(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセグメントを有する電気光学的表示素子からなる表示部と、前記表示部の背面に配置されて前記表示部を照射する異なる色の複数の発光素子からなる光源部と、前記光源部の発光素子の発光の切換順序を一定にかつ継続的に発光させる光源駆動回路と、前記光源部の複数色の発光に対応した色信号を前記発光時に同期して前記表示部に印加することにより、各色信号に対応した前記複数のセグメントを選択的に駆動する表示制御回路を有するカラ−表示装置において、前記表示部は限定カラー表示部とフルカラー表示部が同一液晶パネル内に形成されており、前記光源部は前記限定カラー表示部を照射する第１光源部と前記フルカラー表示部を照射する第２光源部との区域に反射枠を有する枠で仕切られており、前記第１光源部の発光素子の発光色は１色又は２色であり、前記第２光源部の発光素子の発光色は少なくとも赤色、緑色、青色の３色で構成されていることを特徴とするカラ−表示装置。
【請求項２】
前記光源部の発光素子はＬＥＤであることを特徴とする請求項１に記載のカラ−表示装置。
【請求項３】
前記第１光源部の発光素子は赤色発光色と緑色発光色のいずれか１色又は２色の組合せからなるＬＥＤであることを特徴とする請求項２に記載のカラ−表示装置。
【請求項４】
前記第１光源部が照射する表示部はネガ表示であることを特徴とする請求項１に記載のカラ−表示装置。
【請求項５】
前記光源駆動回路は前記第１光源部と前記第２光源部に対して同じ駆動波形であることを特徴とする請求項１に記載のカラ−表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、継時加法混色の現象を用いたカラ−表示装置に関し、更に詳しくは継時加法混色によるカラ−表示装置におけるバックライト光源として、効率的利用を図った発光素子を有するカラ−表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、カ−ラジオ、カ−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−化が要望されている。
【０００３】
従来、カラ−表示方法として一般的には、カラ−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、低コントラス等の欠点がある。これを解消するために発光ダイオ−ド（ＬＥＤ）、電場発光（ＥＬ）、プラズマ、エレクトロクロミック（ＥＣ）或いは液晶（ＬＣ）ディスプレ−等各種の薄型表示装置が開発されている。
【０００４】
しかし、前記ＬＥＤ、ＥＬ、プラズマ、ＥＣディスプレ−等は発光色が限られること、消費電力或いは駆動電圧が高いこと等の欠点がある。又、発光色を変える為に、発光色が異なるセルを並べるとすると解像力の低下を招き、更に表示セルの製作も困難となる。ＬＣディスプレ−はこの点では優れているが、高密度で形成されている各表示セグメントにカラ−フィルタ−を設ける必要があり、カラ−フィルタ−の使用は表示装置についてのバックライト光の透過率を低下させ、表示が暗くなる為、高電力のバックライトを必要とし、又、カラ−フィルタ−自体が価格が高い為に表示装置としてのコストダウンの障害になる等の欠点があった。
【０００５】
そこで、各表示セグメントにカラ−フィルタ−を形成しないで、カラ−表示を行うカラ−表示装置の技術が特公昭６３−４１０７８号公報に開示されている。その技術の概要は、複数のセグメントを有するカラ−表示装置において、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−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、受動型表示装置例えばＬＣディスプレ−において、３原色（赤色、緑色、青色）の発光素子をそれぞれ一定時間タイミングをずらしてスキャン発光させてＬＣディスプレ−を背面から照明しておき、ＬＣディスプレ−の表示セグメントへの色信号の印加を所望の色の発光素子の発光に同期させて行うことにより、一定時間間隔で所望の色の発光素子の発光が表示セグメントを透過してカラ−表示が可能となるものである。この様に一定時間間隔での色の発光を利用したカラ−表示は目の残像効果を利用したもので継時加法混色によるカラ−表示と言われている。
【０００６】
上記に開示のカラ−表示装置においては、表示内容に拘らず、照明光源即ちバックライトとしては３原色（赤色、緑色、青色）の発光素子を配置して、それぞれ一定時間タイミングをずらしてスキャン発光させてＬＣディスプレ−の背面を均一に照明するようにしている。
【０００７】
図９は上記に開示の継時加法混色によるカラ−表示方式を適用した場合の表示装置の要部構造を示す斜視図である。図９において、表示部となる液晶シャッタ−部７を照明する光源部としてのバックライト１は発光素子として基板２上に波長の異なる赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色よりなる１組以上の発光ダイオ−ド（ＬＥＤ）３が実装され、又、ＬＥＤ実装の基板２の周囲にはＬＥＤ３からの発光を上面に反射させるための反射枠４と光を面上に拡散発光させるための拡散板５が設けられている。３色のＬＥＤのそれぞれに一定時間タイミングをずらしたスキャン発光は光源駆動回路６によって行われる。液晶シャタ−部７には表示セグメントが形成され、表示制御回路８によって、バックライト１からの発光に同期させて所望の発光色の時に表示したいセグメントに電圧を印加して任意のカラ−表示ができるようになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特公昭６３−４１０７８号公報に開示の継時加法混色の技術においては、上述のように、任意のカラ−を表示するにはバックライトとしては、３原色（赤色、緑色、青色）の発光素子を必要とすることが開示されているが、カラ−表示も表示の内容によっては必ずしも任意のカラ−表示即ちフルカラ−表示を必要としない場合もあり、反って、表示目的によっては単色又は２色カラ−表示が適している場合もある。このことは、一つの表示装置においても表示内容によってフルカラ−表示を必要とする部分、単色又は２色の限定的なカラ−表示でよい部分もあり得る。常にフルカラ−表示が可能なような表示装置にしておけば、どの様な表示にもカラ−表示が可能となるが、発光素子を常に３原色（赤色、緑色、青色）をセットにした発光素子をバックライトとして使用することは非常に高価になるという欠点がある。特に、ＬＥＤ発光素子の場合、未だ青色発光のＬＥＤは他の色に比べて２０〜３０倍も高く、フルカラ−表示を必要としない表示に青色発光のＬＥＤを使用することは価格的に大きな問題となっていた。
【０００９】
又、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が、ここに開示の技術は仕切り壁で区分された複数のＬＥＤチップのうち所要のものだけを点灯させることにより、バックライト全体としての発熱を低減させることを目的としているものであり、ＬＥＤのそれぞれを一定時間タイミングをずらしてスキャン発光させる継時加法混色によりカラ−表示をしているものではない。従って、継時加法混色の特徴を利用したカラ−表示は不可能である。
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、継時加法混色によるカラ−表示のバックライト光源としての発光素子をカラ−表示の内容に応じて区域を分けると共に、異なる色の組み合わせにして光源の効率的利用を図り、安価なカラ−表示装置を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のカラ−表示装置においては、複数のセグメントを有する電気光学的表示素子からなる表示部と、前記表示部の背面に配置されて前記表示部を照射する異なる色の複数の発光素子からなる光源部と、前記光源部の発光素子の発光の切換順序を一定にかつ継続的に発光させる光源駆動回路と、前記光源部の複数色の発光に対応した色信号を前記発光時に同期して前記表示部に印加することにより、各色信号に対応した前記複数のセグメントを選択的に駆動する表示制御回路を有するカラ−表示装置において、前記表示部は限定カラー表示部とフルカラー表示部が同一液晶パネル内に形成されており、前記光源部は前記限定カラー表示部を照射する第１光源部と前記フルカラー表示部を照射する第２光源部との区域に反射枠を有する枠で仕切られており、前記第１光源部の発光素子の発光色は１色又は２色であり、前記第２光源部の発光素子の発光色は少なくとも赤色、緑色、青色の３色で構成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
更に、本発明は、前記光源部の発光素子がＬＥＤであることを特徴とする。
【００１３】
更に、本発明は、前記第１光源部の発光素子は赤色発光色と緑色発光色のいずれか１色又は２色の組合せからなるＬＥＤであることを特徴とする。
【００１５】
更に、本発明は、前記第１光源部が照射する表示部はネガ表示であることを特徴とする。
【００１６】
更に、本発明は、前記光源駆動回路は前記第１光源部と前記第２光源部に対して同じ駆動波形であることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に示す実施例に基いて説明する。尚、図において、従来技術と同一部材は同一符号で示し、説明を省略する。
図１は本発明の第１の実施例の要部の構造を示す斜視図で、光源部を２つの区域、即ち２色の第１光源部と３色の第２光源部に分けた場合を示す。図１において、バックライト１は基板２上に，第１光源部１ａとして赤色（Ｒ）及び緑色（Ｇ）の２色よりなるＬＥＤ３ａと第２光源部１ｂとして赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色よりなる１組以上のＬＥＤ３ｂが実装され、第１光源部１ａと第２光源部１ｂとは仕切枠９によって分離されて、第１光源部１ａと第２光源部１ｂのＬＥＤの発光の干渉を防いでいる。尚、仕切枠５は反射枠としての機能も有している。
【００１８】
図２に図１のバックライト１の第１光源部１ａのＡ−Ａ線断面図を示し、図３に図１のバックライト１の第２光源部１ｂのＢ−Ｂ線断面図を示し、又、図４に図１のバックライト１のＣ−Ｃ線断面図を示す。
【００１９】
表示部となる表示セグメントを有する液晶シャッタ−部７は限定カラ−表示部７ａとフルカラ−表示部７ｂとからなり、限定カラ−表示部７ａはバックライト１の第１光源部１ａに対応した位置にあって、第１光源部１ａの赤色（Ｒ）及び緑色（Ｇ）のＬＥＤ３ａの発光照射を受けるように配置されている。又、フルカラ−表示部７ｂは第２光源部１ｂに対応した位置にあって、第２光源部１ｂの赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色よりなるＬＥＤ３ｂの発光照射を受けるように配置されている。
【００２０】
この結果、限定カラ−表示部７ａの表示「ＰＬＡＹ」「ＳＴＯＰ」は赤色（Ｒ）と緑色（Ｇ）及びその混色で生ずるカラ−表示が可能となる。例えば、機器の動作状態に応じて各表示を「赤色」「黄色」「緑色」に変えることも可能となる。又、フルカラ−表示部７ｂの表示は少くとも３色の組み合わせ、中間色との組み合わせを考えるとそれ以上の多種類の色の表示が可能となる。尚、各表示部の背景色については、限定カラ−表示部７ａにおいてはノ−マル状態で液晶シャッタ−部７を「閉」の状態にしておくと、「黒色」の背景色となり、その中に「ＰＬＡＹ」「ＳＴＯＰ」を上記のカラ−で鮮やかに表示することができる。又、フルカラ−表示部７ｂにおいては、ノ−マル状態で液晶シャッタ−部７をすべて「開」の状態にしておくと、３色の混色によって白色の背景色となる。従って、フルカラ−表示部７ｂでは白地に任意のカラ−表示が可能となる。
【００２１】
図５は本発明の第２の実施例を示したバックライトの要部平面図で、光源部を３つの区域、即ち１色と２色の第１光源部と、３色の第２光源部に分けた場合を示す。これは第一の実施例に更に１色の第１光源部を設けてものである。図５において、第１光源部１ａは赤色（Ｒ）のＬＥＤ３ｃを配置したＲ光源部１ａ（１）と、赤色（Ｒ）と緑色（Ｇ）のＬＥＤ３ａを配置したＲＧ光源部１ａ（２）とからなり、又、第２光源部１ｂは第１実施例と同様に赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色よりなるＬＥＤ３ｂが配置されている。又、各光源部は第１実施例と同様に、光源部のＬＥＤの発光の干渉を防ぐために仕切枠９が設けられている。
【００２２】
以上のように構成された光源部に表示部として第１実施例の液晶シャッタ−部７を用いると、Ｒ光源部１ａ（１）は限定カラ−表示部７ａの「ＰＬＡＹ」表示部分を照射し、ＲＧ光源部１ａ（２）は限定カラ−表示部７ａの「ＳＴＯＰ」表示部分を照射する。又、第２光源部１ｂは第１実施例と同様に３色のＬＥＤ３ｂによってフルカラ−表示部分を照射する。この結果、限定カラ−表示部７ａの表示「ＰＬＡＹ」は背景色が黒色で赤色１色のカラ−表示なる。尚、Ｒ光源部の場合、背景色を赤色にすると表示色と同じになってしまい識別がつかなくなるので黒色に限定されるが、後述すように、赤色の表示の明るさを３段階に変えた変調表示を行うことができる。又、限定カラ−表示部７ａの表示「ＳＴＯＰ」は、ＲＧ光源部１２ａが赤色（Ｒ）と緑色（Ｇ）のＬＥＤで照射されているので、表示色としては図１の第１光源部１ａの場合と同様である。又、フルカラ−表示部についても、図１と同じ第２光源部１ｂを用いているので表示色としても図１の第２光源部１ｂの場合と同様である。
【００２３】
本実施例における限定カラ−表示部７ａの表示は「ＰＬＡＹ」「ＳＴＯＰ」を例示しているが、このように表示の内容によっては、１色又は２色又はその組み合わせで決まる色の表示で十分である場合がある。このように表示の色が限定できる場合には、表示の内容にマッチした限定カラ−を採用することによって、高価なＬＥＤの使用、特に他のＬＥＤに比べて極めて高価な「青色」発光のＬＥＤの使用をなくすことができ、安価なカラ−表示装置を提供する上において極めて大きな効果がある。更に又、３色のＬＥＤの発光によるフルカラ−表示用の一つの光源で液晶シャタ−部全体を均一に照射することは極めて困難であるが、光源部を限定カラ−表示部用の第１光源部とフルカラ−表示用の第２光源部とに分けて設けることによって、照射範囲が狭くなるのでそれぞれを均一に照射することができる効果もある。
【００２４】
次に本発明の実施例におけるＬＥＤの発光と液晶シャッタ−の作用のタイミングについて説明する。図６はフルカラ−表示の場合のＬＥＤの発光と液晶シャッタ−のタイミングを示すタイムチャートである。フルカラ−表示の場合、ＬＥＤとしてはＲ（赤色）ＬＥＤ、Ｇ（緑色）ＬＥＤ、Ｂ（青色）ＬＥＤの３色が必要で、この３色のＬＥＤを光源駆動回路６により駆動するために、図６に示す波形のようなＬＥＤの駆動信号（１）Ｒ信号、（２）Ｇ信号、（３）Ｂ信号をそれぞれＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤに印加し、それぞれ一定時間タイミングをずらして一定時間間隔でかつ継続的に発光させておき、図６（イ）の液晶シャッタ−７のセグメント１（ＳＥＧ１）で赤色の表示をしたい場合には、Ｒ−ＬＥＤの発光に同期させて、その発光に合わせてＳＥＧ１に電圧を印加して液晶シャッタ−を開くことによってＲ−ＬＥＤの赤色発光を透過させる。赤色発光の透過は断続的であるがＬＥＤの駆動信号は例えば６０ヘルツとなっており、十分な残像効果でもってＳＥＧ１に赤色が表示される。同様にして、図６（ロ）は緑色の表示の場合を示し、図６（ハ）は青色の表示の場合を示す。
【００２５】
図６（ニ）は同一のセグメントでＲ−ＬＥＤとＧ−ＬＥＤの発光に合わせて液晶シャッタ−７を開くと、赤発光色Ｒと緑発光色Ｇが継時加法混色することによって黄色の発光色ができることを示したものである。又、図６（ホ）は３色の発光色Ｒ、Ｇ、Ｂを同時に継時加法混色した場合白色光をなることを示す。白色光はフルカラ−表示の場合の背景色に用いられる。フルカラ−表示はこのようにして得られる３色の発光色を継時的に加えて混色し、又は各色の光量を変えて混色して、所望の色をカラ−表示するものである。
【００２６】
図７はＲ（赤色）ＬＥＤとＧ（緑色）ＬＥＤを使用した限定カラ−表示の場合のＬＥＤの発光と液晶シャッタ−のタイミングを示すタイムチャートである。これはフルカラ−表示からＢ信号で駆動されるＢ−ＬＥＤを省いたものである。Ｒ（赤色）ＬＥＤとＧ（緑色）ＬＥＤを使用することによって、赤色と緑色の組み合わせのカラ−表示を行うことができる。
【００２７】
図８はＲ（赤色）ＬＥＤのみを使用した限定カラ−表示の場合のＬＥＤの発光と液晶シャッタ−のタイミングを示すタイムチャートである。図８（１）（イ）はＲ信号で駆動するＲ−ＬＥＤのみを設け、Ｇ信号で駆動すべきＧ−ＬＥＤとＢ信号で駆動すべきＢ−ＬＥＤは省いて、最小限のＬＥＤの構成としたものである。  図８（２）（ロ）は更に、フルカラ−の場合にＧ信号で駆動すべきＧ−ＬＥＤとＢ信号で駆動すべきＢ−ＬＥＤの代わりにそれぞれをＲ−ＬＥＤで置換えたものである。
この場合、図８（イ）ＳＥＧ１はＲ−ＬＥＤ（１）の発光に合わせて液晶シャッタ−を開いているが、図８（ロ）ＳＥＧ２は（１）Ｒ−ＬＥＤと（２）Ｒ−ＬＥＤの発光に合わせて液晶シャッタ−を開くことができる。その結果、ＳＥＧ２は液晶シャッタ−が開いている時間がＳＥＧ１に比べて２倍になるので光量も２倍になって明るいカラ−表示が可能となる。即ち、ＬＥＤの発光光量を効率的に利用できることになる。又、この表示の明るさの変化を利用して特別な変調表示を行うこともできる。例えば、表示の明るさの変化は第１段階（１）Ｒ−ＬＥＤの発光、第２段階（１）Ｒ−ＬＥＤと（２）Ｒ−ＬＥＤの発光、第３段階（１）Ｒ−ＬＥＤと（２）Ｒ−ＬＥＤと（３）Ｒ−ＬＥＤの発光を利用して３段階に変えることができる。
【００２８】
フルカラ−表示の場合、バックライトとして３色のＬＥＤを発光させるので、３色の発光を混色して得られる白色を背景色とするのが一般的である。従って、液晶シャッタ−は例えば表示セグメントに赤色を表示する場合、Ｇ（緑色）ＬＥＤ、Ｂ（青色）ＬＥＤのシャッタ−を閉じることになる。
【００２９】
一方、限定カラ−表示の場合、バックライトとして１色又は２色のＬＥＤを発光させることになるので、これらの色を混色して背景色とすると、赤色１色の場合は赤色になって表示が不可能となり、又赤色と緑色を混色すると黄色となり、背景色として好ましくない場合がある。従って、限定カラ−表示の場合は背景色は全てのＬＥＤの発光を液晶シャッタ−で閉じて黒色として、表示したいＬＥＤの発光色の時のみ液晶シャッタ−を開いて表示するいわゆるネガ表示が適してい
る。
【００３０】
限定カラ−表示の場合もフルカラ−表示の場合もＬＥＤを発光させる為の駆動は、図６の（１）Ｒ信号、（２）Ｇ信号、（３）Ｂ信号のように、全て同じ駆動波形とすることができるので光源駆動回路は同じものが使用することができる。従って、限定カラ−表示を併用してもコストアップすることはない。
【００３１】
【発明の効果】
以上述べたことから明らかなように、本発明によれば、継時加法混色によるカラ−表示のバックライトとしての光源部を限定カラ−表示に適する第１光源部とフルカラ−表示に適する第２光源部の区域に分け、第１光源部の発光素子を第２光源部と異なる組み合わせにすることによって、高価な発光素子の使用をさけることができ、又、第１光源部及び第２光源部の発光素子の駆動波形を同じにして光源駆動回路を共通化できる。更に、限定カラ−表示を設けることにによって発光素子の効率的利用を図ることができ、安価なカラ−表示装置が製造可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の要部の構造を示す斜視図である。
【図２】図１のバックライト１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１のバックライト１のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】図１のバックライト１のＣ−Ｃ線断面図である。
【図５】本発明の第２の実施例を示したバックライトの要部平面図である。
【図６】フルカラ−表示の場合のＬＥＤの発光と液晶シャッタ−のタイミングを示すタイムチャートである。
【図７】Ｒ（赤色）ＬＥＤとＧ（緑色）ＬＥＤを使用した限定カラ−表示の場合のＬＥＤの発光と液晶シャッタ−のタイミングを示すタイムチャートである。
【図８】Ｒ（赤色）ＬＥＤのみを使用した限定カラ−表示の場合のＬＥＤの発光と液晶シャッタ−のタイミングを示すタイムチャートである。
【図９】継時加法混色によるカラ−表示方式を適用した表示装置の要部構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
１  バックライト
１ａ  第１光源部
１ｂ  第２光源部
３ａ、３ｂ、３ｃ  ＬＥＤ
４  反射枠
６  光源駆動回路
７  液晶シャッタ−
７ａ  限定カラ−表示部
７ｂ  フルカラ−表示部
８  表示制御回路
９  仕切枠
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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