JP2009076413A - 液晶パネルのバックライト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 認証に必要な時間は、明るさを維持できるとともに、十分な省電力化が確実にできる液晶パネルのバックライト装置を提供することである。
【解決手段】 認証用信号を入力する入力キーを表示する液晶パネル３と、この液晶パネルの裏側に設けた蓄光材１２と、トリガ信号が入力されたときに、上記蓄光材に対して紫外線を照射して当該蓄光材にエネルギーを蓄えさせる光源１０とを備えた液晶パネルのバックライト装置において、認証用信号の入力から認証終了までの時間に基づいて決められた認証必要時間分、継続して蓄光材１２を発光させるために、１回分として予め設定された設定時間だけ、上記光源が蓄光材を照射する構成にした。
【選択図】 図３

Description

この発明は、認証用信号を入力するための入力キーを表示する液晶パネルのバックライト装置に関する。

従来から、文字や画像などを表示する液晶パネルのバックライトとして、蓄光板を利用したものが知られている。このような装置は、蓄光板を利用することによって、光源の点灯時間を短縮して、光源の消費電力を少なくするために考えられたものである。
例えば、特許文献１に示す装置は、液晶パネルの裏側に蓄光板を設け、発光ダイオードなどの光源の照射によって蓄光板にエネルギーを蓄え、上記光源が消灯しても、蓄光板が発光し、バックライトとして機能するようにしたものである。そして、蓄光板から出射される光量がバックライトとして必要なレベルを下回る前に、再度、光源を点灯させて、蓄光板への照射を行なうようにしている。つまり、蓄光板からの出射光量を一定レベル以上に保つように、光源の点灯、消灯のサイクルを繰り返すようにしている。
このように、光源を間欠的に点灯させることにより、光源を連続的に点灯させる場合と比べて少ない消費電力で、液晶パネルを連続的に照射できるようにしている。

そして、上記のような装置では、光源の点灯時間と蓄光板の出射光の強度特性に応じて、予め、光源の点灯、消灯のサイクルを決めて光源を制御したり、蓄光板からの出射光強度を検出して、その検出値に基づいて光源の点灯を制御したりしている。
いずれにしても、この従来装置では、光源の点灯は間欠的に行なわれ、液晶パネルは、蓄光板の発光によって連続的に照らされることになる。
特開２００１−３５０１４３号公報

上記のような従来のバックライト装置では、光源の間欠的な点灯制御が開始したら、なんらかの停止指令を入力しない限り、光源の間欠駆動が繰り返される。
例えば、液晶パネルのユーザーが、バックライトを不要と判断したとき、装置のスイッチをオフにしたり、所定の停止信号を入力したりして、電源の間欠駆動を停止させる必要がある。しかし、液晶パネルの表示が不要になったときに、いちいち、停止信号を入力するのは、ユーザーにとって面倒な場合がある。

例えば、上記のようなバックライト装置を備えた液晶パネルを、建物の出入の際に暗証番号を入力するための認証システムの信号入力装置として用いることができるが、その場合、認証が終了して、解錠されたり、ドアが開いたりしたときに、わざわざ、ユーザーが、終了スイッチを押さなければならないのは面倒である。
また、認証が終了して解錠されたり、ドアが開いたりした場合には、ユーザーは終了スイッチを押すことを忘れて建物内へ入ってしまう可能性もある。このような場合には、上記光源の駆動は継続し、光源は無駄に点滅を繰り返してしまう。
つまり、上記従来のバックライト装置では、不要なときにもバックライトが機能してしまう可能性があり、期待通りの十分な省電力化が実現できないことがあった。

この発明の目的は、認証に必要な時間は、明るさを維持できるとともに、十分な省電力化が確実にできる液晶パネルのバックライト装置を提供することである。

第１の発明は、認証用信号を入力する入力キーを表示する液晶パネルと、この液晶パネルの裏側に設けた蓄光材と、トリガ信号が入力されたときに、上記蓄光材に対して紫外線を照射して当該蓄光材にエネルギーを蓄えさせる光源とを備えた液晶パネルのバックライト装置において、認証用信号の入力から認証終了までの時間に基づいて決められた認証必要時間分、継続して蓄光材を発光させるために、一回分として予め設定された設定時間だけ、上記光源が蓄光材を照射する構成にした点に特徴を有する。
なお、上記液晶パネルの裏側とは、液晶パネルの表示を見る側と反対側のことである。

第２の発明は、第１の発明を前提とし、上記液晶パネルと蓄光材との間に、可視光線を透過させるとともに紫外線を反射させる紫外線反射材を設けた点に特徴を有する。

第１の発明では、特別な停止信号などを入力しなくても、光源の再点灯などがなく、無駄な点灯を確実に防止することができる。つまり、光源の点灯は１回だけなので、必要以上に光源を点灯させることがない。

また、例えば、暗証番号やパスワードなどの認証用信号の入力作業にかかる時間は、認証用信号としての暗証番号やパスワードの桁数や文字数によってほぼ一定となり、人や情況によって大きくばらつくことがない。そのため、認証用信号の入力から認証終了までの時間を精度よく予測することができ、この時間に基づいて決められた認証必要時間も、実際に必要な時間に近いものとすることができる。従って、このような認証必要時間を基にして設定する光源照射の設定時間も、必要最小限に設定することができる。

そして、この発明の液晶バックライト装置では、上記のように設定した設定時間、１回だけ光源を点灯させて蓄光材を照射するようにしているので、認証用信号の入力から認証終了までは液晶パネルは明るく照らされるが、必要以上に蓄光材を発光させることがないように、光源の照射時間を短く設定することができる。
つまり、この発明によれば、終了信号を入力するなど光源の点灯終了をその都度決めなくても、必要最小限だけ光源が蓄光材を照射するようにして、光源の消費電力を必要最小限にすることができる。従って、バックライト装置全体として、十分な省電力化ができる。

第２の発明によれば、光源から出射される紫外線のうち、蓄光材を透過して液晶パネル側へ逃げてしまう紫外線を蓄光材に戻し、光源からの出射紫外線を無駄なく蓄光できるようになる。さらに、この紫外線反射材は、可視光線は透過させるので、蓄光材に蓄えられたエネルギーによる発光を、液晶のバックライトとして利用する際の邪魔にもならない。
上記のように蓄光の効率が高ければ、同じ量のエネルギーを蓄光材に蓄えさせる場合に、蓄光の効率が悪い場合と比べて、光源から出射される紫外線量を少なくすることができるので、光源の点灯時間を短くしたり、光源への供給電流を小さくしたりすることができる。つまり、蓄光効率を上げることによって、更なる省電力化が可能になる。

第１実施形態は、図１に示す外観を有し、認証用信号を入力するための入力装置１に、図２に示すように、制御回路５を接続し、この制御回路５に、データ記憶部６と、制御対象装置としての電気錠７と、電源８とを接続した認証システムである。
この認証システムは、上記入力装置１から認証信号として暗証番号を入力し、制御回路５が、入力された認証用信号を認証した場合には、電気錠７を解錠するというものである。
そして、上記データ記憶部６は、入力装置１から入力された認証用信号と照合するための照合用データを記憶した記憶部であり、電源８は、図２に示す全ての構成要素へ電力を供給するための電源である。

上記入力装置１は、図１〜図３に示すように、ハウジング１ａの外表面側にタッチパネル２を備え、その裏面にはテンキーなどの入力キーを表示させる透過型の液晶パネル３を備えた装置である。そして、液晶パネル３で表示された入力キーの上をタッチすることによって、各キーに対応した信号が、上記制御回路５へ入力されるようにしている。

また、上記入力装置１のハウジング１ａ内には、図３に示すように基板９を設け、この基板９上にはこの発明の光源である紫外線を発射する発光ダイオード１０を複数配置し、この発光ダイオード１０から所定の間隔を隔てて、その上方には上記発光ダイオード１０からの入射光を拡散するための拡散板１１を設けている。さらに、この拡散板１１上には、この発明の蓄光材である蓄光板１２と、液晶パネル３と、タッチパネル２とを積層している。
上記蓄光板１２は、紫外線のエネルギーを蓄えて、そのエネルギーを発光によって徐々に放出する通常の蓄光材料を上記液晶パネル３と同等面積の板状にしたものである。

なお、以下の説明では、上記入力装置１を構成する各板部材において、タッチパネル２側を表側、基板９側を裏側ということにする。
また、図３では、各部材間に間隔を設けて表わしているが、実際に、所定の間隔を必要とするのは、上記基板９上の発光ダイオード１０と拡散板１１との間だけで、その他の部材間には間隔を保持する必要はない。具体的には、拡散板１１、蓄光板１２、液晶パネル３をそれぞれほとんど間隔を設けずに積層し、液晶パネル３とタッチパネル２との間には、上記タッチパネル２を押したときたわみ分に相当する隙間を設けている。このように、液晶パネル３とタッチパネル２との間に隙間を設けるようにしたのは、タッチパネル２を押したときの圧力が液晶パネル３に作用して、液晶パネル３を傷つけてしまうことがないようにするためである。

上記ハウジング１ａ内で、発光ダイオード１０が点灯して紫外線が出射されると、上記拡散板１１が、紫外線を平面状に拡散させて蓄光板１２に入射させる。蓄光板１２は、入射した紫外線のエネルギーを蓄え、発光ダイオード１０の消灯後にも、所定時間発光し続け、液晶パネル３のバックライトとして機能する。つまり、この第１実施形態では、発光ダイオード１０、拡散板１１、及び蓄光板１２によって、図２に示すバックライト部４を構成し、このバックライト部４と上記制御回路５とによって、この発明の液晶バックライト装置が構成される。

上記拡散板１１は、発光ダイオード１０から出射される紫外線を平面状に広げる役割を果たし、蓄光板１２全域にわたって、均等に紫外線を照射させることができるようにしている。発光ダイオード１０は、蓄光板１２の面積に比べて小さいので、蓄光板１２に照射される紫外線が、発光ダイオード１０の設置位置に対応する箇所に集中してしまうことがある。このように、紫外線が、蓄光板１２の特定の箇所に集中して照射されると、蓄光板１２の発光もムラになってしまうことがあるが、上記拡散板１１を用いることによって、これを防止している。但し、拡散板１１を用いなくても、複数の発光ダイオード１０を適切に配置するとともに、これら発光ダイオード１０と蓄光板１２との距離を大きくすれば、蓄光板１２に対する紫外線の照射ムラを防止して、蓄光板１２をムラなく発光させることができる。
例えば、各発光ダイオード１０から蓄光板１２へ向かう出射光の拡散角度をαとし、各発光ダイオード１０と隣り合う発光ダイオード１０までの距離をｘとしたとき、発光ダイオード１０から蓄光板１２までの距離Ｌを、ｘ＜｛２×Ｌ×ｔａｎ（α／２）｝の関係を満たすようにすれば、蓄光板１２に対して、発光ダイオード１０からの出射紫外線を、隙間なく照射することができる。

このような認証システムの作用を、図４のフローチャートに従って説明する。なお、このフローチャートは、上記制御回路５の動作を示したものである。そして、図４のフローチャートに従った処理は、この認証システムの図示していないメインスイッチをオンすることによって開始する。
ステップＳ１で、制御回路５に液晶表示トリガ信号が入力されると、ステップＳ２へ進み、制御回路５は、液晶パネル３に、テンキーやＥＮＴＥＲキーなどの入力キーを表示させる。上記液晶表示トリガ信号は、入力装置１のところへ来た人が、タッチパネル２の特定の箇所をタッチすることによって入力される信号であってもよいし、人が近づいてきたことを判断するセンサを設け、そのセンサからの検出信号であってもよい。要するに、液晶パネル３に入力キーを表示させて、認証システムを使用可能状態にするためのトリガ信号である。
なお、上記のように入力キーを表示させた段階で、制御回路５は、ステップＳ３で時間の計測を開始するが、その時間計測の意味は後で詳しく説明する。

そして、ステップＳ４で、制御回路５は、この発明のトリガ信号であるバックライト発光のトリガ信号の入力があったかどうかを判断する。このトリガ信号は、タッチパネル２の特定のキーを押すことによって発信される。ただし、タッチパネルとは別のボタンをトリガ信号発信ボタンとしてもよい。いずれにしても、ユーザーが周囲の明るさを判断して自ら特定のキーあるいはボタンを操作したとき、上記トリガ信号が発信されるようにしている。
また、上記のようにユーザーが自らの意思でトリガ信号を発信させるのではなく、当該入力装置１の周囲の明るさをセンサで検出し、液晶パネル３の表示が見え難い明るさの場合に、上記センサからバックライト発光トリガ信号が制御回路５へトリガ信号が入力されるようにしてもよい。

このように、ステップＳ４で、制御回路５がバックライト発光トリガ信号の入力を検知したら、制御回路５は、ステップＳ５に進み、発光ダイオード（ＬＥＤ）１０を設定時間分、１回だけ点灯させる。この設定時間とは、発光ダイオード１０の必要点灯時間であり、この点灯時間（設定時間）は、蓄光板１２を認証必要時間内に継続して発光させるために必要なエネルギーを蓄えさせるための時間である。従って、必要なエネルギーを蓄えさせた後、すなわち設定時間後は、上記発光ダイオード１０は消灯することになる。
しかし、発光ダイオード１０が消灯しても、蓄光板１２には必要なエネルギーが蓄えられているので、蓄光板１２は発光し続けることになる。
なお、上記認証必要時間は、この認証システムで、認証用信号を入力してから認証が終了するまでの時間を想定して決めたもので、それは暗証番号などの桁数に応じて決められるものである。ただし、人によってその入力時間が異なることもあるので、認証必要時間は多少長めにしている。

ステップＳ５で、発光ダイオード１０を設定時間だけ点灯させた後、ステップＳ６で、制御回路５が上記タッチパネル２から入力された暗証番号を受け付ける。そして、制御回路５は入力された暗証番号を一時的に記憶する。
制御回路５が、暗証番号の全桁の入力を受け付け、それを記憶したら、ステップＳ７へ進み、制御回路５は、データ記憶部６が記憶している照合用データと、タッチパネル２を介して入力された暗証番号との照合を行なう。そして、ステップＳ８で、制御回路５は、両者が一致しているかどうかを判断し、一致していると判断した場合には、ステップＳ９へ進み、認証できた旨を液晶パネル３に例えば「ＯＫ」と表示するとともに、ステップＳ１０で、電気錠を解錠させて処理を終了する。

なお、制御回路５は、上記暗証番号の入力が終了したか否かを、次のようにして判断している。制御回路５は、例えば、ＥＮＴＥＲキーなどを、暗証番号の入力終了時にタッチする特定のキーから入力される信号によって暗証番号の入力が終了したことを判断することができる。あるいは、制御回路５に入力されるべき暗証番号の桁数を予め設定し、タッチパネル２を介して入力された暗証番号の数によって、制御回路５が暗証番号の入力終了を判断するようにしてもよい。

また、上記ステップＳ８で、上記制御回路５が、入力装置１から入力された暗証番号と照合用データとが一致しないと判断した場合には、ステップＳ１１へ進み、認証できなかった旨を液晶パネル３に例えば「ＮＧ」と表示させ、ステップＳ１２へ進んでから処理を終了する。

以上のステップＳ１〜ステップＳ１２によって、認証システムが動作している間は、蓄光板１２の発光によって液晶パネル３が照らされ、入力キーが明瞭に表示されている。そして、光源である上記発光ダイオード１０は、上記ステップＳ５で、非常に短い設定時間、１回だけ点灯するので、消費電力を節減できる。特に、バックライトの終了信号を入力する必要もないので、ユーザーの手間も省けるだけでなく、光源の無駄な点灯を確実に防止できる。
また、周囲が十分に明るくて液晶パネル３のバックライトが必要なく、バックライト発光トリガ信号の入力がなかった場合には、制御回路５は、ステップＳ４から、ステップＳ５を飛ばしてステップＳ６へ進み、以後、ステップＳ６以下で、バックライトを用いずに、認証処理のみを行なう。

なお、上記ステップＳ３で、制御回路５が時間計測を開始したのは、次のような処理を行なうためである。
制御回路５は、上記ステップＳ３で時間計測を開始してから、予め設定した所定時間が経過したかどうかを常時監視する。そして、上記所定時間が経過した場合には、制御回路５は、図４に示すいずれのステップの処理中であっても、その処理を中止するとともにステップＳ１２へ進み、全ての処理を終了する。

このような処理をするのは、ユーザーが、暗証番号の入力を途中で止めてしまったときなどに、処理をリセットするためである。例えば、６桁の暗証番号のうち３桁目まで入力して、その場を立ち去ってしまう人がいたとき、制御回路５は、暗証番号の入力が終了していないことを認識し、暗証番号の入力中の状態を維持してしまう。このような状況では、制御回路５が、次に来た人が入力した暗証番号を先の人が途中まで入力した暗証番号の続きと認識して認証が正しく行なわれないことがある。そこで、上記のように所定時間が経過したときには、その処理を強制的に終了し、新たな暗証番号の入力待機状態を保つようにしている。
なお、上記所定時間の計測は、図４のステップＳ３において開始しなくてもよい。例えば、ステップＳ２における入力キーの表示の前や、暗証番号の入力の受付開始時などであってもよい。

図５は、第２実施形態の入力装置１の構成を示す模式図である。この第２実施形態の液晶バックライト装置は、入力装置１の構成が、図３に示す第１実施形態と異なるが、その他の構成は第１実施形態と同様である。従って、第１実施形態と同様の構成要素には、第１実施形態と同じ符号を用いるとともに、各構成要素及び作用についての説明は省略し、第１実施形態と異なる点についてのみ以下に説明する。

この第２実施形態では、図５に示すように、基板９上に紫外線を反射させる反射板１３を設けるとともに、この反射板１３と拡散板１１との間に導光板１４を設け、この導光板１４の一端に、発光ダイオード１０を設けている。導光板１４は、端部からの入射光を平板状に導く部材である。そのため、導光板１４の端部に設けた発光ダイオード１０が点灯すると、紫外線が導光板１４によって平面状に導かれてから拡散板１１へ入射し、拡散板１１を介して蓄光板１２を照射する。このように、第２実施形態では、導光板１４を設けることによって発光ダイオード１０を基板９上に設けて、拡散板１１との間に空間を設けた第１実施形態と比べて、基板９からタッチパネル２までの厚みを薄くすることができる。

また、基板９上に設けた反射板１３は、上記導光板１４から基板９側へ出射した紫外線を蓄光板１２側へ反射させる。これによって、導光板１４に導かれた紫外線を、効率よく蓄光板１２に蓄えさせることができる。このように、上記蓄光板１２への蓄光の効率が良くなれば、光源としての発光ダイオード１０の消費電力にも無駄がなくなり、省電力化が実現できる。なお、上記反射板１３は、紫外線を反射させるものならどのようなものでも良く、通常の光反射率の高い素材を用いることができる。
この第２実施形態では、上記反射板１３、導光板１４、発光ダイオード１０、拡散板１１、及び蓄光板１２によってバックライト部４（図２参照）を構成している。また、この第２実施形態でも、発光ダイオード１０の点灯を、短い設定時間１回限りにすることによって、光源の消費電力を必要最低限にすることができる。

図６に示す第３実施形態は、蓄光板１２の表側の面に、紫外線反射シート１５を設けた点が、図３に示す第１実施形態と異なるが、その他は、上記第１実施形態と同様である。従って、第１実施形態と同様の構成要素には、第１実施形態と同じ符号を用いるとともに、各構成要素及び作用についての説明は省略し、第１実施形態と異なる点についてのみ以下に説明する。
この第３実施形態において、上記蓄光板１２の表側の面に設けた紫外線反射シート１５は、可視光線は透過するが、紫外線を反射する機能を有するシートであり、この発明の紫外線反射材である。上記第２実施形態の反射板１３が、光線全般に対し高反射率を示す材質であるのに対し、この紫外線反射シート１５は可視光線を透過させるものである。そして、この第３実施形態では、上記発光ダイオード１０、拡散板１１、蓄光板１２、及び紫外線反射シート１５によってバックライト部４（図２参照）を構成している。

また、この第３実施形態においても、基板９上に設けた発光ダイオード１０から出射された紫外線は、拡散板１１を介して蓄光板１２に照射され、蓄光板１２には、入射した紫外線によるエネルギーが蓄積される。このとき、上記蓄光板１２の表側の面に設けた上記紫外線反射シート１５によって、発光ダイオード１０から出射され、蓄光板１２を突き抜けて外部へ放出された紫外線を蓄光板１２内へ戻し、蓄光のエネルギーとして利用することができる。その結果、蓄光板１２から外部へ逃げてしまう紫外線を減らして、発光ダイオード１０から出射された紫外線を無駄にせず、蓄光板１２を効率的に蓄光させることができる。

そして、この第３実施形態も、発光ダイオード１０を短い設定時間１回限り点灯させて、消費電力を必要最低限にすることができることは、上記他の実施形態と同じである。しかも、この第３実施形態では、上記紫外線反射シート１５によって、発光ダイオード１０から出射される紫外線を無駄なく、効率よく蓄光板１２に蓄光させることができるので、光源としての発光ダイオードの消費電力を、より節減できることになる。

なお、上記第１〜第３実施形態で用いた拡散板１１は、蓄光板１２に対する紫外線の照射ムラを防止するために有効であるが、発光ダイオード１０と蓄光板１２との距離を離したり、発光ダイオード１０の配置を工夫したりすることによって、紫外線の照射ムラを防止できるので、上記拡散板１１は必須の構成要素ではない。
また、蓄光板１２において、紫外線が照射された部分で光エネルギーが飽和すれば、蓄光板１２内で光エネルギーが伝播するので、蓄光板１２への紫外線照射時に照射ムラがあっても、蓄光板１２全体にエネルギーを蓄えることができる。このように、蓄光板１２の照射部分で光エネルギーを飽和させてエネルギーを伝播させるようにすれば、上記拡散板１１を用いなくても、蓄光板１２全体に蓄光させることができる。

さらに、第１〜第３実施形態の蓄光板１２に替えて、蓄光塗料を拡散板１１の表側の面に塗布し、その塗布層をこの発明の蓄光材とすることもできる。さらに、第１、第２実施形態では、液晶パネル３の裏側の面に蓄光塗料の塗布層を設けて蓄光材とすることもできる。このように、蓄光材を板部材でなく、塗布層とすることによって、バックライト部４の厚みを薄くして、上記基板９からタッチパネル２までの厚み（図３，５，６参照）を薄くすることもできる。

さらにまた、上記第３実施形態で用いた紫外線反射シート１５のように可視光線を透過させるとともに紫外線を反射させる紫外線反射材は、図５に示す第２実施形態の蓄光板１２と液晶パネル３との間や、その他の蓄光材と液晶パネルとの間に設けることによって、第３実施形態と同様に、蓄光効率を向上させることができる。
また、上記第１〜第３実施形態は、制御回路５が、認証によって制御する制御対象を電気錠７としたものを例にしているが、上記制御回路５の制御対象は電気錠７に限らず、それを機能させるために認証を必要とする装置ならどのようなものでもかまわない。例えば、銀行のＡＴＭ装置や、機密情報のデータベースにアクセス可能なコンピュータなどを、上記制御回路５の制御対象として接続し、制御回路５が、認証を行ってから上記装置を動作させるようにすることもできる。

第１実施形態の入力装置の外観斜視図である。 第１実施形態の認証システムのブロック図である。 第１実施形態の入力装置の構成図である。 第１実施形態の制御回路の処理手順を示したフローチャートである。 第２実施形態の入力装置の構成図である。 第３実施形態の入力装置の構成図である。

符号の説明

１ 入力装置
２ タッチパネル
３ 液晶パネル
４ バックライト部
５ 制御回路
１０ 発光ダイオード
１２ 蓄光板
１５ 紫外線反射シート

Claims (2)

1. 認証用信号を入力する入力キーを表示する液晶パネルと、この液晶パネルの裏側に設けた蓄光材と、トリガ信号が入力されたときに、上記蓄光材に対して紫外線を照射して当該蓄光材にエネルギーを蓄えさせる光源とを備えた液晶パネルのバックライト装置において、認証用信号の入力から認証終了までの時間に基づいて決められた認証必要時間分、継続して蓄光材を発光させるために、１回分として予め設定された設定時間だけ、上記光源が蓄光材を照射する構成にした液晶パネルのバックライト装置。
2. 上記液晶パネルと蓄光材との間に、可視光線を透過させるとともに紫外線を反射させる紫外線反射材を設けた請求項１に記載の液晶パネルのバックライト装置。

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