JP3672279B2

JP3672279B2 - Color display device

Info

Publication number: JP3672279B2
Application number: JP22944696A
Authority: JP
Inventors: 孝一深澤
Original assignee: 株式会社シチズン電子
Priority date: 1996-08-13
Filing date: 1996-08-13
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2016-08-13
Also published as: JPH1063204A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は色別の発光を行う発光素子を備えた光源と、該光源からの入射光の通過を制御して表示を行う光シャッターを備えたカラー表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶、エレクトロクロミック、透明圧電素子等を用いた光シャッターを備えた受動型の表示装置は小型・薄型に適し、また消費電力も少ないという長所を有するので、情報機器や事務機器の表示装置として広く用いられている。そして近年これらの表示装置についても、表示の訴求力および多様性を高めるためカラー表示が要求されている。受動型のカラー表示装置としては、光源を白色発光素子または外部の自然光とし光シャッターの各表示画素毎に色別のカラーフィルタを設けた第１の方式のものと、特公昭６３ー４１０７８号公報に記載するように光源自体を色別の発光素子とする第２の方式のものがある。
【０００３】
受動型カラー表示装置における前記第２の方式のものは、前記公報に記載するように前記第１の方式のものに比して光シャッターの構造が簡単になるとともに、表示の明るさおよび解像度を上げることができる。ところで前記公報に記載された第２の方式のもののカラー表示の原理は光の三原色（赤色、緑色、青色またはＲ、Ｇ、Ｂ）の発光素子をタイミングをずらせて発光させ、それに液晶光シャッターの対応するセグメントを同期して開閉し、経時的な加法混色法により、所望のセグメントに所望の色を表示するものであり、フィールド順次型といわれるものである。
【０００４】
そして、このような光源の三原色（赤色、緑色、青色またはＲ、Ｇ、Ｂ）の発光素子としては、実用に適した発光ダイオード（ＬＥＤ）が用いられることが多い。そして、カラー表示装置において赤色ＬＥＤの任務としては、他のＬＥＤとの混色による白色と単独点灯での赤色に色分けをした表示が要求されることがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来、光源として三原色の発光素子を用いた表示装置に関し、特にＬＥＤの発光素子を用いたものについては、次のような問題点があった。すなわち、上記のような色分け表示を行う場合、背景色として白色に表示したい部分を前記三原色のバランスを調整して純粋の白色で表示した場合、三原色の発光素子の輝度（明るさ）において、赤色の輝度が緑色および青色の輝度に比べて大幅に低下し色のバランスが崩れてしまうという問題があった。また逆に、赤色、緑色および青色の輝度を均等にすると、これらを混色して白色を表示しようとしても純粋の白色が得られず、赤みががった色となり、表示の鮮明さを損ねるという問題があった。
【０００６】
この現象につき、図面を用いて更に詳しく説明する。図９はＣＩＥ色度図といわれるものであり、座標の位置により色調を表すものである。ｘは赤の割合を、ｙは緑の割合を示す。そして、図には示していないが、ｚを青の割合とし、常に
ｘ＋ｙ＋ｚ＝１
の関係があるとしている。従ってｘｙ座標上の位置がきまれば、ｚは一義的に決まってしまい、赤、緑、青の割合が定まり、色調の特定ができる。純粋の白の座標Ｗは
ｘ＝ｙ＝（ｚ）＝１／３≒０．３３
である。三原色のＲ、Ｇのように青色の割合がゼロのときの色は
ｘ＋ｙ＝１
の直線ｍ上に位置し、赤が強いときは直線ｍ上を下降し下端のｘ＝１（ｙ＝０）の点に近づき、緑が強いときは直線ｍ上を上昇し、上端のｙ＝１（ｘ＝０）の点に近づく。なお、一般的には単色光のスペクトルの波長の増加に伴い光の色はｘｙ座標上を曲線Ｆに沿って時計回りに移動する。
【０００７】
加法混色の色表現の範囲はＣＩＥ色度図においてＲ、Ｇ、Ｂのなす略三角形に囲まれた範囲となる。従って、この略三角形の範囲に白色の座標Ｗが含まれることが必要であり、更に略三角形の面積についてはなるべく広いほうが良いと一般的に考えられてきた。三原色の発光素子としてＬＥＤを用いた場合も、従来は同様の観点からＲ、Ｇ、Ｂの色あいを選択していた。すなわち、Ｒとしては発光波長のピーク値λｐがλｐ＝６６０±１０ｎｍの発光色（以後ＵＲと呼ぶ。）のＬＥＤが、Ｇとしてはλｐ＝５７０±１０ｎｍの発光色（以後ＹＧと呼ぶ。）のＬＥＤまたはλｐ＝５５７±５ｎｍの発光色（以後ＰＧと呼ぶ。）のＬＥＤが、Ｂとしてはλｐ＝４４０ｎｍ±２０ｎｍの発光色（以後ＳＢと呼ぶ。）のＬＥＤが用いられてきた。これらのＲ、Ｇ、Ｂの色度図上の位置を図９に示す。なお、Ｇについては色表現の範囲を広げる上ではＰＧが適しているのであるが、ＰＧは発光効率が低いという理由により、輝度を上げにくいので、実際にはＧとしてＹＧが用いられることが多い。
【０００８】
Ｒ、Ｇ、Ｂの輝度の比率を変えることにより、前記略三角形の内部に位置する任意の色を表示することができる。この比率はおおまかに言えば、表示しようとする色の点が重心となるようにＲ、Ｇ、Ｂの各点に紙面に垂直に力を加えた場合の力の比率に等しいと考えられる。従って、純粋の白色であるＷの点を表示しようとすると、Ｒ、Ｇ、Ｂの輝度をＬｒ、Ｌｇ、Ｌｂとしたときおおまかに考えて

となる。ただし、Ｂ、Ｗを通る直線と直線ＲＧの交点をＰとしたとき、ＲＰ、ＰＧの長さをそれぞれ、Ｘ１，Ｘ２とし、ＰＷ、ＷＢの長さをそれぞれＹ１、Ｙ２とする。
【０００９】
今、ＲがＵＲ（λｐ＝６６０ｎｍ）、ＧがＹＧ（λｐ＝５７０ｎｍ）、ＢがＳＢ（λｐ＝４４０ｎｍ）の場合は、図９に示すように、Ｗの点は略三角形ＲＧＢの辺ＧＢにかなり接近している。そして図から、
Ｘ１／Ｘ２＝８
Ｙ１／Ｙ２＝１
と考えると、三原色Ｒ、Ｇ、Ｂの輝度の比率Ｌｒ：Ｌｇ：Ｌｂは式（１）および式（２）より１：８：９となり、大幅にバランスが崩れる。この数値は、Ｒ、Ｇ、Ｂを単色光と仮定して計算した値であるが、実際のＬＥＤのＲ、Ｇ、Ｂはピーク波長λｐを中心とした連続スペクトルであり、輝度についても、ピーク値だけでなく分布の巾も考慮しなければならない。
【００１０】
図１０はＲ、Ｇ、Ｂとして上記のようにＵＲ（λｐ＝６６０ｎｍ）、ＹＧ（λｐ＝５７０ｎｍ）、ＳＢ（λｐ＝４４０ｎｍ）のＬＥＤを用いて、輝度バランスを調整して、純粋の白色を合成した場合の放射強度の波長分布の実測値（実線で示す値）を示す図である。横軸は波長を、縦軸は放射強度の相対的な値を示す。この実線のカーブは赤色（Ｒ）が他の原色、緑（Ｇ）および青（Ｂ）に比べて格段に暗くなっていることを示している。そして、この状態で、いわゆる白バランスが丁度とれているので、赤色を他の原色のように明るくしようとし、ＵＲ（λｐ＝６６０ｎｍ）のピーク値を高くして図の２点鎖線で示すレベルにすると、白バランスがくずれ、（後に詳述するように）合成色は赤みかかった色となる。なお、上記実測値（実線で示す値）についていえば、Ｒ、Ｇ、Ｂの輝度の比率は分布巾（および視感度に基づく輝度と放射強度の関係）まで考慮すると、前記の計算結果と一致した傾向を示す。
【００１１】
次に逆に、Ｌｒ＝Ｌｇ＝Ｌｂとし、三原色の輝度の比率を１：１：１とした場合には、（１）式および（２）式より、
Ｘ１＝Ｘ２
Ｙ２＝２Ｙ１
となり、これにより定められる合成色をＷ１とすると、図９に示すように合成色Ｗ１の座標は、純粋の白色Ｗの座標よりも大幅に右にずれており、かなり赤みかかった色となり、いわゆる白バランスが大幅に崩れる。
【００１２】
次に、ＧとしてＰＧ（λｐ＝５５７ｎｍ）のＬＥＤを用いた場合でも図９に示すようにほぼ
Ｘ１／Ｘ２＝３
Ｙ１／Ｙ２＝１
となり、三原色Ｒ、Ｇ、Ｂの輝度の比率Ｌｒ：Ｌｇ：Ｌｂは式（１）および式（２）より１：３：４となり、かなりバランスが崩れる。そして逆にＬｒ：Ｌｇ：Ｌｂを１：１：１とした場合には前記と同様の理由により、図示は省略するが合成色の座標は、純粋の白色Ｗの座標よりもかなり右にずれ、赤みかかった色となる。
【００１３】
本発明は従来の三原色のＬＥＤ等の光源を有する受動型のカラー表示装置における上記の問題を課題として解決し、三原色の輝度バランスと白色表示（白バランス）が共に良好なカラー表示装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための第１の手段として本発明は、赤、緑、青の各色別の発光を色ごとにタイミングをずらせて行うＬＥＤを備えた光源と、前記ＬＥＤをそれぞれ独立に駆動する光源駆動回路と、前記光源からの入射光の通過を制御して表示を行う光シャッターと、該光シャッターの動作を制御するシャッター制御回路を備えたフィールド順次型のカラー表示装置において、前記赤色ＬＥＤとしてピーク波長λｐがλｐ＝６３０±１０ｎｍの色を発光するＬＥＤを用い、且つ光源のＲ（赤色）、 G （緑色）、 B （青色）のＬＥＤの輝度の比率Ｌｒ：Ｌｇ：Ｌｂを略１：１〜１．５：１〜２．５としたことを特徴とする。
【００１５】
上記課題を解決するための第２の手段として本発明は、前記光源のＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）のＬＥＤの輝度の比率Ｌｒ：Ｌｇ：Ｌｂを略１：１．５：２．５としたことを特徴とする。
【００１６】
上記課題を解決するための第３の手段として本発明は、前記光源のＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）のＬＥＤの輝度の比率Ｌｒ：Ｌｇ：Ｌｂを略１：１：１としたことを特徴とする。
また、上記課題を解決するための第４の手段として本発明は、前記光シャッターは複数のセグメントを有し、前記光源は赤、緑、青の各色の発光を行うＬＥＤが 1 個ずつで形成されるブロックが複数、直線に並んで配列し、ブロック同士の間隔がブロック内のＬＥＤの間隔よりも大であることを特徴とする。
また、上記課題を解決するための第５の手段として本発明は、前記光シャッターの複数のセグメントは選択的に白色、赤色、緑色、青色のうちのいずれかの色を表示することを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下図面に基づいて本発明のカラー表示装置の実施の形態を実施例について説明する。図１、図２および図３は本発明の好適な第１の実施例を示す図であり、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断面図、図３は光源１の平面図である。図１において、１は光源でその構成は、基板２上に赤色の発光素子として発光の波長のピーク値λｐがλｐ＝６３０±１０ｎｍである発光色（以後ＳＤと呼ぶ。）のＬＥＤ３ｒ１を、緑色の発光素子としてλｐ＝５５７±５ｎｍであるＰＧのＬＥＤ３ｇ１を、青色の発光素子としてλｐ＝４４０±２０ｎｍであるＳＢのＬＥＤ３ｂ１を順次並べてＬＥＤブロック３を構成し、該ＬＥＤブロックから配列方向に若干離れて、同一構成のもう１つのＬＥＤブロック３を配列し、２つのＬＥＤブロック３を構成する。
【００１８】
光源１はＬＥＤブロック３からの発光を反射、集光する略矩形形状の反射枠４と、該反射枠４と基板１からの反射光およびＬＥＤブロック３からの直接光を面状に拡散し外部に投射する拡散板５を有し、該拡散板５は反射枠４の端面に取付けられている。光源１のＬＥＤブロック３の各ＬＥＤは光源駆動回路６により独立に駆動るすることができる。光源１の前面には該光源１から入射する光の通過を制御する光シャッターとしての液晶シャッター７を配置する。液晶シャッター７は表示セグメント８を有し、シャッター制御回路９は各表示セグメント８の光の透過状態を制御する。液晶シャッター７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。この場合もシャッター制御回路９は各画素の光の透過状態を制御する。
【００１９】
第１の実施例の動作につき、説明する。光源駆動回路６から供給する点灯信号によって光源１においてＬＥＤを赤、緑、青の色ごとにタイミングをずらせて、一定の順序で点灯させる。すなわち、フィールド順次型の照明により、表示の１フィールドを３つのサブフィールドに分割し、例えば第１のサブフィールドには赤色として前記のＳＤのＬＥＤ３ｒ１を、第２のサブフィールドには緑色として前記のＰＧのＬＥＤ３ｇ１を、第３のサブフィールドには青色として前記のＳＢのＬＥＤ３ｂ１をサブフィールド毎に切り替えて点灯する。
【００２０】
一方このサブフィールドに同期してシャッター制御回路９から色別のデータ信号に基づく制御信号により液晶シャッター７の各表示セグメント８の透過状態を制御しフルカラー表示を行う。この方法自体は特公昭６３ー４１０７８号公報に記載された方法と同一であり、公知である。
【００２１】
あるセグメント８に白色を表示しようとするときは、そのセグメント８を第１、第２および第３のすべてのサブフィールドにおいて透過状態とするようにシャッター制御回路９により制御し、前記の三原色のＬＥＤの発光をすべて混色して白色を表示する。そして同時に他のセグメントを上記の原理により、赤、緑、青のいずれかに着色して表示することができる。
【００２２】
本実施例の表示装置において純粋の白色を表示するための三原色のＬＥＤの輝度の比率につき図面を用いて説明する。図４は本実施例の光源のＲ、Ｇ、Ｂの色の位置を示す色度図である。図４における記号で「発明が解決しようとする課題」の項において図９に示したのと同じ記号は同じ対象を表す記号である。本実施例においては、Ｒとして従来のＵＲ（λｐ＝６６０ｎｍ）よりもピーク波長の低いλｐ＝６３０±１０ｎｍであるＳＤのＬＥＤを用いているため、色度図においてＲの位置が直線ｍ上を従来よりも上昇し、Ｇに近づく形となり、
Ｘ１／Ｘ２＝１．５
Ｙ１／Ｙ２＝１
程度になり、純粋の白色を合成するＲ、Ｇ、Ｂの輝度の比率Ｌｒ：Ｌｇ：Ｌｂは、前記の式（１）および（２）から概算すると１：１．５：２．５となり従来例よりは、大幅に輝度のバランスが改善されることになる。
【００２３】
図５は本実施例において、純粋の白色を合成した場合の光源の波長分布の実測値を示す図である。横軸は波長を、縦軸は放射強度の相対的な値を示す。この図５の実測値を図１０に示した従来例における放射強度分布の実測値と対照させると、本実施例におけるＲ、Ｇ、Ｂの輝度のバランスが従来に比して大幅に改善されていることがわかる。すなわち赤色（Ｒ）はＳＤとなって、純粋の赤よりも黄味かかっつた橙色となるものの、赤色（Ｒ）の明るさが他の原色、緑（Ｇ）および青（Ｂ）に比べて格別見劣りはしない。そして、この状態で、いわゆる白バランスが丁度とれているのである。図５においてＲ、Ｇ、Ｂの輝度の比率は分布巾（および視感度に基づく輝度と放射強度の関係）まで考慮すると、前記の計算結果と一致した傾向を示す。
【００２４】
また、本実施例において、逆にＲ、Ｇ、Ｂの輝度の比率Ｌｒ：Ｌｇ：Ｌｂを
１：１：１とした場合には（１）式および（２）式より、
Ｘ１＝Ｘ２
Ｙ２＝２Ｙ１
となり、これにより定められる合成色をＷ１とすると、図４に示すように合成色Ｗ１の座標は、純粋の白色Ｗの座標よりも右にずれるが、そのずれの量は図９に示す従来例に比して少なくなっている。従って、この場合でも従来よりも純粋の白に近い合成色を表示することができる。
このように本実施例によれば、赤表示の色調は真の赤から多少ずれるが、従来と異なり、三原色の色分け表示等における輝度の良好なバランスをとりつつ白バランスのとれた良好な白色表示をすることのできるカラー表示装置を構成することができる。
【００２５】
なお、本実施例においては、赤色、緑色、青色のＬＥＤの発光素子３ｒ１、３ｇ１、３ｂ１がブロック別の配列により、色ごとにかたまっておらず、互いに分散して配置されている。色ごとにかたまっている場合には、拡散板を用いても、光の拡散が理想的に行われないかぎり、拡散板から出て光シャッターに入射する光の強さは拡散板面の場所に依存して不均一となる。従って、表示される原色は色ごとに明るさのムラを生じ、表示される中間色は色調のムラを生ずる。しかし本実施例においては、光源において前記の色ごとの発光素子同士が適切な間隔をおいて配置されるので、表示における色ごとの明るさの場所による均一性がそこなわれず、色ごとの明るさのムラや、中間色の色調のムラを低減または阻止することができる。
【００２６】
本実施例のカラー表示装置の照明方法は上記のフィールド順次型に限らない。例えば画像を色分けをせずに表示する場合には、本実施例のカラー表示装置において、ＬＥＤブロック３の一部または全部を継続して発光させることにより、液晶シャッター７のセグメント８の一部また全部に三原色の各色のいずれか１つの色、中間色、または白色を表示することができる。これらの表示について、本実施例はすでに説明したのと同様の同等の作用・効果を有するものである。
【００２７】
以下図面に基づいて本発明のカラー表示装置の実施の形態を他の実施例について図面を用いて説明する。図６は本発明のカラー表示装置の第２の実施例の光源１の構成を示す平面図である。カラー表示装置のその他の部分の構成は第１図に示した第１の実施例と同様である。図６に示すように光源１の構成は、基板２上に赤色の発光素子として発光の波長のピーク値λｐがλｐ＝６３０±１０ｎｍであるＳＤのＬＥＤ３ｒ１を、緑色の発光素子としてλｐ＝５７０±１０ｎｍであるＹＧのＬＥＤ３ｇ２を、青色の発光素子としてλｐ＝４４０±２０ｎｍであるＳＢのＬＥＤ３ｂ１を順次並べてＬＥＤブロック３を構成し、該ＬＥＤブロック３から配列方向に若干離れて、同一構成のもう１つのＬＥＤブロック３を配列し、２つのＬＥＤブロック３を構成する。光源１に於けるその他の部分の構成およびその表示番号は第１の実施例と同様である。
【００２８】
本実施例においても、第１の実施例と同様の方法により、光源１および液晶シャッター７を駆動することにより、赤色、緑色、青色、白色の色分け表示や、中間色表示等を行うことができる。本実施例の表示装置において純粋の白色を表示するための三原色のＬＥＤの輝度の比率につき図面を用いて説明する。図７は本実施例の光源のＲ、Ｇ、Ｂの色の位置を示す色度図である。図７における記号は「発明が解決しようとする課題」の項において図９に示したのと同じ記号は同じ対象を表す記号である。
【００２９】
本実施例においては、図７に示すように、Ｒとして従来のＵＲ（λｐ＝６６０ｎｍ）よりもピーク波長の短いλｐ＝６３０ｎｍであるＳＤのＬＥＤを用いているため、従来よりもＸ１が減少する。しかし、Ｇについては＝５７０±１０ｎｍであるＹＧのＬＥＤ３ｇ２を用いたので、第１の実施例よりは波長が長くなり、Ｇの位置は直線ｍ上を下方に移動し、結果として第１の実施例よりは前記Ｘ２が減少し、ＧとしてＹＧのＬＥＤを用いた従来例（図９参照）のＸ２と同じになる。よって、Ｘ１／Ｘ２はこのような従来例（図９に示したような従来例）よりは小さくなるが、第１の実施例よりは大きくなり、結果として純粋の白を表示するための、Ｒ、Ｇ、ＢのＬＥＤの輝度のバランスはこのような従来例よりは改善されるが、第１の実施例よりは劣ったものとなる。しかし、本実施例はＧの発光素子としてＹＧのＬＥＤを使用しているのでＰＧのＬＥＤを使用する第１の実施例に対し、ＹＧの方がＰＧに比べ発光効率が高いため、Ｒの輝度ＬｒおよびＢの輝度Ｌｂも高くすることができ、高輝度化が容易となる。
【００３０】
以下図面に基づいて本発明のカラー表示装置の実施の形態を他の実施例について図面を用いて説明する。図８は本発明のカラー表示装置の第３の実施例の光源１の構成を示す平面図である。カラー表示装置のその他の部分の構成は第１図に示した第１の実施例と同様である。図８に示すように光源１の構成は、基板２上にＲの発光素子として発光の波長のピーク値λｐがλｐ＝６３０±１０ｎｍであるＳＤのＬＥＤ３ｒ１を、Ｇの発光素子としてλｐ＝５５７±５ｎｍであるＰＧのＬＥＤ３ｇ１を、Ｂの発光素子としてλｐ＝４４０±２０ｎｍであるＳＢのＬＥＤ３ｂ１を緑赤緑青の順すなわち、３ｇ１、３ｒ１、３ｇ１、３ｂ１に順次並べてＬＥＤブロック３を構成し、該ＬＥＤブロックから配列方向に若干離れて、同一構成のもう１つのＬＥＤブロック３を配列し、２つＬＥＤブロック３を構成する。光源１に於けるその他の部分の構成およびその表示番号は第１の実施例と同様である。
【００３１】
本実施例においてＬＥＤブロック３を構成するＬＥＤ発光素子の種類は第１の実施例と同様であり、従って、第１の実施例と同様にして三原色の色分け表示等における輝度の良好なバランスをとりつつ白バランスのよい白色表示をすることのできるカラー表示装置を構成することができる。
【００３２】
更に、本実施例においては、Ｒ、Ｇ、Ｂの発光素子を構成するＬＥＤの数の比率が順に１：２：１となっているので、Ｇとして用いられたＰＧのＬＥＤが他のＬＥＤに比して１個当たりの輝度を上げるのに不利であるにも拘らず、Ｇ全体としての輝度を他の色（Ｒ、Ｂ）と同じレベルに上げることが容易となっている点が第１の実施例よりも優れている。
【００３３】
なお、本実施例においては、Ｒ、Ｇ、ＢのＬＥＤの発光素子３ｒ１、３ｇ１、３ｂ１がブロック内配列およびブロック別の配列により、色ごとにかたまっておらず、互いに分散して配置されている。従って、第１の実施例と同様の理由により、色ごとの明るさのムラや、中間色の色調のムラを低減または阻止することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、赤、緑、青の各色別の発光を行うＬＥＤを備えた光源と、前記ＬＥＤをそれぞれ独立に駆動する光源駆動回路と、前記光源からの入射光の通過を制御して表示を行う光シャッターと、該光シャッターの動作を制御するシャッター制御回路を備えたカラー表示装置において、前記赤色ＬＥＤとしてＳＤの色を発光するＬＥＤを用いることにより、従来では困難であった各色の輝度のバランスと白色表示の両立を可能とし、前記各色別の発光の輝度の良好なバランスをとりつつ白バランスの良好な白色表示をすることのできるカラー表示装置を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示すカラー表示装置の斜視図である。
【図２】図１のＡーＡ断面図である。
【図３】本発明の第１の実施例の光源を示す平面図である。
【図４】本発明の第１の実施例の光源のＲ、Ｇ、Ｂの色調を表示するＣＩＥ色度図である。
【図５】本発明の第１の実施例において白色を表示したときの光源のＲ、Ｇ、Ｂの発光の放射強度の測定結果を示す分光放射強度図である。
【図６】本発明の第２の実施例の光源を示す平面図である。
【図７】本発明の第２の実施例の光源のＲ、Ｇ、Ｂの色調を表示するＣＩＥ色度図である。
【図８】本発明の第３の実施例の光源を示す平面図である。
【図９】従来のカラー表示装置の光源のＲ、Ｇ、Ｂの色調を表示するＣＩＥ色度図である。
【図１０】従来のカラー表示装置において白色を表示したときの光源のＲ、Ｇ、Ｂの発光の放射強度の測定結果を示す分光放射強度図である。
【符号の説明図】
１光源
２基板
３ＬＥＤブロック
４反射枠
５拡散板
６光源駆動回路
７液晶シャッター
８表示セグメント
９シャッター制御回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a color display device including a light source including a light emitting element that emits light of each color and an optical shutter that performs display by controlling the passage of incident light from the light source.
[0002]
[Prior art]
Passive display devices equipped with optical shutters using liquid crystal, electrochromic, transparent piezoelectric elements, etc. are suitable for small and thin, and have low power consumption, so they are widely used as display devices for information and office equipment. It is used. In recent years, these display devices are also required to have a color display in order to enhance the appeal and diversity of display. As a passive type color display device, a white light emitting element or external natural light is used as a first type in which a color filter for each color is provided for each display pixel of an optical shutter, and Japanese Patent Publication No. 63-41078. As described in the above, there is a second type in which the light source itself is a light emitting element for each color.
[0003]
As described in the above publication, the second type of passive color display device has a simpler optical shutter structure than that of the first type, and the display brightness and resolution are reduced. Can be raised. By the way, the principle of color display of the second system described in the above publication is that the light emitting elements of the three primary colors (red, green, blue or R, G, B) are made to emit light at different timings, and the liquid crystal optical shutter Corresponding segments are opened and closed synchronously, and a desired color is displayed in a desired segment by an additive color mixing method over time, which is called a field sequential type.
[0004]
And as a light emitting element of the three primary colors (red, green, blue or R, G, B) of such a light source, a light emitting diode (LED) suitable for practical use is often used. In the color display device, the duty of the red LED may be required to be displayed in a color-coded manner, white by color mixing with other LEDs and red by single lighting.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Conventionally, however, display devices using light emitting elements of three primary colors as light sources, particularly those using LED light emitting elements, have the following problems. That is, when performing the color-coded display as described above, when the portion to be displayed as white as the background color is displayed in pure white by adjusting the balance of the three primary colors, the luminance (brightness) of the light emitting element of the three primary colors is red. There is a problem that the brightness of the color is greatly reduced compared to the brightness of green and blue, and the color balance is lost. Conversely, if the brightness of red, green, and blue is equalized, even when trying to display a white color by mixing these colors, a pure white color cannot be obtained, resulting in a reddish color and impairing the clearness of the display. There was a problem.
[0006]
This phenomenon will be described in more detail with reference to the drawings. FIG. 9 is referred to as a CIE chromaticity diagram, and represents a color tone by the position of coordinates. x represents the proportion of red, and y represents the proportion of green. Although not shown in the figure, z is a ratio of blue, and always x + y + z = 1.
It is said that there is a relationship. Therefore, if the position on the xy coordinates is determined, z is uniquely determined, the ratio of red, green, and blue is determined, and the color tone can be specified. The pure white coordinate W is x = y = (z) = 1 / 3≈0.33
It is. The color when the ratio of blue is zero, such as the three primary colors R and G, is x + y = 1
When the red is strong, it moves down on the straight line m and approaches the lower end x = 1 (y = 0), and when the green is strong, it moves up on the straight line m and the upper end y = It approaches the point of 1 (x = 0). In general, as the wavelength of the spectrum of monochromatic light increases, the color of the light moves clockwise along the curve F on the xy coordinates.
[0007]
The range of additive color representation is a range surrounded by a substantially triangle formed by R, G, and B in the CIE chromaticity diagram. Accordingly, it has been generally considered that it is necessary that the white coordinates W be included in the range of the approximate triangle, and that the area of the approximate triangle be as large as possible. Even when LEDs are used as the light emitting elements of the three primary colors, conventionally, R, G, and B color shades have been selected from the same viewpoint. That is, an LED having an emission color (hereinafter referred to as UR) having an emission wavelength peak value λp of λp = 660 ± 10 nm as R, and an LED having an emission color having λp = 570 ± 10 nm (hereinafter referred to as YG) as G. An LED having an emission color of λp = 557 ± 5 nm (hereinafter referred to as PG) or an LED having an emission color of λp = 440 nm ± 20 nm (hereinafter referred to as SB) has been used as B. The positions on the R, G, B chromaticity diagram are shown in FIG. For G, PG is suitable for expanding the range of color expression. However, since PG has low luminous efficiency, it is difficult to increase luminance, so YG is often used as G in practice. .
[0008]
By changing the luminance ratio of R, G, and B, it is possible to display an arbitrary color located inside the substantially triangular shape. Roughly speaking, this ratio is considered to be equal to the force ratio when a force is applied to each point of R, G, and B perpendicular to the paper surface so that the color point to be displayed is the center of gravity. Therefore, when trying to display a point of W that is pure white, it is roughly considered that the luminances of R, G, and B are Lr, Lg, and Lb.

It becomes. However, when the intersection of the straight line passing through B and W and the straight line RG is P, the lengths of RP and PG are X1 and X2, respectively, and the lengths of PW and WB are Y1 and Y2, respectively.
[0009]
Now, when R is UR (λp = 660 nm), G is YG (λp = 570 nm), and B is SB (λp = 440 nm), as shown in FIG. It is quite close. And from the figure,
X1 / X2 = 8
Y1 / Y2 = 1
Therefore, the luminance ratio Lr: Lg: Lb of the three primary colors R, G, B is 1: 8: 9 from the equations (1) and (2), and the balance is greatly lost. These numerical values are calculated assuming that R, G, and B are monochromatic light, but R, G, and B of an actual LED are continuous spectra centered on the peak wavelength λp, and the luminance is also peaked. Not only the value but also the width of the distribution must be taken into account.
[0010]
FIG. 10 shows pure white color by adjusting the brightness balance using LEDs of UR (λp = 660 nm), YG (λp = 570 nm), and SB (λp = 440 nm) as described above as R, G, and B. It is a figure which shows the actual value (value shown as a continuous line) of wavelength distribution of the radiation intensity at the time of synthesize | combining. The horizontal axis indicates the wavelength, and the vertical axis indicates the relative value of the radiation intensity. This solid curve shows that red (R) is much darker than the other primary colors, green (G) and blue (B). In this state, the so-called white balance is exactly taken, so the red is tried to be brightened like other primary colors, and the peak value of UR (λp = 660 nm) is increased to the level indicated by the two-dot chain line in the figure. Then, the white balance is lost, and the composite color becomes a reddish color (as will be described in detail later). As for the above measured values (values indicated by solid lines), the ratio of the luminance of R, G, and B agrees with the above calculation result when considering the distribution width (and the relationship between luminance and radiation intensity based on visual sensitivity). Show the trend.
[0011]
Next, conversely, when Lr = Lg = Lb and the ratio of the luminances of the three primary colors is 1: 1: 1, from Equation (1) and Equation (2),
X1 = X2
Y2 = 2Y1
Assuming that the composite color determined in this way is W1, the coordinates of the composite color W1 are significantly shifted to the right from the coordinates of the pure white W as shown in FIG. The white balance is greatly lost.
[0012]
Next, even when an LED of PG (λp = 557 nm) is used as G, as shown in FIG. 9, approximately X1 / X2 = 3.
Y1 / Y2 = 1
Thus, the luminance ratio Lr: Lg: Lb of the three primary colors R, G, B is 1: 3: 4 from the equations (1) and (2), and the balance is considerably lost. On the other hand, when Lr: Lg: Lb is 1: 1: 1, the coordinates of the composite color are shifted to the right rather than the coordinates of pure white W, although illustration is omitted for the same reason as described above. It becomes a reddish color.
[0013]
The present invention solves the above-described problem in a passive color display device having a light source such as a conventional three-primary-color LED, and provides a color display device in which the luminance balance and white display (white balance) of the three primary colors are good. For the purpose.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
As a first means for solving the above-described problems, the present invention is to independently drive a light source including an LED that performs light emission for each color of red, green, and blue by shifting the timing for each color, and the LED independently. In the field sequential type color display device, comprising: a light source driving circuit; an optical shutter that performs display by controlling the passage of incident light from the light source; and a shutter control circuit that controls operation of the optical shutter. As an example , an LED that emits light having a peak wavelength λp of λp = 630 ± 10 nm is used , and the luminance ratio Lr: Lg: Lb of the light source R (red), G (green), and B (blue) LEDs is approximately 1. : 1 to 1.5: 1 to 2.5 .
[0015]
As a second means for solving the above-mentioned problems, the present invention provides a luminance ratio Lr: Lg: Lb of R (red), G (green), and B (blue) LEDs of the light source to approximately 1: 1. 5: 2.5 .
[0016]
As a third means for solving the above-mentioned problems, the present invention provides a luminance ratio Lr: Lg: Lb of the R (red), G (green), and B (blue) LEDs of the light source. It is characterized by being 1 .
Further, the present invention as a fourth means for solving the above problems, the light shutter includes a plurality of segments, wherein the light source is formed of red, green, LED for emitting light of respective colors of blue one by one A plurality of blocks are arranged in a straight line, and the interval between the blocks is larger than the interval between the LEDs in the block.
Further, as a fifth means for solving the above-mentioned problems, the present invention is characterized in that the plurality of segments of the optical shutter selectively displays any one color of white, red, green, and blue. To do.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the color display device of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1, FIG. 2 and FIG. 3 are views showing a first preferred embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a perspective view showing the structure of a color display device. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1, and FIG. 3 is a plan view of the light source 1. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a light source, and its configuration is such that an LED 3 r 1 having an emission color (hereinafter referred to as “SD”) having a peak wavelength λp of λp = 630 ± 10 nm as a red light emitting element on a substrate 2 is green. The LED block 3 is configured by sequentially arranging the PG LED 3g1 with λp = 557 ± 5 nm as the light emitting element and the SB LED 3b1 with SB = 440 ± 20 nm as the blue light emitting element, and is slightly separated from the LED block in the arrangement direction. Then, another LED block 3 having the same configuration is arranged to form two LED blocks 3.
[0018]
The light source 1 reflects and collects the light emitted from the LED block 3 and has a substantially rectangular reflecting frame 4, and the reflected light from the reflecting frame 4 and the substrate 1 and the direct light from the LED block 3 are diffused in a planar shape to the outside. And the diffusion plate 5 is attached to the end face of the reflection frame 4. Each LED of the LED block 3 of the light source 1 can be driven independently by the light source driving circuit 6. A liquid crystal shutter 7 serving as an optical shutter for controlling the passage of light incident from the light source 1 is disposed on the front surface of the light source 1. The liquid crystal shutter 7 has a display segment 8, and the shutter control circuit 9 controls the light transmission state of each display segment 8. The liquid crystal shutter 7 is not limited to the segment type but may be a matrix type. Also in this case, the shutter control circuit 9 controls the light transmission state of each pixel.
[0019]
The operation of the first embodiment will be described. The LED in the light source 1 is turned on in a predetermined order by shifting the timing for each of the red, green, and blue colors by the lighting signal supplied from the light source driving circuit 6. That is, one field of display is divided into three subfields by field-sequential illumination. For example, the SD LED 3r1 is red for the first subfield, and the green is the green for the second subfield. The PG LED 3g1 is blue in the third subfield, and the SB LED 3b1 is switched on for each subfield.
[0020]
On the other hand, in synchronization with this subfield, the transmission state of each display segment 8 of the liquid crystal shutter 7 is controlled by a control signal based on the data signal for each color from the shutter control circuit 9 to perform full color display. This method itself is the same as the method described in Japanese Patent Publication No. 63-41078 and is publicly known.
[0021]
When a white color is to be displayed on a certain segment 8, the shutter 8 is controlled by the shutter control circuit 9 so that the segment 8 is transmissive in all of the first, second and third subfields. All of the luminescence is mixed and displayed in white. At the same time, other segments can be displayed in red, green, or blue colors according to the above principle.
[0022]
The luminance ratio of the three primary color LEDs for displaying pure white color in the display device of this embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a chromaticity diagram showing the positions of the R, G, and B colors of the light source of this embodiment. 4, the same symbols as those shown in FIG. 9 in the section “Problems to be Solved by the Invention” are symbols representing the same object. In this embodiment, since an SD LED having a peak wavelength λp = 630 ± 10 nm lower than the conventional UR (λp = 660 nm) is used as R, the position of R in the chromaticity diagram is on the straight line m. It rises more than before and approaches G.
X1 / X2 = 1.5
Y1 / Y2 = 1
The luminance ratio Lr: Lg: Lb for synthesizing pure white is approximately 1: 1.5: 2.5 from the above formulas (1) and (2). Compared to the example, the brightness balance is greatly improved.
[0023]
FIG. 5 is a diagram showing measured values of the wavelength distribution of the light source when pure white is synthesized in this embodiment. The horizontal axis indicates the wavelength, and the vertical axis indicates the relative value of the radiation intensity. When the measured values in FIG. 5 are compared with the measured values of the radiation intensity distribution in the conventional example shown in FIG. 10, the balance of R, G, and B brightness in this embodiment is greatly improved compared to the conventional example. I understand that. That is, red (R) becomes SD and becomes more yellowish than pure red, but the brightness of red (R) is exceptional compared to the other primary colors, green (G) and blue (B). There is no inferiority. And in this state, the so-called white balance is just taken. In FIG. 5, the luminance ratio of R, G, and B shows a tendency that agrees with the above calculation result when considering the distribution width (and the relationship between luminance and radiant intensity based on visual sensitivity).
[0024]
In the present embodiment, on the contrary, when the luminance ratio Lr: Lg: Lb of R, G, B is 1: 1: 1, from the formulas (1) and (2),
X1 = X2
Y2 = 2Y1
Assuming that the composite color determined thereby is W1, the coordinate of the composite color W1 is shifted to the right as compared to the coordinate of pure white W as shown in FIG. 4, but the amount of deviation is the conventional example shown in FIG. It is less than Therefore, even in this case, it is possible to display a composite color that is closer to pure white than before.
As described above, according to the present embodiment, the color tone of the red display is slightly different from the true red, but unlike the conventional case, a good white display with a good white balance while maintaining a good balance of luminance in the color-coded display of the three primary colors. A color display device capable of performing the above can be configured.
[0025]
In the present embodiment, the light emitting elements 3r1, 3g1, and 3b1 of red, green, and blue LEDs are not clumped for each color by the arrangement of the blocks, and are arranged in a distributed manner. If each color is clumped, the intensity of the light coming out of the diffuser and entering the optical shutter will be at the location of the diffuser, even if a diffuser is used, unless light is ideally diffused. Depending on it becomes non-uniform. Accordingly, the displayed primary colors have uneven brightness, and the displayed intermediate colors have uneven colors. However, in the present embodiment, since the light emitting elements for the respective colors are arranged at appropriate intervals in the light source, the uniformity due to the location of the brightness for each color in the display is not impaired, and Brightness unevenness and intermediate color tone unevenness can be reduced or prevented.
[0026]
The illumination method of the color display device of the present embodiment is not limited to the field sequential type. For example, when displaying an image without color-coding, in the color display device of this embodiment, a part or all of the LED block 3 is caused to emit light continuously, so that part of the segment 8 of the liquid crystal shutter 7 or Any one of the three primary colors, an intermediate color, or white can be displayed in all. With respect to these displays, this embodiment has the same functions and effects as those already described.
[0027]
Hereinafter, embodiments of the color display device of the present invention will be described with reference to the drawings with reference to the drawings. FIG. 6 is a plan view showing the configuration of the light source 1 of the second embodiment of the color display device of the present invention. The structure of the other parts of the color display device is the same as that of the first embodiment shown in FIG. As shown in FIG. 6, the light source 1 has a structure in which an SD LED 3r1 having a peak wavelength λp of emission wavelength λp = 630 ± 10 nm as a red light emitting element on a substrate 2 and λp = 570 ± as a green light emitting element. The LED block 3 is formed by sequentially arranging the LED 3g2 of YG having a wavelength of 10 nm and the LED 3b1 of SB having a wavelength of λp = 440 ± 20 nm as a blue light emitting element, and is slightly separated from the LED block 3 in the arrangement direction. Two LED blocks 3 are arranged to constitute two LED blocks 3. The structure of other parts in the light source 1 and the display numbers thereof are the same as those in the first embodiment.
[0028]
Also in the present embodiment, by driving the light source 1 and the liquid crystal shutter 7 in the same manner as in the first embodiment, it is possible to perform red, green, blue, white color-coded display, intermediate color display, and the like. The luminance ratio of the three primary color LEDs for displaying pure white color in the display device of this embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a chromaticity diagram showing the positions of the R, G, and B colors of the light source of this embodiment. The symbols in FIG. 7 are the same symbols as those shown in FIG. 9 in the section “Problems to be Solved by the Invention”.
[0029]
In this embodiment, as shown in FIG. 7, since an SD LED having a peak wavelength λp = 630 nm shorter than that of the conventional UR (λp = 660 nm) is used as R, X1 is reduced as compared with the conventional case. . However, since the YG LED 3g2 with G = 570 ± 10 nm is used for G, the wavelength is longer than in the first embodiment, and the position of G moves down on the straight line m, resulting in the first implementation. The X2 decreases from the example, and becomes the same as the X2 in the conventional example (see FIG. 9) using a YG LED as G. Therefore, X1 / X2 is smaller than such a conventional example (conventional example as shown in FIG. 9), but larger than the first example, and as a result, R for displaying pure white is displayed. The brightness balance of the G, B LEDs is improved as compared with such a conventional example, but is inferior to that of the first embodiment. However, since the present embodiment uses YG LEDs as the G light emitting elements, YG has higher luminous efficiency than PG compared to the first embodiment using PG LEDs. The luminance Lb of Lr and B can also be increased, and high luminance is facilitated.
[0030]
Hereinafter, embodiments of the color display device of the present invention will be described with reference to the drawings with reference to the drawings. FIG. 8 is a plan view showing the configuration of the light source 1 of the third embodiment of the color display device of the present invention. The structure of the other parts of the color display device is the same as that of the first embodiment shown in FIG. As shown in FIG. 8, the light source 1 has a configuration in which an SD LED 3r1 having a peak wavelength λp of λp = 630 ± 10 nm as an R light emitting element on a substrate 2 and λp = 557 ± as a G light emitting element. The LED block 3 is configured by sequentially arranging the LED 3g1 of PG having 5 nm and the LEDs 3b1 of SB having λp = 440 ± 20 nm as B light emitting elements in order of green, red, green and blue, that is, 3g1, 3r1, 3g1, 3b1. A little apart from the block in the arrangement direction, another LED block 3 having the same configuration is arranged to form two LED blocks 3. The structure of other parts in the light source 1 and the display numbers thereof are the same as those in the first embodiment.
[0031]
In this embodiment, the types of the LED light-emitting elements constituting the LED block 3 are the same as those in the first embodiment. Therefore, as in the first embodiment, a good balance of luminance in the color-coded display of the three primary colors is achieved. In addition, a color display device capable of displaying white with a good white balance can be configured.
[0032]
Further, in this embodiment, the ratio of the number of LEDs constituting the R, G, B light emitting elements is 1: 2: 1 in order, so that the PG LED used as G is replaced with other LEDs. Although it is disadvantageous to increase the luminance per unit, it is easy to increase the luminance of the entire G to the same level as other colors (R, B). It is superior to the examples.
[0033]
In the present embodiment, the light emitting elements 3r1, 3g1, 3b1 of the R, G, B LEDs are not clustered for each color and arranged in a distributed manner by the intra-block arrangement and the arrangement for each block. . Therefore, for the same reason as in the first embodiment, it is possible to reduce or prevent unevenness in brightness for each color and unevenness in color tone of intermediate colors.
[0034]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a light source including an LED that emits light of each color of red, green, and blue, a light source driving circuit that independently drives the LED, and incident light from the light source. In a color display device that includes an optical shutter that controls the passage of light and performs display, and a shutter control circuit that controls the operation of the optical shutter, an LED that emits the color of SD is used as the red LED. It is possible to achieve both a balance of luminance of each color, which has been difficult, and a white display, and configure a color display device capable of performing a white display with a good white balance while maintaining a good balance of the luminance of light emission for each color. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a color display device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
FIG. 3 is a plan view showing a light source according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a CIE chromaticity diagram for displaying R, G, and B color tones of the light source according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a spectral radiant intensity diagram showing the measurement results of the radiant intensity of R, G, and B light emitted from a light source when white is displayed in the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a plan view showing a light source according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a CIE chromaticity diagram for displaying R, G, and B color tones of a light source according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a plan view showing a light source according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a CIE chromaticity diagram for displaying R, G, and B color tones of a light source of a conventional color display device.
FIG. 10 is a spectral radiant intensity diagram showing measurement results of radiant intensities of R, G, and B light emitted from a light source when white is displayed in a conventional color display device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2 Board | substrate 3 LED block 4 Reflection frame 5 Diffusion plate 6 Light source drive circuit 7 Liquid crystal shutter 8 Display segment 9 Shutter control circuit

Claims

Controls the passage of incident light from the light source, a light source including an LED that performs light emission for each color of red, green, and blue by shifting the timing for each color, a light source driving circuit that independently drives the LED, and In the field sequential type color display device having an optical shutter for performing display and a shutter control circuit for controlling the operation of the optical shutter, the red LED emits a color having a peak wavelength λp of λp = 630 ± 10 nm And the luminance ratio Lr: Lg: Lb of the R (red), G (green), and B (blue) LEDs of the light source is approximately 1: 1 to 1.5: 1 to 2.5. A characteristic color display device.

2. The luminance ratio Lr: Lg: Lb of the R (red), G (green), and B (blue) LEDs of the light source is set to approximately 1: 1.5: 2.5. The color display device described.

2. The color display according to claim 1, wherein a luminance ratio Lr: Lg: Lb of R (red), G (green), and B (blue) LEDs of the light source is set to approximately 1: 1: 1. apparatus.

The optical shutter has a plurality of segments, and the light source includes LEDs for emitting red, green, and blue colors. 1 4. The block according to claim 1, wherein a plurality of blocks each formed are arranged in a straight line, and an interval between the blocks is larger than an interval between the LEDs in the block. Color display device.

5. The color display device according to claim 1, wherein the plurality of segments of the optical shutter selectively display any one of white, red, green, and blue.