JP7063960B2 - ２つの重なり合った表示セルを備えるデジタル表示デバイス、及びこのような表示デバイスを備える計時器 - Google Patents

２つの重なり合った表示セルを備えるデジタル表示デバイス、及びこのような表示デバイスを備える計時器 Download PDF

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Description

本発明は、２つの重なり合った表示セルを備えるデジタル表示デバイスに関する。特に、本発明は、透過型液晶表示セルと発光性表示セルを組み合わせて備えるデジタル表示デバイスに関する。本発明は、さらに、上記の種類のデジタル表示デバイスを備える、計時器、特に、腕時計、に関する。
本発明の目的は、特に、現在の基準にしたがって作られるが１９７０年代初頭に市場に登場した初期の電子腕時計の視覚的外観を有する電子腕時計を提供することによって、このような初期の電子腕時計を求める一部のノスタルジックな趣向の顧客の需要を満たすことにある。
初期の電子腕時計は、発光ダイオード（ＬＥＤ）によって形成される区画を有するデジタル表示デバイスを用いている。このようなデジタル表示デバイスは、発光性のタイプであり、持続的にスイッチをオンにしたままにしておくには消費電力があまりにも大きすぎる。このために、腕時計の着用者の要求に応じて押しボタンを押すことによってデジタル表示デバイスのスイッチをオンにし、これによって、現在の時間、日付、秒の経過又は曜日を一時的に表示することができる。用いられるＬＥＤは、赤色を発するものである。当時、製造方法が知られている唯一のＬＥＤであったからである。
初期の電子腕時計のデジタル表示デバイスを構成する区画は、細長い形状をしており、同じケイ素基材上にて複数の発光点を組み合わせている。このようなものは、使用するケイ素面のために高価であり、最近では市販されていない。また、最近においても市販のＬＥＤを用いると複雑になる。なぜなら、これらのＬＥＤによって形成される発光点を元の腕時計と同じように互いに近くにするには、これらの小型ＬＥＤのパッケージングの体積が大きくなりすぎるからである。
このため、１９７０年代初頭から市販されていた初期の電子腕時計と同様な外観を有しつつ、現在入手可能なコンポーネントを用いて設計されている電子腕時計が市場において高い需要がある。
本発明は、現在利用可能な技術的手段を用いて作られ、したがって、より信頼性が高く、より経済的であり、それにもかかわらず、１９７０年代初頭に登場した初期の電子腕時計を備える表示デバイスの視覚的外観を有しているような、計時器のためのデジタル表示デバイスを提供することによって、上記の需要や他の需要を満たすことを目的としている。
このために、本発明は、上から下へと順に、第１の赤色フィルター、透過型液晶表示セル、第２の赤色フィルター及び発光性表示セルを備えるデジタル表示デバイスに関し、前記透過型液晶表示セルは、少なくとも１つの第１の７区画のディジットを用いて情報を表示し、前記発光性表示セルは、少なくとも１つの第２の７区画のディジットを表示するように構成している並置された複数の光点を備える。
本発明の特定の実施形態においては、以下の特徴を有する。
－ 前記透過型液晶表示セルは、ツイステッドネマチック液晶表示デバイス又はＴＮセルとも呼ばれるツイステッドネマチック液晶表示セルであり、このツイステッドネマチック液晶表示セルに、このツイステッドネマチック液晶表示セルの上に配置されたリニア偏光器と、このツイステッドネマチック液晶表示セルの下に配置された透過型偏光器が関連づけられている。
－ 前記発光性表示セルは、赤色光を発する有機発光ダイオード表示セルである。
－ 当該デジタル表示デバイスは、上から下へと順に、第１の赤いフィルターと、リニア偏光器と、ツイステッドネマチック液晶表示セルと、透過型偏光子と、第２の赤いフィルターと、及び有機発光ダイオード表示セルとを備える。
－ 当該デジタル表示デバイスは、上から下へと順に、リニア偏光器と、第１の赤いフィルターと、ツイステッドネマチック液晶表示セルと、透過型偏光子と、第２の赤いフィルターと、及び有機発光ダイオード表示セルとを備える。
－ 前記発光性表示セルの下に配置された光センサーが、周辺光の強度を測定し、この周辺光の強度の測定は、周辺の照明状態に応じて前記発光性表示セルの光度を含むようにされる。
これらの特徴のおかげで、本発明は、現在利用可能な手段を用いて、１９７０年代初頭に登場した初期のデジタル表示デバイスの外観を再現することを可能にするデジタル表示デバイスを提供する。このような初期のデジタル表示デバイスには、特に、赤色であることと、表示される文字の形が７区画のディジットの形で与えられるという特徴がある。赤色であることは、当時、赤色の発光ダイオードしか利用可能ではなかったことによって説明することかできる。このようなデジタル表示デバイスを提案することによって、本発明は、特に、動作するオリジナルの腕時計を中古市場で見つけることができなくなった初期の電子腕時計を好むノスタルジックな腕時計の愛好家の需要を満たし、これらの腕時計愛好家に古い計時器と同じ外観を有していながらも、現代の部品を用いることによって動作の信頼性が高い新しい計時器を提供するだけではなく、情報を持続的に表示するデジタル表示デバイスを提供することによってユーザーエクスペリエンスを向上させることを目的とする。
この目的を達成するために、本発明は、腕時計の着用者が太陽や人工照明によって提供される周辺の照明が良好であるときに表示する情報を良好な状態で読むことを可能にするような透過型液晶表示セルと、腕時計の着用者が薄暗い場所や暗闇にいるときに情報を読むことができるように表示する発光性表示セルとを組み合わせることを教示している。本発明に係るデジタル表示デバイスと初期に市販されたデジタル表示デバイスとの類似性の完全性を高めるために、透過型液晶表示セルによって表示される文字は、７区画のディジットによって形成される。同様に、発光性表示セルによって提供される発光点は、７区画のディジットを形成するように構成している。最後に、第１の赤色フィルターが透過型液晶表示セルの上に配置されて、透過型液晶表示セルによって表示される文字に、初期に市販されたデジタル表示デバイスの赤色の特徴を与える。発光性表示セルは、その発光点が赤色光を発するように設計されており、第２の赤色フィルターとさらに組み合わさって、発する赤色光の外観を所望の赤色に正確に調整することができる。
この構成のおかげで、両方とも可視光スペクトルの赤色部分によって情報を表示することができる透過型液晶表示セルと発光性液晶表示セルによって形成されるデジタル表示デバイスが得られる。腕時計の着用者は、周辺の照明状態（自然光又は人工光）が良好な場合には、透過型液晶表示セルが提供する情報を読むことができる。逆に、腕時計の着用者は、薄暗い場所や暗闇にいるときには、押しボタンを操作するだけで、透過型液晶表示セルのスイッチオフと発光性表示セルのスイッチオンを制御することができる。このように、腕時計の着用者は、薄明時や無明時であっても、本発明に係るデジタル表示デバイスによって表示される情報を最適な状態で読むことができる。
上記を読むと、本発明に係るデジタル表示デバイスは、１９７０年代初頭に市場に登場した初期のデジタル表示デバイスよりも信頼性が高く、コスト価格がはるかに有利であることの他に、遠い祖先の腕時計よりもはるかにエネルギー効率が高いことを理解することができる。
実際に、初期のデジタル表示デバイスには、ほとんどの時間を占め情報を何ら提供しない第１のスイッチオフ状態と、腕時計の着用者が押しボタンを押した後に情報を瞬間的に表示する第２のスイッチオン状態の２つの別個の状態しかない。これに対して、本発明に係るデジタル表示デバイスの場合、透過型液晶表示セルは、このデジタル表示デバイスの自律性を損なうことなく、情報を持続的に表示する。
このことは、このような透過型液晶表示セルの消費電力が非常に低く、したがって、取り付けられたときに腕時計の電気エネルギーに悪影響を与えることがないために実現することができる。この結果、通常設定では、腕時計の着用者には常に透過型液晶表示セルに情報が表示される。着用者は、情報を読むことを可能にする周辺の照明状態の下にいれば、その情報を読むことができる。逆に、腕時計の着用者は、薄明かりや暗闇にいる場合には、発光性表示セルをアクティブ化し、このことによって、このような場合においても、本発明に係るデジタル表示デバイスによって表示される情報を良好な状態で読むことができる。したがって、市場に登場した初期のデジタル表示デバイスにおいては、何も表示していない状態と、非常にわずかな時間に情報を表示する状態の間でしか切り替えることができなかったのに対し、本発明に従うデジタル表示デバイスにおいては、透過型液晶表示セルを用いて常に情報を表示するデフォルト状態と、情報が発光性表示セルによって表示される状態の間で切り替えることができる。したがって、これらの特徴のおかげで、本発明に係るデジタル表示デバイスは、腕時計の着用者が押しボタンを押した後に瞬間的にだけではなく、持続的に、所望の情報を腕時計の着用者に提供する。また、情報が透過型液晶表示セルによって表示されていても、発光性表示セルによって表示されていても、この情報は同じ赤色となり、７つの区画によって形成されるディジットの形態にて構成する。
最後に、本発明の別の特定の実施形態において、本発明のデジタル表示デバイスは、好ましくは発光性表示セルの下に配置される、光センサーを備え、この光センサーは、周辺の照明の強度を測定する機能を有しており、この測定を用いて、周辺の照明の条件に応じて発光性表示セルの光度を適応させる。このようにして、周辺の照明の強度が弱い場合には、腕時計の着用者が押しボタンを押して腕時計を見るときに眩しさを感じさせないように、発光性表示セルが提供する表示の強度は意図的に低く保たれ、逆に、光センサーが行う測定が周辺の照明のレベルが高いことを示している場合には、発光性表示セルが提供する情報の可読性を確実にするために、発光性表示セルが提供する光の強度を大きくする。
これらの特徴のおかげで、本発明は、現在利用可能な手段を用いて、１９７０年代初頭に登場した初期のデジタル表示デバイスの外観を再現することを可能にするデジタル表示デバイスを提供することができる。本発明に係る表示デバイスは、その前のデジタル表示デバイスと比べて、信頼性が高く、消費電力は低く、かつ、情報を持続的に表示することができ、これに対して、従来技術のデジタル表示デバイスは、腕時計の着用者の要求に応じて情報を瞬間的にだけ表示している。
添付の図面を参照しながら本発明に係るデジタル表示デバイスの例に基づく以下の詳細な説明を読むことで、本発明の他の特徴及び利点を明確に理解することができる。この例は、純粋に例示的に与えられるものであり、これに限定されない。
本発明に係るデジタル表示デバイスの概略断面図であり、これにおいては、発光性表示セルの上に透過型液晶表示セルが配置されており、この透過型液晶表示セルの上に第１の赤色フィルターが配置され、透過型液晶表示セルと発光性表示セルの間に第２の赤色フィルターが配置されている。 本発明の透過型液晶表示セルの情報表示区画の配置を７区画のディジット数で示した概略図である。 ７区画のディジットの形となっている発光性表示セルが提供する発光点の構成を示している概略図である。
本発明は、現在利用可能な技術的手段を用いて、１９７０年代初頭に日本で登場した初期のデジタル表示デバイスの外観と動作モードを再現することを可能にするデジタル表示デバイスを提供することを伴う大きな創造性のあるアイデアに基づいている。このデジタル表示デバイスは、発光性表示セルの上に配置される透過型液晶表示セルを備え、初期のデジタル表示デバイスよりも信頼性が高く、経済的であり、また、消費電力の面で相当に向上しつつ、有用な情報を持続的に表示することができる。本発明は、さらに、本デジタル表示デバイスを備える、計時器、特に、腕時計に関する。
図１は、本発明に係るデジタル表示デバイスの概略断面図である。このデジタル表示デバイスは、全体として参照符号１によって示しており、観察者４から見て相対的に発光性表示セル６の上に配置される透過型液晶表示セル２を備える。
デジタル表示デバイス１は、第１の赤色フィルター８によって完成され、これは、周囲光がこのデジタル表示デバイス１に入り込む側にて、透過型液晶表示セル２の上に配置され、この透過型液晶表示セル２によって表示される情報に、１９７０年代初頭に市場に登場した初期のデジタル表示デバイスによって提供される情報が表示されていたのと同様の赤色を与えることができる。
好ましい例（これに限定されない）において、透過型液晶表示セル２は、ツイステッドネマチック（ＴＮ）セルタイプのものである。このようなツイステッドネマチック液晶表示セルは、その適切な動作のために、伝統的に、リニア偏光子１０と透過型偏光子１２を必要とする。リニア偏光子１０は、ＴＮ液晶表示セルの上、すなわち、周辺光がＴＮ液晶表示セルに入り込む側、に配置され、一方、透過型偏光子１２は、このＴＮ液晶表示セルの下に配置される。以下の内容を読めば明確に理解することができるように、ＴＮ液晶表示セルは、７区画のディジットを形成するように構成している複数の区画１４の形をした電極を用いて情報を表示する。
発光性表示セル６は、好ましくは、有機発光ダイオード表示セルであり、このようなダイオードはＯＬＥＤとしても知られている。なお、これに限定されない。情報の表示のために、このようなＯＬＥＤ表示セルには、複数の並置された光点１６がある。
最後に、デジタル表示デバイス１は、透過型偏光子１２とＯＬＥＤ表示セルの間に配置される第２の赤色フィルター１８を備える。この第２の赤色フィルター１８を追加することには、２つの利点がある。すなわち、まず、必要に応じて、ＯＬＥＤ表示セルによって提供される光の発光スペクトルを修正して、所望の色、この場合は赤色、を得ることが可能になる。そして、円形偏光子や他の光学的コンポーネントを必要とする複雑で高コストでかさばる手法に頼る必要性を回避しつつ、本発明に係るデジタル表示デバイス１によって表示される情報を黒い背景に対して際立たせることができる。
図１に示している例において、第１の赤色フィルター８とリニア偏光子１０は、透過型液晶表示セル２の上にて、この順序で配置されている。しかし、本発明の特定の実施形態において、この順序を逆にすることができ、第１の赤色フィルター８がリニア偏光子１０と透過型液晶表示セル２の間に配置される。また、この第１の赤色フィルター８を透過型液晶表示セル２と透過型偏光子１２の間に配置することができる。第１の赤色フィルター８によって、透過型液晶表示セル２によって表示される情報に赤色を与えることができる。この第１の赤色フィルター８は、赤色にマスチントされたフィルムを用いて、又は２つの面のうちの少なくとも１つの面に赤色インクの層がコーティングされた光透過性フィルムを用いて、作ることができる。また、この第１の赤色フィルター８を赤色偏光子によって形成することができる。
また、リニア偏光子１０は、ＴＮ液晶表示セルの動作に必要であり、このＴＮ液晶表示セルによって提供される情報が表示されるコントラストが負（暗い背景に明るい色）又は正（明るい背景に暗い色）であるかを決める。ここにおける場合、リニア偏光子１０は、ＴＮ液晶表示セルが負コントラストタイプであり、表示される情報が黒い背景に赤色で表示されるような向きを向いている。
ＴＮ液晶表示セルは、特に、互いに平行に、かつ、互いに離れるように延在し、封止フレームによって接合される２つの基材を備え、これによって、ツイステッドネマチック液晶を閉じ込めるための密閉された囲いの境界を形成する。これらの基材は、薄く、典型的には数百μｍのオーダーであり、これによって、視差現象を抑え、このことによって、ＴＮ液晶表示セルの反射及びＴＮ液晶表示セルが表示する情報の可読性を向上させることができる。
透過型液晶表示セル２がアクティブ化されて情報を表示しているときに、透過型液晶表示セル２の下に配置された透過型偏光子１２は、上方からデジタル表示デバイス１へと入り込み観察者４がその情報を読むことを可能にする周辺光を戻す。透過型液晶表示セル２は、パッシブ状態にあるときには、情報を表示せず、発光性表示セル６が発する光を透過する。このとき、透過型液晶表示セル２は光透過性である。
電極と対応する対向電極（図において見えない）の間に電場を印加することによって、ＴＮ液晶表示セルに情報を表示させることができる。これらの電極は、区画１４において、第１の７区画のディジット２０を形成するように構成している。これらの７区画のディジット２０は、第１の赤色フィルター８と組み合わさって、１９７０年代初頭に登場した初期のデジタル表示デバイスが表示するような情報の外観と同じように再現することを可能にする。それにもかかわらず、本発明の文脈において用いられるＴＮ液晶表示セルは、初期のデジタル腕時計において用いられた赤色発光ダイオードを備えるデジタル表示デバイスよりも優れている。すなわち、実際に、これらの初期のデジタルＬＥＤ表示デバイスは、大きな電力を消費し、したがって、限られたときにしかアクティブ化することができなかったが、ＴＮ液晶表示セルは、腕時計の着用者が時刻を確認したいときに非常に少ない電流しか消費せず、したがって、持続的にアクティブであり続けることができる。
ＯＬＥＤ表示セルには、例えば、５つの光点１６によってそれぞれが形成される第２の７区画のディジット２２を形成するように並置される複数の光点１６がある（図３参照）。本発明によれば、透過型液晶表示セル２は、持続的に情報を提供する。しかし、腕時計の着用者が透過型液晶表示セル２によって提供される情報を読むのに周辺の照明状態が十分ではない場合、腕時計の着用者は、押しボタンを押して、透過型液晶表示セル２を止め、発光性表示セル６を一時的にスイッチオンすることができる。発光性表示セル６がスイッチオンされており腕時計の着用者がこの発光性表示セル６によって表示される情報を読むことができる期間が経過した後、この発光性表示セル６は再びスイッチオフされ、透過型液晶表示セル２が再びアクティブ化される。なお、ＯＬＥＤ表示セルを製造するために用いられる技術のおかげで、非常に精密で均質的に光点を作ることができる。実際に、簡単に言えば、ＯＬＥＤ表示セルは、２つの導電性薄膜電極（陽極と陰極）に挟まれた一連の有機薄膜を備える。ＯＬＥＤ表示セルに電流を流すと、電場が発生し、その影響で、電荷キャリアである電子と正孔は、励起子、すなわち、クーロン力でリンクされた電子と正孔の対、を形成することによって再結合するまで、有機薄膜の電極から移動する。これらの励起子ないし励起状態は、形成されると、光子を発することによって、より低いエネルギーレベルまで緩和する。陽極と陰極の間に光透過性の電気的絶縁性のパッシベーション層を選択的に堆積させることによって、ＯＬＥＤ表示セルが発した光を通す面を非常に精密に構成することができる。
本発明の好ましい実施形態（これに限定されない）において、デジタル表示デバイス１は、周辺の照明の状態に応じてＯＬＥＤ表示セルの強度を調整するために光センサー２４を備える。特に、周辺の照明が少ない場合にＯＬＥＤ表示セルが発する光の強度をさらに低下させる。このことは、夜間に腕時計を確認したくなったユーザーに対してＯＬＥＤ表示セルが発する強い光の強度によって眩しくならないようにするために特に有利である。このために、発光性表示セル６の下、すなわち、ＯＬＥＤ表示セルの下、に光センサー２４を配置し、本発明に係るデジタル表示デバイス１において上方から入り込む周辺光が光センサー２４に到達できるように、ＯＬＥＤ表示セルの陰極２８に開口２６が形成される。実際に、陰極２８は金属性であり、完全に光不透過性である。
最後に、電子的な観点から、２つの表示セル２、６のそれぞれは、自身のドライバーを有する。マイクロコントローラーは、発光性表示セルをアクティブ化するために腕時計の押しボタンを押したり押さなかったりするユーザーの選択と、光センサーによって送られた周辺の照明の度合いを表す信号に応じて、２つのドライバーを互いに独立して管理する。
当然、本発明は、ここで説明した実施形態に限定されるものではなく、添付の請求の範囲によって定められる本発明の範囲から逸脱することなく、当業者であれば、様々な変更や単純な変種を考えることができる。特に、本発明に係るデジタル表示デバイス１は、計時器、特に、腕時計、に備えられることを意図されていることを理解することができる。また、本明細書において、第１のコンポーネント、例えば、第１の赤色フィルター、が第２のコンポーネント、例えば、透過型液晶表示セル、の上に配置されていると言及している場合、このことは、これらの第１及び第２のコンポーネントが、本発明に係るデジタル表示デバイスを構成しているコンポーネントのスタックの頂上から底までにおいて、互いに従う順序を定めているにすぎず、けっしてこのスタックにおいて第２のコンポーネントが第１のコンポーネントに直接続くことを意味しているものではなく、第１のコンポーネントと第２のコンポーネントの間に一又は複数の追加のコンポーネントが配置されていることも十分ある。また、アクティブ化された透過型液晶表示セルとは、この透過型液晶表示セルの電極と対向電極の間に電場が印加され、このことによって、この透過型液晶表示セルが情報を表示することができるようになることを意味してることを理解することができる。逆に、透過型液晶表示セルがパッシブ状態ないし非アクティブな状態にあると言及している場合、このことは、この透過型液晶表示セルの電極と対向電極の間には電場が印加されておらず、この透過型液晶表示セルは情報を表示していないことを意味している。最後に、透過型偏光子とは、液晶セルがアクティブ化されており情報を表示するときには透過的にふるまい、アクティブ化されているときにはＯＬＥＤ表示セルが発する光に対して光透過性であるような偏光子を意味している。したがって、この透過型偏光子は、液晶表示セルに透過的なふるまいを与える。この液晶表示セルがアクティブ化されており情報を表示するときには、透過型偏光子は、デジタル表示デバイスに入り込む周辺光に対して透過的にふるまい、液晶表示セルがアクティブでないとき、すなわち、情報を表示していないときには、アクティブ化されているＯＬＥＤ表示セルが発する光に対して光透過性である。
１ デジタル表示デバイス
２ 透過型液晶表示セル
４ 観察者
６ 発光性表示セル
８ 第１の赤色フィルター
１０ リニア偏光子
１２ 透過型偏光子
１４ 区画
１６ 光点
１８ 第２の赤色フィルター
２０ 第１の７区画のディジット
２２ 第２の７区画のディジット
２４ 光センサー
２６ 開口
２８ 陰極
-

Claims (6)

  1. 上から下へと順に、第１の赤色フィルター（８）、透過型液晶表示セル（２）、第２の赤色フィルター（１８）及び発光性表示セル（６）を備えるデジタル表示デバイスであって、
    前記透過型液晶表示セル（２）は、少なくとも１つの第１の７区画のディジット（２０）を用いて情報を表示し、
    前記発光性表示セルは、少なくとも１つの第２の７区画のディジット（２２）を表示するように構成している並置された複数の光点（１６）を備える
    ことを特徴とするデジタル表示デバイス。
  2. 前記透過型液晶表示セル（２）は、ツイステッドネマチック液晶表示デバイスと呼ばれ又はＴＮセルとも呼ばれるツイステッドネマチック液晶表示セルであり、このツイステッドネマチック液晶表示セルに、このツイステッドネマチック液晶表示セルの上に配置されたリニア偏光子（１０）と、このツイステッドネマチック液晶表示セルの下に配置された透過型偏光子（１２）が関連づけられている
    ことを特徴とする請求項１に記載のデジタル表示デバイス。
  3. 前記発光性表示セル（６）は、赤色光を発する有機発光ダイオード表示セルである
    ことを特徴とする請求項２に記載のデジタル表示デバイス。
  4. 上から下へと順に、前記第１の赤色フィルター（８）と、リニア偏光子（１０）と、前記ツイステッドネマチック液晶表示セルと、透過型偏光子（１２）と、前記第２の赤色フィルター（１８）と、及び前記有機発光ダイオード表示セルと
    を備えることを特徴とする請求項３に記載のデジタル表示デバイス。
  5. 上から下へと順に、リニア偏光子（１０）と、前記第１の赤色フィルター（８）と、前記ツイステッドネマチック液晶表示セルと、透過型偏光子（１２）と、前記第２の赤色フィルター（１８）と、及び前記有機発光ダイオード表示セルと
    を備えることを特徴とする請求項３に記載のデジタル表示デバイス。
  6. 前記発光性表示セル（６）の下に配置され、周辺光の強度を測定する光センサー（２４）を備え、
    この周辺光の強度の測定は、周辺の照明の強度に比例するように、当該周辺の照明状態に前記発光性表示セル（６）の光度を適応させるために用いられる
    ことを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載のデジタル表示デバイス。
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