JP4848653B2

JP4848653B2 - 両面表示装置

Info

Publication number: JP4848653B2
Application number: JP2005081895A
Authority: JP
Inventors: 雄三大土井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-03-22
Filing date: 2005-03-22
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2025-03-22
Also published as: JP2006267213A

Description

本発明は携帯電話、携帯機器などに用いられる主に中、小型の表示装置に関するものである。特に機器の表裏両面に表示機能を有する表示装置に関するものである。

近年の携帯電話は折りたたみ型が主流になっており、メイン画面以外に折りたたんだ状態でも情報を表示するサブ画面がメイン画面の裏側に設けられているものが多くなっている。ここでメイン画面とは携帯電話を操作する時に使用する内側の大きな画面で、サブ画面とは折りたたんだ状態でも見ることができる外側の画面のことである。このサブ画面は一般にはメイン画面より小さく、表示できる情報量は少ない。大きさや解像度は異なるが、メイン画面と同じドットマトリクス構成のバックライト付液晶表示パネルや有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）パネルなどを使用するので厚さが増すだけでなく、コストもかなり上昇する。

近年、携帯電話、携帯機器向けに半透過型液晶表示パネルが多く使用されている。この半透過型液晶表示パネルは、各画素の構成を透過モード用の透明画素電極部と反射モード用の反射画素電極部の２領域に分けるか、または半透過膜からなる画素電極を使用するなどの方法で、各画素が透過モードと反射モードの２つの機能を有するように構成されており、暗い場所ではバックライト光による透過モードとし、屋外の明るい場所では外光を光源とした反射モードとして使用できる。

この半透過型液晶表示パネルと、反射型液晶パネルの補助光源として一般に用いられるフロントライトの組み合わせ構成で、１枚のパネル構成で両面表示装置が可能となることが開示されている。（例えば、特許文献１、２参照）

このような構成であれば、フロントライトの反対側から見ると透過型パネルとして、フロントライト側では導光板を通して反射型パネルとして表示できるので、液晶パネルは１枚でよく、薄型化と低コスト化が可能となる。

また、この両面表示装置では表側と裏側で透過モードと反射モードで異なる表示モードにはなるが、パネルサイズ、解像度はどちらの側も同じ仕様なので、サブ画面でもメイン画面と同じ大画面化、高解像度化が図れる利点がある。

特開２００４−１９８８８６（図１、２）特開２００４−３４１４０８（図２、３）

しかし、１枚の半透過型液晶表示パネルを用いて、上述のような両面表示装置を構成した場合、半透過型液晶表示パネルに透過機能があるために表示画面を通して背景が透けて見えるという表示品質の問題がある。また、半透過型液晶表示パネルに限らず両面表示パネルの原理上、両側に表示がなされるので、観察画面の反対側の画像が他人に見られてしまうプライバシーの問題があった。

本発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、表示画面を通して背景が透けて見える表示品質の問題や、観察画面の反対側の画像が他人に見られてしまうことを防止することを目的とする。

本発明は、両面表示パネルに加えて、一方の画面側に光源ランプからの光をパネル面に導くとともに、前記一方の画面側より前記両面表示パネルに入射する外光を透過する
フロントライトを配置し、光制御パネルを、前記フロントライトの配置される一方の画面側の前記フロントライトの外側に近接して配置し、光制御パネルは、偏光制御型パネルと偏光板と反射偏光板とを備え、該光制御パネルに印加する電圧の制御により、該光制御パネルに入射した前記外光を前記偏光板により吸収すること及び前記反射偏光板により反射することによって、前記両面表示パネルにおける他方の画面側に表示される画面において、背景が透けて見えることがなくなり、前記両面表示パネルにおける前記一方の画面側に表示される画面において、画像が見えなくなり鏡状態となるものである。

本発明では、メイン画面と反対側にフロントライトを配置し、このフロントライトの外側に偏光制御型パネルと偏光板と反射偏光板とを備えた光制御パネルを配置して、光制御パネルに入射した外光を吸収及び反射することで、表示画面を通して背景が透けて見えるという表示品質の問題や、観察画面の反対側の画像が他人に見られてしまうプライバシーの問題を防止するとともに好きな時にサブ画面側を鏡として利用すること、更にメイン画面の輝度分布を一定にすることができる。

実施の形態１．
本発明の実施の形態１について図を用いながら説明する。図１は本発明の実施の形態１を示す両面表示装置の構成図である。両面表示パネルとしての半透過型液晶表示パネル１は、透過機能と反射機能を有する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板２と、カラーフィルタ（ＣＦ）基板３の間に液晶層４が挟まれており、偏光板５、６が両側に貼付されている。ここで偏光板５、６は位相調整用ならびに視野角改善用の位相板を含むものである。フロントライト７は、光源ランプ８と、面照明として光をパネル面に導く導光板９からなり、半透過型液晶表示パネル１の反射モード側に配置されている。

この実施の形態ではメイン画面が透過モードの場合で、光制御パネルとしての散乱制御型パネル１０は半透過型液晶表示パネル１とフロントライト７の間に配置されている。散乱制御型パネル１０は、例えば２枚の透明導体膜付のガラス基板間に高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ）を挟んだものがあげられる。光の散乱性を制御できるパネルであれば動的散乱（ＤＳ）など他の液晶モードや、液晶以外の原理、例えば電子ペーパーで使用される球体、微粒子分散パネルなどでも構わない。

なお、この図では説明用にフロントライト７の光方向を透過モードと反射モードの2つの画面領域があるように分けて記載しているが、実際には微細な各画素単位に透過モードと反射モードがある。以降の半透過型液晶表示パネル１を使用した他の実施の形態においてもフロントライト７のある側が反射モード側で、ない側が透過モード側である。

次に動作について説明する。例えば、散乱制御型パネル１０としてＰＤＬＣパネルを使用した場合、電圧を印加した状態で透明になるようにＰＤＬＣパネルの液晶層を構成する空孔樹脂とこの中に分散した液晶滴の屈折率を一致するように調整すれば、電圧を印加した状態では従来の両面表示装置と同じ両面表示状態にできる。電圧を印加しない状態であれば、散乱制御型パネル１０は空孔樹脂と液晶滴の屈折率の不一致によって散乱状態の白表示になるので、フロントライト７から半透過型液晶表示パネル１に入射する光と半透過型液晶表示パネル１の反射面から反射する光は散乱制御型パネル１０で散乱されて、反射モード側での画面は白くなり半透過型液晶表示パネル１の表示は見えなくなる。透過モード側の画面でも半透過型液晶表示パネル１に入射する背景からの外光はこの散乱制御型パネル１０で散乱されるので背景は白くぼやけて見えなくなる。

この光制御パネルは最も単純なべたパターンか、または数ｍｍピッチ程度の単純なモザイクパターンなどでよく、半透過型液晶表示パネル１の文字、画像情報などを読み取れない程度に表示される光の全部または一部を散乱できるパネルであればよい。

よって、光制御パネルはＴＦＴなどの複雑な構造のアクティブマトリクス型パネルは必要なく、微細配線もないので簡単な製造設備、製造工程で安価に製造できる。また、ＴＦＴのような２００度以上の製造温度を使用しないので、薄いガラス基板、フィルム基板、プラスチック基板を使用できる。

また、この実施の形態の散乱制御型パネル１０は偏光板を必要としない。よって、散乱制御型パネル１０の厚さは増すが、通常のメイン画面用とサブ画面用の２枚の液晶パネルを用いた場合に比較すると厚さを抑えることが可能である。光制御パネルは単純な構造のパネルなのでコスト上昇も最小限に押さえることができる。

この実施の形態の両面表示装置においては、光制御パネルを散乱状態に動作させることで、表示画面を通して背景が透けて見えるという表示品質の問題や、観察画面の反対側の画像が他人に見られてしまうプライバシーの問題を防止することができる。

一方、反射モードのサブ画面を使用する場合、通常の携帯電話では折りたたまれている状態であるので、画面反対側から他人に見られることや、背景からの外光が入らないので背景が透けて見える問題はない。

なお、携帯電話の折りたたみ状態における反射モードのサブ画面において、内側にある数字キーなどからの内部反射光が問題になる場合は、偏光板５の外側に往復で偏向方向が９０度回転するように１／４λ板を貼付すると、往復で１／２λの位相がずれて反射光は偏光板５に吸収されるので内部反射光の問題は解消できる。

さらに、この実施の形態のような半透過型液晶表示パネル１とフロントライト７の間に散乱制御型パネル１０を挿入する構成であれば、散乱制御型パネル１０に印加する電圧を中間的に調整することで、フロントライト光の散乱度合いを制御できるので、同時に透過モードのメイン画面の輝度視野角度依存性を制御することが可能である。

実施の形態２．
図２は実施の形態２を示す両面表示装置の構成図である。メイン画面が透過モードの場合で、散乱制御型パネル１０はフロントライト７の内側ではなく外側に配置されている。動作原理と効果は実施の形態１と同じで、反射モード側の画像を散乱制御型パネル１０で散乱させることで画面全体を白くぼやけて見えなくすることができる。

この構成では散乱制御型パネル１０の動作に関係なく、透過モードのメイン画面の輝度分布を一定に出来る。

実施の形態３．
図３は実施の形態３を示す両面表示装置の構成図である。メイン画面が反射モードの場合で、散乱制御型パネル１０は半透過型液晶表示パネル１のフロントライト７と反対側に配置されている。動作原理と効果は実施の形態１と同じで、透過モード側の画像を散乱制御型パネル１０で散乱させることで画面全体を白くぼやけて見えなくすることができる。

この構成では、透過モード側においても、画像が認識できる範囲内で、散乱制御型パネル１０の中間的な印加電圧の制御で輝度の視野角依存性を制御することができる。

実施の形態４．
図４は実施の形態４を示す両面表示装置の構成図である。メイン画面が透過モードの場合である。光制御パネルとして、例えば２枚の透明導体膜付のガラス基板間にＴＮモード液晶などを挟み込んで偏光制御型パネル１１にしたもので、外側に偏光板１２が貼付してある。これと半透過型液晶表示パネル１の偏光板６との組み合わせで光透過率を制御できる。光制御パネルとして偏光制御型パネル１１は両側に偏光板の貼付が必要であるが、本実施の形態では片方は半透過型液晶表示パネル１の偏光板６と兼用することで偏光板枚数の削減と薄型化を図っている。

次に動作について説明する。光制御は偏光制御型パネル１１によって偏光方向を制御して、偏光板６または１２の偏光吸収により黒（暗）表示にすることで行う。偏光制御型パネル１１に電圧を印加した状態で黒表示にするか、電圧を印加しない状態で黒表示にするかは、偏光板６に対する偏光制御型パネル１１の液晶配向方向と偏光板１２の吸収軸方向の組み合わせで選択できる。

例えば偏光制御型パネル１１がＴＮモード液晶パネルの場合、光制御パネルが電圧を印加した状態で透明になるように偏光板６、１２の吸収軸方向を同方向に配置すると、電圧を印加した状態では偏光方向は影響を受けないので従来の両面表示装置と同じ表示状態になる。電圧を印加しない状態であれば、偏光方向は９０度の回転角度に捩れた方向に変わるので、偏光板６または１２が偏光を吸収して黒表示状態になる。

電圧を印加しない状態で、反射モード側から半透過型液晶表示パネル１に入射する外光は偏光板６で吸収され、透過モードのメイン画面では背景が見えなくなる。

一方、半透過型液晶表示パネル１から反射する光は偏光板１２で吸収されて、反射モードのサブ画面は黒表示となって見えなくなる。

なお、光の偏光方向を制御できるパネルであればＴＮモード以外のＳＴＮモード、垂直配向（ＶＡ）モード、水平電界（ＩＰＳ）モードなどの光の複屈折性を利用した液晶パネルでも利用可能であるが、透過率が高い旋光性を利用したＴＮモードが望ましい。また、偏光制御型パネル１１は、充分な大きさの偏光制御が可能であれば液晶以外の光学結晶素子などを使用しても構わない。

本実施の形態では、偏光制御型パネル１１と偏光板１２の厚さが増すが、通常のメイン画面用とサブ画面用の２枚の液晶パネルを用いた場合に比較すると厚さを抑えることが可能である。

また、この光制御パネルは実施の形態１に示したような最も単純なべたパターンか、または数ｍｍピッチ程度の単純なモザイクパターンなどでよく、半透過型液晶表示パネル１の文字、画像情報などを読み取れない程度に表示される光の全部または一部を吸収できるパネルであればよいのでコスト上昇も最小限に押さえることができる。

実施の形態５．
図５は実施の形態５を示す両面表示装置の構成図である。メイン画面が透過モードの場合で、偏光制御型パネル１１がフロントライト７の内側に配置されている。動作原理と効果は実施の形態１と同じである。なお、偏光板１２は偏光制御型パネル１１の黒表示時に透過モード側のメイン画面に使用するフロントライト光まで吸収しないようにフロントライト７の外側に配置する必要がある。

実施の形態６．
図６は実施６の形態を示す両面表示装置の構成図である。メイン画面が反射モードの場合で、偏光制御型パネル１１と偏光板１２は半透過型液晶表示パネル１のフロントライト７と反対側に配置されている。これと半透過型液晶表示パネル１の偏光板５との組み合わせで光透過率を制御できる。透過モード側の画面の覗き見防止は、偏光制御型パネル１１が黒表示となるように制御する。またこの時は、背景からの外光も偏光板５で吸収されるので、反射モード側の画面から背景が透けて見えることがなくなる。

実施の形態７．
図７は実施７の形態を示す両面表示装置の構成図である。メイン画面が透過モードの場合である。実施の形態４にさらに、片方の偏光を反射する反射偏光板１３が偏光制御型パネル１１の半透過型液晶表示パネル１側に貼付してある。

次に動作について説明する。例えば偏光制御型パネル１１がＴＮモード液晶パネルの場合、電圧を印加した状態で透明になるように偏光板６、１２の透過軸方向と反射偏光板１３の透過軸を同じ方向に配置すると、電圧を印加した状態では偏光制御型パネル１１の液晶層で偏光は影響を受けないので従来の両面表示装置と同じ表示状態になる。電圧を印加しない状態であれば、反射モード側からの外光は、偏光板１２で片方の偏光は吸収され、偏光板１２を透過したもう一方の偏光は偏光制御型パネル１１の液晶層で９０度の回転角度に捩れた方向に変わるので、反射偏光板１３はこの偏光を反射する。反射した偏光は偏光制御型パネル１１の液晶層で再び９０度の回転角度に捩れて、元の外光方向に戻るので鏡状態になる。

一方、反射モードにおけるフロントライト７の光で半透過型液晶表示パネル１に反射され偏光板６を透過する光は偏光制御型パネル１１の液晶層で９０度の回転角度に捩れた方向に変わるので、偏光板１２で吸収されて見えなくなる。

このように偏光制御型パネル１１に印加する電圧を制御することで、外光を反射偏光板１３で反射し、反射モードの画面からの光は偏光板１２で吸収することができるので、表示画面を通して背景が透けて見えるという表示品質の問題や、サブ画面である反射モードの画像が他人に見られてしまうプライバシーの問題を防止することができる。

また、本構成であれば、覗き見防止だけでなく、偏光制御型パネル１１を制御することで、好きな時にサブ画面側を鏡として利用することができる。

実施の形態８．
図８は実施の形態８を示す両面表示装置の構成図である。偏光制御型パネル１１、偏光板１２および反射偏光板１３が半透過型液晶表示パネル１とフロントライト７の間に配置されているが、基本的な動作、効果は実施の形態７と同じである。

実施の形態９．
図９は実施の形態９を示す両面表示装置の構成図である。メイン画面が反射モードの場合である。この構成は光制御パネルを半透過型液晶表示パネル１のフロントライト７と反対側の透過モードのサブ画面側に配置しただけで、基本的な動作、効果は実施の形態７と同じである。

実施の形態１０．
図１０は実施の形態１０を示す両面表示装置の構成図である。メイン画面が透過モードの場合である。光制御パネルとして、例えば２枚の透明導体膜付のガラス基板間に例えばゲストホスト型液晶（ＧＨ液晶）などを挟み込んで光吸収型パネル１４にしたものである。光吸収型パネル１４に印加する電圧を制御することで光吸収量を制御できる。ＧＨ液晶パネルは液晶に添加した色素で光吸収を行うが、色素材料や液晶配向モードによって片方の偏光だけを吸収することも、両方の偏光を吸収するようにも構成できる。この実施の形態においては電圧を印加しない状態で、偏光板６の透過軸方向の偏光を吸収することが可能な光吸収型パネル１４を示しており、電圧を印加すると光を吸収しない状態に出来る。光吸収型パネル１４に偏光板は貼付なくてもよい。

次に動作について説明する。光吸収型パネル１４に電圧を印加しない状態で、偏光板６の透過軸方向の偏光を光吸収型パネル１４が吸収できるので、反射モード側からの外光や、反射モードのサブ画面の光を吸収することができる。なお、光吸収型パネル１４で吸収できない偏光成分は従来と同様に偏光板６で吸収される。

このように構成された両面表示装置においては、光吸収型パネル１４に印加する電圧を制御することで、表示画面を通して背景が透けて見えるという表示品質の問題や、観察画面の反対側の画像が他人に見られてしまうプライバシーの問題を防止することができる。

実施の形態１１．
図１１は実施の形態１１を示す両面表示装置の構成図である。光吸収型パネル１１が半透過型液晶表示パネル１とフロントライト７の間に配置されているが、基本的な動作、効果は実施の形態１０と同じである。

実施の形態１２
図１２は実施の形態１２を示す両面表示装置の構成図である。メイン画面が反射モードの場合である。この構成は光吸収型パネル１１を半透過型液晶表示パネル１のフロントライト７と反対側のサブ画面側に配置しただけで、基本的な動作、効果は実施の形態１０と同じである。

実施の形態１３．
図１３は実施の形態１３を示す両面表示装置の構成図である。従来の両面表示装置が透過型液晶表示パネル２１とこの両側に配置されたフロントライト７ａ、７ｂで構成されたものに適用した場合で、この実施の形態では散乱制御型パネル１０を透過型液晶表示パネル２１とフロントライト７ａとの間に配置したものである。この両面表示装置はフロントライト７ｂとの間に配置したものも等価である。また、実施の形態２のように散乱制御パネル１０の配置をフロントライト７ａまたは７ｂの外側に配置することもできる。

この実施の形態では両側とも透過モードである点を除いて、基本的な動作、効果は実施の形態１と同じである。散乱制御型パネル１０により画面全体を光散乱によって白くすることができるので、表示画面を通して背景が透けて見えるという表示品質の問題や、観察画面の反対側の画像が他人に見られてしまうプライバシーの問題を防止することができる。

また、実施の形態４〜１２のように光制御パネルを散乱制御パネル１０の代わりに、偏光制御型パネル１１と偏光板１２、さらに反射偏光板１３との組み合わせや、光吸収型パネル１３などに置き換えても良い。

このように構成された両面表示装置においては、表示画面を通して背景が透けて見えるという表示品質の問題や、観察画面の反対側の画像が他人に見られてしまうプライバシーの問題を防止することができる。

実施の形態１４．
図１４は実施の形態１４を示す両面表示装置の構成図である。従来の両面表示装置が両面に発光する例えばエレクトロルミネセンス（ＥＬ）パネル２２で構成されたものに適用した場合で、散乱制御パネル１０を少なくとも一方の側に配置したものである。基本的な動作、効果は実施の形態１と同じであり、実施の形態４〜１２のように光制御パネルを散乱制御パネル１０の代わりに、偏光制御型パネル１１と偏光板１２さらに反射偏光板１３との組み合わせや、光吸収型パネル１３などに置き換えても良い。

このように構成された両面表示装置においては、観察画面の反対側の画像が他人に見られてしまうプライバシーの問題を防止することができる。

以上の実施の形態では両面表示パネルとして液晶表示パネルを主に説明を行ったが、これに限定されることなく、エレクトロクロミック素子や、電界放出素子（ＦＥＤ）などの自発光パネル、その他の原理の両面表示パネルにも光制御パネルは適用できる。

また、以上の実施の形態では両面表示パネルの片方のみに光制御パネルを配置した例について述べたが、両側に配置してもよく、この場合はどちらの画面側でも本目的を達成することができる。

本発明の実施の形態１における両面表示装置の構成図である。本発明の実施の形態２における両面表示装置の構成図である。本発明の実施の形態３における両面表示装置の構成図である。本発明の実施の形態４における両面表示装置の構成図である。本発明の実施の形態５における両面表示装置の構成図である。本発明の実施の形態６における両面表示装置の構成図である。本発明の実施の形態７における両面表示装置の構成図である。本発明の実施の形態８における両面表示装置の構成図である。本発明の実施の形態９における両面表示装置の構成図である。本発明の実施の形態１０における両面表示装置の構成図である。本発明の実施の形態１１における両面表示装置の構成図である。本発明の実施の形態１２における両面表示装置の構成図である。本発明の実施の形態１３における両面表示装置の構成図である。本発明の実施の形態１４における両面表示装置の構成図である。

符号の説明

１半透過型液晶表示パネル、２ＴＦＴ基板、３ＣＦ基板、４液晶層、５、６偏光板、７フロントライト、８光源、９導光板、１０散乱制御型パネル、１１偏光制御型パネル、１２偏光板、１３反射偏光板、１４光吸収型パネル、２１透過型液晶表示パネル、２２両面発光ＥＬパネル

Claims

１枚のパネルで両面表示可能な両面表示パネルを備えた両面表示装置において、
前記両面表示パネルは、一対の基板間に液晶層を挟み、前記一対の基板の両側に一対の偏光板が貼付されて構成され、
前記両面表示パネルの外側の一方の画面側に光源ランプからの光をパネル面に導くとともに、前記一方の画面側より前記両面表示パネルに入射する外光を透過するフロントライトを配置し、
前記両面表示パネルからの光を制御可能な光制御パネルを、
前記フロントライトの配置される一方の画面側の
前記フロントライトの外側に近接して配置し、
前記光制御パネルは、偏光制御型パネルと偏光板と反射偏光板とを備え、
該光制御パネルに印加する電圧の制御により、
該光制御パネルに入射した前記外光を前記偏光板により吸収すること及び前記反射偏光板により反射することによって、前記両面表示パネルにおける他方の画面側に表示される画面において、背景が透けて見えることがなくなり、
前記両面表示パネルにおける前記一方の画面側に表示される画面において、画像が見えなくなり鏡状態となる
ことを特徴とする両面表示装置。
前記両面表示パネルが、透過モードと反射モードの両表示機能を有する半透過液晶表示パネルであり、前記フロントライトの配置される一方の画面側が反射モード側に対応することを特徴とする請求項１記載の両画面表示装置。