JPH06235804A - 光線制御板およびそれを用いた表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光線損失率が低く、効率よく狭い角度に光線
を絞り込むことが可能な光線制御板および、それを用い
た表示装置により表示画面の高輝度化、装置の低消費電
力化・小型化を実現する。 【構成】 透明体からなる複数個の錐状の突起２を、突
起２の先端側が光線９の出射側を向くよう透明基板１に
一体形成し、突起２各々の内部に突起２と中心軸を共有
し、その外側斜面および底面が反射面４となる錐状の反
射体３を反射体３の先端側が光線９の出射側を向くよう
に設け光線制御板１０とする。さらに、その光線制御板
１０を表示装置の光源２０と表示機器３０の間に、突起
２の先端側が光線９の出射側を向くように設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は主に透過型表示装置に係
り、特にその輝度向上・電力の高効率化に好適な光線制
御板および、それを用いた透過型表示装置に関する。近
年、公衆表示用途や高精細表示用途が拡がり、表示装置
に対して大画面化・高表示容量化などの要求がますます
高まってきているが、モノリシックな形態でこのような
大表示画面・高表示容量を有する表示装置を実現するこ
とは、いまだ非常に困難である。

【０００２】このような要求を満たす一つの手段とし
て、ＣＲＴ（Cathod Ray Tube ）等の表示機器を複数配
列して大画面化・高精細化を図ったマルチディスプレイ
装置が考えられ、一部は既に製品化されている。しか
し、このようなマルチディスプレイ装置においては、各
表示機器の継ぎ目部分が表示画面中に格子状のラインと
して現れ、著しく表示品質を阻害している。

【０００３】

【従来の技術】この継ぎ目部分をなくす方式が幾つか提
案されているが、図７に示すような正立結像手段と拡大
手段を用いた平面投写型表示装置であるマルチディスプ
レイ装置もその一つである。図７は、従来のマルチディ
スプレイ装置の説明図である。

【０００４】同図において、２０は光源、３０は透過型
表示機器、３１は透過型表示機器３０の表示画面、４０
は正立結像手段、５０は拡大手段、６０はスクリーンで
あり、７０はそれらで構成されるマルチディスプレイ装
置である。この従来のマルチディスプレイ装置７０は、
透過型表示機器３０の表示画面３１を正立結像手段４０
および拡大手段５０を介してスクリーン６０に投写する
ものである。

【０００５】図８は、図７に示される正立結像手段４０
および拡大手段５０による光学系の説明図である。同図
に示すように、正立結像手段４０は、表示機器３０上の
表示画面３１の等倍正立実像３２を正立結像手段４０に
関して表示画面３１と対称の位置に結ぶように作用す
る。しかし、正立結像手段４０と等倍正立実像３２の間
に拡大手段となる凹レンズ５１を配置すると、像３２が
結像する位置より離れたところに配置されたスクリーン
６０上に表示画面３１の拡大正立実像３３を結ぶ。この
操作を複数の表示画面について行い、それによって得ら
れる複数の表示画面３１の拡大正立実像３２を同一のス
クリーン６０上に投写することにより、継ぎ目のない大
画面・大容量表示が実現できる。

【０００６】さらに、この方式は通常のＣＲＴや背面投
写型表示機器を用いたマルチディスプレイ装置と比較し
て、装置全体の厚みを非常に薄くすることができるとい
う利点を持っている。図９は、正立結像手段の説明図で
あり、正立結像手段４０の一部を示す斜視図である。同
図において、４１は屈折率分布レンズを示している。

【０００７】同図に示すように、正立結像手段４０は屈
折率分布レンズ４１を平面状に多数配列したものであ
り、屈折率分布レンズ４１は細い円筒状で、屈折率がレ
ンズ軸（光軸）からの距離に従って変化するという特性
を有するレンズである。図１０は、屈折率分布レンズ４
１の説明図であり、（ａ）図は端面図、（ｂ）図は側面
図である。また、（ｃ）図は光軸からの距離と屈折率の
関係を示す図であり、横軸は光軸からの距離ｒ、縦軸は
光の屈折率ｎを表している。

【０００８】（ａ）、（ｂ）図に示すように、屈折率分
布レンズ４１は円筒状であり、光は一方の端面から入射
し、他方の端面より出射するようになっている。そし
て、（ｃ）図に示すように、屈折率ｎの分布状態はレン
ズ中央部（光軸上）が最も屈折率が大きく、軸から離れ
るに従って屈折率が小さくなるという特性を有してい
る。

【０００９】また、光軸からの距離ｒと屈折率ｎとの関
係は、光軸上における屈折率をｎ₀、屈折率分布定数を
Ａ^1/2 とすると、 ｎ＝ｎ₀ （１−Ａ・ｒ²/２）・・・・・・・・・・・（１） の式で表され、屈折率分布レンズ４１の左端面（入射側
端面）のｒ₁ 点より、ｒ ₁ ′方向の光が入射すると、そ
の入射光は屈折率分布レンズ４１の中を正弦波状に蛇行
して進み、屈折率分布レンズ４１の右端面（出射側端
面）のｒ₂ 点よりｒ ₂ ′方向に出射する。

【００１０】光の出射点ｒ₂ 、出射方向ｒ₂ ′は、光の
入射点ｒ₁ 、入射方向ｒ₁ ′に依存し、屈折率分布レン
ズ４１の光軸方向の長さをＺ₀ としたとき、 ｒ₂ ＝ｒ₁ ｃｏｓ［Ａ^1/2 Ｚ₀ ］＋ ｒ₁ ′ｓｉｎ［Ａ^1/2 Ｚ₀ ］／ｎ₀ Ａ^1/2 ・・・（２） ｒ₂ ′＝−ｎ₀ Ａ^1/2 ｒ₁ ｓｉｎ［Ａ^1/2 Ｚ₀ ］＋ ｒ₁ ′ｃｏｓ［Ａ^1/2 Ｚ₀ ］・・・（３） なる関係が成立する。

【００１１】図１１は、屈折率分布レンズの動作説明図
である。同図に示すように、前述のような屈折率分布レ
ンズ４１と物体３４をある適当な間隔で配置すると、物
体３４の物点ｐから出た光線はレンズ４１の入射端面４
２に入射し、レンズ４１内を曲がりながら進んだのち出
射端面４３から出射して、レンズ４１を挟んで物体３４
と反対側の像点ｐ′に集まり結像する。また、物点ｐか
ら屈折率分布レンズ４１の入射端面４２までの距離ｌお
よび像点ｐ′から出射端面４３までの距離ｌ′を作動距
離と呼び、距離ｌおよびｌ′は互いに等しい。

【００１２】しかしながら、一つの屈折率分布レンズ４
１を透過できる光線のレンズ入射角度は、屈折率分布レ
ンズ４１が開口角を有するため限られている。よって、
一つの屈折率分布レンズ４１は物体３４のある限られた
範囲のみを結像し、その範囲外からレンズ４１に入射さ
れた光線は、レンズ壁面に吸収されてしまい結像するこ
とができない。すなわち、図１１に示すように、物体３
４の屈折率分布レンズ４１による物体像３５は実線部分
のみであり、点線で示す部分は一つの屈折率分布レンズ
４１では結像することができない。

【００１３】したがって、このような屈折率分布レンズ
を多数平板状に配列し、各々のレンズによって結ばれた
部分像を合成することによって、全体像を結像すること
が可能となる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、屈折率
分布レンズがある一定の開口角を有しているために、こ
のようなレンズを多数配列した正立結像手段において
も、表示機器から光線の内で屈折率分布レンズの開口角
よりも大きい角度で正立結像手段に入射した光線は、全
て損失となってしまう。

【００１５】さらに、正立結像手段の出射側で拡大作用
を行うためには作動距離の長い屈折率分布レンズが必要
となるが、一方で、作動距離と開口角のあいだには作動
距離が長くなるほど開口角が狭くなるという関係があ
り、前述の方法では狭い開口角を有するレンズが必要と
なり、光線損失率が高くなってしまうという問題点があ
った。

【００１６】したがって、表示機器に液晶ディスプレイ
等の透過型表示機器を用いた表示装置においては、その
表示機器を透過する光線を屈折率分布レンズの開口角よ
りも狭い角度に効率よく絞り込む手段を光源に設ける必
要があるが、従来の平面光源ではこのような狭い角度へ
の絞り込み手段がなかった。また、通常の投写型表示装
置で用いられるメタルハライドランプ等の点光源を絞り
込む場合は、光路長が非常に長くなり装置の薄型化とい
う利点が損なわれる。

【００１７】そこで本発明は、光線損失率が低く、効率
よく光線を絞り込むことが可能な光線制御板および、そ
れを用いた表示装置を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】図１は、本発明になる光
線制御板の原理構成図であり、（ａ）図は斜視図、
（ｂ）図は（ａ）図のＡ−Ａ′線における断面図であ
る。同図において、１は透明基板、２は突起、３は突起
２内の反射体、４は反射体３表面の反射面であり、１０
はそれらで構成される光線制御板である。

【００１９】同図に示すように、本発明になる光線制御
板１０においては、透明体からなる複数個の錐状の突起
２が、突起２の先端側が光線の出射側を向くよう透明基
板１に一体形成され、錐状の突起２それぞれの内部に
は、突起２と中心軸を共有する錐状の反射体３が形成さ
れ、反射体３はその外側斜面を反射面４とし、かつ、そ
の先端側が光線の出射側を向くよう設けられていること
を特徴とする。

【００２０】なお、突起２の錐状形状は、円錐や角錐、
あるいはその頂部が除去された円錐台や角錐台などを含
んでいる。さらに、突起２の頂角αと、突起２を構成す
る透明体の屈折率ｎおよび反射体３の頂角βとの間に、 α≧ｃｏｓ^-1［ｎ・ｓｉｎ｛θ₀ −（α−β）｝］・・・・・（４） θ₀ ＝ｓｉｎ^-1（１／ｎ） ・・・・・（５） α＞β ・・・・・（６） なる関係があることを特徴とする光線制御板である。

【００２１】また、上記光線制御板を用いた本発明にな
る表示装置は、光源と、光源の出射側に突起２の先端側
が出射側を向くように配置され、光源からの光線を集光
して出射する本発明になる前述の光線制御板１０と、光
線制御板１０の出射側に配置され、光線制御板１０の出
射光の透過および非透過により表示を行う透過型表示機
器とを備えたことを特徴とする直視型表示装置である。

【００２２】さらに、光源と、光源の出射側に突起２の
先端側が出射側を向くように配置され、光源からの光線
を集光して出射する本発明になる前述の光線制御板１０
と、光線制御板１０の出射側に配置され、光線制御板１
０の出射光の透過および非透過により表示を行う複数の
透過型表示機器と、透過型表示機器の出射側に配置さ
れ、透過型表示機器の表示画面の等倍正立実像を表示画
面から離れた点に結像する正立結像手段と、正立結像手
段の出射側で正立結像手段と表示画面の等倍正立実像の
結像点との間に配置され、表示画面の拡大正立実像を表
示画面の等倍正立実像の結像点よりも離れた点に結像す
る拡大投影手段と、拡大投影手段の出射側で表示画面の
拡大正立実像が結像される点に配置され、透過型表示機
器の表示画面の拡大正立実像が投影されるスクリーンと
を備えたことを特徴とする投写型表示装置である。

【００２３】

【作用】図２は、図１に示される本発明になる光線制御
板の動作説明図であり、（ａ）図は光線制御板を光源上
に設けた装置の断面図、（ｂ）図は（ａ）図に示される
突起の一部拡大図である。また、同図に示す光線制御板
においては突起２および反射体３は円錐状に形成されて
いる。

【００２４】同図において、１は透明基板、２_-1〜２_-n
は円錐状突起、３_-1〜３_-nは反射体、４_-1〜４_-nは反射
面、５は光線の入射面、６_-1〜６_-nは突起２への光線の
入射口、７_-1〜７_-nは導光部、８_-1〜８_-nは出射面、９
_-1〜９_-nは光源からの光線であり、１０はそれらで構成
される光線制御板である。また、２０は光源であり、２
１は光源２０内の蛍光管、２２は光源２０底部の反射鏡
である。

【００２５】（ａ）図に示すように、光線制御板１０
は、透明基板１から頂角がαである複数の突起２_-1〜２
_-nが光線９_-1〜９_-nの出射方向に立ち上がっている。そ
して、突起２_-1〜２_-n内にはそれぞれ頂角がβである反
射体３_-1〜３_-nが設けられおり、突起２_-1〜２_-n表面の
出射面８_-1〜８_-nと反射体３_-1〜３_-nとの間は透明体か
らなる導光部７_-1〜７_-nとなっている。また、光源２０
の内部には蛍光管２１が設けられ、蛍光管２１からは光
線９_-1〜９_-nが出射されており、蛍光管２１に関して出
射側と反対側には反射鏡２２が設けられている。

【００２６】光線９_-1〜９_-nは、導光部７_-1〜７_-n内を
進みながら出射面８_-1〜８_-nでは全反射を、反射面４_-1
〜４_-nでは鏡面反射を繰り返して突起頂部に向かい、出
射面８_-1〜８_-nと光線９_-1〜９_-nとのなす角度が臨界角
よりも小さくなったときに、出射面８_-1〜８_-nより突起
２_-1〜２_-n外へ出射される。次に、（ｂ）図によりこの
動作を説明する。（ｂ）図は、（ａ）図における突起２
_-1を拡大した図である。

【００２７】突起２_-1の頂角をα、反射体３_-1の頂角を
βとし、突起２_-1の出射面８_-1上の点Ｐで出射面８_-1と
光線９_-1のなす角度がθ_k で全反射を起こしたとする
と、反射面４_-1上の点Ｑで一度鏡面反射した後、再び出
射面８_-1上の点Ｒで出射面８_-1と光線９_-1のなす角度θ
_k+1 は、 θ_k+1 ＝θ_k −（α−β） ・・・・・（７） となり、出射面８_-1と反射面４_-1の間を一往復する度
に、出射面８_-1と光線９_-1のなす角度は（α−β）だけ
小さくなる。

【００２８】したがって、臨界角をθ₀ とすると、出射
直前に出射面８_-1と光線９_-1のなす角度θは、 θ₀ ≧θ≧θ₀ −（α−β） ・・・・・（８） となるので、出射後に出射面８_-1と光線９_-1のなす角度
φは、 φ₀ ≧φ≧０ ・・・・・（９） なる範囲に限定される。ただし、 φ₀ ＝ｃｏｓ^-1［ｎ・ｓｉｎ｛θ₀ −（α−β）｝］・・・・（１０） であり、ｎは導光部６_-1を構成する材料の屈折率であ
る。

【００２９】ここで、 α≧φ₀ ・・・・・（１１） を満たすようにｎおよびβの値を選択すると、一つの突
起２_-1から出射された光線９_-1は隣接する他の突起２_-2
あるいは２_-3に突起外部から再度入射することないよう
に制御される。

【００３０】したがって、光源２０の上にこのような突
起２_-1〜２_-nを平面状に多数配置した光線制御板１０を
設けることにより、入射面５から入射し突起２_-1〜２_-n
の根元側の入射口６_-1〜６_-nに入射する光線９_-1〜９_-n
は、突起２_-1〜２_-nの頂角α以内の角度に絞られること
になり、光源２０から出射される様々な角度の光線の出
射範囲を大きく絞り込むことができる。

【００３１】また、光源２０内の蛍光管２１から出射
し、反射面４_-1の底面で鏡面反射された光線９_-2は突起
２_-1からは出射されず蛍光管２１方向へ戻るが、反射鏡
２２と反射面４_-1〜４_-n底面との間で何度か反射を繰り
返した後、最終的には入射口６ _-3に入射し突起２_-3の出
射面８_-3から出射され、反射面４_-1〜４_-3底面および反
射鏡２２での吸収が全くなければ本方式での光線損失は
無くなる。

【００３２】したがって、制御板裏の光線入射面に様々
な角度で入射する散乱光の出射範囲を絞り込むことが可
能であり、光線利用率の高い高効率な光線制御板を得る
ことができる。また、このような光線制御板を用いた直
視型表示装置においては、光線損失が減少すると同時に
光線を絞り込めるため光線利用率が向上し、従来のもの
と同じ消費電力であれば輝度が上昇する。すなわち、低
消費電力で従来と同様な輝度の表示装置を得ることがで
きる。

【００３３】さらに、このような光線制御板を用いた投
写型表示装置においても、拡大投写像の輝度の向上ある
いは低消費電力化が図れると共に、光線制御板により光
線を狭い角度に絞り込むことができるため、装置の薄型
化を図ることができる。

【００３４】

【実施例】図３は、本発明になる光線制御板の第１の実
施例を示す図である。同図において、１１はＡｌ反射体
であり、１ａはアクリル樹脂からなる透明基板、２ａは
透明基板１ａと同様なアクリル樹脂からなる円錐台状の
突起、３ａは反射体であり、本実施例ではＡｌ反射体１
１からなり、４ａは円錐台状のＡｌ反射体１３表面の反
射面、７ａは導光部、１０ａはそれらで構成される光線
制御板である。

【００３５】同図に示すように、本実施例の光線制御板
１０ａは、円錐台状の突起２ａ内部にその上面が突起２
ａの上面と共通であり、突起２ａと同様に円錐台状の反
射体３ａとなるＡｌ反射体１１が設けられており反射面
４ａを形成している。そして、突起２ａを透明基板１ａ
上に俵積み状に配置することにより形成されている。ま
た、突起２ａおよび反射体３ａとなるＡｌ反射体１３の
円錐台は、中心軸を共通とし頂点が略一致している頂角
がそれぞれ１０°および８．５°である円錐体から、中
心軸に直交する同一の平面によって頂部を取り除いた形
状になっており、円錐体底面からの高さは３０ｍｍであ
る。

【００３６】本実施例に示す光線制御板１０ａは、平板
に俵積み状に配列された突起２ａを形成する複数の逆円
錐状の凹部を有する金型に、その金型の逆円錐状の凹部
内に反射体３ａとなる円錐状のＡｌ反射体１１を、頂点
および中心軸が一致するように上方から押さえて固定
し、金型とＡｌ反射体１１の間にアクリル樹脂を逆円錐
状の凹部の縁まで流し込み導光部７ａを形成する。そし
て、アクリル樹脂がおおよそ固まった後にＡｌ反射体１
１の押えをはずし、さらにアクリル樹脂を流し込み透明
基板１ａを形成する。最後に、突起２ａの頂部を除去す
ることにより本実施例に示す光線制御板１０ａが得られ
る。

【００３７】本実施例においては、突起２ａおよび反射
体３ａの形状を円錐台状としたが、このような形状にし
ても充分な効果を得ることができ、光源と対向する入射
面５ａに入射する様々な角度の入射光を効率よく出射
し、かつ、必要に応じた角度に光線を絞り込むことがで
きる。また、本実施例においては、突起２ａ内の反射体
３ａとしてＡｌ反射体１１を用いたが、反射体３ａはＡ
ｌに限定されるものではなく、光反射性を有する他の金
属材料などを用いてもよい。

【００３８】さらに、突起２ａの頂角αおよび反射体３
ａの頂角βは本実施例によって限定されるものではな
く、透明基板１ａおよび突起２ａを構成する透明体の屈
折率ｎと、前述の条件式（４）〜（６）とによって最適
な角度が決定されるものであって、突起２ａおよび反射
体３ａの高さｈに関しても、光線制御板を使用する状況
によって適宜その値を定められるものである。すなわ
ち、透過型の表示装置などに利用する場合において、表
示装置の視角特性や装置の要求視角範囲に合わせて値を
定められるものである。

【００３９】図４は、本発明になる光線制御板の第２の
実施例を示す図である。同図において、１２は円錐状の
中空部、１３はＡｇ膜であり、１ｂはアクリル樹脂から
なる透明基板、２ｂは透明基板１ｂと同様なアクリル樹
脂からなり、内部に中空部１２を設けた円錐状の突起、
３ｂは中空部１２の側面および底面にＡｇ膜１３を設け
た反射体、４ｂは反射体３ｂ表面のＡｇ膜１３からなる
円錐状の反射面であり、４ｂ′および４ｂ″は反射面４
ｂの反射側面および反射底面、１０ｂはそれらで構成さ
れる光線制御板である。

【００４０】同図に示すように、本実施例の光線制御板
１０ｂは、円錐状の突起２ｂ内部に反射体３ｂとなる円
錐状の中空部１２が、突起２ｂと中心軸を共通とし頂点
が略一致するように設けられ、中空部１２の側面および
底面、すなわち突起２ｂの内壁にＡｇ膜１３が蒸着され
反射体３ａとなり、Ａｇ膜表面が反射側面４ｂ′および
反射底面４ｂ″からなる反射面４ｂを形成している。

【００４１】本実施例に示す光線制御板１０ｂは、平板
に俵積み状に配列された突起２ｂを形成する複数の逆円
錐状の凹部を有する金型と、突起２ｂ内の中空部１２を
形成する複数の凸部がその中心軸が逆円錐状の凹部の中
心軸と一致するように設けられた金型により、中空部１
２を有する複数の突起２ｂがモールド成形される。そし
て、突起２ｂの背面より全面に反射側面４ｂ′となるＡ
ｇ膜１３を蒸着したのち、反射側面４ｂ′となる部分以
外のＡｇ膜１３をエッチングにより除去することによ
り、中空部１２およびＡｇ膜１３からなる反射面４ｂの
反射側面４ｂ′を有する突起２ｂが形成される。また、
予め成形された透明基板１ｂ上には突起２ｂ内の反射面
４ｂが配置される位置に、反射側面４ｂ′の下端断面と
同径となるようにＡｇ膜１３を円形に蒸着し、反射面４
ｂの反射底面４ｂ″を形成する。最後に、反射側面４
ｂ′と反射底面４ｂ″の位置を合わせ、透明基板１ｂと
突起２ｂをその間に境界面ができないように熱圧着、あ
るいは透明性接着剤などで貼り合わせることにより本実
施例に示す光線制御板１０ｂが得られる。

【００４２】ここで、光線の絞り込み角度、すなわち各
円錐状突起２ｂの頂角αを２０°（法線方向に対して±
１０°）に設定し、透明基板１ｂおよび突起２ｂを構成
するアクリル樹脂の屈折率ｎが１．４９４である場合、 θ₀ ＝ｓｉｎ^-1（１／ｎ）≒４２．０（ｄｅｇ）・・・・・（１２） φ₀ ＝α＝２０（ｄｅｇ） ・・・・・（１３） より、 θ₀ −（α−β）＝ｓｉｎ^-1（ｃｏｓφ₀ ／ｎ） ≒３９．０（ｄｅｇ） ・・・・・（１４） β≒１７（ｄｅｇ） ・・・・・（１５） となり、突起２ｂ内の円錐状反射体３ｂの最適な頂角β
は１７°と定められる。

【００４３】また、円錐状突起２ｂの底面半径ｒ₁ およ
び突起２ｂ内の円錐状反射体３ｂの底面半径ｒ₂ は、円
錐状突起２ｂの高さをｈとすると、 ｒ₁ ＝ｈ・ｔａｎ（α／２） ・・・・・（１６） ｒ₂ ＝ｈ・ｔａｎ（β／２） ・・・・・（１７） となり、開口率Ａは、 Ａ＝（ｒ₁ ² −ｒ₂ ² ）／ｒ₁ ² ・・・・・（１８） となる。また、反射による損失を考慮したときの推定出
射効率τは、突起２ｂ内の反射面４ｂおよび、図示しな
い光源内の反射鏡での反射率をＲとして、 τ＝Ａ／｛１−Ｒ（１−Ａ）｝ ・・・・・（１９） となり、 α＝２０°、β＝１７°、Ｒ＝０．９ ・・・・・（２０） とすると、 Ａ≒０．２８ ・・・・・（２１） τ≒０．８０ ・・・・・（２２） となり、光線の出射効率の高い光線制御板となる。

【００４４】本実施例のように、突起２ｂおよび反射体
３ｂの形状を円錐状とすると、第１実施例のような円錐
台状のものに比べ光線の絞り込み効率は向上する。さら
に、反射体３ｂを、突起２ｂ内に設けられた中空部１２
の側面および底面に金属蒸着膜を形成する構成であるた
め、反射体として金属体を用いる場合より軽いものとな
り装置の軽量化を図ることができる。

【００４５】また、本実施例においては、反射面４ｂと
して蒸着Ａｇ膜１３を用いているが、反射面４ｂはＡｇ
蒸着膜１３に限定されるものではなく、Ａｌ膜など光反
射性を有する他の金属蒸着膜などを用いてもよい。さら
に、本実施例においては、突起２ｂ内部に円錐状の中空
部１２を形成し、中空部１２の側面および底面に金属蒸
着膜を設け反射体３ｂとしているが、第１実施例のよう
に、中空部１２に金属材料などを設け反射体３ｂとする
こともできる。

【００４６】図５は、本発明になる光線制御板の第３の
実施例を示す図であり、（ａ）図は平面図、（ｂ）図は
正面図、（ｃ）図は側面図である。同図において、１ｃ
は透明基板、２ｃは突起、３ｃは突起２ｃ内の反射体、
４ｃは反射体３ｃ表面の反射面であり、１０ｃはそれら
で構成される光線制御板である。

【００４７】同図に示すように、本実施例の光線制御板
１０ｃは突起２ｃの形状が第１の実施例および第２の実
施例とは異なっている。本実施例においては突起２ｃ底
面の幅（ＬおよびＬ′）が方向により異なっており（Ｌ
≠Ｌ′、Ｌ＞Ｌ′）、底面が円形ではない錐状の突起２
ｃと、その内部に突起２ｃと同様に底面が円形ではな
く、底面の幅（ＲおよびＲ′）が方向により異なり（Ｒ
≠Ｒ′、Ｒ＞Ｒ′）、頂部が略一致している錐状の反射
体３ｃが設けられている。

【００４８】本実施例に示す光線制御板１０ｃにおいて
は、光線の出射側平面に対する垂直方向と水平方向にお
いて光線の絞り込み角度が異なっている。このような光
線制御板は、投写型の表示装置よりもむしろ直視型液晶
ディスプレイなど、垂直方向と水平方向の視角範囲が異
なる特性を有する直視型の透過型表示装置に利用する
際、突起を表示機器の特性に合った形状にすることによ
り光源からの出射光をその特性に合わせ効率よく利用す
ることができる。

【００４９】図６は、本発明になる投写型表示装置の一
実施例を示す図である。同図において、１０は光線制御
板、２０は光源、３０は透過型表示機器、４０は正立結
像手段、５０は拡大手段、６０はスクリーン、７０はそ
れらで構成されるマルチディスプレイ装置である。同図
に示すように、本実施例の投写型表示装置においては、
平面光源２０の光線出射側に、光線絞り込みのための突
起を有する光線制御板１０がその突起が光線出射側を向
くように配置され、光線制御板１０の光線出射側には透
過型表示機器３０が配置されている。さらに、透過型表
示機器３０の表示面側には正立結像手段４０および拡大
手段５０が順次配置され、拡大手段５０による拡大表示
画像がスクリーン６０に投写されるようになっている。
そして、このような装置を多数格子状に配列することに
よりマルチディスプレイ装置７０が構成されている。

【００５０】本実施例のように構成されたマルチディス
プレイ装置７０においては、光線制御板１０を光源２０
と透過型表示機器の間に配置することにより、光源２０
からの出射光の損失を低減し、効率よく透過型表示機器
に出射することができるため、スクリーン６０上の表示
画面の高輝度化を図ることができる。さらに、光線制御
板１０により、狭い角度へ光線を絞り込むことが可能で
あるため薄型構造の装置となる。

【００５１】

【発明の効果】本発明になる光線制御板によれば、内部
に反射面を設けた透明材からなる突起を透明基板上に配
置する構成により、制御板に入射する様々な角度の光線
を狭い角度の出射範囲に絞り込むことができ、さらに、
光線の損失量を低減できるため光線の利用効率が高くな
る。

【００５２】また、本発明になる透過型表示装置によれ
ば、光源と表示機器との間に光線制御板を配置する構成
により、光源からの出射光を効率よく利用できるため表
示画面の高輝度化が図ることができ、同時に低消費電力
化を図ることができる。さらに、光源からの様々な角度
の光線を短い光路長で狭い角度に絞り込むことが可能な
ため、装置の小型化、薄型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる光線制御板の原理構成図である。

【図２】本発明になる光線制御板の動作説明図である。

【図３】本発明になる光線制御板の第１の実施例を示す
図である。

【図４】本発明になる光線制御板の第２の実施例を示す
図である。

【図５】本発明になる光線制御板の第３の実施例を示す
図である。

【図６】本発明になる投写型表示装置の一実施例を示す
図である。

【図７】従来のマルチディスプレイ装置の説明図であ
る。

【図８】正立結像手段および拡大手段による光学系の説
明図である。

【図９】正立結像手段の説明図である。

【図１０】屈折率分布レンズの説明図である。

【図１１】屈折率分布レンズの動作説明図である。

【符号の説明】

１…透明基板 ２…突起 ３…反射体 ４…反射面 ５…入射面 ６…入射口 ７…導光部 ８…出射面 ９…光線 １０…光線制御板 １１…Ａｌ反射体 １２…中空部 １３…Ａｇ膜 ２０…光源 ２１…蛍光管 ２２…反射鏡 ３０…透過型表示装置 ３１…表示画面 ３２…等倍正立実像 ３３…拡大正立実像 ３４…物体 ３５…物体像 ４０…正立結像手段 ４１…屈折率分布レンズ ４２…入射端面 ４３…出射端面 ５０…拡大手段 ５１…凹レンズ ６０…スクリーン ７０…マルチディスプレイ装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯ケ浜 行生 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明体からなる複数個の錐状の突起
   （２）が、該突起（２）の先端側が光線（９）の出射側
   を向くよう透明基板（１）に一体形成され、錐状の該突
   起（２）各々の内部には、該突起（２）と中心軸を共有
   する錐状の反射体（３）が形成され、該反射体（３）は
   その外側斜面および底面を反射面（４）とし、かつ、そ
   の先端側が光線（９）の出射側を向くよう設けられてい
   ることを特徴とする光線制御板。
2. 【請求項２】 前記突起（２）の頂角αと、前記突起
   （２）を構成する材料の屈折率ｎおよび前記突起（２）
   内部の前記反射体（３）の頂角βとの間に、 α≧ｃｏｓ^-1［ｎ・ｓｉｎ｛θ₀ −（α−β）｝］ θ₀ ＝ｓｉｎ^-1（１／ｎ） α＞β なる関係があることを特徴とする請求項１に記載の光線
   制御板。
3. 【請求項３】 光源（２０）と、前記光源（２０）の出
   射側に前記突起（２）の先端側が出射側を向くように配
   置され、光源（２０）からの光線（９）を集光して出射
   する請求項１記載の光線制御板（１０）と、前記光線制
   御板（１０）の出射側に配置され、前記光線制御板（１
   ０）の出射光の透過および非透過により表示を行う透過
   型表示機器（３０）とを備えたことを特徴とする直視型
   表示装置。
4. 【請求項４】 光源（２０）と、前記光源（２０）の出
   射側に前記突起（２）の先端側が出射側を向くように配
   置され、光源（２０）からの光線（９）を集光して出射
   する請求項１記載の光線制御板（１０）と、前記光線制
   御板（１０）の出射側に配置され、前記光線制御板（１
   ０）の出射光の透過および非透過により表示を行う複数
   の透過型表示機器（３０）と、前記透過型表示機器（３
   ０）の出射側に配置され、前記透過型表示機器（３０）
   の表示画面（３１）の等倍正立実像（３２）を前記表示
   画面（３１）から離れた点に結像する正立結像手段（４
   ０）と、前記正立結像手段（４０）の出射側で前記正立
   結像手段（４０）と前記表示画面（３１）の等倍正立実
   像（３２）の結像点との間に配置され、前記表示画面
   （３１）の拡大正立実像（３３）を前記表示画面（３
   １）の等倍正立実像（３２）の結像点よりも離れた点に
   結像する拡大投影手段（５０）と、前記拡大投影手段
   （５０）の出射側で前記表示画面（３１）の拡大正立実
   像（３３）が結像される点に配置され、前記透過型表示
   機器（３０）の表示画面（３１）の拡大正立実像（３
   ３）が投影されるスクリーン（６０）とを備えたことを
   特徴とする投写型表示装置。