JP2020144160A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】有機ＥＬパネルで画像を表示する際の表示品質を低下を抑えながら、稼働時間をより延長すること。【解決手段】反射層１２と、ＥＬ効果による発光層１５とを備える第１の表示パネル１０と、第１の表示パネル１０の発光層を挟んで反射層１２と反対側に一体化して配置される、液晶層２６を備える第２の表示パネル２０と、第２の表示パネル２０の第１の表示パネルと反対側に一体化して配置される偏光板４０とを備える。【選択図】 図２

Description

本発明は、表示装置に関する。

一般にデジタル表示式の腕時計では、時刻や曜日を表す数値や限定されたアルファベット等の比較的簡易な表示が主であるために、８字状セグメント等を用いた低消費電力の液晶表示パネル、例えば反射型や半透過型の液晶表示パネルが用いられることが多い。一方で、スマートフォンやタブレット端末など、小型の携帯情報端末では、高精細なカラー表示が前提とされることから、透過型のカラー液晶パネルや、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）パネルが用いられている。

有機ＥＬパネルに代表される表示装置において、正面方向の色相と斜め方向の色相との差を大きく低減するための技術が提案されている。（例えば、特許文献１）

特開２０１４−０１０２９１号公報

近年、ウェアラブル端末の分野でも、特に腕時計型のリスト端末が広く一般に普及しつつある。この種のリスト端末においては、自発光素子である有機ＥＬパネルを表示部に用いた機種が多い。有機ＥＬパネルでは、発光層の下側に、金属電極による反射層が形成される。そのため、外光がその反射層で反射してぎらつき、あるいは背景が映り込むなど、表示品質を低下する要因となっていた。そこで、前記特許文献に記載された技術を含めて、表示品質の低下を回避するような各種の技術が提案されていた。

ところで、リスト端末のように、装置の筐体容積が小さく、電源となる電池の容量も限定される装置では、有機ＥＬパネルのような自発光素子を用いることで、表示に要する電力の影響が大きく、連続して動作可能な時間に制限される。

この点を解決するべく、有機ＥＬパネル上に高分子ネットワーク液晶（ＰＮＬＣ）によるセグメント表示を行なうモノクロタイプの液晶パネルを一体に構成したリスト端末も製品化されている。このリスト端末では、単なる時刻の表示等には、有機ＥＬパネルでの表示を休止させ、ＰＮＬＣパネルを用いた表示を行なうことで、連続動作時間を延長させるようにしている。ＰＮＬＣパネルは、有機ＥＬパネルでの反射光を拡散させてぎらつきを抑制する機能も兼ねているが、その反面、有機ＥＬパネルによる表示光のＰＮＬＣパネルでの透過率が大きく下がり、有機ＥＬによる本来の高輝度の鮮鋭な表示が損なわれる、という不具合を有していた。

本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、有機ＥＬパネルで画像を表示する際の表示品質を低下を抑えながら、稼働時間をより延長することが可能な表示装置を提供することにある。

本発明の一態様に係る表示装置は、反射層と、エレクトロルミネッセンス効果による発光層とを備える第１の表示パネルと、前記第１の表示パネルの前記発光層を挟んで前記反射層と反対側に一体化して配置される、液晶層を備える第２の表示パネルと、前記第２の表示パネルの前記第１の表示パネルと反対側に一体化して配置される偏光板と、を備える。

また本発明の他の態様に係る表示装置は、反射層と、エレクトロルミネッセンス効果による発光層とを備える第１の表示パネルと、前記第１の表示パネルの前記発光層を挟んで前記反射層と反対側に一体化して配置される、ゲストホスト液晶を用いた液晶層を備える第２の表示パネルと、前記第１の表示パネルと前記第２の表示パネルとの間に一体化して配置される位相差板と、を備える。

本発明によれば、有機ＥＬパネルで画像を表示する際の表示品質を低下を抑えながら、稼働時間をより延長することが可能となる。

本発明の第１の実施形態に係るリスト端末用の表示装置の基本構成を示す斜視図。 本発明の第１の実施形態に係る図１のＡ−Ａ′線に沿った表示装置の断面構成を示す図。 本発明の第１の実施形態に係る液晶層での駆動内容に基づく外光の出射制御動作を説明する図。 本発明の第２の実施形態に係る表示装置の断面構成を示す図。 本発明の第２の実施形態に係る液晶層での駆動内容に基づく外光の出射制御動作を説明する図。

［第１の実施形態］
以下図面を参照して本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るリスト端末用の表示装置１の基本構成を示す斜視図である。表示装置１は、有機ＥＬを用いた第１表示パネル１０上に、透明な光学接着剤３０を介在して、モノクロ表示の透過型液晶パネルを用いた第２表示パネル２０が一体化して構成される。第２表示パネル２０からは配線部２０Ａが導出されている。配線部２０Ａは、例えばフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）により構成される。

なお、ここでは第２表示パネル２０の一部として図示を省略しているが、第２表示パネル２０の最上面には、後述する偏光板４０が一体化して構成されるものとする。

第１表示パネル１０では、ドットマトリックス表示により任意のカラー画像が表示可能となる。また第２表示パネル２０では、例えば４桁の８字状セグメントと中央の記号「：」とにより、時刻等を表す数字やアルファベット等をセグメントの組合わせにより表示することが可能となる。

図２は、図１のＡ−Ａ′線に沿った表示装置１の断面構成を示す図である。第１表示パネル１０は、その下層側から順に、ガラス基板でなる封止材１１、金属電極による反射層１２、電子注入層１３、電子輸送層１４、有機発光層１５、ホール輸送層１６、透明電極１７、及びガラス１８による積層構造をもって構成される。

第１表示パネル１０と第２表示パネル２０とを接続する透明な光学接着剤３０は、他にＯＣＡ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｌｅａｒ Ａｄｈｅｓｉｖｅ）を用いても良い。

第２表示パネル２０は、下層の光学接着剤３０側から順に、ガラスからなる第１透明基板２１、配線電極２２、絶縁膜２３、表示電極２４、配向膜２５、液晶層２６、配向膜２７、透明導電膜２８、及びガラスからなる第２透明基板２９による積層構造をもって構成される。さらに、第２透明基板２９の上層側に偏光板４０を配置して一体に構成する。

配線電極２２は、第１透明基板２１上に設けられた、厚さ５０［ｎｍ］程度のＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：酸化インジウムスズ）からなる。絶縁膜２３は、例えばＳｉＮ（シリコン窒化膜）が用いられるもので、配線電極２２上に５００［ｎｍ］程度の厚さで形成される。

表示電極２４は、図１に示した所定のセグメントの形状パターンに合わせて形成される。例えば図中の左から４番目の表示電極２４で示すように、各表示電極２４はいずれも絶縁膜２３に形成されたスルーホールＴＨを介して、配線電極２２と電気的に接続される。

配線電極２２と表示電極２４とを絶縁膜２３を介して層を分けて構成することにより、表示電極２４と配線電極２２とを上から見て重ねた配置とすることができ、セグメント電極を構成する際の形状の自由度を上げることができる。

表示電極２４上に形成する配向膜２５は、厚さ１００［ｎｍ］程度のポリイミドからなる。

他方のガラス基板でなる第２透明基板２９の図中、下面側に、厚さ５０［ｎｍ］程度のＩＴＯでなる透明導電膜２８が電極として設けられ、その下方に厚さ１００［ｎｍ］程度のポリイミドでなる配向膜２７が形成される。

これら２枚のガラス基板（２１，２９）のギャップは５［μｍ］程度であり、２枚の配向膜２５，２７間の、シール材２６Ａの接着によって形成された密封空間内に液晶物質２６Ｂが充填されて液晶層２６が構成される。

さらに、第２表示パネル２０の最上面に偏光板４０が配置される。この偏光板４０の透過軸は、液晶層２６の遅相軸に対して略４５°となるように設定される。

液晶層２６は、透明導電膜２８と表示電極２４の間に印加する電圧によって、液晶物質２６Ｂの配向を制御し、透過光の位相差をλ／４と０（ゼロ）の間で可変するよう制御できる。

次に本実施形態の動作について説明する。
図３は、液晶層２６での駆動内容に基づく外光の出射制御動作を説明する図である。
図３（Ａ）は、図中に示す範囲内での液晶層２６全域での透過光の位相差をλ／４とした場合を示している。外光の入射光（IIIＡ−１）は、偏光板４０を通ることで直線偏光となり、λ／４の位相差を有する液晶層２６を通った後（IIIＡ−２）、第１表示パネル１０の反射層１２で反射される（IIIＡ−３）。反射した光は、再度、λ／４の位相差を有する液晶層２６を通ることで（IIIＡ−４）、偏光方向から偏光板４０を通過することができず、偏光板４０に吸収される。その結果、モノクロ表示の反射型液晶である第２表示パネル２０での表示内容は、外光を出射しないダーク（モノクロ表示におけるブラック）となる。

図３（Ｂ）は、図中に示す範囲内での液晶層２６全域での透過光の位相差を０（ゼロ）とした場合を示している。外光の入射光（IIIＢ−１）は、偏光板４０を通ることで直線偏光となり、位相差がない液晶層２６を通った後（IIIＢ−２）、第１表示パネル１０の反射層１２で反射される（IIIＢ−３）。反射した光は、再度、位相差がない液晶層２６を通り、そのまま偏光板４０を通過して出射する（IIIＢ−４）。その結果、モノクロ表示の反射型液晶である第２表示パネル２０での表示内容は、外光を出射するクリア（モノクロ表示におけるホワイト）となる。

実際の第２表示パネル２０を用いた表示動作時には、第１表示パネル１０での表示を停止した状態で、表示電極２４を構成する各セグメント単位で駆動し、対応する範囲の液晶物質２６Ｂにおける位相差をλ／４と０のいずれかに設定することで、セグメント表示による時刻などの数字やアルファベット、図形などを少ない電力消費で表示させることが可能となる。

一方で、有機ＥＬによる第１表示パネル１０を用いた表示を実行する場合には、図３（Ａ）で示したように液晶層２６の全域で透過光の位相差をλ／４とすることで、外光が第１表示パネル１０内の反射層１２により反射しても第２表示パネル２０から出射するようなことはなく、ぎらつきや背景の映り込みを生じるような事態を確実に回避して、第１表示パネル１０による高い表示品質での表示を実行させることができる。

以上に詳述した如く本実施形態によれば、有機ＥＬである第１表示パネル１０で画像を表示する際の表示品質を低下を抑えながら、適宜、第２表示パネル２０での表示を併用し、第２表示パネル２０での表示実行時には第１表示パネル１０での表示を停止することで、稼働時間をより延長することが可能となる。

また、一般的な液晶表示パネルのように２枚の偏光板を対向して用いるような表示体では、２枚の偏光板の偏光軸角度を正確に直交するように貼り付ける製造時の精度が必要となるが、上記実施形態に示した構成では、偏光板としては１枚の偏光板４０を用いるのみであり、製造時の正確な貼り付け精度が必要とされないため、第１表示パネル１０との重ね合わせ作業を簡易化できる。

［第２の実施形態］
以下図面を参照して本発明の第２の実施形態について説明する。
図４は、本発明の第２の実施形態に係る表示装置１′の断面構成を示す図である。基本的な構成自体、特に第１表示パネル１０側の構成は図２に示した内容と同様であるため、同一部分には同一符号を付して、それらの説明を省略する。

有機ＥＬを用いた第１表示パネル１０上に、位相板５０を介在して、着色表示を行なうゲストホスト液晶パネルを用いた第２表示パネル２０′が一体化して構成される。この第２表示パネル２０′上には、図２で示した偏光板４０は存在しない。

位相板５０は、可視光領域の透過光の波長λに対して位相差をλ／４とするような厚さが選定されている。

第２表示パネル２０′において、第１透明基板２１、配線電極２２、絶縁膜２３、表示電極２４、配向膜２５、配向膜２７、透明導電膜２８、及び第２透明基板２９の構成に関しては図２とほぼ同様である。

２枚のガラス基板（２１，２９）のギャップは１０［μｍ］程度であり、２枚の配向膜２５，２７間の、シール材２６Ａの接着によって形成された密封空間内に、二色性色素を液晶に溶解させたゲストホスト液晶物質２６Ｃが充填されて液晶層２６′が構成される。

液晶層２６′は、透明導電膜２８と表示電極２４の間に印加する電圧によって、ゲストホスト液晶物質２６Ｃの配向を制御し、着色状態と透明状態との間で変化し、透過性と反射性を切り替えるよう制御できる。

次に本実施形態の動作について説明する。
図５は、液晶層２６′での駆動内容に基づく外光の出射制御動作を説明する図である。
図５（Ａ）は、図中に示す範囲内での液晶層２６′全域で着色状態として、吸収軸と透過軸を備えるようにしている。透過軸を位相板５０の遅相軸に対して略４５°となるように設定することで、液晶層２６′を着色状態とすると、外光の入射光（ＶＡ−１）は、直線偏光が透過し位相板５０を通った後（ＶＡ−２）、第１表示パネル１０の反射層１２で反射される（ＶＡ−３）。反射した光は、再度、位相板５０を通ることで（ＶＡ−４）、液晶層２６′を通過することができず、液晶層２６′に吸収される。その結果、着色状態にある反射型液晶である第２表示パネル２０′での表示内容は、外光を出射しないダーク（モノクロ表示におけるブラック）となる。

図５（Ｂ）は、図中に示す範囲内での液晶層２６′全域で透明状態とした場合を示している。外光の入射光（ＶＢ−１）は、ほぼそのまま第２表示パネル２０′を通過し、第１表示パネル１０の反射層１２で反射される（ＶＢ−２）。反射した光は、再度、位相板５０、液晶層２６′を通るが、その間に吸収されずに出射する（ＶＢ−３）。その結果、透明状態にある反射型液晶である第２表示パネル２０′での表示内容は、外光を光量をそれほど落とさずに出射するクリア（モノクロ表示におけるホワイト）となる。

実際の第２表示パネル２０′を用いた表示動作時には、第１表示パネル１０での表示を停止した状態で、表示電極２４を構成する各セグメント単位で駆動し、対応する範囲のゲストホスト液晶物質２６Ｃにおける着色状態と透明状態とのいずれかに設定することで、セグメント表示による時刻などの数字やアルファベット、図形などを少ない電力消費で表示させることが可能となる。

一方で、有機ＥＬによる第１表示パネル１０を用いた表示を実行する場合には、図５（Ａ）で示したように液晶層２６′の全域で着色状態とすることで、外光が第１表示パネル１０内の反射層１２により反射しても第２表示パネル２０′から出射するようなことはなく、ぎらつきや背景の映り込みを生じるような事態を確実に回避して、第１表示パネル１０による高い表示品質での表示を実行させることができる。

以上に詳述した如く本実施形態によれば、有機ＥＬである第１表示パネル１０で画像を表示する際の表示品質を低下を抑えながら、適宜、第２表示パネル２０′での表示を併用し、第２表示パネル２０′での表示実行時には第１表示パネル１０での表示を停止することで、稼働時間をより延長することが可能となる。

加えて、本実施形態では、偏光板を使用しないために、製造時に第１表示パネル１０と第２表示パネル２０とを位相板５０を介して重ね合わせる際の角度の調整等が一切不要となる。

さらに本実施形態では、図５（Ａ）、図５（Ｂ）でも示した如く、第２表示パネル２０′の液晶層２６′を透明状態とした際に反射光として出射される光量が多いため、特に第１表示パネル１０での表示を停止し、第２表示パネル２０′を用いた表示の動作時には、セグメント表示による各セグメント単位での表示の明暗のコントラストが大きく、見易い表示を実現できる。

なお、本願発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

１，１′…表示装置、１０…第１表示パネル、１１…封止材、１２…反射層、１３…電子注入層、１４…電子輸送層、１５…有機発光層、１６…ホール輸送層、１７…透明電極、１８…ガラス、２０…第２表示パネル、２０Ａ…配線部、２１…第１透明基板、２２…配線電極、２３…絶縁膜、２４…表示電極、２５…配向膜、２６，２６′…液晶層、２６Ａ…シール材、２６Ｂ…液晶物質、２６Ｃ…ゲストホスト液晶物質、２７…配向膜、２８…透明導電膜、２９…第２透明基板、３０…光学接着剤、４０…偏光板、５０…位相板、ＴＨ…スルーホール。

Claims (9)

1. 反射層と、エレクトロルミネッセンス効果による発光層とを備える第１の表示パネルと、
   前記第１の表示パネルの前記発光層を挟んで前記反射層と反対側に一体化して配置される、液晶層を備える第２の表示パネルと、
   前記第２の表示パネルの前記第１の表示パネルと反対側に一体化して配置される偏光板と、
   を備える表示装置。
2. 前記第２の表示パネルは、前記液晶層で電気的に可視光領域の透過光の位相差を０とλ／４の間で変化させる、請求項１記載の表示装置。
3. 前記第２の表示パネルは、前記液晶層に対して配置される透明導電膜に形成された電極パターンによりセグメント表示を行なう、請求項１記載の表示装置。
4. 前記第２の表示パネルは、前記第１の表示パネルの近位側から順に、
   第１の透明基板、
   配線電極からなる第１の透明導電膜、
   絶縁膜、
   表示電極からなる第２の透明導電膜、
   を備え、前記絶縁膜に形成したスルーホールを介して前記第１の透明導電膜と前記第２の透明導電膜とが電気的に接続されている、請求項１記載の表示装置。
5. 前記第２の表示パネルは、予め形成された電極パターンに基づくセグメント表示を行ない、
   前記第１の表示パネルは、ドットマトリックスパターンに基づく情報表示を行ない、
   上記第２の表示パネルによるセグメント表示時には、前記第１の表示パネルの表示を停止し、
   前記第１の表示パネルによる情報表示時には、前記第２の表示パネルの前記液晶層で電気的に可視光領域の透過光の位相差をλ／４とさせる、
   請求項１記載の表示装置。
6. 反射層と、エレクトロルミネッセンス効果による発光層とを備える第１の表示パネルと、
   前記第１の表示パネルの前記発光層を挟んで前記反射層と反対側に一体化して配置される、ゲストホスト液晶を用いた液晶層を備える第２の表示パネルと、
   前記第１の表示パネルと前記第２の表示パネルとの間に一体化して配置される位相差板と、
   を備える表示装置。
7. 前記位相差板は、透過する可視光の波長λに対してλ／４の位相差を与える、請求項６記載の表示装置。
8. 前記第２の表示パネルは、前記液晶層に対して配置される透明導電膜に形成された電極パターンにより、電気的に着色状態と透明状態とを切り替えてセグメント表示を行なう、請求項６記載の表示装置。
9. 前記第２の表示パネルは、予め形成された電極パターンに基づくセグメント表示を行ない、
   前記第１の表示パネルは、ドットマトリックスパターンに基づく情報表示を行ない、
   上記第２の表示パネルによるセグメント表示時には、前記第１の表示パネルの表示を停止し、
   前記第１の表示パネルによる情報表示時には、前記第２の表示パネルの前記液晶層を透明状態となるように駆動する、
   請求項１記載の表示装置。