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マルチプリズムシート及びこれを用いた液晶表示装置 - 凸版印刷株式会社
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発明の名称 マルチプリズムシート及びこれを用いた液晶表示装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−183642(P2001−183642A)
公開日 平成13年7月6日(2001.7.6)
出願番号 特願平11−367666
出願日 平成11年12月24日(1999.12.24)
代理人
発明者 吉田 勉 / 阿部 崇
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】透過型液晶表示パネルとパネルを照明するための背面照明光源と背面照明手段の上に格子パターンのマルチプリズムシートを設置した表示装置において、光源の入射角度に対応して、液晶表示パネルに対し略直角に成るように出射側のプリズム形状の傾斜角度を変化させた2種類以上の複合形状になっていることを特徴とするマルチプリズムシート。
【請求項2】前記マルチプリズムシートにおいて、プリズムのピッチ、高さ或いは両者を変化させることで出射側のプリズム形状の傾斜角度を変化させたことを特徴とする請求項1に記載のマルチプリズムシート。
【請求項3】光源の入射角度に対応してプリズム形状の傾斜角度を変化させる際、液晶表示パネルに対し出射光が直角になる傾斜角度を基準として、プリズム形状の傾斜角度が±5°の範囲であることを特徴とする請求項1、請求項2に記載のマルチプリズムシート。
【請求項4】前記マルチプリズムシートが、透明基材と紫外線硬化型樹脂とからなることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のマルチプリズムシート。
【請求項5】請求項1〜4のいずれか1項に記載のマルチプリズムシートを用いたことを特徴とする液晶表示装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明に属する技術分野】本発明は、液晶ディスプレイ等の液晶表示装置に使用するマルチプリズムシートと、これを使用することで光源から光を効率よく観察者に到達させる高輝度液晶表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】液晶表示装置は、高画質に情報を伝達する手段として、パーソナルコンビュター等に幅広く使用されている。しかし、液晶自体は発光しないために、照明装置が必要になる。さらに近年、液晶の高画質化が進み、ディスプレイとしては高輝度化が要求されるようになってきている。そこで種々いろいろな高輝度化が試されてきた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の高輝度化技術は、図1に示すようにプリズムが1方向のみのであり、2方向についてはほとんど考慮されていない。2方向について考慮してあってもその2方向形状が、すべて同一形状をしている。本発明は、さらなる高輝度化をはかり、最適なマルチプリズムシートを設定することで、明るい液晶表示装置を提供することを課題としている。
【0004】
【発明が解決するための手段】本発明は従来の課題を考慮し、特定のマルチプリズムシートを背面照明装置の手前に設置することで明るさが向上することを見いだした。すなわち、請求項1に記載の本発明は、透過型液晶表示パネルとパネルを照明するための背面照明光源と背面照明手段の上に格子パターンのマルチプリズムシートを設置した表示装置において、光源の入射角度に対応して、液晶表示パネルに対し略直角に成るように出射側のプリズム形状の傾斜角度を変化させた2種類以上の複合形状になっていることを特徴とするマルチプリズムシートである。
【0005】また、請求項2に記載の本発明は、前記マルチプリズムシートにおいて、プリズムのピッチ、高さ或いは両者を変化させることで出射側のプリズム形状の傾斜角度を変化させたことを特徴とする請求項1に記載のマルチプリズムシートである。
【0006】また、請求項3に記載の本発明は、光源の入射角度に対応してプリズム形状の傾斜角度を変化させる際、液晶表示パネルに対し出射光が直角になる角度を基準として、プリズム形状の傾斜角度が±5°の範囲であることを特徴とする請求項1、請求項2に記載のマルチプリズムシートである。
【0007】また、請求項4に記載の本発明は、前記マルチプリズムシートが、透明基材と紫外線硬化型樹脂とからなることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のマルチプリズムシートである。
【0008】更に、請求項5に記載の本発明は、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のマルチプリズムシートを用いたことを特徴とする液晶表示装置である。
【0009】本発明は、光源の入射角度に対応して、液晶表示パネルに対し略直角に成るように出射側のプリズム形状の傾斜角度を変化させれば良く、プリズムを一次元配列の場合には上下方向或いは左右方向のどちらか一方の傾斜角度を、2次元配列には、上下方向或いは左右方向の双方の傾斜角度を変えることで実現できる。
【0010】また、傾斜角度を変える方法としてプリズムのピッチ、高さの組み合わせを変えることで実現できる。すなわち、高さ一定でピッチを大きくすると傾斜角度は小さくなり、ピッチを一定にし高さを高くすると傾斜角度は大きくなる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、図面に詳細に説明する。図2は液晶表示装置の構成概略斜視図を示し、マルチプリズムシート(20)のプリズム面を上向きに配置し そのマルチプリズムの上に拡散シート(30)、液晶表示パネル(40)が最適な間隔に保たれて構成されている。背面照明装置(10)は、パターン形成された出射面の反対面に反射膜を形成された導光板とその一端に線状光源(11)を配置し構成されている。その導光板の端から入射した線状光源の入射光が導光板を通って反射層に反射して出射面から出射しマルチプルズムシートを通って液晶表示パネル(40)の裏面に均一に照射される。
【0012】入射光を液晶表示パネルに直角に照射させる理論上のプリズム傾斜角度は、図6に示すように、屈折率nの材質で作製されたプリズムの裏側の水平面から角度θ1で入射した場合、n=sinθ1/sinθ2=sinθ4/sinθ3πーθ5+θ2+θ3=πであるからθ4=sin-1[nsin{θ5ーsin1(sinθ1/n)}](数式1)
となる。このθ4をプリスムの裏側の水平面に直角な方向を基準線とした出射角度φは、φ=ABS(θ4ーθ5)である。
【0013】上記の数式1に基づき、材質として屈折率n=1.49のアクリル樹脂製であるプリスムの傾斜角度θ5=45°のプリズムに、入射角度θ1を変えた場合に於ける出射角度φは図7に示すようなグラフとなる。この場合、入射角度θ1が25°の時にφが0°、すなわち、液晶表示パネルに対して略直角に照射することができ、入射角度θ1が20°〜30°であっても出射角度φが約5°で液晶表示パネルに照射されることを意味している。
【0014】図8は、入射角度θ1が変わった場合、プリズムの傾斜角度θ5をどのようにすれば出射角度φが0になるかを図示したものである。また、入射角度θ1が一定の場合、プリズムの傾斜角度θ5を何度にすれば、出射角度φが0°、すなわち液晶表示パネルに略直角に照射されるかをグラフにしたものが図9である。図9(a)は入射角度θ1が10°の場合、プリズムの傾斜角度θ5が20°で出射角度φが略0°となり、傾斜角度が20±5°の範囲で出射角度φが5°以内になることを示している。また、図8(b)は入射角度θ1が20°の場合、プリズムの傾斜角度θ5が35°で出射角度φが略0°となり、傾斜角度θ5が35±5°の範囲で出射角度φが5°以内になることを示している。
【0015】同様に、入射角度θ1が5°の場合には傾斜角度θ5が10°、入射角度θ1が15°の場合には傾斜角度θ5が30°、入射角度θ1が25°の場合には傾斜角度θ5が45°、入射角度θ1が30°の場合には傾斜角度θ5が50°で出射角度φが略0°となり液晶表示パネルに略直角で照射される。
【0016】このことにより、光源からの水平距離が大きくなるに従って入射角度θ1が大きくなるので、水平距離が大きい場所に於けるプリスムの傾斜角度θ5は大きくする必要がある。
【0017】図3は、上記の記載に基づいて作製される2次元配列したマルチプリスムシート(20)を説明する概略図である。X−X線断面図、Y−Y線断面図に示すように光源(11)からの水平距離が大きくなるに従ってプリスムの傾斜角が大きくなっている。
【0018】この様に液晶表示パネルに略直角に照射させることで、光を効率よく有効に活用でき光輝度表示装置が得られる。
【0019】また、プリズムの形状は四角錐である必要はなく、多角錐、図4に示す如く円錐、楕円錐等の形状であっても同様の効果が得られる。
【0020】また、入射角度θ1に対応して、出射角度φが略0°にするようなプリスムの傾斜角度θ5を設定されたマルチプリスムシートを作製することは、高度な加工技術で金型を作製しなければならず、費用と時間が必要となる。前述したようにある値の入射角θ1の場合、出射角度φが略0°にするようなプリスムの傾斜角度θ5を基準にして±5°ずれていても出射角度φが5°以内になるので、実用上、問題にならない程度の輝度の高い表示をすることが可能である。このことにより図5に示すように、プリズムの傾斜角度θ5が±5°変化しても出射角度φが5°以内であるような20Aの領域内の各プリズムを同一形状にしても構わない。同様に20B,20C,20Dの領域内の各プリズムを同一形状にすることができる。
【0021】マルチプリズムシートは シートあるいはフィルムで形成されている。その表面にプリズム形状が連続的に多数形成されている。本発明のマルチプリズムシートは、図10に示すようにポリメチルメタアクリレート(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)等の透明なプラスチック基材(20a)にアリル基を有するアクリレート系UV硬化樹脂(20b)でプリズムを成形させた2層になっているが、1層構造でもなんら問題はない。本発明のプリズムシートは、1方向だけではないマルチタイプであり、光の効率を最大限に良くするために形状が異なる。従って、上下方向と左右方向でプリズム頂角とピッチが異なる。その形状の異なり範囲は、液晶素子によって違うが、一般的にプリズム頂角は、90度±30度範囲内になり、プリズムピッチは、200ミクロン以下である。上記の様に本発明のマルチプリズムシートを用いることで光源からの光を効率よく有効に活用し、高輝度表示装置が得られる。さらに、マルチプリズムシートは、従来であれば2枚以上必要であったのが、本発明では1枚のシートで2方向の調整が可能であり、生産性にも優れたシートを使用し、高輝度表示装置が提供される。
【0022】
【発明の効果】本発明の液晶表示装置は、マルチプリズムシートを背面照明装置の手前に設ける事で光源からの効率が上がり、光を有効利用することができ、高輝度な液晶表示装置が提供できる。




 

 


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