JPH11174975A

JPH11174975A - カラー表示装置

Info

Publication number: JPH11174975A
Application number: JP34157797A
Authority: JP
Inventors: Masaya Okita; 雅也沖田; Yukiya Kimura; 超也木村; Kohei Matsuyama; 浩平松山; Yasuro Aritake; 康郎有竹; Kazunari Matsui; 一成松井
Original assignee: BRIGHT KENKYUSHO KK; Ichikoh Industries Ltd
Current assignee: BRIGHT KENKYUSHO KK; Ichikoh Industries Ltd
Priority date: 1997-12-11
Filing date: 1997-12-11
Publication date: 1999-07-02
Anticipated expiration: 2017-12-11
Also published as: JP3786773B2

Abstract

(57)【要約】【課題】構造簡単で色むらを防止したカラー表示装置
を提供する。【解決手段】３原色の独立した光源１０、１１、１２
の内、異なる２原色の光源１１、１２を単数の導光板１
３の一方側の端部１３ａに配置すると共に他方側の端部
１３ｂに、残る１原色の光源１０を配置してなる。導光
板１３の裏側には、前記光源１０、１１、１２の色彩に
対応して補色関係をなす色彩の網点１６ａ，１６ｂ，１
６ｃを有し、該裏面側に反射シート１７を設けてなるこ
とで、色むらを防止した。

Description

【発明の詳細な説明】

【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記載の発明は、
単数の導光手段が配され且つ該導光手段の両端面の一方
側に、３原色の独立した光源の内、異なる２原色の光源
を配置すると共に他方側に残る１原色の光源を配置して
なり、該導光手段の表面には、拡散手段を設け、該導光
手段の裏面には、網点及び前記光源の色彩に対応して夫
々補色関係をなす色彩の網点を有してなり、該網点の裏
面側には、反射部材を有することを特徴とする。

【０００９】請求項１に記載の発明によれば、導光手段
が単数で済むので、構造簡単で小型化が図れる。また、
３原色光源の内、導光手段の一方側に２原色光源が配さ
れ、該導光手段の他方側に残る１原色光源を配すること
により、導光手段に光が入射される際に他の光源に邪魔
される確率が減少し、その分光ロスが少なくなるので、
出射光量が上昇する。更に、拡散手段、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記載の発明は、請求項１記載のカ
ラー表示装置であって、前記網点は、前記光源による色
彩の明るい反射部位に対応した位置に配されてなること
を特徴とする。

【００１１】請求項２記載の発明によれば、例えば青
（Ｂ）色光源が点灯すると、拡散シートが青（Ｂ）色に
なるが、その青（Ｂ）に若干明暗が生じることを予め確
認できるので、明るい反射部位に対応した位置に、予め
青（Ｂ）色の補色である黄色の網点を施しておけば、該
青（Ｂ）色が吸収される。これにより、拡散シートが均
一の青（Ｂ）色になり、輝度の均一化を図ることができ
る。

【００１２】

【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乃至図３に基づいて説明する。

【００１３】この実施形態に係るカラー液晶表示装置用
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。

【００１４】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Ｏ
Ｎ−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。

【００１５】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、１
１、１２の他端は接地されている。

【００１６】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、１
８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、網点（ドットパターン）１６と、
反射部材としての反射シート１７とから構成されてい
る。

【００１７】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）
１３ａ及び他端面（光入射面）１３ｂ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、光源１０、
１１、１２が直径１．８ミリ管を用いることで、導光板
１３の板厚が１．８ミリで良く、更に導光板１３自体が
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。

【００１８】前記導光板１３の一端面１３ａ側に配設さ
れる反射鏡１４は、一端面１３ａ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。

【００１９】前記導光板１３の他端面１３ｂ側に配設さ
れる反射鏡１８は、他端面１３ｂ側に開口した断面湾曲
形状をしている。反射鏡１８に囲繞された空間内には、
光源１０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。

【００２０】光源１０、１１は、３原色の内の緑（Ｇ）
・青（Ｂ）色を発光する冷陰極管を用いる。この光源１
０、１１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。

【００２１】光源１２は、透明ガラス管に３原色の内の
赤（Ｒ）色を発光するネオン（Ｎｅ）ガスを封入した、
所謂ネオン管よりなる透明発色管である。該ネオン管
は、成形容易で、冷陰極管と略同径の光源を形成するこ
とができ、反射鏡１４内への配置が容易である。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。

【００２２】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（Ｃ
ommission Ｉnternationalde 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１
０が、他端面１３ｂ側に配置されている。

【００２３】前記網点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。この網点１６は、図３に示す
ように、緑（Ｇ）色の補色である紫色（即ち青色と赤色
との混合色）である第１補色網点１６ａと、青（Ｂ）色
の補色である黄色である第２補色網点１６ｂと、赤
（Ｒ）色の補色である青緑（即ち青色と緑色との混合
色）である第３補色網点１６ｃとよりなり、前記光源１
０、１１、１２の配置位置に対応して、予めどの色に明
暗のむらが生じるかをとらえて、該第１乃至第３補色網
点１６ａ、１６ｂ、１６ｃを適宜のドットパターンで施
すことにより、輝度の均一化に寄与している。

【００２４】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。

【００２５】前記反射シート１７は、ＰＥＴ材より成る
フィルムで、分光反射率９５％位である。尚、該反射シ
ート１７は別物ではなく、バックライト２を収納した図
示しないケース（ハウジング）に一体に形成しても良
い。一体であると、分光反射率が多少落ちても原価低減
になる。一体に形成した場合の分光反射率は、７０％以
上であれば、性能上の支障はないと出願人は認識してい
る。

【００２６】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。

【００２７】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の冷陰極管は、緑（Ｇ）・
青（Ｂ）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。

【００２８】前記光源１０より発生した色光は、直接或
いは反射鏡１４で反射し、前記光源１１、１２より発生
した色光は、直接或いは反射鏡１８で反射して、夫々導
光板１３の一端面１３ａ及び他端面１３ｂより導光板１
３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
網点１６に当たり散乱することで、液晶セル１側へ出射
する。網点１６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１７に当たって液晶セル１側
へ導かれる。

【００２９】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自体や網点１６の模様が直接
見えず、全面が均一に光る効果が得られる。この際、拡
散シート１５上に色むらが生じないように、予め網点１
６を適宜の色、即ち第１乃至第３網点１６ａ，１６ｂ，
１６ｃを、適宜のドットパターンで導光体１３の裏面に
施しているので、均一の輝度を得られる。

【００３０】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。

【００３１】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が光源１
０、１１、１２の太さに応じて薄くでき、しかも導光板
１３が単数で、光源１０、１１、１２を反射鏡１４、１
８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。

【００３２】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、１８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。

【００３３】また、３原色光源１０、１１、１２の内、
導光板１３の一方側の端面１３ａに２原色光源１１、１
２が配され、該導光板１３の他方側の端面１３ｂに残る
１原色光源１０を配することにより、導光板１３に光が
入射される際に、他の光源に邪魔される確率が減少し、
その分光ロスが少なくなるので、出射光量が上昇する。

【００３４】また、導光板１３の一方側の端面１３ａに
対向しない反射板１４側の光源である青（Ｂ）光源１１
の光が、該導光板１３の一端面１３ａに入射する際に、
導光板１３の一端面１３ａに対向する点灯していない赤
（Ｒ）光源１２が、透明であるので、光を充分に通過さ
せ、その分光ロスが少なくなるので、出射光量が上昇す
る。

【００３５】即ち、赤（Ｒ）光源１２は、点灯していな
い時には透明であるにも関わらず、点灯すると赤（Ｒ）
色に点灯し、他の光源１０、１１と共に３原色を構成す
ることができる。

【００３６】青（Ｂ）色光源１１は、導光板１３の一端
面１３ａから遠い位置に配されているが、反射鏡１４が
近接していて且つ他の赤（Ｒ）色光源１２及び緑（Ｇ）
色光源１０のホワイトバランス輝度より高いので、３原
色による発光が、所謂白色の領域を得られる。

【００３７】前記導光手段は、導光板１３として説明し
てきたが、これに限定されるものではなく、例えば、中
空状にし、反液晶セル１側の面のみアルミニュウムの蒸
着による反射層を設け、液晶セル１側にプリズム面を形
成することとしても良い。また、反射鏡１４、１８は、
一端面１３ａ及び他端面１３ｂ夫々側に開口した断面湾
曲形状をしているとして説明してきたが、これに限定さ
れるものではなく、光源１０、１１、１２を上下から挟
むものでも良い。この場合、該光源１０、１１、１２に
対向した面に、高反射率を有する銀鏡面が形成されてい
る。反射鏡１４、１８は、更に、光源１０、１１、１２
の周面に貼り付けられた高反射率を有する銀鏡面であっ
ても良い。

【００３８】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、導光手
段が単数で済むので、構造簡単で小型化が図れる。ま
た、３原色光源の内、導光手段の一方側に２原色光源が
配され、該導光手段の他方側に残る１原色光源を配する
ことにより、導光手段に光が入射される際に他の光源に
邪魔される確率が減少し、その分光ロスが少なくなるの
で、出射光量が上昇する。また、拡散手段、網点、反射
手段が設けられているため、導光手段内に入射した光が
拡散して液晶セル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。

【００３９】請求項２記載の発明によれば、例えば青
（Ｂ）色光源が点灯すると、拡散シートが青（Ｂ）色に
なるが、その青（Ｂ）に若干明暗が生じることを予め確
認できるので、明るい反射部位に対応した位置に、予め
青（Ｂ）色の補色である黄色の網点を施しておけば、該
青（Ｂ）色が吸収される。これにより、拡散シートが均
一の青（Ｂ）色になり、輝度の均一化を図ることができ
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。

【図３】導光手段の裏面に施した網点を示す説明図。

【符号の説明】

１液晶セル１０、１１、１２光源１３導光手段（導光板）１４、１８反射部材（反射鏡）１５拡散手段（拡散シート）１６網点１６ａ第１補色網点１６ｂ第２補色網点１６ｃ第３補色網点１７反射部材（反射シート）

フロントページの続き (72)発明者木村超也神奈川県伊勢原市板戸80番地市光工業株式会社伊勢原製造所内 (72)発明者松山浩平神奈川県伊勢原市板戸80番地市光工業株式会社伊勢原製造所内 (72)発明者有竹康郎神奈川県伊勢原市板戸80番地市光工業株式会社伊勢原製造所内 (72)発明者松井一成神奈川県伊勢原市板戸80番地市光工業株式会社伊勢原製造所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】単数の導光手段が配され且つ該導光手段
の両端面の一方側に、３原色の独立した光源の内、異な
る２原色の光源を配置すると共に他方側に残る１原色の
光源を配置してなり、該導光手段の表面には、拡散手段を設け、該導光手段の裏面には、網点及び前記光源の色彩に対応
して夫々補色関係をなす色彩の網点を有してなり、該網点の裏面側には、反射部材を有することを特徴とす
るカラー表示装置。
【請求項２】請求項１記載のカラー表示装置であっ
て、前記網点は、前記光源による色彩の明るい反射部位に対
応した位置に配されてなることを特徴とするカラー表示
装置。