JP5303243B2 - 表示装置 - Google Patents
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Description
例えば、表示体として電気泳動表示シート、反射型液晶表示パネル、磁気反転式表示器等を備えた表示装置は、外光を利用してその反射部と吸収部の組み合わせによって表示を行うので、明るい環境では照明光源が不要であり、照明のための電力を消費しない利点がある。
その電気泳動表示層の基本的な構造としては、電気泳動粒子が水平に移動するもの、垂直に移動するもの、電気泳動粒子と分散媒からなる電気泳動表示用分散液が内包されたマイクロカプセルを使用し、その内部の電気泳動粒子が垂直に移動するものなどがある。(例えば、特許文献1参照。)
また、特許文献2に見られるように、多数の電気泳動表示素子をドットマトリクス状に配列し、その各電気泳動表示素子の中央にLED(発光ダイオード)を配置して組み合わせ、日中は電気泳動表示素子によってデータを表示し、夜間はLEDの発光を利用して電気泳動表示素子の表示内容を照明するようにした表示装置も提案されている。
しかし、このように照明器具を用いて照明するのでは、表示装置自体は薄型であっても全体として薄型のニーズに反することになってしまう。また、照明のためにかなりの電力を消費するため、低消費電力のニーズにも反してしまう。さらに、屋外で移動しながら表示するような場合には、表示装置の外部から照明するのは困難であり、仮に照明できたとしても、照明器具が目障りになって表示の視認性を損ねるという問題が生じる。
また、そのマスク板は熱伝導性のよい金属で形成されているとよい。それによって、屋外で使用するような場合に、太陽光の熱を放熱したりケース本体に逃がしたりし易くなる。
上記複数のセグメント照明体およびその各配線を上記マスク板の裏面に配設すると、それらの取り付けや配線を容易且つ確実に行うことができ、作業性、耐久性、メンテナンス性の点でもよい。
その場合、各セグメント領域ごとにその対向する両側縁に沿ってそれぞれ上記セグメント照明体がその間に上記導光シートを介在させて設けると、さらに均一性と明るさが高まる。
また、上記複数のセグメント照明体をそれぞれ、発光源と、その発光光をガイドする導光板と、その導光板における上記セグメント領域を照明する光の出射面以外の外周面を覆う反射シートとによって構成するとよい。それによって、照明効率を高めるとともに照明光量を平均化することができる。
もしくは、上記複数のセグメント照明体がそれぞれ、白色光源と、その発光光を彩色する部材とを備えるようにしてもよい。それによっても、表示色を任意に設定することができ、発光光を黄色に彩色する部材を使用すれば、表示色が黄色と黒になり視認性が向上する。
これによって、上記表示体の複数のセグメント領域のうち、高反射率状態になったセグメント領域はセグメント照明体によって照明されて明るく見え、低反射率状態になったセグメント領域は照明されないため黒さが損なわれず、極めてコントラストのよい表示がなされる。しかも、必要最小限のセグメント照明体だけを発光させるので、消費電力の節減にもなる。
上記表示体の各セグメント領域の近傍領域に反射層又は光拡散層を配置すれば、各セグメント照明体による照明効率を高めることができる。
上記表示体が、電気泳動表示層を持つ電気泳動表示シートであり、その複数の各セグメント領域はそれぞれ独立したセグメント電極によって形成されているのが望ましい。
それによって、最も薄型で低消費電力の表示装置を実現できる。
上記各表示装置において、上記表示体の複数のセグメント領域が、数字を表示する7セグメントを構成する各セグメント領域であることができ、スコアボードや大型のデジタル時計、その他の数字情報表示用の表示装置に最適である。
まず、この発明による表示装置の基本的な実施形態について図1〜図5を参照して説明する。
〔第1の実施形態〕
図1及び図2はその第1の実施形態を示し、図1はその表示装置の平面図、図2はそのX−X線に沿う模式的な断面図である。
なお、各セグメント照明体2a〜2gの各発光源4を発光させるための電流を流す配線は、表示体1の背景領域1Bの部分に貫通孔を設けて、裏面側から導入される。
しかし、暗い環境では白表示状態のセグメント領域の明度が低下し、黒表示状態のセグメント領域とのコントラストが低下して、表示の視認性が悪くなり、ある程度以上暗くなると視認できなくなる。
さらに、図2に示すように、高反射率状態(白表示状態)になったセグメント領域(この例では1g)を照明するセグメント照明体(この例では2g)のみを発光させるようにすれば、そのセグメント領域のみがその照明光を反射して明るくなり、その他の部分は暗い(黒い)ままになるので、極めてコントラストが高い表示になる。しかも、必要最小限のセグメント照明体だけを発光させればよいので、消費電力の節減にもなる。
次に、この発明による表示装置の第2の実施形態を図3によって説明する。この実施形態において第1の実施形態と異なるのは、図1に相当する平面図は省略しているが、各セグメント領域1a〜1gごとに、その表示面側に重なるように、各セグメント照明体2a〜2gからの光を散乱させながら導く導光シート8を配置した点である。
図3は第1の実施形態の図2に相当する図であり、各セグメント領域1e,1gに対して、その表示面側に重なるように、各セグメント照明体2e,2gからの光を散乱させながら導く導光シート8をそれぞれ配設している。他の各セグメント領域1a,1b,1c,1d,1fに対しても同様に導光シート8を配置している。
次に、この発明による表示装置の第3の実施形態を図4及び図5によって説明する。図4はその表示装置の平面図、図5はそのX−X線に沿う模式的な断面図であり、図1及び図2と同じ部分には同一の符号を付してあり、それらの説明は省略する。
この実施形態において前述した第1の実施形態と異なるのは、表示体1のセグメント領域1a〜1dで囲まれた四角い背景領域1Baとセグメント領域1d〜1gで囲まれた四角い背景領域1Bbにも、それぞれセグメント照明体ユニット5,6を配設し、図1におけるセグメント照明体2dを設けていない点だけである。
この実施形態によれば、図5に示すように、高反射率状態(白表示状態)になったセグメント領域(この例では1g)を、その両側の発光源4によって照明するので、そのセグメント領域全体がより均一に明るく照明されて白さが増し、視認性が向上する。
このセグメントカラー照明体2Cを使用すれば、表示内容や表示目的等に応じて任意に表示色を変えたり、部分的に色を変えて表示するようなこともできる。
上記各実施形態において、表示体1の各セグメント領域1a〜1gの近傍領域に反射層又は光拡散層を配置すれば、各セグメント照明体による照明効率を高めることができる。
次に、この発明による表示装置の第4の実施形態を図7および図8によって説明する。前述した第3の実施形態と同様に、図7はその表示装置の平面図、図8はそのX−X線に沿う模式的な断面図であり、図4及び図5と同じ部分には同一の符号を付してあり、それらの説明は省略する。この第4の実施形態において第3の実施形態と異なるのは、表示体1の各セグメント領域1a〜1gごとに、その対抗する側縁に沿って配設された各セグメント照明体間に、その表示面側に重なるように、各セグメント照明体からの光を散乱させながら導く導光シート8を配置した点である。したがって、各導光シート8は各セグメント領域1a〜1gごとに独立して設けられている。
次に、この発明による表示装置のより具体的な実施形態である第5の実施形態を、図9〜図15を参照して説明する。
図9はその表示装置の外観を示す平面図、図10はそのX−X線に沿う略断面図、図11はその表示装置を構成する表示体側ユニットの平面図、図12はマスク板側ユニットの裏面図である。
この表示装置は、図11に示す表示体側ユニット10と、同一外形の図12に示すマスク板側ユニット20(図示の状態から表裏を反転して)とが、重ね合わされ、図10に示すようにねじ29によって結合されて構成されている。
また、このマスク板21の外表面は、後述する表示体11のセグメント領域以外の領域である背景領域と同等の色又は反射率を有するようにするのが、表示のコントラストを向上させるために望ましい。
その表示体11には、数字を表示するための7セグメントを構成するセグメント領域11a〜11gが、それぞれ前述したセグメント電極によって設けられており、それらの各セグメント領域11aから11gのセグメント電極と前面の透明電極(COM)との間に印加する電圧の極性によって選択的に、反射率が高い高反射率状態(白表示状態)と反射率が低い低反射率状態(黒表示状態)とに二値的に変化させることによって、0〜9の数字を表示することができる。
なお、表示体11の透明電極(COM)および各セグメント電極と背景電極への配線は図示を省略している。
マスク板21は外周部が後方(図12では手前側)に折り曲って側縁部21iを形成しており、平面部には図9で説明したように、上述した表示体11の7セグメントの各セグメント領域11a〜11gと同一又は近似形状の独立した7個の開口21a〜21gが形成されている。そして、その各開口間の8本の渡り部21wによって周辺部と島状部が接続されて一体になっている。また、このマスク板21の周辺部の上述した支持板12のスペーサ柱15と対応する位置に、ねじ孔21hが形成されている。
2個のセグメント照明体22aはセグメント領域11aを、3個のセグメント照明体22bはセグメント領域11bを、3個のセグメント照明体22cはセグメント領域11cを、2個のセグメント照明体22dはセグメント領域11dを、2個のセグメント照明体22eはセグメント領域11eを、3個のセグメント照明体22fはセグメント領域11fを、3個のセグメント照明体22gはセグメント領域11gを、それぞれ個別に照明するように、いずれも発光面を対応する各開口21a〜21gに向けている。
そして、同じセグメント領域を照明する複数のセグメント照明体22(例えば3個のセグメント照明体22b)を互いに直列に接続して、その配線26の一部を幅の狭い渡り部21wを通してマスク板21の裏面を這わせ、その各組の配線26の両端部をマスク板21の側縁部21iに取り付けた給電用のコネクタ27の各端子(図示されていない)に接続する。
このようにすれば、各セグメント照明体22の配線処理を容易に、且つ外部から全く見えないようにすることができる。なお、同じセグメント領域を照明する複数のセグメント照明体22を互いに並列に接続して給電するように配線してもよい。そうすれば、配線は増えるが、全てのセグメント照明体22に同じ電圧(例えば12V)を印加することができる。
図10における表示体11は模式的に示しており、セグメント領域11eは黒で黒表示状態であることを、セグメント領域11gは白で白表示状態であることをそれぞれ示し、それ以外の部分は背景領域であり実際には黒表示状態であるが、セグメント領域11eと区別できるように斜線を施して示している。なお、その背景領域は、マスク板21によってマスクされているため表側からは見えないので、白表示状態でも、あるいはその部分が動作しなくても、特に問題はない。
このように、セグメント領域11a〜11gを表示すべき数字に合わせて選択的に白表示状態および黒表示状態にして、白表示状態になったセグメント領域を照明するセグメント照明体のみを発光させることにより、暗所でもコントラストよく数字を表示することができる。
このセグメント照明体22は、発光源34と、その発光源34の発光光をガイドする導光板32と、その導光板32におけるセグメント領域を照明する光の出射面以外の外周面を覆う反射シート(フィルム)33とを備えている。
図13および図14に示す具体例では、絶縁性で薄く細長い基板31上に3個の発光源34が長手方向に間隔を置いて配設され、基板31上にパターン形成されたリード線36によって直列に接続されており、そのリード線36の両端部が、基板31の後方に突出した端子部31aの一対のハンダ部35に接続されている。その端子部31a上にツェナダイオード37と抵抗38とが設けられ、互いに並列に接続されて発光源34と直列に接続されている。なお、3個の発光源34を互いに並列に接続してもよい。
そして、この導光板32の前面32a以外の外周面を覆うように内側の面が反射性を有する反射シート33を貼り付けて、その導光板32を各発光源34の発光面が後面32bに近接して対向するように配置して、反射シート33の下面を導光板32上に貼り付けて構成する。
ツェナダイオード37は直列に接続した3個の発光源34に印加する電圧を一定にするために、抵抗38は直列に接続した3個の発光源34に流れる電流を制限するために介挿している。
図15において、ハッチングを施したセグメント領域11a,11gは黒表示状態であり、それ以外のセグメント領域11b,11c,11d,11e,11fは白表示状態である。マスク板21の表面はセグメント領域11a,11gとは異なるハッチングを施して示しているが、実際にはそれと殆ど同じ黒色に塗装されており、白で示した白表示状態のセグメント領域11b,11c,11d,11e,11fによって数字の「2」をコントラストよく白表示している。
なお、表示体11の各セグメント領域11a〜11gの近傍領域、およびマスク板21の裏面における上記各開口21a〜21gと各セグメント照明体22との間の領域に設けた反射層又は光拡散層14,24によって、各セグメント照明体22から出射される照明光によって各セグメント領域11a〜11gを効率よく照明させることができる。
例えば、発光源34として図6に示したセグメントカラー照明体2Cと同様に、発光色が異なる複数の発光源(赤色LED、緑色LED、および青色LED等)を使用し、その点灯すなわち発光の組み合わせによって、セグメント領域を照明する光の色彩を可変にすることもできる。それによって、表示する数字全体あるいはセグメントによって、表示色を各種の色に変えることができ、赤色LED、緑色LED、および青色LEDを全て発光させて白色表示をすることもできる。
発光源として、LEDに代えて超小型ランプや、有機EL発光体のような面発光体を使用することも可能であり、面発光体を使用する場合は導光板はなくてよい。表示体11として、電気泳動表示シートに代えて反射型液晶表示パネル等を使用してもよい。
数字を黒表示する場合は、マスク板21の表示面側を白塗料で白くしておくことによって、同様に数字が白背景に黒表示され、表示タイプに合わせて、黒または白に塗装することが、表示のコントラストを向上させるために望ましい。
次に、この発明による表示装置のより具体的な実施形態である第6の実施形態を、図16〜図18を参照して説明する。
図16はその表示装置の外観を示す平面図、図17はそのX−X線に沿う略断面図、図18はその一部拡大図である。
図16において、各セグメント領域11a〜11gに対応する導光シート8の輪郭線を破線で示している。このマスク板21の各開口21a〜21gの外側の部分で各導光シート8をマスク板21の裏面に貼り付けることができる。
散乱度は5ヘイズから40ヘイズの範囲で、用途や大きさなどに応じて適切に選定する。散乱度が高い方が明るさの均一性は増し、明るさも強く感じるが、黒表示の場合に黒レベル上がってしまうため、表示のコントラストが低下する恐れがある。
ここで、この発明による表示装置に備える表示体の具体例について説明する。
この表示体(第1、第2の実施形態における表示体1)として、最も適しているのは電気泳動表示層を持つ電気泳動表示シートであるので、その構成例および表示原理を、図19と図20によって説明する。
図19は電気泳動表示シートの一部を拡大して模式的に示す断面図、図20はその表示原理を説明するための電気泳動表示層の拡大断面図である。これはマイクロカプセルを使用した電気泳動表示層を持つ電気泳動表示シートの例で、公知のものである。
この電気泳動表示シート210はシート状で薄く、電圧を印加して表示状態を変化させた後、その電圧の印加を停止してもその表示状態を保持するメモリ性効果を持つので、消費電力が極めて僅かで済む。
そして、複数のセグメント電極216Sのうち、負電圧を印加したセグメント電極の領域は反射率が高くなって白表示状態になる。正電圧を印加したセグメント電極の領域と背景電極216Bの領域は反射率が低くなるので黒表示状態になる。それによって、数字等の文字や記号を白表示できる。印加電圧の極性を逆にすると表示の白黒が反転して黒表示になる。
この反射型液晶表示パネル40は、液晶層42を挟持した一対のガラス基板43a、43bを一定の間隔(約2μm)を保ってシール剤47で接着している。そのガラス基板43aの内面には全面電極44aが、ガラス基板43bの対向する内面には、複数のセグメント電極44sとそれ以外の領域に一体の背景電極44bとが透明導電膜(ITO)によって形成されており、その上にそれぞれ配向膜45a、45bが形成されて配向処理が成されている。
さらに、図21で上側のガラス基板43aの外側には、第1の偏光板41aが設置され、下側のガラス基板43bの外側には、第1の偏光板41aと偏光軸の方向を一致させて第2の偏光板41bが設置されている。そして、この第2の偏光板41bの外側に反射板46が配置されている。第1の偏光板41a及び第2の偏光板41bは、偏光方向が吸収軸に平行な直線偏光は吸収し、偏光方向が吸収軸と直交する直線偏光は透過する吸収型偏光板である。
また、液晶層42に強誘電性液晶やコレステリック液晶などの2つの安定状態を持つメモリ性液晶を採用することによって、表示状態を変える時だけそのセグメント領域に電圧を印加すれば、その後は電圧無印加でも表示状態を維持することができ、消費電力を大幅に低減することが可能になる。
次に、この発明による表示装置を用いたデジタル表示式電子時計の構成例を、図22のブロック図によって説明する。
この電子時計は、時計駆動回路50と、それによって駆動される時刻表示ユニット7などによって構成されている。
各背景電極には一度正電圧を印加して背景を黒表示にすれば、当分電圧を印加する必要はないが、時々リフレッシュしてきれいな黒表示状態にするため、一旦負電圧を短時間印加した後正電圧を短時間印加するリフレッシュ処理を適当な時間間隔で行うとよい。
コロン表示部75の円形のセグメント電極には、1秒ごとに負電圧と正電圧を交互に短時間(200〜800ms)印加して、点滅表示させる。しかし、電力消費量を減らすために、コロン表示部75は、白表示に固定してもよい。
表示駆動回路54は、各表示部71〜75の表示体の各セグメント領域を個別に反射率が高い高反射率状態と反射率が低い低反射率状態とに二値的に変化させるように、セグメント領域の表示状態を変化させる時だけそのセグメント電極に電圧を印加する。
また、計時回路53には、この例では2個の操作スイッチSW1,SW2が接続されており、これらの操作によって、モードを選択して、時刻合わせなどの操作を行えるようになっている。さらに、ストップウォッチ機能の選択によって、スタートスイッチをオンした時点からの経過時間を計測して表示したり、カウントダウン機能の選択によって、予め設定した時間になるまでの時間を表示することもできる。
また、時刻表示ユニット7の各表示部の桁数や表示単位等を適宜変更して、秒あるいはそれ以下の短い単位の時刻を表示したり、年月日等のカレンダーを表示したりすることもできる。前述したように、表示色を黄色にして視認性よく表示したり、種々に色を変化させて表示することもできる。
特に、屋外で数字や記号等を表示するのに適し、デジタル表示式の電子時計を始め、経過時間表示、カウントダウン表示、温度、湿度、ガス濃度、スピード等の数値を表示する装置、スコアボード等の得点や勝敗を表示する表示器などに適している。数字や記号に限らず、アルファベットやカナ文字等の文字や図形などの表示にも利用可能である。
2C:セグメントカラー照明体 3:基板 4:発光源
5,6:セグメント照明体ユニット 7:時刻表示ユニット
8:導光シート 10:表示体側ユニット
11:表示体(電気泳動表示シート)
11a〜11g:セグメント領域 11B:背景領域 12:支持板
13:位置決め枠 14:反射層又は光拡散層 15:スペーサ柱
20:マスク板側ユニット 21a〜21g:開口 21i:側縁部
21h:ねじ孔 21w:渡り部
22,22a〜22g:セグメント照明体 26:配線
24:反射層又は光拡散層 27:給電用のコネクタ
31:基板 31a:基板の端子部 32:導光板
33:反射シート 34:発光源 35:ハンダ部
36:リード線 37:ツェナダイオード 38:抵抗
44s:セグメント電極 44b:背景電極
50:時計駆動回路 51:発振回路 52:分周回路
53:計時回路 54:表示駆動回路 55:発光駆動回路
56:水晶振動子 57:電池 58:昇圧回路
59:光電センサ 70:時刻表示ユニットのケース
71〜74:数字表示部 75:コロン表示部
210:電気泳動表示シート 212:透明電極
213:電気泳動表示層 216S:セグメント電極
216B:背景電極 220:マイクロカプセル
Claims (19)
- 光の反射率が個別に変化する固定形状の複数のセグメント領域の組み合わせによって、文字、記号、絵柄等を可変表示する表示体を備えた表示装置であって、
前記表示体の各セグメント領域ごとにその表示面側の周縁の少なくとも一部に沿って、それぞれ該セグメント領域を個別に照明する複数のセグメント照明体を設けたことを特徴とする表示装置。 - 請求項1に記載の表示装置において、
前記表示体の前記複数の各セグメント領域と同一又は近似形状の独立した複数の開口を形成したマスク板を、前記表示体の表示面側に、該表示体の前記各セグメント領域以外の領域及び前記複数のセグメント照明体をマスクするように配設したことを特徴とする表示装置。 - 前記マスク板の外表面が、前記表示体の前記セグメント領域以外の背景領域と同等の色又は反射率を有することを特徴とする請求項2に記載の表示装置。
- 前記マスク板が、熱伝導性のよい金属で形成されていることを特徴とする請求項2又は3に記載の表示装置。
- 前記複数のセグメント照明体およびその各配線を前記マスク板の裏面に配設したことを特徴とする請求項2から4のいずれか一項に記載の表示装置。
- 前記マスク板の裏面における前記各開口と前記各セグメント照明体との間の領域に、反射層又は光拡散層を配置したことを特徴とする請求項2から5のいずれか一項に記載の表示装置。
- 前記各セグメント領域ごとにその表示面側に重なるように、前記セグメント照明体からの光を散乱させながら導く導光シートを配置したことを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の表示装置。
- 前記各セグメント領域ごとにその対向する両側縁に沿ってそれぞれ前記セグメント照明体がその間に前記導光シートを介在させて設けられていることを特徴とする請求項7に記載の表示装置。
- 前記複数のセグメント照明体がそれぞれ、発光色が異なる複数の発光源を有し、その複数の発光源の点灯の組み合わせによって、前記セグメント領域を照明する光の色彩を可変にしたことを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の表示装置。
- 前記複数のセグメント照明体がそれぞれ、発光源と、該発光源の発光光をガイドする導光板と、該導光板における前記セグメント領域を照明する光の出射面以外の外周面を覆う反射シートとを備えていることを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載の表示装置。
- 前記複数のセグメント照明体がそれぞれ、白色光源と、該白色光源の発光光をガイドする着色された導光板と、該導光板における前記セグメント領域を照明する光の出射面以外の外周面を覆う反射シートとを備えていることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の表示装置。
- 前記複数のセグメント照明体がそれぞれ、白色光源と、該白色光源の発光光を彩色する部材とを備えていることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の表示装置。
- 請求項1から12のいずれか一項に記載の表示装置において、
前記表示体の前記複数の各セグメント領域を個別に反射率が高い高反射率状態と反射率が低い低反射率状態とに二値的に変化させて前記可変表示をさせる表示駆動回路と、
該表示駆動回路による前記各セグメント領域の反射率を変化させる動作と連動して前記複数の各セグメント照明体の発光を制御し、前記各セグメント領域のうち前記高反射率状態になったセグメント領域を照明するセグメント照明体のみを発光させる発光駆動回路とを設けたことを特徴とする表示装置。 - 請求項1から13のいずれか一項に記載の表示装置において、
前記複数のセグメント照明体の発光強度を変化させる手段を有することを特徴とする表示装置。 - 前記表示体の前記各セグメント領域の近傍領域に反射層又は光拡散層を配置したことを特徴とする請求項1から14のいずれか一項に記載の表示装置。
- 前記表示体が、電気泳動表示層を持つ電気泳動表示シートであり、前記複数の各セグメント領域はそれぞれ独立したセグメント電極によって形成されていることを特徴とする請求項1から15のいずれか一項に記載の表示装置。
- 前記表示体が、支持板上に貼り付けられた電気泳動表示層を持つ電気泳動表示シートであって、前記複数の各セグメント領域はそれぞれ独立したセグメント電極によって形成されており、
前記支持板上に前記マスク板がスペーサ部材を介して所定の間隙を形成して固定され、
前記電気泳動表示シートと前記各セグメント照明体との間に空隙が形成されていることを特徴とする請求項2から6のいずれか一項に記載の表示装置。 - 前記表示体が、反射型液晶表示パネルであり、前記複数の各セグメント領域はそれぞれ独立したセグメント電極によって形成されていることを特徴とする請求項1から17のいずれか一項に記載の表示装置。
- 前記表示体の前記複数のセグメント領域が、数字を表示する7セグメントを構成する各セグメント領域であることを特徴とする請求項1から18のいずれか一項に記載の表示装置。
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