JP2005243545A - 照明装置、液晶表示装置および電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 第1の光源を点灯する際に導光板から出射される第1の照明光の輝度分布と、第2の光源を点灯する際に導光板から出射される第2の照明光の輝度分布とを異ならしめて、これら各光源の点灯と消灯とを個別に切り替え可能とする。
【選択図】 図1
Description
また、特許文献2に記載の表示装置では、表示部の視野角の範囲が切り替わるものではなく、照明光の出射方向を切り替えるものであるので、この出射方向以外からの視認性は改善されていない。また、視野角を広げる目的で照明光の出射分布を広くするには、導光板両側面の照明光源を点灯しなければならず、消費電力が大きくなり、ひいては電池寿命が短くなるという問題があった。
この構成によれば、視野範囲を切り替える目的で各光源の点灯と消灯を行っても、導光板からの出射光の輝度分布のピーク位置がずれることがないので、出射光に一定の方向の指向性が保たれることとなる。この各出射光の輝度分布がピーク位置を示す出射方向と、照明装置を搭載する機器の使用者の視線方向と一致させておけば、視野範囲の切り替えによって、使用者自身が表示を読み難くなることがない。
導光板から出射される照明光の輝度分布を所望のものとするには、予め導光板に入射する光の輝度分布を所望のものとしておけばよい。導光板への入射角を所定角度に制御する角度制御手段をその入射端面に備えれば、導光板への入射光がこの角度制御手段を通る際に、所定の輝度分布を与えられることとなる。この構成によれば、輝度分布が同じ光源を第1および第2の光源として使用した場合にも、角度制御手段で導光板への入射角度を所定角度に制御して、入射光の輝度分布をそれぞれ異ならしめることができ、各光源の点灯で異なる輝度分布を有する照明光を得ることができる。
先にも述べたように、導光板からの出射される照明光の輝度分布を所望のものとするには、導光板への入射光の輝度分布を予め所望のものとしておけばよい。各光源の出射光の出射角度を選択すれば、導光板の各入射端面への入射角が制御されることとなり、ここで所望の輝度分布を有する入射光になる。第1の光源の出射角度と第2の光源のそれとを異ならしめることにより、それぞれ異なる輝度分布を有する照明光を得ることができる。
導光板に入射された光を出射表面から出射させるために、入射光の進行方向に向かって、入射光を反射する傾斜面を設ける。この傾斜面で入射光が反射されると、臨界角より大きな角度で反射された光のみが導光板表面から出射されることとなり、これにより導光板表面からは、所定の輝度分布を有する照明光が得られることになる。異なる輝度分布を有する2種類の照明光を導光板表面から得るには、この傾斜面の傾斜角度を異ならせればよい。
第1の光源からの入射光を反射する傾斜面を平滑面とすれば、出射される照明光の輝度分布は幅の狭いピーク形状となり、指向性の高いものとなる。一方で、第2の光源からの入射光を反射する傾斜面を粗面とすれば、出射される照明光の輝度分布は、傾斜面で反射される光が粗面で散乱され幅広いピーク形状を有するものとなり、その指向性は低いものとなる。よって、各光源の点灯、消灯を行うことによって、照明光の指向性の切り替えを容易かつ確実に行うことができる。
また、本発明の照明装置は、導光板表面から出射される光を反射させる2つの傾斜面を有する複数個の凹部を備えた光学部材が導光板の出射側に設けられ、第1の光源に対向する側の各傾斜面が平滑面からなり、第2の光源に対向する側の各傾斜面が粗面からなることを特徴とする。
導光板からの出射光の輝度分布を所望に制御する手段としての凹部を導光板に配設するのではなく、別部材として導光板の出射側に設けても、凹部を導光板に配設した前述の構成と全く同様の作用、効果が得られる。例えば凹部を有する光学部材をレンズシートとすれば、薄型軽量となり好適である。
また、本発明の電子機器は、先に記載の本発明の液晶表示装置を備えたことを特徴とする。
本発明の液晶表示装置および電子機器によれば、先に記載の本発明の照明装置を備えたことで、表示部の輝度低下や、消費電力の増加を招くことなく、表示の視野範囲を必要に応じて切り替えることができる。よって電子機器の操作者は他者に対して情報の機密性を保ちつつ、自身は良好な視認性をもって安心して電子機器の操作を行うことができる。
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の照明装置の第1の実施形態を示す概略斜視図である。本実施形態の照明装置は、平板状の導光板1と、この導光板1の両端面の入射面1A、1Bに対向するように配設された第1の光源2と、第2の光源3と、導光板1を挟持するように配設された散乱板4と、反射板5とから概略構成される。
よって、第1の光源2の点灯で指向性の高い第1の照明光を出射させ、第2の光源3の点灯で指向性の低い第2の照明光を出射させれば、各光源の点灯と消灯とによって、容易かつ確実に照明装置から出射される照明光の指向性、すなわち視野範囲を切り替えることができる。さらに両光源を同時に点灯させれば、二点破線で示したように、指向性が高く、かつ非常に輝度の高い照明光を得ることができる。
図3は、導光板1の底部1Dに設けられた凹部61、62のプリズム形状と、そこにおける光路とを併せて示したものである。凹部61は2つの傾斜面71、81からなり、凹部62は2つの傾斜面72、82からなる。出射面1Cの法線H(以下、単に法線と略記し、図中、1点鎖線で示した。)と傾斜面71とのなす角度θ1、法線Hと傾斜面72とのなす角θ2は、第1の光源2からの入射光を臨界角より大きく全反射させて、出射面1Cから高い指向性を有する第1の照明光として出射できる角度に設定されている。これと全く同様に、傾斜面81と法線Hとのなす角α1、傾斜面82と法線Hとのなす角α2は、第2の光源3からの入射光を臨界角より大きく全反射させて、出射面1Cから指向性のない第2の照明光として出射できる角度に設定されている。上記いずれの傾斜面においても、入射光が臨界角より小さい角度で入射した場合には、各傾斜面を通過し、導光板1の底部に配設された反射板5で反射されて、再び導光板1に入射される。
さらにθ1=θ2、α1=α2の場合、本発明の第2の実施形態を示すことができる。図4は、本実施態様における導光板1の出射表面1C側からの概略平面図である。図4に示したように、導光板1の入射面1A、1Bにプリズム形状の凹部9A、9Bが配設されている。各凹部9A、9Bは、出射面1Cの法線方向Hに対して略平行となるように複数個配設されており、入射面1Aに設けられた凹部9Aのプリズム頂角と、入射面1Bに設けられた凹部9Bのプリズム頂角とは互いに異なるので、プリズム形状を成すこれらの凹部9Aと凹部9Bを通過して導光板1に入射される光には、互いに異なる輝度分布が与えられることとなる。よって、第1の光源2からの入射光と、第2の光源3からの入射光とでは、互いに異なる輝度分布を示すこととなり、凹部6を構成する傾斜面の傾斜角が等しくても、それぞれの光源の点灯によって、異なる輝度分布を有する照明光を得ることができる。なお、本実施形態では、入射面1A,1Bに設けられた凹部9A,9Bのプリズム頂角を異ならせる構成としたが、凹部の密度を異ならせる構成としても良い。また、プリズム形状に限らず、例えば台形等の形状にしても良い。この構成によれば、第1の光源2と第2の光源3とが同じ輝度分布を有する光源であっても、導光板1の入射端面1A、1Bにおいて、それぞれからの入射光に差異を与えられるので、部品の少数化ができて好適である。
θ1=θ2、α1≠α2の場合として、本発明の第3の実施形態を示すことができる。本実施形態の場合、第1の光源2からの入射光はすべて傾斜角の等しい傾斜面で全反射されて出射面1Cから出射されることとなるので、輝度分布のピーク位置が揃い、ピーク幅の狭い指向性の高い第1の照明光となる。これに対して、第2の光源3からの入射光は、傾斜角が異なる傾斜面でそれぞれ全反射され、各傾斜角における輝度分布が重ね合わされたものとして出射されることとなり、輝度分布が幅広でなだらかなピークをもつ指向性の低い第2の照明光となる。
図3において、θ1=θ2、α1=α2であったとしても、導光板1の底部1Dに設けられた凹部61、62の2つの傾斜面のうち、傾斜面71,72の表面を平滑面で形成し、傾斜面81,82の表面を粗面として形成すれば、輝度分布を変えることができる。すなわち本実施の形態の場合、第1の光源2からの入射光は平滑な傾斜面71,72で反射されて出射面1Cから出射されることとなるので、輝度分布のピーク位置が揃い、ピーク幅の狭い指向性の高い第1の照明光となる。これに対して、第2の光源3からの入射光は粗面からなる傾斜面81,82で散乱されて出射面1Cから出射されることになるため、輝度分布が幅広でなだらかなピークを持つ指向性の低い第2の照明光となる。この構成においても、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
図5は本発明の第5の実施形態の概略断面図を示したものである。本実施形態が第1の実施形態と異なるところは、導光板の底面ではなく、導光板の表面側に設けた光学部材(レンズシート)に集光機能(凹部)を付与させたところである。この凹部40は、導光板1の出射面1Cに対向する側の光学部材表面4Cに複数配設されており、導光板1からの照明光を光学部材4で集光させる際に、第1の照明光と第2の照明光のそれぞれに互いに異なる輝度分布を与える。本実施形態では、凹部40は導光板1の出射面1Cに対向する側の光学部材4の表面4Cに配設された構成としているが、光学部材4の反対側の面に配設された構成としても良い。凹部40は、2つの傾斜面からなるプリズム形状をしており、第1の光源2に対する側の各傾斜面の傾斜角度は互いに等しく形成し、第2の光源3に対する側の各傾斜面の傾斜角度は各々異ならせて形成している。このような構成によれば、各照明光の輝度分布の差異を光学部材4の集光状態によって与えることができる。なお、本実施形態においては、光学部材4に凹部40を配設したが、本発明はこの形態に限定されるものではなく、導光板1からの出射光を集光させて、その輝度分布を制御できる屈折部材であればよい。なお、必要に応じて光学部材4とは別に光散乱機能を有する散乱板を付加しても良いし、散乱板を光学部材と一体的に形成しても良い。
光学部材4の一方の傾斜面の表面を平滑面で形成し、他方の傾斜面の表面を粗面として形成した以外は第5の実施形態と同様の構成とした。本実施の形態の場合、第1の光源2からの入射光は平滑な傾斜面で法線方向に集光されて出射されることとなるので、輝度分布のピーク位置が揃い、ピーク幅の狭い指向性の高い第1の照明光となる。これに対して、第2の光源3からの入射光は粗面からなる傾斜面で散乱されて出射されることになるため、輝度分布が幅広でなだらかなピークを持つ指向性の低い第2の照明光となる。この構成においても、上記第5の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
本実施形態の液晶表示装置は、上記実施形態の照明装置と液晶セルとから構成され、この照明装置からの照明光をバックライトとして液晶セルに入射させて、画像を表示する。本実施形態の液晶表示装置にあっては、照明装置の光源の点灯と消灯の切り替えによって、バックライトとしての照明光の指向性を変化させることができ、液晶表示装置の視野範囲の切り替えを任意に行うことができる。また、視野範囲の切り替え時に消費電力の増加がないので、低消費電力の液晶表示装置とすることができる。さらに表示部に視野範囲を切り替えるための部材を取り付ける必要がないので、照明光の輝度が低下することがなく、明瞭で視認性の高い表示を得ることができる。
図6は、本発明の液晶表示装置を搭載した電子機器の一例を示す斜視図である。図6に示す携帯電話1300は、本発明の液晶表示装置をその表示部1301として備え、複数の操作ボタン1302、受話口1303および送話口1304を備えて構成されている。このような携帯電話1300を使用する際には、他人に見られたくない情報を表示する場合には、指向性の高い照明光を使用し、複数人が同一の表示を見る場合には、視野範囲が広がるように指向性の低い照明光を使用すればよい。一方の光源の点灯を選択するだけで、広視角、狭視角の切り替えを極めて容易に行うことができる。さらに明るく、かつ広い視野範囲の表示を望む場合には、すべての光源を点灯すればよい。
Claims (10)
- 導光板と、この導光板の一つの端面に光を入射させる第1の光源と、導光板の他の端面に光を入射させる第2の光源とを有し、
前記第1の光源からの入射光に対する導光板表面からの出射光の輝度分布と、前記第2の光源からの入射光に対する導光板表面からの出射光の輝度分布とが異なり、
第1の光源および第2の光源の各々の点灯と消灯とが個別に切り替え可能とされたことを特徴とする照明装置。 - 前記第1の光源からの入射光に対する導光板表面からの出射光の輝度分布のピーク位置と、前記第2の光源からの入射光に対する導光板表面からの出射光の輝度分布のピーク位置とが一致していることを特徴とする請求項1記載の照明装置。
- 前記第1の光源と前記第2の光源とがそれぞれ配設された前記導光板の2つの端面に、前記各光源から出射される光の出射角度を所定角度に制御する角度制御手段がそれぞれ備えられ、前記各角度制御手段からの出射光の輝度分布が異なることを特徴とする請求項1または請求項2記載の照明装置。
- 前記第1の光源と前記第2の光源からそれぞれ出射される光の出射角度が異なることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の照明装置。
- 前記各光源からの入射光を反射させて導光板表面から出射させる2つの傾斜面を有する複数個の凹部が導光板に設けられ、前記第1の光源に対向する側の各傾斜面の傾斜角度は互いに等しく、前記第2の光源に対向する側の各傾斜面の傾斜角度は2種類以上で異なることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の照明装置。
- 前記各光源からの入射光を反射させて導光板表面から出射させる2つの傾斜面を有する複数個の凹部が導光板に設けられ、前記第1の光源に対向する側の各傾斜面が平滑面からなり、前記第2の光源に対向する側の各傾斜面が粗面からなることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の照明装置。
- 前記導光板表面から出射される光を反射させる2つの傾斜面を有する複数個の凹部を備えた光学部材が前記導光板の出射側に設けられ、前記第1の光源に対向する側の各傾斜面の傾斜角度は互いに等しく、前記第2の光源に対向する側の各傾斜面の傾斜角度は2種類以上で異なることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載の照明装置。
- 前記導光板表面から出射される光を反射させる2つの傾斜面を有する複数個の凹部を備えた光学部材が前記導光板の出射側に設けられ、前記第1の光源に対向する側の各傾斜面が平滑面からなり、前記第2の光源に対向する側の各傾斜面が粗面からなることを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載の照明装置。
- 請求項1ないし請求項8記載のいずれか一項に記載の照明装置と、この照明装置から出射される照明光が入射される液晶セルとを備えたことを特徴とする液晶表示装置。
- 請求項9記載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。
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