JPH10106319A - 異方性面光源装置及び透過型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 異方性面光源装置の正面輝度を高めると共に
モアレを抑制する。 【解決手段】 異方性面光源装置は筐体部材１と発光部
材２と拡散部材３と集光部材４とを備えている。筐体部
材１は縦方向及び横方向に広がる開口面を有する。発光
部材２は筐体部材１に格納され開口面に発光Ｕを供給す
る。拡散部材３は開口面に配置され後方から入射した発
光Ｕを略完全な拡散光Ｖに変換して前方に出射する。集
光部材４は拡散部材３の前面に配置され拡散光Ｖを横方
向に集光すると共に縦方向には集光しない。この集光部
材４は少くとも二枚のプリズムシート６，７を重ねた積
層構造を有し、各プリズムシート６，７は縦方向に沿っ
て延設されたマイクロプリズム８，９を横方向に沿って
異なるピッチで配列した異方性構造を有する。一枚目の
プリズムシート６が先ず拡散光Ｖを横方向に集光し続い
て二枚目のプリズムシート７が更に同一方向に集光す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は異方性面光源装置及
び透過型表示装置に関する。より詳しくは、ストライプ
状の電極構造（ブラインド構造）を有する透過型表示装
置の背面照明用バックライトとして有効な異方性面光源
装置に組み込まれるマイクロプリズムの構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＲＴに代わる大型のフラットパネルデ
ィスプレイとして種々の構造の液晶表示パネルが開発さ
れている。例えば、アドレッシング用のプラズマセルと
画面を構成する液晶セルとを積層したプラズマアドレス
型の液晶表示パネルが有力な構造として研究が進められ
ている。このプラズマアドレス型の液晶表示パネルは透
過型が主流となっており、且つプラズマセルはストライ
プ状の放電電極構造（以下、ブラインド構造）を有して
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】透過型の液晶表示ディ
スプレイでは背面照明用バックライトとして面光源装置
が必要になる。特に、ブラインド構造の液晶表示パネル
を背面照明する為には、ブラインド構造と直交する方向
に絞った照明光を液晶表示パネルに入射し、パネルを通
過後拡散させる。このような照明構造を採用することに
より、正面輝度が高く広い視野角をもった画面を映し出
すことができる。この為、互いに直交する方向のうち一
方向にのみ照明光を集光した所謂異方性面光源装置が必
要となる。一般に、異方性面光源装置は下から順に反射
板、ランプ、拡散板、プリズムシートを重ねた構造を有
している。ランプからの発光は拡散板により略完全拡散
光に変換される。プリズムシートはこの完全拡散光を一
方向にのみ集光する機能を有する。しかしながら、従来
のプリズムシートを単純に用いた異方性面光源装置では
集光効率が上がらず、透過型液晶表示パネルの正面輝度
を実用的なレベルまで高めることができなかった。

【０００４】ここで、本発明の背景を明らかにし且つ理
解を容易にする為、図６を参照してプリズムシートの一
般的な構成を簡潔に説明する。図６の（Ａ）はプリズム
シートの断面形状を表わし、（Ｂ）は平面形状を表わ
し、（Ｃ）は拡大断面構造を表わしている。図示するよ
うに、プリズムシート１００はストライプ状に延設され
たマイクロプリズム１０１をストライプと直交する方向
に沿って所定のピッチＰで配列した異方性構造を有す
る。プリズムシート１００の厚みＴは例えば百数十μｍ
程度である。かかるプリズムシート１００はランプ側に
位置する拡散板１０２と重ねて用いられる。ランプ（図
示せず）からの発光Ｕは拡散板１０２より略完全な拡散
光Ｖに変換される。この完全拡散光Ｖはマイクロプリズ
ム１０１の作用により集光され指向性を備えた照明光Ｗ
に転換される。この照明光Ｗはマイクロプリズム１０１
のストライプと直交する方向にのみ集光され、ストライ
プと平行な方向には何ら集光されない。集光角（視野
角）θは例えば６０〜７０°程度である。このように、
拡散板１０２にプリズムシート１００を重ねることで一
方向にのみ集光した照明光を出射する異方性面光源装置
が得られる。しかしながら、前述したように単純な拡散
板１０２とプリズムシート１００の積層構造では十分な
正面輝度が得られず、実用上解決すべき課題となってい
た。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述した従来の技術の課
題を解決する為に以下の手段を講じた。即ち、本発明に
かかる異方性面光源装置は基本的な構成として筐体部材
と、ランプ等の発光部材と、拡散板等の拡散部材と、プ
リズムシート等の集光部材とを備えている。筐体部材は
縦方向及び横方向に広がる開口面を有する。発光部材は
該筐体部材に格納され該開口面に発光を供給する。拡散
部材は該開口面に配置され後方から入射した該発光を拡
散光に変換して前方に出射する。集光部材は該拡散部材
の前面に配置され該拡散光を縦横いずれか一方向に集光
するとともに縦横いずれか他方向には集光しない。特徴
事項として、前記集光部材は少くとも二枚のプリズムシ
ートを重ねた積層構造を有し、各プリズムシートは該他
方向に沿って延設されたマイクロプリズムを該一方向に
沿って所定のピッチで配列した異方性構造を有し、一枚
目のプリズムシートが先ず該拡散光を該一方向に集光し
続いて二枚目のプリズムシートが更に同一方向に集光す
る。好ましくは、前記二枚のプリズムシートは両者間で
モアレが生じないように互いに十分異なるピッチでマイ
クロプリズムを配列している。かかる構成を有する異方
性面光源装置はブラインド構造を備えた透過型の表示パ
ネルの背面照明用バックライトとして好適である。ブラ
インド構造の透過型表示パネルは、行方向に延在し且つ
これと直交する列方向に所定の間隔で配列した放電チャ
ネルからなる行走査線、列方向に延在し且つ行方向に所
定の間隔で配列した透明電極からなる列信号線、及び該
行走査線と該列信号線との交差部に設けた画素を有して
いる。ブラインド構造は行方向に延在する放電チャネル
に帰因するものである。

【０００６】本発明では、同一方向に集光作用を有する
プリズムシートを二枚重ねて拡散板の上に配置してい
る。かかる構造により完全拡散光を６０〜７０°の範囲
で一方向にのみ集光し、他方向には完全拡散光を略その
まま出射する。これにより指向性をもった照明光が得ら
れる。この照明光の正面輝度は光源光の１．６〜１．８
倍に達し、極めて効率的な異方性面光源装置が得られ
る。かかる異方性面光源装置はブラインド構造を備えた
透過型表示パネルの背面照明に好適である。更に、二枚
のプリズムシートを重ねる際、マイクロプリズムの配列
ピッチの異なるものを使用することでモアレを軽減する
ことが可能である。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の最良
な実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明にかかる
異方性面光源装置の実施形態を示す模式的な断面図であ
る。図示するように、本異方性面光源装置は筐体部材１
と発光部材２と拡散部材３と集光部材４とを備えてい
る。筐体部材１は縦方向及び横方向に広がる開口面を有
する。図では、横方向を紙面に平行にとってあり、縦方
向を紙面に垂直にとってある。但し、これは便宜上定め
たものであり単に図面の理解を容易にすることを目的と
している。筐体部材１はその底面部に反射板５を備えて
いる。発光部材２は長手形状を有する螢光管等のランプ
からなり、反射板５に沿って複数本配列されている。発
光部材２は筐体部材１に格納され開口面に発光Ｕを供給
する。このように、筐体部材１の開口の直下に発光部材
２を配置する構造を直下型と呼ぶ。但し、本発明は直下
型の面光源装置に限られるものではなく、ランプ等の発
光部材を筐体部材の側面に配置した所謂サイドエッジ式
にも適用可能である。拡散部材３は磨ガラス等の拡散板
からなり、筐体部材１の開口面に配置され後方から入射
した発光Ｕを略完全な拡散光Ｖに変換して前方に出射す
る。この拡散光Ｖは縦方向及び横方向に十分拡散された
ものである。尚、拡散部材３としては単純な磨ガラスに
代え、アクリル等の透明樹脂板に光拡散性微粒子を分散
した板状部材を用いてもよい。拡散部材３は離散的に配
置したランプ等の発光部材２から放射される発光Ｕのム
ラを遮蔽し、一様な輝度面分布を得る為に用いられる。

【０００８】集光部材４は、拡散部材３の前面に配置さ
れ、拡散光Ｖを縦横いずれか一方向（図示の例では紙面
に平行な横方向）に集光すると共に縦横いずれか他方向
（図示の例では紙面に垂直な縦方向）には集光しない。
集光部材４は少くとも二枚のプリズムシート６，７を重
ねた積層構造を有する。尚、図では理解を容易にする為
第１プリズムシート６及び第２プリズムシート７を離間
して配置しているが、実際には拡散部材３の上に重ねて
装着される。第１プリズムシート６は縦方向に沿って延
設されたマイクロプリズム８を横方向にそって所定のピ
ッチで配列した異方性構造を有する。本実施形態では配
列ピッチが５０μｍに設定されている。同様に、第２プ
リズムシート７も縦方向に沿って延設されたマイクロプ
リズム９を横方向に沿って所定のピッチで配列した異方
性構造を有する。本実施形態ではこの配列ピッチは３１
μｍに設定されている。一枚目のプリズムシート６が先
ず拡散光Ｖを横方向に集光して中間光Ｍに変換する。続
いて二枚目のプリズムシート７が更に中間光Ｍを横方向
に集光して最終的な照明光Ｗに転換する。このように、
プリズムシート６及び７を重ねることにより拡散光Ｖを
６０〜７０°の範囲で集光でき、更に照明光Ｗの正面輝
度を光源光Ｕに比較し１．８倍程度まで高めることが可
能になる。加えて、二枚のプリズムシート６及び７は上
述したように互いに十分異なるピッチでマイクロプリズ
ム８，９を夫々配列しており、両者間でモアレが生じな
いようにしている。モアレとは、微小間隔で平行に並ん
だマイクロプリズム等の直線模様を重ねた場合、線幅や
直線の起伏、線間隔の誤差等が一定の微小間隔で存在す
る場合に発生する。そこで、マイクロプリズムの配列ピ
ッチが異なる二枚のプリズムシート６及び７を重ねるこ
とによりモアレを防ぐことができる。このようにする
と、重ね合わせ時のズレやプリズムシート単体の持つ起
伏等によって発生する模様が微小間隔で一定に並ぶこと
が無くなり、モアレの発生を防ぐことが可能になる。

【０００９】図２は、拡散板やプリズムシートの光学特
性を示すグラフである。縦軸に相対光強度をとり、横軸
に出射角をとってある。曲線ｖは拡散部材３に用いられ
る拡散板の光学特性を表わしている。拡散板から出射す
る拡散光Ｖは、出射角（視野角）にあまり依存すること
なく相対光強度がフラットに分布している。即ち、拡散
板は略完全な拡散光Ｖを出射することができる。尚、出
射角が０°（正面出射角）における拡散光Ｖの相対光強
度を１としている。曲線ｍ１は第１プリズムシート６の
集光特性を表わしている。出射角が±６０°以内で集光
機能を有し、正面出射角における中間光Ｍの相対光強度
は１．４である。曲線ｍ２は第２プリズムシート７を単
独で用いた場合の集光特性を表わしている。第２プリズ
ムシート７は±６０°の範囲で拡散光を集光でき、正面
出射角における相対光強度は１．５である。第２プリズ
ムシート７は第１プリズムシート６に比べてマイクロプ
リズムの配列ピッチが細かい分、集光特性が高い。単独
では曲線ｍ１，ｍ２で示すような集光特性を有する第１
プリズムシート６及び第２プリズムシート７を重ねる
と、最終的に出射される照明光Ｗの正面出射角における
相対光強度は１．８程度に達し、極めて正面輝度に優れ
た異方性面光源装置が得られる。尚、集光特性の高いプ
リズムシート７を二枚重ねて照明光の正面輝度を高める
ことも考えられる。しかしながら、この場合には前述し
たモアレが発生する為好ましくない。そこで、本発明で
は意図的にマイクロプリズムの配列ピッチを変えた第１
プリズムシート６及び第２プリズムシート７を用いてい
る。

【００１０】図３は、集光部材の参考例を示す模式図で
ある。（Ａ）はモアレを防ぐ為に、二枚のプリズムシー
ト７，７を回転角δだけずらして重ね合わせている。δ
の値は５〜１０°である。しかしながら、このようにす
ると、回転方向にずらさないで重ねた場合に比較し、正
面輝度が１０％程度低下してしまう。更に、この参考例
ではプリズムシートのカット角を変える必要があり製造
プロセス上煩雑であり好ましくない。（Ｂ）は他の参考
例を示しており、モアレを防ぐ為に二枚のプリズムシー
ト７，７の間に透明なスペーサ７ａを介在させている。
このスペーサ７ａは例えば透過率が９３％程度で厚みが
１〜２mm程度のアクリル板を用いることができる。スペ
ーサ７ａの厚みが入射光の波長に比べて十分長い為、モ
アレは無くなる。しかしながら、二枚のプリズムシート
７，７の間にアクリル板等のスペーサ７ａを挿入する必
要があり、製造プロセス上工程増加を招く。

【００１１】図４は、本発明にかかる異方性面光源装置
と組み合わせ可能なブラインド構造を有する表示パネル
の一例を示す模式的な断面図である。この表示パネル１
０は液晶セル１１とプラズマセル１２と両者の間に介在
する誘電体シートからなる共通の中間板１３とを積層し
たフラットパネル構造を有する。液晶セル１１は前面側
のガラス基板１４を用いて構成されており、その内側主
面には透明導電膜からなる複数の透明電極１５が互いに
平行に形成されている。この透明電極１５は列方向（紙
面と平行な方向）に延在し且つ行方向（紙面と直交する
方向）に所定の間隔で配列されており、列信号線を構成
する。ガラス基板１４はスペーサ１６を用いて所定の間
隙を介し中間板１３に接着されている。間隙内には液晶
１７が充填されている。尚、ガラス基板１４の外面には
光拡散層１９が形成されている。

【００１２】一方、プラズマセル１２は裏面側のガラス
基板１８を用いて構成されている。ガラス基板１８の内
側主面上には透明電極１５に直交する複数の放電電極が
形成されており、交互にカソード２０及びアノード２１
となる。ガラス基板１８の内表面にはアノード２１の横
にストライプ状の隔壁２２が形成されている。隔壁２２
の頂部は中間板１３に当接している。ガラス基板１８は
フリットシール２３を用いて中間板１３に接合されてい
る。両者の間には気密封止されたプラズマ室が形成され
る。このプラズマ室は隔壁２２によって分割されてお
り、個々に放電チャネル２４を構成する。放電チャネル
２４は行方向（紙面に垂直な方向）に延在し且つこれと
直交する列方向（紙面に平行な方向）に所定の間隔で配
列しており行走査線を構成する。気密なプラズマ室の内
部にはイオン化可能なガスが封入されている。ガス種
は、例えばヘリウム、ネオン、アルゴン或いはこれらの
混合気体から選ぶことができる。行走査線を構成する放
電チャネル２４と列信号線を構成する透明電極１５は互
いに直交しており、その交差部にマトリックス状の画素
が規定される。

【００１３】かかる構成を有するプラズマアドレス型の
表示パネル１０においては、プラズマ放電が行なわれる
放電チャネル２４を線順次で切り換え走査すると共に、
この走査に同期して液晶セル１１側の透明電極１５に画
像信号を印加することにより表示駆動が行なわれる。放
電チャネル２４内にプラズマ放電が発生すると内部は略
一様にアノード電位になり、一行毎の画素選択が行なわ
れる。即ち、放電チャネル２４はサンプリングスイッチ
として機能する。プラズマサンプリングスイッチが導通
した状態で各画素に画像信号が印加されると、サンプリ
ングが行なわれ画素の透過率を制御できる。プラズマサ
ンプリングスイッチが非導通状態となった後にも画像信
号はそのまま画素内に保持される。

【００１４】図５は、図４に示した表示パネル１０の背
面照明を模式的に表わしたものである。前述したよう
に、表示パネル１０はストライプ状の隔壁２２を備えて
おり、ブラインド構造となっている。隔壁２２の配列ピ
ッチは例えば７００μｍ程度であり、高さ寸法は２００
μｍ程度である。このブラインド構造の表示パネル１０
を本発明にかかる異方性面光源装置で背面照明すると、
直進する照明光Ｗは隔壁２２によって遮られることなく
液晶１７を効率的に照射できる。この際、異方性面光源
装置（図示せず）は透過型の表示パネル１０に隣接し、
列方向（隔壁２２と直交する方向）に集光する一方、行
方向（隔壁と平行な方向）に拡散する照明光Ｗを透過型
の表示パネル１０の背面から照射する。表示パネル１０
を通過した照明光Ｗは光拡散層１９により四方に拡散さ
れ、最終的な映像光Ｚが得られる。このように、プラズ
マアドレス型の表示パネル１０では放電電極や隔壁がス
トライプ状に行方向に沿って延設されており、ブライン
ド構造になっている。従って、正面輝度を確保し且つ広
い視野角を確保する為には、列方向を正面に絞った照明
光Ｗを入光させ、表示パネル１０を通過した後再び拡散
させる必要がある。この為、一方向を集光した異方性面
光源装置が必要になる。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
少くとも二枚のプリズムシートを重ねてランプ側の拡散
板に積層している。各プリズムシートは同一方向に沿っ
て延設されたマイクロプリズムを異なるピッチで配列し
た異方性構造を有し、一枚目のプリズムシートが先ず拡
散光を一方向に集光し続いて二枚目のプリズムシートが
更に同一方向に集光する。かかる構成により、ブライン
ド構造を有する表示パネルの背面照明に好適な高輝度，
高視野角の異方性面光源装置が得られる。又、二枚のプ
リズムシートは互いに十分異なるピッチでマイクロプリ
ズムを配列することでモアレを効果的に抑制できる。プ
リズムシートの斜めカットやモアレ除去用のアクリル板
が不要となり、低コスト且つ品質的にも安定な異方性面
光源装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる異方性面光源装置の実施形態を
示す模式図である。

【図２】異方性面光源装置に組み込まれる拡散板やプリ
ズムシートの光学特性を示すグラフである。

【図３】プリズムシートの積層構造の参考例を示す模式
図である。

【図４】本発明にかかる異方性面光源装置によって背面
照明を受ける表示パネルの一例を示す断面図である。

【図５】図４に示した表示パネルの背面照明を模式的な
表わした説明図である。

【図６】プリズムシートの構造並びに機能を示す説明図
である。

【符号の説明】

１…筐体部材、２…発光部材、３…拡散部材、４…集光
部材、５…反射板、６…第１プリズムシート、７…第２
プリズムシート、８…マイクロプリズム、９…マイクロ
プリズム、１０…表示パネル、１１…液晶セル、１２…
プラズマセル、１４…ガラス基板、１５…透明電極、１
７…液晶、１８…ガラス基板、１９…光拡散層、２０…
カソード、２１…アノード、２２…隔壁、２４…放電チ
ャネル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 縦方向及び横方向に広がる開口面を有す
   る筐体部材と、該筐体部材に格納され該開口面に発光を
   供給する発光部材と、該開口面に配置され後方から入射
   した該発光を拡散光に変換して前方に出射する拡散部材
   と、該拡散部材の前面に配置され該拡散光を縦横いずれ
   か一方向に集光するとともに縦横いずれか他方向には集
   光しない集光部材とを備えた異方性面光源装置であっ
   て、 前記集光部材は少くとも二枚のプリズムシートを重ねた
   積層構造を有し、各プリズムシートは該他方向に沿って
   延設されたマイクロプリズムを該一方向に沿って所定の
   ピッチで配列した異方性構造を有し、一枚目のプリズム
   シートが先ず該拡散光を該一方向に集光し続いて二枚目
   のプリズムシートが更に同一方向に集光することを特徴
   とする異方性面光源装置。
2. 【請求項２】 前記二枚のプリズムシートは両者間でモ
   アレが生じないように互いに十分異なるピッチでマイク
   ロプリズムを配列したことを特徴とする請求項１記載の
   異方性面光源装置。
3. 【請求項３】 行方向に延在し且つこれと直交する列方
   向に所定の間隔で配列した放電チャネルからなる行走査
   線、列方向に延在し且つ行方向に所定の間隔で配列した
   透明電極からなる列信号線、及び該行走査線と該列信号
   線との交差部に設けた画素を有する透過型パネルと、 該透過型パネルに隣接し列方向に集光する一方行方向に
   拡散する光を該透過型パネルの背面から照射する異方性
   面光源とを備えた透過型表示装置において、 前記異方性面光源は該透過型パネルに向って開口した窓
   を有する筐体部材と、該筐体部材に格納され該窓に発光
   を供給する発光部材と、該窓に配置され後方から入射し
   た該発光を拡散光に変換して前方に出射する拡散部材
   と、該拡散部材の前面に配置され該拡散光を列方向に集
   光するとともに行方向には集光しない集光部材とを備
   え、 前記集光部材は少くとも二枚のプリズムシートを重ねた
   積層構造を有し、各プリズムシートはいずれも行方向に
   沿って延設されたマイクロプリズムを列方向に沿って所
   定のピッチで配列した異方性構造を有し、 一枚目のプリズムシートが先ず該拡散光を該列方向に集
   光し続いて二枚目のプリズムシートが更に同一方向に集
   光することを特徴とする透過型表示装置。