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1. (WO2018193959) 表示装置
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明 細 書

発明の名称 表示装置

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003  

先行技術文献

特許文献

0004  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0005   0006   0007   0008  

課題を解決するための手段

0009  

発明の効果

0010  

図面の簡単な説明

0011  

発明を実施するための形態

0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057  

符号の説明

0058  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19  

明 細 書

発明の名称 : 表示装置

技術分野

[0001]
 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。

背景技術

[0002]
 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。
[0003]
 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。

先行技術文献

特許文献

[0004]
特許文献1 : 日本国特開2013-142804号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0005]
 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。
[0006]
 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。
[0007]
 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。
[0008]
 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。

課題を解決するための手段

[0009]
 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。

発明の効果

[0010]
 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。

図面の簡単な説明

[0011]
[図1] 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2] 図1に示す表示部と透過色制御部を示す図である。
[図3] 図2に示す透過色制御素子の断面図である。
[図4] 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5] 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6] 図1に示す表示装置の効果を説明するための図である。
[図7] 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8] 図7に示す表示部と透過色制御部を示す図である。
[図9] 図7に示すバックライトの構成を示す断面図である。
[図10] 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11] 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12] 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13] 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14] 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。
[図15] 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16] 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。
[図17] 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18] 図15に示す表示装置の効果を説明するための図である。
[図19] 従来の表示装置の課題を説明するための図である。

発明を実施するための形態

[0012]
 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。
[0013]
 (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。
[0014]
 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。
[0015]
 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。
[0016]
 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。
[0017]
 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。
[0018]
 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)。
[0019]
 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。
[0020]
 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。
[0021]
 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。
[0022]
 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)。
[0023]
 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。
[0024]
 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。
[0025]
 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。
[0026]
 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。
[0027]
 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。
[0028]
 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。
[0029]
 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。
[0030]
 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。
[0031]
 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。
[0032]
 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。
[0033]
 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。
[0034]
 (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。
[0035]
 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。
[0036]
 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。
[0037]
 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。
[0038]
 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。
[0039]
 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。
[0040]
 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。
[0041]
 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。
[0042]
 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。
[0043]
 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。
[0044]
 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。
[0045]
 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。
[0046]
 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。
[0047]
 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。
[0048]
 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。
[0049]
 (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。
[0050]
 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。
[0051]
 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。
[0052]
 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。
[0053]
 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。
[0054]
 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/m 2 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/m 2 )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)。
[0055]
 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)。
[0056]
 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。
[0057]
 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。

符号の説明

[0058]
 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

請求の範囲

[請求項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。
[請求項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。
[請求項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。
[請求項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。
[請求項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。
[請求項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。
[請求項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。
[請求項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。
[請求項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。
[請求項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。
[請求項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。
[請求項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。
[請求項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。
[請求項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。
[請求項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。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]

[ 図 10]

[ 図 11]

[ 図 12]

[ 図 13]

[ 図 14]

[ 図 15]

[ 図 16]

[ 図 17]

[ 図 18]

[ 図 19]