WO2018193959A1 - 表示装置 - Google Patents

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WO2018193959A1
WO2018193959A1 PCT/JP2018/015365 JP2018015365W WO2018193959A1 WO 2018193959 A1 WO2018193959 A1 WO 2018193959A1 JP 2018015365 W JP2018015365 W JP 2018015365W WO 2018193959 A1 WO2018193959 A1 WO 2018193959A1
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WO
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display
light
transmission color
red
display device
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PCT/JP2018/015365
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宮田　英利
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シャープ株式会社
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    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00

Definitions

  • the present invention relates to a display device, and more particularly to a display device having a function of showing the back of a display screen through.
  • a display device having a function of showing through the back of the display screen has been developed.
  • Such a display device is also called a see-through display or a transparent display.
  • a transparent display using a display panel including a shutter element such as a liquid crystal panel.
  • the portion that overlaps the display screen including the backlight is made of a transparent material.
  • Patent Document 1 describes a see-through display including a first display unit that displays display information and a second display unit that adjusts light transmission characteristics.
  • the second display unit partially adjusts light transmitted through the first display unit in accordance with display information displayed on the first display unit. According to the see-through display described in Patent Literature 1, it is possible to increase the contrast of the display image and improve the visibility of the user.
  • the see-through display may perform both transparent display and normal image display at the same time.
  • a transparent display When a transparent display is performed, light enters from behind the display screen (hereinafter, this light is referred to as “background light”).
  • background light When the back of the display screen is bright, the background light accounts for a larger proportion of the light emitted to the front of the display screen (light entering the user's eyes), so the user can display the image displayed by normal image display. It becomes difficult to recognize.
  • FIG. 19A a case where the see-through display performs normal image display in the center portion of the display screen and performs transparent display in other portions is considered.
  • this see-through display is placed near a window on a sunny day, the color of the image displayed in the central portion of the display screen becomes light due to the influence of background light (see FIG. 19B). Since the display feels white, it becomes difficult for the user to recognize the display image.
  • the see-through display described in Patent Document 1 increases the contrast of an image by partially adjusting the light transmitted through the first display unit in accordance with display information. However, if the contrast of the display image is increased when the back of the display screen is bright, the display image becomes dark, and the user rather becomes difficult to recognize the display image. In the see-through display described in Patent Document 1, it is difficult to recognize a display image when the back of the display screen is bright.
  • the above-described problem is, for example, a display device having a function of showing the back of the display screen through, including a display unit including a plurality of transparent display elements and a plurality of transmission color control elements corresponding to the pixels. And a drive circuit for writing a video signal to the display element and writing a control signal corresponding to the video signal to the transmission color control element.
  • the transmission color control element is used as a control signal. Accordingly, the problem can be solved by a display device that controls the transmission color of light for each pixel.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the transmission color control element shown in FIG. 2. It is a figure for demonstrating the absorption layer of the transmissive color control element shown in FIG. It is a figure which shows the emitted light from the pixel which displays red of the display apparatus shown in FIG. It is a figure for demonstrating the effect of the display apparatus shown in FIG. It is a block diagram which shows the structure of the display apparatus which concerns on 2nd Embodiment. It is a figure which shows the display part and transparent color control part which are shown in FIG.
  • the display device is a see-through display having a function of showing through the back of the display screen.
  • the video signal includes 8-bit gradation data, and the gradation of the display element is 0 or more and 255 or less.
  • m and n are integers of 2 or more, and k is an integer of 1 to n.
  • the horizontal direction of the drawing is called the row direction, and the vertical direction of the drawing is called the column direction.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a display device according to the first embodiment.
  • a display device 10 illustrated in FIG. 1 includes a display unit 11, a transmission color control unit 12, a display control circuit 13, a scanning line driving circuit 14, and a data line driving circuit 15.
  • the display unit 11 includes a plurality of transparent display elements 16.
  • the transmission color control unit 12 includes a plurality of transmission color control elements 17 corresponding to the pixels. Three display elements 16 and one transmission color control element 17 are associated with the pixel.
  • the transmission color control unit 12 is provided on the back surface of the display unit 11.
  • the display unit 11 and the transmission color control unit 12 are arranged so that the three display elements 16 and the transmission color control elements 17 corresponding to the three display elements 16 overlap with each other (same plane position).
  • the transmission color control unit 12 includes a plurality of transmission color control elements 17 corresponding to the pixels, and is provided on the back side of the display unit 11.
  • FIG. 2 is a diagram showing the display unit 11 and the transmission color control unit 12.
  • the display unit 11 includes m first scanning lines (not shown) extending in the row direction, 3n first data lines (not shown) extending in the column direction, and (m ⁇ 3n) pieces.
  • a display element 16 is included.
  • the (m ⁇ 3n) display elements 16 are two-dimensionally arranged corresponding to the intersections of the first scanning lines and the first data lines.
  • the display element 16 in the (3k-2) th column emits red light
  • the display element 16 in the (3k-1) th column emits green light
  • the display element 16 in the 3kth column emits blue light.
  • the display elements 16 in the (3k-2) to 3k columns arranged in the same row function as one pixel that performs color display.
  • the (m ⁇ 3n) display elements 16 function as (m ⁇ n) pixels.
  • the transmission color control unit 12 includes m second scanning lines (not shown) extending in the row direction, n second data lines (not shown) extending in the column direction, and (m ⁇ n).
  • the transmission color control elements 17 are included.
  • the (m ⁇ n) transmission color control elements 17 are two-dimensionally arranged corresponding to the intersections of the second scanning lines and the second data lines. Each transmission color control element 17 is disposed so as to overlap with three display elements 16 corresponding to the same pixel.
  • the video signal X1 is input to the display device 10 from the outside.
  • the display control circuit 13 outputs a control signal C1 to the scanning line driving circuit 14 and outputs a control signal C2 and a video signal X2 to the data line driving circuit 15 based on the video signal X1.
  • the scanning line driving circuit 14 drives the first scanning line and the second scanning line based on the control signal C1.
  • the data line driving circuit 15 drives the first data line and the second data line based on the control signal C2 and the video signal X2.
  • the scanning line driving circuit 14 and the data line driving circuit 15 cooperate to write a video signal X2 (specifically, a voltage corresponding to the video signal X2) on the display element 16.
  • the scanning line driving circuit 14 and the data line driving circuit 15 cooperate to write a control signal (specifically, a voltage corresponding to the control signal) corresponding to the video signal X2 in the transmission color control element 17.
  • the luminance of the display element 16 changes according to the written video signal X2.
  • the transmitted color of light in the transmitted color control element 17 changes according to the written control signal.
  • the scanning line driving circuit 14 and the data line driving circuit 15 function as a driving circuit that writes the video signal X2 to the display element 16 and writes a control signal corresponding to the video signal X2 to the transmission color control element 17.
  • the control signal written to the transmission color control element 17 may be the same signal as the video signal X2, or may be a signal having a lower number of levels than the video signal X2.
  • the control signal may include the same 8-bit gradation data as the video signal X2, and the upper 6 bits of the 8-bit gradation data are included. May be included.
  • the display element 16 is a light emitting element that emits light with a luminance corresponding to the written video signal.
  • the display element 16 for example, an organic light emitting diode (OLED) is used.
  • OLED organic light emitting diode
  • the display element 16 emits light in any one of red, green, and blue with luminance according to the video signal X2.
  • the video signal X2 indicates “transparent display”
  • the display element 16 does not emit light (or emits light with extremely low luminance).
  • the transmission color control element 17 controls the transmission color of light according to the written control signal. More specifically, the transmission color control element 17 independently controls the transmittances of red light, green light, and blue light.
  • the control signal includes a red control signal, a green control signal, and a blue control signal.
  • the transmission color control element 17 independently controls the transmittance of red light, green light, and blue light according to the control signal.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the transmission color control element 17.
  • the transmission color control element 17 includes a red absorption layer 18r, a green absorption layer 18g, and a blue absorption layer 18b.
  • the red absorption layer 18r, the green absorption layer 18g, and the blue absorption layer 18b are arranged side by side in the thickness direction (light traveling direction) of the transmission color control unit 12.
  • a voltage Vr corresponding to the red video signal is applied to the red absorption layer 18r, and the red light absorption rate in the red absorption layer 18r changes according to the voltage Vr.
  • a voltage Vg corresponding to the green video signal is applied to the green absorption layer 18g, and the green light absorption rate in the green absorption layer 18g changes according to the voltage Vg.
  • a voltage Vb corresponding to the blue video signal is applied to the blue absorption layer 18b, and the blue light absorption rate in the blue absorption layer 18b changes according to the voltage Vb.
  • the red light transmittance, the green light transmittance, and the blue light transmittance of the transmission color control element 17 change according to the voltages Vr, Vg, and Vb, respectively.
  • the transmission color control element 17 includes a red absorption layer 18r in which the transmittance of red light changes according to the red control signal, a green absorption layer 18g in which the transmittance of green light changes according to the green control signal, and A blue absorption layer 18b whose blue light transmittance changes in accordance with the blue control signal is provided.
  • the guest-host liquid crystal element has a liquid crystal molecule 43 as a host molecule and a dye molecule 44r as a guest molecule (two) between two glass substrates 41 provided with a transparent electrode. A chromophoric dye molecule).
  • the major axis of the liquid crystal molecules 43 is inclined by a predetermined amount (initial alignment) by an alignment film (not shown) applied to the glass substrate 41.
  • the major axis of the liquid crystal molecules 43 is inclined by an amount corresponding to the voltage Vr applied between the transparent electrodes 42.
  • the major axis of the dye molecule 44 r is inclined in the same manner as the major axis of the liquid crystal molecule 43. Note that the amount of inclination of the long axis of the dye molecule 44 r does not necessarily match the amount of inclination of the long axis of the liquid crystal molecule 43.
  • the major axis of the liquid crystal molecules 43 is relative to the glass substrate 41 when the voltage Vr is not applied. Initial alignment is performed so as to be substantially vertical (see FIG. 4A). As the voltage Vr is increased, the inclination amount of the major axis of the liquid crystal molecules 43 is increased, and the major axis of the liquid crystal molecules 43 approaches a direction parallel to the glass substrate 41. When the voltage Vr is equal to or higher than a certain level Vm, the long axis of the liquid crystal molecules 43 is substantially parallel to the glass substrate 41 (see FIG. 4B).
  • the major axis of the dye molecule 44r When the voltage Vr is not applied, the major axis of the dye molecule 44r is substantially perpendicular to the glass substrate 41, and the red light absorption rate in the red absorption layer 18r is minimized (see FIG. 4C). ).
  • the major axis of the dye molecule 44r When the voltage Vr is equal to or higher than the level Vm, the major axis of the dye molecule 44r is substantially parallel to the glass substrate 41, and the red light absorption rate in the red absorption layer 18r is maximized (see FIG. 4D). reference).
  • the red light transmittance of the transmission color control element 17 becomes maximum when the voltage Vr is not applied, and becomes minimum when the voltage Vr is equal to or higher than a predetermined value. The same applies to the green light transmittance and blue light transmittance of the transmission color control element 17.
  • the scanning line driving circuit 14 and the data line driving circuit 15 write the video signal X2 on the display element 16, and write a control signal corresponding to the video signal X2 on the transmission color control element.
  • the three display elements 16 emit light in red, green, and blue, respectively, according to the video signal X2.
  • the red light transmittance, the green light transmittance, and the blue light transmittance of the transmission color control element 17 are all maximized according to the control signal.
  • the transmissive color control element 17 is in a transmissive state for all colors.
  • the red light transmittance of the transmission color control element 17 is maximum (corresponding to maximum transmission), and the green light transmittance and blue light transmittance of the transmission color control element 17 are minimum (corresponding to maximum absorption). become.
  • the transmission color control element 17 is in a red transmission state (absorbs green and blue).
  • the pixel displaying green one of the three display elements 16 emits green light in accordance with the video signal X2.
  • the green light transmittance of the transmission color control element 17 is maximized, and the red light transmittance and the blue light transmittance of the transmission color control element 17 are minimized.
  • the transmission color control element 17 is in a green transmission state (absorbs red and blue).
  • the pixel displaying blue one of the three display elements 16 emits blue light according to the video signal X2.
  • the blue light transmittance of the transmission color control element 17 is maximized, and the red light transmittance and the green light transmittance of the transmission color control element 17 are minimized.
  • the transmission color control element 17 is in a blue transmission state (absorbs red and green).
  • the transmissive color control element 17 In the pixel displaying black, none of the three display elements 16 emits light according to the video signal X2. The red light transmittance, the green light transmittance, and the blue light transmittance of the transmission color control element 17 are all minimized according to the control signal. In the pixel displaying black, the transmissive color control element 17 is in a non-transmissive state. In the pixel that performs transparent display, the three display elements 16 do not emit light according to the video signal X2 (or emit light with extremely low luminance). The red light transmittance, the green light transmittance, and the blue light transmittance of the transmission color control element 17 are all maximized according to the control signal. In a pixel that performs transparent display, the transmissive color control element 17 is in a transmissive state for all colors.
  • FIG. 5 is a diagram showing light emitted from a pixel displaying red.
  • a control signal is written.
  • one display element 16 emits red light Er according to 255 gradations.
  • the remaining two display elements 16 do not emit light according to 0 gradation.
  • the red light transmittance of the transmission color control element 17 is maximized according to 255 gradations, and the green light transmittance and blue light transmittance of the transmission color control element 17 are minimized according to 0 gradation.
  • the red component Lr of the background light incident from the rear of the display screen passes through the transmission color control element 17, but the green component Lg and the blue component Lb are absorbed by the transmission color control element 17. Therefore, the red light Er emitted from the display element 16 and the red component Lr of the background light are emitted forward of the display screen.
  • the display device 10 includes a transmission color control unit 12 including a plurality of transmission color control elements 17 on the back side of the display unit 11, and the transmission color control element 17 controls the transmission color of light for each pixel according to a control signal. Therefore, according to the display device 10, by controlling the light transmission color for each pixel, it is possible to easily recognize the display image even when the back of the display screen is bright.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the effect of the display device 10.
  • the display device 10 displays the same screen as that in FIG.
  • the display device 10 displays the same screen as that in FIG.
  • the display device 10 is placed near a window on a sunny day, as shown in FIG. 6, the color of the image displayed in the central portion of the display screen is not thinned by the influence of background light. Therefore, even when the back of the display screen is bright, the user can easily recognize the display image.
  • the display device 10 includes a transmission color control unit 12 including a plurality of transmission color control elements 17 corresponding to pixels on the back side of the display unit 11.
  • the transmitted color control element 17 controls the transmitted color of light according to the control signal.
  • the transmission color control element 17 that independently controls the transmittance of red light, green light, and blue light according to the control signal, the transmission color of the light can be correctly controlled.
  • a transmission color control element 17 can be configured using a red absorption layer, a green absorption layer, and a blue absorption layer.
  • a red absorption layer, a green absorption layer, and a blue absorption layer can be comprised using a guest host liquid crystal element. Thereby, the transmission color of light in the transmission color control element 17 can be controlled to the same extent as the display element 16.
  • a light emitting element for example, an organic light emitting diode
  • the organic electroluminescent display apparatus provided with the organic light emitting diode, even when the back of a display screen is bright, it can make it easy to recognize a display image.
  • the transmission color of light in the transmission color control element 17 can be controlled with the same accuracy as the display color.
  • the transmission color control element 17 can be easily controlled by using a control signal having a smaller number of levels than the video signal X2.
  • the display unit 11 and the transmission color control unit 12 have different scanning lines and data lines. However, the display unit and the transmission color control unit share all or part of the scanning lines and data lines. May be.
  • the display unit 11 may include a display element that emits white light.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of a display device according to the second embodiment.
  • a display device 20 illustrated in FIG. 7 includes a display unit 21, a transmission color control unit 12, a display control circuit 23, a scanning line driving circuit 14, a data line driving circuit 15, and a backlight 27. It is.
  • the same constituent elements as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the display unit 21 includes a plurality of transparent display elements 26. One display element 26 and one transmission color control element 17 are associated with each pixel.
  • the backlight 27 is provided on the back surface of the display unit 21.
  • the transmission color control unit 12 is provided on the back surface of the backlight 27.
  • the display unit 21 and the transmission color control unit 12 are arranged so that one display element 26 and the corresponding transmission color control element 17 overlap (in the same plane position).
  • the transmission color control unit 12 includes a plurality of transmission color control elements 17 corresponding to the pixels, and is provided on the back side of the display unit 21.
  • FIG. 8 is a diagram showing the display unit 21 and the transmission color control unit 12.
  • the configuration of the transmission color control unit 12 is the same as that of the first embodiment.
  • the display unit 21 includes m first scanning lines (not shown) extending in the row direction, n first data lines (not shown) extending in the column direction, and (m ⁇ n) number of scanning lines.
  • a display element 26 is included.
  • the (m ⁇ n) display elements 26 are two-dimensionally arranged corresponding to the intersections of the first scanning lines and the first data lines.
  • the display element 26 emits light in red, green, or blue in a time-sharing manner.
  • Each display element 26 functions as one pixel that performs color display.
  • the (m ⁇ n) display elements 26 function as (m ⁇ n) pixels.
  • the display control circuit 23 outputs control signals C 1 and C 2 and a video signal X 2 to the scanning line driving circuit 14 and the data line driving circuit 15 in the same manner as the display control circuit 13.
  • the display control circuit 23 outputs a control signal C3 to the backlight 27.
  • the backlight 27 includes a red light source, a green light source, and a blue light source (not shown) that can be controlled on / off independently.
  • the backlight 27 emits light in a time division manner in one of red, green, and blue according to the control signal C3.
  • the video signal X2 includes a red video signal, a green video signal, and a blue video signal.
  • a red video signal, a green video signal, and a blue video signal are written to the display element 26 in a time division manner.
  • the scanning line driving circuit 14 and the data line driving circuit 15 cooperate to write a red video signal (specifically, a voltage corresponding to the red video signal) to the display element 26, and the backlight 27 Emits red light.
  • the scanning line driving circuit 14 and the data line driving circuit 15 cooperate to write a green video signal to the display element 26, and the backlight 27 emits green light.
  • the scanning line driving circuit 14 and the data line driving circuit 15 cooperate to write a blue video signal to the display element 26, and the backlight 27 emits blue light.
  • the red field period, the green field period, and the blue field period the red field, the green field, and the blue field are displayed, respectively.
  • the display device 20 performs color display by displaying the red field, the green field, and the blue field in a time-sharing manner.
  • a red control signal, a green control signal, and a blue control signal are written in a time division manner.
  • the scanning line driving circuit 14 and the data line driving circuit 15 cooperate to write a red control signal (specifically, a voltage corresponding to the red control signal) to the transmission color control element 17.
  • the scanning line drive circuit 14 and the data line drive circuit 15 cooperate to write a green control signal to the transmission color control element 17.
  • the scanning line driving circuit 14 and the data line driving circuit 15 cooperate to write a blue control signal in the transmission color control element 17.
  • the driving circuits (the scanning line driving circuit 14 and the data line driving circuit 15) perform field sequential driving.
  • the display element 26 is a transparent element that does not emit light and allows light to pass therethrough in accordance with the written video signal.
  • a liquid crystal element is used as the display element 26, for example.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing the configuration of the backlight 27.
  • the backlight 27 includes a transparent light guide plate 28, a red light source 29r, a green light source 29g, and a blue light source 29b provided on the side surface of the light guide plate 28 (the lower side surface in FIG. 9).
  • the red light source 29r, the green light source 29g, and the blue light source 29b emit light in the red field period, the green field period, and the blue field period, respectively.
  • light emitted from the red light source 29r, the green light source 29b, and the blue light source 29r will be referred to as red backlight light Br, green backlight light Bg, and blue backlight light Bb, respectively.
  • Each backlight light Br, Bg, Bb propagates inside the light guide plate 28 and is refracted toward the display unit 21 at the position of each pixel.
  • three types of backlight light are shown in the same drawing, but actually only one type of light source 29 emits light in each field period.
  • FIGS. 10 to 14 are diagrams showing light emitted from the pixels.
  • Background light incident from the rear of the display screen includes a red component Lr, a green component Lg, and a blue component Lb (hereinafter referred to as red background light, green background light, and blue background light, respectively).
  • Each pixel reaches the red backlight light Br in the red field period, the green backlight light Bg in the green field period, and the blue backlight light Bb in the blue field period.
  • the transmittance, the blue light transmittance, and the red light transmittance and the green light transmittance of the transmissive color control element 17 in the blue field period are both minimum (corresponding to maximum absorption).
  • FIG. 10 is a diagram showing light emitted from a pixel displaying red.
  • the transmittance of the display element 26 is maximized in accordance with 255 gradations in the red field period, and is minimized in accordance with 0 gradations in the green field period and the blue field period.
  • the red light transmittance of the transmission color control element 17 in the red field period becomes maximum (corresponding to maximum transmission) in accordance with 255 gradations.
  • the green light transmittance of the transmission color control element 17 in the green field period and the blue light transmittance of the transmission color control element 17 in the blue field period are minimum (corresponding to the maximum absorption) according to the 0 gradation. Therefore, in the red field period, the red backlight light Br and the red background light Lr are emitted in front of the display screen. In the green field period and the blue field period, no light is emitted in front of the display screen.
  • FIG. 11 is a diagram showing light emitted from a pixel displaying bright green.
  • the transmittance of the display element 26 is half of the maximum value in accordance with 128 gradations in the red field period, is maximum in accordance with 255 gradations in the green field period, and is maximum in accordance with 64 gradations in the blue field period. It becomes 1/4 of the value.
  • the red light transmittance of the transmission color control element 17 in the red field period becomes half of the maximum value (corresponding to semi-transmission) according to 128 gradations.
  • the green light transmittance of the transmissive color control element 17 in the green field period becomes maximum according to 255 gradations.
  • the blue light transmittance of the transmissive color control element 17 in the blue field period becomes 1 ⁇ 4 of the maximum value (corresponding to 1 ⁇ 4 transmission) according to 64 gradations. Therefore, in the red field period, half of the red backlight light Br and half of the red background light Lr are emitted forward of the display screen, and in the green field period, the green backlight light Bg and green background light Lg are emitted forward of the display screen. In the blue field period, 1/4 of the blue backlight light Bb and 1/4 of the blue background light Lb are emitted forward of the display screen.
  • FIG. 12 is a diagram showing light emitted from a pixel displaying black.
  • the transmittance of the display element 26 is minimized according to 0 gradation in the red field period, the green field period, and the blue field period.
  • the red light transmittance of the transmission color control element 17 in the red field period, the green light transmittance of the transmission color control element 17 in the green field period, and the blue light transmittance of the transmission color control element 17 in the blue field period are all It becomes the minimum according to 0 gradation. Therefore, no light is emitted in front of the display screen in any of the red field period, the green field period, and the blue field period.
  • FIG. 13 is a diagram showing light emitted from a pixel displaying white.
  • the transmittance of the display element 26 is maximized according to 255 gradations in any of the red field period, the green field period, and the blue field period.
  • the red light transmittance of the transmission color control element 17 in the red field period, the green light transmittance of the transmission color control element 17 in the green field period, and the blue light transmittance of the transmission color control element 17 in the blue field period are all It becomes the maximum according to 255 gradations.
  • the red backlight light Br and the red background light Lr are emitted in front of the display screen
  • the green backlight light Bg and the green background light Lg are emitted in front of the display screen.
  • the blue backlight light Bb and the blue background light Lb are emitted forward of the display screen.
  • FIG. 14 is a diagram showing light emitted from a pixel that performs transparent display.
  • a red video signal, a green video signal, and a blue video signal are sequentially written to the display element 26, and a control signal that indicates transparent display is sequentially written to the transmissive color control element 17.
  • the transmittance of the display element 26 is a value corresponding to the red video signal, a value corresponding to the green video signal, and a value corresponding to the blue video signal in the red field period, the green field period, and the blue field period, respectively. become.
  • the red light transmittance, the green light transmittance, and the blue light transmittance of the transmission color control element 17 are all maximized according to the transparent display. Therefore, in the red field period, the red backlight light Br and the background light components Lr, Lg, and Lb are emitted forward of the display screen, and in the green field period, the green backlight light Bg and the background light components Lr, Lg, Lb is emitted in front of the display screen, and in the blue field period, the blue backlight light Bb and the background light components Lr, Lg, and Lb are emitted in front of the display screen.
  • the transmission color control element 17 is used to control the transmission color of light for each pixel, thereby Even when the back is bright, the display image can be easily recognized.
  • an element for example, a liquid crystal element
  • a liquid crystal display device including a liquid crystal element can easily recognize a display image even when the back of the display screen is bright.
  • the transparent backlight can be configured by using a transparent light guide plate 28 and three color light sources 29r, 29g, and 29b.
  • the above-described effects can be achieved with a field sequential display device.
  • FIG. 15 is a block diagram illustrating a configuration of a display device according to the third embodiment.
  • a display device 30 illustrated in FIG. 15 includes a field sequential including a display unit 21, a transmission color control unit 12, a display control circuit 33, a scanning line driving circuit 14, a data line driving circuit 15, a backlight 27, and an optical sensor 34. Display device.
  • the same constituent elements as those in the first or second embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the optical sensor 34 is provided on the back side of the display screen (the back side of the transmission color control unit 12).
  • the optical sensor 34 detects the illuminance of background light incident from behind the display screen, and outputs a detection signal S1 indicating the detected illuminance.
  • the display control circuit 33 is obtained by adding an adjustment unit 35 to the display control circuit 23.
  • the adjustment unit 35 adjusts the control signal written to the transmission color control element 17 based on the illuminance detected by the optical sensor 34 and the display luminance indicated by the video signal X2.
  • the adjustment unit 35 uses a converted value obtained by multiplying the display luminance by 2 ⁇ to compare the detected illuminance with the display luminance. 2 ⁇ is the solid angle of the hemisphere.
  • FIG. 16 is a diagram showing the transmittance of the transmission color control element 17 in the display device 30.
  • the horizontal axis indicates the illuminance (detected illuminance) of the background light detected by the optical sensor 34
  • the vertical axis indicates the transmittance of the transmission color control element 17.
  • the display luminance indicated by the video signal X2 is Dx.
  • the converted value of the display luminance is 2 ⁇ Dx.
  • the transmittance is minimized.
  • the illuminance of the background light is twice (4 ⁇ Dx) or more of the converted value of display luminance, the transmittance is maximized. At other times, the higher the detected illuminance, the higher the transmittance.
  • the adjustment unit 35 detects that the transmittance of the transmission color control element 17 is minimized when the detected illuminance is less than or equal to the display luminance conversion value.
  • the transmittance of the transmission color control element 17 is maximized when the illuminance is a predetermined number of times or more (in this case, 2 times or more) of the converted value of the display luminance.
  • the control signal is adjusted so as to increase the transmittance.
  • the background light is not emitted in front of the display unit 21 when the illuminance of the background light is less than or equal to the display luminance conversion value. However, since the back of the display screen is dark at this time, the display quality can be maintained.
  • the effects of the display device 30 will be described in comparison with a display device (hereinafter referred to as a display device according to a comparative example) in which the transmission color control unit 12 is removed from the display device 20 according to the second embodiment.
  • a display device according to a comparative example in which the transmission color control unit 12 is removed from the display device 20 according to the second embodiment.
  • a part of the light emitted from the backlight 27 leaks to the rear of the display screen.
  • the ratio of the amount of light emitted to the front of the display screen and the amount of light leaking from the rear of the display screen depends on the light control accuracy of the light guide plate, but is, for example, 10: 1.
  • the amount of light incident on the liquid crystal panel decreases when the light passes through the polarizing plate.
  • the transmittance of the transmission color control element 17 becomes lower than the maximum value due to the action of the adjustment unit 35.
  • the light emitted from the backlight 27 is absorbed by the transmission color control unit 12. Therefore, according to the display device 30, when the back of the display screen is dark, the emitted light from the backlight 27 is prevented from leaking to the back of the display screen, and the entire back surface of the display screen is prevented from being illuminated. Yes (see FIG. 18B).
  • the transmitted color of light in the transmitted color control element 17 is suitably controlled according to the illuminance of the background light. Can do.
  • the transmittance is minimized when the detected illuminance is less than or equal to the display luminance conversion value, the transmittance is maximized when the detected illuminance is greater than or equal to a predetermined multiple of the display luminance conversion value, and the detected illuminance is higher at other times.

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Abstract

表示装置は、複数の透明な表示素子を含む表示部と、画素に対応する複数の透過色制御素子を含み、表示部の背面側に設けられた透過色制御部と、表示素子に映像信号を書き込み、透過色制御素子に映像信号に応じた制御信号を書き込む駆動回路とを備える。透過色制御素子は、制御信号に応じて画素ごとに光の透過色を制御する。透過色制御素子は、赤色制御信号に応じて赤色光の透過率が変化する赤吸収層と、緑色制御信号に応じて緑色光の透過率が変化する緑吸収層と、青色制御信号に応じて青色光の透過率が変化する青吸収層を有していてもよい。各吸収層には、ゲスト分子として色素分子を有するゲストホスト液晶素子を用いてもよい。これにより、表示画面の後方が明るいときでも表示画像を認識しやすいシースルーディスプレイを提供する。

Description

表示装置
　本発明は、表示装置に関し、特に、表示画面の後方を透けて見せる機能を有する表示装置に関する。
　近年、表示画面の後方を透けて見せる機能を有する表示装置が開発されている。このような表示装置は、シースルーディスプレイ、あるいは、透明ディスプレイなどとも呼ばれる。例えば、液晶パネルのようなシャッター素子を含む表示パネルを用いた透明ディスプレイがある。このようなシースルーディスプレイでは、バックライトを含め、表示画面と重なる部分は、透明な材料で構成される。
　特許文献１には、表示情報を表示する第１の表示部と、光透過特性を調整する第２の表示部とを備えたシースルーディスプレイが記載されている。第２の表示部は、第１の表示部に表示される表示情報に合わせて、第１の表示部を透過する光を部分的に調整する。特許文献１に記載のシースルーディスプレイによれば、表示画像のコントラストを高くし、利用者の視認性を向上させることができる。
日本国特開２０１３－１４２８０４号公報
　シースルーディスプレイは、透明表示と通常の画像表示を同時に行うことがある。透明表示を行うと、表示画面の後方から光が入射する（以下、この光を「背景光」という）。表示画面の後方が明るいときには、表示画面の前方に出射される光（利用者の目に入る光）のうち背景光が占める割合が大きくなるので、利用者は通常の画像表示によって表示された画像を認識しにくくなる。
　例えば、図１９（ａ）に示すように、シースルーディスプレイが、表示画面の中央部分では通常の画像表示を行い、それ以外の部分では透明表示を行う場合を考える。このシースルーディスプレイを晴れた日に窓際に置くと、表示画面の中央部分に表示される画像の色は背景光の影響によって薄くなる（図１９（ｂ）を参照）。表示が白く浮くような感じになるので、利用者は表示画像を認識しにくくなる。
　特許文献１に記載のシースルーディスプレイは、表示情報に合わせて第１の表示部を透過する光を部分的に調整することにより、画像のコントラストを高くする。しかしながら、表示画面の後方が明るいときに表示画像のコントラストを高くすると、表示画像が暗くなり、利用者はむしろ表示画像を認識しにくくなる。特許文献１に記載のシースルーディスプレイでは、表示画面の後方が明るいときに表示画像を認識しにくくなる。
　それ故に、表示画面の後方が明るいときでも表示画像を認識しやすいシースルーディスプレイを提供することが課題として挙げられる。
　上記の課題は、例えば、表示画面の後方を透けて見せる機能を有する表示装置であって、複数の透明な表示素子を含む表示部と、画素に対応する複数の透過色制御素子を含み、表示部の背面側に設けられた透過色制御部と、表示素子に映像信号を書き込み、透過色制御素子に映像信号に応じた制御信号を書き込む駆動回路とを備え、透過色制御素子が制御信号に応じて画素ごとに光の透過色を制御する表示装置によって解決することができる。
　このような表示装置によれば、透過色制御素子を用いて画素ごとに光の透過色を制御することにより、表示画面の後方が明るいときでも表示画像を認識しやすくすることができる。
第１の実施形態に係る表示装置の構成を示すブロック図である。 図１に示す表示部と透過色制御部を示す図である。 図２に示す透過色制御素子の断面図である。 図２に示す透過色制御素子の吸収層を説明するための図である。 図１に示す表示装置の赤を表示する画素からの出射光を示す図である。 図１に示す表示装置の効果を説明するための図である。 第２の実施形態に係る表示装置の構成を示すブロック図である。 図７に示す表示部と透過色制御部を示す図である。 図７に示すバックライトの構成を示す断面図である。 図７に示す表示装置の赤を表示する画素からの出射光を示す図である。 図７に示す表示装置の明るい緑を表示する画素からの出射光を示す図である。 図７に示す表示装置の黒を表示する画素からの出射光を示す図である。 図７に示す表示装置の白を表示する画素からの出射光を示す図である。 図７に示す表示装置の透明表示を行う画素からの出射光を示す図である。 第３の実施形態に係る表示装置の構成を示すブロック図である。 図１５に示す表示装置の透過色制御素子の透過率を示す図である。 比較例に係る表示装置の課題を説明するための図である。 図１５に示す表示装置の効果を説明するための図である。 従来の表示装置の課題を説明するための図である。
　以下、図面を参照して、各実施形態に係る表示装置について説明する。各実施形態に係る表示装置は、表示画面の後方を透けて見せる機能を有するシースルーディスプレイである。以下の説明では、映像信号は８ビットの階調データを含み、表示素子の階調は０以上２５５以下であるとする。ｍおよびｎは２以上の整数、ｋは１以上ｎ以下の整数であるとする。図面の水平方向を行方向、図面の垂直方向を列方向という。
　（第１の実施形態）
　図１は、第１の実施形態に係る表示装置の構成を示すブロック図である。図１に示す表示装置１０は、表示部１１、透過色制御部１２、表示制御回路１３、走査線駆動回路１４、および、データ線駆動回路１５を備えている。表示部１１は、複数の透明な表示素子１６を含んでいる。透過色制御部１２は、画素に対応する複数の透過色制御素子１７を含んでいる。画素には、３個の表示素子１６と１個の透過色制御素子１７が対応づけられる。透過色制御部１２は、表示部１１の背面に設けられる。表示部１１と透過色制御部１２は、３個の表示素子１６とこれに対応する透過色制御素子１７とが重なる（同じ平面位置になる）ように配置される。このように透過色制御部１２は、画素に対応する複数の透過色制御素子１７を含み、表示部１１の背面側に設けられる。
　図２は、表示部１１と透過色制御部１２を示す図である。表示部１１は、行方向に延伸するｍ本の第１走査線（図示せず）、列方向に延伸する３ｎ本の第１データ線（図示せず）、および、（ｍ×３ｎ）個の表示素子１６を含んでいる。（ｍ×３ｎ）個の表示素子１６は、第１走査線と第１データ線の交点に対応して２次元状に配置される。（３ｋ－２）列目の表示素子１６は赤色に発光し、（３ｋ－１）列目の表示素子１６は緑色に発光し、３ｋ列目の表示素子１６は青色に発光する。同じ行に配置された（３ｋ－２）～３ｋ列目の表示素子１６は、カラー表示を行う１個の画素として機能する。（ｍ×３ｎ）個の表示素子１６は、（ｍ×ｎ）個の画素として機能する。
　透過色制御部１２は、行方向に延伸するｍ本の第２走査線（図示せず）、列方向に延伸するｎ本の第２データ線（図示せず）、および、（ｍ×ｎ）個の透過色制御素子１７を含んでいる。（ｍ×ｎ）個の透過色制御素子１７は、第２走査線と第２データ線の交点に対応して２次元状に配置される。各透過色制御素子１７は、同じ画素に対応する３個の表示素子１６と重なるように配置される。
　表示装置１０には、外部から映像信号Ｘ１が入力される。表示制御回路１３は、映像信号Ｘ１に基づき、走査線駆動回路１４に対して制御信号Ｃ１を出力し、データ線駆動回路１５に対して制御信号Ｃ２と映像信号Ｘ２を出力する。走査線駆動回路１４は、制御信号Ｃ１に基づき、第１走査線と第２走査線を駆動する。データ線駆動回路１５は、制御信号Ｃ２と映像信号Ｘ２に基づき、第１データ線と第２データ線を駆動する。走査線駆動回路１４とデータ線駆動回路１５は、協働して表示素子１６に映像信号Ｘ２（具体的には、映像信号Ｘ２に応じた電圧）を書き込む。また、走査線駆動回路１４とデータ線駆動回路１５は、協働して透過色制御素子１７に映像信号Ｘ２に応じた制御信号（具体的には、制御信号に応じた電圧）を書き込む。表示素子１６の輝度は、書き込まれた映像信号Ｘ２に応じて変化する。透過色制御素子１７における光の透過色は、書き込まれた制御信号に応じて変化する。走査線駆動回路１４とデータ線駆動回路１５は、表示素子１６に映像信号Ｘ２を書き込み、透過色制御素子１７に映像信号Ｘ２に応じた制御信号を書き込む駆動回路として機能する。
　透過色制御素子１７に書き込まれる制御信号は、映像信号Ｘ２と同じ信号でもよく、映像信号Ｘ２よりも取り得るレベルの数が少ない信号でもよい。例えば、映像信号Ｘ２が８ビットの階調データを含む場合に、制御信号は、映像信号Ｘ２と同じ８ビットの階調データを含んでいてもよく、８ビットの階調データの上位６ビットを含んでいてもよい。
　表示素子１６は、書き込まれた映像信号に応じた輝度で発光する発光素子である。表示素子１６には、例えば、有機発光ダイオード（Organic Light Emitting Diode：ＯＬＥＤ）が使用される。表示素子１６は、赤、緑、および、青のいずれかの色に、映像信号Ｘ２に応じた輝度で発光する。映像信号Ｘ２が「透明表示」を示すときには、表示素子１６は発光しない（あるいは、ごく低い輝度で発光する）。
　透過色制御素子１７は、書き込まれた制御信号に応じて光の透過色を制御する。より詳細には、透過色制御素子１７は、赤色光、緑色光、および、青色光の透過率を独立して制御する。制御信号は、赤制御信号、緑制御信号、および、青制御信号を含んでいる。透過色制御素子１７は、制御信号に応じて赤色光、緑色光、および、青色光の透過率を独立して制御する。
　図３は、透過色制御素子１７の断面図である。透過色制御素子１７は、赤吸収層１８ｒ、緑吸収層１８ｇ、および、青吸収層１８ｂを有する。赤吸収層１８ｒ、緑吸収層１８ｇ、および、青吸収層１８ｂは、透過色制御部１２の厚み方向（光の進行方向）に並べて配置される。赤吸収層１８ｒには赤映像信号に応じた電圧Ｖｒが印加され、赤吸収層１８ｒにおける赤色光の吸収率は電圧Ｖｒに応じて変化する。緑吸収層１８ｇには緑映像信号に応じた電圧Ｖｇが印加され、緑吸収層１８ｇにおける緑色光の吸収率は電圧Ｖｇに応じて変化する。青吸収層１８ｂには青映像信号に応じた電圧Ｖｂが印加され、青吸収層１８ｂにおける青色光の吸収率は電圧Ｖｂに応じて変化する。透過色制御素子１７の赤色光透過率、緑色光透過率、および、青色光透過率は、それぞれ、電圧Ｖｒ、Ｖｇ、Ｖｂに応じて変化する。このように透過色制御素子１７は、赤色制御信号に応じて赤色光の透過率が変化する赤吸収層１８ｒ、緑色制御信号に応じて緑色光の透過率が変化する緑吸収層１８ｇ、および、青色制御信号に応じて青色光の透過率が変化する青吸収層１８ｂを有する。
　赤吸収層１８ｒ、緑吸収層１８ｇ、および、青吸収層１８ｂには、例えば、ゲストホスト液晶素子が使用される。図４を参照して、ゲストホスト液晶素子を用いた赤吸収層１８ｒについて説明する。図４（ａ）に示すように、ゲストホスト液晶素子は、透明電極４２を設けた２枚のガラス基板４１の間に、ホスト分子としての液晶分子４３と、ゲスト分子としての色素分子４４ｒ（二色性色素分子）とを挟み込んだ構造を有する。液晶分子４３の長軸は、ガラス基板４１に塗布された配向膜（図示せず）によって所定量だけ傾く（初期配向）。また、液晶分子４３の長軸は、透明電極４２間に印加された電圧Ｖｒに応じた量だけ傾く。色素分子４４ｒの長軸は、液晶分子４３の長軸と同様に傾く。なお、色素分子４４ｒの長軸の傾き量は、液晶分子４３の長軸の傾き量と必ずしも一致しない。
　透過色制御素子１７に電圧を印加していないときに透明表示を行うために、赤吸収層１８ｒについては、電圧Ｖｒを印加していないときに液晶分子４３の長軸がガラス基板４１に対してほぼ垂直になるような初期配向が行われる（図４（ａ）を参照）。電圧Ｖｒが大きいほど、液晶分子４３の長軸の傾き量は大きくなり、液晶分子４３の長軸はガラス基板４１と平行な方向に近づく。電圧ＶｒがあるレベルＶｍ以上のときに、液晶分子４３の長軸はガラス基板４１に対してほぼ平行になる（図４（ｂ）を参照）。
　電圧Ｖｒを印加していないときに、色素分子４４ｒの長軸はガラス基板４１に対してほぼ垂直になり、赤吸収層１８ｒにおける赤色光の吸収率は最小になる（図４（ｃ）を参照）。電圧Ｖｒが上記レベルＶｍ以上のときに、色素分子４４ｒの長軸はガラス基板４１に対してほぼ平行になり、赤吸収層１８ｒにおける赤色光の吸収率は最大になる（図４（ｄ）を参照）。言い換えると、透過色制御素子１７の赤色光透過率は、電圧Ｖｒを印加していないときに最大になり、電圧Ｖｒが所定以上のときに最小になる。透過色制御素子１７の緑色光透過率と青色光透過率についても、これと同様である。
　上述したように、走査線駆動回路１４とデータ線駆動回路１５は、表示素子１６に映像信号Ｘ２を書き込み、透過色制御素子に映像信号Ｘ２に応じた制御信号を書き込む。白を表示する画素では、３個の表示素子１６は、映像信号Ｘ２に応じて、それぞれ、赤色、緑色、および、青色に発光する。透過色制御素子１７の赤色光透過率、緑色光透過率、および、青色光透過率は、制御信号に応じていずれも最大になる。白を表示する画素では、透過色制御素子１７は全色透過状態になる。
　赤を表示する画素では、映像信号Ｘ２に応じて、３個の表示素子１６のうち１個が赤色に発光する。制御信号に応じて、透過色制御素子１７の赤色光透過率は最大（最大透過に対応）になり、透過色制御素子１７の緑色光透過率と青色光透過率は最小（最大吸収に対応）になる。赤を表示する画素では、透過色制御素子１７は赤透過状態（緑と青を吸収）になる。緑を表示する画素では、映像信号Ｘ２に応じて、３個の表示素子１６のうち１個が緑色に発光する。制御信号に応じて、透過色制御素子１７の緑色光透過率は最大になり、透過色制御素子１７の赤色光透過率と青色光透過率は最小になる。緑を表示する画素では、透過色制御素子１７は緑透過状態（赤と青を吸収）になる。青を表示する画素では、映像信号Ｘ２に応じて、３個の表示素子１６のうち１個が青色に発光する。制御信号に応じて、透過色制御素子１７の青色光透過率は最大になり、透過色制御素子１７の赤色光透過率と緑色光透過率は最小になる。青を表示する画素では、透過色制御素子１７は青透過状態（赤と緑を吸収）になる。
　黒を表示する画素では、３個の表示素子１６は、映像信号Ｘ２に応じていずれも発光しない。透過色制御素子１７の赤色光透過率、緑色光透過率、および、青色光透過率は、制御信号に応じていずれも最小になる。黒を表示する画素では、透過色制御素子１７は非透過状態になる。透明表示を行う画素では、３個の表示素子１６は、映像信号Ｘ２に応じていずれも発光しない（あるいは、ごく低い輝度で発光する）。透過色制御素子１７の赤色光透過率、緑色光透過率、および、青色光透過率は、制御信号に応じていずれも最大になる。透明表示を行う画素では、透過色制御素子１７は全色透過状態になる。
　図５は、赤を表示する画素からの出射光を示す図である。赤を表示する画素では、３個の表示素子１６に対して映像信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（２５５，０，０）が書き込まれ、透過色制御素子１７に対して映像信号と同様の制御信号が書き込まれる。３個の表示素子１６のうち１個の表示素子１６は、２５５階調に応じて赤色光Ｅｒを出射する。残り２個の表示素子１６は、０階調に応じて光を出射しない。透過色制御素子１７の赤色光透過率は２５５階調に応じて最大になり、透過色制御素子１７の緑色光透過率と青色光透過率は０階調に応じて最小になる。このため、表示画面の後方から入射する背景光のうち赤色成分Ｌｒは透過色制御素子１７を通過するが、緑色成分Ｌｇと青色成分Ｌｂは透過色制御素子１７で吸収される。したがって、表示素子１６から出射された赤色光Ｅｒと背景光の赤色成分Ｌｒとが、表示画面の前方に出射される。
　図１９を参照して説明したように、従来のシースルーディスプレイには、表示画面の後方が明るいときに表示画像を認識しにくいという課題がある。表示装置１０は複数の透過色制御素子１７を含む透過色制御部１２を表示部１１の背面側に備え、透過色制御素子１７は制御信号に応じて画素ごとに光の透過色を制御する。したがって、表示装置１０によれば、画素ごとに光の透過色を制御することにより、表示画面の後方が明るいときでも表示画像を認識しやすくすることができる。
　図６は、表示装置１０の効果を説明するための図である。ここでは、表示装置１０は、図１９（ａ）と同じ画面を表示するとする。表示装置１０を晴れた日に窓際に置いた場合でも、図６に示すように、表示画面の中央部分に表示される画像の色は背景光の影響によって薄くならない。したがって、表示画面の後方が明るいときでも、利用者は表示画像を容易に認識することができる。
　本実施形態に係る表示装置１０は、表示部１１の背面側に、画素に対応する複数の透過色制御素子１７を含む透過色制御部１２を備えている。透過色制御素子１７は、制御信号に応じて光の透過色を制御する。このように透過色制御素子１７を用いて画素ごとに光の透過色を制御することにより、表示画面の後方が明るいときでも表示画像を認識しやすくすることができる。
　制御信号に応じて赤色光、緑色光、および、青色光の透過率を独立して制御する透過色制御素子１７を用いることにより、光の透過色を正しく制御することができる。このような透過色制御素子１７は、赤吸収層、緑吸収層、および、青吸収層を用いて構成することができる。赤吸収層、緑吸収層、および、青吸収層は、ゲストホスト液晶素子を用いて構成することができる。これにより、表示素子１６と同じ程度に、透過色制御素子１７における光の透過色を制御することができる。
　表示素子１６には、映像信号Ｘ２に応じた輝度で発光する発光素子（例えば、有機発光ダイオード）を用いることができる。これにより、有機発光ダイオードを備えた有機エレクトロルミネッセンス表示装置についても、表示画面の後方が明るいときでも表示画像を認識しやすくすることができる。映像信号Ｘ２と同じ制御信号を用いることにより、透過色制御素子１７における光の透過色を表示色と同じ精度で制御することができる。映像信号Ｘ２よりも取り得るレベルの数が少ない制御信号を用いることにより、透過色制御素子１７を簡単に制御することができる。
　なお、以上の説明では、表示部１１と透過色制御部１２は異なる走査線とデータ線を有することとしたが、表示部と透過色制御部は走査線とデータ線の全部または一部を共有してもよい。また、表示部１１は、赤色、緑色、および、青色に発光する表示素子１６に加えて、白色に発光する表示素子を含んでいてもよい。
　（第２の実施形態）
　図７は、第２の実施形態に係る表示装置の構成を示すブロック図である。図７に示す表示装置２０は、表示部２１、透過色制御部１２、表示制御回路２３、走査線駆動回路１４、データ線駆動回路１５、および、バックライト２７を備えたフィールドシーケンシャル方式の表示装置である。本実施形態の構成要素のうち第１の実施形態と同じ構成要素については、同じ参照符号を付して説明を省略する。
　表示部２１は、複数の透明な表示素子２６を含んでいる。画素には、１個の表示素子２６と１個の透過色制御素子１７が対応づけられる。バックライト２７は、表示部２１の背面に設けられる。透過色制御部１２は、バックライト２７の背面に設けられる。表示部２１と透過色制御部１２は、１個の表示素子２６とこれに対応する透過色制御素子１７とが重なる（同じ平面位置になる）ように配置される。このように透過色制御部１２は、画素に対応する複数の透過色制御素子１７を含み、表示部２１の背面側に設けられる。
　図８は、表示部２１と透過色制御部１２を示す図である。透過色制御部１２の構成は、第１の実施形態と同じである。表示部２１は、行方向に延伸するｍ本の第１走査線（図示せず）、列方向に延伸するｎ本の第１データ線（図示せず）、および、（ｍ×ｎ）個の表示素子２６を含んでいる。（ｍ×ｎ）個の表示素子２６は、第１走査線と第１データ線の交点に対応して２次元状に配置される。表示素子２６は、赤色、緑色、および、青色のいずれかに時分割で発光する。各表示素子２６は、カラー表示を行う１個の画素として機能する。（ｍ×ｎ）個の表示素子２６は、（ｍ×ｎ）個の画素として機能する。
　表示制御回路２３は、表示制御回路１３と同様に、走査線駆動回路１４とデータ線駆動回路１５に対して制御信号Ｃ１、Ｃ２と映像信号Ｘ２を出力する。これに加えて、表示制御回路２３は、バックライト２７に対して制御信号Ｃ３を出力する。バックライト２７は、独立してオン／オフ制御可能な赤色光源、緑色光源、および、青色光源（図示せず）を含んでいる。バックライト２７は、制御信号Ｃ３に従い、赤色、緑色、および、青色のいずれかに時分割で発光する。
　表示装置２０では、１フレーム期間は、３個のフィールド期間（以下、赤フィールド期間、緑フィールド期間、および、青フィールド期間という）に分割される。映像信号Ｘ２は、赤映像信号、緑映像信号、および、青映像信号を含んでいる。表示素子２６には、赤映像信号、緑映像信号、および、青映像信号が時分割で書き込まれる。赤フィールド期間では、走査線駆動回路１４とデータ線駆動回路１５は、協働して表示素子２６に赤映像信号（具体的には、赤映像信号に応じた電圧）を書き込み、バックライト２７は赤色に発光する。緑フィールド期間では、走査線駆動回路１４とデータ線駆動回路１５は、協働して表示素子２６に緑映像信号を書き込み、バックライト２７は緑色に発光する。青フィールド期間では、走査線駆動回路１４とデータ線駆動回路１５は、協働して表示素子２６に青映像信号を書き込み、バックライト２７は青色に発光する。これにより、赤フィールド期間、緑フィールド期間、および、青フィールド期間では、それぞれ、赤フィールド、緑フィールド、および、青フィールドが表示される。表示装置２０は、赤フィールド、緑フィールド、および、青フィールドを時分割で表示することにより、カラー表示を行う。
　透過色制御素子１７には、赤制御信号、緑制御信号、および、青制御信号が時分割で書き込まれる。赤フィールド期間では、走査線駆動回路１４とデータ線駆動回路１５は、協働して透過色制御素子１７に赤制御信号（具体的には、赤制御信号に応じた電圧）を書き込む。緑フィールド期間では、走査線駆動回路１４とデータ線駆動回路１５は、協働して透過色制御素子１７に緑制御信号を書き込む。青フィールド期間では、走査線駆動回路１４とデータ線駆動回路１５は、協働して透過色制御素子１７に青制御信号を書き込む。このように表示装置２０では、駆動回路（走査線駆動回路１４とデータ線駆動回路１５）は、フィールドシーケンシャル駆動を行う。
　表示素子２６は、自らは発光せず、書き込まれた映像信号に応じた透過率で光を通過させる透明な素子である。表示素子２６には、例えば、液晶素子が使用される。
　図９は、バックライト２７の構成を示す断面図である。図９に示すように、バックライト２７は、透明な導光板２８と、導光板２８の側面（図９では下側の側面）に設けられた赤色光源２９ｒ、緑色光源２９ｇ、および、青色光源２９ｂとを含んでいる。赤色光源２９ｒ、緑色光源２９ｇ、および、青色光源２９ｂは、それぞれ、赤フィールド期間、緑フィールド期間、および、青フィールド期間で発光する。以下、赤色光源２９ｒ、緑色光源２９ｂ、および、青色光源２９ｒからの出射光を、それぞれ、赤色バックライト光Ｂｒ、緑色バックライト光Ｂｇ、および、青色バックライト光Ｂｂという。各バックライト光Ｂｒ、Ｂｇ、Ｂｂは、導光板２８の内部を伝搬し、各画素の位置で表示部２１に向けて屈折する。なお、図９では同じ図面に３種類のバックライト光が記載されているが、実際には各フィールド期間において１種類の光源２９だけが発光する。
　図１０～図１４は、画素からの出射光を示す図である。表示画面の後方から入射する背景光は、赤色成分Ｌｒ、緑色成分Ｌｇ、および、青色成分Ｌｂ（以下、それぞれ、赤色背景光、緑色背景光、および、青色背景光という）を含んでいる。各画素には、赤フィールド期間では赤色バックライト光Ｂｒが到達し、緑フィールド期間では緑色バックライト光Ｂｇが到達し、青フィールド期間では青色バックライト光Ｂｂが到達する。図１０～図１３に示すように、通常の画像表示を行うときには、赤フィールド期間における透過色制御素子１７の緑色光透過率と青色光透過率、緑フィールド期間における透過色制御素子１７の赤色光透過率と青色光透過率、および、青フィールド期間における透過色制御素子１７の赤色光透過率と緑色光透過率は、いずれも最小（最大吸収に対応）になる。
　図１０は、赤を表示する画素からの出射光を示す図である。赤を表示する画素では、表示素子２６に対して映像信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（２５５，０，０）が順に書き込まれ、透過色制御素子１７に対して映像信号と同様の制御信号が順に書き込まれる。表示素子２６の透過率は、赤フィールド期間では２５５階調に応じて最大になり、緑フィールド期間と青フィールド期間では０階調に応じて最小になる。赤フィールド期間における透過色制御素子１７の赤色光透過率は、２５５階調に応じて最大（最大透過に対応）になる。緑フィールド期間における透過色制御素子１７の緑色光透過率、および、青フィールド期間における透過色制御素子１７の青色光透過率は、０階調に応じて最小（最大吸収に対応）になる。したがって、赤フィールド期間では、赤色バックライト光Ｂｒと赤色背景光Ｌｒが表示画面の前方に出射される。緑フィールド期間と青フィールド期間では、光は表示画面の前方に出射されない。
　図１１は、明るい緑を表示する画素からの出射光を示す図である。明るい緑を表示する画素では、表示素子２６に対して映像信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（１２８，２５５，６４）が順に書き込まれ、透過色制御素子１７に対して映像信号と同様の制御信号が順に書き込まれる。表示素子２６の透過率は、赤フィールド期間では１２８階調に応じて最大値の半分になり、緑フィールド期間では２５５階調に応じて最大になり、青フィールド期間では６４階調に応じて最大値の１／４になる。赤フィールド期間における透過色制御素子１７の赤色光透過率は、１２８階調に応じて最大値の半分（半透過に対応）になる。緑フィールド期間における透過色制御素子１７の緑色光透過率は、２５５階調に応じて最大になる。青フィールド期間における透過色制御素子１７の青色光透過率は、６４階調に応じて最大値の１／４（１／４透過に対応）になる。したがって、赤フィールド期間では赤色バックライト光Ｂｒの半分と赤色背景光Ｌｒの半分が表示画面の前方に出射され、緑フィールド期間では緑色バックライト光Ｂｇと緑色背景光Ｌｇが表示画面の前方に出射され、青フィールド期間では青色バックライト光Ｂｂの１／４と青色背景光Ｌｂの１／４が表示画面の前方に出射される。
　図１２は、黒を表示する画素からの出射光を示す図である。黒を表示する画素では、表示素子２６に対して映像信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（０，０，０）が順に書き込まれ、透過色制御素子１７に対して映像信号と同様の制御信号が順に書き込まれる。表示素子２６の透過率は、赤フィールド期間、緑フィールド期間、および、青フィールド期間において、０階調に応じて最小になる。赤フィールド期間における透過色制御素子１７の赤色光透過率、緑フィールド期間における透過色制御素子１７の緑色光透過率、および、青フィールド期間における透過色制御素子１７の青色光透過率は、いずれも０階調に応じて最小になる。したがって、赤フィールド期間、緑フィールド期間、および、青フィールド期間のいずれでも、光は表示画面の前方に出射されない。
　図１３は、白を表示する画素からの出射光を示す図である。白を表示する画素では、表示素子２６に対して映像信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（２５５，２５５，２５５）が順に書き込まれ、透過色制御素子１７に対して映像信号と同様の制御信号が順に書き込まれる。表示素子２６の透過率は、赤フィールド期間、緑フィールド期間、および、青フィールド期間のいずれでも、２５５階調に応じて最大になる。赤フィールド期間における透過色制御素子１７の赤色光透過率、緑フィールド期間における透過色制御素子１７の緑色光透過率、および、青フィールド期間における透過色制御素子１７の青色光透過率は、いずれも２５５階調に応じて最大になる。したがって、赤フィールド期間では赤色バックライト光Ｂｒと赤色背景光Ｌｒが表示画面の前方に出射され、緑フィールド期間では緑色バックライト光Ｂｇと緑色背景光Ｌｇが表示画面の前方に出射され、青フィールド期間では青色バックライト光Ｂｂと青色背景光Ｌｂが表示画面の前方に出射される。
　図１４は、透明表示を行う画素からの出射光を示す図である。透明表示を行う画素では、表示素子２６に対して赤映像信号、緑映像信号、および、青映像信号が順に書き込まれ、透過色制御素子１７に対して透明表示を示す制御信号が順に書き込まれる。表示素子２６の透過率は、赤フィールド期間、緑フィールド期間、および、青フィールド期間において、それぞれ、赤映像信号に応じた値、緑映像信号に応じた値、および、青映像信号に応じた値になる。赤フィールド期間、緑フィールド期間、および、青フィールド期間において、透過色制御素子１７の赤色光透過率、緑色光透過率、および、青色光透過率は、いずれも透明表示に応じて最大になる。したがって、赤フィールド期間では赤色バックライト光Ｂｒと背景光の各成分Ｌｒ、Ｌｇ、Ｌｂが表示画面の前方に出射され、緑フィールド期間では緑色バックライト光Ｂｇと背景光の各成分Ｌｒ、Ｌｇ、Ｌｂが表示画面の前方に出射され、青フィールド期間では青色バックライト光Ｂｂと背景光の各成分Ｌｒ、Ｌｇ、Ｌｂが表示画面の前方に出射される。
　本実施形態に係る表示装置２０によれば、第１の実施形態に係る表示装置１０と同様に、透過色制御素子１７を用いて画素ごとに光の透過色を制御することにより、表示画面の後方が明るいときでも表示画像を認識しやすくすることができる。表示装置２０にバックライト２７を設けることにより、表示素子２６には、映像信号Ｘ２に応じた透過率で光を通過させる素子（例えば、液晶素子）を用いることができる。これにより、液晶素子を備えた液晶表示装置についても、表示画面の後方が明るいときでも表示画像を認識しやすくすることができる。透明なバックライトは、透明な導光板２８と３色の光源２９ｒ、２９ｇ、２９ｂとを用いてを構成することができる。また、フィールドシーケンシャル方式の表示装置について、上記の効果を奏することができる。
　（第３の実施形態）
　図１５は、第３の実施形態に係る表示装置の構成を示すブロック図である。図１５に示す表示装置３０は、表示部２１、透過色制御部１２、表示制御回路３３、走査線駆動回路１４、データ線駆動回路１５、バックライト２７、および、光センサ３４を備えたフィールドシーケンシャル方式の表示装置である。本実施形態の構成要素のうち第１または第２の実施形態と同じ構成要素については、同じ参照符号を付して説明を省略する。
　光センサ３４は、表示画面の背面側（透過色制御部１２の背面）に設けられる。光センサ３４は、表示画面の後方から入射する背景光の照度を検知し、検知照度を示す検知信号Ｓ１を出力する。表示制御回路３３は、表示制御回路２３に調整部３５を追加したものである。調整部３５は、光センサ３４による検知照度と映像信号Ｘ２が示す表示輝度とに基づき、透過色制御素子１７に書き込まれる制御信号を調整する。調整部３５では、検知照度と表示輝度とを比較するために、表示輝度を２π倍した換算値が使用される。なお、２πは半球の立体角である。
　図１６は、表示装置３０における透過色制御素子１７の透過率を示す図である。図１６において、横軸は光センサ３４で検知された背景光の照度（検知照度）を示し、縦軸は透過色制御素子１７の透過率を示す。ここでは、映像信号Ｘ２が示す表示輝度をＤｘとする。この場合、表示輝度の換算値は２πＤｘとなる。図１６に示すように、背景光の照度が表示輝度の換算値２πＤｘ以下のときには、透過率は最小になる。背景光の照度が表示輝度の換算値の２倍（４πＤｘ）以上のときには、透過率は最大になる。それ以外のときには、検知照度が高いほど透過率は高くなる。
　透過色制御素子１７の透過率を図１６に示すように制御するために、調整部３５は、検知照度が表示輝度の換算値以下のときには透過色制御素子１７の透過率が最小になり、検知照度が表示輝度の換算値の所定数倍以上（ここでは、２倍以上）のときには透過色制御素子１７の透過率が最大になり、それ以外のときには検知照度が高いほど透過色制御素子１７の透過率が高くなるように制御信号を調整する。表示装置３０では、背景光の照度が表示輝度の換算値以下のときには、背景光は表示部２１の前方に出射されない。ただし、このときには表示画面の後方が暗いので、表示品位を保つことができる。
　以下、第２の実施形態に係る表示装置２０から透過色制御部１２を除いた表示装置（以下、比較例に係る表示装置という）と対比して、表示装置３０の効果を説明する。比較例に係る表示装置では、図１７（ａ）に示すように、バックライト２７からの出射光の一部が表示画面の後方に漏れる。表示画面の前方に出射される光の量と表示画面の後方から漏れる光の量の比は、導光板の光制御精度に依存するが、例えば１０：１になる。
　液晶表示装置では、液晶パネルに入射する光の量は、光が偏光板を通過するときに減少する。このときの透過率は、５０％以下、実際には３０％以下である。したがって、最大表示輝度が３００ｃｄ／ｍ2 のシースルーディスプレイにおいて透過率が３０％であるとすると、表示画面の後方から漏れる光の量は３００×３／１０＝９０（ｃｄ／ｍ2 ）になる。この場合、表示画面の裏面全体が光る。表示画面の裏面全体が光ることは、屋内や夜間など、表示画面の後方が暗い場合には問題になる（図１７（ｂ）を参照）。
　表示装置３０では、背景光の照度が表示輝度の換算値の２倍以下のときには、透過色制御素子１７の透過率は、調整部３５の作用によって最大値よりも低くなる。このとき、図１８（ａ）に示すように、バックライト２７からの出射光は透過色制御部１２で吸収される。したがって、表示装置３０によれば、表示画面の後方が暗いときに、バックライト２７からの出射光が表示画面の後方に漏れることを防止し、表示画面の裏面全体が光ることを防止することができる（図１８（ｂ）を参照）。
　本実施形態に係る表示装置３０によれば、検知照度と表示輝度に基づき制御信号を調整することにより、背景光の照度に応じて透過色制御素子１７における光の透過色を好適に制御することができる。特に、検知照度が表示輝度の換算値以下のときには透過率を最小、検知照度が表示輝度の換算値の所定数倍以上のときには透過率を最大、それ以外のときには検知照度が高いほど透過色制御素子の透過率が高く制御することにより、表示画面の後方が暗いときに、表示画面の裏面全体が光ることを防止することができる。
　本願は、２０１７年４月２０日に出願された「表示装置」という名称の日本国特願２０１７－８３３６９号に基づく優先権を主張する出願であり、この出願の内容は引用することによって本願の中に含まれる。
　１０、２０、３０…表示装置
　１１、２１…表示部
　１２…透過色制御部
　１３、２３、３３…表示制御回路
　１４…走査線駆動回路
　１５…データ線駆動回路
　１６、２６…表示素子
　１７…透過色制御素子
　１８…吸収層
　２７…バックライト
　２８…導光板
　２９…光源
　３４…光センサ
　３５…調整部
　４１…ガラス基板
　４２…透明電極
　４３…液晶分子
　４４…色素分子

Claims (15)

  1. 　表示画面の後方を透けて見せる機能を有する表示装置であって、
    　複数の透明な表示素子を含む表示部と、
    　画素に対応する複数の透過色制御素子を含み、前記表示部の背面側に設けられた透過色制御部と、
    　前記表示素子に映像信号を書き込み、前記透過色制御素子に前記映像信号に応じた制御信号を書き込む駆動回路とを備え、
    　前記透過色制御素子は、前記制御信号に応じて画素ごとに光の透過色を制御することを特徴とする、表示装置。
  2. 　前記制御信号は、赤色制御信号、緑色制御信号、および、青色制御信号を含み、
    　前記透過色制御素子は、前記制御信号に応じて赤色光、緑色光、および、青色光の透過率を独立して制御することを特徴とする、請求項１に記載の表示装置。
  3. 　前記透過色制御素子は、前記赤色制御信号に応じて赤色光の透過率が変化する赤吸収層、前記緑色制御信号に応じて緑色光の透過率が変化する緑吸収層、および、前記青色制御信号に応じて青色光の透過率が変化する青吸収層を有することを特徴とする、請求項２に記載の表示装置。
  4. 　前記赤吸収層、前記緑吸収層、および、前記青吸収層は、ゲスト分子として色素分子を有するゲストホスト液晶素子であることを特徴とする、請求項３に記載の表示装置。
  5. 　前記表示素子は、前記映像信号に応じた輝度で発光する発光素子であることを特徴とする、請求項１に記載の表示装置。
  6. 　前記表示素子は、有機発光ダイオードであることを特徴とする、請求項５に記載の表示装置。
  7. 　前記表示部の背面に設けられた透明なバックライトをさらに備え、
    　前記透過色制御部は、前記バックライトの背面に設けられており、
    　前記表示素子は、前記映像信号に応じた透過率で光を通過させる素子であることを特徴とする、請求項１に記載の表示装置。
  8. 　前記表示素子は、液晶素子であることを特徴とする、請求項７に記載の表示装置。
  9. 　前記バックライトは、透明な導光板と、前記導光板の側面に設けられた赤色光源、緑色光源、および、青色光源とを含むことを特徴とする、請求項８に記載の表示装置。
  10. 　前記駆動回路は、フィールドシーケンシャル駆動を行うことを特徴とする、請求項９に記載の表示装置。
  11. 　前記表示画面の後方から入射する背景光の照度を検知する光センサと、
    　前記光センサによる検知照度と前記映像信号が示す表示輝度とに基づき前記制御信号を調整する調整部とをさらに備えた、請求項１に記載の表示装置。
  12. 　前記調整部は、前記検知照度が前記表示輝度の換算値以下のときには前記透過色制御素子の透過率が最小になり、前記検知照度が前記表示輝度の換算値の所定数倍以上のときには前記透過色制御素子の透過率が最大になり、それ以外のときには前記検知照度が高いほど前記透過色制御素子の透過率が高くなるように前記制御信号を調整することを特徴とする、請求項１１に記載の表示装置。
  13. 　前記制御信号は、前記映像信号と同じ信号であることを特徴とする、請求項１に記載の表示装置。
  14. 　前記制御信号は、前記映像信号よりも取り得るレベルの数が少ない信号であることを特徴とする、請求項１に記載の表示装置。
  15. 　前記駆動回路は、フィールドシーケンシャル駆動を行うことを特徴とする、請求項１に記載の表示装置。
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