JP6821962B2 - 表示装置及び表示方法 - Google Patents
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Description
しかしながら、液晶表示素子とエレクトロルミネッセンス表示素子には、低消費電力化が求められている。
特許文献1には、電気泳動パネルと液晶パネルを組み合わせた表示装置が記載されている。この特許文献1には、「液晶パネルにより表示を行う時には電気泳動パネルの全面を明状態に制御され、電気泳動パネルにより表示を行うときには液晶パネルを透過状態に制御される」と記載されている。
本発明の目的は、高演色カラー表示と消費電力の更なる低減の両立を図ることが可能な表示装置及び表示方法を提供することにある。
また、代表的な本発明に係る表示方法の一つは、導光板を、液晶パネルのバックライト、及び/または、電気泳動パネルのフロントライトとして用いて表示する。
また、定型的な表示などの簡易的な表示を行う場合には、反射型表示の電気泳動パネルを用いて、極めて低い消費電力で表示が可能である。
したがって携帯型表示装置として、低消費電力による表示と高精細高演色による表示が両立可能なものである。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
(実施例1)
図1は、表示装置の概略断面図である。図1 に示す表示装置1は、導光板200と、導光板200の一方の面に配置された電気泳動パネル400と、導光板200の他方の面に配置された液晶パネル100、導光板200に光を入れるLED300とで構成される。
電気泳動パネル400は、最外殻にPET等からなる一対の透明フィルム401,405がある。そして、透明フィルム401には透明電極402、透明フィルム405には電極404が形成されている。この透明電極402は共通電極であるが、電極404は表示電極であるため、表示パターンの形状にパターニングされている。前記透明電極402と電極404を向き合うように配置し、その間に電気泳動層403を配置することにより構成されている。
なお、前記ゲートラインは透明基板10上に配線され、ゲート絶縁膜13は前記ゲートラインも覆って透明基板10のほぼ全面に形成されており、前記データラインはゲート絶縁膜13の上に配線されている。
その上に絶縁膜17、液晶配向膜18を形成する。対向透明基板20には、ほぼ全面に透明電極21が1枚電極として形成され、その下方に液晶配向膜23が形成されている。
液晶配向膜18,23にラビング処理を行い、枠状のシール材にて接合し、そのシール材に囲まれた領域にTNモードの液晶Aを封入する。
導光板200の表面には数十ミクロンの凸部201が作成されており、凸部201はLED300から同心円状に広がり、LED300から遠いほうが密に、近い方が疎に構成される。
導光板200の表面における凸部201からは、導光板200内の光が多く発散されるので、凸部201の分布のさせ方により、導光板200からの光の発散を制御することができる。
図5に示すように、凸部201を液晶パネル100側の面上に設けた場合には、導光板200からの光の導出を液晶パネル100に集中させることが可能となり、導光板200のバックライト機能を強化することが可能となる。
一方、図5に示す導光板200に代えて、図6に示すように、凸部201を電気泳動パネル400側の面上に設けた導光板の場合には、導光板200からの光の導出を電気泳動パネル400に集中させることが可能となり、導光板200のフロントライト機能を強化することが可能となる。
さらに、図5に示す導光板200に代えて、図7に示すように、凸部201を導光板200の両面上に設けた場合には、導光板200からの光の導出を、液晶パネル100及び電気泳動パネル400の双方に適宜に振り分けることができる。
このように、導光板200の面上の凸部201については、液晶パネル100側及び電気泳動パネル400側のいずれの面上に、どの程度の数で配置するかを適宜に設定することが可能であり、これにより導光板200からの光の導出を制御することができる。
なお、凹部201Bは導光板に図に示したような溝が設けられ、凹部201Bは空間であっても良いが、凹部201Bに、導光板200と屈折率が異なる物質が充填されていても良い。
また、導光板の凸部を凹部に代えることによって、凹部201Bは空間であっても、導光板の平坦性が向上することから、導光板と液晶パネル及び導光板と電気泳動パネルの間の接着性を改善することができ、表示装置としての製造・組立てが容易になるといった効果を奏することとなる。凹部201Bに、導光板200と屈折率が異なる物質が充填されていれば、導光板の平坦性が更に向上し、導光板と液晶パネル及び導光板と電気泳動パネルの間の接着性を一層改善することができる。
なお、導光板200から光を導出させる構造は、凸部201、凹部201Bに限定されるものではなく、面上に形成される凹凸構造以外に、例えば、面上に鋸型形状を作成しても良く、或いは導光板200自体のヘイズを面内に分布させても良い。
電気泳動層403に含まれるマイクロカプセルは、図11に示すようにメタクリル酸樹脂、ユリア樹脂、アラビアゴム等をカプセル殻とし、その内部に酸化チタンからなる白色粒子とカーボンブラックからなる黒色粒子が、シリコーンオイル等の粘性の高い分散媒に分散された状態で封入されたものである。白色粒子である酸化チタンは正電荷を帯びており、一方、黒色粒子であるカーボンブラックは負電荷を帯びている。
透明フィルム401には透明電極402が、透明フィルム405には表示パターンに応じてパターニングされた電極404が形成されている。
図12には、アクティブマトリクス駆動方式の液晶表示装置の平面概略図が示されている。図12に示すように、フレキシブルなシート状又はガラスのような剛性の板状の基板上には、n本(複数本)の信号線Y1〜Ynと、信号線Y1〜Ynに対して直交するようにm本(複数本)の走査線X1〜Xmとが配置されている。また、信号線Y1〜Yn及び走査線X1〜Xmに沿ってマトリクス状となるよう(m×n)群の画素回路P1,1〜Pm,nが配置されている。
なお、m,nは2以上の自然数であり、走査線Xに下付けした数字は、図12において上からの配列順を表し、信号線Yに下付けした数字は、図12において左からの配列順を表し、画素回路Pに下付けした数字の前側が上からの配列順を表し、後ろ側が左からの配列順を表す。
すなわち、1〜mのうちの任意の数をiとし、1〜nのうちの任意の数をjとした場合、走査線Xiは上からi行目であり、信号線Yjは左からj列目であり、画素回路Pi,jは上からi行目、左からj列目であり、画素回路Pi,jは走査線Xi、信号線Yjに接続されている。
この基板においては、走査線X1〜Xmと信号線Y1〜Ynとでマトリクス状に区画されたそれぞれの領域が画素を構成し、画素回路P1,1〜Pm,nが1つの領域につき1群だけ設けられている。
次に図13を用いて液晶パネル100の画素回路について説明する。図13は任意の画素回路Pi,jの等価回路図である。何れの画素回路P1,1〜Pm,nも同一に構成されているので、画素回路P1,1〜画素回路Pm,nのうち任意の画素回路Pi,jについて説明する。
画素回路Pi,jは、画素としての液晶素子50と、液晶素子50の周囲に配置されたTFT(thin film transistor)51と、容量52とを備える。トランジスタの動作としては、ドレイン51dに液晶素子50に与えたい電圧を印加し、ゲート51gにゲートが開く電圧を印加することによりソース51sがドレイン51dと同電位になり、50aに所望の電圧が与えられる。容量52は、二つの電極51s,52bと、これら電極51s,52bの間に介在する絶縁膜(誘電体膜)とで構成されている。
表示画像に対応したデータを信号線から、画素回路P1,1〜Pm,nに供給する。この時各走査線に同期させ、走査線毎に順次データを書き込むものである。書き込まれたデータは容量52に保持され、1フレーム期間電位は保持される。液晶はその電位に対応し、配向状態を変形させる。したがって2枚の偏光板を利用すれば、配向状態に対応した透過率を持たせることが可能となる。
なお、導光板の反射体は以下に示す電気泳動パネルの白状態とすることにより、完全拡散に近い反射特性を持たせることができる。
次に、図14を用いて電気泳動パネルの駆動方法について説明する。図14は、電気泳動パネルの部分平面図の一例である。ここでは数字表示を簡易に行うための7セグメントパターンを示した。7セグメントに対応し、電極404が作成されており、各電極は各々411のドライバーに接続されている。
黒表示を行いたいセグメントに黒表示用の電位を、白表示を行いたいセグメントに白表示用の電位を、各々ドライバーから印加すれば、その状態を保持し反射型の表示となる。
図15は、表示装置1の制御構成を示すブロック図である。本実施形態の表示装置1 は、表示制御部500から制御信号を受け取り、それに基づいて画像表示を行うものであり、上述した液晶パネル100と、RGB3色のLED300と、電気泳動パネル400と各々の表示状態を制御する表示制御部500と、を含んで構成されている。
(実施例2)
図16は、第二の実施形態としての実施例2の表示装置の断面図である。基本的な構成は、第一の実施態様と同じであるが、実施例2においては、電気泳動パネル400と、この電気泳動パネル400の上側に配置される導光板200とが一体で形成されている。具体的には、導光板210が実施例1の図3における導光板200と透明フィルム401を兼ねた形態となっている。
実施例2における、導光板210は光散乱性ポリマーを用いて表面を平滑にしたものである。また、電気泳導パネル400の構成は、図16に示すように、導光板210に透明電極402が形成されており、透明フィルム405に、表示パターンに応じてパターニングされた電極404が形成されている。
電気泳動層403の構成などは、実施例1の場合と同様である。また、導光板210にも、RGB3色のLED300が取り付けられている。
また、電気泳動パネル400について、透明フィルムの部材を省略できるので、製造コストを低下させることができる。
なお導光板210の導光機能は、面内の散乱度を制御することにより確保できている。
室内光や太陽光などの外光が得られる環境下で、特定の文字、マークなどを簡易に表示する場合には、電気泳動パネル400による反射型の表示を行う。この時、LED300は非発光、液晶パネル100も非駆動(電源オフ)状態(ノーマリーホワイト)なので、表示に要する電力は、電気泳動パネル400の消費電力のみとなる。
そして、電気泳動パネルはメモリー機能を有しているので、極めて低い消費電力で表示可能な表示装置を提供することができる。
さらに、本発明における液晶パネルは、フィールドシーケンシャル駆動であることから、カラーフィルタが付属しておらず、非常に透過率が高い。このため、高反射な電気泳動パネルの表示が可能となる。このため、超低消費電力でありながら明瞭性が高い表示が可能となる。
室内光や太陽光などの外光が得られない環境下で、特定の文字、マークなどを簡易に表示する場合には、電気泳動パネル400による表示に加えてLED300を点灯すればよい。導光板200とLED300が、電気泳動パネル400に対してフロントライトの機能を果たし、低消費電力による明るい表示が可能となる。
なお、この時、LED300のRGBを個々に発光させれば、モノカラー表示が可能であり、RGBを全て発光させればB/W(白黒)の表示が可能である。
さらに、LED300を点滅表示させる等、電気泳動パネル400への照射条件を変化させることにより、表示を強調したり、表示を見る者に対して注意喚起を行うことが可能となるなど、表示装置1を多様な目的に活用することが可能となる。
高精細なカラー表示、画像表示等を行う場合には、液晶パネル100により画像表示を行うとともに、導光板200とLED300を液晶パネルのバックライトとして活用する。この時、電気泳動パネル400は白表示状態に保持した状態とする。
液晶パネル100がフィールドシーケンシャル方式の場合は、カラーフィルタを用いていないので、透過率が高く、低い消費電力で明瞭な表示が可能となる。また、通常の液晶パネルのように1画素を3つのサブピクセルに分割する必要がないので高精細化しやすく、LEDの発光光を直接見ることとなるため色再現性も高いといった利点がある。このため、通常のバックライトを使用する液晶パネルよりもRGBの分割が少ない分、約3倍明るく、かつ低消費電力で表示することが可能になる。
上記の表示方法に加えて、液晶パネル100及び電気泳動パネル400の両方に表示物を表示し、これらの表記物を組み合わせて表示することも可能である。
例えば、表示物の見え方に時間変化を与えるため、液晶パネルを不透過状態から、徐々に透過状態に変化させる等、液晶パネルに画面切り替え効果を付与すれば、電気泳動パネル400における固定的な表示物を変化に富んだ表示物として表示することが可能となる。
図17においては、電気泳動パネル400を用いて表示している数字(8)に対して、液晶パネル100を用いて、数字を取り囲むように点灯マークを表示させ、点灯マークをオン・オフすることにより、中央の数字(8)を目立たせることができる。
またその逆に、液晶パネル100を用いて表示している数字(8)に対して、電気泳動パネル400を用いて、数字を取り囲むように点灯マークを表示させ、点灯マークをオン・オフすることにより、中央の数字(8)を目立たせることもできる。
また、図18においては、電気泳動パネル400を用いて表示している数字(8)に対して、液晶パネル100を用いて、数字を取り囲む影を表示させ立体視させている。
またその逆に、液晶パネル100を用いて表示している数字(8)に対して、電気泳動パネル400を用いて、数字を取り囲む影を表示させ立体視させることもできる。
このような表示方法を用いれば、電気泳動パネル400や液晶パネル100による表示物を強調することが可能となり、表示装置としての視認性を極めて効果的に高めることが可能となる。
例えば、液晶パネル、導光板、電気泳動パネルの種類や形状、材質、LEDの種類や配置等について適宜変更しうるものである。
200・・・導光板
201・・・凸部
201B・・・凹部
300・・・LED
400・・・電気泳動パネル
10・・・透明基板
11・・・画素電極
12、51・・・薄膜トランジスタ
13、16、17・・・絶縁膜
14・・・i型半導体膜
15・・・n型半導体膜
18、23・・・液晶配向膜
20・・・対抗透明基板
21・・・透明電極
24,25・・・偏光板
A、50・・・液晶素子
S、51s・・・ソース電極
D、51d・・・ドレイン電極
G、51g・・・ゲート電極
52・・・容量
401、405・・・透明フィルム
402・・・透明電極
403・・・電気泳動層
404・・・電極
411・・・ドライバー
500・・・表示制御部
Claims (7)
- 導光板と、
前記導光板の一方の面に配置された電気泳動パネルと、
前記導光板の他方の面に配置された液晶パネルと
からなる表示装置であって、
前記導光板及び前記電気泳動パネルは、前記導光板が前記電気泳動パネルの前記導光板側の透明フィルムを兼ねている
表示装置。 - 請求項1に記載の表示装置において、
前記液晶パネルは、フィールドシーケンシャル駆動される液晶パネルである表示装置。 - 請求項1または2に記載の表示装置において、
前記導光板はRGB3色のLEDを具備している表示装置。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の表示装置において、
前記導光板は、光散乱性ポリマーで形成されている表示装置。 - 請求項1に記載の表示装置の表示方法であって、
前記液晶パネルを透過状態とし、前記導光板を前記電気泳動パネルのフロントライトとし
て用いる表示方法。 - 請求項5に記載の表示方法であって、
前記電気泳動パネルの表示物に対して、前記導光板からのフロントライトの照射条件を変
化させながら表示を行う表示方法。 - 請求項1に記載の表示装置の表示方法であって、
前記液晶パネルの表示物と前記電気泳動パネルの表示物を組み合わせて表示を行うものであり、
前記液晶パネルの表示物は、前記電気泳動パネルの表示物を強調又は目立たせる表示を行うものである表示方法。
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