JP4135479B2

JP4135479B2 - 両面照明装置

Info

Publication number: JP4135479B2
Application number: JP2002337685A
Authority: JP
Inventors: 毅藤山
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-11-21
Filing date: 2002-11-21
Publication date: 2008-08-20
Anticipated expiration: 2022-11-21
Also published as: JP2004170752A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯情報端末機、携帯電話機、時計、ハンディーターミナル、ノートブックパソコン、電子辞書等の移動通信システム分野およびテレビ、デスクトップパソコン等の備え付け型表示装置分野、またはレーザープリンタ、カメラのフラッシュ等の記録装置分野に用いられる両面照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯情報端末機、携帯電話機等の移動通信システム分野における照明装置として、発光ダイオードからなる光源と、この発光ダイオードによる点発光を輝度が均一な面発光に変えるための導光板とを一体化した板状のバックライトモジュールが用いられている。このバックライトモジュールは、低消費電力が要求される液晶をはじめとするフラットパネル型の液晶表示装置の照明として近年凄まじい勢いで市場に広がっている。
【０００３】
近年の携帯電話機用の液晶表示装置は、ポリシリコンＴＦＴ（薄膜トランジスタ：thin film transistor）を用いたことで高精細化、多色化の方向に進み、デジタルカメラ機能、ムービーカメラ機能等の高機能化がますます加速している。
【０００４】
一方、デザイン性や液晶表示装置の大画面化、薄肉化および軽量化という携帯分野での市場ニーズに伴い、折り畳み式携帯電話が主流になりつつあり、その全体の厚みも急速に薄くなってきている。また、着信を知らせる背面液晶表示装置が２つ目の液晶表示装置として設けられるようになり、ユーザは、メイン液晶画面と背面液晶画面を用途によって使い分けている。従来、これら２つの液晶表示装置の照明装置は、導光板を背中合わせに２枚貼り付け、異なる光源によってそれぞれの画面を照らしている。
【０００５】
また、これらますます多様化する携帯電話に対してそのトレードオフを克服するための軽量化、薄型化および電池寿命からくる低消費電力化の技術開発もハード、ソフトの両方から開発が盛んに行われているのも現状である。バックライトモジュールの導光板の厚みにおいても、射出成形可能な最低限の厚み０．７ｍｍ前後のものが使われ始めてきている。
【０００６】
さらに、前述したように背面液晶を備えた折り畳み式携帯電話の構造として照明装置を挟み込むように液晶表示装置を配置したモジュール構造も開発されている。
【０００７】
なお、導光板を用いた液晶パネル用照明装置として、例えば、特許文献１に記載したものがある。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−２４５８３２号公報（第２−５頁、第１図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の照明装置のように、導光板を背中合わせに２枚貼り付け、異なる光源によってそれぞれの画面を照らすものが主流であるが、導光板が２枚必要なので、厚みを薄くできず、また、光源が２組必要なので、構造が複雑になるという問題がある。
【００１０】
また、液晶表示装置の厚みに比べて導光板は厚いため、導光板を複数枚重ねると、必ず厚くなる。
【００１１】
また、照明装置を挟み込むように液晶表示装置を挟み込むタイプのものでは、両方の液晶表示装置を同時に照らすことになり、使用していない面が無駄に光るので、使い勝手が悪い。
【００１２】
さらに、特許文献１に記載したような照明装置では、片面しか照らすことができない。
【００１３】
そこで本発明は、単一の光源で両面を片方ずつ照らすことができる両面照明装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の両面照明装置においては、板状の光源と、光源の両側にそれぞれ配置された対となる液晶層と、対となる液晶層の内側または外側にそれぞれ配置され、反射部および透過部をそれぞれ備えた反射機能板とを有した照明装置としたものである。
【００１５】
この発明によれば、単一の光源で両面を片方ずつ照らすことができる照明装置が得られる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、板状の光源と、前記光源の両側にそれぞれ配置され、光を透過または遮断可能なシャッター機能をそれぞれ備えた一対の液晶層と、前記一対の液晶層の外側または内側にそれぞれ配置され、前記光源から出た光を反射させる反射部および前記光源から出た光を透過させる透過部をそれぞれ備えた反射機能板とを有し、前記反射機能板を法線方向から見たときには、いずれか一方の反射機能板の前記反射部と、他方の反射機能板の前記透過部は、重なるように配置され、両側の液晶層は、一方の反射機能板の透過部に重なる部分を透過可能にするとともに他方の反射機能板の透過部に重なる部分を遮断することと、他方の反射機能板の透過部に重なる部分を透過可能にするとともに一方の反射機能板の透過部に重なる部分を遮断することを切り替える切替機能を備えることを特徴とする両面照明装置としたものである。
【００１７】
光源から一側に出た光の半分は一側の液晶層を通過して一側の反射機能板の反射部で反射され、一側に出た光の残りの半分は一側の液晶層で遮断される。反射した光は、一側の液晶層および光源を通過して他側の液晶層を通過し、さらに他側の反射機能板の透過部を通過して外側に出る。また、光源から他側に出た光の半分は、他側の液晶層および他側の反射機能板の透過部を通過して外側に出る。そして、光源から他側に出た光の残りの半分は、他側の液晶層で遮断される。
【００１８】
液晶層の透過部分と遮断部分を電圧印加手段によって切り替えると、光源から一側に出た光の半分を透過して半分を遮断し、また、光源から他側に出た光の半分を反射して半分を遮断する。このようにして、光源による照明方向を切り替えるという作用を有する。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、前記光源および前記反射機能板は可撓性であることを特徴とする請求項１または２に記載の両面照明装置としたものであり、電子ペーパー等の可撓性の表示パネルやその他の屈曲した取り付け位置に合わせて変形できるという作用を有する。
【００２０】
請求項３に記載の発明は、少なくとも一方の前記液晶層は、両面に電極を介して、プラスチック基板と前記反射機能板とによって挟持されていることを特徴とする請求項１または２に記載の両面照明装置としたものであり、液晶層をプラスチック基板と反射機能板で挟持したものを２組製造し、それぞれを光源の両側に設けることにより製造できるので、光源を別工程で作成しておくことができ、各部品の歩留まりがよくなるという作用を有する。
【００２１】
請求項４に記載の発明は、少なくとも一方の前記液晶層は、両面に電極を介して、２枚の可撓性のプラスチック基板によって挟持されていることを特徴とする請求項１または２に記載の両面照明装置としたものであり、通常の液晶表示装置を作成する手順によって、２枚の可撓性のプラスチック基板に液晶層を挟持したものを製造し、それぞれ反射機能板を１枚ずつ設けて製造できるので、糊を介して貼り合わせ等の簡単な手段により製造できるという作用を有する。
【００２２】
請求項５に記載の発明は、前記プラスチック基板の厚みは５０μｍ以上２００μｍ以下で可撓性を有し、前記液晶層は、所定範囲の曲率に曲げた状態で光の透過および遮断を切替え可能であることを特徴とする請求項４または５に記載の両面照明装置としたものであり、プラスチック基板の製造を確実に行うとともに曲がりやすくできるという作用を有する。
【００２３】
ここで、所定範囲の曲率とは、組み立てられた両面照明装置の屈曲して復元可能な範囲の任意の曲率をいう。
【００２４】
ここで、プラスチック基板の厚みを５０μｍ以上２００μｍ以下としたのは、５０μｍ未満では、組み立て時のハンドリングが困難になるとともにプラスチック基板上の電極にクラックが生じて製造が困難になるからであり、また、２００μｍより厚くすると屈曲が困難になり製品の品質が保持できなくなるからである。
【００２５】
請求項６に記載の発明は、前記液晶層は、ポリマーネットワーク型、ポリマー分散型等の液晶層の内部で光を散乱させる構造であることを特徴とする請求項１から６のいずれかの項に記載の両面照明装置としたものであり、液晶層内部で光を散乱するので、ＴＮ型やＳＴＮ型とは異なり、偏光板や位相差板が不要になるという作用を有する。
【００２６】
請求項７に記載の発明は、前記反射機能板の前記反射部および前記透過部は、市松模様状に配置されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかの項に記載の両面照明装置としたものであり、反射部および透過部を市松模様状に形成することにより、反射部および透過部を面全体に均一に配置することができるという作用を有する。
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図３を用いて説明する。
【００２８】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態の両面照明装置の構造を示す分解斜視図である。図１に示すように、両面照明装置１は、板状の導光板２の側面に複数の白色ＬＥＤ３を設けた光源４と、光源４の両側にそれぞれ配置された対となる液晶セル５，６と、対となる液晶セル５，６の外側にそれぞれ配置された反射機能板７，８とを有している。液晶セル５は、液晶層１５と、その一側に配置された透明電極９と、他側に配置された透明電極１３とによって構成されている。また、液晶セル６は、液晶層１６と、その一側に配置された透明電極１０と、他側に配置された透明電極１４とによって構成されている。
【００２９】
液晶層１５，１６は、電圧印加手段または偏光板や位相差板によって実現されるシャッター機能を有している。
【００３０】
光源４の導光板２は、両面から同じ量の光を取り出すことができるものである。また、光源４の両面には、ＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）やＩＺＯ（インジウム−亜鉛酸化物）等からなる透明電極９，１０が直接設けられている。なお、透明電極には、他の部材に透明電極を直接設けたものの他、透明電極付き基板も含まれる。
【００３１】
反射機能板７，８の導光板２側に配置される面または逆側の面には、ストライプ状の金属蒸着面１１，１２がそれぞれアルミニウム、銀、Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕ合金等の金属蒸着により形成されている。なお、反射機能板７，８の配置については光源４と液晶セル５，６との間でもよい。
【００３２】
また、金属蒸着面１１，１２から見て導光板２側には、金属蒸着面１１，１２に接触するようにストライプ状の電極板を形成した透明電極１３，１４（または透明電極付き基板）が配置されている。
【００３３】
金属蒸着面１１，１２は、導光板２から出た光を導光板２側に反射することができる。反射機能板７，８は、金属蒸着面１１，１２が設けられている部分によって反射部を構成し、金属蒸着面１１，１２の間の隙間部分によって光源から出た光を透過させる透過部を構成している。反射機能板７，８の金属蒸着面１１，１２、すなわち反射部は、反対側の反射機能板８，７の透明電極１４，１３、すなわち透過部にそれぞれ対向して配置されている。
【００３４】
ストライプ状に形成した透明電極１３，１４のピッチは、両面照明装置１の両側に液晶表示装置を配置した場合には、この液晶表示装置の透明電極の配線ピッチと同じにするか、またはこれより小さくすることが好ましい。また、モアレ（光干渉現象）等を防止するために、液晶表示装置と透明電極１３，１４および金属蒸着面１１，１２を少なくとも１５度以上ずらすか、または交差配置する方が好ましい。
【００３５】
導光板２と、反射機能板７，８の間に配置された液晶セル５，６の液晶層１５，１６は、その周囲を封止されている。
【００３６】
液晶セル５，６が、ＴＮ型やＳＴＮ型の場合には、偏光板や位相差板が設けられるが、ＰＤＬＣＤ（ポリマー分散型液晶）やＰＮＬＣＤ（ポリマーネットワーク型液晶）の場合は必要ない。液晶セル５，６は、両側の透明電極９，１０，１３，１４に電圧を印加することにより光を遮断することができ、電圧を印加しないことにより光を透過することができる。このような液晶層１５，１６に印加する電圧を切り替える手段（図示せず）を接続することによって、シャッター機能が実現されている。
【００３７】
液晶セル５，６は、ポリマーネットワーク型、ポリマー分散型等の液晶層の内部で光を散乱させる液晶と電極とを組み合わせた構造でもよい。これにより、液晶層内部で光を散乱するので偏光板および位相差板が不要になる。
【００３８】
次に、両面照明装置１の動作について説明する。
【００３９】
図２（Ａ）〜（Ｃ）は、両面照明装置１の動作を示す説明図である。
【００４０】
図２（Ａ）に斜線で示すように、反射機能板７，８は、金属蒸着面１１，１２が設けられている部分、すなわち反射部で光源４からの光を反射することができる。液晶セル５，６は、液晶層１５，１６の一方の金属蒸着面１１に重なる部分ａと、他方の金属蒸着面１２に重なる部分ｂに切替手段によってそれぞれ電圧を印加し、光源４からの光を透過させ、また、反射することができる。
【００４１】
図２（Ｂ）に示すように、部分ａに電圧を加えると、両側の液晶セル５，６の部分ａに向かう光は、偏光板使用時には偏光板による吸収、ＰＮ−ＬＣＤ使用時には散乱によって遮断され、外に出ることができない。このとき、部分ｂは光を通すので、一方側に出た光は一方側の透過部から直接外側に出て、他方側に出た光は、他方側の金属蒸着面１２で反射してから、一方側の透過部を介して外側に出る。すなわち、光源４の一方側は明るくなるが、他方側は暗いままの状態になる。
【００４２】
図２（Ｃ）に示すように、部分ｂに電圧を加えると、両側の液晶セル５，６の部分ｂに向かう光は遮断され、外に出ることができない。このとき、部分ａは光を通すので、他方側に出た光は他方側の透過部から直接外側に出て、一方側に出た光は、一方側の金属蒸着面１１で反射してから、他方側の透過部を介して外側に出る。すなわち、光源４の他方側は明るくなるが、一方側は暗いままの状態になる。
【００４３】
このように、一つの光源を用いて両面を片方ずつ照らすことができる。
【００４４】
なお、金属蒸着面１１，１２の反射面を導光板２側に向け、透明電極１３，１４より導光板２側にそれぞれ配置することにより、金属蒸着面１１，１２を反射機能板として用いる構成にすることも可能である。
【００４５】
また、液晶は、モノクロタイプでもよいが、液晶層にカラーフィルタを設けることにより任意の色に発光させることも可能である。
【００４６】
また、切替手段は、液晶セル５，６を片方ずつ駆動することも可能である。すなわち、図２（Ｂ）の状態において、透明電極９に電圧を印加しない場合には、一側の液晶セル５の部分ａは光を遮断しないが、この場合は、反射機能板７の金属蒸着面１１の表面で光を反射し、この光は、他側の液晶セル６の部分ａで遮断される。
【００４７】
（第２の実施の形態）
図３は、本発明の第２の実施の形態の両面照明装置の構造を示す分解斜視図である。
【００４８】
第２の実施の形態の両面照明装置１７は、第１の実施の形態の両面照明装置１の反射部をストライプ状から市松模様状に変更しただけで、同実施の形態の反射機能板７，８で使用した透明電極１３，１４や金属蒸着面１１，１２と同じように形成した電極を組み込んだ透明電極２４，２５を用いて液晶セル５ａ，６ａを構成したもので、導光板１８と反射機能板１９，２０を可撓性の部材、例えば、プラスチック等で構成したものである。かかる構成によって、両面照明装置１７を任意の形状に屈曲させた状態で表示することができ、また、発光強度をより均一にすることができる。
【００４９】
（第３の実施の形態）
図４は、本発明の第３の実施の形態の両面照明装置の構造を示す説明図である。
【００５０】
第３の実施の形態の両面照明装置２３は、第２の実施の形態の両面照明装置１７の導光板１８の両面に設けていた透明電極９，１０を、厚み５０μｍ以上２００μｍ以下のプラスチック基板２１，２２の一面にそれぞれ設け、液晶層１５，１６を、このプラスチック基板２１，２２と反射機能板１９，２０との間にそれぞれ設けたものである。かかる構成によって、導光板１８の両面側に液晶層１５，１６を封止するという複雑な工程を設けずに、両側の液晶セル５ａ，６ａと導光板１８を別々に製造できるので、製造が簡単になる。
【００５１】
液晶層１５，１６を封止した後は、導光板１８にプラスチック基板２１，２２を貼着することにより製造を行うことができる。プラスチック基板２１，２２は、５０μｍ以上２００μｍ以下の厚みに形成されているので、導光板１８および反射機能板１９，２０に追随して屈曲しやすくなっており、また、厚みの増加も少ない。
【００５２】
なお、一方のプラスチック基板を省略して、一方の液晶層を導光板と反射機能板との間に設けることも可能である。かかる構成によって、両側の液晶層はそれぞれ２枚の板状部材に挟まれた状態で形成でき、この２部材を貼り合わせることにより両面照明装置２３を製造できるので、部材の数が減って全体の厚みが薄くなるとともに、液晶を封止した中間体が２つになるのでその後の製造が簡単になる。
【００５３】
（第４の実施の形態）
図５は、本発明の第４の実施の形態の両面照明装置の構造を示す説明図である。
【００５４】
第４の実施の形態の両面照明装置２８は、第２の実施の形態の両面照明装置１７の反射機能板１９，２０の透明電極２４，２５を、プラスチック基板２６，２７の一面にそれぞれ設け、液晶層１５，１６を、プラスチック基板２１，２２とプラスチック基板２６，２７との間にそれぞれ設けたものである。
【００５５】
かかる構成によって、導光板１８の両面側に液晶層１５，１６を封止する工程を設けずに、両側の液晶セル５ａ，６ａと導光板１８を別々に製造できるので、製造が簡単になる。また、反射機能板１９，２０を独立して製造できるので、透明電極とのレジストレーション（位置合わせ）は必要となるが、貼り合わせ等の簡単な方法で製造することができる。
【００５６】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、板状の光源には、例えば、ＬＥＤ（発行ダイオード）や蛍光灯を備えた導光板、有機ＥＬ、無機ＥＬ素子等の平面状の発光面を有するものを用いることができ、また、剛性を有するものの他、可撓性を有するものも使用できる。
【００５７】
また、液晶セルは、例えば、液晶層の両側に配置され、反射機能板の反射部および透過部の形状にそれぞれ合わせた電極により構成することができる。
【００５８】
また、液晶セルには偏光板および位相差板を設けることができ、ＴＮ型、ＳＴＮ型の液晶表示装置と同じ方式で光の透過および遮断をさせることができる。
【００５９】
また、反射機能板は、シャッター手段の内側に電極と重ならないように配置することもでき、シャッター手段の外側に設けることも可能である。
【００６０】
反射機能板および導光板は、透光性があるものであればよく、この材料には、ガラスやプラスチックが含まれる。
【００６１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、板状の光源と、光源の両側にそれぞれ配置された対となる液晶層と、対となる液晶層のそれぞれ外側または内側に配置され、反射部および透過部をそれぞれ備えた反射機能板とを有しているので、単一の光源で両面を片方ずつ照らすことができる。
【００６２】
また、少なくとも一方の液晶層を、両面に電極を介して、光源と反射機能板とによって挟持すると、板状の光源と反射機能板が液晶を保持する基板の役割を兼用するので、部材を少なくして両面照明装置の厚みを薄くすることができる。
【００６３】
光源および反射機能板を可撓性とすると、電子ペーパー等の可撓性の表示パネルやその他の屈曲した取り付け位置に合わせて変形でき、汎用性が向上する。
【００６４】
少なくとも一方の液晶層を、両面に電極を介して、プラスチック基板と反射機能板とによって挟持すると、液晶層をプラスチック基板と反射機能板で挟持したものを２組製造し、それぞれを光源の両側に設けることにより製造できるので、光源を別工程で作成しておくことができ、各部品の歩留まりがよくなり、製品の信頼性が向上する。
【００６５】
少なくとも一方の液晶層を、両面に電極を介して２枚の可撓性のプラスチック基板によって挟持すると、通常の液晶表示装置を作成する手順によって、２枚の可撓性のプラスチック基板に液晶層を挟持したものを２組製造し、この２組にそれぞれ反射機能板を１枚ずつ設け、反射機能板が設けられていない面で光源を挟持することにより製造できるので、反射機能板と光源を別工程で作成しておくことができ、貼り合わせ等の簡単な手段で製造できる。
【００６６】
プラスチック基板の厚みを５０μｍ以上２００μｍ以下にして可撓性を付与し、液晶層を、所定範囲の曲率に曲げた状態で光の透過および遮断を切替え可能とすると、プラスチック基板の製造を確実に行うとともに曲がりやすくでき、製品の品質を向上させることができる。
【００６７】
液晶層を、ポリマーネットワーク型、ポリマー分散型等の液晶層内部で光を散乱させる構造にすると、印加する電圧を切り替えることによって、液晶層内部で光を散乱させたり透過させたりすることができるので、偏光板が不要になり、偏光板により吸収される光を減らして発光強度を強くするとともに厚みが薄くなる。
【００６８】
反射機能板の反射部および透過部を、ストライプ状または市松模様状に配置すると、反射部および透過部の配置を均一にして面全体を均一に発光させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の両面照明装置の構造を示す斜視図
【図２】同両面照明装置の動作を示す説明図
【図３】本発明の第２の実施の形態の両面照明装置の構造を示す斜視図
【図４】本発明の第３の実施の形態の両面照明装置の構造を示す説明図
【図５】本発明の第４の実施の形態の両面照明装置の構造を示す説明図
【符号の説明】
１両面照明装置
２導光板
３白色ＬＥＤ
４光源
５，６液晶セル
７，８反射機能板
９，１０透明電極
１１，１２金属蒸着面
１３，１４透明電極
１５，１６液晶層
１７両面照明装置
１８導光板
１９，２０反射機能板
２１，２２プラスチック基板
２３両面照明装置
２４，２５透明電極
２６，２７プラスチック基板
２８両面照明装置

Claims

板状の光源と、
前記光源の両側にそれぞれ配置され、光を透過または遮断可能なシャッター機能をそれぞれ備えた一対の液晶層と、
前記一対の液晶層の外側または内側にそれぞれ配置され、前記光源から出た光を反射させる反射部および前記光源から出た光を透過させる透過部をそれぞれ備えた反射機能板とを有し、
前記反射機能板を法線方向から見たときには、いずれか一方の反射機能板の前記反射部と、他方の反射機能板の前記透過部は、重なるように配置され、
両側の液晶層は、一方の反射機能板の透過部に重なる部分を透過可能にするとともに他方の反射機能板の透過部に重なる部分を遮断することと、他方の反射機能板の透過部に重なる部分を透過可能にするとともに一方の反射機能板の透過部に重なる部分を遮断することを切り替える切替機能を備えることを特徴とする両面照明装置。
前記光源および前記反射機能板は可撓性であることを特徴とする請求項１に記載の両面照明装置。
少なくとも一方の前記液晶層は、両面に電極を介して、プラスチック基板と前記反射機能板とによって挟持されていることを特徴とする請求項１または２に記載の両面照明装置。
少なくとも一方の前記液晶層は、両面に電極を介して、２枚の可撓性のプラスチック基板によって挟持されていることを特徴とする請求項１または２に記載の両面照明装置。
前記プラスチック基板の厚みは５０μｍ以上２００μｍ以下で可撓性を有し、前記液晶層は、所定範囲の曲率に曲げた状態で光の透過および遮断を切替え可能であることを特徴とする請求項３または４に記載の両面照明装置。
前記液晶層は、ポリマーネットワーク型、ポリマー分散型等の液晶層の内部で光を散乱させる構造であることを特徴とする請求項１から５のいずれかの項に記載の両面照明装置。
前記反射機能板の前記反射部および前記透過部は、市松模様状に配置されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかの項に記載の両面照明装置。