JP3650011B2

JP3650011B2 - 照明装置及び表示装置

Info

Publication number: JP3650011B2
Application number: JP2000284965A
Authority: JP
Inventors: 陽一郎後藤
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2000-09-20
Filing date: 2000-09-20
Publication date: 2005-05-18
Anticipated expiration: 2020-09-20
Also published as: JP2002100223A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非発光型表示手段の表示画面を照明する照明装置と、この照明装置を備える表示装置とに係り、特に照明装置の出射光量を部分的に異ならせて表示部の必要に応じて最適の配光ができるようにした照明装置及び表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の軽量化、小型化及び低電力消費化を図る技術は著しく発展してきたが、この技術の流れの中で、液晶表示手段に代表される非発光型表示手段を用いることにより電子機器が軽量化され、小型化され、しかも低電力消費化されたことは注目に値する。
【０００３】
液晶表示装置としては、透過型と反射型とがあり、透過型の液晶表示装置には液晶表示手段を裏側から照明する照明装置、いわゆるバックライトが設けられ、反射型の液晶表示装置には液晶表示手段を表側から照明する照明装置、いわゆるフロントライトが設けられる。
【０００４】
これらの照明装置は、線状光源と、該線状光源の光を一端面より入射され、表裏のいずれか一面より平面的に分散させて出射させる導光板とを備えている（特開平１０−１５３７７７号公報、特開平１０−３１１９１５号公報等参照）。
【０００５】
又、線状光源には、線状の発光管、発光ダイオードアレイなどを用いるものもあるが、低電力消費化を図るため、発光ダイオードなどの点光源と、この点光源の光が一端に入射され、線状に分散して出射させる線状ないし棒状の導光体とを備えるものが多用されている。更に、この線状光源には出射する光を導光板の一端面に向かわせる反射体が設けられる。
【０００６】
ところで、上述した液晶表示装置の中には、液晶表示面からの入力ができるようにするために、例えば図７の断面図に模式的に示すように、反射型の液晶表示手段５１の表面側にフロントライトとして照明装置５２が配置され、更に、その表面側に透明のタッチパネル５８が配置されたものがある。
【０００７】
上述したように、照明装置５２は、冷陰極蛍光管等からなる線状光源５３、導光板５４、視認性を高めるために導光板５４の裏面に液晶表示手段５１に対向するように設けた反射防止膜５５を備えている。
【０００８】
導光板５４の表面には、線状光源５３より導光板５４の一端面、即ち入射面ａに入射した光を分散して裏面側に反射する反射面５６と、液晶表示手段５１で反射され、導光板５４の裏面に入射した光を導光板５４の表面側に透過させる透光面５７とが交互に形成されている。
【０００９】
反射面５６は、線状光源５１の光が入射する入射面ａ及び液晶表示手段５１に向かうように例えば水平面（導光板５４の裏面）に対して４３°傾斜させてあり、透光面５７は入射面ａと反対側の端面ｂ及びタッチパネル５８に向かうように例えば水平面に対して２°傾斜させてある。従って、平面視において、反射面５６と透光面５７との面積比はこの場合約１：２７になっている。なお、反射面５６と透光面５７とに挟まれる谷の深さ、或いは透光面５７と反射面５６とに挟まれる山の高さは導光板５４の全面にわたって一様に形成される。この結果、前記線状光源３からの光は導光板５４の裏面側から主として出射される。
【００１０】
前記タッチパネル５８の入力手段の位置を示す方法としては、例えば図８の正面図に示すように、タッチパネル５８の全面にわたって液晶表示手段５１の画像を透視するための透明部Ａを設け、液晶表示手段５１の画像の一部として入力手段の位置をアイコンとして表示する方法があるが、液晶表示手段５１及びその制御手段の計量化、小形化及びコストダウンを図るために、例えば図９の正面図に示すようにタッチパネル５８の一部に液晶表示手段５１の画像が投射される透明部Ａと別に入力手段の位置を示すアイコン及び／又は手書き入力部Ｂを印刷などの手法により設ける方法が採用されることが少なくない。
【００１１】
アイコン及び／又は手書き入力部Ｂにおいては、通常、入力手段の位置を示すボタン、キーボード、タッチパネルなどと、そのボタンやキーに付与された機能とが表示され、誤操作を防止するためにこれらの表示以外の大部分は不透明になっている。
【００１２】
従って、図１０に示すように、全面にわたって一様に反射面５６と透光面５７とを形成した導光板５４を用い、アイコン及び／又は手書き入力部Ｂに対応する領域に反射防止膜を除去して反射材６０を配置すると、線状光源５３より出射された光の一部が反射材６０で反射され、アイコン及び／又は手書き入力部Ｂの不透明な部分にも透明部Ａと同じように投射される。このため、線状光源５３の発光量を増加させないかぎり液晶表示手段５１を経て透明部Ａに投射される光量はその分少なくなり、画面が暗くなって画質が低下するおそれが生じるという問題がある。
【００１３】
しかし、この問題を解決するために、線状光源５３の光量を増大することは、低電力消費化を図る上で好ましくない。
【００１４】
そこで、例えば、図１１の断面図に模式的に示すように、アイコン及び／又は手書き入力部Ｂに対応する導光板５４の部分の表裏両面６１、６２を互いに平行な鏡面に形成し、入射面ａに入射した光の大部分がアイコン及び／又は手書き入力部Ｂに対応する部分では導光板５４の表裏両面に向かって反射されることなく液晶表示手段５１の前面まで進み、液晶表示手段５１の前から液晶表示手段５１側に平面的に分散して反射されるようにすることが試みられた。
【００１５】
しかしながら、この場合には、液晶表示手段５１に多量の光を供給することができるので、画質が低下することはないが、線状光源５２からアイコン及び／又は手書き入力部Ｂに送られる光量が著しく少量になり、暗いところでアイコンを操作する時にアイコンの位置やその機能の表示を視認することが困難になって、誤操作が生じ易くなるなどの問題が生じることが分った。
【００１６】
上記したように、従来の導光板においては、線状光源からの光は導光板の表面又は裏面のどちらか一方からしか主として出射されない。このため図１０に示すように、裏面とは逆方向の面のパネルを照射しようとすると、反射部材を用いて光を反射させなければならず、その分光量が少なくなる。
【００１７】
本発明は、かかる事情を鑑みて、電力消費を増加させることなく、導光板の表裏面からそれぞれ主たる光を出射可能にした照明装置を提供することを目的とする。
【００１８】
また、本発明は、平面的に分散して出射させる照明装置の出射光量を部分的に異ならせて表示部の必要に応じた最適の配光ができるようにした照明装置を提供することを目的とするものであり、更に、電力消費を増大させることなく、しかも、非発光型表示手段の表示画質を低下させずに、タッチパネルに設定した画像表示部分以外の部分を照明できるようにした表示装置を提供することを目的とするものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明に係る照明装置は、線状光源と、この線状光源の光を一端面より入射され、表裏の両面より平面的に分散させて出射させる導光板とを備える照明装置であって、前記導光板の前記一端面側の裏面には分布密度の粗い凹凸が設けられ、前記裏面の他の部分には凹凸が設けられず、前記一端面側の前記裏面に対向する前記導光板の表面には、凹凸が設けられず、前記裏面の他の部分に対向する前記導光板の表面には、分布密度の密な凹凸が設けられていることを特徴とする。
【００２０】
上記構成によれば、導光板の表裏面それぞれから線状光源からの光を出射させることができる。また、線状光源の光量を増やすことなく、導光板の全面にわたって光を分散して出射させることができる。導光板の裏面の凹凸の分布密度を粗くした部分では、導光板に入射し、導光板の片面に向かって反射される光の量が少なくなる。
【００２１】
また、本発明の照明装置は、線状光源と、この線状光源の光を一端面より入射され、表裏の両面より平面的に分散させて出射させる導光板とを備える照明装置であって、前記導光板の前記一端面側の裏面には深さが浅い凹凸が設けられ、前記裏面の他の部分には凹凸が設けられず、前記一端面側の前記裏面に対向する前記導光板の表面には、凹凸が設けられず、前記裏面の他の部分に対向する前記導光板の表面には、深さが深い凹凸が設けられていることを特徴とする。
【００２２】
上記構成によれば、導光板の表裏面それぞれから線状光源からの光を出射させることができる。また、線状光源の光量を増やすことなく、導光板の全面にわたって光を分散して出射させることができる。導光板の裏面の凹凸の深さを浅くした部分では、導光板に入射し、導光板の片面に向かって反射される光の量が少なくなる。
【００２３】
また、本発明の照明装置は、線状光源と、この線状光源の光を一端面より入射され、表裏の両面より平面的に分散させて出射させる導光板とを備える照明装置であって、前記導光板の前記一端面側の裏面には深さが浅く分布密度の粗い凹凸が設けられ、前記裏面の他の部分には凹凸が設けられず、前記一端面側の前記裏面に対向する前記導光板の表面には、凹凸が設けられず、前記裏面の他の部分に対向する前記導光板の表面には、深さが深く分布密度の密な凹凸が設けられていることを特徴とする。
【００２４】
上記構成によれば、導光板の表裏面それぞれから線状光源からの光を出射させることができる。また、線状光源の光量を増やすことなく、導光板の全面にわたって光を分散して出射させることができる。導光板の裏面の凹凸の深さを浅く、分布密度を粗くした部分では、導光板に入射し、導光板の片面に向かって反射される光の量が少なくなる。
【００２５】
また、本発明は、前記導光板は、前記導光板の前記一端面側の表面から主として光を出射させる第１の領域と、前記導光板の前記第１の領域に連続して前記一端面の反対側の端面まで広がる裏面から主として光を出射させる第２の領域と、を有することを特徴とする。
【００２７】
従って、本発明の照明装置によれば、例えばタッチパネルの非発光型表示手段の表示範囲外に設定されたアイコン部などの光量が少なくてもよい部分では、前記導光板の裏面に形成する凹凸の分布密度を部分的に粗にし、又は前記凹凸の深さを部分的に浅くして出射光量を部分的に減少させ、多量の光量が必要な非発光型表示手段に多量の光を投射させることができる。
【００２８】
また、本発明は、前記導光板の前記一端面側を暗照明部とし、前記暗照明部に連続して前記一端面の反対側の端面まで広がる他の部分を明照明部として構成し、前記暗照明部における導光板の裏面には、容易に視覚できない程度に微細な凹凸が粗く分布する粗面部が形成されていることを特徴とする。
【００２９】
本発明においては、導光板の出射光量の少ない部分を暗照明部といい、導光板の出射光量が多い部分を明照明部というが、この明暗は相対的なものであり、出射光量の多少について３段階以上の複数段階にわたって明暗を段階的に異ならせたり、ある点又は領域から他の点又は領域に渡って連続的に明暗を変化させたりしても良いのである。
【００３０】
暗照明部において、凹凸の分布密度をどの程度粗くするか、凹凸の深さをどの程度浅くするかは、経験的に決定すればよく、例えば暗闇の中でアイコンの位置やそのアイコンに付与された機能を認識できる程度の光量を得るためには、容易に視覚できない程度に微細な凹凸が粗く分布する粗面部を設ければ良い。
【００３１】
暗照明部を設ける領域は特に限定されず、例えば入射面からその反対側の端面に向かって連続する所定の範囲にわたって暗照明部を設けたり、入射面の反対側の端面から入射面に向かって連続する所定の範囲にわたって暗照明部を設けたり、その他の端面から対向する端面に向かって連続する所定の範囲にわたって暗証明部を設けたり、導光板の面方向中央部に暗照明部を設けたりすることができ、又、複数の領域に分散して暗照明部を設けてもよい。
【００３２】
次に、本発明に係る表示装置は、前記目的を達成するために、前記本発明の照明装置と、前記導光板の出射光量が多い部分（明照明部）の裏面側に配置された非発光型表示手段とを備えるように構成するものである。
【００３３】
これによれば、線状光源の光量を増やすことなく、導光板の全面にわたって照明の明暗に対応する適当な光量で光を分散して出射させることができるので、電力消費を増加させずに、タッチパネルのアイコン及び／又は手書き入力部など、非発光型表示手段の画面以外を照明できる。
【００３４】
しかも、非発光型表示手段の画面外を照明する暗照明部から出射される光量が微小に抑えられるので、非発光型表示手段の画面を照明する明照明部の凹凸の分布密度及び凹凸の深さをこれまでと同じようにすれば、明照明部からの出射光量をほとんど減少させずに、従来と同様に多量の光で非発光型表示手段の画面を照明することができるから、非発光型表示手段の画面が暗くなって画質が低下するおそれをなくせる。
【００３５】
【発明の実施の態様】
本発明の一実施形態に係る照明装置及び表示装置を図面に基づき具体的に説明する。
【００３６】
図１の断面図及び図２の斜視図に模式的に示す本発明の一実施形態に係る表示装置は、公知の反射型液晶表示手段からなる非発光型表示手段１と、この非発光型表示手段１の表示画面側、即ち表面側（図上、上側）に配置された本発明の一実施例に係る照明装置２と、更に、この照明装置２の表面側に配置されたタッチパネル８とを備えている。
【００３７】
図３の正面図に示すように、このタッチパネル８には前記非発光型表示手段１の画面に対応する透明部Ａと、この非発光型表示手段１の動作を制御するアイコンの位置を示すアイコン及び／又は手書き入力部Ｂとが設けられ、透明部Ａから非発光型表示手段１の画面全体を透視できるようにしている。
【００３８】
図示はしないが、前記アイコン及び／又は手書き入力部Ｂは、表面側（上側）に配置され、フィルム状の絶縁基板の裏面（下面）に透明電極からなる上部電極が形成された上部電極板と、裏面側（下側）に配置され、板状又はフィルム状の絶縁基板の上面に透明導電膜からなる下部電極が形成された下部電極板とを備え、これら上部電極と下部電極とを空気層を挟んで対向させ、上部電極板の所定の部位を指で押さえて上部電極を下部電極に一定以上接近させ、又は上部電極を下部電極に接触させることにより所定の制御信号を入力する構造にしてある。
【００３９】
さて、図１に示すように、前記照明装置２は前記タッチパネル８の裏面を全面にわたって覆う導光板４と、この導光板４の一端面からなる入射面４１の全長にわたって光を入射する例えば冷陰極蛍光管からなる線状光源３とを備える。
【００４０】
前記導光板４は例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂などの透光性を有する熱可塑性樹脂を射出成形した樹脂成形品であり、入射面４１から前記アイコン及び／又は手書き入力部Ｂに対応する範囲にわたる暗照明部Ｄと、前記透明部Ａに対応させて、この暗照明部（第１の領域）Ｄに連続して反対側の端面４３まで広がる明照明部（第２の領域）Ｃとからなる。
【００４１】
この明照明部Ｃの表面、即ち、非発光型表示手段１と反対側の面は、従来の導光板と同じように線状光源３の光が入射する入射面４１に向かって傾斜する反射面４４と入射面４１と反対側の端面４３に向かって傾斜する透光面４５とが交互に連続する凹凸面に形成されている。
【００４２】
即ち、反射面４４は、線状光源３の光が入射する入射面４１及び導光板４の裏面に向かうように水平面（導光板４の裏面）に対して例えば４３°傾斜させてあり、透光面４５は入射面４１と反対側の端面４３及び導光板４の裏面に向かうように水平面に対して例えば２°傾斜させ、これにより明照明部Ｃの表面が平面視における反射面４４と透光面４５との投影面積比が例えば約１：２７になる凹凸面に形成されている。又、この明照明部Ｃの裏面は従来の導光板と同じように鏡面４２に形成され、更に、視認性を高めるために公知の反射防止膜５を積層してある。
【００４３】
従って、明照明部Ｃにおいては、入射面４１より入射した光Ｑが反射面４４で反射されて非発光型表示手段１側に出射し、非発光型表示手段１で反射した光Ｑが明照明部Ｃを鏡面４２から透光面４５に透過し、タッチパネル８の透明部Ａに出射することになる。
【００４４】
ここで、前記反射面４４と透光面４５とに挟まれる谷の深さ（透光面４５と反射面４４とに挟まれる山の高さ）及び投影面積比率を従来と同じにしてあるので、従来と同じ光量の光Ｑを導光板４からの裏面側から非発光型表示手段１に出射させることができ、又、非発光型表示手段１で反射された従来と同じ光量の光Ｑを透過させることができるから、画面が暗くなり画質が低下するおそれはない。
【００４５】
ところで、前記暗照明部Ｄの表面は鏡面４７に形成され、その裏面は容易に視覚できない程度に微細な凹凸が粗く分布する粗面部４６にしてある。
【００４６】
従って、暗照明部Ｄにおいては、入射面４１より入射した光Ｐが粗面部４６で反射し、鏡面４７を透過して導光板４の表面側から出射し、タッチパネル８のアイコン及び／又は手書き入力部Ｂに光を出射することになるが、粗面部４６においては凹凸が容易に視覚できない程度に微細であり、しかも、この微細な凹凸が粗く分布しているので、暗照明部Ｄから出射する光Ｐの光量が明照明部Ｃから出射する光Ｑのそれに比べてかなり少なくなり、暗所においてアイコンの位置及びそのアイコンに付与した機能の表示を識別できる程度に暗くアイコン及び／又は手書き入力部Ｂが照明されることになる。
【００４７】
つまり、この照明装置２を用いることにより、多量の光Ｑが必要な明照明部Ｃには多量の光Ｑを配光し、少量の光Ｐでよい暗照明部Ｄには少量の光Ｐを配光することにより、それぞれの部位に最適の配光が出来るのである。
【００４８】
しかも、この暗照明部Ｄを設ける場合には、全面を明照明部Ｃとする場合に比べれば、非発光型表示手段１に同じ光量を出射させるために全体として必要な光量を少なくすることができ、低電力消費化を図ることができるのである。
【００４９】
なお、この実施形態では、図１に示すように、必要に応じて、線状光源３の光Ｐ、Ｑを導光板４の入射面４１に向けて反射する反射板６を設けるとともに、必要に応じて、暗照明部Ｄにおいて導光板４の裏面側に漏れた光をアイコン及び／又は手書き入力部Ｂに向けて反射する反射シート７を設けることにより、線状光源３の光が無駄に周囲に放射されることを防止している。
【００５０】
又、本発明において、前記粗面部４６は、明照明部Ｃよりも凹凸の分布を粗くしたり、凹凸の深さを浅くしたり、凹凸の分布を粗くするとともに凹凸の深さを浅くしたりするように構成してあれば良く、例えば図４の断面図に模式的に示すようにシルク印刷又はシボドットを形成する方法により、微小な凹凸４６ａを形成したり、図５の断面図に模式的に示すようにＶ字溝４６ｂを粗く分布させたり、図６の断面図に模式的に示すように浅い連続波形の凹凸面４６ｃを形成したりしても良い。
【００５１】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の照明装置は、前記導光板の裏面と表面からそれぞれ線状光源からの光を出射することができる。
【００５２】
また、導光板の裏面に形成する凹凸の分布密度を部分的に粗又は前記凹凸の深さを部分的に浅くして出射光量を部分的に減少させることで、照明装置の出射光量を部分的に異ならせて表示部の必要に応じた最適の配光ができる効果が得られる。
【００５３】
又、その結果、線状光源の発光量を明るい照明を必要とする部分と暗い照明でよい部分とに必要な最小限の光量に設定すればよく、導光板の全面にわたって一様な凹凸を形成する場合に比べれば、明るい照明が必要な部分で光量を不足させることなく、全体としての光量を少なくして低電力消費化を図ることができるという効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の表示装置を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の表示装置の分解斜視図である。
【図３】本発明の表示装置の正面図である。
【図４】本発明の導光板を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の導光板を模式的に示す断面図である。
【図６】本発明の導光板を模式的に示す断面図である。
【図７】従来の表示装置を模式的に示す断面図である。
【図８】従来の表示装置の正面図である。
【図９】従来の表示装置の正面図である。
【図１０】従来の表示装置を模式的に示す断面図である。
【図１１】従来の表示装置を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１非発光型表示手段
３線状光源
４導光板
４６粗面部
Ｃ明照明部
Ｄ暗照明部

Claims

線状光源と、この線状光源の光を一端面より入射され、表裏の両面より平面的に分散させて出射させる導光板とを備える照明装置であって、
前記導光板の前記一端面側の裏面には分布密度の粗い凹凸が設けられ、前記裏面の他の部分には凹凸が設けられず、
前記一端面側の前記裏面に対向する前記導光板の表面には、凹凸が設けられず、前記裏面の他の部分に対向する前記導光板の表面には、分布密度の密な凹凸が設けられていることを特徴とする照明装置。
線状光源と、この線状光源の光を一端面より入射され、表裏の両面より平面的に分散させて出射させる導光板とを備える照明装置であって、
前記導光板の前記一端面側の裏面には深さが浅い凹凸が設けられ、前記裏面の他の部分には凹凸が設けられず、
前記一端面側の前記裏面に対向する前記導光板の表面には、凹凸が設けられず、前記裏面の他の部分に対向する前記導光板の表面には、深さが深い凹凸が設けられていることを特徴とする照明装置。
線状光源と、この線状光源の光を一端面より入射され、表裏の両面より平面的に分散させて出射させる導光板とを備える照明装置であって、
前記導光板の前記一端面側の裏面には深さが浅く分布密度の粗い凹凸が設けられ、前記裏面の他の部分には凹凸が設けられず、
前記一端面側の前記裏面に対向する前記導光板の表面には、凹凸が設けられず、前記裏面の他の部分に対向する前記導光板の表面には、深さが深く分布密度の密な凹凸が設けられていることを特徴とする照明装置。
前記導光板は、前記導光板の前記一端面側の表面から主として光を出射させる第１の領域と、前記導光板の前記第１の領域に連続して前記一端面の反対側の端面まで広がる裏面から主として光を出射させる第２の領域と、を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに照明装置。
前記導光板の前記一端面側を暗照明部とし、前記暗照明部に連続して前記一端面の反対側の端面まで広がる他の部分を明照明部として構成し、前記暗照明部における導光板の裏面には、容易に視覚できない程度に微細な凹凸が粗く分布する粗面部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の照明装置。
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の照明装置と、前記導光板の出射光量が多い部分の裏面側に配置された非発光型表示手段と、を備えることを特徴とする表示装置。