつつ、画像を表示可能な透明表示パネルであればよく、公知の透明表示パネルを制限されずに使用できる。この透明表示パネルとしては、自発光素子を光源として有する透明表示パネルが好ましく、例えば、マイクロＬＥＤ表示パネル、有機ＥＬ表示パネル、液晶表示パネル等が挙げられる。この第１の透明表示パネルＰ１は、光源が基板の平面に設けられたタイプでもよいし、基板の平面上にはなく、反射・拡散させるタイプの構成でもよい。

本実施の形態では、第１の透明表示パネルＰ１として、液晶分子による可視光の散乱を利用して画像を表示させる透明表示パネル（液晶表示パネル）を用いる場合を例に、以下説明する。

ここで、液晶表示パネルは、液晶層に含まれる分子の配向を変化させることにより、表示画像を形成する装置であるが、光源を必要とする。以下では、液晶層を含む表示パネルのサイドに光源を備えた態様を例に挙げている。

まず、表示パネルの構成について説明する。図３は、本実施の形態で用いられる第１の透明表示パネルＰ１の一例を示す斜視図である。この第１の透明表示パネルＰ１は、上記のように表示装置ＴＤと同一の大きさの表示領域ＤＡと周辺領域ＰＦＡを有しており、これは、第２の透明表示パネルＰ２においても同様である。

また、図３では、第１の透明表示パネルＰ１が備える回路のうち、液晶を駆動するための信号を伝送する信号配線の一部（詳しくは、ゲート線ＧＬおよびソース線ＳＬ）を一点鎖線で模式的に示している。図３を含む以下の図面において、第１の透明表示パネルＰ１の厚さ方向に沿った方向をＺ方向、Ｚ方向に直交するＸ－Ｙ平面において、第１の透明表示パネルＰ１の一辺の延在方向をＸ方向、Ｘ方向に交差する方向をＹ方向として説明する。図４は、図３のＡ－Ａ線に沿った断面図である。

図３に示すように、本実施の形態の第１の透明表示パネルＰ１は、基板（アレイ基板）１０、基板（対向基板）２０、サイド光源装置３０、および駆動回路４０を備える。第１の透明表示パネルＰ１は、図３に示す第１の透明表示パネルＰ１が備える各部分の他、例えば制御回路、あるいは第１の透明表示パネルＰ１に接続されるフレキシブル基板、あるいは筐体などが含まれる場合がある。図３では、第１の透明表示パネルＰ１以外の部分は図示を省略している。第１の透明表示パネルＰ１は、外部から供給される入力信号に応じて表示領域ＤＡに画像が形成される。

なお、図３に示す第１の透明表示パネルＰ１の表示領域ＤＡは四角形であるが、表示領域が多角形や円形など、四角形以外の形状であってもよい。表示領域ＤＡは、表示面を視た平面視において、第１の透明表示パネルＰ１が画像を表示する有効領域である。基板１０および２０のそれぞれは、平面視において表示領域ＤＡと重なる位置にある。サイド光源装置３０、および駆動回路４０のそれぞれは、基板１０上に搭載されている。

図４に示すように、第１の透明表示パネルＰ１は、液晶層ＬＱＬを介して対向するように貼り合せられた基板１０および基板２０を有している。基板１０と基板２０とは、第１の透明表示パネルＰ１の厚さ方向であるＺ方向に配列される。言い換えれば、基板１０と基板２０とは、第１の透明表示パネルＰ１の厚さ方向（Ｚ方向）において互いに対向する。

基板１０は、液晶層ＬＱＬ（および基板２０）と対向する前面（主面、面）１０ｆを有する。また基板２０は、基板１０の前面１０ｆ（および液晶層ＬＱＬ）と対向する背面（主面、面）２０ｂを有する。基板１０は、スイッチング素子（能動素子）Ｔｒ（図５参照）としての複数のトランジスタ（トランジスタ素子）がアレイ状に配置されたアレイ基板である。また、基板２０は、表示面側に設けられた基板である。基板２０は、アレイ基板に対向配置された基板という意味で、対向基板と言い換えることができる。

液晶ＬＱを含む液晶層ＬＱＬは、基板１０の前面１０ｆと基板２０の背面２０ｂとの間にある。液晶層ＬＱＬは、光学変調素子である。第１の透明表示パネルＰ１は、上記したスイッチング素子を介して液晶層ＬＱＬの周辺に形成される電界の状態を制御することにより、そこを通過する光を変調する機能を備えている。この第１の透明表示パネルＰ１を平面視したとき、基板１０および基板２０にある表示領域ＤＡは、図４に示すように液晶層ＬＱＬと重畳する。

また、基板１０と基板２０とは、シール部（シール材）ＳＬＭを介して接着される。図３および図４に示すように、シール部ＳＬＭ（図４参照）は、表示領域ＤＡの周囲を囲むように、周辺領域ＰＦＡに配置される。シール部ＳＬＭの内側には、図４に示すように液晶層ＬＱＬがある。シール部ＳＬＭは、基板１０と基板２０との間に液晶を封入するシールとしての役割を果たす。また、シール部ＳＬＭは、基板１０と基板２０とを接着する、接着材としての役割を果たす。

サイド光源装置３０は、光源部３１を有する。光源部３１は、基板２０の側面２０ｓ１と対向する位置に配置される。図４に二点鎖線で模式的に示すように、光源部３１から出射された光源光Ｌ１は、基板１０の背面１０ｂおよび基板２０の前面２０ｆで反射しながら、側面２０ｓ１から遠ざかる方向に伝搬する。光源光Ｌ１の伝搬経路において、基板１０の背面１０ｂおよび基板２０の前面２０ｆは、屈折率の大きな媒質と、屈折率の小さな媒質との界面である。このため、光源光Ｌ１が前面２０ｆおよび背面１０ｂに入射する入射角が臨界角よりも大きい場合、光源光Ｌ１は、前面２０ｆおよび背面１０ｂにおいて全反射する。

液晶ＬＱは高分子分散型液晶ＬＣであり、液晶性ポリマーと液晶分子を含んでいる。液晶性ポリマーは、筋状に形成され、液晶分子は、液晶性ポリマーの隙間に分散される。液晶性ポリマー及び液晶分子の各々は、光学異方性あるいは屈折率異方性を有している。液晶性ポリマーの電界に対する応答性は、液晶分子の電界に対する応答性より低い。液晶性ポリマーの配向方向は、電界の有無にかかわらずほとんど変化しない。一方、液晶分子の配向方向は、液晶ＬＱにしきい値以上の高い電圧が印加された状態では、電界に応じて変化する。

液晶ＬＱに電圧が印加されていない状態では、液晶性ポリマー及び液晶分子のそれぞれの光軸は互いに平行であり、液晶層ＬＱＬに入射した光源光Ｌ１は、液晶層ＬＱＬ内でほとんど散乱されることなく透過する（透明状態）。液晶ＬＱに電圧が印加された状態では、液晶性ポリマー及び液晶分子のそれぞれの光軸は互いに交差し、液晶ＬＱに入射した光源光Ｌ１は、液晶層ＬＱＬ内で散乱される（散乱状態）。

第１の透明表示パネルＰ１は、光源光Ｌ１の伝搬経路における液晶ＬＱの配向を制御することにより、透明状態と散乱状態とを制御する。散乱状態において光源光Ｌ１は液晶ＬＱにより放出光Ｌ２として前面２０ｆ側から第１の透明表示パネルＰ１の外部に出射される。また、背面１０ｂ側から入射した背景光Ｌ３は、基板１０、液晶層ＬＱＬ、および基板２０を透過して、前面２０ｆから外部に出射される。放出光Ｌ２および背景光Ｌ３は、前面２０ｆ側にいる観察者に視認される。観察者は、放出光Ｌ２と、背景光Ｌ３とを組み合わせて認識することができる。

（回路の構成例）
次に、図３に示す第１の透明表示パネルＰ１が備える回路の構成例について説明する。図５は、図３の第１の透明表示パネルが備える回路の一例を示す回路ブロック図である。図５に示すコモン電極ＣＥに接続される配線経路は、例えば図４に示す基板２０に形成されている。図５では、基板２０に形成された配線を点線で図示している。図５に示す例では、光源制御部３２が、駆動回路４０に含まれる。変形例としては、駆動回路４０とは別に光源制御部３２を設ける場合もある。光源制御部３２は、例えば図３に示すサイド光源装置３０に接続される配線基板（図示は省略）に形成され、当該配線基板を介して光源部３１に電気的に接続されている。

図５に示す例では、駆動回路４０は、信号処理回路４１、画素制御回路４２、ゲート駆動回路４３、ソース駆動回路４４、およびコモン電位駆動回路４５を備える。また、光源部３１は、例えば赤色光源、緑色光源、および青色光源となる発光ダイオード素子３１ｒ、３１ｇ、３１ｂを備える。図１に示すように、基板１０は、基板２０よりも面積が大きいので、駆動回路４０およびサイド光源装置３０のそれぞれは、基板１０上に設けられている。

信号処理回路４１は、入力信号解析部（入力信号解析回路）４１１、記憶部（記憶回路）４１２、および信号調整部４１３を備える。第１の透明表示パネルＰ１は、画像の表示を制御する制御回路を備える制御部９０を有し、信号処理回路４１の入力信号解析部４１１には、制御部９０から図示しないフレキシブル配線板などの配線経路を介して入力信号ＶＳが入力される。なお、制御部９０には、画像データ分離部ＩＤＳから黒色データ以外の色データからなる画像データが送られてくる。入力信号解析部４１１は、外部から入力された入力信号ＶＳに基づいて解析処理を行い、入力信号ＶＣＳを生成する。入力信号ＶＣＳは、例えば、入力信号ＶＳに基づいて、第１の透明表示パネルＰ１の各画素ＰＩＸ（図３参照）にどのような階調値を与えるかを定める信号である。

信号調整部４１３は、入力信号解析部４１１から入力された入力信号ＶＣＳから入力信号ＶＣＳＡを生成する。信号調整部４１３は、入力信号ＶＣＳＡを画素制御回路４２へ送出し、光源制御信号ＬＣＳＡを光源制御部３２へ送出する。光源制御信号ＬＣＳＡは、例えば、画素ＰＩＸへの入力階調値に応じて設定される光源部３１の光量の情報を含む信号である。例えば、暗い画像が表示される場合、光源部３１の光量は小さく設定される。明るい画像が表示される場合、光源部３１の光量は大きく設定される。

画素制御回路４２は、入力信号ＶＣＳＡに基づいて水平駆動信号ＨＤＳと垂直駆動信号ＶＤＳとを生成する。例えば、本実施形態では、フィールドシーケンシャル方式で駆動されるので、水平駆動信号ＨＤＳと垂直駆動信号ＶＤＳとが光源部３１が発光可能な色毎に生成される。ゲート駆動回路４３は水平駆動信号ＨＤＳに基づいて１垂直走査期間内に第１の透明表示パネルＰ１（図３参照）のゲート線ＧＬを順次選択する。ゲート線ＧＬの選択の順番は任意である。図３に示すように複数のゲート線（信号配線）ＧＬは、Ｘ方向に延び、かつ、Ｙ方向に沿って配列されている。

ソース駆動回路４４は垂直駆動信号ＶＤＳに基づいて１水平走査期間内に第１の透明表示パネルＰ１の各ソース線ＳＬに各画素ＰＩＸ（図３参照）の出力階調値に応じた階調信号を供給する。図３に示すように複数のソース線（信号配線）ＳＬは、Ｙ方向に延び、かつ、Ｘ方向に沿って配列されている。ゲート線ＧＬとソース線ＳＬとの交差毎に、一つの画素ＰＩＸが形成される。ゲート線ＧＬとソース線ＳＬとが交差する部分のそれぞれには、スイッチング素子Ｔｒ（図５参照）が形成されている。図３および図５に示す複数のゲート線ＧＬおよび複数のソース線ＳＬは、図に示す液晶ＬＱを駆動する駆動信号を伝送する複数の信号配線に相当する。

図５に示すスイッチング素子Ｔｒとして例えば、薄膜トランジスタが用いられる。薄膜トランジスタの種類は特に限定されず、例えば、以下のようなものを例示できる。ゲートの位置で分類すると、ボトムゲート型トランジスタ又はトップゲート型トランジスタを挙げることができる。また、ゲートの数で分類すると、シングルゲート薄膜トランジスタと、ダブルゲート薄膜トランジスタとを挙げられる。スイッチング素子Ｔｒのソース電極及びドレイン電極のうち一方はソース線ＳＬに接続され、ゲート電極はゲート線ＧＬに接続され、ソース電極及びドレイン電極のうち他方は、高分子分散型液晶ＬＣ（図４に示す液晶ＬＱ）の容量の一端に接続されている。高分子分散型液晶ＬＣの容量は、一端がスイッチング素子Ｔｒに画素電極ＰＥを介して接続され、他端がコモン電極ＣＥを介してコモン電位配線ＣＭＬに接続されている。また、画素電極ＰＥと、コモン電位配線ＣＭＬに電気的に接続されている保持容量電極との間には、保持容量ＨＣが生じる。なお、コモン電位配線ＣＭＬは、コモン電位駆動回路４５より供給される。

＜第２の透明表示パネル＞
次に、第２の透明表示パネルＰ２について説明する。ここで用いられる第２の透明表示パネルＰ２は、透明なガラス板を有し、背景を透過して視認可能としつつ、黒色画像を表示可能な透明表示パネルである。このような透明表示パネルとして、エレクトロクロミック素子をマトリクス状に配置して、電圧の印加により複数のエレクトロクロミック素子ごとに黒色を表示させることが可能な透明表示パネルが挙げられる。

まず、表示パネルの構成について説明する。本実施の形態で用いられる第２の透明表示パネルＰ２は、表示領域ＤＡにおいて、図３で示した第１の透明表示パネルＰ１と同様に、第１の透明表示パネルの画素ＰＩＸに対応するように複数のエレクトロクロミック素子をマトリックス状に有している。このエレクトロクロミック素子は、それぞれエレクトロクロミック材料を有し、素子ごとに電圧の印加ができるようになっている。

図６に示すように、本実施の形態の第２の透明表示パネルＰ２は、基板（アレイ基板）５０、基板（対向基板）６０、駆動回路７０を備える。第２の透明表示パネルＰ２は、第１の透明表示パネルＰ１と同様に、第２の透明表示パネルＰ２以外の部分は図示を省略している。第２の透明表示パネルＰ２は、外部から供給される入力信号に応じて表示領域ＤＡに黒色画像が形成される。

この第２の透明表示パネルＰ２は、第１の透明表示パネルＰ１と同様に、表示領域ＤＡの形状は、四角形以外に、多角形や円形などの形状とできる。表示領域ＤＡは、表示面を視た平面視において、第２の透明表示パネルＰ２が画像を表示する有効領域である。基板５０および６０のそれぞれは、平面視において表示領域ＤＡと重なる位置にある。駆動回路７０は、基板５０上に搭載されている。

図６に示すように、第２の透明表示パネルＰ２は、エレクトロクロミック層ＥＣＬを介して対向するように貼り合せられた基板５０および基板６０を有している。基板５０と基板６０とは、第２の透明表示パネルＰ２の厚さ方向であるＺ方向に配列される。言い換えれば、基板５０と基板６０とは、第２の透明表示パネルＰ２の厚さ方向（Ｚ方向）において互いに対向する。

基板５０は、エレクトロクロミック層ＥＣＬ（および基板６０）と対向する面を有する。また基板６０は、基板５０（およびエレクトロクロミック層ＥＣＬ）と対向する面を有する。基板５０は、図５の基板１０と同様に、スイッチング素子（能動素子）Ｔｒとしての複数のトランジスタ（トランジスタ素子）がアレイ状に配置されたアレイ基板である。また、基板６０は、表示面側に設けられた基板である。基板６０は、アレイ基板に対向配置された基板という意味で、対向基板と言い換えることができる。

エレクトロクロミック材料を含むエレクトロクロミック層ＥＣＬは、基板５０と基板６０との間にある。エレクトロクロミック層ＥＣＬは、光学変調素子である。第２の透明表示パネルＰ２は、上記したスイッチング素子を介してエレクトロクロミック層ＥＣＬの周辺に形成される電界の状態を制御することにより、そこを通過する光を変調する機能を備えている。この第２の透明表示パネルＰ２を平面視したとき、基板５０および基板６０にある表示領域ＤＡは、図６に示すようにエレクトロクロミック層ＥＣＬと重畳する。

また、基板５０と基板６０とは、シール部（シール材）ＳＬＭを介して接着される。図６に示すように、シール部ＳＬＭは、表示領域ＤＡの周囲を囲むように、周辺領域ＰＦＡに配置される。シール部ＳＬＭの内側には、図６に示すようにエレクトロクロミック層ＥＣＬがある。シール部ＳＬＭは、基板５０と基板６０との間にエレクトロクロミック層ＥＣＬを構成する電解液を封入するシールとしての役割を果たす。また、シール部ＳＬＭは、基板５０と基板６０とを接着する、接着材としての役割を果たす。

図７には、この第２の透明表示パネルＰ２の一部拡大断面図を示す。図７に示すように、エレクトロクロミック層ＥＣＬは、基板５０の内面側に設けられた第１の透明電極ＴＥ１（一対の電極の一方の電極）と、基板６０の内面側に設けられた第２の透明電極ＴＥ２（一対の電極の他方の電極）と、その間に配置されているエレクトロクロミック材料ＥＣＭと電解液ＥＬＴから構成されている。

基板５０及び基板６０は、ガラスやプラスチック等の材料からなり、透明な基板である。
基板５０の内面側（エレクトロクロミック層ＥＣＬ側）には、エレクトロクロミック素子ＥＣＥごとにマトリックス状に複数の透明電極ＴＥ１が形成され、基板６０の内面側（エレクトロクロミック層ＥＣＬ側）には、表示領域ＤＡの全面に透明電極ＴＥ１と対向する透明電極ＴＥ２が形成されている。

透明電極ＴＥ１，ＴＥ２は、ＭｇＡｇ、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、ＩＺＯ（インジウム・亜鉛酸化物）などから形成された透明な電極である。図示は省略しているが、第１の透明電極ＴＥ１と基板５０との間には、走査線、データ線、及び選択トランジスタなどが形成されている。

この透明電極ＴＥ１と透明電極ＴＥ２は、平面視した際に、重なる部分にエレクトロクロミック材料ＥＣＭが配置、形成されており、このエレクトロクロミック材料ＥＣＭが形成されている（独立して光調変化を制御できる）部分がエレクトロクロミック素子ＥＣＥとなる。エレクトロクロミック素子ＥＣＥは、上記説明した、透明電極ＴＥ１、透明電極ＴＥ２、エレクトロクロミック材料ＥＣＭおよび電解液ＥＬＴで形成され、黒色表示と透明表示とを切り替えることができる最小単位である。すなわち、このエレクトロクロミック素子ＥＣＥが１画素に相当する。

このとき、第１の透明表示パネルＰ１の画素ＰＩＸと、第２の透明表示パネルＰ２のエレクトロクロミック素子ＥＣＥ（図７参照）は、互いに少なくとも１つの大きさが同じであることが好ましく、全てが同じ大きさであることがより好ましい。これは、第１の透明表示パネルＰ１の画素電極ＰＥと、第２の透明表示パネルＰ２の第１の透明電極ＴＥ１（図７参照）の大きさが同じである、と言い換えてもよい。

エレクトロクロミック材料ＥＣＭは、電圧の印加により、黒色に着色した不透明状態と消色して透明状態とを可逆的に変化させることができる材料である。なお、ここで印加する電圧は正および負のいずれの電圧も印加できるようにする。

ここで使用されるエレクトロクロミック材料ＥＣＭとしては、着色時に黒色となり、消色時に透明となる、公知のエレクトロクロミック材料を挙げることができる。また、エレクトロクロミック材料ＥＣＭと他の材料とを組み合わせて黒色となるようにしてもよい。

ここで用いることができるエレクトロクロミック材料ＥＣＭとしては、Ｖ_２Ｏ_５、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、ＷＯ_３等の還元発色型材料や、ＮｉＯ、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＭｎＯ_２、ＣｏＯ等の酸化発色型材料等が挙げられる。電解液ＥＬＴとしては、通常、極性溶媒に支持電解質を混合・溶解させた組成物を用いることができる。

例えば、エレクトロクロミック材料ＥＣＭに還元発色型材料を用いた場合、透明電極ＴＥ１が正極、透明電極ＴＥ２が負極となるように電圧を印加すると、このエレクトロクロミック層ＥＣＬは透明となり、逆に、透明電極ＴＥ１が負極、透明電極ＴＥ２が正極となるように電圧を印加すると、このエレクトロクロミック層ＥＣＬは黒色となる。

また、エレクトロクロミック材料ＥＣＭと他の材料とを組み合わせて黒色とする構成例としては、例えば、国際公開第２０１９／１７２１３９号に記載されているように、エレクトロクロミック材料と銀化合物を併用することで、銀の還元析出も併せて行うものが例示できる。

この第２の透明表示パネルＰ２は、このように黒色と透明の表示を、エレクトロクロミック素子ＥＣＥごとに任意に選択して切り替えられるようになっており、第１の透明表示パネルＰ１の画素と同様の駆動方法を適用することで、駆動することができる。なお、第２の透明表示パネルＰ２は、第１の透明表示パネルＰ１とは異なり、黒色か透明かの変化を電圧の印加状態で調整できるため、入力信号の処理を簡素にでき、また光源装置の制御も必要がない。

＜画像データ分離部＞
本実施の形態においては、表示する画像データを、第１の透明表示パネルＰ１および第２の透明表示パネルＰ２に送る前に、画像データの色データに基づいてデータを振り分ける画像データ分離部ＩＤＳを有している。この画像データ分離部ＩＤＳは、表示する画像データから、黒色表示のデータのみで構成される黒色データと、黒色以外の色表示のデータで構成されるそれ以外の色データとに分離するものである。

このような黒色データとそれ以外の色データとを分離して、それぞれを表示する表示パネルを分けることで、黒色は黒表示専用の表示パネルで表示でき、かつ、その以外の色データは色彩表現の得意な表示パネルで表示させることで、色鮮やかな表現に加え、黒色も安定した表示を行うことができる。

すなわち、上記のように分離したデータのうち、黒色データは第２の透明表示パネルＰ２に、それ以外の色データは第１の透明表示パネルＰ１に送り、それぞれ表示させるようにする。ここで、図８を参照しながら、表示する画像データについて、そのデータの分離の流れの一例を説明する。

まず、表示する画像データとして、図８に示した画像データＩＭＧを用意する。ここで例示する画像データＩＭＧは、三角形に囲まれたエクスクラメーションマーク（感嘆符）を示しており、エクスクラメーションマークと三角形の外周部分が黒色データであり、それ以外の三角形の外周で囲まれた内部（エクスクラメーションマーク除く）が黄色で着色された画像データである。

この画像データＩＭＧを、本実施の形態における表示装置ＴＤで表示する場合、まず、画像データ分離部ＩＤＳにより、画像データＩＭＧの黒色データＩＭＧｂと、それ以外の色データＩＭＧａとに分離する。そして、分離した色データについて、黒色データを第２の透明表示パネルＰ２へ送信し、それ以外の色データを第１の透明表示パネルＰ１へ送信する。

データを受信した各透明表示パネルＰ１，Ｐ２は、受信したデータにより、どの画素に表示させるか各種の処理を行い、電圧を印加するなどの所定の処理を行ことで、それぞれの透明表示パネルに表示させる。このような処理を行って表示される画像は、図８に示したように、第１の透明表示パネルＰ１には、黄色部分のデータのみの画像データ（ＩＭＧａ）が表示され、それ以外は透明であり、第２の透明表示パネルＰ２には、黒色部分のデータのみの画像データ（ＩＭＧｂ）が表示され、それ以外は透明である。ここで、第１の透明表示パネルＰ１の画素ＰＩＸ、第２の透明表示パネルＰ２のエレクトロクロミック素子ＥＣＥが、それぞれ最小単位を示すように表しており（最小の四角）、互いに対応する位置に同じ大きさで設けられている。

なお、上記画像表示にあたっては、第１の透明表示パネルＰ１と第２の透明表示パネルＰ２での応答速度の違いから、表示する画像のタイミングを合わせる必要がある。一般には、エレクトロクロミック素子の応答速度が遅いため、画像データ分離部ＩＤＳで分離した画像について、第２の透明表示パネルＰ２での黒色データの表示に合わせて、第１の透明表示パネルＰ１でのそれ以外の色データを表示させる。

このように表示された画像を、図１および図２で示した観察者の視点から表示装置ＴＤを見た場合、図９に示したように表示装置ＴＤに表示された画像と、背景の景色とが、両方を確認でき、さらに、黒色表示もしっかりと認識できる。

なお、上記説明では、観察者１００側から、第１の透明表示パネルＰ１、第２の透明表示パネルＰ２の順に配置されている例について説明したが、この順番を入れ替えて、観察者１００側から、第２の透明表示パネルＰ２、第１の透明表示パネルＰ１の順に配置されていてもよい。

第２の透明表示パネルＰ２では、エレクトロクロミック素子により黒色が表示されるため、その配置位置が、第１の透明表示パネルＰ１の観察者１００側でも、背景１０１側でも、あまり影響を受けることなく、黒色表示が可能である。

したがって、より鮮明な色彩表現を観察者１００に認識させたい場合には、第１の透明表示パネルＰ１を観察者１００側に、第２の透明表示パネルＰ２を背景１０１側に配置することが好ましく、黒色を際立たせ、より明瞭なコントラストを観察者１００に認識させたい場合には、第２の透明表示パネルＰ２を観察者１００側に、第１の透明表示パネルＰ１を背景１０１側に配置することが好ましい。これは、表示画像が他方の透明表示パネルを透過することで、わずかながら光吸収が生じるためである。

以上、実施の形態および代表的な変形例について説明したが、上記した技術は、例示した変形例以外の種々の変形例に適用可能である。例えば、上記した変形例同士を組み合わせてもよい。

本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。例えば、前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、または、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。

本発明は、表示装置や表示装置が組み込まれた電子機器に利用可能である。

１０，２０，５０，６０ 基板
３０ サイド光源装置
３１ 光源部
３１ｒ，３１ｇ，３１ｂ 発光ダイオード素子
３２ 光源制御部
４０ 駆動回路
４１ 信号処理回路
４２ 画素制御回路
４３ ゲート駆動回路
４４ ソース駆動回路
４５ コモン電位駆動回路
９０ 制御部
１００ 観察者
１０１ 背景
ＣＥ コモン電極
ＣＭＬ コモン電位配線
ＤＡ 表示領域
ＥＣＥ エレクトロクロミック素子
ＥＣＬ エレクトロクロミック層
ＥＣＭ エレクトロクロミック材料
ＥＬＴ 電解液
ＧＬ ゲート線（信号配線）
ＨＣ 保持容量
ＨＤＳ 水平駆動信号
ＩＭＧ 画像データ
Ｌ１ 光源光
Ｌ２ 放出光
Ｌ３ 背景光
ＬＣ 高分子分散型液晶
ＬＣＳＡ 光源制御信号
ＬＱ 液晶
ＬＱＬ 液晶層
Ｐ１，Ｐ２ 透明表示パネル
ＰＥ 画素電極
ＰＦＡ 周辺領域（額縁領域）
ＰＩＸ 画素
ＲＦ 光反射膜
ＳＬ ソース線（信号配線）
ＳＬＭ シール部
ＴＥ１，ＴＥ２ 透明電極
Ｔｒ スイッチング素子
ＶＣＳ，ＶＣＳＡ，ＶＳ 入力信号
ＶＤＳ 垂直駆動信号

Claims (7)

1. 第１の透明表示パネルと、
   前記第１の透明表示パネルに対向して配置され、エレクトロクロミック素子をマトリクス状に配置した第２の透明表示パネルと、
   を有し、
   前記第１の透明表示パネルが有する画素と、前記第２の透明表示パネルの前記エレクトロクロミック素子とが対応して配置され、
   前記第１の透明表示パネルが有する少なくとも一つの前記画素と、前記第２の透明表示パネルが有する少なくとも一つの前記エレクトロクロミック素子の大きさが同じである、表示装置。
2. 請求項１に記載の表示装置において、
   表示する画像データの、黒色データとその他の色データとを分離し、前記黒色データは前記第２の透明表示パネルに、前記その他の色データは前記第１の透明表示パネルに、それぞれ送信する画像データ分離部を有する、表示装置。
3. 請求項２に記載の表示装置において、
   観察側から、前記第１の透明表示パネル、前記第２の透明表示パネルの順に配置されている、表示装置。
4. 請求項２に記載の表示装置において、
   観察側から、前記第２の透明表示パネル、前記第１の透明表示パネルの順に配置されている、表示装置。
5. 請求項１に記載の表示装置において、
   前記第１の透明表示パネルが、自発光素子を光源として有する、表示装置。
6. 請求項１に記載の表示装置において、
   前記第１の透明表示パネルは、マイクロＬＥＤ表示パネル、有機ＥＬ表示パネルまたは液晶表示パネルである、表示装置。
7. 請求項２の表示装置において、
   前記画像データ分離部で分離した画像について、前記第２の透明表示パネルでの前記黒色データの表示に合わせて、前記第１の透明表示パネルでの前記その他の色データを表示させる、表示装置。

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