JPH1039300A - カラー表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多色の発光素子の発光が反射枠の構造で輝度
低下、色むらが発生。 【解決手段】 基板２上に実装された波長の異なる３色
の発光素子としてＲ、Ｇ、ＢのＬＥＤ、３ａ、３ｂ、３
ｃと、該ＬＥＤからの発光を反射、集光させる略矩形形
状の反射枠４を有するバックライトユニット１と、その
前面に配設された液晶シャッター部１０とよりなり、３
色からなる１組の発光素子を略直線状に配置して光源ブ
ロックとしてＬＥＤブロック３を構成し、前記反射枠４
を構成する壁の傾斜角度は枠内に配置されたＬＥＤブロ
ック３の直線に平行な第１の壁４ａを上方への反射が大
きい第１の傾斜角とし、直線に直交する第２の壁４ｂを
上方への反射が小さい第２の傾斜角とする。ＬＥＤブロ
ック３はＬＥＤ駆動回路６で駆動され、液晶シャッター
部１０はシャッター制御回路１２で制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は波長の異なる複数の
発光素子をタイミングをずらしてスキャン発光させ、そ
の前面に液晶セルを光シャッターとして用いた継時加法
混色の現象によりカラー表示を実現するカラー表示装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、カーラジオ、カーステレオの選局
表示、カメラのファインダ内表示、ＶＴＲの表示部、そ
の他主に蛍光表示管の代替用途として、小型で消費電力
或いは駆動電圧が低く、信頼性の優れた表示装置のカラ
ー表示化が要望されている。

【０００３】従来、カラー表示化として一般的には、カ
ラーブラウン管を用いる方法があるが、高電圧、大消費
電力、装置大型化、低コントラスト等の欠点がある。こ
れを解消するために発光ダイオード（ＬＥＤ）、電場発
光（ＥＬ）、プラズマ、エレクトロクロミー（ＥＣ）或
いは液晶（ＬＣ）デイスプレイ等各種の薄型表示装置が
開発されている。

【０００４】そこで、前記ＬＥＤ、ＥＬ、プラズマ、Ｅ
Ｃデイスプレイ等は発光色が限られ、消費電力及び駆動
電圧が高い等の欠点が有る。更に、発光色を変えるため
に発光色の異なるセルを並べるために解像力の低下を招
く。この欠点を補うＬＣデイスプレイは、高密度で形成
されている各表示セグメントにカラーフイルターを設け
る必要がある。しかし、カラーフイルターの使用は表示
装置の表面に出る光の通過を阻害し、バックライト効果
を低下させる欠点がある。

【０００５】しかしながら、各表示セグメントにカラー
フイルターを形成しないで、カラー表示を行うカラー表
示装置の技術が特公昭６３−４１０７８号公報に開示さ
れている。その概要は、複数のセグメントを有するカラ
ー表示装置で、複数色の光源を切り換え順序を固定して
照射する手段と、複数色の照明に対応した色信号を一定
時間間隔で前記照明時に同期して該カラー表示装置に印
加をすることにより、各色信号に対応した複数のセグメ
ントを選択的に駆動する手段とを有するものである。即
ち、３原色の発光素子（赤色、緑色、青色）をタイミン
グをずらしてスキャン発光させ、それにモノクロ表示の
ＬＣデイスプレイを同期させて所望の発光素子が発光し
たときにＬＣデイスプレイを透明にして光を通過させ
る。発色させたくないときはＬＣデイスプレイを遮光す
るものである。

【０００６】また、ＬＣデイスプレイの基板の背面に、
バックライトとして光拡散板或いは光フアイバー等の光
拡散性部材を積層し、該部材にランプ、ＬＥＤ等の光源
赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）を設け、モノクロ表示用
のセルを用いたカラー表示装置の技術が記載されている
が、効果的なバックライトユニットとしての具体的な構
造が開示されていない。

【０００７】また、複数の表示領域を有するネガタイプ
の液晶表示部全面に光を照射するバックライト構造の技
術が特開平３−１１１８８６号公報に開示されている。
その概要は、基板に実装された各ＬＥＤチップ間には、
光出射方向にいくに伴って出射面積が拡がるように傾斜
する断面Ｖ字状の仕切り壁が配設されている。この仕切
り壁はＬＥＤチップからの光が相互に干渉するのを阻止
・軽減すると共に、各表示領域における発光色の明るさ
が全体として極力均一な明るさとなるように、光の進行
方向を案内する機能を有している等の記載はあるが、Ｌ
ＥＤチップの実装配置と仕切り壁との関係についてはな
んら具体的な開示がない。

【０００８】図１１は従来の一般的なバックライトユニ
ットの構造を示す平面図である。図１１において、バッ
クライトユニット１は基板２上に波長の異なる３色の赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）よりなる１組のＬＥＤブロ
ック３を略直線状に実装し、該ＬＥＤブロック３からの
発光を反射、集光させる略矩形形状の反射枠４と、該反
射枠４より集光された光を面状に拡散発光させるための
拡散シート５とより構成されている。また、反射枠４は
ＬＥＤブロック３の直線に平行な長辺側の壁４ａと、前
記直線に直行する短辺側の壁４ｂとで構成されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たバックライトユニットの構造には次のような問題点が
ある。即ち、長辺側の壁４ａと短辺側の壁４ｂの傾斜角
度が略等しいため、２つの壁４ａ、４ｂの傾斜角度を上
方への反射が大きくなるように開くと、Ｒ、Ｇ、Ｂの発
光色のＬＥＤの光を反射、集光させたとき、壁４ａ、４
ｂに近いＬＥＤの光が強く反射され、遠いＬＥＤの光は
反射されにくくなり、壁４ａ、４ｂから反射、集光され
光が拡散シート５を照明したときに、ＬＥＤブロック３
を構成する両サイドのＬＥＤの光が強く、拡散シート５
上面で色むらが発生してしまうという問題があった。

【００１０】また、２つの壁４ａ、４ｂの傾斜角度を上
方への反射が少なくなるように略直角に閉じると、光の
反射、集光が効率的でなく、拡散シート５上面の輝度が
低下してしまう。

【００１１】また、反射枠４の矩形形状の長辺方向と平
行に前記ＬＥＤブロック３を直列又は並列配置した場合
は、各ブロック間を仕切る反射壁がないと、ブロック間
方向に放射した光が効率よく拡散シート５上面に到達で
きず輝度の低下を招くという問題があった。

【００１２】また、上記のようにＬＥＤブロック３を複
数個直列配置したときに、隣接するＬＥＤブロック３で
同色のＬＥＤの距離と、反射枠４の壁４ａ及び４ｂの高
さを適切に設定しないと、不必要にＬＥＤの数を多くし
てコストアップを招いたり、逆に少なくして輝度むらが
発生してしまう等の問題があった。

【００１３】本発明は上記従来の課題に鑑みなされたも
のであり、その目的は、簡単な構造で多色のカラー表示
を可能にし、高輝度で色むらのない、且つ安価なカラー
表示装置を提供するものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明におけるカラー表示装置の構造は、基板上に
実装された波長の異なる複数の発光素子と、前記発光素
子からの発光を反射、集光させる略矩形形状の反射枠と
を有するバックライトユニットと、該バックライトユニ
ットの前面に配設された光シャッター手段よりなるカラ
ー表示装置において、前記基板上の発光素子配列は波長
の異なる１組の発光素子が略直線状になる如く配置して
光源ブロックを構成し、前記反射枠を構成する壁の傾斜
角度は枠内に配置された光源ブロックの直線に平行な第
１の壁を上方への反射が大きい第１の傾斜角とし、直線
に直交する第２の壁を上方への反射が小さい第２の傾斜
角としたことを特徴とするものである。

【００１５】また、前記反射枠の第１の傾斜角が４５±
１０°であることを特徴とするものである。

【００１６】また、前記第２の傾斜角が略直角であるこ
とを特徴とするものである。

【００１７】また、前記反射枠の矩形形状の長辺方向と
平行に前記光源ブロックを複数個直列配置し、前記反射
枠の矩形形状の長辺方向の壁を第１の傾斜角とし、短辺
方向の壁を第２の傾斜角としたことを特徴とするもので
ある。

【００１８】また、前記反射枠の矩形形状の長辺方向と
直角に前記光源ブロックを複数個並列配置し、前記反射
枠の矩形形状の短辺方向の壁を第１の傾斜角とし、長辺
方向の壁を第２の傾斜角としたことを特徴とするもので
ある。

【００１９】また、前記反射枠を構成する第１及び第２
の壁の形状を凹状の放物曲面に形成したことを特徴とす
るものである。

【００２０】また、前記反射枠を構成する第１及び第２
の壁が基板を覆う如く前記発光素子の近傍まで延長して
形成したことを特徴とするものである。

【００２１】また、前記光源ブロックを基板上に複数個
直列配置し、その隣接する光源ブロックで同色の発光素
子間の距離を前記反射枠を構成する第１及び第２の壁の
高さと略等しくしたことを特徴とするものである。

【００２２】また、前記光源ブロックを基板上に複数個
直列又は並列配置し、その隣接する光源ブロック間を仕
切り、発光素子から発光された光を反射、集光させるた
めの第３の壁を設けたことを特徴とするものである。

【００２３】また、前記光源ブロック間に設けた第３の
壁の高さは、反射枠を構成する第１及び第２の壁の高さ
より低くしたことを特徴とするものである。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下図面に基づいて本発明におけ
るカラー表示装置について説明する。図１、図２及び図
３は本発明の好適な第１の実施の形態であり、図１はカ
ラー表示装置の構造を示す斜視図である。図２は図１の
Ａ−Ａ線断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線断面図である。
図において、従来技術と同一部材は同一符号で示す。

【００２５】図１において、１はバックライトユニット
でその構成は、発光素子として基板２上に波長の異なる
Ｒ（赤）ＬＥＤ３ａ、Ｇ（緑）ＬＥＤ３ｂ、Ｂ（青）Ｌ
ＥＤ３ｃの３色よりなる１組の光源ブロックとしてのＬ
ＥＤブロック３を略直線状に実装し、該ＬＥＤブロック
３からの発光を反射、集光させる略矩形形状の反射枠４
と、該反射枠４より集光された光を面状に拡散発光させ
るための拡散シート５とを有している。また、反射枠４
はＬＥＤブロック３の直線に平行な第１の壁４ａと、前
記直線に直交する第２の壁４ｂとよりなり、前記第１の
壁４ａは上方への反射が大きい第１の傾斜角と、第２の
壁４ｂを上方への反射が小さい第２の傾斜角とを形成し
ている。前記バックライトユニット１はＬＥＤ駆動回路
６によって駆動される。

【００２６】前記バックライトユニット１の前面には、
ＬＥＤブロック３より発光する光を制御する光シャッタ
ー手段としての液晶素子による液晶シャッター部１０を
配設する。該液晶シャッター部１０は文字、数字の表示
可能な表示セグメント１１を有する。液晶シャッター部
１０はセグメントタイプに限らずマトリクスタイプでも
よいことは言うまでもない。前記液晶シャッター部１０
はシャッター制御回路１２によって制御される。

【００２７】前記液晶シャッター部１０としてはノーマ
リー白、即ち、オフ電圧印加で光通過状態、オン電圧印
加で光遮断状態のＳＴＮモードを用いた。

【００２８】前述した如く、ＬＥＤブロック３はＲ−Ｌ
ＥＤ３ａ、Ｇ−ＬＥＤ３ｂ、Ｂ−ＬＥＤ３ｃからなり、
前記ＬＥＤ駆動回路６から供給される各光源点灯信号に
よって点灯される。また、液晶シャッター部１０はシャ
ッター制御回路１２から供給されるデータ信号とコモン
信号によって駆動される。

【００２９】前記３色のＬＥＤをタイミングをずらして
スキャン発光させ、それに液晶シャッター部１０を同期
させて所望のＬＥＤが発光したときにＬＣＤを透明にし
て光を通過させ、発色させたくないときはＬＣＤを遮光
しておく。

【００３０】次に、図２及び図３において、反射枠４の
構成する壁の傾斜角度について説明する。前記反射枠４
を構成する第１の壁４ａは上方への反射が大きい第１の
傾斜角αは４５±１０°に設定することにより、波長の
異なる３色のＲ−ＬＥＤ３ａ、Ｇ−ＬＥＤ３ｂ、Ｂ−Ｌ
ＥＤ３ｃからの発光した光を比較的多く上方に反射、集
光させる。また、第２の壁４ｂを上方への反射が小さい
第２の傾斜角βを略直角に設定することにより、ＬＥＤ
ブロック３を構成する両端のＬＥＤ、即ち、図２におけ
るＲ−ＬＥＤ３ａ及びＢ−ＬＥＤ３ｃの発光した光は上
方への反射が少なく、従来のように両端のＬＥＤの発光
の光が強調されることなく、略中央部に反射、集光され
て、３色が一様に混色される。従って、バックライトユ
ニット１の拡散シート５上で色むらの現象が生じない。
また、発光するＬＥＤの光の利用効率がアップし高輝度
化が計られる。

【００３１】図４は本発明の第２の実施の形態に係わる
断面図である。前記反射枠４を構成する第１の壁４ａ及
び第２の壁４ｂの反射壁の形状を凹状の放物曲面４ｃに
形成することにより、ＬＥＤブロック３の３色のＲ−Ｌ
ＥＤ３ａ、Ｇ−ＬＥＤ３ｂ、Ｂ−ＬＥＤ３ｃからの発光
した光を各方向に満遍なく一様に反射、集光することが
できる。更に、輝度及び色むらが改善される。

【００３２】図５は本発明の第３の実施の形態に係わる
一部切り欠き斜視図である。前記反射枠４を構成する第
１の壁４ａ及び第２の壁４ｂが基板２を覆う如く、基板
２に実装されたＬＥＤブロック３の３色のＲ−ＬＥＤ３
ａ、Ｇ−ＬＥＤ３ｂ、Ｂ−ＬＥＤ３ｃの近傍まで延長し
て反射底面４ｄを形成することにより、基板２を特別に
白色印刷等を施すことなく、前記反射枠４の全内面から
の反射光を活用するものである。

【００３３】図６は本発明の第４の実施の形態に係わる
バックライトユニットの平面図である。前記反射枠４の
矩形形状の長辺方向と平行に前記光源ブロック３を複数
個、例えば、図６では３個、３Ａ、３Ｂ、３Ｃのように
直列配置し、前記反射枠４の矩形形状の長辺方向の第１
の壁４ａを第１の傾斜角とし、短辺方向の第２の壁４ｂ
を第２の傾斜角とする。前述と同様に第１の傾斜角αを
４５±１０°、第２の傾斜角βを略直角に形成すること
により、同様な作用、効果を奏するものであることは言
うまでもない。

【００３４】図７は本発明の第５の実施の形態に係わる
図６のＣ−Ｃ断面図である。前述したように、光源ブロ
ック３を基板２上に３個直列配置した場合において、そ
の隣接する光源ブロック３、例えば、３Ａと３Ｂで同色
のＲ−ＬＥＤ３ａとＲ−ＬＥＤ３ａ間の距離Ｌを、前記
反射枠４を構成する第１及び第２の壁４ａ及び４ｂの高
さＨと略等しく設定することにより、適正なＬＥＤの数
で壁から反射、集光した光を拡散シート５上を均一に照
明することが可能で、余分なＬＥＤを配置しないで、所
望の輝度が確保できる。従って、仮に壁の高さＨに対し
て同色のＬＥＤ間の距離Ｌを短く配置すると、ＬＥＤの
数が徒に多くなりコストアップを招いたり、距離Ｌを長
く配置すると、輝度むらが発生することになる。

【００３５】図８は本発明の第６の実施の形態に係わる
バックライトユニットの平面図である。前述したよう
に、光源ブロック３を基板２上に複数個、例えば、図８
では３個直列配置した場合において、その隣接するＬＥ
Ｄブロック３間、例えば、３Ａと３Ｂ、３Ｂと３Ｃの各
々を仕切る第３の壁４ｅを設ける。該第３の壁４ｅの傾
斜角度を対向する第２の壁４ｂの傾斜角度、即ち、第２
の傾斜角と略等しく設定する。以上により、ＬＥＤブロ
ック３間方向に放射した光が前記第３の壁４ｅによって
反射、集光され効率よく拡散シート５の上面まで到達で
き、バックライトユニット１としての発光輝度の低下を
防ぐことができた。

【００３６】図９は本発明の第７の実施の形態に係わ
り、図８のＤ−Ｄ線断面図である。前述したように、Ｌ
ＥＤブロック３間に設けた第３の壁４ｅの高さｈは、反
射枠４を構成する第１及び第２の壁、４ａ及び４ｂの高
さＨより低くすることにより、ＬＥＤブロック３間に光
が交錯して、拡散シート５上に第３の壁４ｅの仕切り部
の上面近傍が暗くなるという問題が解消されて、輝度む
らは発生しない。

【００３７】図１０は本発明の第８の実施の形態に係わ
るバックライトユニットの一部切り欠き平面図である。
前記反射枠４の矩形形状の長辺方向と直角に前記ＬＥＤ
ブロック３を複数個並列配置し、反射枠４の矩形形状の
短辺方向の第１の壁４ａを第１の傾斜角とし、長辺方向
の第２の壁４ｂを第２の傾斜角とする。前述と同様に第
１の傾斜角αを４５±１０°、第２の傾斜角βを略直角
に形成する。更に、前記ＬＥＤブロック３間を仕切る第
３の壁４ｅを設け、その傾斜角度を前記第１の傾斜角と
略同様にする。また、前記第３の壁４ｅの高さを第１及
び第２の壁４ａ及び４ｂより低くすることにより、前述
と同様な作用、効果を奏することは言うまでもない。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
カラー表示装置のバックライトユニットの構造におい
て、前述したように、反射枠を構成する第１の壁は上方
への反射が大きい第１の傾斜角に設定し、波長の異なる
複数の発光素子からの発光した光を比較的多く上方に反
射、集光させる。また、第２の壁を上方への反射が小さ
い第２の傾斜角に設定し、光源ブロックを構成する両端
の発光素子から発光した光は上方への反射が少ない。略
中央部に反射、集光された複数色が一様に混色される。
従って、拡散シート上で輝度の低下と色むらをなくすこ
とができる。以上のように簡単な構造で多色カラー表示
が可能で、輝度及び色むら等で信頼性が高く、小型で経
済的なカラー表示装置を提供することができ、その実用
効果は多大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係わるカラー表示
装置の要部斜視図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ線断面図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態に係わるバックライ
トユニットの断面図である。

【図５】本発明の第３の実施の形態に係わるバックライ
トユニットの一部切り欠き斜視図である。

【図６】本発明の第４の実施の形態に係わるバックライ
トユニットの平面図である。

【図７】本発明の第５の実施の形態に係わる図６のＣ−
Ｃ線断面図である。

【図８】本発明の第６の実施の形態に係わるバックライ
トユニットの平面図である。

【図９】本発明の第７の実施の形態に係わる図８のＤ−
Ｄ線断面図である。

【図１０】本発明の第８の実施の形態に係わるバックラ
イトユニットの一部切り欠き平面図である。

【図１１】従来技術のバックライトユニットの一部切り
欠き平面図である。

【符号の説明】

１ バックライトユニット ２ 基板 ３ ＬＥＤブロック ４ 反射枠 ４ａ 第１の壁 ４ｂ 第２の壁 ４ｃ 放物曲面 ４ｄ 反射底面 ４ｅ 第３の壁 ５ 拡散シート １０ 液晶シャッター部 α 第１の傾斜角 β 第２の傾斜角 Ｌ 同色のＬＥＤ間の距離 Ｈ 第１及び第２の壁の高さ ｈ 第３の壁の高さ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に実装された波長の異なる複数の
   発光素子と、前記発光素子からの発光を反射、集光させ
   る略矩形形状の反射枠とを有するバックライトユニット
   と、該バックライトユニットの前面に配設された光シャ
   ッター手段よりなるカラー表示装置において、前記基板
   上の発光素子配列は波長の異なる１組の発光素子が略直
   線状になる如く配置して光源ブロックを構成し、前記反
   射枠を構成する壁の傾斜角度は枠内に配置された光源ブ
   ロックの直線に平行な第１の壁を上方への反射が大きい
   第１の傾斜角とし、直線に直交する第２の壁を上方への
   反射が小さい第２の傾斜角としたことを特徴とするカラ
   ー表示装置。
2. 【請求項２】 前記第１の傾斜角が４５±１０°である
   ことを特徴とする請求項１記載のカラー表示装置。
3. 【請求項３】 前記第２の傾斜角が略直角であることを
   特徴とする請求項１記載のカラー表示装置。
4. 【請求項４】 前記反射枠の矩形形状の長辺方向と平行
   に前記光源ブロックを複数個直列配置し、前記反射枠の
   矩形形状の長辺方向の壁を第１の傾斜角とし、短辺方向
   の壁を第２の傾斜角としたことを特徴とする請求項１記
   載のカラー表示装置。
5. 【請求項５】 前記反射枠の矩形形状の長辺方向と直角
   に前記光源ブロックを複数個並列配置し、前記反射枠の
   矩形形状の短辺方向の壁を第１の傾斜角とし、長辺方向
   の壁を第２の傾斜角としたことを特徴とする請求項１記
   載のカラー表示装置。
6. 【請求項６】 前記反射枠を構成する第１及び第２の壁
   の形状を凹状の放物曲面に形成したことを特徴とする請
   求項１記載のカラー表示装置。
7. 【請求項７】 前記反射枠を構成する第１及び第２の壁
   が基板を覆う如く前記発光素子の近傍まで延長して形成
   したことを特徴とする請求項１記載のカラー表示装置。
8. 【請求項８】 前記光源ブロックを基板上に複数個直列
   配置し、その隣接する光源ブロックで同色の発光素子間
   の距離を前記反射枠を構成する第１及び第２の壁の高さ
   と略等しくしたことを特徴とする請求項４記載のカラー
   表示装置。
9. 【請求項９】 前記光源ブロックを基板上に複数個直列
   又は並列配置し、その隣接する光源ブロック間を仕切
   り、発光素子から発光された光を反射、集光させるため
   の第３の壁を設けたことを特徴とする請求項４又は５記
   載のカラー表示装置。
10. 【請求項１０】 前記光源ブロック間に設けた第３の壁
    の高さは、反射枠を構成する第１及び第２の壁の高さよ
    り低くしたことを特徴とする請求項９記載のカラー表示
    装置。