JP3831100B2

JP3831100B2 - カラー表示装置

Info

Publication number: JP3831100B2
Application number: JP34157997A
Authority: JP
Inventors: 雅也沖田; 超也木村; 浩平松山; 康郎有竹; 一成松井
Original assignee: 株式会社ヒューネット・ディスプレイテクノロジー; 雅也沖田
Priority date: 1997-12-11
Filing date: 1997-12-11
Publication date: 2006-10-11
Anticipated expiration: 2017-12-11
Also published as: JPH11174976A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、カラー表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パーソナルコンピュータ等のＯＡ機器やテレビ等の家電のディスプレイに、カラー液晶表示装置が使用されている。この種のカラー液晶表示装置として、ＴＦＴ方式のカラー液晶表示装置が広く知られている。すなわち、３原色（赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ））に対応したカラーフィルタと、薄膜トランジスター（ＴＦＴ）を備えたカラー液晶セルに、白色光源のバックライトを組み合わせ、各カラーフィルタに対応する液晶をドライブ回路により開いて光を透過させて、赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）色の組み合わせによるモザイク混色が得られる構造になっている。
【０００３】
このようなＴＦＴ方式のカラー液晶表示装置は、鮮明なフルカラー画像が得られる反面、各画素（液晶セル）にカラーフィルタと薄膜トランジスターが必要なため、液晶セルの製造に非常に微細な加工が要求されると共に、カラーバランス調整が困難であるなどの問題点もある。
【０００４】
そこで、前記カラーフィルタや前記薄膜トランジスターを必要としないモノクロ液晶セルに、３原色バックライトを組み合わせたカラー液晶表示装置が提案されている（例えば、特開平６−１３８４５９号公報参照）。すなわち、３原色の光源を順次周期的にパルス発光させ、その発光する色と同タイミングで液晶を開くことにより、赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）色の組み合わせによる残像混色が得られるようになっている。
【０００５】
また、三枚の導光手段を重ね、個々に３原色の光源の何れかを配置し、該光源をスイッチのＯＮ・ＯＦＦにより配色を制御する表示装置、所謂電飾看板が知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなカラーフィルタレスのカラー液晶表示装置或いは電飾看板にあっては、液晶セルの制御に関する提案は多くされているものの、バックライトに関する実用的な提案はあまりない。例えば、このタイプのバックライトには、３つの光源を有するため小型化が困難であったり、また彩度の高い純色を得るべく光源側にカラーフィルタを設けたりするため、部品点数の増加を招きやすく、光の利用効率が悪くなる、という固有の問題点がある。これらの固有の問題点に対する実用的解決策についての提案を知らない。
【０００７】
この発明は、このような従来の技術に着目してなされたものであり、カラーフィルタレスのカラー表示装置固有の問題点を解決することができる構造を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、単数の導光手段が配置され、前記導光手段の一端面には、３原色の独立した三つの光源の全てが配置され、前記導光手段の表面には、拡散手段が設けられ、前記導光手段の裏面には、白色網点及び前記三つの光源のうち少なくともいずれか一つの光源の色に対する補色の網点が夫々施されるとともに、反射部材が配置され、前記補色の網点の適宜な配置によって色むらを抑制するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、導光手段が単数で済むため、構造簡単で小型化が図れる。また、拡散手段、白色網点、補色網点、反射部材が設けられているため、導光手段内に入射した光が拡散して画素側へ出射されることで、光源や網点が見えず、輝度の均一化を図ることができる。しかも、光源の入射条件の差により均一面発光とならない場合にも、強い色を補色関係をなす色彩の網点により吸収して弱い色に変換することで色むらが生ぜず、より輝度の均一化が図れることになる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のカラー表示装置であって、前記三つの光源が配置される前記導光手段の一端面と対向する他端面には、補助反射シートを設けたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、導光手段の他端面に補助反射シートが設けられているため、光源から遠い部分における輝度の減衰を防止して、輝度の均一化を図ることができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のカラー表示装置であって、前記各光源が冷陰極管で、３原色がそれぞれの蛍光体から発光されてなることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、３原色が各冷陰極管の蛍光体から発色されるため、発色用に設けられていた光源側のカラーフィルタを無くすことができ、部品点数の低減を図ることができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は請求項３に記載のカラー表示装置であって、前記白色網点の面密度が光源から遠くなるほど増大することを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、光源及び補助反射シートから遠くなるほど、網点の面密度が増大するため、輝度の均一化に効果的である。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のカラー表示装置であって、３原色光源のうち緑（Ｇ）光源が最も導光手段側に配置されることを特徴とする。
【００１７】
請求項５に記載の発明によれば、３原色による発光が、所謂白色の領域を得られる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施形態を図１及び図２基づいて説明する。
【００１９】
この実施形態に係るカラー表示装置は、図１に示すように、液晶パネルの１画素を形成する液晶セル１と、バックライト２と、高速液晶ドライブ回路３と、インバータ４、５、６とから構成されている。
【００２０】
前記液晶セル１は、２枚のガラス基板７の間に液晶（ＳＴＮ）８を封入し、その液晶８をマトリックス状に配置した透明導電膜（ＩＴＯ膜）９を介してＯＮ−ＯＦＦする既知のものを使用可能である。この液晶セル１は、モノクロ用で、カラーフィルタや薄膜トランジスターが不要なため、構造が簡単である。
【００２１】
前記液晶セル１の透明導電膜（ＩＴＯ膜）９は、高速液晶ドライブ回路３に接続されている。また、この高速液晶ドライブ回路３は、３原色（赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ））の３つの端子を有し、それぞれのインバータ４、５、６と接続されている。インバータ４、５、６の出力端子は、バックライト２における各光源１０、１１、１２の一端に接続され、光源１０、１１、１２の他端は接地されている。
【００２２】
前記バックライト２は、単数の導光手段としての導光板１３と、反射手段としての反射鏡１４と、３つの光源１０、１１、１２と、拡散手段としての拡散シート１５と、白色網点（ドットパターン）１６と、補色網点１７と、反射部材としての反射シート１８と、補助反射シート１９とから構成されている。
【００２３】
前記導光板１３は、六面が平滑透明面である透明樹脂の板又は成形品を用いることができる。透明樹脂としては、アクリル板、ポリエステル板、塩化ビニル板等が好適である。導光板１３の一端面（光入射面）の断面積（即ち、厚み）は、光源１０、１１、１２から有効に光を導入する重要な要因であり、厚い程効率が良く、多くの光量を導光板１３内に入射できるが、厚すぎるとスペースをとり、電子機器の軽量小型化に反するし、光のロスにもつながる。この実施形態のバックライト２は、導光板１３が単数で済むため、構造簡単で装置の小型化・薄型化、反射部材及び導光板など部品点数減による低価格化を図る上で有利である。
【００２４】
反射鏡１４は、導光板１３の一端面に取付けられている。この反射鏡１４は、一端面側に開口した断面湾曲形状をしている。反射鏡１４に囲繞された空間内には、光源１０、１１、１２からの光を効率良く導光板１３の中に導入し、外部に漏らさないようにするために、高反射率を有する銀鏡面が形成されている。反射鏡１４は、図２に示すような直線状に限らず、Ｌ字状に形成されても良い。かかる場合、反射鏡１４の開口は、導光板１３の二端面に夫々開口することは勿論である。
【００２５】
光源１０、１１、１２は、それぞれ３原色の緑（Ｇ）・青（Ｂ）・赤（Ｒ）色を発光する冷陰極管を用いる。この光源１０、１１、１２は、冷陰極管の内面に塗布した蛍光体自体が発光して３原色の純色が表示されるもので、カラーフィルタが不要である。また、この光源１０、１１、１２は、液晶の駆動タイミングに同期したパルス周期で連続点灯するもので、光シャッター等も不要である。
【００２６】
３原色が人間の目の明るさを感じる割合、即ち輝度の視覚実験により３原色の赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）が１．５：３．５：１となるようにインバータ４、５、６で調整されている。そのため、ＣＩＥ（Ｃommission Ｉnternational de Ｌeclairage）と略称される国際照明委員会で採用している所謂白色領域の中心に調整する上で、最も輝度が要求される緑（Ｇ）光源１０が、一番導光板１３側に配置されている。
【００２７】
前記白色網点１６は、導光板１３の裏面（反液晶セル１側の面）に印刷されてなり、光源１０、１１、１２からの光を散乱させるためのものであり、高屈折率を有するフィラーを有機樹脂に混合したインクをドット状に印刷したものである。この白色網点１６は、光源１０、１１、１２から遠くなるほど、面密度が増大しており、輝度の均一化に寄与している。
【００２８】
前記補色網点１７は、前記白色網点１６の中に適宜の割合、即ち前記光源１０、１１、１２のうち、例えば青（Ｂ）光源１１による輝度が高くなって、すべての光源１０、１１、１２が点灯して「白色」を表示するはずであるにも関わらず、全体に「青色」を帯びることが開発中に判明した場合には、該「青色」の補色である黄色の網点を適宜施しておけば、インバータ４、５、６を調整せずとも、青色が弱くなり、色むらが生じないことになる。また、前記したように、全体に「青色」を帯びるのではなく、一部が「青色」を帯びることが開発中に判明した場合には、その部位に該「青色」の補色である黄色の網点を適宜施しておけば、青色が弱くなり、色むらが生じないことになる。
【００２９】
前記反射シート１８は、合成樹脂（例えばＰＥＴ）に白色材などを練り込んでなる白色の高反射率材料のシートであり、導光板１３の白色網点１６側に微細の空気層を介して当接して配置してある。
【００３０】
他端面に設けられる補助反射シート１９も同様である。この補助反射シート１９を設けたことにより、光源１０、１１、１２から遠い部分における輝度の減衰を防止して、輝度の均一化を図ることができる。
【００３１】
前記拡散シート１５は、シート表面を梨地状に荒らした粗面で、導光板１３より透過した光を散乱透過させるためのものである。
【００３２】
次ぎに、このカラー液晶表示装置の作用を説明する。高速液晶ドライブ回路３より、液晶の駆動タイミングに同期したパルス波形が出力される。赤（Ｒ）光源１２用のパルス波形は、デューティを１／３に設定し、他の色との同時点灯を避けている（混色にしないようにしている）。次に、緑（Ｇ）光源１０、青（Ｂ）光源１１についても、ちょうど１／３周期ずらす形でパルスを立ち上がらせる。
【００３３】
上記パルス波形にてインバータ４、５、６が駆動され、各光源１０、１１、１２に印加される。各光源１０、１１、１２の点灯は、同じパルス波形で行われる。但し、光源１０、１１、１２の冷陰極管は、緑（Ｇ）・青（Ｂ）・赤（Ｒ）の各蛍光体の効率により、それぞれ発生光量が異なるため、パルスの高さは異なっている。
【００３４】
前記光源１０、１１、１２より発生した色光は、直接或いは反射鏡１４で反射して、導光板１３の一端面より導光板１３内へ入射される。導光板１３内に入った光は、導光板１３の内面に当たって全反射を繰り返し、一部は裏面の白色網点１６、補色網点１７に当たり散乱することで、液晶セル１側へ出射する。白色網点１６、補色網点１７に当たった光の一部は、導光板１３内で反射された後、反射シート１８に当たって液晶セル１側へ導かれる。
【００３５】
導光板１３から液晶セル１に入る光は、拡散シート１５を透過する。拡散シート１５を通過する光は、表面の微小な凹凸・梨地状により散乱光となるため、光源１０、１１、１２自体や白色網点１６、補色網点１７の模様が直接見えず、全面が均一に光る効果が得られる。
【００３６】
バックライト２での光源１０、１１、１２が前記のように高速で順次パルス発光している一方で、液晶セル１では、高速液晶ドライブ回路３の制御により、発光する色と同じタイミングで液晶８が開くようになっている。液晶８が開いたタイミングの色が液晶セル１を透過し、その色が表示される。混色は他の色のタイミングで液晶８を開くことにより行われる。例えば、赤（Ｒ）色光源１２と緑（Ｇ）色光源１０の両方のタイミングで液晶８を開けば、赤（Ｒ）色と緑（Ｇ）色の混色である黄色が表示され、液晶８を開き放しにして赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の３色を混色すれば、白色が表示される。これは光源１０、１１、１２のパルスが目の残像時間よりも十分に速いため起きる残像混色である。尚、白色調整はインバータ４、５、６の出力電流調整により各光源１０、１１、１２の光量（輝度）比率を調整して行われる。
【００３７】
この実施形態のカラー液晶表示装置によれば、カラーフィルターを用いないカラー液晶表示装置が可能で、従来のカラーフィルターを用いたカラー液晶表示装置よりも液晶セル１の製造が容易である。また、バックライト２に関しては、ＴＦＴ方式が１本の白色光源で済むのに対し、本実施形態が３本の光源１０、１１、１２を必要とするため、本来ならば小型化・薄型化の面で不利であるが、前述のように、導光板１３が単数で、光源１０、１１、１２を反射鏡１４内に収納した構造にすることにより、バックライト２の小型化・薄型化が可能になっている。また、同様の理由により部品点数減による低価格化を図ることができる。
【００３８】
尚、この実施形態では、光源１０、１１、１２のパルスのデューティをちょうど１／３にする例を示したが、液晶セル１との関係によっては、１／３以下に設定しても良い。また、前記反射鏡１４は、合成樹脂（例えばＰＥＴ）に白色材などを練り込んでなる反射部材でも良いことは勿論である。
【００３９】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、導光手段が単数で済み且つ３原色光源を１つの反射手段に囲繞された空間内に収納しているため、構造簡単で小型化が図れる。また、拡散手段、白色網点、補色網点、反射部材が設けられているため、導光手段内に入射した光が拡散して画素側へ出射されることで、光源や網点が見えず、輝度の均一化を図ることができる。しかも、光源の入射条件の差により均一面発光とならない場合にも、強い色を補色関係をなす色彩の網点により吸収して弱い色に変換することで色むらが生ぜず、より輝度の均一化が図れることになる。
【００４０】
請求項２に記載の発明によれば、導光手段の他端面に補助反射シートが設けられているため、光源から遠い部分における輝度の減衰を防止して、輝度の均一化を図ることができる。
【００４１】
請求項３に記載の発明によれば、３原色が各冷陰極管の蛍光体から発色されるため、発色用に設けられていた光源側のカラーフィルタを無くすことができ、部品点数の低減を図ることができる。
【００４２】
請求項４に記載の発明によれば、光源及び補助反射シートから遠くなるほど、網点の面密度が増大するため、輝度の均一化に効果的である。
【００４３】
請求項５に記載の発明によれば、３原色による発光が、所謂白色の領域を得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のカラー液晶表示装置用のバックライトを示す断面図。
【図２】バックライトを示す分解斜視図。
【符号の説明】
１液晶セル
１０、１１、１２光源
１３導光手段（導光板）
１４反射手段（反射鏡）
１５拡散手段（拡散シート）
１６白色網点
１７補色網点
１８反射部材（反射シート）
１９補助反射シート

Claims

単数の導光手段が配置され、
前記導光手段の一端面には、３原色の独立した三つの光源の全てが配置され、
前記導光手段の表面には、拡散手段が設けられ、
前記導光手段の裏面には、白色網点及び前記三つの光源のうち少なくともいずれか一つの光源の色に対する補色の網点が夫々施されるとともに、反射部材が配置され、
前記補色の網点の適宜な配置によって色むらを抑制するようにしたことを特徴とするカラー表示装置。
請求項１に記載のカラー表示装置であって、
前記三つの光源が配置される前記導光手段の一端面と対向する他端面には、補助反射シートを設けたことを特徴とするカラー表示装置。
請求項１又は請求項２に記載のカラー表示装置であって、
前記各光源が冷陰極管で、３原色がそれぞれの蛍光体から発光されてなることを特徴とするカラー表示装置。
請求項２又は請求項３に記載のカラー表示装置であって、
前記白色網点の面密度が光源から遠くなるほど増大することを特徴とするカラー表示装置。
請求項１〜４のいずれか１項に記載のカラー表示装置であって、
３原色光源のうち緑（Ｇ）光源が最も導光手段側に配置されることを特徴とするカラー表示装置。