(57)【要約】【課題】高価で消費電力が大きく厚みのある液晶パネル用ＬＥＤバックライトを薄く、低価格で低消費電力で高輝度が得られるようにする。【解決手段】断面形状が２等辺三角形で、かつ２等辺三角形の２つの等しい角が５０度以上５５度以下であり、この２つの等しい角のうちのひとつを頂角とする三角柱状プリズムを多数ならべた下向き配置のプリズムシートに、プリズムシートと水平な面からはかって１０〜２４度の入射角で、平行な方向に制御された光を上記の三角柱プリズムの斜面の面積の小さい面に対して垂直の方向から入射させる。三角柱プリズムの斜面の面積の大きい面で、この入射してきた光は、全反射させられ、三角柱プリズムの底面に対して垂直な方向に出射する。上記光学系を液晶表示装置のバックライトに用い、液晶パネルと２つの直交配置された偏光板を透過してきた光を、上記三角柱プリズムシートの三角柱と直交する方向に光を拡散させる機能を有する異方性拡散シートを用いて、拡散させる。【選択図】図１２
2007328309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大型液晶表示装置用バックライト光学システムに関して、１本の線状発光・光源または１列の点発光・光源列と複数の半円柱レンズを組みあわせて半円柱レンズの光学中心軸（Ｚ軸）の方向の光の発散角を２度〜８度の範囲内に制御した帯状光線発生光学ユニットを複数個並列に配置し、複数の上記帯状光線の出射方向を同じ方向にそろえ、液晶パネルに平行に配置された光偏向機能を有する複数のプリズム列からなるプリズムシートに液晶パネルの平面から計測して１０度〜２４度の範囲の入射角で帯状光線を入射させ、プリズムシートのプリズムの傾斜面で、帯状光線を全反射させ、液晶パネルの平面に対してほぼ垂直方向に帯状光線を出射させることを特徴とするバックライト光学システム。
【請求項２】
大型液晶表示装置用バックライト光学システムに関して、１本の線状発光・光源または１列の点発光・光源列と１本以上の半円柱レンズと、曲面反射集光ミラーを組みあわせた、発散角が２度〜８度の範囲内に制御された帯状光線発生光学ユニットを、複数個、曲面反射集光ミラーからの光の出射方向が同じ方向になるように並列に配置し、液晶パネルに平行に配置された光偏向機能を有する複数のプリズム列からなるプリズムシートに液晶パネルの平面から計測して１０度〜２４度の範囲の入射角で帯状光線を入射させ、プリズムシートのプリズムの傾斜面で、帯状光線を全反射させ、液晶パネルの平面に対してほぼ垂直方向に帯状光線を出射させることを特徴とするバックライト光学システム。
【請求項３】
大型液晶表示装置用バックライト光学システムに関して、１本の線状発光光源または１列の点発光・光源列と複数の半円柱レンズを組みあわせて半円柱レンズの光学中心軸（Ｚ軸）の方向の光の発散角を２度〜８度の範囲内に制御した帯状光線発生光学ユニットを、複数個、光の出射方向が互いに逆の方向になるように交互に並列に配置し、液晶パネルに平行に配置された光偏向機能を有する複数のプリズム列からなるプリズムシートに液晶パネルの平面から計測して、一方の帯状光源が＋１０度〜＋２４度の範囲で、他方の逆方向の帯状光源が−１０度〜−２４度の範囲で入射し、プリズムシートのプリズムの両方の傾斜面で、方向が逆向きの帯状光線を全反射させ、液晶パネルの平面に対してほぼ垂直方向に上記の帯状光線を出射させることを特徴とするバックライト光学システム。
【請求項４】
大型液晶表示装置用バックライト光学システムに関して、１本の線状発光・光源または１列の点発光・光源列と１本の半円柱レンズと曲面反射集光ミラーを組みあわせた、発散角が２度〜８度の範囲内に制御された帯状光線発生光学ユニットを、複数個、光の出射方向が互いに逆の方向になるように交互に並列に配置し、液晶パネルに平行に配置された光偏向機能を有する複数のプリズム列からなるプリズムシートに液晶パネルの平面から計測して、一方の帯状光源が＋１０度〜＋２４度の範囲で、他方の逆方向の帯状光源が−１０度〜−２４度の範囲で入射し、プリズムシートのプリズムの両方の傾斜面で、方向が逆向きの帯状光線を全反射させ、液晶パネルの平面に対してほぼ垂直方向に上記の帯状光線を出射させることを特徴とするバックライト光学システム。
【請求項５】
大型液晶表示装置用バックライト光学システムに関して、２本の互いに向きあった線状発光・光源または、２列の互いに向きあった点発光・光源列とそれぞれの光源に対応する２本の半円柱レンズと１本の円柱レンズを組みあわせて、半円柱レンズの光学中心軸（Ｚ軸）の方向の光の発散角が、円柱レンズを通過した後に２度〜８度の範囲内におさまるように制御され、互いに円柱レンズ領域で交差する２本の帯状光線を発生できる光学ユニットを複数個並列に配置し、液晶パネルに平行に配置された光偏向機能を有する複数のプリズム列からなるプリズムシートに液晶パネルの平面から計測して、一方の帯状光源が＋１０度〜＋２４度の範囲で、他方の逆方向の帯状光源が−１０度〜−２４度の範囲で入射し、プリズムシートのプリズムの両方の傾斜面で、方向が逆向きの帯状光線を全反射させ、液晶パネルの平面に対して、ほぼ垂直方向に上記の帯状光線を出射させることを特徴とするバックライト光学システム。
【請求項６】
請求項１，２，３，４，５に記載されているバックライトシステムに関して、線状発光光源または点発光・光源列が、白色またはＲ，Ｇ，Ｂの３原色の光を発光する無機ＥＬまたは有機ＥＬから構成されており、発光部がストライプ状になっており、半円柱レンズの長手方向（Ｘ方向）に、ストライプ状の発光領域が平行になるように配置されていることを特徴とするバックライト光学システム。
【請求項７】
請求項１，２，３，４，５に記載されているバックライトシステムに関して、点発光・光源列が、白色またはＲ，Ｇ，Ｂの３原色の光を発光するＬＥＤから構成されており、ＬＥＤの発光部がストライプ状になっており、半円柱レンズの長手方向（Ｘ方向）にストライプ状の発光領域が平行になるように配置されていることを特徴とするバックライト光学システム。
【請求項８】
請求項１，２，３，４，５に記載されているバックライトシステムに関して、線状発光光源または点発光・光源列から放出された光が入射してくる半円柱レンズの平面部に、半円柱レンズの長手方向のみに光を拡散させる異方性拡散機能が付加されていることを特徴とするバックライト光学システム。
【請求項９】
請求項２に記載されているバックライトシステムに関して、曲面反射集光ミラーと、線状発光・光源または点発光・光源列の光源を冷却するためのヒートシンクとが一体化されていることを特徴とするバックライト光学システム。
【請求項１０】
請求項２に記載されているバックライトシステムに関して、曲面反射集光ミラーと、線状発光・光源または点発光・光源列の光源を冷却するためのヒートシンクと、半円柱レンズとが一体化されていることを特徴とするバックライト光学システム。
【請求項１１】
請求項１，３に記載されているバックライトシステムに関して、複数の半円柱レンズと、線状発光・光源または点発光・光源列の光源を冷却するためのヒートシンクとが一体化されており、一体化するための半円柱レンズホルダーの側面をバックライトの筐体に接続するだけで半円柱レンズの光の中心軸（Ｚ軸）とプリズムシートに入射する角度が決まってしまうことを特徴とするバックライト光学システム。
【請求項１２】
請求項１，２，３，４，５に記載されているバックライトシステムに関して、光偏向機能を有する複数のプリズム列からなるプリズムシートの光源側の面にプリズム列が形成されており、このプリズムの頂角θが６０度〜７０度の範囲にありプリズムの頂角のふりわけ角θａ，θｂが｜θａ−θｂ｜＝０度である２等辺三角柱プリズムであることを特徴とするバックライト光学システム。
【請求項１３】
請求項１，２に記載されているバックライトシステムに関して、光偏向機能を有する複数のプリズム列からなるプリズムシートの光源側の面にプリズム列が形成されており、このプリズムの頂角θが５０度〜５５度の範囲にあり、プリズムの頂角のふりわけ角θａ，θｂの差の絶対値が１５度〜３０度の範囲にある２等辺三角柱プリズムであることを特徴とするバックライト光学システム。
【請求項１４】
請求項１，２，３，４，５に記載されているバックライトシステムに関して、光偏向機能を有する複数の異なるプリズム列からなるプリズムシートの光源側にプリズム列が形成されており、このプリズムの頂角θが６０度〜７０度の範囲にあり、プリズムの頂角のふりわけ角θａ，θｂが｜θａ−θｂ｜＝０度である２等辺三角柱プリズムと、頂角θが８０度〜１１０度の範囲にある２等辺三角柱プリズムとが交互に配置されており、かつ頂角θが８０度〜１１０度の範囲にある２等辺三角柱プリズムの方が頂角θが６０度〜７０度の範囲にある２等辺三角柱プリズムよりも頂角の峰の高さが低いことを特徴とするバックライト光学システム。
【請求項１５】
請求項１，２に記載されているバックライトシステムに関して、光偏向機能を有する複数の異なるプリズム列からなるプリズムシートの光源側ににプリズム列が形成されており、このプリズムの頂角θが５０度〜５５度の範囲にあり、プリズムの頂角のふりわけ角θａ，θｂの差の絶対値が１５度〜３０度の範囲にある２等辺三角柱プリズムと、頂角θが８０度〜１１０度の範囲にある２等辺三角柱プリズムとが交互に配置されており、かつ頂角θが８０度〜１１０度の範囲にある２等辺三角柱プリズムの方が頂角θが５０度〜５５度の範囲にある２等辺三角柱プリズムよりも頂角の峰の高さが低いことを特徴とするバックライト光学システム。
【請求項１６】
請求項１，２，３，４，５に記載されているバックライトシステムに関して、光偏向機能を有する複数のプリズム列からなるプリズムシートの光源側の面に、プリズム列が形成されており、かつ反対側の液晶パネル側の面には、プリズム列のプリズムが長くのびている方向と直交する方向のみ、光を拡散させる異方性拡散機能が付加されていることを特徴とするバックライト光学システム。
【請求項１７】
請求項１，２，３，４，５に記載されているバックライトシステムに関して、液晶パネルの走査線（Ｇａｔｅ電極）の長手方向と同じ方向に線状発光光源または、点発光・光源列が平行配列されていることを特徴とするバックライト光学システム。
【請求項１８】
請求項１，２，３，４，５に記載されているバックライトシステムに関して、液晶パネルの走査線（Ｇａｔｅ電極）の長手方向と同じ方向に線状発光光源または点発光・光源列が平行配列されていて、かつ光偏向機能を有する複数のプリズム列からなるプリズムシートも液晶パネルの走査線（Ｇａｔｅ電極）の長手方向とほぼ同じ方向にプリズムの頂角の峰が長くのびていることを特徴とするバックライト光学システム。
【請求項１９】
請求項１，２，３，４，５に記載されているバックライトシステムに関して、液晶パネルの偏光板の吸収軸または透過軸と同じ方向に、線状発光光源または点発光・光源列が平行配列されていることを特徴とするバックライト光学システム。
【請求項２０】
請求項１，２，３，４，５に記載されているバックライトシステムに関して、液晶パネルの偏光板の吸収軸または透過軸と同じ方向に線状発光・光源または点発光・光源列が平行配列されていて、かつ光偏向機能を有する複数のプリズム列からなるプリズムシートも線状発光・光源または点発光・光源列が平行配列されている方向と同じ方向にプリズムの頂角の峰が長くのびていることを特徴とするバックライト光学システム。
【請求項２１】
請求項１，２，３，４，５に記載されているバックライトシステムに関して、偏光変換分離素子シートの透過軸または反対軸と同じ方向に線状発光・光源または点発光・光源列が平行配列されていることを特徴とするバックライト光学システム。
【請求項２２】
請求項１，２，３，４，５に記載されているバックライトシステムに関して、偏光変換分離素子シートの透過軸または反対軸と同じ方向に線状発光光源または点発光・光源列が平行配列されていて、かつ光偏向機能を有する複数のプリズム列からなるプリズムシートも線状発光・光源または点発光・光源列が平行配列されている方向と同じ方向にプリズムの頂角の峰が長くのびていることを特徴とするバックライト光学システム。
【請求項２３】
請求項１，２，３，４，５に記載されているバックライトシステムに関して、液晶パネルの表面に配置されている偏光板の保護シートに形成されている異方性拡散面の光を拡散する方向と直交する方向に、光偏向機能を有する複数のプリズム列のプリズムの頂角の峰が長くのびていることを特徴とするバックライト光学システム。
【請求項２４】
請求項１，２，３，４，５に記載されているバックライトシステムに関して、液晶パネルの走査線（Ｇａｔｅ電極）がＯＦＦした時刻から、液晶の応答遅延時間が経過した後、この走査線アドレス位置に対応するバックライト領域から光が出射するように、線状発光光源または点発光・光源列の発光光学系のユニットを基本ユニット単位で部分点灯し、再度同じアドレス位置の走査線（Ｇａｔｅ電極）がＯＮし、新しいデータが液晶パネルの画素に書きこまれてから走査線がＯＦＦした後、この走査線アドレス位置に対応するバックライトの線状発光・光源または点発光・光源列をＯＦＦしてから液晶の応答遅延時間が経過した後、再度この走査線アドレス位置に対応するバックライト領域から光が出射するように線状発光・光源または点発光・光源列の発光光学系のユニットを基本ユニット単位で部分点灯させるスクロール（ｓｃｒｏｌｌ）部分点灯駆動することを特徴とするバックライト光学システム。
【請求項２５】
請求項１，２，３，４，５に記載されているバックライトシステムに関して、Ｒ，Ｇ，Ｂ３原色の線状発光光源または点発光・光源列のうちの１色をまず選択し、液晶パネルの走査線（Ｇａｔｅ電極）がＯＮし、新しいデータが液晶パネルの画素に書きこまれてから走査線がＯＦＦした後、液晶の応答遅延時間が経過した後、この走査線アドレス位置に対応するバックライト領域から選択された１色の光が出射するように、Ｒ，Ｇ，Ｂ３原色の線状発光・光源または点発光・光源列の発光・光学系のユニットを基本ユニット単位で部分選択点灯し、再度同じアドレス位置の走査線（Ｇａｔｅ電極）がＯＮし、新しいデータが液晶パネルの画素に書きこまれてから走査線がＯＦＦした後、この走査線アドレス位置に対応するバックライト領域から出射しつづけている選択された１色の光を消灯するためにＲ，Ｇ，Ｂ３原色の線状発光・光源または点発光・光源列の発光・光学系のユニットを基本ユニット単位で部分選択消灯する。走査線がＯＦＦした時刻から液晶の応答遅延時間が経過した後、この走査線の位置に対応するＲ，Ｇ，Ｂ３原色の線状発光光源または点発光・光源列のうちの前回選択されなかった残りのうちの１色を選択し、この走査線アドレス位置に対応するバックライト領域から新らしく選択された１色の光が出射するようにＲ，Ｇ，Ｂ３原色の線状発光・光源または点発光・光源列の発光・光学系のユニットを基本ユニット単位で部分選択点灯させる。以上の動作を連続してくりかえしおこない、Ｒ，Ｇ，Ｂ３原色の発光を色別に順番にスクロール（ｓｃｒｏｌｌ）部分点灯駆動することを特徴とするバックライト光学システム。
【請求項２６】
液晶表示装置のバックライトに用いられる光の偏向機能を有する複数の異なるプリズムを配列したプリズムシートに関して、プリズムの頂角θが６０度〜７０度の範囲にありプリズム頂角のふりわけ角θａ，θｂが｜θａ−θｂ｜＝０度である２等辺三角柱プリズムと、頂角が８０度〜１１０度の範囲にある２等辺三角柱プリズムとが交互に配列されており、頂角が８０度〜１１０度の範囲にある２等辺三角柱プリズムの頂角の峰の高さが、他のプリズムの峰の高さより低いことを特徴とするプリズムシート。
【請求項２７】
液晶表示装置のバックライトに用いられる光の偏向機能を有する複数の異なるプリズムを配列したプリズムシートに関して、プリズムの頂角θが５０度〜５５度の範囲にありプリズムの頂角のふりわけ角θａ，θｂの差の絶対値の値が１５度〜３０度の範囲にある２等辺三角柱プリズムと頂角θが８０度〜１１０度の範囲にある２等辺三角柱プリズムが交互に配列されており、頂角が８０度〜１１０度の範囲にある２等辺三角柱プリズムの頂角の峰の高さが、他のプリズムの峰の高さより低いことを特徴とするプリズムシート。
【請求項２８】
請求項２６，２７に記載のプリズムシートに関して、異なる頂角のプリズム列が配列されている面とは反対の面（裏面）に、プリズム列の頂角の峰がのびている方向と直交する方向にだけ光を拡散させる異方性拡散機能が付加されていることを特徴とするプリズムシート。
【請求項２９】
請求項１，２，３，４，５に記載されているバックライトシステムに関して点発光・光源列が白色またはＲ，Ｇ，Ｂの３原色の光を発光するＬＥＤから構成されており、ＬＥＤの発光部のアスペクト比が１：３以上ありＬＥＤの発光部の長い方向と半円柱レンズの長手方向（Ｘ方向）とが平行になるように配置されていることを特徴とするバックライト光学システム。
【請求項３０】
液晶表示装置のバックライトに用いられる光の偏向機能を有する複数の多角柱プリズムを配列したプリズムシートに関して、プリズムの頂角θが６０度〜７０度の範囲にあり、プリズム頂角のふりわけ角θａ，θｂが｜θａ−θｂ｜＝０であり、かつベースフィルム面に接する傾斜面の角度が３５度〜５０度の範囲にある５角柱が複数配列されていることを特徴とするプリズムシート。
【請求項３１】
液晶表示装置のバックライトに用いられる光の偏向機能を有する複数の多角柱プリズムを配列したプリズムシートに関して、プリズムの頂角θが５０度〜５５度の範囲にあり、プリズム頂角のふりわけ角θａ，θｂの差の絶対値の値が１５度〜３０度の範囲にあり、かつベースフィルム面に接する傾斜面の角度が３５度〜５０度の範囲にある５角柱が複数配列されていることを特徴とするプリズムシート。
【請求項３２】
請求項３０，３１に記載のプリズムシートに関して、複数の５角柱プリズムが配列されている面とは反対の面（裏面）に、プリズムの頂角の峰がのびている方向と直交する方向にだけ光を拡散させる異方性拡散機能が付加されていることを特徴とするプリズムシート。
【請求項３３】
フィールドシーケンシャル駆動方式アクティブマトリックス液晶表示装置に関して、１Ｈ期間（水平走査期間）に、１本のデータライン（映像信号線）から、Ｒ，Ｇ，Ｂ３原色から２つの異なる色データを１／２Ｈの時間だけずらして時分割して送り出し、ゲートライン（走査線）の方は，画面の垂直方向（Ｖ方向）で１／２Ｖだけはなれた異なる２行のゲートラインをそれぞれ別々に動作させ、１／２ＨだけタイミングをずらしてそれぞれのゲートラインをＯＦＦすることで、１／２Ｖだけはなれた異なる２行の画素に、別々に異なる色信号データを書きこむことができる。この動作を画面の上部から下部にむかって、または画面の下部から上部にむかっておこない、Ｒ，Ｇ，Ｂの３原色の色データを順番に時分割書きこみ表示することで１フィールドまたは１フレーム表示画面中に２色以上の異なる色信号を表示画面に書きこむことができることを特徴とするフィールドシーケンシャル駆動方式アクティブマトリックス液晶表示装置。
【請求項３４】
フィールドシーケンシャル駆動方式アクティブマトリックス液晶表示装置に関して、１Ｈ（水平走査）期間に、１本のデータライン（映像信号線）から、３つの異なる色データを１／３Ｈの時間だけずらして時分割して送り出し、ゲートライン（走査線）の方は、画面の垂直方向（Ｖ方向）で１／３Ｖだけはなれた異なる３行のゲートラインをそれぞれ別々に動作させ、１／３Ｈだけタイミングをずらして、それぞれのゲートラインをＯＦＦすることで、１／３Ｖだけはなれた異なる３行の画素に、別々に異なる色信号データを書きこむことができる。この動作を画面の上部から下部にむかって、または画面の下部から上部にむかっておこない、異なる３色以上の色信号データを順番に時分割書きこみ表示することで、１フィールドまたは、１フレーム表示画面中に３色以上の異なる色信号を表示画面に書きこむことができることを特徴とするフィールドシーケンシャル駆動方式アクティブマトリックス液晶表示装置。
【請求項３５】
フィールドシーケンシャル駆動方式アクティブマトリックス液晶表示装置に関して、表示画面全体を上下２つに分割して表示できるように１列のデータラインが上下に別々に分割されていて、別々に駆動できるように別々の外部駆動回路に接続されており、上部の画面領域では、１Ｈ（水平走査）期間に、１本のデータラインからＲ，Ｇ，Ｂの３原色のうちから２つの異なる色データを１／２Ｈだけずらして時分割して送り出し、ゲートラインの方は、画面の垂直方向（Ｖ方向）で１／４Ｖだけはなれた異なる２行のゲートラインをそれぞれ別々に動作させて、１／２ＨだけタイミングをずらしてそれぞれのゲートラインをＯＦＦすることで、１／４Ｖだけはなれた異なる２行の画素に、別々に異なる２色の色信号データを書きこむことができる。この動作を画面の上部から中央部にむかって、または画面の中央部から上部にむかって順番におこなうことをくりかえす。同時に、下部の画面領域では、１Ｈ（水平走査）期間に、１本のデータラインから上部画面領域で選択したものと同じ系統の色の異なる信号データを１／２Ｈだけずらして、上部画面領域と同じ色の順番で、時分割して送り出し、ゲートラインの方は、画面の垂直方向（Ｖ方向）で１／４Ｖだけはなれた異なる２行のゲートラインで、かつ画面の上部領域で選択されているゲートラインと、画面の水平中央線を線対称軸とする位置にある異なる２本のゲートラインをそれぞれ別々に動作させ、１／２ＨだけタイミングをずらしてそれぞれのゲートラインをＯＦＦすることで、１／４Ｖだけはなれた異なる２行の画素に別々に上部の画素領域で選択された種類と同じ系統の色信号データを書きこむことができる。
この動作を画面の下部から中央部にむかって、または画面の中央部から下部にむかって順番に、上部の画素領域と同期しておこなうことをくりかえすことを特徴とするフィールドシーケンシャル駆動方式アクティブマトリックス液晶表示装置。
【請求項３６】
フィールドシーケンシャル駆動方式アクティブマトリックス液晶表示装置に関して、表示画面全体を上下２つに分割して表示できるように１列のデータラインが上下に別々に分割されていて、別々に駆動できるように別々の外部駆動回路に接続されており、上部の画素領域では１Ｈ（水平走査）期間に、１本のデータラインから３つの異なる色データを１／３Ｈの時間だけずらして時分割して送り出し、ゲートライン（走査線）の方は、画面の垂直方向（Ｖ方向）で１／６Ｖだけはなれた異なる３行のゲートラインをそれぞれ別々に動作させて、１／３Ｈだけタイミングをずらして、それぞれのゲートラインをＯＦＦすることで、１／６Ｖだけはなれた異なる３行の画素に、別々に異なる３色の色信号データを書きこむことができる。この動作を画面の上部から中央部にむかって、または画面の中央部から上部にむかって、順番におこなうこうとをくりかえす。同時に下部の画面領域では、１Ｈ（水平走査）期間に、１本のデータラインから上部画面領域で選択したものと同じ系統の色の異なる信号データを１／３Ｈだけずらして、上部画面領域と同じ色の順番で、時分割して送り出し、ゲートラインの方は、画面の垂直方向（Ｖ方向）で１／６Ｖだけはなれた異なる３行のゲートラインで、かつ画面の上部領域で選択されているゲートラインと画面の水平中央線を線対称軸とする位置にある異なる３本のゲートラインを、それぞれ別々に動作させ１／３ＨだけタイミングをずらしてそれぞれのゲートラインをＯＦＦすることで、１／６Ｖだけ、はなれた異なる３行の画素に別々に上部の画素領域で選択された種類と同じ系統の色信号データを書きこむことができる。この動作を画面の下部から中央部にむかって、または、画面の中央部から下部にむかって順番に、上部の画素領域と同期しておこなうことをくりかえすことを特徴とするフィールドシーケンシャル駆動方式アクティブマトリックス液晶表示装置。
【請求項３７】
請求項３３，３４，３５，３６に記載してあるフィールドシーケンシャル駆動方式アクティブマトリックス液晶表示装置に関して、液晶表示装置の面発光光源として請求項１，２，３，４，５の発光光学系システムが用いられていることを特徴とするフィールドシーケンシャル駆動方式アクティブマトリックス液晶表示装置。
【請求項３８】
請求項３５，３６に記載してあるフィールドシーケンシャル駆動方式アクティブマトリックス液晶表示装置に関して、前記液晶表示装置のバックライト面発光光源として請求項１，２，３，４，５の帯状光線発生光学系システムが用いられており、液晶表示画面の中央部の位置に対応する前記帯状光線発生光学系の基本単位ユニットが、ただ１つ存在し、前記帯状光線発生光学系の基本単位ユニットの光学中心軸（Ｚ軸）に対応する光線が、光偏向機能を有するプリズムシートにより偏向され、前記液晶表示装置の画面の中央部に向けて垂直に出射されることを特徴とするフィールドシーケンシャル駆動方式アクティブマトリックス液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、超大型液晶ＴＶ用のバックライトシステムの面光源装置およびそれに使用される光偏向機能を有するプリズムシートに関するものであり、特に線状発光光源や点発光・光源列を用いて光の放射方向を精密に制御する方法と放射方向を精密に制御された光を液晶ＴＶ用パネルに対して最もコントラストを高めることのできる方向で入射させるための光偏向素子の改良と配置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】液晶表示装置のバックライトシステムに用いられる面光源装置は、光源を液晶パネルの直下に配置した直下型面光源装置と光源を液晶パネルのサイドに配置し導光板を用いたサイドエッジライト型面光源装置の２種類に大きく分類される。
サイドエッジライト型面光源装置は光源の光の有効利用効率が非常に高く液晶表示装置が他の表示装置よりも大幅に低消費電力化できた原因のひとつである。しかし超大型液晶ＴＶ用表示装置では、サイドエッジライト型面光源では導光板の重量が無視できなくなるため軽量化がはかれる直下型光源装置が主流になっている。【０００３】携帯電話用液晶表示装置やノートブックＰＣ用液晶表示装置では、直下型光源は、まったく用いられておらず低消費電力化と薄型化のためにサイドエッジライト型面光源が主流になっている。サイドエッジライト型面光源では導光板から出射した光を指向性のない拡散光に変換してから上向きの頂角９０度のプリズムシートを配置して拡散光を再度集光して、液晶パネル面に垂直方向に光を出射させる方式と、導光板から指向性のある拡散光を出射させ、下向きの頂角６７度のプリズムシートを配置して指向性のある拡散光の方向を、プリズムシートのプリズムの斜面で全反射させることで変化させ液晶パネル面に垂直な方向に出射させてから拡散シートで拡散の度あいを調整する方式に、大きく２つに分類することができる。
【特許文献１】特開平２−８４６１８
【特許文献２】特開平８−２６２４４１
【特許文献３】特開平６−１８８７９
【特許文献４】特開平８−３０４６３１
【特許文献５】特開平９−１６００２４
【特許文献６】特開平１０−２５４３７１
【特許文献７】特開平１１−３２９０３０
【特許文献８】特開２００１−１６６１１６
【特許文献９】特開２００３−３０２５０８
【特許文献１０】特開２００４−４６０７６
【特許文献１１】特開２００４−２３３９３８
【特許文献１２】特開２００５−４９８５７
【特許文献１３】特開２００６−１０６５９２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】直下型方式では、光源の光の強度を均一化させるために拡散板の拡散度の度あいの強いシートを用いるために、光源の出す光の利用効率をあげることができない。利用効率を向上するために、図１にあるように拡散板によって完全拡散光となった光を上向きの頂角が９０度のプリズムシートを用い集光している。拡散板で拡散光の均一化をはかるために輝度の一番低い領域に輝度の高い領域をあわせるしか方法がないために原理的に直下型方式の場合、光源からの光を拡散光にかえてからプリズムシートで集光する光学系では低消費電力化することは不可能である。【０００５】サイドエッジライト型方式では、図２にあるように導光板を用いているために、液晶ＴＶ表示装置のようにパネルサイズが大型化してくると導光板の厚みを厚くしなければ画面全体の輝度を均一化できない。このためにパネルサイズが大きくなってくると導光板の重量が非常に重くなり、液晶表示装置の利点が、失われてしまう。
さらに光源をパネルの四辺にしか配置することができないのでパネルサイズが大きくなればなるほど光源の光量が急激に増大していくため従来の冷陰極管（ＣＣＦＬ）では３０インチ程度までがこの方式では限界であった。光の利用効率の良い下向きのプリズムシートを用いる方式ではパネルの長辺の２辺しか光源を配置することができないため直下型のように輝度を高めることができなかった。【０００６】サイドエッジライト型方式では、大型液晶ＴＶ表示装置をフィールドシーケンシャル駆動するために画面をブロックにわけて駆動しようとした場合、発光領域を精密に制御することが難かしくフィールドシーケンシャル駆動用のバックライトシステムは、大型パネルでは、すべて直下型方式で開発がおこなわれている。ＬＥＤのような点光源を用いて直下型面光源装置を作る場合、図１にあるような光学系を用いているためにＬＥＤの個数が多く必要となり、消費電力の増大と、実装コストの増加をさけることができない。【０００７】本発明の目的は、図２にあるような下向きのプリズムシートを用いて線光源や点光源から放出された光を、効率良く利用して大型液晶ＴＶ用面光源を作ることで低消費電力化と薄型化とフィールドシーケンシャル駆動用に対応できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】本発明は上記課題を解決するために下記の手段を用いる。
〔手段１〕１本の線状発光光源または１列の点発光・光源列と光学中心軸（Ｚ方向軸）をそろえた複数の半円柱レンズを組みあわせて光学中心軸（Ｚ軸）の方向の光の発散角を２度〜８度の範囲内に制御した帯状光線を発生させることができる光学ユニットを複数個並列に配置し、複数の帯状光線の出射方向を同じ方向にそろえ、液晶パネルに平行に配置された光偏向機能を有する複数のプリズム列からなるプリズムシートに液晶パネルの平面から計測して１０度〜２４度の範囲の入射角で帯状光線を入射させ、プリズムシートのプリズムの傾斜面で、入射してきた帯状光線を全反射させて、液晶パネルの平面に対してほぼ垂直方向に帯状光線を出射させることができる光学系を用いた。【０００９】〔手段２〕１本の線状発光光源または１列の点発光光源列と、光学中心軸（Ｚ方向軸）をそろえた１本以上の半円柱レンズと、光学軸のずれた曲面反射集光ミラーを組みあわせて、発散角を２度〜８度の範囲内におさまるように制御した帯状光線を発生させることができる光学ユニットを、複数個  曲面反射集光ミラーからの光の出射方向が同じ方向になるように並列に配置し、液晶パネルに平行に配置された光偏向機能を有する複数のプリズム列からなるプリズムシートに液晶パネルの平面から計測して１０度〜２４度の範囲の入射角で上記帯状光線を入射させ、液晶パネルの平面に対してほぼ垂直方向に帯状光線を出射させることができる光学系を用いた。【００１０】〔手段３〕１本の線状発光光源または１列の点発光・光源列と光学中心軸（Ｚ方向軸）をそろえた複数の半円柱レンズを組みあわせて光学中心軸（Ｚ軸）の方向の光の発散角を２度〜８度の範囲内に制御した帯状光線を発生させることができる光学ユニットを、光の出射方向が互いに逆の方向になるように交互に並列に向きあうように複数個配置し、液晶パネルに平行に配置された光偏向機能を有する複数のプリズム列からなるプリズムシートに液晶パネルの平面から計測して一方の帯状光源が＋１０度〜＋２４度の範囲で、他方の逆方向の帯状光源が−１０度〜−２４度の範囲で入射し、プリズムシートのプリズムの両方の傾斜面で、方向が逆向きの帯状光線を全反射させ、液晶パネルの平面に対してほぼ垂直方向に上記の帯状光線を出射させることができる光学系を用いた。【００１１】〔手段４〕１本の線状発光・光源または１列の点発光・光源列と光学中心軸（Ｚ方向軸）をそろえた１本以上の半円柱レンズと、光学軸のずれた曲面反射集光ミラーを組みあわせた、発散角が２度〜８度の範囲内に制御された帯状光線発生光学ユニットを、光の出射方向が互いに逆の方向になるように交互に並列に複数個配置し、液晶パネルに平行に配置された光偏向機能を有する複数のプリズム列からなるプリズムシートに、液晶パネルの平面から計測して、一方の帯状光源が＋１０度〜＋２４度の範囲で、他方の逆方向の帯状光源が−１０度〜−２４度の範囲で入射し、プリズムシートのプリズムの両方の傾斜面で、方向が逆向きの帯状光線を全反射させ、液晶パネルの平面に対してほぼ垂直方向に上記の帯状光線を出射できる光学系を用いた。【００１２】〔手段５〕２本の互いに向きあった線状発光・光源または、２列の互いに向きあった点発光・光源列と、そ���ぞれの光源に対応する２本の半円柱レンズと、１本の円柱レンズを組みあわせて、半円柱レンズの光学中心軸（Ｚ方向軸）の方向の光の発散角が、円柱レンズを通過した後に２度〜８度の範囲内におさまるように制御され、互いに円柱レンズ領域で交差する２本の帯状光線を発生できる光学ユニットを複数個並列に配置し、液晶パネルに平行に配置された光学偏向機能を有する複数のプリズム列からなるプリズムシートに液晶パネルの平面から計測して、一方の帯状光源が＋１０度〜＋２４度の範囲で、他方の逆方向の帯状光源が−１０度〜−２４度の範囲でそれぞれ入射し、プリズムの両方の傾斜面で、方向が逆向きの帯状光線を全反射させ、液晶パネルの平面に対して、ほぼ垂直方向に、上記帯状光線を出射できる光学系を用いた。【００１３】〔手段６〕手段１，２，３，４，５に記載した光学系で、線状発光・光源または点発光・光源列が、白色またはＲ，Ｇ，Ｂの３原色の光を発光するＬＥＤやＥＬから構成されており、発光部がストライプ状になっており、半円柱レンズの光学中心軸（Ｚ方向軸）と垂直な方向で、半円柱レンズの長手方向（Ｘ方向軸）と平行になるように配置した。【００１４】〔手段７〕手段６の白色またはＲ，Ｇ，Ｂの３原色の光を発光するＬＥＤの発光部のアスペクト比が１：３以上のＬＥＤ点光源列を半円柱レンズの長手方向（Ｘ方向）と平行になるように、配置した。【００１５】〔手段８〕手段１，２，３，４，５に記載した光学系で、線状発光・光源または点発光・光源列から放出された光が入射する半円柱レンズの平面部に、半円柱レンズの長手方向（Ｘ方向軸）のみに光を拡散させる異方性拡散機能を付加した。【００１６】〔手段９〕手段２に記載した光学系で、曲面反射集光ミラーと線状発光・光源または点発光・光源列の光源を冷却するためのヒートシンクとを一体化した。【００１７】〔手段１０〕手段２に記載した光学系で、曲面反射集光ミラーと線状発光・光源または点発光・光源列の光源を冷却するためのヒートシンクと帯状光線を作るための半円柱レンズとを一体化した。【００１８】〔手段１１〕手段１，３に記載した光学系で、複数の半円柱レンズと、線状発光光源または点発光・光源列の光源を冷却するためのヒートシンクとが一体化されており、複数の半円柱レンズの光学中心軸（Ｚ方向軸）をそろえるための半円柱レンズホルダーの側面をバックライトの筐体に接続するだけで半円柱レンズから放出される帯状光線の光の中心軸（Ｚ方向軸）とプリズムシートに入射する角度が決められるようにした。【００１９】〔手段１２〕手段１，２，３，４，５に記載した光学系で、光偏向機能を有する複数のプリズム列からなるプリズムシートの光源側の面にプリズム列を形成し、このプリズムの頂角θが６０度〜７０度の範囲にあり、プリズムの頂角のふりわけ角θａ，θｂが｜θａ−θｂ｜＝０度である２等辺三角柱プリズムを用いた。【００２０】〔手段１３〕手段１，２に記載した光学系で、光偏向機能を有する複数のプリズム列からなるプリズムシートの光源側の面にプリズム列が形成されており、このプリズムの頂角θが５０度〜５５度の範囲にあり、プリズムの頂角のふりわけ角θａ，θｂの差の絶対値が１５度〜３０度の範囲にある２等辺三角柱プリズムを用いた。【００２１】〔手段１４〕手段１，２，３，４，５に記載されている光学系で、光偏向機能を有する複数の異なるプリズム列からなるプリズムシートの光源側にプリズム列が形成されており、このプリズムの頂角θが６０度〜７０度の範囲にあり、プリズムの頂角のふりわけ角θａ，θｂが｜θａ−θｂ｜＝０度である２等辺三角柱プリズムと、頂角θが９０度〜１１０度の範囲にある２等辺三角柱プリズムとが交互に配置されており、かつ頂角θが９０度〜１１０度の範囲にある２等辺三角柱プリズムの方が、頂角θが６０度〜７０度の範囲にある２等辺三角柱プリズムよりも頂角の峰の高さが低いプリズムシートを用いた。【００２２】〔手段１５〕手段１，２に記載されている光学系で、光偏向機能を有する複数の異なるプリズム列からなるプリズムシートの光源側にプリズム列が形成されており、このプリズムの頂角θが、５０度〜５５度の範囲にあり、プリズムの頂角のふりわけ角θａ，θｂの差の絶対値が１５度〜３０度の範囲にある２等辺三角柱プリズムと、頂角θが９０度〜１１０度の範囲にある２等辺三角柱プリズムとが交互に配置されており、かつ頂角θが９０度〜１１０度の範囲にある２等辺三角柱プリズムの方が頂角θが５０度〜５５度の範囲にある２等辺三角柱プリズムよりも頂角の峰の高さが低いプリズムシートを用いた。【００２３】〔手段１６〕手段１，２，３，４，５に記載されている光学系で、光偏向機能を有する複数のプリズム列からなるプリズムシートの光源側の面に、プリズム列が形成されており、かつ反対側の液晶パネル側の面には、プリズム列のプリズムが長くのびている方向と直交する方向にのみ光を拡散させる異方性拡散機能を付加した。【００２４】〔手段１７〕手段１，２，３，４，５に記載されている光学系に関して、液晶パネルの走査線（Ｇａｔｅ電極）の長手方向と同じ方向に線状発光・光源または点発光・光源列が平行配列されるように配置した。【００２５】〔手段１８〕手段１，２，３，４，５に記載されている光学系に関して、液晶パネルの走査線（Ｇａｔｅ電極）の長手方向と同じ方向に、線状発光光源または点発光・光源列が平行配列されていて、かつ、光偏向機能を有する複数のプリズム列からなるプリズムシートも液晶パネルの走査線（Ｇａｔｅ電極）の長手方向とほぼ同じ方向にプリズムの頂角の峰が長くのびているように配置した。【００２６】〔手段１９〕手段１，２，３，４，５に記載されている光学系に関して、液晶パネルの偏光板の吸収軸または透過軸と同じ方向に線状発光光源または点発光・光源列が平行配列されているように配置した。【００２７】〔手段２０〕手段１，２，３，４，５に記載されている光学系に関して、液晶パネルの偏光板の吸収軸または透過軸と同じ方向に線状発光光源または点発光・光源列が平行配列されていてかつ光偏向機能を有する複数のプリズム列からなるプリズムシートも線状発光・光源または点発光・光源列が平行配列されている方向と同じ方向（Ｘ方向）に、プリズムの頂角の峰が長くのびているように配置した。【００２８】〔手段２１〕手段１，２，３，４，５に記載されている光学系に関して、偏光変換分離素子シートの透過軸または反射軸と同じ方向に線状発光・光源または、��発光・光源列が平行配列されているように配置した。【００２９】〔手段２２〕手段１，２，３，４，５に記載されている光学系に関して、偏光変換分離素子シートの透過軸または反射軸と同じ方向に線状発光・光源または、点発光・光源列が平行配列されていて、かつ光偏向機能を有する複数のプリズム列からなるプリズムシートも線状発光・光源または点発光・光源列が平行配列されている方向と同じ方向（Ｘ方向）に、プリズムの頂角の峰が長くのびているように配置した。【００３０】〔手段２３〕手段１，２，３，４，５に記載されている光学系に関して、液晶パネルの表面に配置されている偏光板の保護シートに形成されている異放性拡散面の光を拡散する方向と直交する方向に、光偏向機能を有する複数のプリズム列のプリズムの頂角の峰が長くのびているよう配置した。【００３１】〔手段２４〕手段１，２，３，４，５に記載されている光学系に関して、液晶パネルの走査線（Ｇａｔｅ電極）がＯＮして画素に新しいデータを書きこんでからＯＦＦした時刻から液晶の応答遅延時間が経過した後、この走査線アドレス位置に対応するバックライト領域から光が出射するように、線状発光・光源または、点発光・光源列の発光光学系のユニットを基本ユニット単位で部分点灯し、再度同じアドレス位置の走査線（Ｇａｔｅ電極）がＯＮし、新しいデータが液晶パネルの画素に書きこまれてから、走査線がＯＦＦした後、この走査線アドレス位置に対応するバックライトの線状発光・光源または点発光・光源列をＯＦＦしてから液晶の応答遅延時間が経過した後、再度この走査線アドレス位置に対応するバックライト領域から光が出射するように、線状発光・光源または点発光・光源列の発光光学系のユニットを基本ユニット単位で部分点灯させるスクロール（ｓｃｒｏｌｌ）部分点灯駆動方式を用いた。【００３２】〔手段２５〕手段１，２，３，４，５に記載されている光学系に関して、Ｒ，Ｇ，Ｂの３原色の線状発光光源または点発光・光源列のうちから１色をまず選択し、液晶パネルの走査線（Ｇａｔｅ電極）がＯＮし、新しいデータが液晶パネルの画素に書きこまれてから、走査線がＯＦＦした後、液晶の応答遅延時間が経過した後、この走査線のアドレス位置に対応するバックライト領域から選択された１色の光が出射するように、Ｒ，Ｇ，Ｂの３原色の線状発光・光源または、点発光・光源列の発光・光源列のユニットを基本ユニット単位で部分選択点灯し、再度同じアドレス位置の走査線（Ｇａｔｅ電極）がＯＮし、新しいデータが液晶パネルの画素に書きこまれてから走査線がＯＦＦした後、この走査線アドレス位置に対応するバックライト領域から出射しつづけている選択された１色の光を消灯するためにＲ，Ｇ，Ｂの３原色の線状発光・光源または点発光・光源列の発光・光学系のユニットを基本ユニット単位で部分選択消灯する。次に走査線がＯＦＦした時刻から液晶の応答遅延時間が経過した後、この走査線の位置に対応するＲ，Ｇ，Ｂの３原色の線状発光・光源または点発光・光源列のうちの前回選択されなかった残りのうちの１色を選択し、この走査線のアドレス位置に対応するバックライト領域から新らしく選択された１色の光が出射されるようにＲ，Ｇ，Ｂの３原色の線状発光・��源または、点発光・光源列の発光光源系のユニットを、基本ユニット単位で部分選択点灯させる。以上の動作を連続してくりかえしおこない、Ｒ，Ｇ，Ｂの３原色の発光を色別に順番にスクロール（ｓｃｒｏｌｌ）部分点灯駆動する方式を用いた。
【発明の効果】
【００３３】バックライトの発光光源の発光部を細い線状または点列で形成することで光の進行方向を半円柱レンズの光学中心軸（Ｚ方向軸）方向で精密に制御することが可能となり、光の有効利用効率を大幅に向上することができるので低消費電力化可能である。
さらに異方性拡散機能を持たせた光学素子を用いることで輝度の均一化を発光光源の密度を増加させることなく実現できるため、点発光光源の数を従来の直下型の方式からくらべて大幅に低減することができるので、ＬＥＤバックライトで一番問題となっていた実装コストを大幅に低減できる。【００３４】本発明では、導光板を用いないで、半円柱レンズや曲面反射集光ミラーなどを用いているので、大型液晶表示装置用のバックライトでも重量の増加はそれほど大きな問題とはならない。半円柱レンズのかわりに半円柱フレネルレンズを用いることで大幅な軽量化も可能である。さらに光偏向プリズムシートへの入射角を１０度近くまであさく斜めから入射させることで直下型のＬＥＤバックライトでも全体の厚みを３０ｍｍ程度まで薄くすることが可能である。【００３５】本発明の２種類の異なるプリズムを交互に配列させた下向きの複合プリズムシートを用いることで、偏光分離光学素子で反射された光を効率よく再度偏光分離光学素子に反射させることが可能となるため光の有効利用効率を高めることが可能となり消費電力を低減できる。【００３６】本発明の光学系を用いたバックライトシステムでは、液晶パネルの直交する偏光板の偏光軸方向のみに光を拡散放出させることが可能なので、偏光軸に対して±４５度方向の光拡散放出を従来の完全拡散放出型のバックライトにくらべて大幅に低減できる。このためＩＰＳモードやＦＦＳモードなどの横電界方式液晶表示パネルでは本発明のバックライトを用いた場合、高価な光学補償フィルムを用いる必要がなくなるので大幅なコストダウンとコントラストの向上が実現できる。
【実施例１】
【００３７】図４７，図４８，図４９，図５０，図５２，図５３，図５４は、本発明の線状発光光源または点発光・光源列の平面図である。すべてのタイプで発光部がＸ方向に１列にそろえられており帯状光線を精度良く放出できるよう配置されている。発光部は細ければ細いほど放出角度の制御が精度良くおこなえるので従来のＬＥＤチップの発光部とは、形状が異なっている。白色ＬＥＤの場合には図４７のような正方形のチップよりも図５４のような横長のチップの方が実装個数を低減できるので、実装コストを低下できる。横長チップの方がヒートシンク基板に実装するときの実装精度を向上できるので本発明では図５４のような横長チップの形状のＬＥＤを用いた方が良い。【００３８】フィールドシーケンシャル駆動方式用の線状発光・光源・または点発光・光源列は図４８，図４９，図５３のように、Ｒ，Ｇ，Ｂの３原色ＬＥＤの発光部をＸ方向に１列にそろえて配置する点に特徴がある。
本発明の光学系では、半円柱レンズや半円柱フレネルレンズを用いてＸ方向には集光機能を持たせないために図４９のようにＲ，Ｇ，Ｂの３原色を完全に３色の発光部を分離して配置してもＸ方向の発散角が大きいので良好な均一輝度を得ることができる。Ｒ，Ｇ，Ｂを３列に線状に配列するよりも図５３のように一列にＲ，Ｇ，Ｂを破線状に配列する方式の方が光の方向性の精密制御がやりやすい。
ヒートシンク基板には、発光光源の電力供給のための配線回路や、発光量の精密調整用の薄膜抵抗体なども一体化して組みこまれている。
【実施例２】
【００３９】図１３，図１８，図１９，図２０，図２１，図２２，図２３，図３０，図３１は、本発明の複数個の半円柱レンズや半円柱フレネルレンズを用いた帯状光線発生光学ユニットである。本発明の実施例では、２本の半円柱レンズを用いているものが標準となっている。
３本の半円柱レンズで構成しても良いがコストや重量の増加の問題もあり、２本の半円柱レンズの構成が最良と思われる。２本の半円柱レンズの光学中心軸（Ｚ軸）をそろえておき、Ｚ軸上に、線状発光光源の発光部や点発光・光源列の発光部がくるように配置されている。図２０，図２１，図２３，図３０にあるように本実施例の場合には、下向きのプリズムを複数配列したプリズムシートに一方向から帯状光線を入射させている。帯状光線が完全に平行な場合には帯状光線どうしをかさねあわせて接続させることは不可能なので図１３，図３１にあるように、帯状光線にわずかな発散角を持たせている点に本発明の特徴がある。光学中心軸（Ｚ軸）の上側の発散角（Ωｕ）と下側の発散角（Ωｄ）は、それぞれＺ軸からはなれる方向に設定しなければならない。Ωｕ，Ωｄともにそれぞれの値は５度以内でΩｕとΩｄの合計した値が２度〜８度の範囲におさまるように２本の半円柱レンズの配置を調整すると、帯状光線どうしのかさねあわせがうまくできる。Ωｕの値の方がΩｄの値よりも大きくなるように設定するとさらに帯状光線どうしの接合が良好となる。このようなΩｕとΩｄの値をかえることのできる非円柱レンズを用いても良い。Ｆｉｒｓｔ半円柱レンズとＳｅｃｏｎｄ半円柱レンズの光軸をずらしたり、どちらかの半円柱レンズを傾むけても良い。【００４０】図１３，図１８，図１９，図２２にあるようにＳｅｃｏｎｄ半円柱レンズに半円柱フレネルレンズを用いることで軽量化をはかることができる。さらに図１８，図１９，図２２にあるように帯状光線発生光学ユニット部にＸ軸方向への光拡散を増大させるために異方性拡散機能を付加させることで点発光光源の配列ピッチを大きく拡大することができ点発光光源の実装コストを低下させることができる。図１８では、異方性拡散板を用いているが図１９，図２２では、Ｆｉｒｓｔ半円柱レンズやＳｅｃｏｎｄ半円柱レンズの光の入射してくる平面部に異方性拡散機能が付加されている。
図５２のような完全な線光源の場合にはこのような異方性拡散機能は必要ない。【００４１】図２７は、白色ＬＥＤの発光指向特性である。発光光源に、Ｆｉｒｓｔ半円柱レンズを設置したものを計測した値である。図２５のＺ−Ｙ方向の指向特性とＺ−Ｘ方向の指向特性の値である。
本発明の場合Ｚ方向軸にほぼ平行な帯状光線を発生させなければならないので発光部と半円柱レンズの光学中心軸（Ｚ軸）との配置の位置精度は、非常に高いものが要求される。そのために本発明では図３１にあるようなレンズホルダーを作り、発光光源とヒートシンクと２本の半円柱レンズを一体化させた光学ユニットを用いている。レンズホルダーの側面をバックライトの筺体に直接接続させることで光偏向機能を持つプリズムを複数配列した下向きプリズムシートに入射する角度を再現性よくしかも光学ユニットごとでバラツキが生じないようにしてある。レンズホルダーは光を反射する白色の色のプラスチックで作られている。プリズムシート面と光学中心軸（Ｚ軸）の交差角は１０度から２４度の角度の範囲の値を選定している点が本発明の特徴である。３０度でも良いがこの場合には、光学ユニットの数が多く必要となりコストが高くなってしまうしバックライトの厚みも厚くなってしまう。１０度以下では光の入射角があさくなりすぎ光学ユニットの組み立て精度が非常に難かしくなってしまう。最適な交差角は１５度から２０度の範囲である。
【実施例３】
【００４２】図１６，図２４，図３８，図３９，図５８は、半円柱レンズと曲面反射集光ミラーを組みあわせた帯状光線発生光学ユニットの断面図と上記光学ユニットを複数個並列配置したバックライトの断面図である。曲面反射ミラーで帯状光線の発散角を調整することができる点に特徴がある。帯状光線をおり返しているために発光・光源からプリズムシートに入射するまでの光路を大きくとれるので点発光光源のＸ方向の配列ピッチを大きくとれるが、反射光学系を用いているために反射ミラーの加工精度や組み立て精度が難かしくなる。図５８では点発光光源から発光した光の利用効率をあげるために半円柱レンズを２本使用した光学系を用いている。
実施例２と同じく帯状光線は１方向から下向きプリズムシートに入射している。入射角度はプリズムシートのベースフィルム面から計測して１０度から２４度の角度の範囲を選定している。最適な入射角は、実施例２と同様に１５度から２０度の範囲である。【００４３】図３８，図５８は点発光・光源列と半円柱レンズを組みこんだレンズホルダーなどの集光レンズ系と曲面反射ミラー系と光源を冷却するためのヒートシンクを一体化させた光学ユニットの断面図である。Ｘ方向の点光源の実装ピッチを拡大するために、Ｆｉｒｓｔ半円柱レンズかＳｅｃｏｎｄ半円柱レンズの光の入射する側の平面部にＸ方向への光拡散を増大させる異方性拡散機能を付加することで輝度の均一性を向上することが可能である。【００４４】図３９は、図１６，図２４と類似しているが、曲面反射ミラーが図１６，図２４のような２次元反射ミラーではなく複雑な３次元形状の反射ミラーで構成されている。図１６，図２４では、光学ユニットを複数用いる場合Ｘ方向軸の配置位置に大きな制約はないが、図３９の場合は、Ｘ方向軸の配置位置にも制約がくわわってしまうが、帯状光線の有効利用率を向上させることができるので消費電力を可能なかぎり低減したい場合には、図３９の光学ユニットを用いてバックライトを組み立てると良い。
【実施例４】
【００４５】図１５は、光偏向機能を有するプリズムを複数配列した下向きプリズムシートに２方向から帯状光線を入射させる光学ユニットを複数並列に配置したバックライトの断面図である。実施例２の光学ユニットを２組み互いに向きをかえて交互に配置したものである。消費電力は無視してバックライトの光量を増大する場合に用いられる光学系である。図１５の半円柱レンズを半円柱フレネルレンズにおきかえることで軽量化することができる。
【実施例５】
【００４６】図１７は、光偏向機能を有するプリズムを複数配列した下向きプリズムシートに２方向から帯状光線を入射させる光学ユニットを複数並列に配置したバックライトの断面図である。実施例３の光学ユニットを２組互いに向きをかえて交互に配置したものである。バックライトの光量を増大する場合に有効である。反射ミラー系と発光・光源系を一体化することができないのでバックライトの組み立てを簡略化できないが軽量化することは可能である。実施例４よりも薄型化することができる。
【実施例６】
【００４７】図１４は、光偏向機能を有するプリズムを複数配列した下向きプリズムシートに２方向から帯状光線を入射させる光学ユニットを複数並列に配置したバックライトの断面図である。１本の円柱レンズに線状発光・光源または点発光・光源列を互いに向きあうように配置し、円柱レンズの領域で方向の異なる光が交差する点に特徴がある。図２５，図２６にあるような、半円柱レンズを用いた光源を２組互いに向きあわせて１本の円柱レンズに光を入射させているため、実施例４よりも薄型化できるが、円柱レンズの重量を軽減することができない。
実施例５と同様にバックライトの光量を増大する場合には有効である。
【実施例７】
【００４８】図４１，図４２，図４３は、本発明のバックライトで用いられる光偏向機能を有するプリズムを複数配列した下向きプリズムシートの基本単位のプリズムの断面図である。プリズムシートのベースフィルム面に対してベースフィルム面から計測して１２度で入射した後ベースフィルム面に垂直に光が出ていくものが図４１であり、１６度で入射した後ベースフィルム面に垂直に光が出ていくものが図４３であり、１９度で入射した後ベースフィルム面に垂直に光が出ていくものが図４２である。
どのプリズムの場合でも、入射光は、入射側のプリズムの斜面と向きあう反対側の斜面で完全反射されてベースフィルム面に垂直方向に光の進行方向が偏向されている。帯状光線の光学中心軸（Ｚ軸）が図４１，図４２，図４３にあるような光線の入射角と同じ角度に設定されていれば帯状光線の大部分はベースフィルム面に垂直な方向で出射される。数度以内の発散角であればほとんどベースフィル面から垂直方向に近い方向で出射される。その時、帯状光線のＹ方向の幅Ｗは、入射角σに応じてベースフィルム面から１／Ｓｉｎσ倍された幅つまりＷ／ｓｉｎσの幅に拡大される。
１９度入射の場合には３倍の幅に拡大されて出射されることになる。１２度入射の場合には約５倍ちかい幅に拡大される。
図５にあるように頂角６０度の正三角柱プリズムシートでは入射角は３０度になり、拡大率は２倍にしかならない。拡大率が小さいと、帯状光線の本数つまり線状光源や点発光・光源列の数が多く必要となりコストが増加してしまう。そのために入射角は３０度以下でなければならない。拡大率を大きく設定すると入射角が小さくなり輝度の変化率も大きくなってしまう。入射角８度では拡大率は７倍以上になり入射角の精度のバラツキを制御することが難しくなってしまう。そのため入射角は１０度以上が必要となる。【００４９】図４１，図４２，図４３の下向きプリズムに発散角の小さな帯状光線を入射させプリズムの斜面で全反射させベースフィルム面に垂直方向に光を出射させた時の指向特性図が図５９である。
図６０にあるようにベースフィルムの裏面に異方性拡散機能を付加した場合の指向特性図が図５６である。図４１，図４２，図４３の下向きプリズムと、液晶パネルの表面にはりつける偏光板の保護フィルムに異方性拡散機能を付加した図３２や図３３のような偏光板を組みあわせても図５６のような指向特性を得ることができる。ＩＰＳモードやＦＦＳモードでは、±４５度方向の光ぬけが発生するのでコントラストが±４５度方向でいちじるしく悪化してしまう問題があるため、図５５のような指向特性を有するバックライトを用いた場合には特殊な光学補償フィルムを用いて±４５度方向の光ぬけを防止しなければならなかった。
この特殊な光学補償フィルムは大面積化することが難かしく非常に高価なものになっており、コスト低減のさまたげとなっていた。
本発明のバックライト光学系を用いて図５６か、図５９の指向特性を有するバックライトをＩＰＳモードやＦＦＳモードなどの横電界方式液晶パネルと組みあわせると±４５度方向での光ぬけの問題は解決してしまう。図５６，図５９の指向特性を有するバックライトには±４５度方向から光が出射していないので、光ぬけが原理的に生じないからである。
液晶パネルの表面の偏光板を通過した光を等方拡散機能を有する面を通過させると、図５７の指向特性を持つようになる。
図５６の場合には、等方拡散機能を偏光板の表面に持たせれば良い。図５９の場合には、異方性拡散機能を偏光板の保護フィルムに付加し、さらに等方拡散機能を持ったフィルムを偏光板の上にかさねることで図５７の指向特性を実現できる。本発明のバックライト光学システムは横電界方式液晶モードに非常に適した指向特性を実現できるため、特殊な光学補償フィルムが必要なくなり大幅なコスト削減が可能となる。【００５０】図４１，図４２，図４３の下向きプリズムの場合には、プリズムの斜面のどちら側から光が入射しても良いのでバックライトを組み立てる時のトラブル発生がまったくない。図１４，図１５，図１６，図１７，図２０，図２１，図２３，図２４，図３０，図３９などすべての方式に適用することが可能である。プリズムの頂角がそれほど鋭角にはなっていないので製造しやすく、しかもハンドリング時の頂角破損も発生しにくいので、バックライトの量産に適している。
【実施例８】
【００５１】図４４，図４５，図４６は、本発明のバックライトで用いられる光偏向機能を有するプリズムを複数配列した下向きプリズムシートの断面図である。プリズムシートのベースフィルム面に対してベースフィルム面から計測して１２度で入射した後、ベースフィルム面に垂直に光が出ていくものが図４４であり、１６度で入射した後、ベースフィルム面に垂直に光が出ていくものが図４５であり、１９度で入射した後、ベースフィルム面に垂直に光が出ていくものが図４６である。どのプリズムの場合も、入射光は、入射側のプリズムの斜面と向きあう反対側の斜面で完全反射されて、ベースフィルム面に垂直方向に光の進行方向が偏向されている。実施例７と異なる点は、頂角θが異なる２種類のプリズムから構成されている点である。図４４では、頂角７０度の２等辺三角柱プリズムのあいだに頂角９０度の２等辺三角柱プリズムが２本配置されている。図４５では頂角６８度の２等辺三角柱プリズムのあいだに頂角９０度の２等辺三角柱プリズムが１本配置されている。図４６では頂角６６度の２等辺三角柱プリズムのあいだに頂角９０度の２等辺三角柱プリズムが１本配置されている。どの複合プリズムの場合も頂角９０度のプリズムの頂角の峰が入射してくる光の障害とならないように峰の高さが、偏向機能を有するプリズムの峰よりも高さが低くなっている点に特徴がある。頂角９０度のプリズムが存在しない実施例７のプリズムシートとくらべても光の偏向機能に関しては差がない。【００５２】頂角９０度のプリズムには、図３６にあるように、ベースフィルム側から入射してきた光は入射してきた方向に再度、プリズムの２つの斜面で全反射されて同じ方向に帰っていく再帰反射機能がある。この機能があるために、図４４，図４５，図４６のプリズムシートの場合、偏光変換分離素子フィルムと組みあわせると実施例７のプリズムシートよりも光の有効利用効率を向上させることができ、輝度をさらに上げることができる。再帰反射機能は頂角９０度のプリズムが一番効果があるが、頂角８０〜１１０度の範囲にある２等辺三角柱であれば、反射機能が発現するため光の有効利用効率を改善することができる。【００５３】図４４，図４５，図４６の下向きプリズムシートに、発散角の小さな帯状光線を入射させプリズムの斜面で全反射させ、ベースフィルム面に垂直方向に光を出射させた時の指向特性図は実施例７とかわらず図５９と同じものが得られる。しかし指向特性を図５６のように変えようとして、図６１にあるようにプリズムのベースフィルムの裏面に異方性拡散機能を付加すると図５６のような指向特性は得られても、頂角９０度の下向きプリズムの持つ光再帰反射機能が異方性拡散光では、作用が弱まってしまうので輝度向上の効果はそれほど大きくない。そのためにベースフィルムの裏面に異方性拡散機能を持たせずに図５９の指向特性のまま液晶パネルに光を入射させ液晶パネルを通過させた後、液晶パネルの表面に設置されている偏光板の保護フィルムに異方性拡散機能を持たせて図５６の指向特性を発現させた方が、光の有効利用効率が向上し、輝度の高い表示を実現できる。±４５度方向の視認性を確保するには、異方性拡散機能を付加された保護フィルムの上に等方性拡��機能フィルムや±４５度方向への異方性拡散機能を付加したフィルムを設置すれば図５７の指向特性を実現できる。
【実施例９】
【００５４】図４，図５，図４０は、本発明のバックライトで用いられる光偏向機能を有するプリズムを複数配列した下向きプリズムシートの基本単位のプリズムの断面図である。どのプリズムの場合もプリズムの急斜面側から光を斜面に対して９０度の角度で入射させると、反対側の緩斜面で光は完全反射されて、プリズムシートのベースフィルム面から垂直方向に光が出ていくようになっている。
図１３，図１８，図１９，図２２，図３１にあるような帯状光線放出光学系から放出された帯状光線の光学中心軸（Ｚ軸）が、図４，図５，図４０にあるような光線の入射角と同じ角度に設定されていれば、帯状光線の大部分はベースフィルム面に垂直な方向に出射される。帯状光線の発散角が数度以内であれば、ほとんどの光がベースフィルム面から垂直方向に近い方向で出射される。その時、帯状光線のＹ軸方向の幅Ｗは、入射角σに応じてベースフィル面から１／ｓｉｎσ倍された幅、つまりＷ／ｓｉｎσの幅に拡大される。１０度入射の場合約５．８倍の幅に拡大されて出射されることになる  ２０度入射の場合には、約２．９倍の幅に拡大されて出射されることになる。図５にあるように頂角６０度の正三角柱プリズムシートでは入射角は３０度になり２倍にしか帯状光線の幅は拡大されない。拡大率が小さいと帯状光線の本数すなわち線状光源や点発光・光源列のユニット数が多く必要となり、コストが高くなってしまう。そのために入射角は、３０度以下でなければならない。拡大率を大きくするために入射角を小さくすると、輝度の均一化をはかることが難かしくなり、輝度ムラが発生してしまう。入射角８度では拡大率は７倍以上になり、入射角のわずかな変化で輝度が大きく変化してしまう。そのために入射角は１０度以上が必要である。【００５５】図４，図５，図４０の下向きプリズムに発散角の小さな帯状光線を入射させプリズムの斜面で全反射させベースフィルム面に垂直方向に光を出射させた時の指向特性図が図５９である。
図６２のようにプリズムシートのベースフィルムの裏面に異方性拡散機能を付加した場合の指向特性図が図５６である。図４，図５，図４０の下向きプリズムシートと、液晶パネルの表面にはりつける偏光板の保護フィルムに異方性拡散機能を付加した図３２や図３３のような偏光板を組みあわせることでも、図５６のような指向特性を得ることができる。
ＩＰＳモードやＦＦＳモードでは±４５度方向の光ぬけが発生するのでコントラストが±４５度方向でいちじるしく悪化してしまう問題があるため、図５５のような等方性のバックライトを用いた場合には、特殊な光学補償フィルムを用いて±４５度方向での光ぬけを防止しなければならなかった。
この特殊な光学補償フィルムは大面積化することが難かしく非常に高価なものになっており、コスト低減のさまたげとなっていた。
本発明のバックライト光学系を用いて図５６か図５９の指向特性を有するバックライトをＩＰＳモードやＦＦＳモードなどの横電界方式液晶パネルと組みあわせると±４５度方向の光ぬけの問題は解決してしまう。
図５６，図５９の指向特性を有するバックライトには±４５度方向から光が出射していないので±４５度方向の光ぬけが原理的に生じないからである。液晶パネルの表面の偏光板を通過した光を等方性拡散機能を有する面を通過させると図５７の指向特性を持つように変化させることができる。図５６の場合には、等方性拡散機能を偏光板の保護フィルムの表面に持たせれば良い。図５９の場合には、異方性拡散機能を偏光板の保護フィルムに付加し、さらに等方性拡散機能を持ったフィルムを偏光板の上にかさねることで図５７の指向特性を実現できる。本発明のバックライト光学システムは、横電界方式液晶表示モードに非常に適した指向特性を実現できるため特殊な光学補償フィルムが必要なくなり大幅なコスト削減が可能となる。ＭＶＡモードでも同様に視野角を拡大でき回路コストを低減できる。【００５６】図５の下向き正三角柱プリズムの場合には、プリズムの斜面のどちら側から光が入射しても良いのでバックライトを組み立てる時の作業ミス・トラブルが発生しない。そして図１４，図１５，図１６，図１７，図２０，図２１，図２３，図２４，図３０，図３９などすべての帯状光線発生光学系を用いたバックライトの方式に適用することが可能である。【００５７】図４，図４０下向き２等辺三角柱プリズムの場合は、プリズムの急斜面側から急斜面に対して垂直に光を入射しなければならず図１４，図１５，図１７のような方式のバックライト光学系には適用することができない。図４，図４０の場合光の入射方向が一方向に限定されているので直接光が入射してこない影の部分の斜面を図６，図７，図８，図９のように散乱面にしたり、傾斜角を４５度にかえたりしても、入射光の偏向作用のさまたげにはならない。特に図７，図９のように直接光が入射してこない影の部分の斜面の角度を４５度にすることで図３６にあるように再帰反射機能を発現させることができるので輝度を向上させることが可能となる。
【実施例１０】
【００５８】図１０，図１１は、本発明のバックライトで用いられる光偏向機能を有するプリズムを複数配列した下向きプリズムシートの断面図である。実施例９と異なる点は頂角θが異なる２種類のプリズムから構成されている点である。図１０では、頂角θが５０度から５５度の２等辺三角柱プリズムのあいだに頂角９０度の２等辺三角柱プリズムが１列配列されている。図１１では頂角θが５０度から５５度の２等辺三角柱プリズムのあいだに頂角９０度の２等辺三角柱プリズムが２列配列されている。どちらの複合プリズムシートの場合も、頂角９０度の２等辺三角柱プリズムの頂角の峰が、入射してくる光の障害とならないように峰の高さが頂角θが５０度から５５度の範囲にある偏向機能を有するプリズムの峰の高さよりも低くなっている点に特徴がある。頂角９０度の２等辺三角柱プリズムが存在していない実施例９のプリズムシートとくらべても光の偏向機能に関して、差はない。【００５９】頂角９０度の２等辺三角柱プリズムは、図３６にあるようにベースフィルム側から入射してきた光は入射してきた方向に再度、プリズムの２つの斜面で全反射されて同じ方向に帰っていく再帰反射機能がある。この機能があるために図１０，図１１のプリズムシートの場合、偏光変換分離素子フィルムと組みあわせると実施例９のプリズムシートよりも光の有効利用効率を向上させることができ、輝度をさらに上げることができる。再帰反射機能は頂角９０度のプリズムが一番効果があるが、頂角８０度〜１１０度の範囲にある２等辺三角柱であれば、反射機能が発現するため光の有効利用効率を改善することができる。【００６０】図１０，図１１の下向きプリズムシートに発散角の小さな帯状光線を入射させプリズムの斜面で全反射させ、ベースフィルム面に垂直方向に光を出射させた時の指向特性図は実施例９とかわらず図５９と同じものが得られる。しかし指向特性を図５６のように変えようとして、図６３にあるようにプリズムシートのベースフィルムの裏面に異方性拡散機能を付加すると、図５６のような指向特性は得られても、頂角９０度の２等辺三角柱プリズムの持つ光再帰反射機能が異方性拡散光では、作用が弱まってしまうので輝度向上の効果は、それほど大きくならない。そのためにベースフィルムの裏面に異方性拡散機能を持たせずに図５９の指向特性のまま液晶パネルに光を入射させ液晶パネルを通過させた後、液晶パネルの表面に設置されている偏光板の保護フィルムに異方性拡散機能を持たせて、図５６の指向特性を発現させた方が光の有効利用効率は、向上し、輝度の高い表示を実現できる。±４５度方向の視認性を確保するには、異方性拡散機能を付加された保護フィルムの上に等方性拡散機能フィルムや±４５度方向への異方性拡散機能を付加したフィルムをさらに設置すれば図５７の指向特性を実現できる。
【実施例１１】
【００６１】図６４，図７１が本発明のバックライトシステムで用いられる光偏向機能を有する５角柱プリズムを複数配列した下向きプリズムシートの断面図である。図６４では、頂角が５３°で頂角のふりわけ角θａ＝１６度，θｂ＝３７度，｜θａ−θｂ｜＝２１度，ベースフィルムに接する斜面の角度が４５度の５角柱プリズが複数配列されている。
ベースフィルムに対して１６度で入射してくる帯状光線はすべて５角柱プリズムの斜面で全反射し、ベースフィルムに対して垂直方向に出射する。ベースフィルムに接する斜面が４５度になっていると図３６にあるようにベースフィルムの反対側から入射してきた光は入射してきた方向に再び全反射してもどっていく。図１０，図１１と同じ作用を持たせることができる。頂角が５０度〜５５度の範囲にあり、ふりわけ角θａ，θｂの差の絶対値の値が１５度〜３０度の範囲にあり、かつベースフィルム面に接する傾斜面の角度が３５度〜５０度の範囲にある５角柱のうちベースフィルムにθａの角度で入射してくる帯状光線をすべてベースフィルムに対して垂直に出射させることができれば、本発明のバックライトシステムの光学系で用いる光偏向機能を有する５角柱下向きプリズムシートとして利用することができる。ベースフィルム面に接する傾斜面の角度は４５度が最適角度である。ベースフィルム面の裏面に図６３にあるように、異方性拡散面を付加することで図５６の指向特性を実現できる。
図７１では、頂角が６８度で頂角のふりわけ角θａ＝θｂ＝３４度で｜θａ−θｂ｜＝０度でベースフィルムに接する斜面の角度が４５度の５角柱プリズムが複数配列されている。図７１は、一方向から入射してくる帯状光線用に設計されているために入射してくる光を偏向させるのに作用していない斜面を４５度に傾斜させているため、左右対称にはなっていない。【００６２】図６４，図７１の両方ともにベースフィルムに対して１６度で入射してくる帯状光線用に設計されており、ほとんど同じ偏向機能を有しているが、図７１の方が頂角が大きく、５角柱プリズムを製作しやすく、ハンドリング時の頂角破損の発生も少ないので、図７１の方が、量産ラインで用いると、歩留りを高くすることができる。
【実施例１２】
【００６３】図１２，図３４，図３５が本発明の帯状光線発生光学系を複数並列配置し、光偏向機能を有するプリズムシートに帯状光線をななめ入射させることで帯状光線の発光幅を拡大すると同時に、帯状光線の進行方向をプリズムシートのベースフィルム面に対して垂直方向に変化させることで、面状の発光源を形成することができ液晶表示装置用のバックライト光源として用いることができることを説明するための構造断面図である。【００６４】図１２では、光偏向機能を有するプリズムシートで液晶パネル面に垂直方向に進行方向をかえられた光は、図５９にあるような指向特性を有している。このためＩＰＳモードやＦＦＳモードなどの横電界方式液晶パネルで問題となっていた視角±４５度方向での光ぬけの問題を光学補償フィルムを用いることなく解決することができる。液晶パネルの上部に配置された偏光板を通過した光を、異方性拡散機能を付加したシートで拡散させれば図５６の指向特性を持った光に変えることは簡単である。さらに異方性拡散機能のほかに、等方性拡散機能を付加させることで図５７の指向特性に変化させることは、さらに簡単である。異方性拡散機能と等方性拡散機能を別々の層に形成することで視角±９０度方向と視角±４５方向の光量を自由に調整することが可能であり、用途別に応じて光の配向方向を自由に設計することができる。異方性拡散機能と等方性拡散機能を強めれば強めるほど液晶パネルの正面輝度は低下してしまうので消費電力を最少におさめる場合には、弱い異方性拡散機能を液晶パネルの上の偏光板に図３２や図３３にあるように、付加すると、コストを低減できしかも最高の正面輝度と最高のコントラストが得られる。【００６５】図１２において、図７，図８，図９，図１０，図１１，図３７，図４４，図４５，図４６，図５１，図６４，図７１のように、光偏向機能のほかに、再帰反射機能を発現しやすい構造をプリズムシートに持たせることで偏光分離素子フィルムから反射されてきた光を再利用できる確率を高めることができる。偏光分離素子フィルムの面は鏡面にしあげておく方が輝度の高いしかもコントラストの高い画像表示ができる。【００６６】図３５では、異方性拡散シートを光偏向機能を有するプリズムシートと偏光分離素子シートの間に配置しているが、これにより偏光分離素子シートで反射された光を多重反射させることで再度有効利用できる確率を向上させている。さらに帯状発光光源列どうしの接合輝度をムラがないようにすることができる。この異方性拡散シートを通過した光は、図５９から図５６に指向性が変化する。図５６の指向性であればＩＰＳモードやＦＦＳモードでも±４５方向の光が増加していないので±４５方向の視野角での光ぬけによるコントラストの低下は、発生しない。液晶パネルと液晶パネルの上に配置された偏光板を光が通加した後、±４５方向の異方性拡散シートか、または、等方性拡散シートを用いれば図５７の指向特性を得ることができる。【００６７】図３４では、本発明の線状発光光源または点発光・光源列を液晶パネルの画面の上部から下部に向けてスクロール（ｓｃｒｏｌｌ）点灯駆動している様子の平面図と断面図である。本発明ではＤＣ（直流）パルス駆動がおこなえるＬＥＤや無機ＥＬなどを光源に利用することができるために、非常に簡単でコストの安価な回路でスクロール（ｓｃｒｏｌｌ）点灯駆動が可能である。液晶分子は応答時間が遅く２〜１０ｍｓｅｃ程度の応答遅延時間がどうしても発生してしまうため、動きの速い画像表示では画像の輪郭がぼやけてしまう問題が発生していたが、本発明のように液晶パネルの画像データが書きかえられた直後から、液晶分子が完全に応答しおえるまでの遅延時間帯のバックライト点灯を停止してしまうことで、画像輪郭のぼやけを完全に改善することができる。本発明では、光源から発生した光を精密に進行方向を制御しなければならないので、白色ＬＥＤ光源の発光部を図４７，図４８，図４９，図５０，図５４にあるように光源の配列方向に細長く配列している点が特に重要である。帯状光線発生光学系のＹ方向の発光光源幅を極限まで細くすることでＹ−Ｚ面での光の進行方向を正確にコントロールすることができる。このため発光量の低減を防止するため図５４にあるようにＬＥＤチップ自体を細長くし発光面積をかせいで、発光量を確保している。本発明では、従来の液晶ＴＶ用バックライトで用いられていた図５５にあるような完全拡散光（等方拡散光）の光をバックライトの光学システムの出発点として用いていないので、ムダな光の発生に必要な電力を消費することがない。そのために電力を節約することができる。
【実施例１３】
【００６８】図６５が本発明の２マルチプレックス（ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）駆動方式フィールドシーケンシャル液晶パネルの原理説明図である。１Ｈ（水平走査）期間を半分に分割して１／２Ｖだけはなれた走査線を２本選択し動作させ、ＯＦＦするタイミングを１／２Ｈだけずらし、半分に分割した水平期間に、色の異なる映像信号を時分割して１／２Ｖだけ垂直方向（Ｖ方向）にはなれた画素にそれぞれ別々に書きこんでいる。この方式では、走査線の書きこみ時間が半分に低下してしまうが、従来のフィールドシーケンシャル駆動方式では映像信号配線を駆動するためのドライバーＩＣ内部のクロック周波数が３倍に増加してしまう問題が生じていたが、本方式の２マルチプレックス駆動方式を用いればクロック周波数の増加は１．５倍におさえることができる。【００６９】図６６は、本発明の３マルチプレックス（ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）駆動方式フィールドシーケンシャル液晶パネルの原理説明図である。
１Ｈ（水平走査）期間を１／３に分割して、１／３Ｖだけはなれた走査線を３本選択し動作させ、ＯＦＦするタイミングを１／３Ｈだけずらし、１／３Ｈに分割した水平期間に、色の異なる映像信号を時分割して１／３Ｖだけ垂直方向（Ｖ方向）にはなれた画素にそれぞれ別々に書きこんでいる。この方式では、走査線の書きこみ時間が１／３に低下してしまうが、クロック周波数は従来のカラーフィルターを使用したパネルとまったく同じ周波数で良い点に特徴がある。【００７０】図６５，図６６を見てわかるようにマルチプレックスの数を増加させると、表示画面の分割数が増加する。２マルチプレックス駆動方式では最多で画面が５分割される。３マルチプレックス駆動方式では最多で画面が７分割される。時刻と画面位置のダイヤグラム（ｄｉａｇｒａｍ）から理解できるように各色ごとに分割され発光している領域は、画面の上部から下部に向けてスクロール（ｓｃｒｏｌｌ）駆動している。スクロール駆動をなめらかにおこなうためには、バックライトのＶ方向（垂直方向）をできるだけ多く分割して別々に駆動しなければならない。冷陰極管（ＣＣＦＬ）を用いた方式では、ランプの本数を増加させスクロール駆動させるには、すべてのランプを別々に駆動しなければならずランプの数も３原色別々に点灯させなければならないために増加させなくてはならない。それゆえ非常にコストの高いバックライトシステムになってしまう。フィールドシーケンシャル駆動用バックライト光源としては、スクロール駆動を考えると３色のＲ，Ｇ，Ｂ発光可能なＬＥＤ光源が一番適していると考えられる。ＬＥＤの実装個数を増加させずにＶ方向（垂直方向）の分割数を増加させるためには水平方向のＬＥＤの配置密度を低減すれば良い。このような光源を作るのに最も適した光学系は、図１６，図２４，図３９の曲面反射ミラー系を用いた帯状光線発生光学系である。点発光・光源列として図３８，図５８が用いられる。
【実施例１４】
【００７１】図６７，図６８が本発明の画面を上下に２分割した２マルチプレックス（ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）駆動方式フィールドシーケンシャル液晶パネルの原理説明図である。走査線の数が多いハイビジョンＴＶ用に考えたものである。１０８０本の走査線があるハイビジョンでは１Ｈ（水平走査）期間は１５．４μｓｅｃと短かいので図６５の方式では、１／２に分割すると７．７μｓｅｃがデーターを書きかえるのにゆるされる時間となる。一番問題となるのは映像信号線の信号の遅延時間である。図６６の方式では、１／３に分割するので５．１μｓｅｃがデータを書きかえるのにゆるされる時間となる。１００インチクラスの大型液晶ＴＶでは、映像信号線の容量と抵抗が大きくなってくるので図６５，図６６の方式で実現するのは難しい。図６７，図６８では走査線の水平走査期間は２倍になるので１／２に分割して、１５．４μｓｅｃがデータを書きかえるのにゆるされる時間となる。図を見てわかるように映像信号線の長さが半分になっているので容量と抵抗もそれぞれ半分に低減しているので十分に駆動可能な範囲にはいっている。
映像信号線を上下に分割したために、図６７，図６８では図６５，図６６にくらべて２倍の数の映像信号線を駆動しなければならないので映像信号線駆動用ＩＣの数が図６７，図６８では図６５，図６６にくらべて２倍必要となりコストｕｐになることはさけられない。
しかし従来のカラーフィルターを用いた液晶パネルでは映像信号線は、Ｒ，Ｇ，Ｂの３組が必要だったために図６５，図６６のパネルよりも３倍の本数の映像信号数が必要だったことを考えれば、図６７，図６８が図６５，図６６のパネルよりも２倍の本数の映像信号数になっても、それほどおどろくことではない。【００７２】図６７，図６８で重要なことは画面位置と時刻のダイアグラム（ｄｉａｇｒａｍ）を見てわかるように画面の中央を線対称に、走査線が選択駆動されている点である。このような画面中央線対称アクセス駆動方式を採用することで画面中央部では、必ず同じ色の発光領域が集まることになり図７３，図７４にあるように、画面の中央部を発光させる光源をひとつ精密に配置させることで、画面中央部での色の混色を防止できる。【００７３】図６９，図７０が本発明の画面を上下に２分割した３マルチプレックス（ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）駆動方式フィールドシーケンシャル液晶パネルの原理説明図である。図６９，図７０では走査線の水平走査期間は２倍になるので１／３に分割して、１０．２μｓｅｃがデータを書きかえるのにゆるされる時間となる。図を見ればわかるように映像信号線の長さが半分になっているので容量と抵抗もそれぞれ半分に低減しているので、十分に駆動可能な範囲にはいっている。画面全体の発光・非発光分割数は最も多い時で１３になるので、図６７，図６８の場合の９よりもかなりの増加になる。発光領域を画面の上部から下部に全面をとうしてスクロール（ｓｃｒｏｌｌ）駆動させるには、図７５，図７６にあるようなダイアグラム（ｄｉａｇｒａｍ）で駆動すれば実現できる。しかし図７５，図７６の場合には、バックライトの発光部はスムーズにスクロール（ｓｃｒｏｌｌ）駆動できても、画面の中央部でブロック割れ現象が発生しやすく均一な大画面表示には適した駆動とは言えない。図６７，図６８，図６９，図７０のダイアグラム（ｄｉａｇｒａｍ）で駆動する場合、画面の中央部でのブロック割れ現象は、原理的に発生しないので、均一な大画面表示をフィールドシーケンシャル駆動方式を用いても実現することが可能となる。【００７４】本発明のバックライト光源を用いれば単位光源ユニットのＺ軸を画面の上部から中央にかけて、下部から中央にかけて精密に調整することで図７２にあるように、従来は巨大なフレネルレンズを用いて光の指向特性を調整していたものを、フレネルレンズを用いることなく実現することが可能である。１００インチ以上の大画面表示装置では、このように見る人の方向に光を集中させて画面全体の輝度を調整するような機能を持たせる必要がでてくる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】従来の完全拡散光を集光するための頂角９０度付近の三角柱プリズムを上向きに配置したバックライトシステム。
【図２】従来の指向性を持った拡散光の方向を変換するための頂角６３度付近の三角柱プリズムを下向きに配置した光学系。
【図３】本発明の頂角４５度の２等辺三角柱プリズムの斜面に垂直入射した直線光の光路説明図。
【図４】本発明の頂角が４５〜６０度の２等辺三角柱プリズムの斜面に垂直入射した直線光の光路説明図。
【図５】本発明の頂角が６０度の正三角柱プリズムの斜面に垂直入射した直線光の光路説明図。
【図６】本発明の頂角が５０〜５５度の２等辺三角柱プリズムの斜面に垂直入射した直線光の光路説明図。
【図７】本発明の頂角が５０〜５５度の４角柱プリズムの斜面に垂直入射した直線光の光路説明図。
【図８】本発明の頂角が５０〜５５度の４角柱プリズムの斜面に垂直入射した直線光の光路説明図。
【図９】本発明の頂角が５０〜５５度の５角柱プリズムの斜面に垂直入射した直線光の光路説明図。
【図１０】本発明の頂角が５０〜５５度の２等辺三角柱プリズムと頂角が９０度の２等辺三角柱プリズムの複合プリズムシート
【図１１】本発明の頂角が５０〜５５度の２等辺三角柱プリズムと頂角が９０度の２等辺三角柱プリズムの複合プリズムシート
【図１２】本発明のバックライトシステムを用いて組み立てられた液晶表示装置の構造断面図。
【図１３】本発明の半円柱型レンズと半円柱型フレネルレンズを組みあわせた光源光学系の断面図．
【図１４】本発明の半円柱型レンズと円柱レンズを組みあわせた光源光学系と頂角が５８〜６２度のプリズムシートの断面図。
【図１５】本発明の大小２種類の半円柱レンズを組みあわせた光源光学系と頂角が５８〜６２度のプリズムシートの断面図。
【図１６】本発明の半円柱レンズと半円柱反射ミラーを組みあわせた光源光学系と頂角が５０〜５５度のプリズムシートの断面図。
【図１７】本発明の半円柱レンズと反射ミラーを組みあわせた光源光学系と頂角が５８〜６２度のプリズムシートの断面図。
【図１８】本発明の異方性拡散板と半円柱型フレネルレンズを組みあわせた光源光学系の断面図。
【図１９】本発明の異方性拡散板と半円柱型フレネルレンズを組みあわせた光源光学系の断面図。
【図２０】本発明の半円柱レンズと異方性拡散板と半円柱型フレネルレンズを組みあわせた光源光学系とプリズムシートの断面図。
【図２１】本発明の半円柱レンズと異方性拡散板と半円柱型フレネルレンズを組みあわせた光源光学系とプリズムシートの断面図。
【図２２】本発明の異方性拡散板と半円柱レンズと半円柱型フレネルレンズを組みあわせた光源光学系の断面図。
【図２３】本発明の異方性拡散板と半円柱レンズと半円柱型フレネルレンズを組みあわせた光源光学系とプリズムシートの断面図。
【図２４】本発明の異方性拡散板と半円柱レンズと半円柱反射ミラーを組みあわせた光源光学系と、プリズムシートの断面図。
【図２５】本発明のＬＥＤ点光源列と、半円柱レンズを組みあわせた光源光学系の断面図。
【図２６】本発明のＬＥＤ点光源列と異方性拡散機能を有する半円柱レンズを組みあわせた光源光学系の断面図。
【図２７】本発明の半円柱レンズ光学系とＬＥＤ点光源を組みあわした時のＸ方向，Ｙ方向の光の指向特性図。
【図２８】本発明の正三角柱プリズムと頂角が５０〜５５度の２等辺三角柱プリズムから構成されている複合プリズムシート。
【図２９】本発明の頂角が５０〜５５度の異なる２種類の２等辺三角柱プリズムから構成されている複合プリズムシート。
【図３０】本発明の異方性拡散面付半円柱レンズと半円柱レンズを組みあわせた光源光学系とプリズムシートの断面図。
【図３１】本発明のＬＥＤ点光源列と２種類の異なる半円柱レンズを組みあわせた光源光学ユニットの断面図
【図３２】偏光板の保護層の上に異方性拡散面をＵＶ硬化型の透明樹脂を用いて形成した偏光板。
【図３３】異方性拡散面が形成されている型を用いてキャスティング法で作られた保護層を片面に有する偏光板。
【図３４】本発明の光源光学系を用いたＳｃｒｏｌｌ点灯駆動が可能なバックライトシステム。
【図３５】本発明のバックライトシステムを用いて組み立てられた液晶表示装置の構造断面図。
【図３６】頂角が９０度の三角柱プリズムとＤＢＥＦによる偏光反射光の再帰反射現象の説明図。
【図３７】本発明の頂角が５０〜５５度の２等辺三角柱プリズムと頂角が５０〜５５度の４角柱プリズムの複合プリズムシート。
【図３８】本発明のＬＥＤ点光源列と半円柱レンズと反射ミラーとが一体化されているＬＥＤのヒートシンク。
【図３９】本発明の半円柱レンズと反射ミラーを組みあわせた光源光学系と頂角が５０〜５５度のプリズムシートの断面図。
【図４０】本発明の頂角が５０〜５５度の２等辺三角柱プリズムの斜面に垂直入射した直線光の光路説明図。
【図４１】本発明の頂角が７０度の２等辺三角柱プリズムの底面に１２度の角度で入射した直線光の光路説明図。
【図４２】本発明の頂角が６６度の２等辺三角柱プリズムの底面に１９度の角度で入射した直線光の光路説明図。
【図４３】本発明の頂角が６８度の２等辺三角柱プリズムの底面に１６度の角度で入射した直線光の光路説明図。
【図４４】本発明の頂角が７０度の２等辺三角柱プリズムと頂角が９０度の２等辺三角柱プリズムの複合プリズムシート。
【図４５】本発明の頂角が６８度の２等辺三角柱プリズムと頂角が９０度の２等辺三角柱プリズムの複合プリズムシート
【図４６】本発明の頂角が６６度の２等辺三角柱プリズムと頂角が９０度の２等辺三角柱プリズムの複合プリズムシート
【図４７】本発明の白色点光源列
【図４８】本発明の３色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）点光源列
【図４９】本発明の３色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）点光源列
【図５０】本発明の白色点光源と３色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）点光源を混合配列させた混合点光源列
【図５１】本発明の頂角が７０度の２等辺三角柱プリズムと頂角が１０８度の２等辺三角柱プリズムの複合プリズムシート
【図５２】本発明の白色線発光源
【図５３】本発明の３色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）線光源列
【図５４】本発明の発光部のアスペクト比が１：３以上のＬＥＤチップを１列に配列させた白色ＬＥＤ線光源列
【図５５】従来の完全拡散放出型バックライトの光放射特性図
【図５６】本発明の下向き光偏向機能を有するプリズムシートの裏面に異方性拡散機能を付加した場合の指向特性図
【図５７】本発明の異方性拡散放出型バックライトを用いて液晶パネルの表面の偏光板に弱い拡散機能を付加した場合の指向特性図
【図５８】本発明のＬＥＤ点光源列と半円柱レンズホルダーと曲面反射ミラーとが一体化されているＬＥＤのヒートシンク
【図５９】本発明の下向き光偏向機能を有するプリズムシートを用いた場合のバックライトの指向特性図
【図６０】本発明の頂角が６８度の２等辺三角柱プリズムを複数下向きに配列したプリズムシートの裏面に異方性拡散機能を付加した断面図
【図６１】本発明の下向き複合プリズムシートの裏面に異方性拡散機能を付加した断面図。
【図６２】本発明の頂角が５３度の２等辺三角柱プリズムを複数下向きに配列したプリズムシートの裏面に異方性拡散機能を付加した断面図
【図６３】本発明の下向き複合プリズムシートの裏面に異方性拡散機能を付加した断面図。
【図６４】本発明の頂角が５３度の５角柱プリズムの斜面に垂直入射した直線光の光路説明図。
【図６５】１水平走査期間中に２つの異なる走査線を１／２Ｈ期間ずらして駆動して２つの画素に別々の色のデータを書きこむ駆動方式説明図。
【図６６】１水平走査期間中に３つの異なる走査線を１／３Ｈ期間ずらして駆動して３つの画素にそれぞれ別々の色のデータを書きこむ駆動方式説明図。
【図６７】画面の上下を分割し、画面の上下から中央にむけてデータを書きこんでいく駆動方式の説明図
【図６８】画面の上下を分割し、画面の中央から上下にむけてデータを書きこんでいく駆動方式の説明図
【図６９】画面の上下を分割し、画面の上下から中央にむけてデータを書きこんでいく駆動方式の説明図
【図７０】画面の上下を分割し、画面の中央から上下にむけてデータを書きこんでいく駆動方式の説明図
【図７１】本発明の頂角が６８度の５角柱プリズムを複数配列したプリズムシート
【図７２】従来の表示装置の前面にフレネルレンズを配置し中心部に指向性発散光を集めた表示装置
【図７３】本発明の液晶ＴＶ用バックライト光学系システムの中央部付近の断面図
【図７４】本発明の液晶ＴＶ用バックライト光学系システムの中央部付近の断面図
【図７５】画面の上下を分割して、画面の上部と画面の中央部から下方向に向けてデータを書きこんでいく駆動方式のダイアグラム（ｄｉａｇｒａｍ）
【図７６】画面の上下を分割して画面の上部と画面の中央部から下方向に向けてデータを書きこんでいく駆動方式のダイアグラム（ｄｉａｇｒａｍ）
【符号の説明】
【００７６】１．……頂角θが８５〜１１０°の２等辺三角柱プリズム（上向き型）
２．……ベースフィルム
３……等方拡散性フィルム
４……完全等方拡散光
５……頂角θが６２〜６７°の２等辺三角柱プリズム（下向き型）
６……指向性を有する拡散光
７……透明アクリル導光板
８……散乱ドット
９……頂角θが４５°の２等辺三角柱プリズム（下向き型）
１０……頂角θが４５°＜θ＜６０°の範囲でかつ底辺の角α≧βの２等辺三角形プリズム（下向き型）
１１……頂角θが６０°の正三角柱プリズム（下向き型）
１２……プリズムの光の入射側の斜面に形成された散乱面
１３……頂角θが５０°≦θ≦５５°の２等辺三角柱プリズム
１４……頂角θが５０°≦θ≦５５°の４角柱偏向機能素子
１５……頂角θが５０°≦θ≦５５°の５角柱偏向機能素子
１６……頂角θが９０度の２等辺三角柱プリズム
１７……ヒートシンク機能をそなえた回路基板
１８……点発光・光源列または線発光・光源
１９……Ｆｉｒｓｔ半円柱レンズ
２０……Ｓｅｃｏｎｄ半円柱レンズ
２１……Ｓｅｃｏｎｄ半円柱フレネルレンズ
２２……Ｓｅｃｏｎｄ円柱レンズ
２３……ヒートシンク機能付曲面反射集光ミラーと一体化された回路基板
２４……２方向曲面反射集光ミラー
２５……異方性拡散板（Ｘ方向選択拡散板）
２６……光の入射面側に異方性拡散機能を付加した半円柱フレネルレンズ
２７……異方性拡散機能付Ｆｉｒｓｔ半円柱レンズ（Ｘ方向選択拡散機能付）
２８……頂角θが６６°≦θ≦７０°の２等辺三角柱プリズム
２９……バックライトの筐体に接続させる半円柱レンズホルダーユニットの側面
３０……頂角θが９０度の光再帰反射機能プリズム
３１……ヒートシンク機能付曲面反射集光ミラーと一体化されたＦｉｒｓｔ半円柱レンズ
３２……頂角θが１８０度の光再帰反射機能プリズム
３３……発光部が細長くなっている白色ＬＥＤチップ
３４……発光部が細長くなっている赤色の光を発光するＬＥＤチップ
３５……発光部が細長くなっている緑色の光を発光するＬＥＤチップ
３６……発光部が細長くなっている青色の光を発光するＬＥＤチップ
３７……発光部のアスペクト比が１：３以上の大きな比率になっている白色ＬＥＤチップ
３８……発光光源付ヒートシンクと一体化されている半円柱レンズホルダーユニット
３９……ヒートシンク機能付曲面反射集光ミラーと一体化された半円柱レンズホルダー
４０……表示画面前面に設置されたフレネル集光レンズ
４１……表示装置
４２……光学中心軸光線（Ｚ軸光線）
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
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【図７５】
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【図７６】
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