KR100498721B1 - 조명장치 및 그 장치를 사용하는 표시기기 - Google Patents

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KR100498721B1
KR100498721B1 KR10-1998-0703903A KR19980703903A KR100498721B1 KR 100498721 B1 KR100498721 B1 KR 100498721B1 KR 19980703903 A KR19980703903 A KR 19980703903A KR 100498721 B1 KR100498721 B1 KR 100498721B1
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오사무 요코야마
사토루 미야시타
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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

조명점등시, 비점등시 양쪽 모두 시인성이 높고, 저소비전력한 전치식의 면조명장치를 제공한다. 피조명물의 전면에 배치하는 조명장치에 있어서, 투명한 평판상을 이루고, 또한 그 표면에 또는 그 표면에 대향하는 위치에 점모양의 광취출구조체를 형성한 도광판과, 이 도광판의 단면에 대향하여 배치한 광원을 가진다. 광원은 예컨대 점상광원이다. 광취출구조체는 예컨대 기둥형상 돌기이고, 이것을 2차원적으로 배열한다. 이 조명장치를 피조명체에 전치하면, 피조사체에 광선을 투사함과 아울러 피조명체에 의하여 반사한 광선을 거의 분산함이 없이 투과하는 기능을 가진다. 또, 조명 비점등시에는, 피조명체에 의하여 반사한 광선을 거의 분산함이 없이, 외광을 투과하는 기능을 가진다. 발광다이오드(LED)나, 전구 등의 점광원으로 사용할 수 있고, 저소비전력화를 용이하게 달성할 수 있다.

Description

조명장치 및 그 장치를 사용하는 표시기기
본발명은, 도광판을 피조명물의 전면에 배치하여 그 피조명물을 2차원적으로 면조명하는 조명장치 및 이것을 사용한 표시기기에 관한 것이며, 특히, 이 도광판의 광확산성을 중심으로 하는 조명기능, 시인성, 콘트라스트, 에너지절약성 등을 현저하게 향상시킨 조명장치 및 이것을 사용한 표시기기에 관한 것이다.
종래, 액정표시장치 등의 면형상의 조명을 필요로 하는 표시기기에 대하여 여러가지의 면조명기능을 발휘하는 조명장치가 사용되고 있다.
예컨대, 액정표시판넬 등의 피조명체의 배면에 배치하는 조명장치가 알려져 있고, 이 조명장치의 경우, 통상, 상시조명을 점등하도록 되어 있다. 또, 반사기능을 갖는 액정표시장치에 탑재하는 조명장치가 알려져 있다. 이 조명장치의 경우, 액정표시패널의 배면에 반사판을 배치하여, 외부광의 조명에 의하여 사용하고 있었다. 또한 외부가 밝을 때는 반사를, 어두운 때에는 백라이트조명 역할을 하는 조명장치로서, 액정표시패널의 배면에 반투과반사판과 함께 배치하는 조명장치도 알려져 있다(이들은 예컨대, 특개소57-049271호, 특개소57-054926호, 특개소58-095780호 참조).
그러나, 종래의 조명기능만을 갖는 조명장치는, 광원을 상시점등시키고 있기 때문에 전력소비가 크고, 예컨대 휴대용 기기의 조명으로서는 장시간 사용할 수 없다는 문제가 있었다. 또, 종래의 반사기능만을 가지고 있는 조명장치를 액정표시장치 등에 탑재한 경우, 표시화면의 콘트라스트가 낮고, 외부가 어두운 곳에서는 사용할 수가 없다는 문제가 있었다. 또한 반투과반사판과 함께 사용하는 조명장치의 경우, 반사로 사용했을 때도, 백라이트조명으로 사용한 때도 표시가 어둡다는 문제를 필연적으로 가지고 있고, 불충분한 기술이기 때문에 그다지 보급되어 있지 않는 것이 실정이다.
이와 같은 상황중에서, 최근, 액정표시장치 등의 표시기기의 전면에 배치하는 조명장치가 예컨대 특개평6-324331호에서 제안되고 있다. 이 제안에 의한 조명장치는 박형의 액정표시장치에 조립된 것으로, 조명의 점등시 및 비점등시 모두 높은 콘트라스트를 확보하는 것을 목적으로 하고 있다. 구체적으로는, 박형의 조명장치를 액정표시체의 상면(전면)에 배치하고, 액정표시체의 배면에는 반사판을 설치한다. 조명장치는 도광판과, 이 도광판의 단면 또는 그 근방에 배치된 광원을 가진다. 도광판의 출광측면에는, 이 면에 대략 평행한 면과 대략 수직인 면으로 이루어지는 요철형상이 형성되어 있다. 요철형상은, 예컨대 복수개의 리브, 또는 원기둥 형상 또는 각주형상의 돌기에 의하여 형성되어 있다.
그러나, 이 공보제안에 관한 전면배치형의 조명장치는, 광원으로서 봉형상 또는 선형상의 광원에 적합한 구성으로 되어 있다. 이와 같은 광원으로서는, 일반적으로는 발광효율이 높은 형광관이 사용되나, 형광관은 일정이상의 전력을 필요로 하고, 소비전력을 그 이하로 내릴 수 없다는 문제를 가지고 있었다. 또, LED, 전구 등의 점광원을 사용한 경우, 리브형상이나 각주형상의 돌기와 출력광면이 형성하는 근원부의 교선이 직선이기 때문에, 규칙적인 반사에 의한 조명품질열화가 일어나기 쉽다는 문제가 있었다. 또한, 점광원의 경우, 돌기체의 패턴의 일차원적인 분포제어에서는 휘도불균일을 해소할 수가 없다는 문제를 가지고 있었다.
또, 이러한 전면배치형의 조명장치는, 도광판의 외상에 약하고, 손상 부분으로부터 광속이 난반사하면서 출광해 버리고, 점등시에 액정표시체 등의 피조명체의 콘트라스트가 저하한다고 하는 문제점을 가지고 있었다.
또, 이러한 전면배치형의 조명장치는, 광원을 도광판의 단면에 배치하기 때문에, 도광판의 단부에 광원을 관찰자로부터 차폐할 수 있는 만큼의 공간을 필요로 하고, 액정표시체 등의 조명으로서 사용할 때, 표시부분의 주위에 틀이 필요하게 되어서 공간낭비가 되고 디자인적으로도 제약이 컸다.
본발명은 하나의 측면으로서, 이상과 같은 종래의 조명장치가 갖는 여러가지의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이다.
본발명은, 점광원을 사용하여 소비전력이 낮고, 품질이 높은 조명장치 및 이것을 사용한 액정표시장치 등의 표시기기를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
또, 본발명은, 광원으로서 발광다이오드(LED)를 사용함으로써 소비전력이 낮고, 품질이 높은 조명장치 및 이것을 사용한 액정표시장치 등의 표시기기를 제공하는 것을 별도의 목적으로 하고 있다.
또한, 본발명은, 반사기능을 저하시킴이 없이 조명할 수 있는 조명장치 및 이것을 사용한 게시판장치, 액정표시장치 등의 표시기기 및 그 액정표시장치를 사용한 전자기기, 이동전화 등의 기기를 제공하는 것을 별도의 목적으로 하고 있다.
또한, 본발명은, 가격이 저렴하고, 간편한 수단에 의하여 조명기능의 열화가 적은 조명장치 및 표시품질의 열화가 적은 액정표시장치 등의 표시기기를 제공하는 것을 별도의 목적으로 한다.
또한, 본발명은, 도광판 단부로부터 떨어진 위치에 있는 광원으로부터 도광판 내부에 유효하게 광선을 인도할 수 있고, 공간을 절약하고, 디자인적으로도 뛰어난 조명장치, 액정표시장치 등의 표시기기, 그 액정표시장치를 사용한 전자기기, 이동전화 등의 기기를 제공하는 것을 다른 목적으로 하고 있다.
또한, 조명장치를 탑재한 표시기기라는 관점에서, 이 표시기기에 관한 종래의 반사형 액정표시장치에 비추어서, 관찰자에게 번거로운 휘선의 발생을 방지하고, 휘도불균일을 해소하여, 소비전력을 절약하는 형태이고, 또한 품질의 높은 조명기능을 구비하는 액정표시장치, 휴대전화기기, 시계, 카메라, 데이터터미널기기 등의 각종 전자기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 종래, 조명기능을 갖는 게시판장치는, 투명유리로 전면을 덮은 프레임을 구비하고, 게시물의 전방가장자리부에 광원을 배치하여 게시물을 조명하는 구조였다. 또, 광원의 전방은 프레임을 겸한 차광부에 의하여, 보는 사람이 광원을 직시하지 않는 구조로 되어 있었다.
그러나, 종래의 게시판장치는 게시물전체를 조명하기 위해 충분한 두께를 필요로 하고, 또 광원의 근방과 떨어진 곳에서, 조도차가 크다는 문제를 가지고 있었다.
본발명은, 표시기기에 관한 다른 측면으로서, 이와 같은 문제점을 해결하는 것으로, 박형이고 조도균일성이 높은 게시판장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1a 및 도 1b는 본발명의 제1의 실시예를 표시하는 개략 단면도 및 사시도, 도 2a 및 도 2b는 종래기술의 일과제의 설명도, 도 3은 제1의 실시예에 대한 하나의 변형예의 개략 단면도, 도 4는 제1의 실시예에 대한 별도의 변형예의 개략 단면도, 도 5는 제1의 실시예에 대한 별도의 변형예의 개략 단면도, 도 6은 제1의 실시예에 대한 별도의 변형예의 개략 단면도, 도 7은 제1의 실시예에 대한 별도의 변형예의 개략 단면도, 도 8은 본발명의 제2의 실시예를 표시하는 평면도, 도 9a 및 도 9b는 제2의 실시예에 대한 변형예의 개략 단면도, 도 10은 본발명의 제3의 실시예를 표시하는 개략 단면도, 도 11은 별도의 변형예를 표시하는 설명도, 도 12a 및 도 12b는 별도의 변형예를 표시하는 개략 평면도, 도 13은 또 다른 변형예를 표시하는 설명도, 도 14a 및 도 14b는 본발명의 제4의 실시예를 표시하는 개략 단면도 및 사시도, 도 15는 광추출구조체로서의 볼록형상의 상세 설명도, 도 16a 및 도 16d는 다른 볼록형상의 설명도, 도 17은 다른 볼록형상의 설명도, 도 18은 제4의 실시예에 대한 별도의 변형예의 개략 평면도, 도 19는 제4의 실시예에 대한 별도의 변형예의 개략 단면도, 도 20은 제4의 실시예에 대한 별도의 변형예의 개략 단면도, 도 21은 제4의 실시예에 대한 별도의 변형예의 개략 단면도, 도 22는 제4의 실시예에 대한 별도의 변형예의 개략 단면도, 도 23a 및 도 23b는 본발명의 제5의 실시예를 표시하는 개략 단면도 및 사시도, 도 24는 광추출구조체로서의 오목형상의 상세 설명도, 도 25a 내지 도 25b는 다른 오목형상의 설명도, 도 26은 다른 오목형상의 설명도, 도 27은 본발명의 제6의 실시예를 표시하는 개략 단면도, 도 28은 하나의 응용예를 표시하는 기기의 개략 사시도, 도 29a 및 도 29b는 본발명의 제7의 실시예를 표시하는 개략 단면도, 도 30a 및 도 30b는 본발명의 제7의 실시예를 표시하는 개략 단면도 및 사시도, 도 31은 제7의 실시예에 대한 변형예의 개략 단면도, 도 30a 및 도 30b는 본발명의 제7의 실시예에 대한 변형예의 개략 단면도, 도 33a 및 도 33b는 본발명의 제8실시예를 표시하는 개략 사시도, 도 34a는 제8의 실시예에 대한 변형예의 개략 사시도, 도 34b 및 도 34c는 제8의 실시예에 대한 변형예의 설명도, 도 35는 본발명의 제9실시예를 표시하는 개략 단면도, 도 36은 제9의 실시예에 대한 변형예의 개략 단면도, 도 37a 및 도 37b는 본발명의 제10의 실시예에 표시하는 개략 단면도 및 사시도, 도 38은 제10의 실시예에 대한 하나의 변형예의 개략 단면도, 도 39는 제10의 실시예에 대한 별도의 변형예의 개략 단면도, 도 40은 제10의 실시예에 대한 별도의 변형예의 개략 단면도, 도 41은 제10의 실시예에 대한 별도의 변형예의 개략 평면도, 도 42a 및 도 42b는 제10의 실시예에 대한 별도의 변형예의 개략 단면도 및 사시도, 도 43은 제10의 실시예에 대한 변형예를 표시하는 부분적인 개략 단면도, 도 44는 제10의 실시예에 대한 변형예를 표시하는 부분적인 개략 단면도, 도 45는 제10의 실시예에 대한 별도의 변형예의 개략 단면도, 도 46은 제10의 실시예에 대한 별도의 변형예의 개략 단면도, 도 47은 본 발명의 제11의 실시예를 표시하는 개략 단면도, 도 48은 제11의 실시예의 응용예를 표시하는 사시도, 도 49는 제11의 실시예의 응용예의 다른 하나를 표시하는 사시도, 도 50은 제11의 실시예의 응용예의 다른 하나를 표시하는 사시도, 도 51은 제11의 실시예의 응용예의 다른 하나를 표시하는 사시도, 도 52a 및 도 52b는 본발명의 제12의 실시예를 표시하는 개략 단면도 및 사시도, 도 53은 제12의 실시예에 대한 변형예의 개략 평면도, 도 54는 제12의 실시예에 대한 별도의 변형예의 개략 단면도, 도 55는 본발명의 제13의 실시예를 표시하는 개략 단면도, 도 56은 제13의 실시예에 대한 변형예의 개략 단면도, 도 57a 및 도 57b는 본발명의 제14의 실시예를 표시하는 개략 단면도 및 사시도, 도 58a 및 도 58b는 본발명의 제15의 실시예를 표시하는 개략 단면도 및 사시도, 도 59는 본발명의 제16의 실시예에 관한 개략 단면도, 도 60은 제16의 실시예에 대한 변형예를 표시하는 개략 단면도, 도 61a 및 도 61b는 본발명의 제17의 실시예를 표시하는 개략 단면도 및 사시도, 도 62는 종래의 반사형 액정표시장치의 개략을 표시하는 단면도, 도 63은 본발명에 사용되는 편광분리판의 기능설명을 위한 단면도, 도 64는 본발명에 사용되는 또 하나의 편광분리판의 기능설명을 위한 단면도, 도 65는 본발명에 사용되는 편광분리판을 사용한 반사형 액정표시장치의 개략을 표시하는 단면도, 도 66은 종래의 반투과형 액정표시장치의 개략을 표시하는 단면도, 도 67은 본발명의 제18의 실시예를 설명하는 개략 단면도, 도 68은 본발명의 제19의 실시예를 설명하는 개략 단면도, 도 69는 본발명의 제20의 실시예를 설명하는 개략 단면도, 도 70은 본발명의 제21의 실시예를 설명하는 개략 평면도, 도 71은 본발명의 제22의 실시예를 설명하는 개략 단면도, 도 72는 본발명의 제23의 실시예를 설명하는 개략 평면도, 도 73a 및 도 73b는 제23의 실시예의 변형예의 개략 단면도, 도 74는 제23의 실시예의 변형예의 개략 단면도, 도 75는 본발명의 제24의 실시예를 설명하는 개략 단면도, 도 76은 본발명의 제25의 실시예에 관한 표시기기의 일예를 표시하는 사시도, 도 77은 본발명의 제26의 실시예에 관한 표시기기의 별도의 일례를 표시하는 사시도, 도 78은 본발명의 제27의 실시예에 관한 표시기기의 별도의 일례를 표시하는 사시도, 도 79는 본발명의 제28의 실시예에 관한 표시기기의 별도의 일례를 표시하는 사시도, 도 80은 본발명의 제29의 실시예에 관한 표시기기의 일예를 표시하는 사시도, 도 81a 및 도 81b는 본발명의 제29의 실시예를 표시하는 개략 단면도 및 사시도, 도 82는 제29의 실시예의 변형예에 관한 개략 단면도, 도 83은 제29의 실시예의 별도의 변형예에 관한 개략 단면도, 도 84는 제29의 실시예의 별도의 변형예에 관한 개략 단면도, 도 85는 제29의 실시예의 별도의 변형예에 관한 개략 평면도, 도 86은 제29의 실시예의 별도의 변형예에 관한 개략 단면도, 도 87은 제29의 실시예를 응용한 표시기기의 일례를 표시하는 사시도, 도 88은 제29의 실시예를 응용한 표시기기의 별도의 일례를 표시하는 사시도, 도 89는 제29의 실시예를 응용한 표시기기의 별도의 일례를 표시하는 사시도, 도 90은 제29의 실시예를 응용한 표시기기의 별도의 일례를 표시하는 사시도, 도 91a 내지 도 91c는 본발명을 응용한 핸디타입의 조명 장치의 사시도, 평면도 및 측면도이다.
상기한 과제를 해결하기 위해 본발명은, 그 하나의 측면으로서, 피조명물의 전면에 배치하는 조명장치에 있어서, 투명한 평판형상을 이루고 또한 그 표면에 또는 그 표면에 대향하는 위치에 점형상의 광추출구조체를 형성한 도광판과, 이 도광판의 단면에 대향하여 배치한 광원을 가진다. 바람직하게는 상기한 광원은 점형상 광원이다. 또, 예컨대, 상기한 광추출구조체를 상기한 점형상광원의 근방에서는 상대적으로 드물게 분포시킴과 아울러 상기한 점형상광원으로부터 떨어짐에 따라서 연속적으로 조밀하게 분산시킬 수도 있다. 또한, 상기한 도광판의 단면과 상기한 점형상광원과의 사이에 배치한 봉형상 광확산체를 구비하여도 좋다. 예컨대, 상기한 봉형상 광확산체로서, 광확산체를 분산한 유백색 투명체를 사용할 수도 있다. 또, 예컨대 상기한 봉형상 광확산재로서, 광추출형상을 형성한 투명체를 사용하여도 좋다. 일례로서, 상기한 도광판의 상기한 피조명물에 대향하는 출광면에 상기한 광추출구조체로서 리브형상의 돌기를 설치할 수가 있다. 또한, 상기한 도광판의 상기한 피조명물에 대향하는 출광면에, 상기한 광추출구조체로서 기둥형상 돌기를 설치하여도 좋다.
또, 별도의 측면으로서, 액정표시체와, 이 액정표시체의 전면에 배치하는 조명장치를 구비한 액정표시장치에 있어서, 상기한 조명장치는, 투명한 평판형상을 이루고, 또한 그 표면에 또는 그 표면에 대향하는 위치에 점형상의 광추출구조체를 형성한 도광판과, 이 도광판의 단면에 대향해서 배치한 점형상광원을 구비한다.
또한, 별도의 측면으로서, 피조명물의 전면에 배치하는 조명장치에 있어서, 투명한 평판형상을 이루고, 또한 그 표면에 당해 표면에 대하여 대략 30도 이하의 경사면을 갖는 점형상의 광추출구조체를 형성한 도광판과, 이 도광판의 단면에 대향하여 배치한 광원을 가진다. 이 경우, 상기한 도광판의 상기한 광원이 배치되는 단면을 제외한 다른 단면에 반사부재를 인접 배치할 수가 있다. 또, 상기한 도광판의 상기한 광원이 배치되는 단면 및 그 광원을 함께 덮도록 반사부재를 배치할 수가 있다.
또한 본발명의 조명장치의 다른 측면으로서, 광원으로부터의 광속을 판면방향과 거의 직교하는 한쪽의 방향에 투과시켜, 이 광속을 그 한쪽의 방향의 면으로부터 조사하는 점형상의 광추출 구조체를 갖는 도광판을 구비한 조명장치에 있어서, 상기한 한쪽의 방향과는 반대측의 상기한 도광판의 면에 대향하여 시트형상의 투명부재를 배치한 것을 특징으로 한다.
또 별도의 측면으로서 제공되는 것은, 피조명물의 전면에 배치하는 조명장치에 있어서, 투명한 시트형상부재로서 표면에 점형상의 광추출구조체를 형성한 도광판과, 이 도광판의 단면부에 일체로 설치한 발광다이오드(LED)를 구비하는 구성이다. 더욱 바람직하게는, 상기한 광추출구조체를 상기한 발광다이오드의 근방에서는 상대적으로 드물게, 그 발광다이오드로부터 떨어짐에 따라서 연속적으로 조밀하게 분포시키는 것이다. 또, 상기한 도광판의 상기한 피조명물에 대향하는 면에, 상기한 광추출구조체로서의 기둥형상 돌기를 설치하는 것도 적합하다. 상기한 도광판의 상기한 피조명물에 대향하는 면과는 반대측의 면에 상기한 광추출구조체로서의 오목형상 또는 볼록형상의 돌기를 설치하여도 좋다.
또한, 별도의 측면은, 피조명물의 전면에 배치하는 조명장치에 있어서, 투명한 평판의 적어도 한쪽의 면에 광추출구조체를 형성한 도광판과, 이 도광판과 동일한 평면위치로부터 벗어난 위치에 배치한 광원과, 이 광원으로부터의 광선의 방향을 변환하여 상기한 도광판의 광입사면에 안내하는 변환수단을 구비하는 것이다.
그리고 또, 본발명의 하나의 측면은, 표시기기에 관하고, 그 하나의 형태로서, 적어도 상면측에 전방조명을 배치하고, 또한 하면측에 편광분리판을 배치하는 반사형의 액정표시장치에 있어서, 해당 전방조명은, 표면에 복수의 점형상의 광추출구조체가 형성된 투명한 평판으로 이루어지는 도광판과, 해당 도광판의 단면에 대향하여 배치된 점형상광원을 구비한다. 예컨대, 상기한 광추출구조체를 상기한 광원의 근방에서는 상대적으로 드물게, 상기한 광원으로부터 떨어짐에 따라서 연속적으로 조밀하게 분포시킨다. 또, 바람직하게는, 상기한 도광판의 단면에 배치한 봉형상 광확산체를 구비하고, 이 봉형상 광확산체의 단부에 상기한 점형상광원을 배치하는 것이다. 또한, 바람직하게는, 상기한 도광판의 상기한 피조명물에 대향하는 면에, 상기한 광추출구조체로서 기둥형상 돌기를 설치하는 것이다. 또한, 상기한 도광판의 상기한 피조명물에 대향하는 면과는 반대측의 면에, 상기한 광추출구조체로서의 오목형상 또는 볼록형상을 설치하여도 좋다.
또한 본발명의 표시기기의 다른 측면은, 조명기능을 갖는 게시판장치에 있어서, 게시물의 전면에 투명판을 배치하고, 해당 투명판에 해당 게시물에의 면형상의 조명기능을 부여한 것을 특징으로 한다.
본발명의 그 이외의 구성 및 효과에 관한 특징은, 첨부도면 및 이하의 실시예의 상세한 설명에 의하여 명백하게 된다.
이하, 본발명의 실시예 및 그 변형예를 도면을 참조하면서 설명한다.
(제1의 실시예)
본발명의 제1의 실시예를 도면에 기초하여 설명한다. 도 1a에 있어서, 도광판(11)의 단면에는 1개 또는 복수의 점광원(2)을 배치한다. 도광판(11)은 도 1b에 표시하는 바와 같이 투명판의 한쪽면에 돌기(12)를 설치하고 있고, 돌기(12)의 각 면은 모두 출광면(13)에 대하여 대략 평행한 면(저면(14))과 대략 수직인 면(측면(15))으로 구성된다. 도광판(11)은 개략 굴절율 1.4이상의 투명재료로 형성된다. 점광원(2)으로부터의 광속은 광선(19a)이나 광선(19b)에 표시하는 바와 같이 단면(16)으로부터 입사한 후, 도광판(11) 중에서 전반사를 반복하는 돌기(12)의 측면(15)으로부터만 사출하기 때문에, 조명장치의 배면으로부터의 출광이 많고, 피조명체(6)를 효과적으로 조명할 수가 있다.
또, 도광판(11)을 형성하는 투명재료는 아크릴수지, 폴리카보네이트수지, 비결정성 폴리올레핀수지 등의 투명수지, 유리 등의 무기투명재료 또는 그들의 복합체가 사용되고, 사출성형, 열경화수지, 광강화수지, 에칭, 투명수지 또는 유리평판상에 필름 또는 수지층을 접합하는 등의 방법에 의하여 형성된다.
점광원(2)으로서는 발광다이오드(LED), 전구 등이 사용된다. 이들은 종래 많이 사용되고 있던 형광관에 비하여, 승압장치 등 특별한 기구를 필요로 하지 않고, 경량이며, 콤팩트하고, 또 고주파, 고전압을 사용하지 않기 때문에 안정성도 뛰어나다. 또 전력제어가 용이하고, 저소비전력 용도에도 용이하게 대응할 수 있다. 특히 LED는 수명이 반영구적이고, 색에 대해서는 최근에는 적, 녹, 청, 그들의 혼색, 백색도 가능하게 되어 있다. 전구를 사용한 경우는 수명이 짧아지나 염가이고, 교환도 용이하게 할 수 있는 가능성을 가진다.
이상의 구성에 의하여, 본 조명장치는 피조명체(6)의 전면에 배치하여, 외광이 충분한 밝은 때에는 조명을 끄고 피조명체(6)를 관찰하고, 외광이 충분하지 않은 어두운 때에는 조명을 점등하여 피조명체를 관찰할 수 있는 파트타임 조명을 실현할 수 있다.
이상과 같은 조명장치의 피조명체(6)로서는, 종이 등에 인쇄된 인쇄물, 액정표시체 등과 같은 것이 적합하다.
그러나, 도 2a에 표시하듯이 도광판(11)의 출광면(13)과 돌기(12)의 측면(15)과의 교선부는 제조상, 미소한 곡면을 갖기 때문에, 반출광면(17)측(관찰자측)에 부분적인 반사광(19c)이 새어나가서, 관찰자에 있어서는 휘점으로서 관찰된다. 도 2b에 표시하듯이, 돌기(12)가 리브형상이고, 이 교선부가 직선이면, 점광원(2)과 상기한 휘점은 관찰자와 동일평면상에 배치되게 되어, 관찰자에는 도광판상의 특정 위치가 휘점으로 되어서, 관찰자의 눈의 이동에 따라 그 휘점도 이동한다. 이들은 피조명체(6)의 시인성을 저하시키는 것이다. 이에 대하여 본 실시예와 같이 돌기(12)를 예컨대 대략 원기둥형상으로 하면, 휘점은 도광판(11)면내에서 이동하는 일이 없기 때문에, 관찰자는 관찰위치에 관계없이, 균일한 시인성을 얻을 수 있다.
돌기(12)의 크기는, 가시광의 파장이 대략 380nm부터 700nm정도이기 때문에, 회절에 의한 영향이 발생하지 않기 위해 5㎛정도 이상은 필요하고, 또, 돌기(12)부가 육안으로 알아 볼수 없을 정도의 크기이기 위해 대략 300㎛ 이하가 바람직하다. 이상의 내용에 첨가해서, 제조상의 편리성에서 돌기의 크기는 개략 10㎛ 이상 100㎛ 이하가 바람직하다. 또 돌기(12)의 높이와 폭(대략 원기둥이면 직경)의 비는, 도광판(11)내에서의 광선은 평면방향의 앙각이 45도 이하이기 때문에, 1대 1 이하가 좋고, 실제로는 20도 이하의 광선이 90% 이상을 차지하기 때문에 1대 2 정도까지 충분한 성능을 발휘한다.
하나의 변형예를 도 3에 설명한다. 도 3에 있어서, 도광판(11)의 반출광면(17)측에 오목형상(12a)을 가진다. 오목형상(12a)은 임의의 크기, 형상을 가지며, 그 오목형상(12a)에 도달한 광속을 도광판(11) 평면에 대하여, 큰 앙각을 갖는 광속으로 변환하는 기능을 가지나, 중심각 90도 이하의 대략 구면으로 함으로써 양호한 특성을 나타내는 것을 알 수 있다.
점광원(2)으로부터 도광판(11)에 인도된 광속은 도광판(11)내에서 전반사를 반복하여 도광해 가지만, 도광판(11)의 반출광면(17)에는 오목형상(12a)이 설치되어 있고, 거기에 도달한 광속은 도광판(11) 평면에 대하여 큰 앙각을 갖는 광속으로 변환되어, 출광원(13)으로부터 출광할 수 있다. 도광판(11)의 출광면(13)측에, 피조명체(6)를 배치함으로써, 본 구성은 면형상조명으로서 기능한다. 또, 반출광면(17)측의 오목형상 이외의 면은 출광면(13)측과 평행이므로, 평판에 교차하는 방향에는 광선을 투과하는 수직광선투과기능도 가진다.
이들의 오목형상(12a)은 조명부의 면적에 대하여, 임의의 면적비로 설정할 수가 있다. 그러나, 오목형상(12a)의 면적비를 크게 잡음으로써, 조명의 효율을 올릴 수 있으나, 수직투과광선의 비율을 감소시켜, 시인성(視認性)을 저하시킨다. 실제로는 50%를 넘는 면적비로 설정하는 것은 현실적이지 않고, 어두운 때의 파트타임 조명으로서는 10% 전후의 면적비로 설정하는 것이 타당하다. 또, 상술의 조명휘도의 균일화를 위해 밀도를 가감할 때에도, 10% 정도이면 수직투과부의 면적비는 80∼90% 정도의 폭이며, 시인성에 대하여 위치에 의한 불균일은 느껴지지 않는다.
오목형상(12a)의 크기는, 가시광의 파장이 대략 380nm부터 700nm정도이므로, 회절에 의한 영향이 발생하지 않기 위해 5㎛정도 이상은 필요하고, 또 오목형상(12a)부가 육안으로 알아볼 수 없을 정도의 크기이기 위해 개략 300㎛ 이하가 바람직하다. 이상의 내용에 첨가해서, 제조상의 편리성에서 오목형상의 크기는 대략 10㎛ 이상 100㎛ 이하가 바람직하다.
별도의 변형예를 도 4에 표시한다. 도 4에 있어서, 도광판(11)의 반출광면(17)측에 볼록형상(12b)을 가진다. 볼록형상(12b)은 임의의 크기, 형상을 가지며, 그 볼록형상(12b)에 도달한 광속을 도광판(11) 평면에 대하여, 큰 앙각을 갖는 광속으로 변환하는 기능을 가지나, 정상각 120도 이하의 대략 원추면으로 함으로써 양호한 특성을 표시하는 것을 알수 있다. 볼록형상(12b)의 밀도, 크기에 대하여는 상술한 오목형상의 경우에 준한다.
별도의 변형예를 도 5에 표시한다. 도 5에 있어서, 도광판(11)의 반출광면(17)측에 광확산부재층(12c)을 가진다. 광확산부재층(12c)은 임의의 크기, 형상을 가지며, 그 광확산부재층(12c)에 도달한 광속을 도광판(11)의 평면에 대하여, 큰 앙각을 갖는 광속으로 변환하는 기능을 가진다. 즉, 이 광확산부재충(12c)은 출광면(13)측의 광확산기능과 반출광면(17)측의 차광성의 특성을 지니고 있다. 차광성을 확보하기 위해서는 추가로 차광층을 설치할 수도 있다. 광확산부재층(12)의 밀도, 크기에 대하여는 상술한 오목형상의 경우에 준한다.
별도의 변형예를 도 6에 표시한다. 도 6에 있어서, 이상에 설명한 바와같은 점형상의 광추출형상(12x)(광추출구조체)를 도광판(11)상에 있어서, 점광원(2)의 근방에서는 드물게, 점광원(2)으로부터 떨어짐에 따라서 조밀하게 분포시킨 예를 표시한다. 점광원(2)의 근방에서는 도광판(11)중의 광속밀도가 높으나, 광추출형상(12x)에 의하여 광선이 확산하여, 점광원(2)으로부터 떨어짐에 따라서 광속밀도가 내려가기 때문에, 연속적으로 광추출형상(12x)을 조밀하게 설치하고 있다. 이에 의하여, 보다 균일한 조명이 가능하게 되어 있다.
별도의 변형예를 도 7에 표시한다. 도 7에 있어서, 도광판(11)의 반출광면(17)측에는 투명판 또는 투명시트(8)가 배치되어 있다. 도광판(11)과 투명판 또는 투명시트(8)의 사이는 밀착해 있지 않고, 공기층이 존재한다. 도광판(11)표면은 약간이라도 손상이 있으면, 거기에서 내부를 도광하는 광선이 반사하고, 표면으로부터는 휘점이나 휘선으로서 확인된다. 이들은 투과식의 조명으로서는 보기 흉할 뿐만 아니라, 콘트라스트의 저항 등 현저하게 시인성을 저하시키는 것이다. 투명판 또는 투명시트(8)는 도광판(11)에 대하여 공기층을 개재시키고 있기 때문에, 광원(2)으로부터의 광속이 들어가는 일이 없고, 여기에 손상이 생겨도, 휘점, 휘선이 생기는 일은 없다. 또 이 경우, 손상의 상대면적은 약간이므로, 피조명체(6)에 대한 시인성에 대한 영향도 극히 적다. 본 도광판(11)을 전치면조명으로서 사용하기 위해서는, 이 투명판 또는 투명시트(8)의 존재가 필수적이다. 투명판 또는 투명시트(8)로서는 아크릴수지, 폴리카보네이트수지, 비결정성 폴리올레핀수지 등의 투명수지, 유리 등의 무기투명재료가 사용된다. 또 본 조명장치를 내장한 전자기기에 있어서는, 투명판 또는 투명시트(8)를 프레임의 커버유리로 겸용할 수도 있다.
(제2의 실시예)
본 발명의 제2의 실시예를 도면에 기초하여 설명한다. 도 8에 있어서, 도광판(11)의 적어도 하나의 단면에는 봉형상 광확산체(18)를 배치하고, 다시 봉형상 광확산체(18)의 축방향으로 직교하는 단면에는 점광원(2)을 배치한다. 봉형상 광확산체(18)는 단면에 배치하는 점광원(2)의 광속을 도광하고, 내부에 넣어진 확산재나 표면에 설치된 광확산형상에 의하여 봉형상 광확산체(18)의 표면으로부터 균일하게 광속을 분산시켜, 선상광원화하는 기능을 가진다. 봉형상 광확산체(18)의 표면으로부터 사출한 광은 도광판(11)의 단면(16)에 인도되어 도광판(11)내에 도광한다. 도광판(11)의 표면에는 상술한 바와 같은 광추출구조체가 형성되어 있으나, 광확산부형상이 종래의 리브형상이나 각주형상이라도, 점광원이 직접 입사한 경우와 같은 특정 위치의 휘점은 나타나지 않는다.
봉형상 광확산체(18)는 도 9a와 같이 투명수지중에 다른 굴절율을 갖는 투명체(22a)를 넣은 것, 도 9b와 같이 투명수지의 표면에 인쇄 등에 의하여 광확산패턴(22b)을 형성한 것이 사용된다.
(제3의 실시예)
본 발명의 제3의 실시예를 도면에 기초하여 설명한다. 여기에서는, 피조명체에 액정표시패널을 사용한 예를 도 10에 표시한다. 도광판(11)은 액정표시패널(102)의 전면에 배치된다. 액정표시패널(102)의 배면에는 반산판(103)을 배치하여, 반사형 액정표시장치를 구성하고 있다. 도광판(11)은 액정표시패널(102)측에 광선을 투사함과 아울러 반사판(103)에 의하여 반사한 광선을 거의 분산함이 없이, 투과하는 기능을 가진다. 이것은 외광이 충분히 있을 때에는 광원(2)을 소등하여 사용하고, 이 경우, 도광판(11)은 단순한 투명판으로서 작용하여 시인성을 떨어뜨리지 않고, 표시 품질에 영향을 미치지 않는 것에 유효하다. 또 외광이 충분하지 않는 어두운 곳에서는 점등하여 사용한 경우, 도광판(11)은 액정표시패널(102)을 조명하여, 반사판(103)에 의한 반사광은 도광판(11)이 상술의 소등시와 마찬가지로 단순한 투명판으로서 기능하여 그대로 투과하기 때문에, 높은 시인성을 유지하기 위해 유효하다.
또 조명장치를 액정표시패널의 배면에 배치한 투과형 액정표시장치는 조명장치로부터의 광선이 액정표시패널을 1회만 투과하여 명부암부의 콘트라스트를 발생하고 있는 것에 대하여, 본 발명과 같은 조명장치를 액정표시패널의 전면에 배치한 반사형 액정표시장치는 조명장치로부터의 광선이 1회 액정표시패널을 투과한후 반사판에 의하여 반사하여 또 한 번 투과하기 때문에, 보다 콘트라스트가 높아짐으로써 높은 시인성을 얻기 위해 유효하게 되어 있다.
이상 설명한 바와같이, 제1 내지 제3의 실시예 및 그 변형예에 의하면, 외광을 이용하는 게시물, 표시체 등에 적합한 박형면 조명을 제공할 수 있다.
또 휴대용 전산기 단말과 같은 용도에 있어서, 전력의 절약을 위해, 밝은곳에서는 조명을 끄고 사용하여도 표시품질을 떨어뜨리지 않고, 점등시에도 LED, 전구 등을 사용하여 보다 저소비전력으로 콘트라스트가 높은 액정표시장치를 제공할 수가 있다.
그리고, 본 발명의 조명장치에 사용되는 광원은, 반드시 상술한 점광원에 한정되지 않는다. 예컨대, 광원으로서는 도 11에 표시하듯이, 짧은 형광관(231)을 도광판(11)의 한쪽의 광입사측단면에 따라서 배치시켜도 좋다. 여기에서 짧은 형광관이라 함은, 도광판의 광입사측단면의 길이보다도 짧은 것을 말한다. 이 형광관의 광변환효율은 10∼201m/W 정도이고, LED의 그것이 51m/W인 것에 비하여 효율이 높고, 또 짧게 형성하는 것으로, 보다 저전력으로 점등이 가능하게 된다.
또 본 발명에 적용가능한 광추출구조체로서의 돌기(돌기형상)의 형상도 반드시 상술한 것에 한정되지 않는다. 이것에는 예컨대, 도 12a, 도 12b 및 도 13에 표시하는 이형(異形)기둥형상 돌기를 대체적으로 형성하여도 좋다. 도 12a의 경우, 도광판(11)에 타원기둥상의 돌기(232)를 2차원적으로 배열한 것으로, 선형상광원으로서 사용한 형광관(233)에 대하여, 타원의 긴지름방향을 도광방향(광원과 돌기의 최단 거리를 연결하는 선)에 수직으로 배열하는 것으로, 출광효율을 올릴 수 있다. 또, 도 12b의 경우, 도광판(11)에 타원기둥형상의 돌기(232)를 2차원적으로 배열한 것으로, 점광원으로서 사용한 LED에 대하여, 타원의 긴지름방향을 도광방향(광원과 돌기의 최단 거리를 연결하는 선)에 수직으로 배열하는 것으로 마찬가지로 출광효율을 올리 수 있다. 또한 도 13에 표시하는 구조는 둥근 3각(소위 묶음형) 기둥형상의 돌기(233)를 마찬가지로 도광판에 2차원적으로 배열하는 것이다. 이 경우, 광원의 수, 방향에 따라서, 돌기의 반경이 큰 호가 도광방향에 수직으로 향하도록 배열하는 것이 바람직하고, 이에 의하여 출광효율을 올릴 수 있다.
(제4의 실시예)
본 발명의 제4의 실시예를 도면에 기초하여 설명한다. 도 14a에 있어서, 도광판(11)의 단면에는 광원(2)을 배치한다. 도광판(11)은 도 14b에 표시하는 바와 같이, 투명판의 한쪽의 면에 볼록형상(11A)을 설치하고 있고, 볼록형상(11A)의 각 면은 모두 도광판(11)과 평행한 면에 대하여 개략 30도 이하의 면으로 구성된다. 도광판(11)은 개략 굴절율 1.4이상의 투명재료로 형성되나, 예컨대 굴절율이 1.4인 경우, 임계각이 45도로 되고, 단면(16)으로부터 입사한 광선은 모두 도광판(11)내를 도광할 수 있다. 즉, 광원(2)으로부터의 광속은 광선(19a)이나 광선(19b)에 표시하듯이 단면(16)으로부터 입사하면, 도광판(11)과 평행한 면에 대하여 개략 45도 이하의 벡터를 가지며, 도광판(11) 중에서 전반사를 반복한다. 그 중에 볼록형상(11A)에 달하면 볼록형상(11A)의 각 면에서 반사한 광선이 도광판(11)과 평행한 면과 개략 45도를 넘는 충분히 큰 각도를 이루고, 도광판(11)으로부터 출광할 수가 있다. 이로 인해, 조명장치의 배면으로부터의 출광이 많고, 피조명체(6)를 효과적으로 조명할 수 있다.
도 15에 표시하듯이, 볼록형상(11A)의 각 면은 도광판(11)과 평행한 면에 대하여 개략 30도 이하의 면으로 구성된다. 도광판(11)내를 진행하는 광선은 도광판(11)과 평행한 면에 대하여 20도 이하의 성분이 많으므로, 도광판(11)내를 도광하는 광선의 대부분은 볼록형상(11A)의 각면에 임계각이상으로 도달하고, 그 반사광은 도광판(11)의 또 한쪽의 면으로부터 출광할 수 있다.
도 16a에 볼록형상을 원추면으로 한 예(볼록형상 11Aa), 도 16b에 각추면으로 한 예(볼록형상(11Ab)), 도 16c에 구면으로 한 예(불록형상(11Ac)), 도 16d에 부정형면으로 한 예(볼록형상(11Ad))를 표시한다. 이상과 같이 도광판(11)과 평행한 면에 대하여 개략 30도 이하의 면이라면 자유로운 형상을 취할 수 있으나, 도 16a에 표시하는 것과 같은 원추면이나 이에 준하는 형상이 면의 각도가 일정하게 할 수 있고, 또 면방향의 방향성이 없어지기 때문에 유리하다.
도 17에 볼록형상을 개략 정상각 130도의 원추면으로 한 예를 표시한다. 도광판(11)과 평행한 광선(91a)은 원추면에서 반사되면 도광판(11)의 법선과 40도로 교차하여 출광한다. 20도의 각도를 이루는 광선(91b)은 원추면과 45도로 교차하기 때문에 반사하고, 그 반사광은 도광판(11)의 법선과 20도로 교차하여 출광할 수 있다. 20도를 넘는 각도의 광선(91c)은 원추면으로부터 출광하게 되나, 그 성분은 전체로부터 하면 적고, 정상각에 개략 130도를 선정함으로써 유효하게 조명광으로서 이용할 수 있다.
도광판(11)을 형성하는 투명재료는 아크릴수지, 폴리카보네이트수지, 비결정성 폴리올레핀수지 등의 투명수지, 유리 등의 무기투명재료 또는 그들의 복합체가 사용되고, 사출성형, 열경화수지, 광경화수지, 에칭, 투명수지 또는 유리평판상에 필름 또는 수지층을 접합하는 등의 방법에 의하여 형성된다. 광원(2)으로서는 형광관, 전구, 발광다이오드(LED) 등이 사용된다. 형광관은 저전력에서 고휘도를 기대할 수 있고, 백색광을 용이하게 얻을 수 있는 특징을 갖는다. LED는 수명이 반영구적이고, 저전압으로 구동할 수 있기 때문에 회로가 간단하고, 발화, 감전 등에 대한 안전성도 높다. 색에 대하여는, 최근에는, 적, 녹, 청의 외에 그들의 혼색이나 백색도 가능하기 때문에 용도에 따라서 넓게 선택할 수 있다. 전구를 사용한 경우는, 수명이 짧다는 결점이 있으나, 염가이고, 교환도 용이하게 되는 가능성을 가진다.
이들의 볼록형상(11A)은 조명부에 면적에 대하여, 임의의 면적비로 설정할 수 있다. 그러나, 볼록형상(11A)의 면적비를 크게 취함으로써, 조명의 효율을 올리수 있으나, 수직투과광선의 비율을 감소시켜, 시인성을 저하시킨다. 실제로는 50%를 넘는 면적비로 설정하는 것은 현실적이지 않고, 어두운 때의 파트타임조명으로서는, 10%전후의 면적비로 설정하는 것이 타당하다. 또, 상술한 조명휘도의 균일화를 위해 밀도를 가감할 때에도, 10%정도라면, 수직투과부의 면적비는 80∼90%정도의 폭이고, 시인성에 대하여 위치에 의한 불균일은 느껴지지 않는다.
볼록형상(11A)의 크기는, 가시광의 파장이 대략 380nm부터 700nm정도이므로, 회절에 의한 영향이 발생하지 않기 위해 5㎛정도 이상은 필요하고, 또, 볼록형상(11)부가 육안으로 알아볼 수 없을 정도의 크기이기 위해, 개략 300㎛이하가 바람직하다. 이상의 내용에 대하여, 제조상의 편리성에서 볼록형상(11)의 크기는 개략 10㎛이상 100㎛이하가 바람직하다.
이상의 구성에 의하여, 본 조명장치는 피조명체(6)의 전면에 배치하여, 외광이 충분한 밝을 때에는 조명을 꺼서 피조명체(6)를 관찰하고, 외광이 충분하지 않는 어두운 때에는 조명을 점등하여 피조명체(6)를 관찰할 수 있는 파트타임조명을 실현할 수 있다. 이상과 같은 조명장치의 피조명체(6)로서는, 종이 등에 인쇄된 인쇄물, 액정표시체 등과 같은 것이 적합하다.
도 18에 표시하는 변형예에 있어서, 이상에 기술한 볼록형상(도 18에서는 원추면형상의 경우를 표시한다)의 밀도를 광원(2)의 근방에서 드물게, 점광원(2)로부터 떨어짐에 따라서 조밀하게 분포시킨 예를 표시한다. 광원(2)의 근방에서는 도광판(11)중의 광속밀도가 높으나, 볼록형상(11A)에 의하여 광선이 확산하여, 광원(2)으로부터 떨어짐에 따라서 광속밀도가 내려가기 때문에, 연속적으로 볼록형상(11A)을 조밀하게 설치하고 있다. 이에 의하여, 균일한 조명이 가능하게 되어 있다.
도 19에 표시하는 별도의 변형예에 있어서, 도광판(11)의 단면의 내광원(2)의 배치되는 면을 제외한 면에 반사재(4)를 배치한 예를 표시한다. 도광판(11)내를 도광하고 단면에까지 도달한 광선을 재차 도광판(11)내에 되돌리는 작용을 한다. 이에 의하여 효율의 향상이 도모된다. 반사부재(4)에는 백색이나 금속광택면을 갖는 시트, 판 등이 사용된다.
도 20에 표시하는 변형예에 있어서, 도광판(11)의 단면(16) 및 광원(2)을 덮도록 반사부재(5)를 배치한 예를 표시한다. 광원(2)으로부터의 광선을 유효하게 단면(16)에 인도할 수 있고, 조도의 향상, 효율의 향상에 기여한다.
도 21에 표시하는 변형예에 있어서, 도광판(11)의 조명범위 밖이 되는 주위부에 광흡수부재(6A)를 배치한 예를 나타낸다. 예컨대 상술의 반사부재와 도광판과의 접합부분에서는 양면테이프, 접착제 등이 사용되는 일이 있으나, 이때 접착층내의 미립자, 기포 등에 의하여 난반사하여 목적외의 광선이 도광판으로부터 출광되는 일이 있다. 광흡수부재(6A)는 조명범위외의 이와 같은 광선을 흡수하며, 조명광을 균일하게 하는 작용을 가진다.
도 22에 표시하는 변형예에 있어서, 도광판(11)의 관찰자측에는 투명판 또는 투명시트가 배치된다. 도광판(11)과 투명판 또는 투명시트의 사이는 밀착해 있지 않고, 공기층이 존재하는 도광판(11)의 표면은 약간이라도 손상이 있으면, 거기에서 내부를 도광하는 광선이 반사하여, 표면으로부터는 휘점이나 휘선으로서 확인 된다. 이들은 투과식의 조명으로서는 보기 흉할 뿐만 아니라, 콘트라스트의 저하 등 현저하게 시인성을 저하시키는 것이다. 투명판 또는 투명시트(7)는 도광판(11)에 대하여 공기층을 개재하고 있기 때문에, 광원(2)으로부터의 광속이 들어가는 일이 없고, 여기에 손상이 생겨도, 휘점, 휘선이 나오는 일은 없다. 또 이 경우, 손상(손상)의 상대 면적은 약간이므로, 피조명체(6)에 대한 시인성에 대한 영향도 극히 적다. 본 도광판(11)을 전치면조명으로서 사용하기 위해서는, 이 투명판 또는 투명시트(7)의 존재가 필수적이다. 투명판 또는 투명시트(7)로서는 아크릴수지, 폴리카보네이트수지, 비결정성 폴리올레핀수지 등의 투명수지, 유리 등의 무기투명재료가 사용된다.
(제5의 실시예)
본 발명의 제5의 실시예를 도면에 기초하여 설명한다. 도 23a에 있어서, 도광판(11)의 단면에는 광원(2)를 배치한다. 도광판(11)은 도 23b에 표시하듯이 투명판의 한쪽의 면에 오목형상(11B)을 설치하고 있고, 오목형상(11B)의 각 면은 모두 도광판(11)과 평행한 면에 대하여 개략 30도이하의 면으로 구성된다. 도광판(11)은 개략 굴절율 1.4이상의 투명재료로 형성되나, 예컨대 굴절율이 1.4인 경우, 임계각이 45도로 되고, 단면(16)으로부터 입사한 광선은 모두 도광판(11)내를 도광할 수 있다. 즉, 광원(2)으로부터의 광속은 광선(19a)이나 광선(19b)에 표시하듯이 단면(16)으로부터 입사하면 도광판(11)과 평행한 면에 대하여 개략 45도 이하의 벡터를 가지며, 도광판(11) 중에서 전반사를 반복한다.
그중에 오목형상(11B)에 달하면 오목형상(11B)의 각면에서 반사한 광선이 도광판(11)과 평행한 면과 개략 45도를 넘는 충분히 큰 각을 이루고, 도광판(11)으로부터 출광할 수 있다. 이로 인해, 조명장치의 배면으로부터의 출광이 많고, 피조명체(6)를 효과적으로 조명할 수가 있다.
도 24에 표시하듯이, 오목형상(11B)의 각면은 도광판(11)과 평행한 면에 대하여 개략 30도 이하의 면으로 구성된다. 도광판(11)내를 진행하는 광선은 도광판(11)과 평행한 면에 대하여 개략 20도 이하의 성분이 많으므로, 도광판(11)내를 도광하는 광선의 대부분은 오목형상(11B)의 각면에 임계각이상으로 도달하고, 그 반사광은 도광판(11)의 또 한쪽의 면으로부터 출광된다.
도 25a에 오목형상을 원추면으로 한 예(오목형상(11Ba)), 도 25b에 각추면으로 한 예(오목형상(11Bb)), 도 25C에 구면으로 한 예(오목형상(11Bc)), 도 25D에 부정형면으로 한 예(오목형상(11Bd))를 표시한다. 이상과 같이 도광판(11)과 평행면에 대하여 개략 30도 이하의 면이라면 자유로운 형상을 취할 수가 있지만, 도 25a에 표시하는 것과 같은 원추면이나 그것에 준하는 형상면의 각도가 일정하게 되는 것, 또 방향성이 없어지는 것에 의하여 유리하다.
도 26에 오목형상을 정상각 130도의 원추면으로 한 예를 표시한다. 도광판(11)과 평행한 광선(191a)은 원추면에서 반사되면 도광판(11)의 법선과 40도로 교차하여 출광한다. 20도의 각도를 이루는 광선(191b)은 원추면과 45도로 교차하기 때문에 반사하고, 그 반사광은 도광판(11)의 법선과 20도에서 교차하여 출광된다. 20도를 넘는 각도의 광선(191c)은 원추면으로부터 출광하게 되나, 그 성분은 전체로부터 하면 적고, 정상각에 개략 130도를 선정함으로써 유효하게 조명광으로서 이용할 수 있다.
오목형상의 밀도, 크기에 대하여는 상술한 볼록형상의 경우와 변함이 없고, 내용도 그것에 준한다.
이와 같이 도광판에 오목형상을 설치한 경우, 상술의 볼록형상의 경우와 비교하여 형상이 두께에 영향을 주지 않는다는 특징을 가진다.
이 때문에, 피조명체에 게시물을 사용하고, 전체로서 조명기능을 갖는 게시판장치를 구성하는 경우에 적합하고, 대단히 박형인 게시장치를 제공할 수 있다.
(제6의 실시예)
피조명체에 액정표시패널을 사용한 예를 도 27에 표시한다. 도광판(11)은 액정표시패널(2001)의 전면에 배치된다. 액정표시패널(2001)의 배면에는 반사판(2002)을 배치하여, 반사형 액정표시장치를 구성하고 있다. 도광판(11)은 액정표시패널(2001)측에 광선을 투사함과 아울러 반사판(2002)에 의하여 반사한 광선을 거이 분산함이 없이 투과하는 기능을 가진다. 이것은 외광이 충분히 있을 때에는 광원(2)을 소등하여 사용하고, 이 경우, 도광판(11)은 단순한 투광판으로서 작용하여 시인성을 떨어뜨리지 않고, 표시품질에 영향을 미치지 않는 것에 유효하다. 또, 외광이 충분치 않은 어두운 곳에서는 점등하여 사용한 경우, 도광판(11)은 액정표시패널(2001)을 조명하고, 반사판(2002)에 의한 반사광은 도광판(11)이 상술한 소등시와 마찬가지로 단순한 투명판으로서 기능하여 그대로 투과하기 때문에, 높은 시인성을 유지하므로 유효하다.
또, 조명장치를 액정표시패널의 배면에 배치한 투과형 액정표시장치는 조명장치로부터의 광선이 액정표시패널을 1회만 투과하여 명부암부의 콘트라스트를 발생하고 있는 것에 대하여, 이와 같은 조명장치를 액정표시패널의 전면에 배치한 반사형 액정표시장치는, 조명장치로부터의 광선이 1회 액정표시패널을 투과한 후 반사판에 의하여 반사하여 또 한 번 투과하기 때문에 보다 콘트라스트가 높아짐으로써 높은 시인성을 얻으므로 유효하게 되어 있다.
도 28에 본 발명의 액정표시장치를 이동전화 등의 전자기기에 사용한 예를 표시한다. 이동전화(4000)의 표시부에 상술의 표시체(2000)를 가진다. 특히 휴대형 전자기기에 있어서 전력절약화를 도모하는 면에서 유효하다.
이상 설명한 바와 같이, 외광을 이용하는 게시물, 액정표시체 등에 적합한 박형면조명을 제공할 수 있다. 또 휴대용 전산기단말과 같은 용도에 있어서, 전력 절약화를 위해 밝은 곳에서는 조명을 끄고 사용하여도 표시품질을 떨어뜨리지 않고, 점등시에서도 형광관, LED, 전구 등을 사용하여 보다 저소비전력으로 콘트라스트의 높은 액정표시장치를 제공할 수가 있다.
(제7의 실시예)
본 발명의 제7의 실시예를 도면에 기초하여 설명한다. 도 29a에 있어서, 도광판(11)은 단면에 배치한 광원(2)으로 부터의 광속을 조사광(19a)으로서 주로 한쪽의 면 즉, 출광면(13)측의 방향으로 사출하는 기능과, 도광판(11)의 평판방향으로 교차하는 광선(19c)를 거의 분산하지 않고 투과하는 기능을 가진다. 광원(2)의 주위에는 리플렉터(21)가 배치되고, 광원(2)으로부터의 광선을 유효하게 도광판(11)에 안내하는 작용을 한다. 도광판(11)의 출광면(13)측에는 피조명체(6), 반출광면(17)측에 투명판(8)을 인접배치하고 있다. 이로 인해 외광이 충분이 있을 때에는 광원(2)을 소등하여 사용하고, 이 경우, 도광판(11)은 단순한 투광판으로서 기능한다. 또 외광이 충분하지 않을 때에는 광원(2)를 점등하면 피조명체(6)를 조명할 수가 있다.
도 29b에 있어서, 투명막(8)이 투명판(81)으로 치환되어 있다.
이상과 같은 조명장치의 피조명체(6)로서는 종이 등에 인쇄된 인쇄물, 액정표시체등과 같은 것이 적합하다.
이상과 같은 도광판(11)을 사용한 조명장치를 실현하기 위한 일 실시예를 도 30a에 표시한다. 광원(2)이 도광판(11)의 적어도 하나의 단면에 배치된다. 도광판(11)은 도 30b에 표시하는 바와 같이 투명판의 한쪽면에 광원(2)과 개략 평행하게 리브형상의 돌기(12)를 설치하고 있고, 돌기(12)의 각 면은 모두 출광측평면(13)에 대하여 개략 평행한 면(저면(14))과 수직인 면(측면(15))만으로 구성된다. 도광판(11)은 개략 굴절율 1.4이상의 투명재료로 형성된다. 광원(2)으로부터의 광속은 광원(19a)이나 광선(19b)에 표시하듯이 단면(16)으로부터 입사한 후, 도광판(11) 중에서 전반사를 반복하여 돌기(12)의 측면(15)로부터만 사출하기 때문에 조명장치의 배면으로부터의 출광이 많고, 피조명체(6)를 효과적으로 조명할 수 있다.
또, 도광판(11)을 형성하는 투명재료는 아크릴수지, 폴리카보네이트수지, 비결정성 폴리올레핀수지 등의 투명수지, 유리 등의 무기투명재료 또는 그들의 복합체가 사용되고, 사출성형·열경화수지, 광경화수지, 에칭, 투명수지 또는 유리평탄상에 필름을 접합하는 등의 방법에 의하여 형성된다.
광원(2)의 주위에는 리플렉터(21)가 배치되고, 광원(2)으로부터의 광선을 유효하게 도광판(11)에 안내하는 작용을 한다. 리플렉터(21)는 주로, 수지제필름이나 수지성형품이 사용되고, 백색으로 착색 또는 알루미늄이나 은의 증착막이 시행되어 있다. 이들은 광선반사율이 높고, 전력휘도비의 효율향상을 위해 유효하다.
도광판(11)의 반출광면(17)측에는 투명판(8)이 배치된다. 도광판(11)과 투명판(8) 사이는 밀착해 있지 않고, 공기층이 존재한다. 도광판(11)표면은 조금이라도 손상이 있으면, 거기에서 내부를 도광하는 광선이 반사하여, 표면으로부터는 휘점이나 휘선으로서 확인된다. 이들은 투과식의 조명으로서는 보기 흉할 뿐만 아니라, 콘트라스트의 저하 등 현저하게 시인성을 저하시키는 것이다. 투명판(8)은, 도광판(11)에 대하여, 공기층을 개재하고 있기 때문에, 광원(2)으로부터의 광속이 들어가는 일이 없고, 여기에 손상이 있어도 휘점, 휘선이 생기는 일은 없다. 또 이 경우, 손상의 상대면적은 약간이므로, 피조명체(6)에 대한 시인성에 대한 영향도 극히 작다. 본 도광판(11)을 전치면조명으로서 사용하기 위해서는, 이 투명판(8)의 존재가 필수적이다. 투명판(8)으로서는 아크릴수지, 폴리카보네이트수지, 비결정성 폴리올레핀수지 등의 투명수지, 유리 등의 무기투명재료가 사용된다.
도 31에 표시하는 변형예로서는, 도광판(11)의 반출광면(17)측에 투명막(81)을 배치하고 있다. 도광판(11)과 투명막(81) 사이는 상술한 투명판(8)과 마찬가지로 밀착해 있지 않고 공기층을 개재하고 있다. 투명막(81)으로서는 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리프로필렌, 아세테이트 등의 투명수지필름이 사용된다.
도 32a에 표시하듯이 단면(16)으로부터 입사한 광선(19)은 도광판(11)의 긴변방향의 축에 대하여 굴절에 의하여 45도이하의 광축을 가지기 때문에, 돌기(12)의 측면에 조사되기 위해서는 돌기(12)의 폭에 대하여 그 이상의 높이를 필요로 한다. 그 이하의 경우, 도 32b에 표시하듯이 경로에 의하여 광선(19)은 도광판(11)의 상면으로 출광하여, 시인성이 크게 저하된다. 그러나 1대 1을 크게 넘은 경우에는 광학적으로 무의미할 뿐만 아니라, 제조가 곤란하게 된다고 하는 문제를 일으킨다. 또, 본 조명장치를 비스듬하게 보았을 때에 시인성을 저하시키는 원인으로도 된다. 이상에 의하여, 돌기(12)는 폭과 높이의 비가 1대 1 정도인 것이 바람직하다.
돌기(12)의 폭, 높이라는 크기는, 가시광의 파장이 개략 380nm부터 700nm정도이므로, 회절에 의한 간섭에 의하여 분광의 줄무늬모양이 발생하지 않기 위해 5㎛정도 이상은 필요하며, 또 액정표시패널의 화소의 크기가 200㎛로부터 300㎛이므로, 이 화소와의 간섭에 의한 줄무늬의 발생을 방지하기 위해 100㎛이하로 해야한다. 이상의 내용에 더하여, 제조상의 이 편성에서 돌기(12)의 크기는 대략 10㎛이상 50㎛이하가 바람직하다.
도광판(11)상의 돌기(12)의 밀도를 가감함으로써, 조사휘도의 균일성을 높일 수 있다. 실제로는 광원(2)의 근방에서는 돌기(12)를 드물게 배치하고, 떨어짐에 따라서 연속적으로 조밀하게 배치해 간다. 이 경우, 돌기(12)의 크기를 일정하게 하여 밀도를 가변하는 방법, 밀도를 일정하게 하여 크기를 가변하는 방법, 양쪽을 가변하는 방법 등이 취해지나, 실제의 가공에 있어서는 돌기(12)의 크기를 일정하게 하여 밀도를 가변하는 방법이 용이하고 유리하다.
(제8의 실시예)
본 발명의 제8의 실시예를 도 33a에 표시한다. 돌기(12)를 각주형상으로 형성한 경우도 리브와 동등한 효과가 얻어진다. 돌기(12)의 광원(2)과 수직을 이루는 측면은 광선이 임계각 이상에서 조사되기 때문에, 전반사되어 출광에는 일체 관계하지 않는다. 도 33b에 표시하듯이 개략 장방향의 도광판(11)상에 정방향의 저면을 가진 각주를 형성한 경우, 인접하는 두 변에 광원(2)을 배치하고, 두 변으로부터 입사한 광선을 돌기(12)의 각 측면으로부터 출광시킬 수가 있다.
다른 실시예로서 돌기(12)를 원기둥형상으로 형성한 경우를 도 34a에 표시한다. 돌기(12)의 원기둥면에 임계각이하로 조사된 광선(19)은 출광하고, 임계값 이상으로 조사된 광선은 원기둥면에서 반사를 반복한 후, 돌기(12)의 저면에서 반전하고, 또한 원기둥면에서 반사를 반복하여, 재차 도광판내를 진행하는 경로를 따라간다. 원기둥면으로부터 출광한 광선(19)은 도 34b에 표시하는 각주일때의 경우에비하여 도 34c에 표시하는 바와 같이 조사범위를 넓게 할 수가 있다.
(제9의 실시예)
제9의 실시예로서 피조명체에 액정표시패널을 사용한 예를 도 35에 표시한다. 조명장치(101)는 액정표시패널(102)의 전면에 배치된다. 액정표시패널(102)의 배면에는 반사판(103)을 배치하여, 반사형 액정표시장치를 구성하고 있다. 조명장치(101)는 액정표시패널(102)측에 광선을 투사함과 아울러, 반사판(103)에 의하여 반사한 광선을 거의 분산함이 없이, 투과하는 기능을 가진다. 이것은 외광이 충분하게 있을 때에는 조명장치(101)를 소등하여 사용하고, 이 경우, 조명장치(101)는 단순한 투명판으로서 작용하여 시인성을 떨어뜨리지 않고, 표시품질에 영향을 주지 않는 것에 유효하다. 또 외광이 충분하지 않은 어두운 곳에서 점등하여 사용한 경우, 조명장치(101)는 액정표시패널(102)을 조명하고, 반사판(103)에 의한 반사광은 조명장치(101)가 상술의 소등시와 동일하게 단순한 투명판으로서 기능하여 그대로 투과하기 때문에 높은 시인성을 유지하므로 유효하다.
또 조명장치를 액정표시패널의 배면에 설치한 투과형 액정표시장치는 조명장치로부터의 광선이 액정표시패널을 1회만 투과하여 명부암부의 콘트라스트를 발생하고 있는 것에 대하여, 본 발명과 같은 조명장치를 액정표시패널의 전면에 배치한 반사형 액정표시장치는 조명장치로부터의 광선이 1회 액정표시패널을 투과한 후 반사판에 의하여 반사하여 또 한번 투과하기 때문에 보다 콘트라스트가 높아짐으로써 높은 시인성을 얻기 때문에 유효하게 되어 있다.
다른 실시예를 도 36에 표시한다. 액정표시체의 바로 위에 도광판(11)을 겹치고, 편광판(104)을 도광판(11)의 위에 겹치고 있다. 액정표시체에는 상하에 각 1장씩의 편광판이 있으나, 도광판 상의 편광판(104)의 편광축은 이들에 대응시키고 있다. 이 편광판은 도광판의 상방으로의 산란광을 컷트하기 때문에, 액정표시체의 시인성을 향상시킬 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 제 7 내지 제 9의 실시예 및 그 변형예에 의하면, 외광을 이용하는 게시물, 표시체 등에 적합한 박형면조명을 제공할 수가 있다. 또 휴대용전산기단말과 같은 용도에 있어서, 전력절약을 위해 밝은 곳에서는 조명을 끄고 사용하여도 표시품질은 떨어뜨리지 않고, 점등시에도 콘트라스트가 높은 액정표시장치를 제공할 수 있다.
(제10의 실시예)
이하에 제10의 실시예를 도면에 기초하여 설명한다. 도 37a에 있어서, 도광판(11)의 단면에는 1개 또는 복수의 발광다이오드(LED)(2)를 설치한다. 도광판(11)은 도 37b에 표시하듯이 투명판의 한쪽면에 돌기(12)를 설치하고 있고, 돌기(12)의 각 면은 모두 출광면(13)에 대하여 대략 평행한 면(저면(14))과 수직인 면(측면(15))으로 구성된다. 도광판(11)은 개략 굴절율 1.4이상의 투명재료로 형성된다. LED(2)로부터의 광속은 광선(19a)이나 광선(19b)에 표시하는 바와 같이, 도광판(11) 중에서 전반사를 반복하여 돌기(12)의 측면(15)으로부터만 사출하기 때문에, 조명장치의 배면으로부터의 출광이 많고, 피조명체(6)를 효과적으로 조명할 수 있다.
또한, 도광판(11)은 LED와 일체로 형성되기 때문에 투명재료로서는 에폭시를 사용하는 것이 적합하나, 이외에 아크릴수지, 폴리카보네이트수지, 비결정성 폴리올레핀수지 등의 투명수지, 유리 등의 무기투명재료 또는 그들의 복합체가 사용되고, 사출성형·열경화수지, 광경화수지, 에칭, 투명수지 또는 유리평판상에 필름 또는 수지층을 접합하는 등의 방법에 의하여 형성할 수도 있다.
광원으로서, LED는, 종래 흔히 사용되고 있던 형광관에 비하여, 승압장치등 특별한 기구를 필요로 하지 않고, 경량이며, 콤팩트이고, 또 고주파, 고전압을 사용하지 않기 때문에 안정성도 뛰어난다. 또 전력제어가 용이하고, 저소비전력용도에도 용이하게 대응할 수 있다. 또 LED는 수명이 반영구적이고, 색에 대하여도 최근에는 적, 황, 녹, 청 그들의 혼색, 백색도 가능하게 되어 있다.
이상의 구성에 의하여, 본 조명장치는 피조명체(6)의 전면에 배치하여, 외광이 충분한 밝은 때에는 조명을 끄고 피조명체(6)을 관찰하고, 외광이 충분치 않은 어두운 때에는 조명을 점등하여 피조명체(6)를 관찰할 수 있는 파트타임조명을 실현할 수 있다.
이상과 같은 조명장치의 피조명체(6)로서는, 종이 등에 인쇄된 인쇄물, 액정표시체등과 같은 것이 적합하다.
돌기(12)의 크기는, 가시광의 파장이 대략 380nm부터 700nm정도이기 때문에, 회절에 의한 영향이 발생하지 않기 위해 5㎛정도 이상은 필요하고, 또, 돌기(12)부가 육안으로 알아볼 수 없을 정도의 크기이기 위해 대략 300㎛이하가 바람직하다. 이상의 내용에 더하여, 제조상의 편리성에서 돌기의 크기는 대략 10㎛이상 100㎛이하가 바람직하다. 또 돌기(12)의 높이와 폭(대략원기둥이면 직경)의 비는, 도광판(11) 내에서의 광선은 평면방향의 앙각이 45도 이하이기 때문에, 1대 1이하가 좋고, 실제로는 20도 이하의 광선이 90%이상을 차지하기 때문에 1대 2정도까지 충분한 성능을 발휘한다.
도 38에 표시하는 변형예에 있어서, 도광판(11)의 반출광면(17)측에 오목형상(12a)을 가진다. 오목형상(12a)은 임의의 사이즈, 형상을 가지며, 그 오목형상(12a)에 도달한 광속을 도광판(11)평면에 대하여, 큰 앙각을 갖는 광속으로 변환하는 기능을 가지나, 중심각 90도 이하의 대략 구면으로 함으로써 양호한 특성을 나타낸다.
LED(2)로부터 도광판(11)에 안내된 광속은 도광판(11)내에서 전반사를 반복하여 도광해 가지만, 도광판(11)의 반출광면(17)에는 오목형상(12a)이 설치되어 있고, 거기에 도달한 광속은 도광판(11) 평면에 대하여, 큰 앙각을 갖는 광속으로 변환되어, 출광면(13)으로부터 출광할 수가 있다. 도광판(11)의 출광면(13)측에 피조명체(6)를 배치함으로써, 본 구성은 면형상조명으로서 기능한다. 또 반출광면(17)측의 오목형상이외의 면은 출광면(13)측과 평행이므로, 평판에 교차하는 방향에는 광선을 투과하는 수직광선투과기능도 가진다.
이들의 오목형상(12a)은 조명부의 면적에 대하여, 임의의 면적비로 설정할 수가 있다. 그러나, 오목형상(12a)의 면적비를 크게 취함으로써, 조명의 효율을 올릴수가 있으나, 수직투과광선의 비율을 감소시켜, 시인성을 저하시킨다. 실제로는 50%를 넘는 면적비로 설정하는 것은 현실적이지 않고, 어두운 때의 파트타임조명으로서는, 10%전후의 면적비로 설정하는 것이 타당하다. 또, 상술한 조명휘도의 균일화를 위하여 밀도를 가감할 때에도, 10%정도이면, 수직투과부의 면적비는 80∼90%정도의 폭이고, 시인성에 대하여 위치에 의한 불균일은 느껴지지 않는다.
오목형상(12a)의 크기는, 가시광의 파장이 대략 380nm부터 700nm정도이므로, 회절에 의한 영향이 발생하지 않기 위해 5㎛정도 이상은 필요하고, 또, 오목형상(12a)부가 육안으로 알아볼 수 없을 정도의 크기이기 위해 개략 300㎛이하가 바람직하다. 이상의 내용에 더하여, 제조상의 편리성에서 오목형상의 크기는 대략 10㎛이상 100㎛이하가 바람직하다.
도 39에 표시하는 변형예에 있어서, 도광판(11)의 반출광면(17)측에 볼록형상(12b)을 가진다. 볼록형상(12b)은 임의의 크기, 형상을 가지며, 그 볼록형상(12b)에 도달한 광속을 도광판(11) 평면에 대하여, 큰 앙각을 갖는 광속으로 변환하는 기능을 가지나, 정상각 120도 이하의 대략 원추면으로 함으로써, 양호한 특성을 표시하는 것을 알고 있다. 볼록형상(12b)의 밀도, 크기에 대하여는 상술한 오목형상의 경우에 준한다.
도 40에 표시하는 변형예에 있어서, 도광판(11)의 반출광면(17)측에 광확산부재층(12c)을 가진다. 광확산부재층(12c)은 임의의 크기, 형상을 가지며, 그 광확산부재층(12c)에 도달한 광속을 도광판(11)평면에 대하여, 큰 앙각을 갖는 광속으로 변환하는 기능을 가진다. 즉, 이 광확산부재층(12c)은 출광면(13)측으로의 광확산기능과 반출광면(17)측으로의 차광성을 가지고 있다. 차광성을 확보하기 위하여 추가로 차광층을 설치할 수 있다. 광확산부재층(12c)의 밀도, 크기에 대하여는 상술한 오목형상의 경우에 준한다.
도 41에 표시하는 변형예에 있어서, 이상에 설명한 점형상의 광추출형상(12x)을 도광판(11)상에 있어서, LED(2)의 근방에서는 드물게, 점광원(2)으로부터 떨어짐에 따라 조밀하게 분포시킨 예를 나타낸다. LED(2)의 근방에서는 도광판(11)중의 광속밀도가 높으나, 광추출형상(12x)에 의하여 광선이 확산하여, LED(2)로 떨어짐에 따라서 광속밀도가 내려가기 때문에, 연속적으로 광추출형상(12x)을 조밀하게 설치하고 있다. 이로 인해, 보다 균일한 조명이 가능하게 되어 있다.
도 42a 또는 도 42b에 표시하는 변형예에 있어서는, 도광판(11)상의 광추출형상(12d)의 형성부와 LED(2)부의 사이에 공극(16d)을 설치한 예를 표시한다. LED(2)는 점광원이고, 도광체(11)내부에서 발광하기 때문에, 광선은 전방향으로 방사되나, 도광판(11)내부에서 발광하는 성분은 도광판(11)의 평판방향에 대한 앙각이 45도이하의 것 뿐이다. 공극(16d)은 LED(2)로부터의 광선을 한번 공기계면으로 투과시킴으로써, 도광판(11)에 재입사할 때에 앙각 45도 이하의 광선으로 갖출 수 있다. 도 43에 표시하는 변형예서는, 공극(16e)부의 LED(2)측 측면에 렌즈형상(18e)을 형성한 예를 표시한다. 렌즈형상(18e)에 의하여 LED(2)로부터의 광선이 공극(16e)에 출사할 때에 분산하는 것을 방지하여 유효하게 도광판(11)에 재입사시키는 작용을 가진다.
도 44에 표시하는 변형예에서는, LED(2)부의 후방에 반사부재(21f)를 배치한 예를 표시한다. LED(2)는 점광원이고, 도광판(11)후방으로의 도광도 있기 때문에, 반사부재(21f)에 의하여 전방으로 반사시키고 있다. 또 반사부재(21f)를 오목면거울로 함으로써, 도광판(11)의 면에 대한 앙각을 대략 45도 이하거나, 그것에 가까운 각도로 집광시키고 있다.
도 45에 표시하는 변형예에 있어서, 도광판(11)의 반출광면(17)측에는 투명판 또는 투명시트(8)가 배치된다. 도광판(11)과 투명판 또는 투명시트(8)의 사이는 밀착하고 있지 않고, 공기층이 존재한다. 도광판(11)표면은 조금이라도 손상이 있으면 거기에서 내부를 도광하는 광선이 반사하여, 표면으로부터는 휘점이나 휘선으로서 확인된다. 이들은 투과식의 조명으로서는 보기 흉할 뿐 아니라 콘트라스트의 저하 등 현저하게 시인성을 저하시키는 것이다. 투명판 또는 투명시트(8)은 도광판(11)에 대하여 공기층을 개재하고 있기 때문에, 광원(2)으로부터의 광속이 들어가는 일이 없고, 여기에 손상이 생겨도 휘점, 휘선이 생기는 일은 없다. 또 이 경우, 손상의 상대면적은 약간이므로, 피조명체(6)에 대한 시인성에 대한 영향도 극히 작다. 도광판(11)을 전치조명으로서 사용하기 위해서는, 이 투명판 또는 투명시트(8)의 존재가 필수적이다.
투명판 또는 투명시트(8)로서는 아크릴수지, 폴리카보네이트수지, 비결정성 폴리올레핀수지 등의 투명수지, 유리 등의 무기투명재료가 사용된다.
도 46에 표시하는 변형예에 있어서 도광판(11)의 단면에는 반사부재(22)가 인접배치되어 있다. 광추출형상(12x)에 의하여 확산되어, 출광면으로부터 출광한 광선이외의 대부분은 단면에 도달하여, 출광해 버리므로, 반사부재(22)에서 재차도광판(11)내에 되돌림으로써 광선을 유효하게 사용할 수 있다.
(제11의 실시예)
이하에 제11의 실시예를 도면에 기초하여 설명한다. 다른 실시예로서 피조명체에 액정표시패널을 사용한 예를 도 47에 표시한다. 도광판(11)은 액정표시패널(102)의 전면에 배치된다. 액정표시패널(102)의 배면에는 반사판(103)을 배치하여, 반사형 액정표시장치를 구성하고 있다. 도광판(11)은 액정표시패널(102)측에 광선을 투사함과 아울러 반사판(103)에 의하여 반사한 광선을 거의 분산함이 없이 투과하는 기능을 가진다. 이것은 외광이 충분히 있을 때에는 광원(2)를 소등하여 사용하고, 이 경우, 도광판(11)은 단순한 투명판으로서 작용하여 시인성을 떨어뜨리지 않고, 표시품질에 영향을 주지 않는 것에 유효하다. 또 외광이 충분하지 않은 어두운 곳에서는 점등하여 사용한 경우, 도광판(11)은 액정표시패널(102)를 조명하여, 반사판(103)에 의한 반사광은 도광판(11)이 상술한 소등시와 마찬가지로 단순한 투명판으로서의 기능하여 그대로 투과하기 때문에, 높은 시인성을 유지하므로 유효하다.
또, 조명장치를 액정표시패널의 배면에 배치한 투과형 액정표시장치는 조명장치로부터의 광선이 액정표시패널을 1회만 투과하여 명부암부의 콘트라스트를 발생하고 있는 것에 대하여, 본 발명과 같은 조명장치를 액정표시패널의 전면에 배치한 반사형 액정표시장치는 조명장치로부터의 광선이 1회 액정표시패널을 투과한 후 반사판에 의하여 반사하여 또 한번 투과하기 때문에, 보다 콘트라스트가 높아짐으로써 높은 시인성을 얻으므로 유효하게 되어 있다.
이하에 본 발명의 전자기기에 대하여 도면에 기초하여 설명한다. 본 발명의 액정표시장치는 대단히 저소비전력으로 조명기능을 갖는 표시가 행해지기 때문에, 휴대형의 전자기기에 대하여 유효하다. 휴대형의 전자기기에 대하여는, 이동전화(도 48), 정보단말(도 49), 시계(도 50), 카메라(도 51) 등이 있다.
이상 설명한 바와 같이, 제 10 내지 제 11의 실시예 및 그 변형예에 의하면, 외광을 이용하는 게시물, 표시체 등에 적합한 박형면조명을 제공할 수 있다. 또 휴대용정보단말과 같은 용도에 있어서 전력절약을 위해 밝은 곳에서는 조명을 끄고 사용하여도 표시품질을 떨어뜨리지 않고, 점등시에서도 LED, 전구 등을 사용함으로써 저소비전력으로 콘트라스트가 높은 액정표시장치를 제공할 수 있다.
또, 저소비전력으로 전지수명이 긴 이동전화기, 정보단말 등의 전자기기를 제공할 수가 있다.
(제12의 실시예)
이하에 본 발명의 실시예를 도면에 기초하여 설명한다. 도 52a에 있어서, 도광판(11)의 단면에는 경사면(16)이 있고, 도광판 평탄부에 광원(2)을 인접배치한다. 도광판(11)은 도 52(B)에 표시하듯이 투명판의 한쪽면에 볼록형상(11A)을 설치하고, 볼록형상(11A)의 각 면은 전부 도광판(11)과 평행한 면에 대하여 대략30도 이하의 면으로 구성된다. 도광판(11)은 대략 굴절률 1.4이상의 투명재료로 형성되지만, 예컨대 굴절률이 1.4인 경우, 임계각이 45도로 되고, 광원(2)으로부터 입사된 광선은, 도광판(11)의 법선방향에 대하여 45도 이하로 되지만, 실제로는 20도 이하의 성분이 많다. 경사면(16)은 도광판(11)에 평행한 면에 대하여 대략 30도에서 50도의 각도를 이루지만, 광원(2)으로부터 도광판(11)에 입사된 광선을 도광판(11)에 평행한 면에 대하여 45도 이하의 광선으로 변환하는 작용을 가진다. 즉 광원(2)으로부터의 광속은 광선(19a)이나 광선(19b)에 표시하듯이 도광판(11)에 입사하면, 우선 경사면(16)에서 반사하여 도광판(11)과 평행한 면에 대하여 대략 45도이하의 벡터를 갖는 광선으로 변환되고, 도광판(11) 중에서 전반사를 반복한다. 그중에서 볼록형상(11A)에 도달하면 볼록형상(11A)의 각 면에서 반사된 광선이 도광판(11)과 평행한 면과 대략 45도를 초과하는 충분히 큰 각도를 이루며, 도광판(11)으로부터 출광할 수 있다. 이로 인해, 조명장치의 배면으로부터의 출광이 많고, 피조명체(6)를 효과적으로 조명할 수 있다.
상술한 도 15와 마찬가지로, 볼록형상(11A)의 각 면은 도광판(11)과 평행한 면에 대하여 대략 30도 이하의 면으로 구성된다. 도광판(11)내를 진행하는 광선은 도광판(11)과 평행한 면에 대하여 20도 이하의 성분이 많으므로, 도광판(11)내를 도광하는 광선의 대부분은 볼록형상(11A)의 각 면에 임계각이상으로 도달하며, 그 반사광은 도광판(11)의 또 한쪽의 면으로부터 출광할 수 있다. 이상과 같이 도광판(11)과 평행한 면에 대하여 대략 30도 이하의 면이면 자유로운 형상을 취할 수 있지만, 원추면이나 그것에 준하는 형상이 면의 각도가 일정하게 되고, 또 면방향의 방향성이 없어지므로 유리하다.
상술한 도 17과 마찬가지로, 볼록형상(11A)을 대략 정상각 130도의 원추면으로 형성할 수 있다. 도광판(11)과 평행한 광선(91a)은 원추면에서 반사되면 도광판(11)의 법선과 40도로 교차하여 출광한다. 20도의 각도를 이루는 광선(91b)은 원추면과 45도로 교차하므로 반사되고, 그 반사광은 도광판(11)의 법선과 20도로 교차하여 출광할 수 있다. 20도를 초과하는 각도의 광선(91c)은 원추면으로부터 출광하게 되지만, 그 성분은 전체로 하면 적고, 정상각에 대략 130도를 선택함으로써 유효하게 조명광으로서 이용할 수 있다.
도광판(11)을 형성하는 투명재료는 아크릴수지, 폴리카보네이트수지, 비결정성폴리올레핀수지 등의 투명수지, 유리 등의 무기 투명재 또는 그들의 복합체가 사용되며, 사출성형, 열경화수지, 광경화수지, 에칭, 투명수지 또는 글라스 평면상에 필름 또는 수지층을 접합하는 등의 방법에 의하여 형성된다.
광원(2)으로서는 형광관, 전구, 발광다이오드(LED)등이 사용된다. 형광관은 저전력으로 고휘도를 기대할 수 있고, 백색광을 쉽게 얻을 수 있는 특징을 갖는다. LED는 수명이 반 영구적이고, 저전압으로 구동할 수 있으므로 회로가 간단하고, 발화, 감전 등에 대한 안전성도 높다. 색에 대해서는 최근에는 적, 녹, 청외에 그들의 혼색이나 백색도 가능하게 되어 있으므로 용도에 따라서 광범하게 선택할 수 있다. 전구를 사용한 경우는 수명이 짧다고 하는 결점이 있지만, 값이 싸고, 교환도 쉽게 할 수 있는 가능성을 갖는다.
이들의 볼록형상(11A)은 조명부의 면적에 대하여, 임의의 면적비로 설정할 수 있다. 그러나, 볼록형상(11A)의 면적비를 크게 취함으로써, 조명의 효율을 높일 수 있지만, 수직투과광선의 비율을 감소시켜, 시인성을 저하시킨다. 실제로는 50%를 초과하는 면적비로 설정하는 것은 현실적이 아니고, 어두울 때의 파트타임조명으로서는, 10%전후의 면적비로 설정하는 것이 타당하다. 또, 상술한 조명휘도의 균일화 때문에 밀도를 가감할 때에도, 10%정도이면, 수직투과부의 면적비는 80∼90%정도의 폭이고, 시인성에 대하여 위치에 의한 불균일은 느낄 수 없다.
볼록형상(11A)의 크기는, 가시광의 파장이 대략 380nm로부터 700nm정도인 점에서, 회절에 의한 영향이 발생하지 않기 위해 5㎛정도 이상은 필요하며, 또, 볼록형상(11A)부가 육안으로 알아볼 수 없을 정도의 크기이기 위해 대략 300㎛이하가 바람직하다. 이상의 내용에 더하여, 제조상의 편리성으로부터 볼록형상(11A)의 크기는 대략 10㎛이상 100㎛이하가 바람직하다.
이상의 구성에 의하여, 본 조명장치는 피조명체(6)의 전면에 배치하여, 외광이 충분한 밝기 일때에는 조명을 끄고 피조명체(6)를 관찰하고, 외광이 충분하지 않는 어두울 때에는 조명점등하여 피조명체(6)를 관찰할 수 있는 파트타임조명을 실현할 수 있다.
이상과 같은 조명장치의 피조명체(6)로서는, 종이 등에 인쇄된 인쇄물, 액정표시체등과 같은 것이 적합하다.
도 53에 표시하는 변형예에 있어서, 이상에 서술한 것과 같은 볼록형상(도 53에서는 원추면형상인 경우를 표시함)인 밀도를 광원(2)의 근방에서는 드물게, 점광원(2)에서 멀어짐에 따라서 조밀하게 분포시킨 예를 표시한다. 광원(2)의 근방에서는 도광판(11)중의 광속밀도가 높지만, 볼록형상(11A)에 의하여 광선이 확산되어, 광원(2)에서 멀어짐에 따라서 광속밀도가 낮아지므로, 연속적으로 볼록형상(11A)을 조밀하게 설치하고 있다. 이로 인해, 보다 균일한 조명이 가능하게 되어 있다.
도 54에 표시하는 변형예에 있어서, 도광판(11)의 관찰자측에는 투명판 또는 투명시트(8)가 배치된다. 도광판(11)과 투명판 또는 투명시트(8)의 사이는 밀착되어 있지 않고, 공기층이 존재한다. 도광판(11)표면은 약간이라도 손상이 있으면, 그곳에서 내부를 도광하는 광선이 반사되며, 표면으로부터는 휘점이나 휘선으로서 확인된다. 이들은 투과식의 조명으로서는 보기 흉할 뿐만 아니라, 콘트라스트의 저하 등 현저하게 시인성을 저하시키는 것이다. 투명판 또는 투명시트(8)는 도광판(11)에 대하여 공기층을 개재하고 있으므로, 광원(2)에서의 광속이 속으로 들어가는 일없고, 이것에 손상을 입히더라고, 휘점, 휘선이 생기는 일은 없다. 또, 이경우에, 손상의 상대면적은 근소하므로, 피조명체(6)에 대한 시인성에 대한 영향도 극히 작다. 본 도광판(11)을 전치면조명으로서 사용하기 위해서는, 이 투명판 또는 투명시트(8)의 존재가 필수적이다. 투명판 또는 투명시트(8)로서는 아크릴수지, 폴리카보네이트수지, 비결정성 폴리올레핀수지 등의 투명수지, 글라스 등의 무기투명재료가 사용된다. 또, 실제로 전자기기나 이동전화 등에 내장하여 사용할 경우에는 투명판 또는 투명시트(8)를 외장의 글라스와 공용으로 할 수도 있다.
(제13의 실시예)
이하에 제13의 실시예를 도면에 기초하여 설명한다. 도 55에 있어서 도광판(11)와 광원(2)사이에, 도광부재(13)를 배치하고 있다. 도광부재(13)는 대략 직방체, 원기둥 등의 형상을 한 투명체이고, 아크릴수지 등, 도광체(11)와 마찬가지의 재료로 된다. 도광판(11)과 광원(2)사이에 거리가 있는 경우에, 광원(2)으로부터의 광선을 유효하게 도광판(11)에 인도할 수 있다는 특징이 있다.
도 56에 도광판에 도광부재(13b)를 일체로 형성한 예를 표시한다. 사출성형 등에서 제조하는 경우에 적합하다.
(제14의 실시예)
제14의 실시예를 도면에 기초하여 설명한다. 도 57a에 있어서, 도광판(11)의 단부에는 광원(2)을 배치한다. 도광판(11)은 도 57b에 표시하듯이 투명판의 한쪽면에 오목형상(11B)을 설치하며, 오목형상(11B)의 각면은 전부도광판(11)과 평행한 면에 대하여 대략 30도 이하의 면으로 구성된다. 도광판(11)은 대략 굴절율1.4이상의 투명재료로 형성되지만, 예컨대 굴절률이 1.4인 경우에, 임계각이 45도로 된다. 즉 광원(2)으로부터의 광속은 광선(19a)이나 광선(19b)에 표시하듯이 단부로부터 입사하면 경사면(16)에 의하여 반사되어 도광판(11)과 평행한 면에 대하여 대략 45도 이하의 벡터를 가진 광선으로 변환되며, 도광판(11)중에서 전반사를 반복한다. 그 중에서 오목형상(11B)에 도달하면 오복형상(11B)의 각면에서 반사된 광선이 도광판(11)과 평행한 면과 대략 45도를 초과하는 충분히 큰 각도를 이루며, 도광판(11)으로부터 출광할 수 있다. 이로 인해, 조명장치의 배면으로부터의 출광이 많으며, 피조명체(6)를 효과적으로 조명할 수 있다.
상술한 도 24와 마찬가지로, 오목형상(11B)의 각면을 도광판(11)과 평행한 면에 대하여 대략 30도 이하의 면으로 구성된다. 도광판(11)내를 진행하는 광선은 도광판(11)과 평행한 면에 대하여 대략 20도 이하의 성분이 많으므로, 도광판(11)내를 도광하는 광선의 대부분은 오목형상인 11B의 각면에 임계각이상으로 도달되고, 그 반사광은 도광판(11)의 또 한쪽면에서 출광할 수 있다. 이상과 같이 도광판(11)과 평행한면에 대하여 대략 30도 이하의 면이면 자유로운 형상을 취할 수 있지만, 원추면이나 그것에 준하는 형상이 면의 각도가 일정하게 할 수 있는 것, 또 방향성이 없어지므로 유리하다.
상술한 도 26과 마찬가지로, 오목형상을 정상각 130도의 원추면으로 한 예를 표시한다. 도광판(11)과 평행한 광선(191a)은 원추면에서 반사되면 도광판(11)의 법선과 40도로 교차하여 출광한다. 20도의 각도를 이루는 광선(191b)은 원추면과 45도로 교차하므로 반사되고, 그 반사광은 도광판(11)의 법선과 20도로 교차하여 출광할 수 있다. 20도를 초과하는 각도의 광선(191c)은 원추면에서 출광하게 되지만, 그 성분은 전체로하면 적고, 정상각으로 대략 130도를 선택함으로써 유효하게 조명광으로서 이용할 수 있다.
오목형상인 밀도, 크기에 대해서는 상술한 볼록형상인 경우와 변하는 점은 없고, 내용도 그것에 준한다.
이와 같이 도광판에 오목형상을 설치한 경우, 상술한 볼록형상인 경우와 비하여, 형상이 두께에 영향받지 않는다는 특징으로 갖고 있다.
(제15의 실시예)
이하에서 본 발명의 다른 실시예를 도면에 기초하여 설명한다. 도 58a에 있어서, 도광판(11)의 단부에는 광원(2)을 배치한다. 도광판(11)은 도 58b에 표시하듯이 투명판의 한쪽면에 돌기형상(12)을 설치하며, 돌기형상(12)의 각 면은 전부 도광판(11)과 대략 수직인 면 및 대략 평행한 면으로 구성된다. 도광판(11)은 대략 굴절률 1.4이상의 투명재료로 형성되지만, 예컨대 굴절률이 1.4인 경우, 임계각이 45도로 된다. 즉 광원(2)으로부터의 광속은 광선(109a)이나 광선(109b)에 표시하듯이 단부로부터 입사하면 경사면(212)에서 반사되고, 도광판(11)과 평행한 면에 대하여 대략 45도 이하의 벡터를 갖는 광선으로 변환되고, 도광판(11)중에서 전반사를 반복한다. 그 중에서 돌기형상(12)인 측면에 도달하면 출광할 수 있다. 이로 인해, 조명장치의 배면에서의 출광이 많고, 피조명체(6)를 효과적으로 조명할 수 있다.
돌기형상(12)인 각면은 도광판(11)과 대략 수직인 면 및 대략 평행한 면으로 구성된다. 도광판(11)내를 진행하는 광선은 도광판(11)과 평행한 면에 대하여 대략 20도 이하의 성분이 많으므로, 도광판(11)내를 도광하는 광선의 대부분은 돌기형상(12)인 측면에 임계각이상으로 도달되고, 도광판(11)으로부터 출광할 수 있다. 이상과 같이 도광판(11)과 대략 수직인면 및 대략 평행한 면이면 자유로운 형상을 취할 수 있지만, 원기둥면이나 그것에 준하는 형상이 면의 각도를 일정하게 할 수 있는 것, 또는 방향성이 없어지므로 유리하다.
돌기형상인 밀도, 크기에 대해서는 상술까지의 볼록형상 또는 오목형상인 경우와 변하는 점은 없고, 내용도 그것에 준한다.
이와 같이 도광판에 돌기형상을 설치한 경우, 상술까지의 볼록형상 및 오목형상인 경우와 비교하여, 관찰자측의 출광이 적고 효율이 양호하다는 특징을 갖는다.
(제16의 실시예)
피조명체에 액정표시패널을 사용한 예를 도 59에 표시한다. 도광판(11)은 액정표시패널(2001)의 전면에 배치된다. 액정표시패널(2001)의 배면에는 반사판(2002)을 배치하고, 반사형 액정표시장치를 구성하고 있다. 도광판(11)은 액정표시패널(2001)측으로 광선을 투사함과 아울러 반사판(2002)에 의하여 반사된 광선을 거의 분산하지 않고, 투과하는 기능을 갖는다. 이것은 외광이 충분히 있을 때에는 광원(2)을 소등하여 사용하고, 이 경우, 도광판(11)은 간단한 투명판으로서 작용하여 시인성을 떨어뜨리지 않고, 표시품질에 영향을 주지 않는 것에 유효하다. 또, 외광이 충분하지 않는 어두운 곳에서는 점등하여 사용한 경우, 도광판(11)은 액정표시패널(2001)을 조명하고, 반사판(2002)에 의한 반사광은 도광판(301)이 상술한 소등시와 마찬가지로 단지 투명판으로서 기능하여 그대로 투과하므로, 높은 시인성을 유지하므로 유효하다.
또 조명장치를 액정표시패널의 배면에 배치된 투과형 액정표시장치는 조명장치에서의 광선이 액정표시패널을 1회만 투과하여 명부암부의 콘트라스트를 발생하는 점에 대하여, 이와 같은 조명장치를 액정표시패널의 전면에 배치한 반사형 액정표시장치는 조명장치로부터의 광선이 1회 액정표시패널을 투과한 후 반사판에 의해서 반사되어 또 1회 투과하므로, 보다 콘트라스트가 높아지므로서 높은 시인성을 얻기 위하여 유효하게 되어 있다.
도 60에 기판(2003)상에 광원으로서 발광다이오드(LED)(2)를 배치하고, 액정표시패널(2001), 반사판(2002), 도광체(11)를 유닛으로 한 예를 표시한다. 본 발명의 조명장치에 의하여 이와 같은 구성이 가능하게 된다.
이 액정표시장치를 이동전화 등의 전자기기에 사용하며, 이동전화에 표시부에 상술한 표시체(2000)를 구비할 수 있다. 특히 휴대형전자기기에 있어서 전력절약화를 도모하는데 있어서 유효하다.
이상 설명한 바와 같이, 제12 내지 제16의 실시예 및 그 변형예에 의하면, 외광을 이용하는 게시물, 액정표시체 등에 적합한 박형면조명을 제공할 수 있다. 또 휴대용전산기단말과 같은 용도에 있어서, 전력절약 때문에 밝은 곳에서는 조명을 끄고 사용하여도 표시품질을 떨어뜨리지 않고, 점등시라도 형광관, LED, 전구 등을 사용하여 보다 저소비전력으로 콘트라스트의 높은 액정표시장치를 제공할 수 있다.
(제17의 실시예)
최초로, 제17 내지 제28의 실시예에 관하여, 이들의 실시예가 구체화하는 발명의 배경을 설명한다.
본 발명의 1개의 측면인, 조명장치를 탑재한 표시기기라고 하는 관점에서, 이 표시기기에 관한 종래의 기술을, 반사형 액정표시장치를 예를 들어서 설명한다.
반사형 액정표시장치는, 미소한 전력으로 동작하는 표시장치로서, 시계, 전자식 탁상계산기, 휴대전화, 소형정보기기, 각종가전제품 등의 정보전달매체로서, 큰 발전·보급을 이루어 왔다. 표시모드도, TN형(트위스티드·네마틱), STN형(슈퍼 트위스티드·네마틱), 강유전형 등, 다종류의 것이 개발되어 있다.
도 62는 현재 일반적으로 사용되고 있는 반사형 액정표시장치의 단면도이다. 21, 22는 각각 상, 하 기판이고, 서로 대향하는 면상에 각각 투명전극막(26, 27 및 28)을 보유한다. 29는 해당 상, 하기판(21과 22)과의 사이로 삽입된 액정층이고, 액정층(29)의 액정재료, 액정분자배열을 선택함으로써, 상술한 TN형, STN형, 강유전형 등의 표시모드를 임의로 선택할 수 있지만, 기본적인 반사형 액정표시장치의 단면구조는 도 62에 표시된 대로이다. 23은 상편광판, 24는 하편광판, 25는 반사판이다. 다음에 기본적인 동작에 대하여 설명한다. 입사광(30, 31)은 상편광판(23)을 통과함으로써 편광으로 된다. 이후에, 전압인가부(여기서는, 투명전극(26)과 투명전극(28)에 끼워진 영역으로 한다)와, 전압무인가부(여기서는, 투명전극(27)과 투명전극(28)에 끼워진 영역으로 한다)등에서는, 액정층내의 광학적성질이 변하며, 결과적으로 해당 액정층(29)을 통과한 각각의 편광(30 과 31)의 각 편광축은 서로 대략 직교한 방위를 취하며 하편광판(24)에 도달한다. 이때에, 하편광판(24)의 편광축의 방위를 최적으로 설정하면, 도 62에 표시하듯이, 입사광(30)은 해당 하편광판(24)으로 흡수되어 흑색표시외관으로 되고, 입사광(31)은 그 하편광판(24)을 투과하며 반사판(25)에서 반사되어 재차, 하편광판(24)을 투과하고, 액정층(29), 상편광판(23)을 통과하여 외부로 출사된다. 따라서, 전압무인가부의 표시외관은 백색(상세하게는 회색)으로 된다. 이상의 동작은 상기한 액정층이 TN형, STN형, 강유전형 모두 공통이다. 상세한 동작원리에 대해서는 문헌1( 「액정디바이스핸드북」, 일본학술진흥회 제142위원회편, 일간공업신간사발행, P303∼386)에 기재되어 있다. 이때에, 반사형 액정표시장치로서 중요한 과제는, 어떻게 밝은 반사형표시장치를 실현하는 가이다. 상술한 현재의 반사형 액정표시장치에 있어서는, 흑색표시부분은 거의 충분한 흑색을 표현하고 있지만, 백색표시부는 통상의 종이의 백색에는 전혀 미치지 못하고, 약간 어둑한 곳에서는 대단히 보기 흉한 표시로 되어 버린다. 이 바람직한 백색표시가 얻지 못하게 되는 이유로서는,
(1)상편광판(23)에 의하여, 입사광(31)의 대략 60%의 광이 흡수되어 버리며, 나머지의 40%의 광이 액정층(29)으로 도달한다.
(2)더욱이, 하편광판(24)에서 약 5%, 더욱이 반사판(25)에서 약 10%, 또한 하편광판(24)에서 5%, 그리고 상편광판에서 약 5%의 광이 각각 흡습된다.
결과적으로, 백색광으로서 외부로 복귀하는 광(32)의 강도(I)는,
I≒0.40×0.95×0.9×0.95×0.95×I0…(1)
≒0.3×I0
(I0…입사광(31)의 강도)
로 되고, 결과적으로 입사광의 약 30%의 밝기의 화면밖에 얻지 못하며, 종이와 같이, 입사광의 70∼80%를 반사하는 밝기를 가진 백색지표시에 비교하여, 종래의 반사형 액정표시장치는 어두워서 보기 어려운 표시장치였다.
그러나 최근, 인용례1(PCT WO95/17692) 및 인용례2(J. Phys, D:Appl. Phys. Vol. 8, 1975, P144l∼1448)에 표시되는 바와 같은 편광분리기능을 가진 편광분리판을 상기한 하편광판(24)과 반사판(25) 대신에 사용하면, 원리적으로 출사광의 강도를 입사광의 36%정도까지 높일 수 있고, 도 62에 표시하는 종래의 반사형 액정표시장치에 비교하여 약 20%의 밝기의 향상이 기대되며, 장래의 유망한 반사형 액정표시장치로서 기대된다. 도 63은, 상기한 인용예1에 기초하는 신규한 편광분리판의 일예이고, 다층막 편광반사판의 기능설명도이다. 그 다층막 편광반사판(35)은, A, B2종류의 투명필름을 서로 교대로 적층한 100층이상(도 63에서는, 생략하여 4층만 나타내고 있다)의 다층막으로 된다. 상기한 다층막 편광반사판(35)의 상부로부터 입사된 광(36)은 해당 다층막 편광반사판(35)에 의하여, 한쪽의 편광성분(S파 또는 P파)만 투과(37)하고, 다른쪽의 편광성분(P파 또는 S파)을 반사(38)시키는 편광분리기능을 갖는다. 따라서, 종래의 편광판과는 달리 광을 흡수하는 일이 없으므로, 광을 유효하게 이용할 수 있는 것은 명확하다.
도 64는, 상기한 인용예2에 의거하는 또 1개의 편광분리판의 예이고, 1/4파장판(41)과 콜레스테릭액정층(42)과 광흡수판(43)등이 적층된 구조를 보유한다. 기능은 상술한 다층막편광반사판과 동일하며, 한쪽의 편광성분(44)(여기서는 지면에 평행한 편광축을 지닌 광)은, 1/4파장판(41)과 콜레스테릭 액정층(42)을 투과(46)하며, 아래의 광의 흡수층(43)에 도달한다. 또, 다른쪽의 편광성분(45)(여기서는 지면에 수직인 편광축을 지닌 광)은, 1/4파장판(41)과 콜레스테릭액정층(42)에서 반사되어 반사광(47)으로 된다. 상술한 편광분리의 상세한 원리에 대해서는 상기한 인용예1, 2를 참조하고 싶다.
도 65는, 상기한 편광분리판을 사용한 반사형 액정표시장치의 단면도이다. 51, 52는, 각각 상,하기판에서 서로 대향하는 면상에 투명전극막(55, 56) 및 (54)을 보유한다. 59는 상편광판, 53은 액정층, 57은 편광분리판이고, 여기서는 상술한 다층막 편광반사판을 사용하고 있다. 물론, 상술한 1/4파장판과 콜레스테릭 액정층 등을 조합시킨 편광분리판을 대신하여 사용해도 그 기본적인 동작은 변하지 않는다. 58은 광흡수부이고, 흑색 외에 적색, 녹색, 청색 등 임의의 색이라도 좋다. 다음에 표시동작에 대하여 설명한다. 입사광(60, 61)도 상편광판(59)에서 편광으로 되고, 각각 액정층(53)으로 전진한다. 상술했듯이, 전압인가영역(63)과 전압무인가영역(64)등에서는 해당 액정층(53)의 광학적 상태가 달라지므로, 각각의 입사광(60과 61)은 해당 액정층(53)을 통과한 후에서는, 각각의 편광축은 서로 대략 직교된 방향의 편광으로서 해당 다층막 편광반사판(57)에 도달한다. 여기서는, 입사광(60)은 그 다층막 편광반사판(57)을 그대로 투과하여, 광흡수부(58)에 도달하고, 거기서 흡수되도록 미리 그 다층막 편광반사판(57)의 광축을 설정해둔다. 따라서, 상기한 전압인가영역(63)에서는 흑색, 혹은 광흡수부(58)의 착색색으로 된다. 한편, 입사광(61)은 상기한 다층막 편광반사판(57)에서 반사되며, 출사광(62)으로 되어서 밖으로 나간다. 따라서, 상기한 전압무인가영역(64)에서는, 백색외관(상세하게는 회색외관)을 나타낸다. 여기서는 도 62에 있어서의 하편광판(24)과 반사판(25)대신에 다층막 편광반사판(57)과 광흡수부(58) 등을 사용하고 있으므로, 입사광(61)은 광흡수에 의한 손실을 받는 일 없이 반사되므로, 도 62의 종래의 표시장치에 비교하여 밝은 반사형 액정표시장치로 된다. 결국, 입사광(61)은, 상편광판(59)에서 약 60%의 광이 흡수되지만, 다층막 편광반사판(57)에서는 광흡수를 받지 않고 그대로 반사되어, 재차 통과하는 상편광판(59)에서 약 5%의 광흡수를 받는 뿐이고 외부로 방출되어 반사광(62)으로 된다.
따라서, 반사광(62)의 강도는 아래의 식(2)으로 표시하게 된다.
I≒0.4×0.95×I0≒0.38×I0…(2)
(I:출사광(62)의 광의 강도, I0:입사광(61)의 광의 강도)
이때에 상기한 편광분리판내에 있어서의 광산란 등에 의한 광 손실을 5% 가미하여도 (I)식에 비교하여 약 20%밝기가 향상된 반사형 액정표시장치가 얻어진다. 따라서, 금후의 반사형 액정표시장치로서는, 밝기와 시인성의 개량 때문에 상술한 편광분리판을 종래의 하편광판 대신에 사용하는 것이 바람직하다.
그러나, 이때에 한가지 큰 문제가 있다.
그것은, 어두운 곳에서의 조명방법이다. 반사형 액정표시장치는, 상술했듯이, 시계, 휴대전화, 데이터터미널 등, 야간에도 충분한 표시기능을 완수시키도록 조명장치가 필수의 전자기기에 탑재되는 경우가 많다. 상기한 요구를 충족시키기 위하여, 도 62로 표시된 종래의 반사형 액정표시장치에서는, 도 66에 표시하는 반투과형 액정표시장치와 같이 액정표시장치(65)의 반사판으로서 반투과형반사판(68)을 사용하고 있다. 해당 반투과형반사판(68)으로서는, 다종, 상품화되어 있지만, 일반적인 것으로서 80%의 광을 반사하고, 10%의 광을 투과시키는 것이 많다(나머지의 10%는, 반사층에서의 광흡수손실이다). 따라서, 밝은 환경하에서는 상면에서 입사된 광의 80%을 반사시켜 반사형 액정표시장치로서 기능시킨다. 한편, 어두운 환경하에서는 상기한 액정표시장치(65)의 배면에 배치된 발광체(70)로부터의 광을 투과율 10%의 해당 반투과형반사판(68)을 통하여 이면에서 조사하여 표시를 독해시키고 있다. 이때에, 배면에 배치된 발광체(70)는, 도 66에 표시하듯이, 해당 도광판(66)과 도광판(66)의 단부에 배치된 발광원(67)과 동일하게 하면에 배치된 반사판(69)으로 적어도 구성된다. 이 발광체로서는, 발광원(67)에서 발하게 된 광을 해당 도광판(66)에 도입하고, 해당 도광판(66)에 설치된 광산란 핵에 의하여 산란시켜, 해당 도광판(66)의 상면에서 광을 출사시키는 발광체가 일반적이지만, 이밖의 발광체로서 평면형의 EL(일렉트로·루미네센스)발광체가 사용되는 것도 시계 등에서는 많다.
이와 같은 배면에 배치된 발광체를, 도 65에 표시된 개량된 새로운 반사형 액정표시장치에 채용할 수는 없다. 그 이유는, 도 65에 표시한 대로, 광흡수층(58)에 의하여 이면에서의 광은 차단되어 상면으로 광을 도입할 수는 없기 때문이다. 물론, 광흡수층(58)에 일부투과성(예컨대, 10%의 광투과성)을 부여하면, 종래와 동일하게 배면조명도 가능하게 되지만 이 경우에도 2가지의 문제가 있다.
그 첫째는, 반사형표시시에, 흑색표시부분이 100%의 광을 흡수하지 않으므로, 약간 회색 빛이 있는 흑색표시로되어 표시콘트라스트비가 낮아져 버린다. 두번째는, 편광분리판의 원리에서 명확하듯이, 표시면의 흑백표시가, 전면에서 광을 받는 경우와 배면에서 광을 받는 경우 등에서는 그 표시가 반전(백표시→흑표시, 흑표시→백표시)하여 버리므로, 그다지 바람직하지 않다.
이상과 같이 편광분리판을 사용하여 밝기를 개량한 반사형 액정표시장치의 어두운 환경하에서의 조명방법에 대해서는, 종래 배면조명방법이 사용되지 않는, 큰 과제를 남기고 있다.
그래서, 상술한 바와 같은 편광분리판을 종래의 하편광판과 반사판의 대신에 사용한 밝은 반사형 액정표시장치에 있어서는, 특개평6-289391호나 특개평6-324331호에 표시되는 것과 같은 전방조명, 즉, 액정표시장치의 상면에 배치된 투과형의 조명장치를 사용하는 것이, 어두운 환경하에서의 표시독해기능을 실현하기 위하여 유효하다.
한편, 상술한 휴대전화, 시계, 카메라, 데이터터미널 등의 소형 휴대형 전자기기에 사용되는 액정표시장치의 발광원으로서는 LED(발광다이오드), 소형전구등,점형상광원이 널리 사용되어 있다. 이들은, 종래에 잘 사용되고 있던 형광관에 비하여, 승압장치 등 특별한 기구를 필요로 하지 않고, 경량이며, 콤팩트이며, 또 고주파, 고전압을 사용하지 않으므로 안정성이 우수하고, 전파장해발생원으로도 되지 않는다. 또 전력제어가 쉽고, 저소비전력용도에도 쉽게 대응할 수 있다. 특히 LED는 수명이 반영구적이고, 색에 대해서는 최근에는 적색, 녹색, 청색, 그들의 혼합색, 백색도 가능하게 되어 있다. 전구를 사용한 경우는 수명이 짧게 되지만 값이 싸고, 교환도 쉽게할 수 있다. 이상의 이유에서, 상술한 소형 휴대기기의 표시를 조명하는 광원으로서는, LED, 소형전구 등, 점형상광원이 가장 바람직하다.
그래서, 상술한 특개평6-289391호나 특개평6-324331호에 표시하는 전방조명중에서 상술한 도 2a 및 도 2b에 표시하는 리브형상인 돌기를 사용한 도광판(도 2a 는 부분단면도, 도 2b는 전체의 사시도이다)과, 그 도광판의 단부에 발광원으로서 LED나 소형 전구 등의 점형상광원을 배치한 전방조명을 사용해보면, 도광판(11)의 출광면(13)과 돌기(12)의 측면(15)과의 교선부는 제조상, 미소한 곡면을 가지므로, 반출광면(17)측(관찰자측)에 몇 개의 반사광(19c)이 새어나오며, 관찰자로서는 휘점으로서 관찰되는 것을 알 수 있다. 도 2b에 표시하듯이, 돌기(12)가 리브형상이고, 이 교선부가 직선이면, 점형상광원(14)과 상기한 휘점과 관찰자는 동일평면상으로 배치되게 되며, 관찰자에게는 도광판상의 특정위치가 휘점으로 되어서, 해당 휘점이 각 리브형상인 돌기의 근원에 나타나 전체로서 연속적인 휘선이 발생된 것같이 보임과 아울러, 관찰자의 눈의 이동에 따라 그 휘선도 이동한다. 이들은 해당 전방조명의 하부에 배치되는 피조명물인 반사형 액정표시장치의 시인성을 현저하게 저하시키는 것임을 알 수 있었다.
그래서, 제17 내지 제28의 실시예에 관한 표시기기에서는, 상술된 바와 같이 편광분리판을 사용한 밝은 반사형 액정표시장치에 있어서, 그 조명수단으로서, 전방조명을 사용하고, 그 발광체로서 LED, 소형 램프 등, 점형상인 광원을 사용했을 때에 발생하는 리브형상인 근원부에 있어서의 규칙적인 반사에 의한 상기한 휘선의 발생을 방지하는 것, 더욱이 점형상광원이므로 돌기패턴의 1차원인 배열에서 발생하는 휘도의 불균일의 해소라는 과제를 해결하는 것을 목적으로 하고, 점형상광원을 사용하여 소비전력의 절약이 가능하고, 품질이 높은 조명수단을 구비하는 액정표시장치 및 해당 액정표시장치를 표시부에 갖는 휴대전화기기, 시계, 카메라, 데이터터미널기기 등의 각종 전자기기를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
그럼, 상술한 배경을 기초로 제17의 실시예를 설명한다.
도 61a, 도 61b는 본발명에 의거하는 전방조명의 단면도 및 외관도이며, 도광판(11)의 단면에는 1개 또는 복수의 점형상광원(2)을 배치한다. 도광판(11)은 도 61b에 표시하듯이 투명판의 한쪽면에 돌기(12)를 설치하며, 돌기(12)의 각 면은 전부 출광면(13)에 대하여 대략 평행한 면(저면(14))과 대략 수직인 면(측면(15))으로 구성된다. 도광판(11)은 대략 굴절률 1.4이상의 투명재료로 형성된다. 점형상광원(2)으로부터의 광속은 광선(19a)이나 광선(19b)으로 표시하듯이 단면(16)에서 입사한 후, 도광판(11)중에서 전반사를 반복하여 돌기(12)의 측면(15)에 도달하고, 그곳에서만 사출되므로, 조명장치의 하면에서의 출광이 많고, 피조명물(86)(여기서 는, 상술한 바와 같은 편광분리판을 하부에 배치한 반사형 액정표시장치이다. 이하, 본 실시예에서는 피조명물과는 상기한 반사형 액정표시장치를 가리킨다)은 효과적으로 조명할 수 있다.
도광판(1)을 형성하는 투명재료는, 예컨대, 상술한 것과 마찬가지의 것을 사용할 수 있다. 또 점형상광원(2)으로서는 발광다이오드(LED), 전구 등이 사용된다.
이상의 구성에 의하여, 본 조명장치는 피조명물(86)의 전면에 배치하여, 외광이 충분한 밝기일 때는 조명을 끄고 피조명물(86)을 관찰하고(이때, 해당 도광판(11)은 마치 투명평판이 피조사물(86)의 위에 탑재된 것과 마찬가지의 외관이고, 해당 피조사물의 표시성능에는 거의 영향하지 않는 것이 확인되어 있다), 외광이 충분하지 않은 어두울 때에는 조명을 점등하여 피조명물(86)을 관찰할 수 있는 파트타임 조명을 실현할 수 있다.
더욱이, 본 실시예에 의하면, 도광판(11)의 하면에 복수의 점형상인 광확산부(12)를 설치하고, 그 형상을 돌기와 같이 대략 원기둥형상으로 하면, 상술한 과제였던 휘점은 도광판(11)면내에 똑같이 분포되며, 상술한 표시의 시인성을 손상시키는 직선적인 강한 휘선이 발생하지 않는 것이 확인되었다. 더욱이, 관찰위치에 관계없고, 균일한 시인성을 얻는 것을 확인할 수 있었다.
또, 상술했듯이 종래의 반투과형 반사판을 사용한 반사형 액정표시장치에 있어서는, 반사형 표시의 밝기를 희생시키고, 또 야간의 조명에 대해서도 상기한 반투과형 반사판을 통하여 뒷면으로부터 조명해 왔으므로, 조명광원의 발광량의 10%이하의 에너지밖에 조명에 기여할 수 없으므로 에너지의 낭비가 크고, 특히 전지를 에너지원으로 하는 전자기기, 예컨대 휴대전화기기, 시계, 카메라, 데이터터미널기기 등의 전지수명을 단축시키는 문제가 있었지만, 본발명에 의거하는 전방조명을 사용하면, 조명에너지의 50% 이상도 조명광으로서 이용할 수 있으므로, 상기한 각종 전자기기의 전지수명을 연장하는 것에 유효한 수단으로 된다.
이상의 전방조명을 갖는 액정표시장치를 표시부에 갖는 전자기기는, 종래의 반투과형 반사판을 사용한 액정표시장치를 갖는 전자기기에 비하여, 낮에는 밝은 반사형 표시가 얻어짐과 아울러, 야간에는 조명에 요하는 전력의 이용효율이 높고 소비전력 절약화가 가능하며, 특정 휘선의 발생이 없는 균일하고 밝은 표시조명을 갖는 전자기기를 제공할 수 있다.
돌기(12)의 크기(원기둥의 저면(14)의 직경)는, 가시광의 파장이 대략 380nm에서 700nm정도인 점에서, 회절에 의한 영향이 발생하지 않기 위해 5㎛ 정도 이상은 필요하며, 또, 돌기(12)부가 육안으로 알아볼 수 없을 정도의 크기이기 위해 대략 300㎛ 이하가 바람직하다. 이것에 더하여, 제조상의 편리성으로부터 돌기의 크기는 대략 10㎛이상 100㎛ 이하가 바람직하다. 또 돌기(12)의 높이와 폭(원기둥의 저면(14)의 직경)의 비는, 도광판(11)내에서의 광선은 평면방향의 앙각(광선과 평면(도 61a에서는 13 또는 17의 면)과의 이루는 각)이 45도 이하이므로, 1대 1 이하로 좋고, 실제로는 20도 이하의 광선이 90% 이상을 점유하므로 1대 2 정도까지 충분한 성분을 발휘한다.
(제18의 실시예)
도 67에 있어서, 도광판(11)의 반출광면(17)측으로 오목형상(12a)을 갖는다. 오목형상(12a)은 임의의 크기, 형상(다각추, 원추, 타원구, 구 등)을 가지며, 그 오목형상(12a)에 도달한 광속을 도광판(11) 평면에 대하여, 큰 앙각을 갖는 광속으로 변환하는 기능을 보유하지만, 중심각 90도 이하의 대략 구면으로 함으로써 양호한 특성을 표시하는 것을 알 수 있었다.
점형상광원(2)으로부터 도광판(11)에 안내된 광속은 도광판(11)내에서 전반사를 반복하여 도광해가지만, 도광판(11)의 반출광면(17)에는 오목형상(12a)이 설치되어 있고, 그곳에 도달된 광속은 도광판(11) 평면에 대하여, 큰 앙각을 갖는 광속으로 변환되며, 출광면(13)에서 출광할 수 있다. 도광판(11)의 출광면(13)측에, 피조명물(86)을 배치함으로써, 본 구성은 면형상 조명으로서 기능한다. 또 반출광면(17)측의 오목형상 이외의 면은 출광면(13)측과 평행하므로, 평판과 교차하는 방향에서의 광(즉, 상부, 하부에서의 광)에 대해서는 광선을 투과하는 수직광선투과 기능도 갖는다. 이런 것에 의하여, 밝은 환경하에서 점형상광원(2)을 소등하여 외광에 의하여 액정표시를 관찰할 때, 도광판(11)은, 거의 투명평판과 마찬가지로 보이고 특히 표시외관을 열화시키는 일은 없다.
이들의 오목형상(12a)은 조명부의 면적에 대하여, 임의의 면적비로 설정할 수 있다. 그러나, 오목형상(12a)의 면적비를 크게 취함으로써, 조명효율을 높일 수 있지만, 수직투과광선의 비율을 감소시켜, 표시된 시인성을 저하시킨다. 실제로는 50%를 초과하는 면적비로 설정하는 것은 현실적이지 않고, 어두울 때의 파트타임 조명으로서는, 10% 전후의 면적비로 설정하는 것이 타당하다. 또, 상술한 조명휘도의 균일화 때문에 밀도를 가감할 때에도, 10% 정도이면, 수직투과부의 면적비는 80∼90% 정도의 폭이고, 시인성에 대하여 위치에 의한 불균일은 느껴지지 않는다.
오목형상(12a)인 크기(직경 또는 최대경)는, 가시광의 파장이 대략 380m에서 700nm 정도이므로, 회절에 의한 영향이 발생하지 않기 위해 5㎛ 정도 이상은 필요하며, 또, 오목형상(12a)부가 육안으로 알아볼 수 없을 정도의 크기이기 위해 대략 300㎛ 이하가 바람직하다. 이상의 내용에 더하여, 제조상의 편리성에서 오목형상인 크기는 대략 10㎛ 이상 100㎛ 이하가 바람직하다.
본 실시예에 있어서도, 상술한 과제였던 휘점은 도광판(11)면내에서 똑같이 분포되고, 상술한 과제였던 표시의 시인성을 손상시키는 직선적인 강한 휘선이 발생하지 않는 것이 관찰되었다. 더욱이, 관찰위치에 관계없이, 균일한 시인성을 얻는 것을 확인할 수 있었다. 그리고, 특히 본 실시예에 있어서는, 피조사물(86)로의 출광광선의 입사각이 제17의 실시예에 표시된 도광판의 경우보다도 보다 수직에 가까워지며 조명효율이 보다 향상하는 것이 인정되었다.
이상의 전방조명을 갖는 액정표시장치를 표시부에 갖는 전자기기는, 종래의 반투과형 반사판을 사용한 액정표시장치를 갖는 전자기기에 비하여, 낮에는 밝은 반사형 표시가 얻어짐과 아울러, 야간에는 조명에 요하는 전력이 적고, 특정 휘선의 발생이 없는 균일하고 밝은 표시조명을 가진 전자기기를 실현할 수 있었다.
(제19의 실시예)
도 68에 있어서, 도광판(11)의 반출광면(17)측에 볼록형상(12b)을 갖는다. 볼록형상(12b)은 임의의 크기, 형상(다각추, 원추, 타원구, 구 등)을 가지며, 그 볼록형상(12b)에 도달한 광속을 도광판(11)의 면에 대하여, 큰 앙각을 갖는 광속으로 변환하는 기능을 갖지만, 정상각 120도 이하의 대략 원추면으로 함으로써 양호한 특성을 표시하는 것을 알 수 있다. 볼록형상(12b)의 밀도, 크기에 대해서는 상술한 오목형상인 경우에 준한다.
본 실시예에 있어서도, 상술한 휘점은 도광판(11)면에 똑같이 분포하고, 상술한 과제였던 표시의 시인성을 손상시키는 직선적인 강한 휘선이 발생하지 않는 것이 관찰되었다. 더욱이, 관찰위치에 관계없고, 균일한 시인성을 얻는 것을 확인할 수 있었다. 그리고, 제18의 실시예와 마찬가지로 제17의 실시예에 비하여 조명효율이 보다 향상하는 것이 인정되었다.
이상의 전방조명을 갖는 액정표시장치를 표시부에 갖는 전자기기는, 종래의 반투과형 반사판을 사용한 액정표시장치를 갖는 전자기기에 비하여, 대낮에는 밝은 표시가 얻어짐과 아울러, 야간에는 조명에 요하는 전력이 적고, 특정 휘선의 발생이 없는 균일하고 밝은 표시조명을 가진 전자기기를 실현할 수 있었다.
(제20의 실시예)
도 69에 있어서, 도광판(11)의 반출광면(17)측으로 광의 확산부재층(12c)을 갖는다. 광확산부재층(12c)은 임의의 크기, 형상을 가지며, 그 광확산부재층(12c)에 도달한 광속을 도광판(11)의 면에 대하여, 큰 앙각을 갖는 광속으로 변환하는 기능을 보유한다. 즉 이 광확산부재층(12c)은 출광면(13)측으로의 광확산기능과 반출광면(17)측으로의 차광성을 가지고 있다. 차광성을 확보하기 위하여 추가로 차광층을 씌울 수도 있다. 광확산부재층(12c)의 밀도, 크기에 대해서는 상술한 오목형상인 경우에 준한다.
본 실시예에 있어서도, 상술한 휘점은 도광판(11)면내로 똑같이 분포하며, 상술한 과제였던 표시의 시인성을 손상시키는 직선적인 강한 휘선이 발생하지 않는 것이 관찰되었다. 더욱이 관찰위치에 관계없고, 균일한 시인성을 얻는 것을 확인할 수 있었다.
또, 본 실시예에 표시된 전방조명을 사용한 전자기기에 있어서도 상술한 실시예와 마찬가지로 밝기와 전력절약의 조명의 효과가 확인되었다.
(제21의 실시예)
도 70에 있어서, 이상으로 진술한 것과 같은 점형상인 광추출형상(12x)을 도광판(11)상에 있어서, 점형상광원(2)의 근방에서는 드물게, 점형상광원(2)으로부터 멀어짐에 따라서 조밀하게 분포시킨 예를 표시한다. 점형상광원(2)의 근방에서는 도광판(17)중의 광속밀도가 높지만, 광추출형상(12x)에 의하여 광선이 확산하여, 점형상광원(2)으로부터 멀어짐에 따라서 광속밀도가 낮아지므로, 연속적으로 광추출형상(12x)을 조밀하게 설치하고 있다. 이로 인해, 보다 균일한 조명이 가능하게 되었다.
본 실시예에 있어서도, 상술한 휘점은 도광판(11)면내에 똑같이 분포하고, 상술한 과제였던 표시의 보기쉬움을 손상시키는 직선적인 강한 휘선이 발생하지 않는 것이 확인되었다. 더욱이, 관찰위치에 관계없이, 균일한 시인성을 얻을 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 그리고, 본 실시예의 전방조명을 사용한 전자기기에 있어서도, 마찬가지의 효과가 확인되었다.
(제22의 실시예)
제72도에 있어서, 도광판(11)의 반출광면(17)측에는 투명판 또는 투명시트(128)가 배치된다. 도광판(11)과 투명판 또는 투명시트(128)의 사이는 밀착해 있지 않고, 공기층이 존재한다. 도광판(11) 표면은 약간이라도 손상이 있으면, 그곳에서 내부를 도광하는 광선이 반사되고, 표면으로부터는 휘점이나 휘선으로서 확인할 수 있다. 이들은 피조명물(86)의 전면에 배치하는 조명으로서는 보기 흉할 뿐만 아니라, 표시콘트라스트의 저하 등 현저하게 시인성을 저하시키는 것이다. 투명판 또는 투명시트(128)는 도광판(11)에 대하여 공기층을 개재하고 있으므로, 광원(2)으로부터의 광속이 깊숙이 들어가는 일은 없고, 이때에 손상을 입혀도 휘점, 휘선이 생기는 일은 없다. 또 이 경우에, 손상의 상대면적은 근소하므로, 피조명물(86)에 관한 시인성에 대한 영향도 극히 작다. 본 도광판(11)을 전치면 조명으로서 사용하기 위해서는, 이 투명판 또는 투명시트(128)의 존재가 바람직하다. 투명판 또는 투명시트(128)로서는 아크릴수지, 폴리카보네이트수지, 비결정성 폴리올레핀수지 등의 투명수지, 글라스 등의 무기투명재료가 사용된다.
또한, 이 투명시트(128)는, 휴대전화기기, 시계, 카메라, 데이터터미널기기 등, 전자기기에 일반적으로 사용되고 있는 액정표시부를 보호하기 위한 투명커버판과 겸용시키면, 부품점수를 감소시키는 것으로 됨과 아울러, 표면반사에 의한 반사형 표시성능의 저하를 보다 적게할 수 있어서 바람직하다.
(제23의 실시예)
도 73에 있어서, 도광판(11)의 적어도 1개의 단면에는 라이트가이드로서 봉형상인 광확산체(1318)를 배치하고, 더욱이 봉형상인 광확산체(1318)의 단면에는 점형상광원(2)을 배치한다. 봉형상인 광확산체(1318)는 단면에 배치하는 점형상광원(2)의 광속을 도광하며, 내부에 넣어진 확산재나 표면에 설치된 광확산형상에 의하여 봉형상인 광확산체(18)의 표면으로부터 균일하게 광속을 분산시키고 선형상으로 광원화하는 기능을 갖는다. 봉형상 광확산체(18)의 표면으로부터 사출한 광은 도광체(11)의 단면(16)에 안내되어 도광판(11)내로 도광한다. 도광판(11)의 표면에는 상술한 바와 같은 광추출형상이 형성되어 있지만, 광추출형상이 특개평6-289391호나 특개평6-324331호에 표시되는 것과 같은 리브형상이나 각주형상이라도, 도 2b에 표시하듯이 점형상광원이 직접 입사한 경우와 같은 특정위치의 휘점은 나타나지 않는 것이 확인되었다.
봉형상인 광확산체(1318)는 도 73a와 같이 투명수지중에 다른 굴절률을 지닌 투명체(1422a)를 넣은 것, 도 73b와 같이 투명수지의 표면에 인쇄 등에 의하여 광확산패턴(1422b)을 형성한 것이 사용된다.
도 74는, 도 73a나 73B에 표시된 것과 마찬가지인 봉형상인 광확산체(1602)와 리브형상인 돌기(1612)를 갖는 도광판(11)으로 된 전방조명이고, 이외에, LED 등 점형상인 광원이 해당 막대형상인 광확산체(1602)의 단부에 배치되어 있지만, 도면에서는 생략되어 있다. 상술했듯이, 봉형상인 광확산체(1602)측면에서는 광이 대략 똑같이 출광하여 도광판(11)에 입사하고, 리브형상인 돌기부의 측면에서 아래쪽으로 출광하여 피조사물을 조명한다. 이와 같이, 점형상광원에서의 광은, 봉형상인 광확산체에 의하여 마치 선형상인 광원과 같이 변환되어서 도광판(11)으로 입사하므로, 리브형상인 돌기를 보유하는 도광판에서도 상술한 과제였던 휘점 및 휘선의 발생이 없는 균일하고 밝은 전방조명을 실현할 수 있다.
(제24의 실시예)
이상, 본발명에 의거하는 각종 전방조명의 실시예를 기초하여 설명하였으나, 하부에 편광분리판을 갖는 반사형 액정표시장치에 상술한 구체예에 의거하는 전방 조명을 탑재한 실시예를 도 75에 표시한다.
도광판(11)은, 그 선단부에 배치된 점형상광원(12)과 아울러 액정표시패널(152)의 전면에 배치된다. 액정표시패널(152)의 배면에는 상기한 편광분리판과 착색광흡수층 등으로 된 153을 배치하고, 반사형 액정표시장치를 구성하고 있다.
도광판(11)은 액정표시패널(152)측으로 광선을 투사함과 아울러 편광분리판(153)에 의해서 반사된 광선을 거의 분산하지 않고 투과하는 기능을 갖는다. 또 외광이 충분히 있을 때에는 광원(12)을 소등하여 사용하고, 이 경우에, 도광판(11)은 단지 투명판으로서 작용하여 시인성을 낮추지 않고, 표시품질에 그다지 영향을 미치지 않는다.
본 실시예에 의거하는 반사형 액정표시장치에 있어서는, 상술한 실시예에 의거하는 도광판을 사용하고 있으므로 과제였던 조명시의 휘선의 발생이 없고, 밝고 표시시인성이 좋은 반사형 액정표시장치가 얻어진다.
또 조명장치를 액정표시패널의 배면에 배치된 종래의 투과형 액정표시장치는 조명장치에서의 광선이 액정표시패널을 1회만 투과하여 명부암부의 콘트라스트를 발생하고 있는데 대하여, 본발명과 같은 조명장치를 액정표시패널의 전면에 배치한 반사형액정표시장치는 조명장치로부터의 광선이 1회 액정표시패널을 투과한 후, 반사판에 의하여 반사해서 또 1회 투과하므로, 보다 콘트라스트가 높아짐으로써 높은 시인성을 얻기 위하여 유효하게 되어 있다.
더욱이, 뒷면에 발광체를 배치한 종래의 반투과형 액정표시장치의 경우에는, 상술한 바와 같이, 투과율 10% 전후의 반투과반사판을 통하여 배면에서 조사하기 때문에 조명광량의 10% 이하 밖에 액정표시장치의 조명에 기여하지 않는다. 그것에 비하여, 이 전방조명을 사용한 경우에는, 조명광량의 50% 이상을 반사형 액정표시장치의 조명에 기여시킬 수 있고, 에너지의 이용효율을 각별하게 향상시켜, 저전력화가 도모된다. 이런 것은, 주로 전지를 에너지원으로 하는 소형 휴대전자기기로서는 특히 유리한 점이다.
(제25의 실시예)
도 76은 상술한 바와 같은 편광분리판과 광흡수층을 종래의 하편광판과 반사판 대신에 사용한 밝은 반사형인 액정표시체와 해당 액정표시체의 상면에 배치된 본발명에서 표시한 제17 내지 제24의 실시예 중 어느 것에 표시된 전방조명으로 된 액정표시장치(171)를 탑재한 휴대전화기기이다.
밝은 환경하에서는 전방조명의 광원을 끄고 외광에 의하여 밝고 보기 쉬운 표시외관이 얻어짐과 아울러, 어두운 환경하에 있어서는 해당 전방조명의 광원을 점등시켜 표시독해를 가능하게 한다. 이 경우에, 상술한 바와 같이 종래의 반투과형 액정표시장치에 비하여 적은 전력으로 표시면을 조사할 수 있으므로 전력소비를 억제하여 전지수명을 연장시킬 수 있다. 더욱이, 상술한 바와 같이 LED, 소형 전구 등, 점형상인 광원을 사용하여도 휘선의 발생이 없는 균일하고 밝고 읽기 쉬운 야간조명을 실현할 수 있다.
(제26의 실시예)
도 77은, 상술한 바와 같은 편광분리판과 광흡수층 등을 종래의 하편광판과 반사판 대신에 사용한 밝은 반사형의 액정표시체와 해당 액정표시체의 상면에 배치된 제17 내지 제24의 실시예중 어느 것에 표시된 전방조명으로 된 액정표시장치(181)를 탑재한 시계이다. 이 실시예에서도 상술과 마찬가지로 휘선의 발생이 없고 균일하며 보기 쉽고, 게다가 소비전력을 억제하여 전지수명을 연장한 시계를 실현할 수 있다.
(제27의 실시예)
도 78은, 상술한 바와 같은 편광분리판과 광흡수층을 종래의 하편광판과 반사판 대신으로 사용한 밝은 반사형의 액정표시체와 해당 액정표시체의 상면에 배치된 제17 내지 제24의 실시예중 어느 것에 표시된 전방조명으로 된 액정표시장치(191)를 탑재한 데이터터미널기기이다. 이 예에서도 상술한 것과 마찬가지로 휘선의 발생이 없고 균일하며 보기 쉽고, 게다가 소비전력을 억제하여 전지수명을 연장한 데이터터미널기기를 실현할 수 있다. 창고와 같은 비교적 어두운 환경하에서 사용되는 일이 많은 데이터터미널기기에는 본발명은 특히 유효하다.
(제28의 실시예)
도 79는, 상술한 바와 같은 편광분리판과 광흡수층을 종래의 하편광판과 반사판 대신에 사용한 밝은 반사형의 액정표시체와 해당 액정표시체의 상면에 배치된 제17 내지 제24의 실시예 중 어느 것에 표시된 전방조명으로 된 액정표시장치(201과 202)를 탑재한 카메라이다. 이 예에서도 상술한 것과 마찬가지로 휘선의 발생이 없고 균일하며 보기 쉽고, 게다가 소비전력을 억제하여 전지수명을 연장한 카메라를 실현할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 도 17 내지 도 28의 실시예 및 그 변형예에 의하면, 편광분리판을 사용한 밝은 반사형 액정표시체의 상면에 탑재된 균일하고 밝고, 또한 전력절약으로 작동하는 전방조명을 갖는 액정표시장치를 실현할 수 있음과 아울러, 특히, 어두운 환경하에서도 사용되는 케이스의 많은 휴대전화, 시계, 데이터터미널기기, 카메라 등의 휴대기기에 상기한 액정표시장치를 탑재하는 것은 유효하다.
(제29의 실시예)
이하에 제29의 실시예를 도면에 기초하여 설명한다. 도 80에 있어서, 얇은 상자형상인 프레임(53) 내부에 게시물(56)을 배치하고, 게시물의 관찰자 측면에는 도광판(11)이 전체를 덮어 배치되어 있다. 광원(2)은 프레임(53)의 가장자리부에 수납되고, 또한 도광판(11)의 단면(16)에 인접배치된다. 따라서 관찰자측으로부터는 프레임(53)의 가장자리부 전면의 차광부(54)에 의하여 감춰지고, 광원(2)을 직접 볼 수는 없다. 도광판(11)은 도 81a 또는 81b에 표시하듯이 투명판의 한쪽면에 돌기(12)를 설치해 두고, 돌기(12)의 각면은 전부 출광면(13)에 대하여 대략 평행한 면(저면(14))과 대략 수직인 면(측면(15))으로 구성된다 도광판(11)은 대략 굴절율 1.4 이상의 투명재료로 형성된다. 광원(2)으로부터의 광속은 광선(19a)이나 광선(19b)에 표시하듯이 단면(16)으로부터 입사한 후, 도광판(11)중에서 전반사를 반복하여 돌기(12)의 측면(15)에서만 사출되므로, 조명장치의 배면에서의 출광이 많고, 게시물(56)을 효과적으로 조명할 수 있다.
또, 도광판(11)을 형성하는 투명재료는 아크릴수지, 폴리스티렌수지, 폴리카보네이트수지, 비결정성 폴리올레핀수지 등의 투명수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트수지 등의 폴리에스테르수지나 폴리올레핀수지 등의 투명필름, 유리 등의 무기투명재료 또는 그들의 복합체가 사용된다. 제조법으로서는, 사출성형, 압출성형, 열경화성형, 광(자외선)경화성형, 에칭, 투명수지 또는 유리평판상에 필름 또는 수지층을 접합하는 등의 방법, 투명수지판이나 투명필름을 로울형 등에 의하여 전사해서 성형하는 방법 등이 취해진다.
광원(2)으로서는 형광판, 전구, 발광다이오드(LED) 등이 사용된다. 형광관은 저전력으로 높은 휘도를 기대할 수 있고, 백색광을 쉽게 얻을 수 있으므로 게시판으로의 용도에 적합하다. LED는 수명이 반영구적이고, 저전압으로 구동할 수 있으므로 회로가 간단하고, 안전성도 높다. 색에 대해서는 최근에는 적색, 녹색, 청색 외에 그들의 혼합색이나 백색도 가능하게 되어 있다. 전구를 사용한 경우는 수명이 짧다는 결점이 있지만 값이 싸고, 교환도 쉽게 할 수 있는 가능성을 가진다.
이상의 구성에 의하여, 본 게시판장치는 게시물의 전면에 배치하여, 외광이 충분한 밝을 때에는 조명을 끄고 게시물을 관찰하고, 외광이 충분하지 않는 어두울 때에는 조명을 점등하여 게시물을 관찰할 수 있는, 대단히 박형인 파트타임 조명이 가능한 게시판장치를 실현할 수 있다. 또 조명시에 있어서도, 광원으로부터 대단히 근접한 위치에서의 조명이므로, 한층 더 저소비전력화를 도모할 수 있다.
돌기(12)의 크기는, 가시광의 파장이 대략 380nm에서 700nm정도이므로, 회절에 의한 영향이 발생하지 않기 위해 5㎛정도 이상은 필요하며, 또, 돌기(12)부가 육안으로 알아볼 수 없을 정도의 크기이기 위해 대략 1mm 이하가 바람직하다. 또 돌기(12)의 높이와 폭(대략 원기둥라면 직경)의 비는, 도광판(11) 내에서의 광선은 평면방향의 앙각이 45도 이하이므로, 1대 1 이하에서 좋으며, 실제로는 20도 이하의 광선이 90% 이상을 점유하므로 1대 2 정도까지 충분한 성능을 발휘한다.
도 82에 있어서, 도광판(11)의 반출광면(17)측에 오목형상(12a)을 갖는다. 오목형상(12a)은 임의의 크기, 형상을 가지며, 그 오목형상(12a)에 도달한 광속을 도광판(11) 평면에 대하여, 큰 앙각을 갖는 광속으로 변환하는 기능을 갖지만, 중심각 90도 이하의 대략 구면으로 함으로써 양호한 특성을 표시하는 것을 알고 있다.
점광원(2)에서 도광판(11)으로 안내된 광속은 도광판(11)내에서 전반사를 반복하여 도광해 가지만, 도광판(11)의 반출광면(17)에는 오목형상(12a)이 설치되어 있고, 거기에 도달한 광속은 도광판(11) 평면에 대하여, 큰 앙각을 지닌 광속으로 변환되어, 출광면(13)으로부터 출광할 수 있다. 도광판(11)의 출광면(13)측에, 게시물(56)을 배치함으로써, 본 구성은 면형상 조명으로서 기능한다. 또 반출광면(17)측의 오목형상 이외의 면은 출광면(13)측과 대략 평행하므로, 평판에 교차하는 방향에는 광선을 그대로 투과하는 수직광선 투과기능도 보유한다.
이들의 오목형상(12a)은 조명부의 면적에 대하여, 임의의 면적비로 설정할 수 있다. 그러나, 오목형상(12a)인 면적비를 크게 취함으로써, 조명의 효율을 높일 수 있지만, 수직투과광선의 비율을 감소시켜, 시인성을 저하시킨다. 실제로는 50%를 초과하는 면적비로 설정하는 것은 현실적이지 않고, 어두울 때의 파트타임 조명으로서는, 10% 전후의 면적비로 설정하는 것이 타당하다. 또, 상술한 조명휘도의 균일화 때문에 밀도를 가감할 때에도, 10%정도이면, 수직투과부의 면적비는 80∼90%정도의 폭이고, 시인성에 대하여 위치에 의한 불균일은 느껴지지 않는다.
오목형상(12a)의 크기는, 가시광의 파장이 대략 380nm에서 700nm정도인 점에서, 회절에 의한 영향이 발생하지 않기 위해 5㎛정도 이상은 필요하며, 또, 오목형상(12a)부가 육안으로 알아볼 수 없을 정도의 크기이기 위해 대략 1mm이하가 바람직하다.
도 83에 있어서, 도광판(11)의 반출광면(17)측에 볼록형상(12b)을 갖는다. 볼록형상(12b)은 임의의 크기, 형상을 가지며, 그 볼록형상(12b)에 도달한 광속을 도광판(11)평면에 대하여, 큰 앙각을 지닌 광속으로 변환하는 기능을 갖지만, 정상각 120도 이하의 대략 원추면으로 함으로써 양호한 특성을 표시하는 것을 알 수 있다. 볼록형상(12b)의 밀도, 크기에 대해서는 상술한 오목형상인 경우에 준한다.
도 84에 있어서, 도광판(11)의 반출광면(17)측에 광확산부재충(12c)을 갖는다. 광확산부재층(12c)은 임의의 크기, 형상을 가지며, 그 광확산부재층(12c)에 도달한 광속을 도광판(11)평면에 대하여, 큰 앙각을 지닌 광속으로 변환하는 기능을 갖는다. 즉 이 광확부재층(12c)은 출광면(13)측으로의 광확산기능과 반출광면(17)측으로의 차광성을 지니고 있다. 차광성을 확보하기 위하여 추가로 차광층을 설치할 수도 있다. 광확산부재층(12c)은 인쇄, 에칭 등으로 형성할 수 있고, 차광층에 대해서도 인쇄, 금속막증착 등의 방법으로 형성된다. 광확산부재층(12c)의 밀도, 크기에 대해서는 상술한 오목형상인 경우에 준한다.
도 85에 있어서, 이상으로 진술한 바와같은 점형상인 광추출형상(12x)을 도광판(11)상에 있어서, 광원(2)의 근방에서는 드물게, 광원(2)으로부터 멀어짐에 따라서 조밀하게 분포시킨 예를 표시한다. 광원(2)의 근방에서는 도광판(1x)중의 광속밀도가 높지만, 광추출형상(12x)에 의하여 광선이 확산하여, 광원(2)에서 멀어짐에 따라서 광속밀도가 낮아지므로, 연속적으로 광추출형상(12x)을 조밀하게 설치하고 있다. 이로 인해, 보다 균일한 조명이 가능하게 되어 있다.
도 86에 있어서, 도광판(11)의 반출광면(17)측에는 투명판 또는 투명시트(8)가 배치된다. 도광판(11)과 투명판 또는 투명시트(8)의 사이는 밀착해 있지 않으며, 공기층이 존재한다. 도광판(11)표면은 약간이라도 손상이 있으면, 그곳에서 내부를 도광하는 광선이 반사되고, 표면에서는 휘점이나 휘선으로서 확인할 수 있다. 이들은 투과식의 조명으로서는 보기 흉할 뿐만 아니라, 콘트라스트의 저하 등 현저하게 시인성을 저하시키는 것이다. 투명판 또는 투명시트(8)는 도광판(11)에 대하여 공기층을 개재하고 있으므로, 광원(2)으로부터의 광속이 들어가는 일은없고, 이때에 손상을 입어도, 휘점, 휘선이 생기는 일은 없다. 또 이 경우에, 손상의 상대면적은 근소하므로, 게시물(56)에 대한 시인성의 영향도 극히 작다. 본 도광판(11)을 전치면 조명으로서 사용하기 위해서는, 이 투명판 또는 투명시트(8)의 존재가 필수이다. 투명판 또는 투명시트(8)로서는 아크릴수지, 폴리카보네이트수지, 비결정성 폴리올레핀수지 등의 투명수지, 유리 등의 무기투명재료가 사용된다.
도 87에 있어서, 게시판장치로서 교통표식(800)에 사용한 예를 표시한다. 교통표식이 가지고 있는, 자동차의 전조등으로부터의 광선에 의한 반사기능을 손상시키는 일이 없고 야간에서도 확인하기 쉬운 표식을 실현할 수 있다.
도 88에 있어서, 게시판장치로서 버스정류소 표식(801)에 사용된 예를 표시한다. 저소비전력인 표식을 실현할 수 있다.
도 89에 있어서, 게시판장치로서 액자테두리(802)에 사용된 예를 표시한다. 어두운 곳에서도 확인할 수 있는 액자테두리를 실현할 수 있다.
도 90에 있어서, 게시판장치로서 시계문자반(803)에 사용된 예를 표시한다. 공공장소에 설치되는 시계 등에 저소비전력인 조명을 실현할 수 있다.
이상 설명한 바와같이, 제29의 실시예 및 그 응용례에 의하면, 간단한 구성에 의해, 박형이며 조도균일성이 높고, 전력을 절약하는 조명기능을 갖는 게시판장치 및 게시판장치를 사용한 표식 등을 제공할 수 있다.
또한, 상술한 실시예 및 변형례에 의하여 예시된 본 발명의 조명장치에는 이미 설명한 표시기기를 함유하며, 여러 가지의 용도가 있다. 이것을 재차, 개괄적으로 예시해 보면,
·휴대전화, 소형정보기기, 팔목시계 등의 휴대기기의 조명장치
·장식선반조명, 3면경 라이트, 테이블의 글라스부 등의 가구용의 조명장치
·옥외 대형 시계의 야간조명, 공공지도, 버스정류소 등의 시각표시판 등의 조명장치
·자동차의 선루프부, 대시보드부 등의 조명장치
·치과의용 미러라이트 등의 의료용품의 조명장치
·문고본용 콤팩트조명, 비행기내 독서용 조명, 아웃도어용 맵조명 등에 사용하는 조명장치
·쇼케이스용 조명, 디스플레이, 미술관전시품조명 등에 사용하는 조명장치
·루우페조명, 포토프레임조명, 액자테두리조명 등의 가정내 소도구에 사용하는 조명장치
·창문, 샤워룸, 현광상야등(常夜燈), 옥내벽조명, 벽에 끼우는 프레임조명 등의 건축용 조명장치
·자동판매기의 상품조명, 풀의 수중조명, 옥외사명(社名)보드조명 등의 조명장치 등, 대단히 광범위한 산업상의 용도가 있다.
이중에서, 아웃도어용 맵조명 등에 사용하는 조명장치의 일례를 도 91a∼91c에 표시한다. 이 장치는 손바닥에 얹일 수 있는 정도의 콤팩트한 크기이고(예컨대 엽서와 동일한 정도의 크기), 우수한 운반성을 갖고 있다. 이 조명장치는 도광판(235)의 상하면 각각에 투명의 보호시트(236)를 붙이고, 3방향의 측면에는 반사시트(237)가 각각 붙여 져 있다. 도광판(235), 보호시트(236), 및 반사시트(237)의 기능은 상술한 것과 동일 또는 동등하다. 도광판(235)의 잔여광입사측 측면부분에는 그 일부를 덮도록 직사각형 상자형의 케이스(238)가 부착되어 있다. 이 케이스에는, 전원으로서의 전지(239), 점등회로(인버터)(240), 선형상광원으로서의 형광관(241), 스위치(242) 등이 수납되어 있다. 형광관(241)은 리플렉터(242)에 의하여 덮여져 있다. 이로 인해, 점등회로(240)는 전지(239)로부터의 전력으로 형광관(241)을 필요시에 점등할 수 있고, 상술한 작용효과를 얻을 수 있다. 따라서, 아웃도어에서 지도를 볼때에 편리한 고품질의 조명기능을 구비한 핸디타이프의 조명장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 상술한 실시예 및 변형예에 기재된 구성으로 한정되는 것은 아니고, 당업자라면 청구의 범위기재의 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변형가능한 것은 물론이다.

Claims (102)

  1. 피조명물의 전면에 배치하는 조명장치에 있어서, 투명한 평판형상을 이루고 또한 그 표면에 또는 그 표면에 대향하는 위치에 점형상의 광추출구조체를 형성한 도광판과, 이 도광판의 단면에 대향하여 배치한 광원을 가지며, 상기한 광원은 점형상광원인 것을 특징으로 하는 조명장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기한 광추출구조체를 상기한 점형상광원의 근방에서는 상대적으로 드물게 분포시킴과 아울러 상기한 점형상광원에서 멀어짐에 따라서 연속적으로 조밀하게 분포시킨 것을 특징으로 하는 조명장치.
  3. 피조명물의 전면에 배치하는 조명장치에 있어서, 투명한 평판형상을 이루고, 또한 그 표면에 또는 그 표면에 대향하는 위치에 점형상의 광추출구조체를 형성한 도광판과, 이 도광판의 단면에 대향하여 배치한 광원을 가지며, 상기한 도광판의 단면과 상기한 점형상광원 사이에 배치한 봉형상 광확산체를 구비한 것을 특징으로 하는 조명장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기한 봉형상 광확산체로서, 광확산재를 분산한 유백색투명체를 사용한 것을 특징으로 하는 조명장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기한 봉형상 광확산체로서, 광확산형상을 형성한 투명체를 사용한 것을 특징으로 하는 조명장치.
  6. 제3항에 있어서, 상기한 도광판의 상기한 피조명물에 대향하는 출광면에 상기한 광추출구조체로서 리브형상의 돌기를 설치한 것을 특징으로 하는 조명장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기한 도광판의 상기한 피조명물에 대향하는 출광면에, 상기한 광추출구조체로서 기둥형상 돌기를 설치한 것을 특징으로 하는 조명장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기한 도광판의 상기한 피조명물에 대향하는 출광면에, 상기한 광추출구조체로서 이형 기둥형상 돌기를 설치한 것을 특징으로 하는 조명장치.
  9. 피조명물의 전면에 배치하는 조명장치에 있어서, 투명한 평판형상을 이루고 또한 그 표면에 또는 그 표면에 대향하는 위치에 점형상의 광추출구조체를 형성한 도광판과, 이 도광판의 단면에 대향하여 배치한 광원을 가지며, 상기한 도광판의 상기한 피조명물에 대향하는 출광면과는 반대측의 반출광면에, 상기한 광추출구조체로서 오목형상체를 설치한 것을 특징으로 하는 조명장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기한 오목형상체는 상기한 반출광면에 대하여 대략 30도 이하의 경사면을 갖는 오목형상체인 것을 특징으로 하는 조명장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기한 오목형상체가 대략 원추면형상인 것을 특징으로 하는 조명장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기한 오목형상체가 대략 정상각 130도의 원추면형상체인 것을 특징으로 하는 조명장치.
  13. 피조명물의 전면에 배치하는 조명장치에 있어서, 투명한 평판형상을 이루고, 또한 그 표면에 또는 그 표면에 대향하는 위치에 점형상의 광추출구조체를 형성한 도광판과, 이 도광판의 단면에 대향하여 배치한 광원을 가지며, 상기한 도광판의 상기한 피조명물에 대향하는 출광면과는 반대측의 반출광면에, 상기한 광추출구조체로서 볼록형상체를 설치한 것을 특징으로 하는 조명장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기한 볼록형상체는 상기한 반출광면에 대하여 대략 30도 이하의 경사면을 갖는 볼록형상체인 것을 특징으로 하는 조명장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기한 볼록형상체가 대략 원추면형상체인 것을 특징으로 하는 조명장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기한 볼록형상체가 대략 정상각 130도의 원추면형상체인 것을 특징으로 하는 조명장치.
  17. 제1항에 있어서, 상기한 도광판의 상기한 피조명물에 대향하는 출광면과는 반대측의 반출광면에, 상기한 광추출구조체로서 광확산부재를 설치한 것을 특징으로 하는 조명장치.
  18. 제1항에 있어서, 상기한 점형상광원으로서 발광다이오드(LED)를 사용한 것을 특징으로 하는 조명장치.
  19. 제1항에 있어서, 상기한 점형상광원으로서 전구를 사용한 것을 특징으로 하는 조명장치.
  20. 제1항에 있어서, 상기한 도광판의 상기한 피조명물에 대향하는 출광면과는 반대측의 반출광면에 대향하여 시트형상인 투명부재를 설치한 것을 특징으로 하는 조명장치.
  21. 피조명물의 전면에 배치하는 조명장치에 있어서, 투명한 평판형상을 이루고, 또한 그 표면 또는 그 표면에 대향하는 위치에 점형상의 광추출구조체를 형성한 도광판과, 이 도광판의 단면에 대향하여 배치한 광원을 가지며, 상기한 광원은, 상기한 도광판의 광원에 대향하고 있는 단면의 길이보다 짧은 형광관인 것을 특징으로 하는 조명장치.
  22. 액정표시체와, 이 액정표시체의 전면에 배치하는 조명장치를 구비한 액정표시장치에 있어서, 상기한 조명장치는, 투명한 평판형상을 이루며 또한 그 표면에 또는 그 표면에 대향하는 위치에 점형상의 광추출구조체를 형성한 도광판과, 이 도광판의 단면에 대향하여 배치한 점형상광원을 구비한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  23. 피조명물의 전면에 배치하는 조명장치에 있어서, 투명한 평판형상을 이루며 또한 그 표면에 해당 표면에 대하여 대략 30도 이하의 경사면을 갖는 점형상의 광추출구조체를 형성한 도광판과, 이 도광판의 단면에 대향하여 배치한 광원을 갖는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  24. 제23항에 있어서, 상기한 도광판의 상기한 광원이 배치되는 단면을 제외하는 다른 단면에 반사부재를 인접배치한 것을 특징으로 하는 조명장치.
  25. 제24항에 있어서, 상기한 도광판의 상기한 광원이 배치되는 단면 및 상기 광원을 함께 덮도록 반사부재를 배치한 것을 특징으로 하는 조명장치.
  26. 제23항에 있어서, 상기한 도광판의 조명범위외면에 광흡수부재를 인접배치한 것을 특징으로 하는 조명장치.
  27. 제23항에 있어서, 상기한 도광판의 상기한 피조명물에 대향하는 출광면과는 반대측의 반출광면에 대향하여 투명판 또는 투명시트를 설치한 것을 특징으로 하는 조명장치.
  28. 제23항에 기재된 조명장치를 게시물 전면에 배치한 것을 특징으로 하는 게시판장치.
  29. 제23항에 기재된 조명장치를 액정표시체의 표시면 전면에 배치한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  30. 제29항에 기재된 액정표시장치를 갖는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  31. 제29항에 기재된 액정표시장치를 갖는 것을 특징으로 하는 이동전화.
  32. 광원으로부터의 광속을 판면방향과 거의 직교하는 한쪽 방향으로 투과시키고, 이 광속을 그 한쪽 방향의 면으로부터 조사하는 점형상의 광추출 구조체를 갖는 도광판을 구비한 조명장치에 있어서, 상기한 한쪽 방향과는 반대측의 상기한 도광판의 면에 대향하여 시트형상인 투명부재를 배치한 것을 특징으로 하는 조명장치.
  33. 제32항에 있어서, 상기한 투명부재는 투명판 또는 투명막인 것을 특징으로 한 조명장치.
  34. 제33항에 있어서, 상기한 도광판의 상기한 한쪽방향의 면에, 그 면에 대하여 대략 평행한 면과 대략 수직인 면에 의하여 형성된 돌기부를 형성한 것을 특징으로 하는 조명장치.
  35. 제34항에 있어서, 상기한 돌기부가 리브형상의 돌기인 것을 특징으로 하는 조명장치.
  36. 제35항에 있어서, 상기한 리브형상인 돌기의 폭과 높이의 비가 대략 1대1인 것을 특징으로 하는 조명장치.
  37. 제35항에 있어서, 상기한 돌기부가 원기둥형상의 돌기인 것을 특징으로 하는 조명장치.
  38. 제37항에 있어서, 상기한 원기둥형상인 돌기의 직경과 높이가 대략 1대1인 것을 특징으로 하는 조명장치.
  39. 제32항에 기재된 조명장치를 액정표시체의 표시면 전면에 배치한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  40. 제39항에 있어서, 상기한 도광판의 전면에 편광판을 배치한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  41. 피조명물의 전면에 배치하는 조명장치에 있어서, 투명한 시트형 상부재로서 표면에 점형상의 광추출구조체를 형성한 도광판과, 이 도광판의 단면부에 일체적으로 설치된 발광다이오드(LED)를 구비한 것을 특징으로 하는 조명장치.
  42. 제41항에 있어서, 상기한 광추출구조체를 상기한 발광다이오드의 근방에서는 상대적으로 드물게, 그 발광다이오드에서 멀어짐에 따라서 연속적으로 조밀하게 분포시킨 것을 특징으로 하는 조명장치.
  43. 제41항에 있어서, 상기한 도광판의 상기한 피조명물에 대향하는 면에, 상기한 광추출구조체로서 기둥형상인 돌기를 설치한 것을 특징으로 하는 조명장치.
  44. 제41항에 있어서, 상기한 도광판의 상기한 피조명물에 대향하는 면과는 반대측의 면에, 상기한 광추출구조체로서 오목형상 또는 볼록형인 돌기를 설치한 것을 특징으로 하는 조명장치.
  45. 제41항에 있어서, 상기한 도광판의 상기한 피조명물에 대향하는 면과는 반대측의 면에, 상기한 광추출구조체로서 광확산부재를 설치한 것을 특징으로 하는 조명장치.
  46. 제41항에 있어서, 상기한 도광판의 광확산 추출구조체를 형성한 부분과 상기한 발광다이오드(LED)를 설치한 광원부사이에 간극을 설치한 것을 특징으로 하는 조명장치.
  47. 제46항에 있어서, 상기한 간극의 발광다이오드(LED) 설치측의 면에 발광다이오드(LED)의 위치에 대응하여 렌즈형상을 형성한 것을 특징으로 하는 조명장치.
  48. 제41항에 있어서, 상기한 발광다이오드(LED)의 도광방향과 다른 방향에 광리플렉터를 설치한 것을 특징으로 하는 조명장치.
  49. 제41항에 있어서, 상기한 도광판의 단면에 광반사부재를 설치한 것을 특징으로 하는 조명장치.
  50. 제41항에 있어서, 상기한 도광판의 상기한 피조명물에 대향하는 면과는 반대측의 면에 대향하여 투명판 또는 투명시트를 설치한 것을 특징으로 하는 조명장치.
  51. 제41항에 기재된, 조명장치를 액정표시체의 표시면 전면에 배치한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  52. 제51항에 기재된 액정표시장치를 갖는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  53. 제51항에 기재된 액정표시장치를 갖는 것을 특징으로 하는 이동전화.
  54. 제51항에 기재된 액정표시장치를 갖는 것을 특징으로 하는 정보단말.
  55. 제51항에 기재된 액정표시장치를 갖는 것을 특징으로 하는 시계.
  56. 제51항에 기재된 액정표시장치를 갖는 것을 특징으로 하는 카메라.
  57. 피조명물의 전면에 배치하는 조명장치에 있어서, 투명한 시트형상의 적어도 한쪽면에 점형상의 광추출구조체를 형성한 도광판과, 이 도광판과 동일한 평면위치로부터 벗어난 위치에 배치한 광원과, 이 광원으로부터의 광선의 방향을 변환하여 상기한 도광판의 광입사 단면으로 안내하는 변환수단을 구비한 것을 특징으로 하는 조명장치.
  58. 제57항에 있어서, 상기한 변환수단은, 상기한 도광판의 광입사단면에 형성한 상기 도광판평면방향에 대하여 대략 30도 이상 50도 이하의 경사면이고, 상기 경사면에 대하여 상기 도광판평면을 끼워 상기한 광원을 인접배치한 것을 특징으로 하는 조명장치.
  59. 제57항에 있어서, 상기한 변환수단은, 상기한 도광판과 상기한 광원사이에 배치한 도광부재인 것을 특징으로 하는 조명장치.
  60. 제59항에 있어서, 상기한 도광판과 상기한 도광부재를 일체로 형성한 것을 특징으로 하는 조명장치.
  61. 제57항에 있어서, 상기한 도광판의 상기한 피조명물에 대향하는 면과는 반대측의 면에 상기 도광판에 대하여 대략 30도 이하의 경사면을 지닌 볼록형상을 형성한 것을 특징으로 하는 조명장치.
  62. 제61항에 있어서, 상기한 볼록형상이 대략 원추면형상인 것을 특징으로 하는 조명장치.
  63. 제57항에 있어서, 상기한 도광판의 상기한 피조명물에 대향하는 면과는 반대측의 면에 상기 투명판면에 대하여 대략 30도 이하의 경사면을 지닌 오목형상을 형성한 것을 특징으로 하는 조명장치.
  64. 제63항에 있어서, 상기한 오목형상이 대략 원추면형상인 것을 특징으로 하는 조명장치.
  65. 제57항에 있어서, 상기한 도광판의 상기 피조명물에 대향하는 면에, 상기 도광판에 대하여 대략 수직인 면 및 대략 수평한 면을 지닌 돌기형상을 형성한 것을 특징으로 하는 조명장치.
  66. 제65항에 있어서, 상기한 돌기형상이 대략 원기둥면형상인 것을 특징으로 하는 조명장치.
  67. 제57항에 있어서, 상기한 도광판의 상기한 피조명물에 대향하는 면과는 반대측의 면에 대향하여 투명판 또는 투명시트를 설치한 것을 특징으로 하는 조명장치.
  68. 제57항에 기재된 조명장치를 액정표시체의 표시면 전면에 배치한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  69. 제68항에 기재된 액정표시장치를 갖는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  70. 제68항에 기재된 액정표시장치를 갖는 것을 특징으로 하는 이동전화.
  71. 적어도 상면측에 전방조명을 배치하고 또한 하면측에 편광분리판을 배치하는 반사형 액정표시장치에 있어서, 상기 전방조명은, 표면에 복수의 점형상인 광추출구조체가 형성된 투명한 평판으로 이루어지는 도광판과, 해당 도광판의 단면에 대향하여 배치된 점형상광원을 구비한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  72. 제71항에 있어서, 상기한 광추출구조체를 상기한 광원의 근방에서는 상대적으로 드물게, 상기한 광원에서 멀어짐에 따라서 연속적으로 조밀하게 분포시킨 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  73. 제71항에 있어서, 상기한 도광판의 단면에 배치한 봉형상인 광확산체를 구비하고, 이 봉형상인 광확산체의 단부에 상기한 점형상광원을 배치한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  74. 제73항에 있어서, 상기한 봉형상인 광확산체로서, 광확산재를 분산한 유백색 투명체를 사용한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  75. 제73항에 있어서, 상기한 봉형상인 광확산체로서, 광확산형상을 형성한 투명체를 사용한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  76. 제71항에 있어서, 상기한 도광판의 상기한 피조명물에 대향하는 면에, 상기한 광추출구조체로서 기둥형상인 돌기를 설치한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  77. 제71항에 있어서, 상기한 도광판의 상기한 피조명물에 대향하는 면과는 반대측의 면에, 상기한 광추출구조체로서 오목형상 또는 볼록형상을 설치한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  78. 제71항에 있어서, 상기한 도광판의 상기한 피조명물에 대향하는 면과는 반대측의 면에, 상기한 광추출구조체로서 광확산부재를 설치한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  79. 제71항에 있어서, 상기한 광추출구조체의 직경 또는 최대직경은 5㎛이상 300㎛이하인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  80. 제71항에 있어서, 상기한 광추출구조체의 직경 또는 최대직경은 10㎛이상 100㎛이하인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  81. 제73항에 있어서, 상기한 도광판의 상기한 피조명물에 대향하는 면에, 상기한 광추출형상으로서 리브형상인 돌기를 설치한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  82. 제71항에 있어서, 상기한 점형상광원으로서 발광다이오드(LED)를 사용한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  83. 제71항에 있어서, 상기한 점형상광원으로서 전구를 사용한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  84. 제71항에 기재된 액정표시장치를 갖는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  85. 제71항에 기재된 액정표시장치를 갖는 것을 특징으로 하는 휴대전화.
  86. 제71항에 기재된 액정표시장치를 갖는 것을 특징으로 하는 시계.
  87. 제71항에 기재된 액정표시장치를 갖는 것을 특징으로 하는 카메라.
  88. 제71항에 기재된 액정표시장치를 갖는 것을 특징으로 하는 카메라.
  89. 조명기능을 갖는 게시판장치에 있어서, 상기 게시판 장치는 점형상의 광추출 구조체를 구비하며, 게시물의 전면으로 투명판을 배치하고, 해당 투명판에 해당 게시물로의 면형상인 조명기능을 부여한 것을 특징으로 하는 게시판장치.
  90. 제89항에 있어서, 상기한 투명판의 출광면측에, 상기 투명판 평면과 대략 수직인 면 및 대략 평행한 면으로 구성된 돌기형상을 설치하고, 그 투명판의 단면에 광원을 배치한 것을 특징으로 하는 게시판장치.
  91. 제89항에 있어서, 상기한 투명판의 상기한 게시물에 대향하는 면에, 상기한 돌기형상으로서 리브형상인 돌기를 설치한 것을 특징으로 하는 게시판장치.
  92. 제89항에 있어서, 상기한 투명판의 상기한 게시물에 대향하는 면에, 상기한 돌기형상으로서 기둥형상인 돌기를 설치한 것을 특징으로 하는 게시판장치.
  93. 제89항에 있어서, 상기한 투명판의 반출광면측에 광추출구조체를 형성하고, 상기 투명판의 단면에 광원을 배치한 것을 특징으로 하는 게시판장치.
  94. 제93항에 있어서, 상기한 광추출구조체로서 오목형상 또는 볼록형상인 돌기를 설치한 것을 특징으로 하는 게시판장치.
  95. 제93항에 있어서, 상기한 광추출구조체로서 광확산부재를 설치한 것을 특징으로 하는 게시판장치.
  96. 제89항에 있어서, 상기한 투명판의 반출광면에 대향하여 투명판 또는 투명시트를 설치한 것을 특징으로 하는 게시판장치.
  97. 제89항에 기재된 게시판장치를 사용한 것을 특징으로 하는 표식.
  98. 제89항에 기재된 게시판장치를 사용한 것을 특징으로 하는 교통표식.
  99. 제89항에 기재된 게시판장치를 사용한 것을 특징으로 하는 버스정류장표식.
  100. 제89항에 기재된 게시판장치를 사용한 것을 특징으로 하는 액자테두리.
  101. 제89항에 기재된 게시판장치를 사용한 것을 특징으로 하는 시계.
  102. 리플렉터를 포함하는 액정표시체와, 상기 액정표시체의 전면측에 배치되는 조명장치를 포함하는 액정표시장치로서,
    상기 조명장치는,
    점형상 광추출구조체가 형성된 제 1면과, 상기 제 1면과 반대쪽에 제 2면을 갖는 투명 도광판과,
    빛이 안내되도록 상기 도광판의 제 2면과 대면하는 광원을 구비하며,
    상기 제 2면은 액정표시체와 대면하도록 배치되고,
    상기 점형상 광추출구조체는 복수의 볼록부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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