(57)【要約】【課題】人の目には従来と変わらない明るさと感じる白色光を得ながら、発光ダイオードに入力される実効電力を減少させて低消費電力化させるとともに、発光ダイオードの寿命を延ばして、経済的なバックライト装置を提供することを目的とする。【解決手段】赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の三原色の自発光源と、その三原色の自発光源を混合・合成して白色光とし、導光板または光拡散板のいずれか一方もしくは両方を用いた液晶表示装置の照明用のバックライト装置において、三原色の自発光源は、各色の発光タイミングをずらして順次点灯させ、各色の発光タイミングの一部の時間を重ね、時分割発光させたことを特徴とする。【選択図】　図２
2004093761.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の三原色の自発光源と、該三原色の自発光源を混合・合成して白色光とし、導光板または光拡散板のいずれか一方もしくは両方を用いた液晶表示装置の照明用のバックライト装置において、
該三原色の自発光源は、各色の発光タイミングをずらして順次点灯させ、かつ各色の発光タイミングの一部の時間を重ね、時分割発光させたことを特徴とするバックライト装置。
【請求項２】
前記三原色の自発光源は、発光ダイオードを用いたことを特徴とする請求項１記載のバックライト装置。
【請求項３】
前記導光板または前記光拡散板のいずれか一方もしくは両方に、光を吸収して発光する蛍光体を設けたことを特徴とする請求項１記載のバックライト装置。
【請求項４】
前記蛍光体は、蓄光性蛍光体または長残光性蛍光体であることを特徴とする請求項３記載のバックライト装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に関し、詳しくは、液晶表示装置の照明用として、三原色の自発光源を混合・合成して白色光源としたバックライト装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パーソナルコンピュータ等に代表されるＯＡ機器の普及は、オフィスでも屋外でも使用可能な携帯型のＯＡ機器の需要が高まり、それらの小型・軽量化が要望されている。そのような目的を達成するための手段の一つとして液晶表示装置が広く使用されている。特に液晶表示装置は単に小型・軽量化のみならず、バッテリー駆動される携帯型のＯＡ機器の低消費電力化のためには必要不可欠な技術である。
【０００３】
液晶表示装置は、大別すると反射型と透過型とに分類される。反射型は液晶パネルの表面から入射した光線を液晶パネルの底面で反射させてその反射光で画像を視認させる構成である。透過型は液晶パネルの底面に備えられた光源（バックライト）からの透過光で画像を視認させる構成である。反射型は環境条件によって反射光量が一定しないため視認性に劣るが安価であることから、電卓、時計等の単一色（例えば白／黒表示等）の表示装置として広く普及しているが、マルチカラーまたはフルカラー表示を行うパーソナルコンピュータ等の表示装置としては不向きである。このため、マルチカラーまたはフルカラー表示を行なうパーソナルコンピュータ等の表示装置としては一般的には透過型が使用される。
【０００４】
従来の透過型液晶表示装置は、白色光のバックライトを使用し、三原色のカラーフィルタに白色光を選択的に透過させることによりマルチカラーおよびフルカラー表示を行なうように構成されたものが一般的である。
そして、白色光の光源としては従来、冷陰極管（ＣＣＦＬ）が用いられているが、携帯型用途としての小型化・薄型化および低消費電力化から発光ダイオードを用いたバックライト装置が用いられるようになった。
【０００５】
図３は上述のような、発光ダイオードを光源としたカラーフィルタ型の液晶装置の全体の構成例を示す模式図である。図４はその液晶表示装置の説明のための断面図を示す。
図３、図４において、上側から下側に順に、液晶パネル１を構成する偏光板４、ガラス基板５、共通電極６、配向膜７、液晶層８、スペーサ９、配向膜１０、ピクセル電極１１、カラーフィルタを設けたガラス基板１５、偏光板１６、光拡散板１７、導光板１８の順に積層されている。なお、ガラス基板１５の上にはカラーフィルタが形成され、その上に、マトリクス状に配列された個々の表示画素（液晶セル）に対応したピクセル電極１１が形成される。個々のピクセル電極１１はＴＦＴ１２によりオン／オフ制御される。個々のＴＦＴ１２は液晶駆動回路２０の走査線１３と信号腺１４とを選択的にオン・オフすることにより能動的に駆動される。このガラス基板１５上のピクセル電極１１の上面には配向膜１０が配置される一方、共通電極６の下面にも配向膜７が配置され、これらの配向膜間とスペーサ９の隙間に液晶物質８が充填される。偏光板１６の下側に光拡散板１７を備えた導光板１８の一辺から突出した状態で赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）の三原色の発光ダイオードとして複数のＬＥＤを用いたＬＥＤユニット３が備えられている。この光拡散板１７を備えた導光板１８とＬＥＤユニット３およびＬＥＤ駆動回路２１でバックライト装置２が構成される。
【０００６】
図５は、このバックライト装置の概略回路図である。
図５に示すように、ＬＥＤユニット３は、導光板１８に三原色光、すなわち赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の各色を発光するＬＥＤが配列されている。導光板１８はこのＬＥＤユニット３の各ＬＥＤから発光する光を導き合成することによって白色光を得る。そして、導光板１８と一体になった光拡散板１７により液晶パネル１の全面に均一に拡散させて、液晶表示装置のバックライト（白色光源）となる。
【０００７】
Ｒ，Ｇ，Ｂの三原色を合成して白色光を得るバックライト装置の駆動方法は、図５に示すように、ＬＥＤユニット３の赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の各色をＬＥＤ駆動回路２１を用いて定電流源で駆動させるものである。Ｖｃｃはその電源である。
このような方法では、各々のＬＥＤに入力される電力ＰＬは、各々のＬＥＤに入力される電流ＩＬと各々のＬＥＤの順方向の降下電圧Ｖｆから、ＰＬ＝ＩＬ×Ｖｆ　となり、入力電力ＰＬから発光エネルギーＰｏを差し引いた電力Ｐｒ（＝ＰＬ−Ｐｏ）がＬＥＤ内において熱損失となり、この熱損失によって、各々のＬＥＤの寿命を短くしたり、熱破壊による輝度低下の原因となっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、ＲＧＢ三原色を混合・合成して白色光を得るバックライト装置において、人の目には従来と変わらない明るさと感じる白色光を得ながら、発光ダイオードに入力される実効電力を減少させて低消費電力化させるとともに、発光ダイオードの寿命を延ばして、経済的なバックライト装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の三原色の自発光源と、その三原色の自発光源を混合・合成して白色光とし、導光板または光拡散板のいずれか一方もしくは両方を用いた液晶表示装置の照明用のバックライト装置において、三原色の自発光源は、各色の発光タイミングをずらして順次点灯させ、各色の発光タイミングの一部の時間を重ね、時分割発光させたことを特徴とする。
そして、三原色の自発光源として発光ダイオードを用いたことを特徴とする。さらに、導光板または光拡散板のいずれか一方もしくは両方に、光を吸収して発光する蛍光体を設けたこと特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明のバックライト装置は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の三原色の自発光する発光ダイオードを用いて、三原色を混合・合成して白色光を得る。そして、導光板または光拡散板のいずれか一方もしくは両方を用いて液晶表示装置に導光する。その三原色の発光ダイオードは、各色の発光タイミングをずらして順次点灯させて実効電力を減少させるとともに、各色の発光タイミングの一部の時間を重ねることによって人の目には輝度低下を感じさせない、時分割発光とする。
さらに、導光板または光拡散板のいずれか一方もしくは両方に、光を吸収して発光する蛍光体を設け、輝度低下を図る。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の一実施例であるバックライト装置について、図１乃至図２に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施例であるバックライト装置を用いた液晶表示装置の構成を断面図で示す。
図１に示すように、上側から下側に順に、液晶パネル１を構成する偏光板４、ガラス基板５、共通電極６、配向膜７、液晶層８、スペーサ９、配向膜１０、ピクセル電極１１、カラーフィルタを設けたガラス基板１５、偏光板１６の順に積層されている。
本発明のバックライト装置２Ａは、光拡散板１７Ａおよび導光板１８Ａの上面に、蛍光体層ｐを設けたものであり、ＬＥＤユニット３とＬＥＤ駆動回路（図示せず）を設けた構成である。なお、図３および図４と同じものは同じ符号を付した。
【００１２】
図２に、本発明のバックライト装置の駆動方法を概略回路図とそのタイミングチャートを用いて説明する。
【００１３】
図２（ａ）は概略回路図であり、図２（ｂ）はＬＥＤを順次点灯するタイミングチャートである。
図２に示すように、１７Ａは蛍光体層ｐを設けた光拡散板、１８Ａは蛍光体層ｐを設けた導光板、３はＲ，Ｇ，Ｂの各色を発光する発光ダイオードとしてＬＥＤを用いたＬＥＤユニット、２１Ａは発光ダイオードを順次点灯させるためのスイッチＳＷと定電流源を発生する駆動回路、Ｖｃｃは供給電源である。
図２（ａ）に示すように、Ｒ，Ｇ，ＢのＬＥＤをスイッチＳＷにより、各々の時間、周期的に順次点灯させるとともに連続する２つのＬＥＤを一部の時間重ねて点灯させる。Ｒ，Ｇ，ＢのＬＥＤを一部の時間重ねて点灯させ、各々の時間周期的に連続して点灯させることにより、Ｒ，Ｇ，Ｂが混合・合成された白色光となり、さらに、蛍光体層ｐを設けた導光板と光拡散板の作用により、人の目には輝度低下を感じさせない白色光が得られる。
【００１４】
図２（ｂ）は本発明の蛍光体層を設けた導光板と光拡散板を用いたバックライト装置の発光タイミングを説明するためのタイミングチャートである。
図２（ｂ）に示すように、横軸に時間ｔ、縦軸に各Ｒ，Ｇ，ＢのＳＷのオン（ｏｎ）／オフ（ｏｆｆ）の動作をとる。
例えば、１フレームを１／６０秒（１周期）とし、二つのＬＥＤが一部の時間重なる時間ｄを５０％としたとき、Ｒ，Ｇ，ＢのＬＥＤは１フレームの二等分した時間１／１２０秒がサブフレーム（副周期）となる。
そこで、Ｒ、Ｇ、ＢのＬＥＤの点灯は次のようになる。
・ＲのＬＥＤの点灯：ＲのＳＷにおいて、最初の１サブフレームをｏｎし、後の１サブフレームをｏｆｆとする。
・つぎに、ＧのＬＥＤの点灯：ＲのＳＷがｏｎした後、１／２サブフレーム過ぎた後、ＧのＳＷがｏｎし、１サブフレーム後、０ｆｆとなる。
・つぎに、ＢのＬＥＤの点灯：ＧのＳＷがｏｎした後、１／２サブフレーム過ぎた後、ＧのＳＷがｏｎ（Ｒの点灯がｏｆｆになったとき）し、１サブフレーム点灯後、０ｆｆとなる。
このように、Ｒ，Ｇ，ＢのＬＥＤの点灯開始を１／２サブフレームずらした時分割駆動を行ない、各ＬＥＤの点灯時間は１サブフレームとした。
この結果、Ｒ，Ｇ，Ｂ　の点灯が重なる時間を５０％にすることにより、消費電力は従来の１／２であり、ＬＥＤの熱損失も従来の１／２となる。
【００１５】
なお、各色のＬＥＤの点灯時間が重なる時間ｄをゼロ（ｄ＝０）としたとき、１フレームの三等分が各色の点灯時間（サブフレーム）となる。結果として、消費電力は１／３となるが、各色の切り替わる光のタイミングのずれにより合成された白色光が純白ではなくややグレーがかって見えるとともに、やや輝度が低くなる傾向がある。
このように、ＬＥＤユニット３の各Ｒ，Ｇ，Ｂ　のＬＥＤを順次的に連続点灯させるとともに、それぞれのＬＥＤの一部の発光時間が重なる時間（ｄ）のタイミングを調整する。
各色の点灯時間が重なる時間を５０％重ねるようにすることが理想的であるが消費電力との兼ね合わせにより、重ねる時間を設定することが望ましい。
なお、１フレーム（周期）は導光板、光拡散板等の蛍光体の蓄光時間を考慮し、蓄光時間より短い周期を設定することが望ましい。
【００１６】
以上、本発明のバックライト装置について述べたが、これらの実施例に限られるものではない。例えば、実施例ではサイドライト方式のバックライトを用いたが直下ライト方式のバックライトとしてもよい。さらに、自発光源として有機ＥＬを用いた面発光として、直下ライト方式のバックライトとして用いてもよい。さらには、光拡散板および導光板に蓄光性の蛍光体を塗布したり、フィルム状のものを貼り付けてもよい。さらには、蓄光性の蛍光体は、自発光源の色の発光輝度に応じて、色の吸収度合いの異なったものを１枚のみならず、複数用いて各発光色のバランスをとってもよい。
【００１７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のバックライト装置は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の三原色の自発光源を混合・合成して白色光とし、各色の発光タイミングをずらして順次点灯させ、かつ各色の発光タイミングの一部の時間を重ね、時分割発光させることにより、人の目には従来と変わらない明るさと感じる白色光を得ながら、発光ダイオードに入力される実効電力を減少させて低消費電力化するとももに、発光ダイオードの寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるバックライト装置を用いた液晶表示装置の断面図。
【図２】本発明の一実施例であるバックライト装置の概略回路図（ａ）とそのタイミングチャート（ｂ）。
【図３】従来のバックライト装置を用いた液晶表示装置の分解斜視図。
【図４】従来のバックライト装置を用いた液晶表示装置の断面図。
【図５】従来のバックライト装置の概略回路図。
【符号の説明】
１　液晶パネル
３　ＬＥＤユニット
１７Ａ　光拡散板
１８Ａ　導光板
２１Ａ　ＬＥＤ駆動回路
ｐ　蛍光体層
【図１】
2004093761.tif 000003
【図２】
2004093761.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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