JPH06308485A

JPH06308485A - 表示装置

Info

Publication number: JPH06308485A
Application number: JP5094072A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Yamaguchi; 俊博山口; Nobuaki Kabuto; 展明甲; Yoshihiro Konuma; 順弘小沼
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-04-21
Filing date: 1993-04-21
Publication date: 1994-11-04

Abstract

(57)【要約】【目的】２次元方向の光を集光し、光源からの光を効率
良く利用した高輝度な表示装置を提供すること。【構成】本発明は、透過型表示パネルと、該表示パネル
を照明するための光源と、片面に複数のプリズムを形成
した平板状のプリズムシートを前記表示パネルの光源側
に配置した表示装置において、前記複数のプリズムの形
状を１つ以上の斜面を持つ錐体状にした表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は例えば液晶等の透過型表
示パネルと光源から構成される表示装置に係り、光源か
らの光の利用効率が向上した高輝度な表示装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の表示装置の高輝度化技術として、
特開平４−６７０１６号公報に記載の技術があり、図１
６に示す。図１６は従来技術の分解斜視図を示したもの
で、蛍光管等による光源１、内面を鏡面や白色面などに
した反射箱体２、乳白色の拡散板３、片面に複数の三角
柱状のプリズムを上下方向に並設した平板状のプリズム
シート４、透過型表示パネル５を示す。図１６におい
て、光源１からの光は、直接あるいは反射箱体２の内面
で反射して拡散板３に入射し、該拡散板３により均一な
面光になる。そして、プリズムシート４により上下方向
に拡散しようとする光成分が表示パネル５面に対して法
線方向に集光され、表示パネル５に入射し高輝度な表示
画像を得ることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、プリ
ズムシート４上のプリズムの形状が三角柱であるので集
光作用が１次元方向のみで、２次元方向については考慮
されていなかった。

【０００４】本発明は、上記問題を解決し、さらに高輝
度な表示装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、透過型表示パ
ネルと、該表示パネルを照明するための光源と、片面に
複数のプリズムを形成した平板状のプリズムシートを該
表示パネルの光源側に配置した表示装置において、該複
数のプリズムの形状を１つ以上の斜面を持つ錐体状にし
た表示装置である。

【０００６】

【作用】透過型表示パネルの光源側に、片面に複数のプ
リズムを形成した平板状のプリズムシートを配置し、該
複数のプリズムの形状を１つ以上の斜面を持つ錐体状に
することにより、該表示パネルに入射する光源からの拡
散光を、２次元方向について集光することができ、高輝
度な表示装置を提供することができる。

【０００７】

【実施例】図１は、本発明の第１の実施例の分解斜視図
を示し、蛍光管等による光源１、内面を鏡面や白色面な
どにした反射箱体２、乳白色の拡散板３より構成される
従来からのバックライトシステムと、透過型表示パネル
５の光源１側に片面に複数の四角錐状のプリズムを格子
目に配列した平板状のプリズムシート４０１を配置し、
該プリズムシート４０１の平面側を拡散板３側にしたも
のである。

【０００８】図２は、図１中のプリズムシート４０１の
部分拡大平面図及び断面図を示し、プリズムの形状が四
角錐状であり、左右方向のＡＡ´断面図、上下方向のＢ
Ｂ´断面図とも鋸歯状である。

【０００９】図３は、図２中の左右方向のＡＡ´断面で
の光の軌跡を示す図で、プリズム角度θ₅のプリズムシ
ート４０１において、平面４０１ａの法線方向に対して
角度θ₁で空気（屈折率ｎ₀＝１）中から入射する光ｌ₁
は、空気と平面４０１ａの境界面で角度θ₂に屈折さ
れ、プリズムシート４０１内を透過する。さらに光ｌ₁
は、プリズム面４０１ｂに該プリズム面４０１ｂの法線
方向に対して角度θ₃で入射し、平面４０１ａの法線方
向に対して角度θ₄に屈折され、空気中に出射される光
ｌ₂になる。

【００１０】上記角度θ₁〜θ₄は、下のような関係式に
なっている。

【００１１】

【数１】

【００１２】例えば、該プリズムシート４０１の材質が
アクリル樹脂（ｎ₁＝１．４９）で、プリズム角度θ₅＝
３５°の時、光ｌ₁が平面４０１ａに角度θ₁＝４０°で
入射したとすると、プリズム面４０１ｂから出射される
光ｌ₂は、（数１）より角度θ₄＝２１°で出射される。

【００１３】このように、プリズムシートの平面側に入
射する拡散光は、該プリズムシートにより法線方向に集
光される。その集光率は、プリズム角度により調整され
る。

【００１４】図４（ａ）は、本実施例の表示装置を上下
方向から見た時の光の強度分布図、（ｂ）は左右方向か
らの場合を示し、上下方向，左右方向において、拡散板
３上での光の強度分布５０１ａ，５０１ｂは、プリズム
の形状が四角錐状のプリズムシート４０１により、プリ
ズムシート４０１上の光の強度分布５０２ａ，５０２ｂ
のように上下左右方向光が表示パネル５に対して法線方
向に集光された形となり、表示パネル５上の光の強度分
布も５０３ａ，５０３ｂの様になる。

【００１５】つまり、本実施例の表示装置は、上下左右
方向の２次元方向について集光し、光源からの光を効率
良く利用した高輝度な表示装置である。

【００１６】図５は、第２の実施例のプリズムシート４
０２の部分拡大平面図及び断面図を示し、ＩＩ´，ＪＪ
´断面図を示す。プリズムシート４０２に入射する光
は、上下左右方向だけでなくあらゆる方向に向かう拡散
光なので、上下左右方向に限らずＩＩ´，ＪＪ´断面の
ように２方向以上からの断面が鋸歯状のプリズム形状に
なっていれば良く、図５示すように、プリズムの形状を
六角錐にした場合でも、第１の実施例と同様の本発明の
効果を得ることができる。

【００１７】図６は、第３の実施例のプリズムシート４
０３の部分拡大平面図及び断面図を示し、ＫＫ´，ＬＬ
´断面図を示す。図６に示すように、プリズムの形状を
三角錐にした場合でも、第１，２の実施例と同様の本発
明の効果を得ることができる。

【００１８】図７は、第４の実施例のプリズム形状のプ
リズムシート４０４の部分拡大平面図及び断面図を示
し、ＭＭ´，ＮＮ´断面図を示す。図７に示すように、
プリズムの形状は、底面が正方形で斜面が１つの曲面の
四角錐と円錐を組み合わせた形であり、２方向のＭＭ
´，ＮＮ´断面が鋸歯状のプリズム形状になっているの
で、第１〜３の実施例と同様の本発明の効果を得ること
ができる。

【００１９】図８は、第５の実施例のプリズムシート４
０５の部分拡大平面図及び断面図を示し、ＯＯ´，ＰＰ
´断面図を示す。図８の示すように、プリズム形状は、
錐体状ではなく球面状で、それが格子目に配列された
形、つまりレンズアレイ状となっている。それにより、
それぞれのレンズにより入射される拡散光は集光され、
第１〜４の実施例と同様の本発明の効果を得ることがで
きる。

【００２０】図９は、第６の実施例のプリズムシート４
０６の部分拡大平面図及び断面図を示し、拡散板３上の
輝度分布を考慮したプリズムシート４０６、ＵＵ´断面
図を示す。図９において、光源１近くの拡散板３上の輝
度は高いが、光源１に遠くなるほど輝度は低くなってい
く。そこで、プリズムシート４０６のプリズム角度θ₀
を、光源１に遠くなるほど大きくし、プリズムの屈折率
を大きくする。それにより、液晶パネル上の表示画面の
周辺部になるほどプリズムの拡散光の集光度を高め、拡
散板３上の輝度分布をプリズムシート４０６上で低減
し、第１〜５の実施例と同様の本発明の効果である高輝
度化と共に均一な面光を得ることができる。なお、プリ
ズムシート４０６のプリズム角度θ₀を調整するため
に、それぞれのプリズムの高さ、配列ピッチ、プリズム
の形状を異ならせても本発明の効果を妨げるものではな
い。

【００２１】図１０は、第７の実施例のプリズムシート
４０７の部分拡大平面図及び断面図を示し、プリズムの
形状が四角錐で、底面が長軸方向が上下方向の長方形の
プリズムシート４０７、上下左右方向のＸＸ´，ＷＷ´
断面図、ＸＸ´断面のプリズム角度θ₉、ＷＷ´断面の
プリズム角度θ₁₀を示す。例えば、表示装置が、旅客用
車両などの座席シートの背面に取り付けられ、後部座席
から表示画像を見る場合がある。このような場合、上下
方向の視角範囲については、前の座席のリクライニング
角度や観視者の身長等があり、ある程度の視角範囲が要
求される。一方、左右方向については、座席が固定され
ているため、ほとんど視角範囲は要求されない。図１０
のプリズムシート４０７は、上下，左右方向のプリズム
角度θ₉，θ₁₀をθ₉＜θ₁₀に異ならせ、上下方向の集光
作用を左右方向より小さくし、上下方向にある程度の視
角範囲を持たせており、上記の旅客用車両などの座席シ
ートの背面に取り付けられた場合に対応させたものであ
る。

【００２２】図１１（ａ）は、本実施例の表示装置を上
下方向から見た時の光の強度分布図、（ｂ）は左右方向
からの場合を示す。図１１（ａ）（ｂ）において、拡散
板３上で上下左右方向の光の強度分布６０１ａ，６０１
ｂは、プリズムの形状が四角錐で、底面が長軸方向が上
下方向の長方形のプリズムシート４０７により、上下方
向のプリズムシート４０７上の光の強度分布６０２ａと
左右方向の光の強度分布６０２ｂの形が異なり、上下よ
り左右方向の方が光が表示パネル５に対して法線方向に
集光された形となり、表示パネル５上の光の強度分布も
６０３ａ，６０３ｂの様になる。

【００２３】つまり、本実施例は、表示装置の使用用途
に応じて、２次元方向の集光作用をそれぞれ異ならせる
ことができ、光源からの光を効率良く利用した高輝度な
表示装置である。

【００２４】図１２は、第８の実施例のプリズムシート
４０８の部分拡大平面図及び断面図を示し、上下，左右
方向のＺＺ´，ＹＹ´断面図を示す。図１２に示すよう
に、プリズムシート４０８は、プリズム形状が三角柱状
で、それが格子目に配列されており、上下方向のＺＺ´
断面は鋸歯状で、左右方向のＹＹ´断面は台形である。
プリズムシート４０８の光入射面１０から入射する拡散
光は、上下方向においてはプリズム角度θ₁₁により集光
作用が調整される。左右方向においては、三角柱のプリ
ズムの長さＰ₁により集光作用を調整することができ、
Ｐ₁が短いほど集光作用が大きくなる。本実施例も第７
の実施例同様、表示装置の使用用途に応じて、２次元方
向の集光作用をそれぞれ異ならせることができ、光源か
らの光を効率良く利用した高輝度な表示装置である。

【００２５】図１３は、第９の実施例のプリズムシート
４０９の部分拡大平面図及び断面図を示し、上下，左右
方向のＤＤ´，ＣＣ´断面図を示す。図１３に示すよう
に、プリズムシート４０９は、プリズムの形状が四角錐
で、底面が長軸方向が上下方向の長方形で、それが格子
目に配列されており、上下方向のＤＤ´断面は連続した
鋸歯状で、左右方向のＣＣ´断面は、隣あうプリズムの
間に長さＰ₂の平坦部がある不連続な鋸歯状である。プ
リズムシート４０９の光入射面１１から入射する拡散光
は、上下方向においてはプリズム角度θ₁₂により集光作
用が調整される。左右方向においては、長さＰ₂の平坦
部では集光しないので、長さＰ₂により集光作用を調整
することができ、Ｐ₂が短いほど集光作用が大きくな
る。本実施例も第７，８の実施例同様の効果を得ること
ができる。

【００２６】図１４は、第１０の実施例のレンズシート
４１０の部分拡大平面図及び断面図を示し、上下，左右
方向のＦＦ´，ＥＥ´断面図を示す。図１４に示すよう
に、レンズシート４１０は、半円柱の両端面を斜めにカ
ットした形状の微小レンズを少なくとも片面に複数個、
格子状に形成されており、上下方向のＦＦ´断面はレン
ズ状で、左右方向のＥＥ´断面は台形である。レンズシ
ート４１０の光入射面から入射する拡散光は、上下方向
においてはレンズの曲率により集光作用が調整される。
左右方向においては、第８の実施例同様、レンズの長さ
Ｐ₃により集光作用を調整することができる。本実施例
も第７〜９の実施例同様の効果を得ることができる。

【００２７】図１５は、本発明の第１１の実施例の分解
斜視図を示し、片面に複数の三角柱状のプリズムを１方
向に並設した従来のプリズムシート４ａ，４ｂの２枚を
用い、お互いのプリズム方向が直交する関係になるよう
に重ね、表示パネル５の光源側に配置したものである。
図１５において、拡散板３からの拡散光は、プリズムシ
ート４ａにより左右方向の光成分が集光され、プリズム
シート４ｂにより上下方向の光成分が集光され、２次元
方向の光が集光され、液晶パネル５に入射される。本実
施例は、従来からのプリズムシートを２枚使用して、２
次元方向の光を集光し、光源からの光を効率良く利用し
た高輝度な表示装置である。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光源からの光を効率良く利用した高輝度な表示装置が提
供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の分解斜視図である。

【図２】第１の実施例のプリズムシートの部分拡大平面
図及び断面図である。

【図３】第１の実施例のプリズムシート内の光の軌跡を
示す図である。

【図４】第１の実施例の表示装置の各部分における光強
度分布を示す図である。

【図５】第２の実施例の部分拡大平面図及び断面図であ
る。

【図６】第３の実施例の部分拡大平面図及び断面図であ
る。

【図７】第４の実施例の部分拡大平面図及び断面図であ
る。

【図８】第５の実施例の部分拡大平面図及び断面図であ
る。

【図９】第６の実施例の部分拡大平面図及び断面図であ
る。

【図１０】第７の実施例の部分拡大平面図及び断面図で
ある。

【図１１】第７の実施例の表示装置の各部分における光
強度分布を示す図である。

【図１２】第８の実施例の部分拡大平面図及び断面図で
ある。

【図１３】第９の実施例の部分拡大平面図及び断面図で
ある。

【図１４】第１０の実施例の部分拡大平面図及び断面図
である。

【図１５】第１１の実施例の分解斜視図である。

【図１６】従来の表示装置の分解斜視図である。

【符号の説明】１…光源、２…反射箱体、３…拡散板、４０１〜４０９
…本発明の実施例のプリズムシート。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透過型表示パネルと、該表示パネルを照明
するための光源と、少なくとも片面に複数のプリズムを
形成した平板状のプリズムシートを該表示パネルの光源
側に配置した表示装置において、該複数のプリズムの形
状を１つ以上の斜面を持つ錐体状にし、格子目に配列し
たことを特徴とする表示装置。
【請求項２】請求項１において、該錐体状のプリズムの
底面を長軸，短軸方向を持つ形にしたことを特徴とする
表示装置。
【請求項３】請求項１において、該複数のプリズムの形
状を三角柱にし、格子目に配列したことを特徴とする表
示装置。
【請求項４】請求項１において、該複数のプリズムの形
状を球面状にし、格子目に配列したことを特徴とする表
示装置。
【請求項５】透過型表示パネルと、該表示パネルを照明
するための光源と、半円柱の両端面を斜めにカットした
形状の微小レンズを少なくとも片面に複数個、格子状に
形成したレンズシートを該表示パネルの光源側に配置し
たことを特徴とする表示装置。
【請求項６】請求項１〜５のいずれか１項において、該
複数のプリズムの個々の高さ、又は配列ピッチ、プリズ
ムの形状のいずれかが異なることを特徴とする表示装
置。
【請求項７】透過型表示パネルと、該表示パネルを照明
するための光源と、片面に１方向に延びた三角柱状のプ
リズムを並設した平板状のプリズムシートを該表示パネ
ルの光源側に配置した表示装置において、該プリズムシ
ートを２枚にして、それぞれの三角柱状のプリズムの配
置方向がお互い直交する形になるように配置したことを
特徴とする表示装置。