JP2012182017A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 一つの導光板を用いたサイドライト型バックライトで全体発光、部分発光を可能とし、部品点数を減らし低コストで省スペースな照明装置を実現する。
【解決手段】 全体発光用ＬＥＤ１からの光と部分発光用ＬＥＤ２からの光が導光板３に異なる角度から入射するように配置し、特定の方向からの光を反射して発光面から出射する角錐形状の微細構造を導光板の反射面に形成する。全体発光用ＬＥＤ１からの光のみ導光板外に出射する全体発光用の微細構造と、部分発光用ＬＥＤ２からの光のみ導光板外に出射する部分発光用の微細構造を配置し、発光面全体４を発光させる時は全体発光用ＬＥＤ１を発光させ、部分発光範囲５を発光させる時は部分発光用ＬＥＤ２を発光させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶表示装置等のバックライトに用いる照明装置に関する。

近年、利用者の注意を喚起するために表示部の一部分を高輝度にしたり、表示部に隣接する操作部のみを点灯したりする液晶表示装置がある。通常の導光板を使用したサイドライト型のバックライトは全面が均一に光るため、部分的に高輝度にすることはできない。そこで、導光板に貫通孔を設け、この貫通孔の背後に別光源を設けて部分的に異なる輝度で照明できるバックライトが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

また、サイドライト型のバックライトで導光板の一部を切り離し、切り離した部分の導光板に入射する光源を点灯消灯することで強調表示する構成が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開平８−６２６００号公報 特開平９−１３８４０２号公報

従来のバックライトでは光源を点灯すると導光板全体が均一に点灯し、部分的に消灯や高輝度点灯を行うことができない。そのため、強調表示を行いたい部分や操作部等を照明するには、別の光源、あるいは複数のバックライトが必要となり、部品点数が多く、組立性が悪く、コストが高くなるという課題があった。本発明は、一つの導光板を持つサイドライト型バックライトで全体発光、部分発光の切り替えが可能な照明装置を実現することを目的とする。

本発明は、一つの導光板に対して全体発光用のＬＥＤと部分発光用のＬＥＤの２種類のＬＥＤを用意しＬＥＤからの光が導光板に入射する角度を全体発光用のＬＥＤと部分発光用のＬＥＤとで別々の角度から入射する様に配置し、ＬＥＤからの光を反射し導光板外に射出させる発光面の対面に加工される微細構造を特定の方向からの光のみ導光板外に射出する角錐形状もしくは角錐台形状にし、全体発光用の微細構造は全体発光用のＬＥＤからの光のみ導光板外に射出する方向に配置し、部分発光用の微細構造は部分発光用のＬＥＤからの光のみ導光板外に射出する方向に配置する。

このように配置すると全体発光用のＬＥＤを発光させた時は導光板の全体が発光し、部分発光用のＬＥＤを発光させた時は導光板の一部を発光させる事が出来る。

さらに部分発光用の微細構造の角度を複数用意し、対応させるＬＥＤを複数用意する事で複数の部分発光部を用意する事ができ部分発光部の発光部分を制御することが出来る。

これにより、発光部分を状況により分けるために複数のバックライトを使用する必要がなくなり、一つのバックライトにする事が出来る。

本発明の導光板は一つの導光板で発光する部分を制御出来、部品点数が少なく、組立性が良く低コストで省スペースなバックライトを実現する

本発明を用いたバックライトの構成と発光範囲の例を示す模式図である。 本発明を用いたバックライトの構成と発光範囲の例を示す模式図である。 本発明を用いたバックライトの構成と発光範囲の例を示す模式図である。 入射光の方向と微細構造の配置の例を示す模式図である。 微細構造の形状の例を示す模式図である。 本発明を用いたバックライトの構成と発光範囲の例を示す模式図である。 本発明を用いたバックライトの構成と発光範囲の例を示す模式図である。 入射光の方向と微細構造の配置の例を示す模式図である。 微細構造の形状の例を示す模式図である。 微細構造の形状の例を示す模式図である。 微細構造の形状の例を示す模式図である。 微細構造の形状の例を示す模式図である。 微細構造の形状の例を示す模式図である。 微細構造の形状の例を示す模式図である。 本発明を用いた表示装置の例を示す模式図である。

本発明の照明装置は、第一の光源と第二の光源が、導光板の異なる入光面と対向するように配置されている。すなわち、導光板は、第一の光源からの光が入る第一入光面と、第二の光源からの光が入る第二入光面を有している。さらに、導光板には各入光面から取り入れた光を導光して出射する発光面と、発光面と対向する対向面がある。第一の光源と第二の光源は、導光板に異なる角度で入射するように配置されている。したがって、第一入光面と第二入光面は平行ではなく、所定の角度を持っている。導光板の対向面には、導光板内に導かれた光を反射して発光面から出射させる微細構造体が形成されている。微細構造体には、第一の光源からの光のみを反射する反射面を有する第一微細構造と、第二の光源からの光のみを反射する反射面を有する第二微細構造がある。第一微細構造と第二微細構造は、角錐形状または角錐台形状が適している。

このような構成によれば、第一の光源を点灯した時の発光領域と第二の光源を点灯した時の発光領域を制御することが可能になる。

また、発光面が第一発光領域と第二発光領域に区別できる構成の時に、第一発光領域の直下の対向面には第一微細構造のみを、第二発光領域の直下の対向面には第二微細構造のみを設けた。このような構成によれば、第一の光源を点灯させた時は第一発光領域のみが発光し、第二の光源を点灯させた時は第二発光領域のみが発光するようにできる。
以下、図面に基づいて実施例を説明する。

本実施例によるバックライトを図１〜図５を用いて説明する。図１、図２、図３は本発明によるバックライトを示す模式図である。図４は入射光の方向と微細構造の配置の例を示す模式図である。図５は微細構造の形状の例を示す模式図である。図１（ａ）はバックライトの上面図であり、図１（ｂ）はその断面図である。図１（ａ）に示す様に、導光板３上のＬＥＤの光を入射する面の角度を変えて２面作成する。それぞれの面に全体発光用ＬＥＤ１と部分発光用ＬＥＤ２を面の角度に合わせて配置する。導光板３の発光面６の対面７にＬＥＤからの光を反射し導光板外へ射出させる微細構造を配置する。微細構造は図４に示す様に全体発光用ＬＥＤからの光８の方向に向いた第一微細構造１０と部分発光用ＬＥＤからの光９の方向に向いた第二微細構造１１の２種類に分け、図１の発光面全体４に第一微細構造１０を配置し、部分発光範囲５に第二微細構造１１を配置する。微細構造は図５に示す様にＬＥＤからの光１５が当たる面１２のみ導光板外へ射出する光１６になる様に作られている。その為、全体発光用ＬＥＤ１を発光させた時は第一微細構造１０のみが光り発光面全体４が発光し、部分発光用ＬＥＤ３を発光させた時は第二微細構造１１のみが光る様になり部分発光範囲５のみが光り、一つの導光板で全体発光と部分発光が可能になる。

図２は部分発光範囲５の位置の位置が違う場合の例である。図２に示す様に部分発光範囲５をＬＥＤの近くに配置した場合でも、第二微細構造１１の向きを部分発光用ＬＥＤ２の向きに向いていれば部分発光が可能である。

図３は部分発光用ＬＥＤ２の位置が違う場合の例である。図３では部分発光用ＬＥＤ２の光が入射する面を新たに設けず導光板の側面に設けているが、第二微細構造１１の向きを部分発光用ＬＥＤ２の向きに向いていれば部分発光が可能である。

本実施例によるバックライトを図６、図４、図５を用いて説明する。本説明では発光範囲が一方の発光範囲が他方の発光範囲に含まれない場合を説明する。図６はバックライトを示す模式図である。図４は入射光の方向と微細構造の配置の例を示す模式図である。図５は微細構造の形状の例を示す模式図である。図６で示す様に導光板３上のＬＥＤの光を入射する面の角度を変えて２面作成する。それぞれの面に主要発光用ＬＥＤ１９と部分発光用ＬＥＤ２を面の角度に合わせて配置する。導光板３の発光面６の対面７にＬＥＤからの光を反射し導光板外へ射出させる微細構造を配置する。

微細構造は図４に示す様に全体発光用ＬＥＤからの光８相当の方向である主要発光用ＬＥＤからの光りの方向に向いた第一微細構造１０と部分発光用ＬＥＤからの光９の方向に向いた第二微細構造１１の２種類に分け、図６の主要発光範囲１８に第一微細構造１０を配置し、部分発光範囲５に第二微細構造１１を配置する。

微細構造は図５に示す様にＬＥＤからの光１５が当たる面１２のみ導光板外へ射出する光１６になる様に作られている。その為、主要発光用ＬＥＤ１９を発光させた時は第一微細構造１０のみが光り主要発光範囲１８が発光し、部分発光用ＬＥＤ２を発光させた時は第二微細構造１１のみが光る様になり部分発光範囲５のみが光り、主要発光用ＬＥＤ１９と部分発光用ＬＥＤ３を両方発光させた時は主要発光範囲１８と部分発光範囲５を合わせた範囲が発光する。

本実施例によるバックライトを図７、図８、図５を用いて説明する。本説明では部分発光範囲が２つ存在する場合を説明する。図７はバックライトを示す模式図である。図８は入射光の方向と微細構造の配置の例を示す模式図である。図５は微細構造の形状の例を示す模式図である。図７で示す様に導光板３上のＬＥＤの光を入射する面の角度を変えて３面作成する。それぞれの面に全体発光用ＬＥＤ１と部分発光用ＬＥＤ２と第二部分発光用ＬＥＤ２０を面の角度に合わせて配置する。導光板３の発光面６の対面７にＬＥＤからの光を反射し導光板外へ射出させる微細構造を配置する。

微細構造は図８に示す様に全体発光用ＬＥＤからの光８の方向に向いた第一微細構造１０、部分発光用ＬＥＤからの光９の方向に向いた第二微細構造１１と第二部分発光用ＬＥＤからの光２２の方向に向いた第三微細構造２３の３種類に分け、図７の発光面全体４に第一微細構造１０を配置し、部分発光範囲５に第二微細構造１１を配置し、第二部分発光範囲２０に第三微細構造２３を配置する。

微細構造は図５に示す様にＬＥＤからの光１５が当たる面１２のみ導光板外へ射出する光１６になる様に作られている。その為、全体発光用ＬＥＤ１を発光させた時は第一微細構造１０のみが光り発光面全体４が発光し、部分発光用ＬＥＤ２を発光させた時は第二微細構造１１のみが光る様になり部分発光範囲５のみが光り、第二部分発光用ＬＥＤ２０を発光させた時は第三微細構造１７のみが光る様になり第二部分発光範囲２１のみが光り、一つの導光板で全体発光と２つの部分発光が可能になる。

次に微細構造の形状を説明する。図５、図９、図１０、図１１、図１２、図１３、図１４は微細構造の形状の例を示す模式図である。図５、図９の形状の場合ＬＥＤからの光が当たる面１２とその面の反対側の面１３が底面に対して４０〜５０度の面に成り、他の面１４は２０度以下に成っている。これによりＬＥＤからの光が当たる面の光は鏡面反射で導光板外に出射する角度に反射される。ＬＥＤからの光が当たる面１２の反対側の面１３に光があたった場合も導光板外に出射する角度に光が反射されるが、ＬＥＤの方向と１８０度反対の面の為、影響が無い。その他の面１４に当たる光１７は反射される光の角度が導光板外に出る角度と成らない為、影響が無い。これにより、特定の角度の光のみ導光板の外部に射出する導光板を作成する事が出来る。

図１０、図１１、図１２、図１３の形状の場合ＬＥＤからの光を反射する面１２が底面に対して４０〜５０度の面に成り、他の面１４は２０度以下に成っている。これによりＬＥＤからの光が当たる面１２の光は鏡面反射で導光板外に出射する角度に反射される。その他の面１４に当たる光１７は反射される光の角度が導光板外に出る角度と成らない為、影響が無い。これにより、特定の角度の光のみ導光板の外部に射出する導光板を作成する事が出来る。

図１４の形状の場合ＬＥＤからの光が当たる面１２とその面の反対側の面１３が底面に対して４０〜５０度の面に成り、その他の面１４が曲面に成っている。これによりＬＥＤからの光が当たる面１２の光は鏡面反射で導光板外に出射する角度に反射される。ＬＥＤからの光が当たる面１２の反対側の面１３に光があたった場合も導光板外に出射する角度に光が反射されるが、ＬＥＤの方向と１８０度反対の面の為、影響が無い。その他の面１４に当たる光１７は曲面の為、光が散乱され特定の角度に反射しない為、影響が無い。これにより、特定の角度の光のみ導光板の外部に射出する導光板を作成する事が出来る。

次に本発明を使用した表示装置を図１５、図８を用いて説明する。図１５は本発明を用いた表示装置の例を示す模式図である。図８は入射光の方向と微細構造の配置の例を示す模式図である。

導光板３に対して、主要発光用ＬＥＤ１９と部分発光用ＬＥＤ２を導光板に入射する角度を変更して配置する。導光板の発光面の対面にＬＥＤからの光を反射し導光板外へ射出させる微細構造を配置する。その際に図８に示すようにＬＥＤからの光を導光板外に射出させる面の方向を主要部発光用ＬＥＤの方向に向けた微細構造８とＬＥＤからの光を導光板外に射出させる面の方向を部分発光用ＬＥＤ１０に向けた微細構造の２種類に分け、ＬＥＤからの光を導光板外に射出させる発光面の方向を主要部発光用ＬＥＤに向けた微細構造を主要発光範囲１８に配置し、ＬＥＤからの光を導光板外に射出させる発光面の方向を部分発光用ＬＥＤに向けた微細構造を発光面の一部にある部分発光範囲５に配置する。

導光板の発光面６の上方に液晶等の表示装置２４と透過光により点灯する操作部２５を配置する。その際、表示装置２４を主要発光範囲１８からの光２６が入射される部分、操作部を部分発光範囲５の光２７が入射される部分に配置する。
これにより、独立した表示装置２４の発光が必要な時は主要発光部用のＬＥＤ１９を点灯、独立して操作部２５を点灯したいときは部分発光用ＬＥＤ２を発光させれば良く、発光部の発光範囲をひとつの導光板で制御できる。

本発明の照明装置は発光する範囲を制御する事ができ、表示装置、照明装置で発光範囲を調整する必要のある用途に使用できる。特に携帯機器において操作部と表示部を必要な時に点灯する事で操作ミスを防ぐ、低消費電力化をするために用いることが出来る。

１ 全体発光用ＬＥＤ
２ 部分発光用ＬＥＤ
３ 導光板
４ 発光面全体
５ 部分発光範囲
６ 発光面
７ 発光面の対面
８ 全体発光用ＬＥＤからの光
９ 部分発光用ＬＥＤからの光
１０ 第一微細構造
１１ 第二微細構造
１２ ＬＥＤからの光が当たる面
１３ ＬＥＤからの光を当たる面の反対側の面
１５ ＬＥＤからの光
１６ 導光板外に射出される光
１７ その他の面に当たる光
１８ 主要発光範囲
１９ 主要発光用ＬＥＤ
２０ 第二部分発光用ＬＥＤ
２１ 第二部分発光範囲
２２ 第二部分発光用ＬＥＤからの光
２３ 第三微細構造

Claims (3)

1. 第一の光源と、
   第二の光源と、
   前記第一の光源からの光が入る第一入光面と、前記第二の光源からの光が入る第二入光面と、前記第一入光面と前記第二入光面から取り入れた光を導光して出射する発光面と、前記発光面と対向する対向面を有する導光板と、を備え、
   前記第一の光源と前記第二の光源は、前記導光板に異なる角度で入射するように配置され、
   前記第一の光源からの光のみを反射する反射面を有する第一微細構造と、前記第二の光源からの光のみを反射する反射面を有する第二微細構造が、前記対向面に形成されたことを特徴とする照明装置。
2. 前記発光面は第一の発光領域と第二の発光領域を持ち、
   前記第一の発光領域の直下の対向面には前記第一微細構造のみが、前記第二の発光領域の直下の対向面には前記第二微細構造のみが設けられたことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記第一微細構造と前記第二微細構造が、角錐形状または角錐台形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置。