JPS6198377A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く技術分野〉 本発明は、受動型表示装置特に液晶表示装置の背面照明
（バックライト）に用いられるライトガイドを使用した
照明装置に関するものである。

〈従来技術〉 表示装置は、一般に能動型（発光型）装置と受動型（非
発光型）装置に大別することができる。

能動型装置とは、発光ダイオード、プラズマディスプレ
イ、エレクトロルミネッセンスディスプレイ等のように
自ら光を発することにより表示を行なうものである。こ
れに対して受動型°装置は、液晶表示装置（以下ＬＣＤ
と略す）あるいはエレクトロクロミック表示装置のよう
に自らは発光せす、光の透過率あるいは反射率を制御す
ること；こより自然光や他の照明源からの照射光を変調
し、パターン表示を行なうものである。従って、受動型
装置は周囲が暗い場合には照明手段を設けないと表示が
見難くなるという問題点を有している。

ＬＣＤは消費電力が少ないという特徴を有しており、電
卓、腕時計等の携帯用電子機器に広汎に活用されている
。しかしながら、大部分のＬＣＤの表示モードは液晶の
光学的異方性を利用するものであるため、偏光板を重ね
合わせることが不可欠の構成要素となっており、この偏
光板のために照明光の５０％程度はカットされてしまう
。特にカラーフィルターを用いた液晶表示装置ではカラ
ー化のためにさらに光量が減少するので屋内での一般的
な使用に際しては装置に照明手段を付設することが必須
の要件になる。携帯用電子機器ては電源の制約か大きく
、従って少ない消費電力でいかに明るい照明手段を得る
かが表示装置を製作する上での課題となる。

一方、昼間の屋外のような明るい環境下での使用に際し
ては、内部光源による照明のみに頼った場合、周囲の明
るさに負けないように表示装置の輝度を高くしようとす
ると光源の消費電力が大きくなり過きてＬＣＤの低消費
電力特性が損なわれる結果となる。従ってＬＣＤが受動
型表示装置でかつ消費電力が低いという長所を生かす手
段として、周囲が明るい時には周囲光を取り入れてＬＣ
Ｄを背面から照らし、周囲が暗い場合には内部光源によ
り光照射するライトガイドの構成か考えられる。

従来より、上述の内部照明手段として用いられてきたバ
ックライトは次のようなものである。即ち光源としては
白熱豆電球や螢光灯が用いられ、光源と表示パネルとの
間に、照明面の輝度を面全体にわたって均一にさせるた
めに光散乱効果を有する乳白色のガラスあるいは合成樹
脂板からなる拡散透過板が設けられる。また反射板とし
ては鏡面反射板もしくは光散乱アクリル板が用いられて
いる。この反射板は、光源から発して背面に向かう光を
反射させて前面に導くことにより、光の利用率を向上さ
せるために設けられるものである。

このようなバックライトを用いた場合に周囲光を利用す
るにはバックライトをＬＣＤの背面から移動させなけれ
ばならない。この点に関し特開昭５４−５２４１５号が
開示されているが機構か複雑になり、デザイン的観点か
らもあまり好ましいものではない。

一方、従来より第２図に示すようなエツジライトが用い
られてきた。このライトガイド１ては光源２より０面を
介して入射した光が粗面加工されているＢ面で拡散反射
された後、Ａ面を介して該Ａ面に近接配置されている表
示パネル３に照射される。この方式ではＢ面の輝度は光
源から遠くな柱従９□。；Ｅ、ｈ、、うヶ、つ２有オ、
ヵ（ＢｉｌＣ’直接周囲光４を入射させることができる
ので、上記特開昭５４−５２４１５号よりは筒素化され
る。

〈発明の目的〉 本発明は上述の諸事情に鑑み、ライトガイドの形状に技
術的手段を駆使することにより光の利用率か高く照明ム
ラの生じない明るい表示を得ることのできる新規有用な
照明装置を提供することを目的とする。

〈実施例〉 本発明のライトガイドを用いた照明装置を構成する条件
として次の（ａ）（ｂ）を設定する。

（ａ）　　光源は無限長の線光源とする。即ち、光束密
度は光源からの距離γに反比例する。

（ｂ）　　反射面は完全拡散面とする。即ち１反射面の
輝度はその照度に比例しかつどの方向から見ても同一輝
度を示す。

上記（ａ）及び（ｂ）に基いて反射面の輝度か均一にな
るための条件を求めると、第３図に示すように変数を規
定した場合次のような微分方程式で表わすことかできる
。光線の方向と拡散反射面の法線とる。

となる。これは原点（光源の位置）を通る円を表わす。

この解を実際のバックライトに適用した場合の１実施例
を第１図囚（６）に示す。第１図（２）に示す如く、液
晶表示パネル５の背面に円筒面の一部をなす形状の拡散
反射板６を配置し、液晶表示パネル５と拡散反射板６の
双方の側端位置に管状の光源７を設ける。光源７は螢光
灯の如き線発光体で構成され、拡散反射板６の一方の側
端縁辺に沿って固定保持される。尚、拡散反射板６の両
方の側端縁辺に２本の管状光源を設ける構成としても良
い。拡散反射板６は円筒内面か完全拡散反射面であり液
晶表示パネル５の略々背面全域に配設される。このよう
な構成とすれば、拡散反射面は光源からの距離に依存せ
ず均一な照度（こなり、また拡散反射面は完全拡散面で
あることより、拡散反射面の傾きに依存せず均一な輝度
を示す。従って前面方向より液晶表示パネル５を観察し
た場合、均一輝度の面光源で照射した場合と同等の明る
い均一な表示パターンか見られる。

上記説明は管状光源７の太さを無視して考えているが実
際には光源７の径は有限であり、これを考慮に入れると
（１）式の導出に於いてｌ／γを５ｔｎ（Ｒ／γ）に置
き換えなければならない（ここでＲは光源７の径）。双
方の差はγが小さいところで顕著になる。これを考慮し
た厳密解を求めて散乱反射面をその形状に加工するのが
理論に合致した方式であるか、実用的な面では非円筒面
の加工を行なうよりも波乱反射面の形状を円筒形に成形
し、光源７近傍の輝度ムラは光源７の設置点の微調整に
よって補償する方が得策である。このような光源７の微
調整の機構を有する照明装置の１実施例を第１図の）に
示す。光源７は管状体の中心が液晶表示パネル５の背面
に設けられた拡散反射板６の円筒状曲面の延長位置に合
致した地点７ａと管状体の外周面が円筒状曲面の延長位
置に合致した地点７ｂの間を移動し、両地点の中間で均
一な輝度の散乱反射面が形成された。従って、拡散反射
板６の端部に沿って配置される管状光源７を微調整して
最適位置に固定し、拡散反射板６の内面で光源７からの
光を乱反射させた後、液晶表示パネル５へ照射すること
により周囲が暗い場所であっても均一な輝度の表示パタ
ーンが得られることになる。

尚、上記実施例は内部光源７の光を散乱反射させる場合
について説明したが、拡散反射板６の代わりに半透過性
の拡散板を使用しその背面に周囲光を入射させる構成と
することも可能である。ま　　　　　　またこの構成に
内部光源を併用させるようにしても良い。表示パネルは
液晶表示パネル以外をこエレクトロクロミック表示パネ
ルその他受動型の表示パネル一般に広く利用することが
できる。

〈発明の効果〉 以上詳説した如く本発明によれば輝度ムラのない表示面
全域にわたって均一な明るい表示を得ることかできる。

また照明装置の構成としては非常に簡単であり加工成形
も容易であるため量産に適する。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）（Ｂ）は本発明の１実施例を説明する照明
装置の模式構成図である。 第２図は従来のエツジライトを示す構成図である。 第３図は本発明の照明装置の条件説明に供する変数定義
の説明図である。 ５・・・液晶表示パネル、６・・・拡散反射板、７・・
光源。 代理人　弁理士　福　士　愛　彦（他２名）：＝：＝＝
＝コ、−５打・１′不し く、４） ｂ 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、管状光源と拡散反射面を有するライトガイドとを有
   する表示パネル用照明装置に於いて、前記ライトガイド
   の拡散反射面を円筒状内面の一部で構成し、該円筒状内
   面の側縁の直線辺に沿って前記管状光源を配置したこと
   を特徴とする照明装置。