JPH08136919A

JPH08136919A - 液晶表示板用照明装置

Info

Publication number: JPH08136919A
Application number: JP6276738A
Authority: JP
Inventors: Hiromitsu Takao; 博光高尾
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1994-11-10
Filing date: 1994-11-10
Publication date: 1996-05-31

Abstract

(57)【要約】【目的】嵩のある遮光部材を用いることなく、導光板か
らの光の漏洩を防止でき、もって、部品点数や作業工程
を削減することができるとともに、省スペースを実現で
きる液晶表示板用照明装置を提供する。【構成】ＬＥＤ４から出射された光は、凹部３ｄから導
光板３内に入射する。このように入射された光は、導光
板３の表面３ｂ及び３ｃによって多重反射及び拡散さ
れ、導光板３の全体に均一に拡散する。この導光板３の
側面３ａの表面３ｂに対する角度は、この表面３ｂに平
行な光のこの側面３ａへの入射角度が全反射の臨界角以
上になるように、定められている。従って、入射角がＬ
ＥＤ４から直接導光板３の側面に当たる光があっても、
この側面３ａにて全反射されるので、外部に漏洩しな
い。一方、拡散した光は、表面３ｂから均一に出射し
て、液晶表示板（ＬＣＤ）１を照明する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、透過型の液晶表示板
（ＬＣＤ（Liquid Crystal Display））を照明するため
の液晶表示板用照明装置に関し、特に、液晶表示板をそ
の裏側から均等な明るさで照明するための液晶表示板用
照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、パーソナルコンピュータ等の電子
機器の小型化に伴い、ディスプレイ装置として液晶表示
板（以下、「ＬＣＤ」という）を用いることが行われて
いる。また、カメラのような機械製品であっても、多様
なデータを電子的に表示するために、ＬＣＤを用いた表
示装置を備えるようになっている。また、このＬＣＤを
暗所でも使用可能とするために、その背後に照明装置を
配置することが一般化している。

【０００３】この照明装置に用いられる光源は、一般的
に、放電管，ＬＥＤ（light emiting diode），等の点
光源又は線光源であるので、これらをＬＣＤの背後に直
に配置すると、これら光源の周辺だけが明るく他の部分
が暗いといった照度分布が生じてしまう。そのため、従
来より、拡散板として機能する導光板が、光源とＬＣＤ
との間に配置されている。

【０００４】ところで、光源から導光板内に入射された
光は、導光板のＬＣＤ側の面からだけでなく、底面や側
面からも漏洩し得る。しかし、このような漏洩光は、他
の回路や機械要素に悪影響を及ぼすばかりか、ＬＣＤを
照明するのに寄与しない損失となるので、照明効率を悪
くしてしまう。従って、このような照明効率の悪化を防
止すべく、ＬＣＤの底面や側面からの光の漏洩を防止し
なければならない。

【０００５】そこで、従来の液晶表示板用照明装置にお
いては、裏面からの光の漏洩を基板にて防止するととも
に、ＬＣＤの側面を取り囲むように基板上に取り付けた
遮光枠によってよって、この側面からの光の漏洩を防止
していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の構成によると、遮光枠の分だけ部品点数が多
くなっていたとともに、その作成，及び基板に対する取
付等の作業工程も多くなっていた。また、当然のことな
がら、遮光枠の位置からＬＣＤに対する照明光は照射さ
れないので、照明装置全体の大きさを必要以上に大きく
しなければならず、スペース上の不利があった。

【０００７】本発明は、以上の問題点を解決するために
なされたものである。即ち、本発明は、遮光枠のように
嵩のある遮光部材を用いることなく、導光板からの光の
漏洩を防止でき、もって、部品点数や作業工程を削減す
ることができるとともに、省スペースを実現できる液晶
表示板用照明装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、以下の手段を採用した。即ち、本発明に
よる液晶表示板用照明装置は、与えられた電荷の状態に
応じて光を透過又は遮断する液晶表示板を照明するため
の液晶表示板用照明装置において、光を出射する光源
と、この光源によって出射された光が入射する入射面
と、この入射した光を前記液晶表示板に向けて出射する
出射面と、前記入射面から直接入射する光の入射角が全
反射の臨界角以上になるように傾けられた前記入射面及
び出射面以外の面とを有するに導光板とを、備えたこと
を特徴とする（請求項１に対応）。

【０００９】

【実施例】本発明の一実施例の説明を行う前に、本発明
の各構成要件の概念を説明する。＜液晶表示板＞液晶表示板は、ＴＮ型でもＴＦＴ型でも
良い。ＴＮ型の場合には、ＳＴＮ型でも、ＤＳＴＮ型で
も良い。また、この液晶表示板は、電荷を与えた時のみ
光を遮断するものでも、電荷を与えた時のみ光を透過さ
せるものでも良い。この電荷を液晶表示板に与える電極
は、マトリックス構成のものであっても、予め一定の形
状に形成されているものでも良い。＜光源＞光源としては、発光ダイオード等の発光素子，
放電管，ランプ等を用いることができる。＜導光板＞この導光板は、透明部材でも良いが、半透明
部材でも良い。その材質は、ガラスでも良いが、アクリ
ル板や合成樹脂板でも良い。

【００１０】この導光板における入射面から直接入射す
る光の入射角が全反射の臨界角以上になるように傾けら
れた面は、この光の入射角が全反射の臨界角以上になれ
ば良いのであるから、これが臨界角丁度となっても良い
し、臨界角よりも大きい角度となっても良い。また、入
射面からこの面に直接入射する光の角度に幅がある場合
には、最も入射角が小さい光の当該入射角が臨界角以上
となってれば良い。少なくとも、臨界角以上の入射角に
て入射する光の漏洩は防止できるからである。

【００１１】また、導光板を平行平面板から構成すると
ともに、その他の面に比して広い面を出射面とし、この
出射面に隣接する側面を、入射面から直接入射する光に
対して傾けられた面として形成しても良い（請求項２に
対応）。この場合、出射面に対する側面の角度を、この
出射面に平行に進行してきた光の当該側面への入射角が
全反射の臨界角以上となる角度としても良い（請求項３
に対応）。

【００１２】また、この導光板の出射面に平行な面を、
不透明部材からなる基板に固着しても良い。この場合、
この出射面に平行な面の一部に光源が収容される凹部を
形成し、この凹部の内面を入射面として構成しても良い
（請求項４に対応）。このようにすれば、光放射の中心
点の位置を低くできるので、側面に直接入射する光の一
部が臨界角未満になってしまう可能性を抑えることがで
きる。

【００１３】なお、出射面を取り囲む全ての側面を、こ
の入射面から直接入射する光に対して傾けられた面とし
て形成しても良いし、一部の側面のみを傾けて形成して
も良い。少なくともこの面からの漏洩光は遮光できるか
らである。

【００１４】さらに、導光板の何れかの面を乱反射面と
してもよい。このようにすれば、反射光は拡散されるの
で、出射面から均等に光が出射される。但し、入射面か
ら直接入射する光に対して傾けられた面は、平滑面とす
ることが望ましい。乱反射面とすると、この面を微視的
に見た場合に、上述の角度の条件を満たさなくなる微少
領域が増加するからである。

【００１５】

【実施例１】以下、図面に基づいて本発明の第１実施例
を説明する。〔実施例の構造〕以下に示す本発明の第１実施例は、本
発明による液晶表示板用照明装置を、カメラの絞り値表
示装置に用いたものである。図１は、図２に示すような
平面形状を有する絞り値表示装置の断面図である。

【００１６】図１に示すように、この絞り値制御装置
は、表側（図１における上側）から順番に、液晶表示板
（以下、「ＬＣＤ」という）１，導光板３，及び基板５
から構成されている。

【００１７】このＬＣＤ１は、図示せぬカメラボディに
形成された窓の内側に配置される。このＬＣＤ１は、図
２に示すような透明電極１ａ，１ｂが取り付けられてい
るＴＮ型の液晶セルを、偏光方向が共に同じ方向を向い
ている一対の偏光板によって挟んだ構造となっている。
従って、電圧が印加された透明電極１ａ又は１ｂの部分
だけ、導光板３からの入射光の透過が遮られて、暗く見
えるようになる。そのため、透明電極１ａ又は１ｂに対
して選択的に電圧を印加することにより、“０．０”〜
“９．９”までの数字を、暗色にてデジタル表示するこ
とができる。

【００１８】このＬＣＤ１の裏面（図１における下側
面）に離間して配置されている導光板３は、ガラス（屈
折率＝１．５）からなる透明板である。この導光板３の
他の面に比して広い面である表面３ｂ，及び裏面３ｃ
は、互いに平行な平面である。

【００１９】また、図３に示すように、その周囲の側面
３ａは、表面３ｂとの間で鋭角をなす平面となってい
る。具体的には、この表面３ｂに対する側面３ａの角度
βは、表面３ｂ及び裏面３ｃに平行に進んできた光線Ｌ
の側面３ａに対する入射角α（α＝９０°−β）が全反
射の臨界角になるように設定されている。すなわち、こ
の側面３ａは空気と接しているので、光線Ｌの入射角α
が全反射の臨界角となるには、 α＝ｓｉｎ^-1（１／ｎ） ……（１）を満足するように設定されれば良い。本実施例において
導光板３の材質として用いられているガラスの屈折率
は、１．５であるので、全反射の臨界角になる入射角α
は、上記式（１）より、 α＝ｓｉｎ^-1（１／１．５）＝４１．８° である。従って、この表面３ｂに対する側面３ａの角度
βは、 β＝９０−４１．８＝４８．２° と設定されている。

【００２０】この導光板３の側面３ａは平滑面となって
いるが、その表面３ｂ及び裏面３ｃは、内反射する光が
乱反射して拡散（及び透過）するように、シボ加工がな
された乱反射面となっている。また、導光板３の裏面３
ｃには、その複数箇所に、入射面としての凹部３ｄが形
成されている。この裏面３ｃ自体は、不透明部材からな
る基板５に固着されている。

【００２１】この基板５上には光源としての複数のＬＥ
Ｄ４が取り付けられている。そして、これら複数のＬＥ
Ｄ４は、基板５を導光板３に固着する際に上述の複数の
凹部３ｄ内に夫々収容されるように、その位置調整がな
されている。このＬＥＤ４は、図示せぬカメラボディの
メインスイッチが投入されている間中、又は、図示せぬ
照明ボタンが押されている間のみ発光する発光素子であ
る。〔実施例の作用〕以下、本第１実施例によるＬＥＤ照明
装置の作用を説明する。

【００２２】先ず、ＬＥＤ４に電流を流し、これを発光
させる。すると、ＬＥＤ４から出射された光は、凹部３
ｄの内壁から、導光板３内に入射する。導光板３内に入
射した光のうちの大部分は一旦導光板３の表面３ｂに当
たるが、一部は直接側面３ａに達する。

【００２３】上述したように、この表面３ｂにはシボ加
工がなされているので、ここに当たった光は、乱反射さ
れて導光板３内に拡散するとともに、その一部が外部に
向かって透過して拡散する。導光板３内に拡散した光の
うち一部は直接側面３ａに達し、残りの光は、導光板３
の裏面３ｃに当たる。

【００２４】この裏面３ｃには基板５が固着しているの
で、ここで外部に透過する光はなく、全て乱反射されて
更に拡散する。なお、厳密に言うと、裏面３ｃから外部
に向かって透過する光もあるが、それらは基板５によっ
て反射されて導光板３内に戻るので、照明光の損失には
ならない。

【００２５】以上の様にして導光板３内にて拡散される
ことにより、ＬＥＤ４からの光は、導光板３の表面３ｂ
の全域からほぼ均等なエネルギー密度にて出射される。
従って、高輝度点の存在の様な明暗の分布が解消され
る。また、導光板３の表面３ｂの各点において、光は、
ほぼ全方向に向かって均等に拡散出射される。従って、
導光板３の表面３ｂをどの方角から見ても、ほぼ同じ明
るさに見える。

【００２６】なお、導光板３の側面３ａには、ＬＥＤ４
からの光が直接当たるとともに、一旦表面３ｂ又は／及
び裏面３ｃにて反射した光が当たる。但し、この表面３
ｂでの反射を経てから側面３ａに達した光は、表面３ｂ
での反射を経る毎に、その一部のエネルギーがＬＣＤ１
を照明するのに使用されているので、エネルギー密度が
低くなっている。一方、ＬＥＤ４から直接側面３ａに達
する光は、反射によるエネルギーの減衰を受けていない
ために、そのエネルギー密度が格段に高い。

【００２７】従って、ＬＥＤ４から直接側面３ａに達す
る光に比べれば、一旦表面３ｂにて反射した光が側面３
ａを透過したとしても、それによる照明光の損失は僅か
であると考えられる。即ち、少なくともＬＥＤ４から直
接側面３ａに達する光の透過を防止しさえすれば、照明
効率の悪化を大部分防止し得る。

【００２８】ここにおいて、図１に示したように、ＬＥ
Ｄ４の位置から側面３ａまでの距離が十分に採られてい
るので、ＬＥＤ４から直接側面３ａに達する光は、導光
板３の表面３ｂとほぼ平行に進行する。そして、上述し
たように、側面３ａの表面３ｂに対する角度βは、表面
３ｂに平行に進行してきた光線Ｌの当該側面３ａへの入
射角αが全反射の臨界角になるように設定されている。
従って、この光線Ｌは、側面３ａを透過することなく、
導光板３内に全反射される。また、裏面３ｃにて反射さ
れてから側面３ａに当たる光は、この側面３ａに対する
入射角が当然に全反射の臨界角以上になるので、導光板
３内に全反射される。

【００２９】なお、厳密にいうと、ＬＥＤ４から出射さ
れた光は放射光であるので、表面３ｂに対して傾いた光
線も側面３ａに直接当たり得る。しかし、本実施例にお
いては、ＬＥＤ４は導光板３の裏面３ｃに穿たれた凹部
３ｄ内に配置され、裏面３ｂ近傍に位置している。その
ため、殆どの光線は、光線Ｌの入射角以上の入射角にて
側面３ａに入射する。即ち、このような傾いた光線の入
射角は、全反射の臨界角以上になるので、確実に導光板
３内に全反射される。もっとも、ＬＥＤ４自体に高さ方
向の表面積がある以上、側面３ａへの入射角が全反射の
臨界角未満になる光線もあり得るが、そのような光線は
僅かであるので、殆ど無視し得る。

【００３０】以上により、導光板３の表面３ｂ又は裏面
３ｃでの反射を経ることなくＬＥＤ４から直接側面３ａ
に入射する光の当該側面３ａにおける透過が、防止され
る。このようにして、導光板３の表面３ｂのみから出射
された照明光は、ＬＣＤ１内に入射される。そして、上
述したように、殆どの光はＬＣＤ１内をそのまま透過す
るが、電圧が印加された透明電極１ａ，１ｂを通る光の
みが液晶セルによって偏光方向をねじられて、遮断され
る。従って、この絞り値表示装置を外部から見ると、光
が遮断された部分だけが黒く見えて、その他の部分が均
等に明るく見える。

【００３１】本実施例によると、導光板３の表面３ｂと
側面３ａとがなす角度を特定角度以下の鋭角とするだけ
で、ＬＥＤ４から側面３ａに直接入射する光の外部への
漏洩が防止される。従って、特別な部品を用意する必要
が全く無く、よって、作業工程も削減することができ
る。しかも、導光板３の表面３ｂにおける端部は、その
直下の部分が側面３ａによって切り欠かれていても、液
晶表示板に照明光を照射する機能は害されない。従っ
て、従来の遮光枠のような照明光を照射し得ない部材が
必要なくなるので、照明光を照射する表面３ｂの面積を
狭めることなく、絞り値表示装置自体のサイズを小さく
することができる。

【００３２】

【実施例２】次に、本発明の第２実施例による液晶表示
板表示装置を説明する。この第２実施例の構成は、導光
板３の材質及び側面３ａの角度βを除き、第１実施例の
ものと同じである。従って、ここでは、導光板３の材質
及び側面３ａの角度βの説明のみを行い、その他の説明
を省略する。

【００３３】本実施例における導光板３は、アクリル樹
脂（屈折率＝１．５２）からなる透明板である。従っ
て、その表面３ｂ及び裏面３ｃに平行に導光板３内を進
んできた光線Ｌの側面３ａに対する入射角αは、上記式
（１）より、 α＝ｓｉｎ^-1（１／ｎ）ｓｉｎ^-1（１／１．５２）＝４１．１° にて、全反射の臨界角となる。従って、この表面３ｂに
対する側面３ａの角度βは、 β＝９０−α ＝９０−４１．８＝４８．９° と設定されている。

【００３４】このように、本第２実施例においても、側
面３ａの表面３ｂに対する角度βは、表面３ａに平行に
進行してきた光線Ｌの当該側面３ａへの入射角αが全反
射の臨界角になるように設定されている。従って、第１
実施例の場合と同様に、ＬＥＤ４から直接側面３ａに達
する光は、側面３ａを透過することなく、導光板３内に
全反射される。また、上述した通り、本第２実施例のそ
の他の構成は第１実施例の構成と同じなので、第１実施
例において説明した作用は、本第２実施例においても当
然に奏される。なお、本第２実施例においては、表面３
ｂに対する側面３ａの角度βが第１実施例のものよりも
大きく設定できるので、加工がより容易になり、端部の
破損の危険がより小さくなる。

【００３５】

【発明の効果】以上のように構成された本発明によれ
ば、嵩のある遮光部材を用いることなく導光板からの光
の漏洩を防止することができ、その結果、部品点数や作
業工程を削減することができるとともに、液晶表示板用
照明装置の省スペース化を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による液晶表示板用照明装
置が用いられた絞り値表示装置の断面図

【図２】図１における液晶表示板の表面図

【図３】図１の部分拡大図

【符号の説明】

１液晶表示板３導光板４ＬＥＤ６反射膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】与えられた電荷の状態に応じて光を透過又
は遮断する液晶表示板を照明するための液晶表示板用照
明装置において、光を出射する光源と、この光源によって出射された光が入射する入射面と、こ
の入射した光を前記液晶表示板に向けて出射する出射面
と、前記入射面から直接入射する光の入射角が全反射の
臨界角以上になるように傾けられた前記入射面及び出射
面以外の面とを有するに導光板とを備えたことを特徴と
する液晶表示板用照明装置。
【請求項２】前記導光板は平行平面板からなり、その他
の面に比して広い面が前記出射面であるとともに、この
出射面に隣接している側面が前記傾けられた面であるこ
とを特徴とする請求項１記載の液晶表示板用照明装置。
【請求項３】前記出射面に対する前記側面の角度は、前
記出射面に平行に進行してきた光の前記側面に対する入
射角が前記全反射の臨界角以上になる角度であることを
特徴とする請求項２記載の液晶表示板用照明装置。
【請求項４】前記導光板の前記出射面に平行な面が不透
明部材からなる基板に固着されているとともに、この基
板に固着されている面の一部に前記光源が収容される凹
部が形成され、この凹部の内面が前記入射面となってい
ることを特徴とする請求項２記載の液晶表示板用照明装
置。