JPH0695112A - プリズムプレートおよびそれを用いた情報表示装置 - Google Patents

プリズムプレートおよびそれを用いた情報表示装置

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JPH0695112A
JPH0695112A JP4246178A JP24617892A JPH0695112A JP H0695112 A JPH0695112 A JP H0695112A JP 4246178 A JP4246178 A JP 4246178A JP 24617892 A JP24617892 A JP 24617892A JP H0695112 A JPH0695112 A JP H0695112A
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prism
light
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prism plate
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Shigeru Nakamura
滋 中村
Akira Arimoto
昭 有本
Kenkichi Suzuki
堅吉 鈴木
Katsuhiko Shibata
克彦 柴田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】携帯可能な情報処理装置に好適な薄型で低消費
電力の情報表示装置を提供する。 【構成】図１に示すような液晶表示装置等において、散
乱板５と液晶表示素子７の間に、頂角２θと屈折率ｎ
が、 ２θ ＞ ２／３＊（π／２＋２＊arcsin（１／ｎ）） を満足するプリズムプレート６を配置した。 【効果】無効な視角範囲への光の放射を防止して大斜視
角における不必要な輝きが無く、広い有効視角範囲にわ
たって輝度を向上することができ、低消費電力化が可能
となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、広い角度範囲にわたっ
て入射する光束を一定の角度範囲内に効率よく出射する
プリズムプレート、および、パーソナルコンピュータや
ワードプロセッサ等の情報処理装置において情報表示に
用いる液晶表示装置などの情報表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】情報化社会の進展にともない、パーソナ
ルコンピュータやワードプロセッサ等の情報処理装置も
携帯可能なものが望まれている。携帯可能な情報処理装
置に要求される性能は、小型軽量なことと伴に、小容量
の電源で長時間の使用を可能にするために、消費電力が
小さいことである。特に携帯可能な情報処理装置の中の
情報表示部は、装置の概略形状を決定し、また常時電力
を消費するので、薄型で低消費電力のものが望ましい。
このような情報表示装置の一例として、特開平４−６７
０１６号に記載のバックライト型の液晶表示装置があ
る。特開平４−６７０１６号の、第１図および第２図に
示されるように、光源２３と２４から出射した光と反射
板２５で反射した光は、散乱板２６で散乱され、入射側
が平坦面２８で出射側がプリズム面２９のプリズムプレ
ートなどの光学手段２７を通過し、液晶表示素子１２に
入射する。特開平４−６７０１６号の実施例では、プリ
ズムプレートなどの光学手段２６はポリカーボネート樹
脂などで形成され、そのプリズム面２９にあるプリズム
の２つの面が成す頂角は例として９０度（半頂角は４５
度）である。このプリズムプレートなどの光学手段２７
を散乱板２６の上に配置することにより、広い角度範囲
に散乱される散乱板２６からの出射光を光学手段２７の
法線方向に集めることができ、有効な視角範囲内におけ
る輝度を向上することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来例の
実施例に示された頂角が９０度（半頂角は４５度）程度
のポリカーボネート樹脂などで形成されたプリズムプレ
ートを用いた場合、以下に示す問題がある。図６は従来
のプリズムプレートの拡大断面図で、６０はプリズムプ
レート、６１は光線を示す。プリズム面６２とプリズム
面６３とのなす頂角２θを９０度（半頂角θ＝４５
度）、屈折率ｎを１．５８５として、光線追跡計算によ
り求めたプリズムプレート６０の出射光の視角特性を、
図７の実線７０で示す。また、破線７１は、プリズムプ
レート６０に入射する光線６１が有する光強度の角度依
存性を示し、プリズムプレート６０が無い場合の視角特
性に相当する。図７の実線７０が示すように、−３５度
から３５度の有効な視角範囲にわたって１．４倍以上の
輝度向上の効果があるが、視野角−８０度から−６０度
および６０度から８０度の無効な視角範囲に光が放射さ
れており、電力を無駄に消費している、という問題があ
る。また、この方向から見た場合、情報表示装置が不必
要に輝いて見える、という問題がある。この原因は、図
６に示すように、プリズムプレート６０に入射した光線
６１が、プリズム面６２で全反射し、プリズム面６３か
ら出射するためである。
【０００４】本発明の目的は、上記問題を解決し、無効
な視角範囲への光の放射を防止して、有効な視角範囲内
に放射される光の強度を向上し、携帯可能な情報処理装
置に好適な薄型で低消費電力の情報表示装置を提供する
ことにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明では、一方の表面に多数のプリズム状突
起構造を形成したプリズムプレートにおいて、プリズム
状突起構造の２つの平面がなす頂角２θが、プリズムプ
レート媒質の屈折率をｎとして、 ２θ＞２／３＊（π／２＋２＊arcsin（１／ｎ）） とした。
【０００６】第２の発明では、光源と、光源からの光を
散乱する散乱板と、散乱板からの散乱光が照射される表
示板を有する情報表示装置において、散乱板と表示板の
間に、一方の表面に多数のプリズム状突起構造を形成し
たプリズムプレートを、散乱板側にプリズム状突起構造
を向けて配置し、プリズム状突起構造の２つの平面がな
す頂角２θが、プリズムプレート媒質の屈折率をｎとし
て、 ２θ＞２／３＊（π／２＋２＊arcsin（１／ｎ）） とした。
【０００７】
【作用】まず、本発明の原理について、図４を用いて説
明する。図４はプリズムプレートの光線追跡図で、４０
はプリズム面４２とプリズム面４３とのなす頂角が２θ
（半頂角はθ）で屈折率がｎのプリズムプレート、４１
は入射角がα（図中の矢印で示す方向を負とする）の光
線を示す。平面４４における屈折角α’（図中の矢印で
示す方向を負とする）と、プリズム面４２における入射
角β（図中の矢印で示す方向を負とする）は、 α’＝ arcsin（１／ｎ＊sinα） β ＝ α’＋θ−π／２ である。ｎ＊sinβ＜−１となる光線はプリズム面４２
で全反射し、プリズム面４３に入射する。プリズム面４
３における入射角δは、 δ ＝ −β−２θ である。仮に、αを−１として ｎ＊sinδ ＜ −１ が成立すれば、プリズム面４３に入射した全ての光線は
全反射し、プリズムプレート４０の平面４４側から出射
して散乱板等で散乱し、再度プリズムプレート４０に入
射する光線となる。この不等式を書き換えると、 δ ＜ arcsin（−１／ｎ） となり、上記の関係式を用いて、 β ＞ −２θ＋arcsin（１／ｎ） θ ＞ １／３＊（π／２＋arcsin（１／ｎ）−α’） となる。さらに、α＝−１よりα’＝−arcsin（１／
ｎ）であるから、 ２θ＞ ２／３＊（π／２＋２＊arcsin（１／ｎ）） ……（１） となる。よって、プリズム頂角２θが（１）式を満足す
るプリズムプレートを用いれば、従来例において問題で
あった無効な視角範囲への光の放射を防止でき、また、
従来例において無効な視角範囲へ放射されていた光をプ
リズムプレートへの入射光として再度利用することがで
きるので、有効な視角範囲以内の光強度を従来例よりも
さらに向上することができる。
【０００８】
【実施例】図１は本発明の一実施例であるサイドライト
型の液晶表示装置の断面図であり、図２はその分解斜視
図である。１は冷陰極線管、２は反射板、３はアクリル
樹脂などの導光板で、下面に白色ペイントなどの反射部
材４が塗布されている。５は表面に微小な凹凸形状を持
つ薄い散乱板で、導光板３の上面に配置する。６は本発
明によるプリズムプレートで、下面は平坦面で、上面に
プリズムが形成されている。７は液晶表示素子である。
【０００９】次に、本実施例の液晶表示素子の動作につ
いて説明する。冷陰極線管１から放射された光は、直接
または反射板２で反射した後、導光板３の側面から導光
板３に入射し、導光板３の下面に塗布されている反射部
材４で反射し、導光板３の上面から出射する。導光板３
の出射光は、散乱板５によって広い角度範囲にわたって
一様な光強度分布となって、プリズムプレート６に入射
する。プリズムプレート６は、有効な視角範囲内にのみ
光を放射し、液晶表示素子７を通して情報を表示する。
【００１０】図３は、プリズムプレート６の拡大断面図
である。本実施例ではプリズムプレート６はアクリル樹
脂で形成し、その屈折率ｎは１．５８５である。プリズ
ムプレート６の屈折率ｎ＝１．５８５を（１）式の右辺
に代入すると、 ２／３＊（π／２＋２＊arcsin（１／ｎ））＝１１２．
２度 であるから、（１）式は ２θ ＞ １１２．２度 となる。よって、上面に形成されたプリズムの頂角２θ
は、１１２．２度よりも大きな角に設定する。例えば１
２０度（半頂角θは６０度）が好適である。また、プリ
ズムの間隔Ｐは例えば５０μｍである。図１から図３で
はプリズムプレートの厚さに対してプリズムの形状を誇
張して表示してあるが、プリズムプレートの厚さは例え
ば１ｍｍである。
【００１１】図５の実線５０は、図７と同様に光線追跡
計算により求めたプリズムプレート６の出射光の視角特
性を示す。また、破線７１は、図７における説明と同様
にプリズムプレート６が無い場合の散乱板５による視角
特性に相当し、約±８０度の広い角度範囲にわたって一
様な光強度分布である。図５の実線５０が示すように、
視野角−６０度以下および６０度以上の無効な視角範囲
における光の放射が無いので、電力を無駄に消費すると
いう問題はなく、また、この方向から見た場合に情報表
示装置が不必要に輝いて見えるという問題もない。さら
に、従来例である図７の実線７０が示す有効視角範囲±
３５度と比べて、有効視角範囲がより広い±４５度にわ
たり、１．４倍以上の輝度向上の効果がある。
【００１２】本発明は、上記実施例に限定されること無
く、プリズムプレートとしては、（１）式を満足する屈
折率と頂角であれば良い。また、図１および図２に示し
た１方向のみプリズム形状のプリズムプレートに限定さ
れること無く、２方向の断面がプリズム形状である四角
錐や円錐形状のプリズムプレートでも良い。また、図１
および図２の構成に限定されること無く、プリズムプレ
ートと液晶表示素子の位置を入れ替えても良い。また、
特開平４−６７０１６号の第１図および第２図に示すよ
うなバックライト型の液晶表示装置にも用いることがで
きるのは、勿論である。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば、無効な視角範囲への光
の放射を防止して、有効な視角範囲内に放射される光の
強度を向上し、携帯可能な情報処理装置に好適な薄型で
低消費電力の情報表示装置を提供することにある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を用いた液晶表示装置の断面図。
【図２】本発明を用いた液晶表示装置の分解斜視図。
【図３】本発明を用いたプリズムプレート拡大断面図。
【図４】プリズムプレートの光線追跡図。
【図５】本発明のプリズムプレートの視角特性。
【図６】従来のプリズムプレートの拡大断面図。
【図７】従来のプリズムプレートの視角特性。
【符号の説明】 １…冷陰極線管、３…導光板、５…散乱板、６，４０…
プリズムプレート、７…液晶表示素子、４２，４３…プ
リズム斜面。
フロントページの続き (72)発明者 柴田 克彦 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所茂原工場内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】一方の表面にプリズム状突起構造を形成し
    たプリズムプレートであって、上記プリズム状突起構造
    を構成するの２つの平面がなす頂角２θが、上記プリズ
    ムプレート媒質の屈折率をｎとして、 ２θ＞２／３＊（π／２＋２＊arcsin（１／ｎ）） であることを特徴とするプリズムプレート。
  2. 【請求項２】光源と、上記光源からの光を散乱する散乱
    板と、上記散乱板からの散乱光が照射される表示板と、
    上記散乱板と上記表示板の間に配置された、一方の表面
    にプリズム状突起構造を有するプリズムプレートからな
    り、上記プリズムプレートは、上記散乱板側に上記プリ
    ズム状突起構造を向けて配置され、かつ上記プリズム状
    突起構造を構成する２つの平面がなす頂角２θが、上記
    プリズムプレート媒質の屈折率をｎとして、 ２θ＞２／３＊（π／２＋２＊arcsin（１／ｎ）） であることを特徴とする情報表示装置。
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