JP2020020849A - 電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】 電子機器の外観デザインや電子部品のレイアウトに関する設計自由度に優れた電子機器を提供する。【解決手段】 一実施形態における電子機器は、透明ディスプレイと、筐体と、電子部品とを備える。前記透明ディスプレイは、第1面と、前記第1面の反対側の第2面と、複数の画素を含む表示領域とを有する。前記筐体は、前記第2面に対向し、前記透明ディスプレイを支持する。前記電子部品は、前記第2面と前記筐体の間に配置され、前記表示領域と対向する。さらに、前記電子部品は、前記第1面側を撮像するカメラ、前記第1面側から前記透明ディスプレイに入射する光または前記第1面側に存在する物体に関する情報を検出するセンサ、および、前記第2面に入射し前記第1面から出射する光を発するランプの少なくとも一つを含む。【選択図】 図1
Description
本発明の実施形態は、ディスプレイを備えた電子機器に関する。
例えばスマートフォンやタブレットなどの電子機器は、有機エレクトロルミネッセンス(EL)表示素子や液晶表示素子を有するディスプレイに加え、カメラ、照度センサ、近接センサ、指紋センサ、通知ランプなどの電子部品を備えることがある。一般的に、これらの電子部品は、表示領域の周辺の周辺領域に配置される。そのため、電子機器の外観デザインや電子部品のレイアウトが制約され、電子機器の設計自由度が抑制されている。
本開示の目的の一つは、電子機器の外観デザインや電子部品のレイアウトに関する設計自由度に優れた電子機器を提供することである。
一実施形態における電子機器は、透明ディスプレイと、筐体と、電子部品とを備える。前記透明ディスプレイは、第1面と、前記第1面の反対側の第2面と、複数の画素を含む表示領域とを有する。前記筐体は、前記第2面に対向し、前記透明ディスプレイを支持する。前記電子部品は、前記第2面と前記筐体の間に配置され、前記表示領域と対向する。さらに、前記電子部品は、前記第1面側を撮像するカメラ、前記第1面側から前記透明ディスプレイに入射する光または前記第1面側に存在する物体に関する情報を検出するセンサ、および、前記第2面に入射し前記第1面から出射する光を発するランプの少なくとも一つを含む。
いくつかの実施形態につき、図面を参照しながら説明する。
なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有される。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。各図において、連続して配置される同一又は類似の要素については符号を省略することがある。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を省略することがある。
なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有される。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。各図において、連続して配置される同一又は類似の要素については符号を省略することがある。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を省略することがある。
各実施形態においては、電子機器の一例として、スマートフォンを開示する。ただし、電子機器はスマートフォンに限定されず、タブレット、携帯電話端末、パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、車載機器、テレビ受像装置、デジタルカメラなど、他種の機器であってもよい。
また、各実施形態においては、電子機器のディスプレイ(表示装置)が有機エレクトロルミネッセンス(EL)表示素子または液晶表示素子を有する場合を例示する。ただし、各実施形態は、他種のディスプレイを備える電子機器に対する、各実施形態にて開示される個々の技術的思想の適用を妨げるものではない。例えば、他種のディスプレイとしては、Light Emitting Diode(LED)を表示素子として用いたディスプレイ、電気泳動素子を有する電子ペーパ型のディスプレイ、Micro Electro Mechanical Systems(MEMS)を応用したディスプレイ、或いはエレクトロクロミズムを応用したディスプレイなどが挙げられる。
[第1実施形態]
図1は、第1実施形態に係る電子機器1の概略的な斜視図である。図示したように、第1方向X、第2方向Yおよび第3方向Zを定義する。本実施形態においては、第1方向X、第2方向Yおよび第3方向Zが互いに直交するが、これら方向が90°以外の角度で交差してもよい。
図1は、第1実施形態に係る電子機器1の概略的な斜視図である。図示したように、第1方向X、第2方向Yおよび第3方向Zを定義する。本実施形態においては、第1方向X、第2方向Yおよび第3方向Zが互いに直交するが、これら方向が90°以外の角度で交差してもよい。
電子機器1は、筐体2と、透明ディスプレイ3と、カバーガラス4とを備えている。本実施形態において、「透明ディスプレイ」とは、ユーザが視認する第1面(表示面)とその反対の第2面(裏面)との間で光を透過するディスプレイを意味する。すなわち、例えば透明ディスプレイを電子機器から取り外した状態においては、第1面側から第2面側の背景が視認可能であり、第2面側から第1面側の背景を視認可能である。
本実施形態において、透明ディスプレイ3は、図1に示す第1面F1と、第1面F1の反対側の第2面F2(図2参照)とが略平行なフラットパネル型の表示装置であり、筐体2によって支持されている。カバーガラス4は、透明ディスプレイ3を覆っている。透明ディスプレイ3は、多数の画素を有した表示領域DAと、表示領域DAの周辺の周辺領域PAとを有している。一例として、透明ディスプレイ3の光の透過率は、50%以上であることが好ましい。
図1の例において、表示領域DAは、第2方向Yと平行な一対の長辺Sa1,Sa2と、第1方向Xと平行な一対の短辺Sb1,Sb2とを有する長方形状である。筐体2、透明ディスプレイ3およびカバーガラス4も、表示領域DAと同様の長方形状である。ただし、表示領域DA、筐体2、透明ディスプレイ3およびカバーガラス4は、長方形状に限られず、正方形状、正円形状、楕円形状などの他の形状であってもよい。
図1の例においては、表示領域DAの周囲を周辺領域PAが囲っている。ただし、表示領域DAと各辺Sa1,Sa2,Sb1,Sb2のいずれかとの間に周辺領域PAが存在しなくてもよい。また、電子機器1の正面全体が表示領域DAであってもよい。
電子機器1は、筐体2と透明ディスプレイ3の間の空間内に配置された各種の電子部品を備えている。これら電子部品は、例えば、カメラ5、第1センサ6、第2センサ7、通知ランプ8、コントローラCTおよびバッテリBTなどを含む。
カメラ5は、第1面F1側の画像を撮像するものであり、インカメラや前面カメラなどと呼ばれることもある。通知ランプ8は、例えば着信やメール受信などを報知するために点灯または点滅するLEDである。通知ランプ8が放つ光は、第2面F2に入射し、第1面F1から出射する。
第1センサ6および第2センサ7としては、第1面F1側から透明ディスプレイ3に入射する光に関する情報を検出するセンサや、第1面F1側に存在する物体に関する情報を検出するセンサなど、各種のものを適用できる。例えば、第1センサ6は、第1面F1側から透明ディスプレイ3に入射する外光に基づいて照度を検出する照度センサ、赤外光を発するとともにその反射光を受光して電子機器1の第1面F1側に近接する物体(例えばユーザの頭部)を検出する近接センサ、あるいはこれら双方の機能を備えたセンサである。また、例えば第2センサ7は、ユーザが第1面F1側に押し当てた指の指紋を検出する指紋センサである。
コントローラCTは、プロセッサやメモリを含み、透明ディスプレイ3、カメラ5、第1センサ6、第2センサ7および通知ランプ8などを制御する。バッテリBTは、電子機器1の各部に電源を供給する。その他にも、電子機器1は、スピーカ、マイク、通信ユニット、電子機器1の背面側を撮像するカメラなどの電子部品を備えてもよい。スピーカやマイクは、例えば電子機器1の側部に設けられてもよい。また、スピーカは、透明ディスプレイ3を振動させることで音を発生する構成であってもよい。
図2は、図1におけるII−II線に沿う電子機器1の概略的な断面図である。筐体2は、底部2aと、底部2aの周縁から第3方向Zに突出する側部2bとを有している。底部2aおよび側部2bは、例えばいずれも遮光性を有しているが、少なくとも一部が透光性を有してもよい。透明ディスプレイ3は、底部2aから離間した状態で、例えば側部2bによって支持されている。
カバーガラス4は、例えば側部2bによって支持され、透明ディスプレイ3の第1面F1を覆っている。カバーガラス4は、第1面F1に接着されてもよい。図2の例において、透明ディスプレイ3の第2面F2には、熱拡散シート9が設けられている。熱拡散シート9は、例えば第2面F2に接着されており、透明ディスプレイ3が発する熱を拡散する。
上述のカメラ5、第1センサ6、第2センサ7、通知ランプ8、コントローラCTおよびバッテリBTなどの電子部品は、第2面F2と底部2aの間に配置されている。これらの電子部品は、例えば底部2aに固定されている。ただし、これらの電子部品の少なくとも1つが透明ディスプレイ3あるいは熱拡散シート9に接着材などで固定されてもよい。また、これらの電子部品の少なくとも1つが、底部2aと、透明ディスプレイ3あるいは熱拡散シート9とで挟持されることにより固定されてもよい。
図2に例示するように、カメラ5は、レンズユニット5aと、イメージセンサ5bと、レンズユニット5aを支持するホルダ5cとを備えている。レンズユニット5aは、第1面F1から第2面F2に向けて透明ディスプレイ3を透過する光Lを集光する1つまたは複数のレンズを含む。イメージセンサ5bは、例えばCharge Coupled Device(CCD)やComplementary Metal Oxide Semiconductor(CMOS)を有するセンサであり、レンズユニット5aにより集光された光Lに基づき画像データを生成する。
熱拡散シート9が遮光性を有している場合、熱拡散シート9は、カメラ5と対向する領域に第1開口AP1を有してもよい。第1開口AP1は、例えばレンズユニット5aと同じサイズか、あるいはレンズユニット5aよりも大きいサイズとすることが好ましい。
図3は、熱拡散シート9の概略的な平面図である。この図の例において、熱拡散シート9は、第1開口AP1の他に、第2開口AP2と、第3開口AP3と、第4開口AP4とを有している。第2開口AP2は、第1センサ6と対向する領域に設けられている。第3開口AP3は、第2センサ7と対向する領域に設けられている。第4開口AP4は、通知ランプ8と対向する領域に設けられている。
第2開口AP2および第3開口AP3を設けることで、第1センサ6および第2センサ7の検出精度を高めることができる。第4開口AP4を設けることで、通知ランプ8の点灯を確認し易くなる。ただし、熱拡散シート9が第1センサ6および第2センサ7による検出に与える影響が小さい場合や、熱拡散シート9が通知ランプ8の視認性に与える影響が小さい場合には、各開口AP2〜AP4を設けなくてもよい。
熱拡散シート9が遮光性を有する場合には、電子機器1の外部からコントローラCTやバッテリBTなどの電子部品を視認することができない。他の例として、コントローラCTやバッテリBTなどの電子部品に対応する開口を熱拡散シート9に設けたり、半透明の熱拡散シート9を用いたりして、これら電子部品を外部から視認可能な構造、いわゆるスケルトン構造としてもよい。この場合には、電子機器1の意匠性を高めることができる。
図4は、熱拡散シート9に適用し得る他の例を示す平面図である。この図の例において、熱拡散シート9は、複数の線部9aで構成されたメッシュ状である。4本の線部9aで囲われた領域に、矩形(あるいは菱形)の開口9bが形成されている。
熱拡散シート9は、全体にわたって図4に示すメッシュ状であってもよいし、カメラ5、第1センサ6、第2センサ7および通知ランプ8などの電子部品と対向する領域などが局所的に図4に示すメッシュ状であってもよい。いずれの場合であっても、開口9bにより、カメラ5が撮像する画像の画質、第1センサ6および第2センサ7の検出精度、通知ランプ8の視認性を高めることができる。
図5は、表示領域DAにおけるカメラ5、第1センサ6、第2センサ7および通知ランプ8のレイアウトの一例を示す平面図である。図中の2本の鎖線は、第1方向Xにおける表示領域DAの中心線CL1と、第2方向Yにおける表示領域DAの中心線CL2とを示している。これら中心線CL1,CL2が交差する点を、表示領域DAの中心Cと呼ぶ。
図5の例において、カメラ5は、中心Cからずれた位置に配置されている。具体的には、カメラ5は、第1方向Xにおいて中心線CL1から長辺Sa2側に距離D1離れるとともに、第2方向Yにおいて中心線CL2から短辺Sb1側に距離D2離れている。一例として、距離D1は距離D2よりも小さい。換言すれば、カメラ5は、図1に示す第1面F1の長手方向において、当該第1面F1の中心から離れた位置に配置されている。
第1センサ6は、長辺Sa1と短辺Sb1で構成される角部の近傍に配置されている。第2センサ7は、短辺Sb2の近傍に配置されている。図5の例においては、中心線CL1と、第2センサ7の第1方向Xにおける中心とが一致している。通知ランプ8は、短辺Sb2の近傍において、第2センサ7と長辺Sa2の間に配置されている。
なお、カメラ5、第1センサ6、第2センサ7および通知ランプ8のレイアウトは、図5の例に限られない。例えば、カメラ5は、中心線CL1から長辺Sa1側に離れた位置に配置されてもよいし、中心線CL1または中心線CL2と重なる位置に配置されてもよい。
電子機器1は、テレビ通話の機能を備えてもよい。図6は、テレビ通話において表示領域DAに表示される画面PICの一例を示す平面図である。画面PICには、通話先の電子機器から送信される相手方の映像が表示される。また、カメラ5により撮影される電子機器1のユーザの映像が通話先の電子機器に送信され、当該電子機器に表示される。
図6に示すように、短辺Sb1が上方、短辺Sb2が下方となる姿勢で電子機器1が使用される場合、画面PICに表示された相手方の頭部HDは、短辺Sb1寄りに位置し得る。一般的に、ユーザは相手方の頭部HDを見ながら通話する。そのため、仮にカメラ5が一般的なスマートフォンと同様に表示領域DAの上方に配置されている場合、ユーザの目線が逸れた状態の映像がカメラ5により撮影され、通話先の電子機器に表示される。
一方、図6においてはカメラ5が表示領域DAと重なっており、さらに短辺Sb1寄りに配置されている。この場合、カメラ5が頭部HDと重なるか、あるいは頭部HDの近傍に位置する。したがって、ユーザの目線とカメラ5の位置が近くなり、通話先の電子機器に自然な目線のユーザを表示させることができる。
本実施形態におけるカメラ5の配置は、ユーザが自分自身の写真を撮影する際にも好適な作用を発揮する。すなわち、一般的にこのような撮影においては、カメラ5により得られた画像がリアルタイムで表示領域DAに表示され、この画像をユーザが確認しながら適切なタイミングでシャッターボタンを操作する。本実施形態のようにカメラ5が表示領域DAと重なっていれば、ユーザが自分自身の画像を確認する目線とカメラ5とが近くなるため、自然な目線の写真を撮影することができる。
続いて、透明ディスプレイ3に適用し得る構造について説明する。図7は、透明ディスプレイ3が備える副画素SPのレイアウトの一例を示す概略的な平面図である。透明ディスプレイ3は、それぞれ異なる色を放つ複数種類の副画素SPを備えている。図7の例においては、副画素SPの一例として、赤色の副画素SPrと、緑色の副画素SPgと、青色の副画素SPbとを示している。例えば図示したように、第1方向Xにおいては各色の副画素SPが順に配置され、第2方向Yにおいては同じ色の副画素SPが繰り返し配置されてもよい。ただし、各色の副画素SPのレイアウトはこの例に限られない。また、透明ディスプレイ3は、赤色、緑色、青色以外の他の色、例えば白色の副画素SPを備えてもよい。また、透明ディスプレイ3は、単色の画素を備えてもよい。
透明ディスプレイ3は、複数の走査線GLと、複数の信号線SLと、複数の電源線PLとを備えている。走査線GLは、第1方向Xに延びている。信号線SLおよび電源線PLは、いずれも第2方向Yに延び、第1方向Xにおいて交互に並んでいる。副画素SPは、信号線SL、電源線PLおよび隣り合う2本の走査線GLで囲われた領域に相当する。
副画素SPは、発光領域EA(EAr,EAg,EAb)と、透光領域TA(TAr,TAg,TAb)とを有している。発光領域EAは、画像表示のための可視光を放つ領域である。すなわち、副画素SPrの発光領域EArは赤色の光を放ち、副画素SPgの発光領域EAgは緑色の光を放ち、副画素SPbの発光領域EAbは青色の光を放つ。透光領域TAは、可視光を透過する領域であり、遮光性を有した配線等の要素が配置されていない。
図7の例においては、それぞれの副画素SPにおいて、それぞれ矩形状の発光領域EAと透光領域TAが第2方向Yに並んでいる。ただし、発光領域EAと透光領域TAのレイアウトや形状は、この例に限られない。なお、図7においては副画素SPが発光領域EAと透光領域TAとを有する構造を示したが、透光領域TAが副画素SPに含まれずに副画素SPとは独立した構造であってもよい。
隣り合う信号線SLおよび電源線PLは、互いに平行である。すなわち、図7の例においては、信号線SLと電源線PLの間の距離Dxが、発光領域EAの近傍および透光領域TAの近傍のいずれにおいても一定である。ただし、距離Dxが発光領域EAの近傍と透光領域TAの近傍とで異なってもよい。
透明ディスプレイ3は、遮光層21を備えてもよい。遮光層21は、走査線GL、信号線SLおよび電源線PLと重畳し、発光領域EAおよび透光領域TAにおいて開口している。図7の例においては、発光領域EAと透光領域TAの境界にも遮光層21が配置されている。
図8は、副画素SPに適用し得る構造の一例を示す概略的な平面図である。ここでは、遮光層21等の図示を省略している。副画素SPは、第1トランジスタTR1と、第2トランジスタTR2と、第1接続配線CL1と、第2接続配線CL2と、第3接続配線CL3と、第1電極E1とを備えている。
第1トランジスタTR1は、第1半導体層SC1を備えている。第2トランジスタTR2は、第2半導体層SC2を備えている。第1半導体層SC1は、走査線GLと対向するとともに、一端が信号線SLに接続され、他端が第1接続配線CL1に接続されている。第1接続配線CL1は、第2接続配線CL2と接続されている。
第2半導体層SC2は、第2接続配線CL2と対向するとともに、一端が電源線PLに接続され、他端が第3接続配線CL3に接続されている。第3接続配線CL3は、第1電極E1に接続されている。第1電極E1は、発光領域EAに配置され、透光領域TAには配置されていない。
図9は、図8におけるIX−IX線に沿う透明ディスプレイ3の概略的な断面図である。透明ディスプレイ3は、図7および図8に示した要素に加え、第1透明基材10と、アンダーコート層11と、第1層間絶縁層12と、第2層間絶縁層13と、平坦化層14と、バンク15と、第1保護層16と、封止層17と、第2保護層18と、第2透明基材20と、第2電極E2と、有機発光層OEとを備えている。
第1透明基材10および第2透明基材20は、例えばポリイミドなどの樹脂材料やガラスで形成することができる。図9に示す構造においては、第1透明基材10の下面が上述の第2面F2に相当し、第2透明基材20の上面が上述の第1面F1に相当する。
アンダーコート層11は、例えばシリコン窒化膜の上下にシリコン酸化膜を配置した積層構造を有し、第1透明基材10の上面に形成されている。第2半導体層SC2は、アンダーコート層11の上に形成されている。例えば、図8に示した第1半導体層SC1も第2半導体層SC2と同層に形成されている。第1層間絶縁層12は、例えばシリコン窒化膜であり、アンダーコート層11および第2半導体層SC2を覆っている。第2接続配線CL2は、第1層間絶縁層12の上に形成されている。例えば、図8に示した走査線GLも第2接続配線CL2と同層に形成されている。走査線GLは、例えばモリブデンタングステンで形成することができる。
第2層間絶縁層13は、例えばシリコン酸化膜であり、第1層間絶縁層12および第2接続配線CL2を覆っている。信号線SL、電源線PLおよび第3接続配線CL3は、第2層間絶縁層13の上に形成されている。信号線SLおよび電源線PLは、例えばアルミニウム層の上下にチタン層を配置した積層構造とすることができる。例えば、図8に示した第1接続配線CL1も信号線SLと同層に形成されている。電源線PLおよび第3接続配線CL3は、各層間絶縁層12,13に設けられたコンタクトホールを通じて第2半導体層SC2に接している。
平坦化層14は、例えば有機樹脂膜であり、信号線SL、電源線PL、第3接続配線CL3および第2層間絶縁層13を覆っている。第1電極E1は、平坦化層14の上に形成され、平坦化層14に設けられたコンタクトホールを通じて第3接続配線CL3に接している。第1電極E1は、例えばAg層の上下にIndium Tin Oxide(ITO)層を配置した反射電極とすることができる。
バンク15は、例えば有機樹脂膜であり、平坦化層14の上に形成されている。第1電極E1はバンク15から露出しており、その上に有機発光層OEが形成されている。例えば、有機発光層OEには、第1電極E1側から順に正孔輸送層、発光層、電子輸送層を積層した構造を適用し得る。第2電極E2には、可視光を透過する導電材料が用いられる。例えば、第2電極E2は、Indium Zinc Oxide(IZO)などの透明導電材料、Mg、Ag、または、MgとAgの合金などの金属材料で形成することができる。第2電極E2は、有機発光層OEおよびバンク15を覆っている。第1保護層16は、例えばシリコン窒化膜であり、第2電極E2を覆っている。
遮光層21は、第2透明基材20の下面に形成されている。第2保護層18は、例えばシリコン窒化膜であり、第2透明基材20の下面および遮光層21を覆っている。封止層17は、有機樹脂膜であり、第1保護層16と第2保護層18の間に配置されている。
第2電極E2には、共通電圧が印加されている。第2トランジスタTR2を介して第1電極E1に画素電圧が印加されると、第1電極E1と第2電極E2の間に電流が流れ、詳述すれば発光層で正孔と電子が結合し、電位差が生じ、有機発光層OEが発光する。この光は、第1面F1から出射する。有機発光層OEは、例えば各副画素SPに対して島状に形成されており、各副画素SPに対応する色の光を放つ。他の例として、有機発光層OEの上方にカラーフィルタを配置し、有機発光層OEが白色の光を放つ構成を適用してもよい。
図10は、図8におけるX−X線に沿う透明ディスプレイ3の概略的な断面図である。透光領域TAにおいては、遮光性の電極や金属配線が存在しない。したがって、第1面F1に入射する光は第2面F2に透過し、第2面F2に入射する光は第1面F1に透過する。
副画素SPのサイズは、カメラ5、第1センサ6、第2センサ7および通知ランプ8のサイズに比べて十分に小さい。すなわち、カメラ5、第1センサ6、第2センサ7および通知ランプ8と対向する領域には、多数の透光領域TAが存在する。したがって、本実施形態の構造であれば、透明ディスプレイ3を通じてカメラ5による撮像、第1センサ6および第2センサ7による検出、通知ランプ8が放つ光の視認が可能となる。
透明ディスプレイ3の構造は、図7ないし図10に示したものに限られない。透明ディスプレイ3を通じてカメラ5による撮像、第1センサ6および第2センサ7による検出、通知ランプ8が放つ光の視認が可能であれば、透明ディスプレイ3は他の構造を有してもよい。
カメラ5により撮像される画像に走査線GL、信号線SL、電源線PLおよび遮光層21等の影響が現れる場合、電子機器1がソフトウェアにて画像を補正する機能を備えてもよい。このような補正処理の実行主体は、コントローラCTであってもよいし、他のプロセッサであってもよい。
本実施形態の電子機器1においては、カメラ5、第1センサ6、第2センサ7および通知ランプ8等の電子部品が表示領域DAの裏側に配置されている。したがって、表示領域DAの周囲にこれら電子部品を配置する必要がないため、電子機器1の外観デザインや電子部品のレイアウトに関する設計自由度を高めることができる。
例えば、表示領域DAの周囲に電子部品を配置する必要がないために、周辺領域PAを小さく(表示領域DAを大きく)することができる。また、表示領域DAの周囲に電子部品を配置しないことにより、電子機器1の意匠性を高めることができる。
その他にも、本実施形態は上述した種々の効果を奏する。
その他にも、本実施形態は上述した種々の効果を奏する。
[第2実施形態]
図7に示したように、同じ形状の透光領域TAが一定ピッチで配列されている場合、透明ディスプレイ3を透過する光が回折し、特定の干渉パターンを生じることがある。回折による干渉パターンが生じると、透過光の色変化が生じたり、視野角依存性が発現したりする。そのため、例えばカメラ5により撮像される画像の品質が低下し得る。また、点灯した通知ランプ8を特定の方向から視認し難くなり得るし、第1センサ6や第2センサ7が光学式のセンサである場合には検出性能が低下し得る。
図7に示したように、同じ形状の透光領域TAが一定ピッチで配列されている場合、透明ディスプレイ3を透過する光が回折し、特定の干渉パターンを生じることがある。回折による干渉パターンが生じると、透過光の色変化が生じたり、視野角依存性が発現したりする。そのため、例えばカメラ5により撮像される画像の品質が低下し得る。また、点灯した通知ランプ8を特定の方向から視認し難くなり得るし、第1センサ6や第2センサ7が光学式のセンサである場合には検出性能が低下し得る。
本実施形態においては、回折による干渉パターンを抑制することが可能な透明ディスプレイ3の構造を開示する。特に言及しない構成および効果は、第1実施形態と同様である。
図11は、本実施形態における信号線SL、電源線PLおよび遮光層21の一例を示す概略的な平面図である。図11の構造は、第1方向Xに隣り合う透光領域TA(TAr,TAg,TAb)の間において、信号線SLおよび電源線PLが第2方向Yに対して傾いている点で、図7の構造と相違する。第1方向Xに隣り合う発光領域EA(EAr,EAg,EAb)の間においては、信号線SLおよび電源線PLが第2方向Yと平行である。
透光領域TAにおいて、隣り合う信号線SLおよび電源線PLの間の第1方向Xにおける距離Dxは、第2方向Yに沿って連続的に変化する。隣り合う信号線SLおよび電源線PLと重畳する遮光層21の間の距離も同様に、第2方向Yに沿って連続的に変化する。
第1方向Xに隣り合う透光領域TAの形状は、第1方向Xと平行な軸に関して線対称な形状である。第2方向Yに隣り合う透光領域TAの形状についても同様に、第1方向Xと平行な軸に関して線対称な形状である。
このように信号線SL、電源線PLおよび遮光層21の形状を調整することにより、回折による干渉パターンを抑制することができる。図11に示す構造は、カメラ5、第1センサ6、第2センサ7および通知ランプ8等の電子部品に対向する副画素SPに対して部分的に適用してもよいし、表示領域DA全体の副画素SPに適用してもよい。図11に示す構造を部分的に適用する場合、他の副画素SPには例えば図7と同様の構造を適用してもよいし、他の構造を適用してもよい。
図12は、信号線SL、電源線PLおよび遮光層21の第1変形例を示す概略的な平面図である。図12の構造は、遮光層21が透光領域TAに突出する凸部PTを有している点で、図11の構造と相違する。
凸部PTは、例えば図示したように透光領域TAと発光領域EAの間の遮光層21から第2方向Yに突出する三角形状であってもよいし、他の形状であってもよい。このような凸部PTを設けることで、各透光領域TAでは、遮光層21の第2方向Yにおける距離Dyが第1方向Xにおいて連続的に変化する。これにより、回折による干渉パターンをより好適に抑制することができる。
図13は、信号線SL、電源線PLおよび遮光層21の第2変形例を示す概略的な平面図である。図13の構造は、第1方向Xに隣り合う透光領域TAの間において、信号線SL、電源線PLおよび遮光層21が屈曲部BPを有している点で、図11の構造と相違する。
例えば図中上方の透光領域TArでは、屈曲部BPにおいて距離Dxが最小となる。一方、図中上方の透光領域TAgでは、屈曲部BPにおいて距離Dxが最大となる。このように、図13の構造であれば、透光領域TAの形状を多様化することが可能である。これにより、回折による干渉パターンをより好適に抑制することができる。
図14は、信号線SL、電源線PLおよび遮光層21の第3変形例を示す概略的な平面図である。図14の構造は、第1方向Xに隣り合う透光領域TAの間において、信号線SL、電源線PLおよび遮光層21が2つの屈曲部BP1,BP2を有している点で、図13の構造と相違する。
例えば図中上方の透光領域TArでは、屈曲部BP1において距離Dxが最小となり、屈曲部BP2において距離Dxが最大となる。一方、図中上方の透光領域TAgでは、屈曲部BP1において距離Dxが最大となり、屈曲部BP2において距離Dxが最小となる。このように、2つの屈曲部BP1,BP2により透光領域TAの形状を複雑化すれば、回折による干渉パターンをより好適に抑制することができる。なお、屈曲部の数は2つに限られず、3つ以上であってもよい。
図15は、信号線SL、電源線PLおよび遮光層21の第4変形例を示す概略的な平面図である。図15の構造は、屈曲部BP1,BP2がランダムな位置に配置されている点で、図14の構造と相違する。
例えば図中上方の透光領域TArでは、信号線SLの屈曲部BP1,BP2と、電源線PLの屈曲部BP1,BP2とが第2方向Yにおいてずれている。他の透光領域TAにおいても同様に、屈曲部BP1,BP2の位置が不揃いである。このように、屈曲部BP1,BP2の位置の規則性を弱めることで、回折による干渉パターンをより好適に抑制することができる。なお、屈曲部の数は2つに限られず、3つ以上であってもよい。
図16は、信号線SL、電源線PLおよび遮光層21の第5変形例を示す概略的な平面図である。図16の構造は、第1方向Xに隣り合う透光領域TAの間において、信号線SL、電源線PLおよび遮光層21が曲線状に曲がっている点で、図11ないし図15の構造と相違する。
例えば図中上方の透光領域TArでは、信号線SLと電源線PLが変曲点IPを有している。これら変曲点IPの図中上方においては距離Dxが大きく、これら変曲点IPの図中下方においては距離Dxが小さい。距離Dxは、第2方向Yに沿って連続的に変化している。このように、信号線SL、電源線PLおよび遮光層21を曲線状に曲げた場合でも、回折による干渉パターンを抑制することができる。なお、隣り合う透光領域TAの間において、信号線SL、電源線PLおよび遮光層21が2つ以上の変曲点を有してもよい。また、信号線SLと電源線PLとで変曲点の数や位置が異なってもよい。
以上、図11ないし図16に例示した他にも、信号線SL、電源線PLおよび遮光層21には種々の構造を適用し得る。表示領域DAには、図11ないし図16に例示した構造の副画素SPのうちのいずれか1つが配置されてもよいし、2つ以上が配置されてもよい。
[第3実施形態]
第3実施形態においては、透明ディスプレイ3が液晶表示装置である場合を例示する。特に言及しない構成および効果については、第1実施形態と同様である。
第3実施形態においては、透明ディスプレイ3が液晶表示装置である場合を例示する。特に言及しない構成および効果については、第1実施形態と同様である。
図17は、本実施形態における透明ディスプレイ3の構成例を示す断面図である。透明ディスプレイ3は、第1基板SUB1(アレイ基板)と、第2基板SUB2(対向基板)と、散乱型の液晶層LCと、シールSEと、光源LSとを備えている。
第1基板SUB1と第2基板SUB2は、シールSEによって貼り合わされている。液晶層LCは、第1基板SUB1、第2基板SUB2およびシールSEで囲われた空間に配置されている。
第1基板SUB1は、第1透明基材30と、各副画素に配置された画素電極PEとを備えている。第2基板SUB2は、第2透明基材40と、各画素電極PEに対向する共通電極CEとを備えている。第1透明基材30および第2透明基材40は、例えばポリイミドなどの樹脂材料やガラスで形成することができる。画素電極PEおよび共通電極CEは、例えばITOなどの透明導電材料で形成することができる。図17に示す構造においては、第1透明基材30の下面が上述の第2面F2に相当し、第2透明基材40の上面が上述の第1面F1に相当する。
図17の例においては、光源LSが第2基板SUB2の側面に対向している。ただし、光源LSは、第1基板SUB1の側面に対向してもよいし、第1基板SUB1および第2基板SUB2の双方の側面に対向してもよい。例えば、光源LSは、赤色の光を発する発光素子と、緑色の光を発する発光素子と、青色の光を発する発光素子とを含む。
図18および図19は、液晶層LCに適用し得る構成の一例を示す断面図である。図18および図19に示す構成は、ポリマー分散型液晶と呼ばれる。液晶層LCは、高分子液晶組成物の一例である液晶ポリマー51および液晶分子52を含む。液晶ポリマー51は、紫外光の照射により液晶モノマーが高分子化されることで得られる。液晶分子52は、液晶モノマー内に分散されている。
液晶分子52は、正の誘電率異方性を有するポジ型であってもよいし、負の誘電率異方性を有するネガ型であってもよい。液晶ポリマー51および液晶分子52は、それぞれ同等の光学異方性を有している。あるいは、液晶ポリマー51および液晶分子52は、それぞれ略同等の屈折率異方性を有している。また、液晶ポリマー51および液晶分子52の各々の電界に対する応答性は異なる。すなわち、液晶ポリマー51の電界に対する応答性は、液晶分子52の電界に対する応答性より低い。
図18に示した例は、例えば、液晶層LCに電圧が印加されていない光透過状態(画素電極PEと共通電極CEの間の電位差がゼロである状態)に相当する。この状態においては、液晶ポリマー51の光軸Ax1および液晶分子52の光軸Ax2は、互いに平行となる。
上述の通り、液晶ポリマー51および液晶分子52は略同等の屈折率異方性を有しており、しかも光軸Ax1およびAx2は互いに平行である。そのため、第1方向X、第2方向Yおよび第3方向Zを含むあらゆる方向において、液晶ポリマー51と液晶分子52の間にほとんど屈折率差がない。これにより、第3方向Zと平行な光L1や、第3方向Zに対して傾斜した光L2,L3は、ほとんど散乱されることなく液晶層LCを透過する。
図19に示した例は、液晶層LCに電圧が印加されている光散乱状態(画素電極PEと共通電極CEの間に電位差が形成された状態)に相当する。上記の通り、液晶ポリマー51の電界に対する応答性は、液晶分子52の電界に対する応答性より低い。そのため、液晶層LCに電圧が印加された状態では、液晶ポリマー51の配向方向がほとんど変化しないのに対して、液晶分子52の配向方向は電界に応じて変化する。そのため、光軸Ax2が光軸Ax1に対して傾斜する。これにより、第1方向X、第2方向Yおよび第3方向Zを含むあらゆる方向において、液晶ポリマー51と液晶分子52の間に大きな屈折率差が生ずる。この状態においては、液晶層LCに入射する光L1〜L3が液晶層LC内で散乱される。
なお、液晶層LCの構成は、以上説明した例に限られない。本実施形態における液晶層LCは、画素電極PEと共通電極CEの間に形成される電界によって光透過状態と光散乱状態とを切り替え可能な高分子液晶組成物を用いた構成であれば、どのような構成であってもよい。
他の液晶層LCの一例として、液晶層LCの中に高分子繊維構造体(ポリマーネットワーク構造体)を形成させたポリマーネットワーク型液晶が挙げられる。図20および図21は液晶層LCにポリマーネットワーク型液晶を用いた場合の模式的な断面図である。液晶層LCの中にポリマー60がネットワーク状に形成されており、液晶材料がポリマーネットワーク構造体に沿って配置されている。図20は液晶層LCに電圧が印加されていない状態であり、液晶分子52が不規則に並ぶ。図21は液晶層LCに電圧が印加されている状態であり、液晶分子52が所定の方向に配列している。一般にポリマー分散型液晶よりもポリマーネットワーク型液晶は応答速度が速いので、図20および図21に示す構成は、本発明の電子機器にとって好適である。なお、図20および図21においては複数のポリマー60が不規則に配置されているが、複数のポリマー60が第1基板SUB1(図17参照)の主面に略平行に配置されてもよい。
図22は、光源LSからの光を用いた画像表示を説明するための透明ディスプレイ3の概略的な断面図である。光源LSが発する光L10は、第2透明基材40の側面から入射し、第2透明基材40、液晶層LCおよび第1透明基材30などを伝播する。例えば図18,19の液晶層LCにおいて、電圧が印加されていない画素電極PE(図中のOFF)の近傍においては、光L10が液晶層LCでほとんど散乱されない。そのため、光L10は、第1面F1および第2面F2からほとんど漏れ出すことはない。
一方、例えば図18,19の液晶層LCにおいて、電圧が印加されている画素電極PE(図中のON)の近傍においては、光L10が液晶層LCで散乱される。この散乱光は、第1面F1および第2面F2から出射し、表示画像として視認される。
なお、電圧が印加されていない画素電極PE(図中のOFF)の近傍において、第1面F1または第2面F2に入射する外光L20は、ほとんど散乱されることなく透明ディスプレイ3を透過する。すなわち、第2面F2側から透明ディスプレイ3を見た場合には第1面F1側の背景が視認可能であり、第1面F1側から透明ディスプレイ3を見た場合には第2面F2側の背景が視認可能である。図22においては、電圧が印加されている画素電極PEの近傍の液晶層LCにおいて光が散乱される例を示したが、これとは反対に、電圧が印加されていない画素電極PEの近傍の液晶層LCにおいて光が散乱されてもよい。
以上のような構成の透明ディスプレイ3は、例えばフィールドシーケンシャル方式にて駆動することができる。この方式においては、1つのフレーム期間が複数のサブフレーム期間(フィールド)を含む。例えば、光源LSが赤色、緑色および青色の発光素子を含む場合、1つのフレーム期間には、赤色、緑色および青色のサブフレーム期間が含まれる。
赤色のサブフレーム期間においては、赤色の発光素子が点灯するとともに、赤色の画像データに応じた電圧が各画素電極PEに印加される。これにより、赤色の画像が表示される。緑色および青色のサブフレーム期間においても同様に、それぞれ緑色および青色の発光素子が点灯するとともに、それぞれ緑色および青色の画像データに応じた電圧が各画素電極PEに印加される。これにより、緑色および青色の画像が表示される。このように時分割で表示される赤色、緑色および青色の画像は、互いに合成されて多色表示の画像としてユーザに視認される。
以上の構成の透明ディスプレイ3を用いた場合であっても、電子機器1は、第1実施形態にて上述した各種の効果を得ることができる。なお、本実施形態における透明ディスプレイ3においては、表示領域DAに発光素子が配置されていないので、表示領域DAにおける発熱量が小さい。そこで、熱拡散シート9を表示領域DAに設けなくてもよい。
以上、本発明の実施形態として説明した電子機器を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての電子機器も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変形例に想到し得るものであり、それら変形例についても本発明の範囲に属するものと解される。例えば、上述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、若しくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
また、各実施形態において述べた態様によりもたらされる他の作用効果について、本明細書の記載から明らかなもの、又は当業者において適宜想到し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。
1…電子機器、2…筐体、3…透明ディスプレイ、4…カバーガラス、5…カメラ、6…第1センサ、7…第2センサ、8…通知ランプ、9…熱拡散シート、21…遮光層、CT…コントローラ、BT…バッテリ、GL…走査線、SL…信号線、PL…電源線、SP…副画素、EA…発光領域、TA…透光領域。
Claims (14)
- 第1面と、前記第1面の反対側の第2面と、複数の画素を含む表示領域とを有する透明ディスプレイと、
前記第2面に対向し、前記透明ディスプレイを支持する筐体と、
前記第2面と前記筐体の間に配置され、前記表示領域と対向する電子部品と、を備え、
前記電子部品は、前記第1面側を撮像するカメラ、前記第1面側から前記透明ディスプレイに入射する光または前記第1面側に存在する物体に関する情報を検出するセンサ、および、前記第2面に入射し前記第1面から出射する光を発するランプの少なくとも一つを含む、
電子機器。 - 前記電子部品は、前記カメラを含み、
前記カメラは、前記表示領域の中心から離れた位置に配置されている、
請求項1に記載の電子機器。 - 前記表示領域は、一対の短辺と、一対の長辺とを有する矩形状であり、
前記カメラは、前記長辺と平行な方向において、前記表示領域の中心から離れた位置に配置されている、
請求項2に記載の電子機器。 - 前記電子部品は、前記カメラを含み、
前記第1面は、長手方向を有し、
前記カメラは、前記長手方向において、前記第1面の中心から離れた位置に配置されている、
請求項1に記載の電子機器。 - 前記第2面に設けられた熱拡散シートをさらに備え、
前記熱拡散シートは、前記電子部品と対向する領域に開口を有している、
請求項1ないし4のうちいずれか1項に記載の電子機器。 - 前記第2面に設けられた熱拡散シートをさらに備え、
前記熱拡散シートは、メッシュ状である、
請求項1ないし4のうちいずれか1項に記載の電子機器。 - 前記画素は、前記第1面から出射する光を放つ発光領域と、前記第1面に入射する光を前記第2面に透過する透光領域とを有する、
請求項1ないし6のうちいずれか1項に記載の電子機器。 - 前記画素は、複数の副画素を含み、
前記副画素は、前記第1面から出射する光を放つ発光領域と、前記第1面に入射する光を前記第2面に透過する透光領域とを有する、
請求項7に記載の電子機器。 - 前記透明ディスプレイは、前記表示領域において、第1方向に並ぶ複数の配線を備え、
前記発光領域および前記透光領域は、隣り合う前記配線の間に形成され、
前記電子部品と対向する前記画素の前記透光領域において、隣り合う前記配線の間の前記第1方向における距離は、前記第1方向と交差する第2方向に沿って連続的に変化する、
請求項7または8に記載の電子機器。 - 前記透明ディスプレイは、前記表示領域において、第1方向に並ぶ複数の配線を備え、
前記発光領域および前記透光領域は、隣り合う前記配線の間に形成され、
前記電子部品と対向する前記透光領域において、隣り合う前記配線の少なくとも一方は、屈曲部を有する、
請求項7または8に記載の電子機器。 - 前記電子部品と対向しない前記透光領域において、隣り合う前記配線は、互いに平行である、
請求項9または10に記載の電子機器。 - 前記透明ディスプレイは、画素電極を有する第1基板と、共通電極を有する第2基板と、前記第1基板および前記第2基板の間に配置された液晶層と、前記第1基板または前記第2基板の側面に対向する光源と、を備える、
請求項1ないし6のうちいずれか1項に記載の電子機器。 - 前記液晶層は、光透過状態と光散乱状態とを有し、
前記光透過状態と前記光散乱状態とが切り替え可能である、
請求項12に記載の電子機器。 - 前記電子部品は、前記第1面側から視認可能である、
請求項1ないし13のうちいずれか1項に記載の電子機器。
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