JP2008300206A - 照明装置およびこれを用いた表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 視野角の切り替えを行なうと、狭視野角時と広視野角時で輝度の変動があり、高い光透過率を低消費電力で維持することができない。
【解決手段】 光源からの光束を導光板の側方から入射させ、導光板の一方の主面から出射する第１照明装置２と、光源からの光束を拡散部材に入射させ拡散した光束を出射する第２照明装置３を有し、第１照明装置２の出射光の指向性と第２照明装置３の出射光の指向性が互いに異なる照明装置とした。これにより、狭視野角時と広視野角を切り替えても輝度の変動が無く、また、高い光透過率を維持して消費電力を低く抑えることが簡単な構成で可能になる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、非自発光型の表示素子を照明する照明装置、及び、電子機器に用いられる表示装置に関する。特に、携帯情報機器、携帯電話、液晶テレビ等に用いられる液晶表示装置に関する。

近年、テレビやコンピューター、携帯電話、ＡＴＭやパチスロ機やパチンコ機に用いられる表示装置には、液晶表示装置が多く用いられている。液晶表示装置に用いられる液晶素子は非自発光型であるため、高輝度のＬＥＤや蛍光管を光源とする照明装置を用いて液晶素子を照明している。

液晶表示装置は通常出来るだけ広い範囲で表示内容が視認できるように、視野角が広くなるように設計されている。しかし、携帯電話やノート型コンピューター、ＡＴＭ、パチスロ機、パチンコ機では、その表示の秘密性が高い場合に利用者以外の第三者に表示を見せたくない要求がある。その一方で、多くの人に対して表示を見せたい要求が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

そこで、表示用液晶素子の前面に設けた液晶素子により視野角を制御するとともに、照明装置前面のＰＤＬＣセルにより反射型表示と透過型表示とを切り換えるようにした液晶表示装置が開示されている（例えば、特許文献２を参照）。また、液晶素子ではなく照明装置の導光板を狭視野角用と広視野角用の２つを用意し切り替える事で視野角を制御する照明装置が開示されている（例えば、特許文献３、特許文献４を参照）
特開２００７−８２７７６５号公報 特開平１０−１９７８４４号公報 特開平１０−９７１９９号公報 特開平２００６−１０６０７４号公報

しかしながら、特許文献２に開示された技術では、光をＰＤＬＣセルに通すことにより透過率が低下するという問題がある。また、複数のセルを用いることにより、電気光学装置の厚さが厚くなると共にコストが高くなるという問題がある。

また、特許文献３、４に開示された技術では、狭視野角用、広視野角用共に導光板方式である為、光源から導光板に入射する光束量の上限が狭視野角用導光板、広視野角用導光板で同じになる。そのため、狭視野角の場合と同じ光束量を広い角度で分布させることとなり、広視野角導光板の輝度が低くなる。このように、視野角を広くすると正面輝度が暗くなる問題がある。

そこで、本発明は、高い光透過率を維持しつつ消費電力を低く抑え、あるいは、狭視野角時と広視野角時での正面輝度を変動することなく、視野角の切り替えを実現することを目的とする。

本発明の照明装置は、第１光源からの光束を導光板の側方から入射させ、導光板の一方の主面から出射する第１照明装置と、第二光源からの光束を拡散部材平面部に入射させ入射平面の対向面に拡散した光束を出射する第２照明装置とを有し、第１照明装置の出射光の指向性と第２照明装置の出射光の指向性が互いに異なっている。

本発明の表示装置は、出射光の指向性が異なる２つの照明装置を表示素子に対して付設したので、表示素子へ光を供給する照明装置をそれらの間で切り換えれば、表示装置の視野角を切り換えることができる。そしてこの場合、視野角の切り換えを行うのは表示素子ではなくて照明装置であるので、切り換えられる表示は高い光透過率を維持することができ、従って消費電力を低く抑えることができる。また、表示素子の制御によって視野角を切り換える場合に比べて構成が簡単であり、コストが安い。

次に、本発明に係る照明装置において、第１照明装置と第２照明装置は出光側から、第１照明装置、そして第２照明装置の順番で配置され、第１照明装置は第２照明装置から出て出光側に向かう光を通過させることができる。これにより、出光側から遠い位置にある第２照明装置が点灯したときに、その光束が第１照明装置を通過して被照射体側に出射できるようになる。このような照明装置によれば、２つの照明装置を切り換えて視野角を制御することが確実に実現できる。

本発明の照明装置は、視野角の切り替えを行うことが、高い光透過率を維持して消費電力を低く抑えると共に、狭視野角時と広視野角時での輝度変動なくできるようになる。

本発明の照明装置は、光源からの光束を導光板の側方から入射させ、導光板の一方の主平面から出射する第１照明装置と、光源からの光束を拡散部材平面部に入射させ入射平面の対向面に拡散した光束を出射する第２照明装置とを有し、第１照明装置の出射面の対向面と第２照明装置の出射面が対向して配置されている。図１は本発明に係る照明装置の一実施形態の概略断面図である。図示するように照明装置１は第１照明装置２と第２照明装置３とを有する。矢印Ａが出射された光束の正面方向である。第１照明装置は少なくとも一つの第１光源４と導光板５を有し、第１光源４から出射される光束を導光板５で面状に分布する光束に変換し、矢印Ａの側に出射する。また、第２照明装置３は少なくとも１つの第２光源６と反射枠７と拡散板８を有し、第２光源６から出射された光束を拡散板８により面状に分布する光束に変換し、導光板５を透過して矢印Ａの側に出射する。第２照明装置３は出射された光束の正面方向から見ると第１照明装置の裏側に配置されている。

第１照明装置２について図２を用いて説明する。導光体５は長方形又は正方形の平板に形成されている。第１光源４は平板に成形された導光体の側面の少なくとも一つの面に配置されている。第１光源４にはＬＥＤ、蛍光管等が用いられる。図２において、矢印Ａで示す側が出射面側であり、導光板５の出射面の反対側の面には複数の反射パターン９が形成されている。これらの反射パターン９は導光体５に入射された光束１の方向を矢印Ａで示す方向に変更する。図３（ａ）は、反射パターン９を出射面に設けた構成の第１照明装置であり、図３（ｂ）は、反射パターン９を出射面と出射面の反対側の面の両方に形成する構成の第１照明装置である。また、図４に反射パターンの形状を例示する。図４（ａ）は、四角錘の反射パターンを、図４（ｂ）は、三角錐の反射パターンを示す。このとき、反射パターン９の面の角度をそろえる事により、第１照明装置の視野角を狭める事が出来る。

次に、図１で示した第２照明装置３について、図５を用いて説明する。図示するように少なくとも１つの第２光源６から出射された光束１を拡散板８と反射枠７により、面状に分布させる。第２照明装置３は、出射面側に拡散板８が設けられているので、第１照明装置２に比べて出射光の指向性を広くできる。また、第２照明装置は第１照明装置に比べ光源を多く配置できるため、総光束量を多くすることが可能である。第２照明装置では、視野角を広くしたために、視野角の狭い第１照明装置と同じ正面輝度を得るには第１照明装置の総光束量より多い総光束量が必要になる。上述のように、この構成の照明装置では、第２照明装置の総光束量を多くできるため、第１照明装置から第２照明装置に点灯を切り替えて視野角を広く変化させた時でも、正面輝度が暗くなるという現象を防ぐことができる。

上述の第１照明装置２と第２照明装置３を組み合わせた照明装置が出射する光について図６を参照して説明する。図示するように、第２照明装置３の出射面側に第１照明装置が設けられている。ここで、第１照明装置の出射光の半値角をαとし、第２照明装置の出射光の半値角をβとするとき、βがαより大きくなるように（α＜β）、すなわち、第２照明装置の指向性を第１照明装置の指向性より広くすることが望ましい。半値角とは、角度を変えて照明装置の輝度を測定した場合に、最大値の輝度に対して輝度が半分になる角度のことである。この半値角は、光の指向性を評価するのに適した値であり、この半値角が小さければ指向性が狭く、半値角が大きければ指向性が広いものと判定できる。図６（ａ）は第１照明装置２を点灯した状態を示している。したがって、本発明の照明装置は指向性αの光を出射する。図６（ｂ）は第２照明装置３を点灯した状態を示し、指向性βの光を出射している。このように、第１照明装置２と第２照明装置３の点灯を切り替える事で表示装置の視野角の切り替えを実現できる。

また、第１照明装置と第２照明装置の出射光束量をそれぞれ独立して制御することが望ましい。そして、第１照明装置の光束量を減らす際に、第２照明装置の光束量を正面輝度が変化しない様に増加させる。あるいは、第１照明装置の光束量を増やす際に、第２照明装置の光束量を正面輝度が変化しない様に減少させる。このように制御すれば、見た目の違和感がなく視野角を変化させることができる。また、同時に点灯しないので消費電力を低減できる。

また、本発明の液晶表示装置は、上述した構成の照明装置、すなわち、出射光の指向性が異なる２つの照明装置を液晶表示素子の照明のために設けた構成である。本発明の液晶表示装置によれば、２つの照明装置の点灯を切り換えることで、液晶表示素子の視野角を切り換えることができる。そして、視野角の切り換えは液晶表示装置ではなく照明装置で行われるので、切り換えられる表示は高い光透過率を維持することができる。また、液晶表示素子を制御して視野角を切り換える場合に比べて構成が簡単であり、コストが安い。

本発明に係る照明装置はテレビやコンピューター、携帯電話、ＡＴＭやパチスロ機やパチンコ機等に用いられる表示装置の照明装置として用いられる。特に、視野角を異ならせて表示を行いたい場合に好適に用いられる。

本発明による照明装置の構成を示す模式図である。 本発明の第１照明装置の構成を模式的に示す断面図である。 第１照明装置の変形例を模式的に示す断面図である。 第１照明装置の反射パターンを示す斜視図である。 本発明の第２照明装置の構成を模式的に示す断面図である。 本発明の照明装置の指向性を説明する模式の図である。

符号の説明

１ 光束
２ 第１照明装置
３ 第２照明装置
４ 第１光源
５ 導光板
６ 第２光源
７ 反射枠
８ 拡散板
９ 反射パターン

Claims (6)

1. 第１光源からの光束を導光板の側方から入射させ、前記導光板の一方の主面から出射する第１照明装置と、
   第２光源からの光束を拡散部材に入射させ出光面から拡散した光束を出射する第２照明装置を有し、
   前記第１照明装置の出射光の指向性と前記第２照明装置の出射光の指向性が互いに異なることを特徴とする照明装置。
2. 前記第１照明装置の出射方向と前記第２照明装置の出射方向が略同一になるように配置され、前記第１照明装置は前記第２照明装置から出た光束を通過させることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
3. 前記第１照明装置の出射光の指向性が前記第２照明装置の出射光の指向性より小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置。
4. 前記第１照明装置と前記第２照明装置から出射される光束量を独立して制御する手段を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明装置。
5. 前記第２照明装置の出射する総光束量が前記第１照明装置の出射する総光束量よりも大きいことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の照明装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１つに記載された構成の照明装置と、前記第１照明装置の出射面側に設けられた非自発光型の表示素子を備えることを特徴とする表示装置。

Images