JPH10142600A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 独立した電源を有する面状の照明装置を提供
する。 【解決手段】 観察者側の面に凹面形状１２が点在して
形成された透明平板から成る導光板１１の端面に発光ダ
イオード１３が配置されている。電源は太陽電池１４と
二次電池１５とから構成される。太陽電池１４で発生す
る光起電流を光起電流検出回路１８で検出し、その大小
から周囲の明るさを明るさ判別回路１９で判断し、周囲
が暗い場合には点灯回路１６をＯＮして発光ダイオード
１３を点灯する。導光板１１に端面から入射した光は凹
面形状１２によって全反射されて導光板を下方へ抜け出
て被照明体である液晶表示装置２１を照明する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被照明体を観察者
側から面状に照明する装置の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、反射光を利用して表示を行う液晶
表示体などを照明する手段としては、液晶表示体の前面
側方に配置された発光ダイオードや小型電球が用いられ
ていた。また、その光源に電力を供給する電源として
は、液晶表示装置の電源が共用されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
構成では、点光源である発光ダイオードから出る光は発
散光であり、液晶表示体全面を均一に照明することがで
きないという問題点がある。

【０００４】また、発光ダイオードや小型電球を点灯さ
せると液晶表示体の電源の電力が消費され、特にバッテ
リー駆動される携帯型液晶表示装置の使用可能時間が短
くなるという問題点がある。

【０００５】本発明はこの様な問題点を解決するもの
で、被照明体全面を均一に照明でき、かつ、照明に要す
る電力は照明装置内で発生させることができる照明装置
を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の照明装置
は、被照明体と観察者の間に配置される透明平板と、該
透明平板の端面に配置された光源と、電源とを備えた照
明装置において、前記透明平板は前記端面から入射され
た前記光源からの放射光を前記透明平板の前記被照明体
に対向する面から出射させる構造を有することを特徴と
する。

【０００７】本発明の第２の照明装置は、前記第１の照
明装置において、前記透明平板の被照明体に対向する面
は複数の突起構造を有し、前記透明平板の観察者側の面
は平面であることを特徴とする。

【０００８】本発明の第３の照明装置は、前記第２の照
明装置において、前記突起構造が、前記光源からの光が
前記透明平板に入射する前記端面に対して平行な直線状
の構造であり、前記透明平板の法線に略垂直な平面と前
記法線に略平行な側面とから構成されることを特徴とす
る。

【０００９】本発明の第４の照明装置は、前記第２の照
明装置において、前記突起構造が、点在する円柱構造で
あることを特徴とする。

【００１０】本発明の第５の照明装置は、前記第１の照
明装置において、前記透明平板の被照明体に対向する面
は平面であり、前記透明平板の観察者側の面は凹面形状
が点在していることを特徴とする。

【００１１】本発明の第６の照明装置は、前記第１乃至
第５のいずれかの照明装置において、照明装置の周囲の
明るさを検出する照度検出素子と、該照度検出素子から
の出力を監視する回路と、前記出力が設定値より小さく
なったら前記光源を自動的に点灯する回路を備えたこと
を特徴とする。

【００１２】本発明の第７の照明装置は、前記第１乃至
第６のいずれかの照明装置において、前記電源が乾電池
であることを特徴とする。

【００１３】本発明の第８の照明装置は、前記第１乃至
第６のいずれかの照明装置において、前記電源が、蓄電
池であることを特徴とする。本発明の第９の照明装置
は、前記第１乃至第６のいずれかの照明装置において、
前記電源が、光照射によって起電力を生じる光電変換素
子と、該光電変換素子で発生した電力を蓄える蓄電素子
とから構成されていることを特徴とする。

【００１４】本発明の第１０の照明装置は、前記第９の
照明装置において、前記光電変換素子が前記照度検出素
子を兼ねていることを特徴とする。

【００１５】本発明の第１１の照明装置は、前記第１乃
至第１０のいずれかの照明装置において、前記被照明体
に固定して配設されていることを特徴とする。

【００１６】本発明の第１２の照明装置は、前記第１乃
至第１０のいずれかの照明装置において、前記被照明体
に対して分離可能なように配設されていることを特徴と
する。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
に係る照明装置を添付の図面を参照しながら説明する。
なお、各図を通して同様な機能を有する要素は同じ番号
で参照してある。

【００１８】（第１の実施形態）本発明の照明装置の第
１の実施形態を図１および図２に基づき説明する。

【００１９】図１は照明装置１０と被照明体である液晶
表示体２１の斜視図であり、照明装置の内部がわかるよ
うに描いてある。回路、配線などは図を見やすくするた
めにブロック図として描いてある。図２は図１に示され
る照明装置と液晶表示体の主要な光学系の断面図であ
る。液晶表示体２１についてもそれを構成する偏光板な
どは省いて簡略化して描いてある。

【００２０】まず図１に基づいて照明装置の構成を説明
する。被照明体としては反射型の液晶表示体２１を用い
ている。

【００２１】照明装置１０を構成する主な要素は、導光
板１１、発光ダイオード１３、太陽電池１４、二次電池
１５、点灯回路１６、充電回路１７、光起電流検出回路
１８、明るさ判別回路１９であり、これらの要素が筐体
２０の中に保持されている。

【００２２】厚さ１ｍｍ程度のアクリルの透明平板から
成る導光板１１の一端面には白色で発光する発光ダイオ
ード１３が３個並んで配置されている。導光板１１の観
察者側の面、すなわち、液晶表示体２１に対向する面と
は反対側の面には凹面形状１２が点在して形成されてい
る。凹面形状１２は直径約０。１ｍｍの球面形状であ
り、全数の凹面形状の面積を加算した面積は、凹面形状
１２が形成されている面の約１０％の面積を占有してい
る。

【００２３】照明装置１０の電源は太陽電池１４とこの
太陽電池の起電流を蓄えておく二次電池１５とから構成
される。太陽電池１４で発生した起電流は充電回路１７
によって二次電池１５に蓄えられるとともに、光起電流
検出回路１８によってその起電流の大きさがモニターさ
れる。照明装置の周囲が明るい場合には太陽電池１４で
発生する起電流は大きいが、周囲が暗くなると起電流が
低下する。この起電流の大きさによって明るさ判別回路
１９で周囲の明るさが判定され、被照明体である液晶表
示体２１の表示が見にくくなる程度に周囲が暗くなった
場合に点灯回路１６を自動的にＯＮにして、発光ダイオ
ード１３に太陽電池１４からの電力を供給して発光ダイ
オード１３を点灯する。

【００２４】発光ダイオード１３からの光は図２に示す
ように、導光板１１の一端面から導光板内に入射し、導
光板内を全反射で伝播して行く。導光板内を伝播する光
のうち、凹面形状１２の凹面部に入射した照明光２５は
凹面で全反射して導光板１１から液晶表示体２１の方向
へ抜け出る。導光板１１を抜け出た照明光２５は反射型
の液晶表示体２１に入射し、上ガラス基板２２ａ、液晶
層２３および下ガラス基板２２ｂを透過して反射板２４
で反射され、再び導光板１１を透過して観察者の目に入
る。この光によって反射型の液晶表示体２１に表示され
ている画像を見ることができる。

【００２５】導光板表面の凹面形状１２は導光板表面の
全面にわたって点在しているので、これらの凹面形状１
２によって導光板内を伝播している光を液晶表示体側へ
出すことができる。従って、このような導光板１１の構
造は、導光板１１の端面に配置された点光源である発光
ダイオード１３の放射光を、導光板１１の液晶表示体に
対向する面全面から液晶表示装置２１全体を照明する光
に変換する機能を有している。

【００２６】照明装置の周囲が明るい場合には、点灯回
路１６が自動的にＯＦＦとなって発光ダイオード１３は
点灯しない。この場合、液晶表示体２１に表示されてい
る画像は、導光板１１を通して周囲光２６の反射で見る
ことができる。導光板１１は透明体であり、その表面に
形成されている凹面形状１２はその占有面積が小さいた
めに、導光板１１を通して液晶表示体２１の画像を見て
もその画像の劣化はほとんど認められない。

【００２７】本実施形態の照明装置は画面の対角サイズ
が１インチから６インチ程度の液晶表示体によって表示
を行う携帯電話、携帯型情報端末機器などの照明装置に
好適であり、これらの機器に一体として組み込まれ液晶
表示体を均一に照明することができる。この場合、照明
装置の機能はこれらの機器が起動されている時だけ有効
になるように機器側で制御される。

【００２８】なお、光源である発光ダイオードの個数は
導光板の大きさによって加減することができるととも
に、発光色も用途に応じて白色以外に、緑色、オレンジ
色、青、あるいはこれらを並置した色などを用いること
ができる。

【００２９】また、発光ダイオードは導光板の一端面だ
けでなく、対向する２つの端面あるいは４つの端面に配
置しても良い。

【００３０】（第２の実施形態）本発明の第２の実施形
態である照明装置を図３に基づき説明する。

【００３１】図１に示した第１の実施形態とは電源部分
が異なっており、導光板１１の構造、被照明体である反
射型の液晶表示体２１は同様である。

【００３２】観察者側の表面に凹面形状１２が点在して
形成された導光板１１の一端面に発光ダイオード１３が
配置されている。

【００３３】照明装置３０の電源は乾電池３１であり、
乾電池の起電力が低下した場合は交換が可能となってい
る。乾電池３１は点灯回路３４に接続され、点灯回路３
４のスイッチングによって発光ダイオード１３に電力が
供給される。

【００３４】照明装置３０の周囲の明るさは、太陽電池
から成る光検出器３２および光検出器の出力から周囲の
明るさを判断する明るさ判別回路３３で判断される。周
囲の明るさが照明を必要とする明るさになると、点灯回
路３４が自動的にＯＮとなって発光ダイオード１３に電
力が供給され、反射型の液晶表示体２１を照明する。

【００３５】照明の原理については、図２を用いて第１
の実施形態で説明した原理と同じである。

【００３６】（第３の実施形態）本発明の第３の実施形
態である照明装置を説明する。本実施形態を説明する図
面はないが、図３に示されている第２の実施形態で用い
られている乾電池３１を、充電可能で、かつ、交換可能
な蓄電池に置き換えた構成である。その他の光学系、回
路の構成は第２の実施形態と同じである。

【００３７】（第４の実施形態）本発明の第４の実施形
態である照明装置を図４に基づいて説明する。図４
（ａ）は照明装置を構成する光学系の概略を示す断面図
であり、図４（ｂ）は導光板４０を液晶表示体２１側か
ら見た平面図である。

【００３８】照明装置全体の構成は、第１乃至第３の実
施形態のいずれの構成であり、これらの実施形態とは導
光板の構造が異なっている。

【００３９】導光板４０は厚さ１ｍｍ程度のアクリルの
透明平板であり、その液晶表示体２１に対向する面に円
柱状の突起が点在して形成されている。円柱状突起４１
は、導光板４０の液晶表示体２１に対向する平面に対し
てほぼ垂直な突起側面４１ａと、ほぼ平行な突起端面４
１ｂとから構成されている。円柱状突起４１の直径は約
２０μｍ、高さは約１５μｍであり、すべての円柱状突
起４１の突起端面４１ｂの面積を加算した面積は、液晶
表示体２１に対向する平面の面積の約２０％程度であ
る。

【００４０】発光ダイオード１３から導光板４０に入射
した光は導光板内を全反射して伝播して行くが、円柱状
突起４１の突起側面４１ａに到達した照明光４２は導光
板４０を抜け出て反射型の液晶表示装置２１を照明する
光となる。

【００４１】一方、周囲が明るい場合には、発光ダイオ
ード１３を点灯しなくても、液晶表示体２１に表示され
ている画像は導光板４０を通して周囲光２６の反射で見
ることができる。導光板４０は透明体であり、その表面
に形成されている円柱状突起４１は透過光に対しては平
行平板として働くので、導光板４０を通して液晶表示体
２１の画像を見てもその画像の劣化はほとんど認められ
ない。

【００４２】（第５の実施形態）本発明の第５の実施形
態である照明装置を図５に基づいて説明する。図５
（ａ）は照明装置を構成する光学系の概略を示す断面図
であり、図５（ｂ）は導光板５０を液晶表示体２１側か
ら見た平面図である。

【００４３】照明装置全体の構成は、第１乃至第３の実
施形態のいずれの構成にも適用が可能であるが、電源の
電力を大きくできる乾電池あるいは蓄電池を用いた第２
あるいは第３の実施形態の構成が好適である。なお、本
実施形態では光源として蛍光管を用いるので、蛍光管を
点灯する回路には昇圧回路が必要となる。

【００４４】本実施形態における照明装置は今まで説明
した実施形態の照明装置とは、光源と導光板の構造が異
なっている。

【００４５】導光板５０は厚さ１ｍｍ程度のアクリルの
透明平板であり、その一端面に光源である直径２ｍｍの
蛍光管５２が導光板の端面に平行に配置されている。

【００４６】導光板５０の液晶表示体２１に対向する面
に、蛍光管５２と平行な方向に延びた直線状の突起が周
期的に形成されている。直線状突起５１は、導光板５０
の液晶表示体２１に対向する平面に対してほぼ垂直な突
起側面５１ａ、５１ｃと、ほぼ平行な突起端面５１ｂと
から構成されている。直線状突起５１の幅は約２０μ
ｍ、高さは約１５μｍであり、すべての直線状突起５１
の突起端面５１ｂの面積を加算した面積は、液晶表示体
２１に対向する平面の面積の約２０％程度である。

【００４７】蛍光管５２から導光板５０に入射した光は
導光板内を全反射して伝播して行くが、直線状突起５１
の側面５１ａに到達した照明光５３は導光板５０を抜け
出て反射型の液晶表示装置２１を照明する光となる。

【００４８】一方、周囲が明るい場合には、蛍光管５２
を点灯しなくても、液晶表示体２１に表示されている画
像は導光板５０を通して周囲光２６の反射で見ることが
できる。導光板５０は透明体であり、その表面に形成さ
れている直線状突起５１は透過光に対して平行平板とし
て働くので、導光板５０を通して液晶表示体２１の画像
を見てもその画像の劣化はほとんど認められない。

【００４９】（第６の実施形態）本発明の照明装置の第
６の実施形態を図６に基づき説明する。

【００５０】図６は照明装置と被照明体である印刷物の
斜視図であり、照明装置の内部がわかるように描いてあ
る。回路、配線などは図を見やすくするためにブロック
図として描いてある。

【００５１】照明装置６０を構成する主な要素は、導光
板１１、発光ダイオード１３、太陽電池１４、二次電池
１５、点灯回路６２、充電回路１７、スイッチ６３であ
り、これらの要素が筐体２０の中に保持されている。

【００５２】導光板１１は第１の実施形態で用いたもの
と同様に、厚さ１ｍｍ程度のアクリルの透明平板から成
り、観察者側のには凹面形状１２が点在して形成されて
いる。

【００５３】照明装置６０の電源は太陽電池１４とこの
太陽電池の起電流を蓄えておく二次電池１５とから構成
され、太陽電池１４で発生した起電流は充電回路１７に
よって二次電池１５に蓄えられる。

【００５４】印刷物６１が見にくくなる程度に周囲が暗
くなった場合にはスイッチ６３を入れ、点灯回路６２に
よって発光ダイオード１３に太陽電池１４からの電力を
供給して発光ダイオード１３を点灯する。

【００５５】印刷物６１としては、書籍、写真、ポスタ
ーなどを用いることができる。

【００５６】本実施形態の照明装置は被照明体とは別体
であり、照明装置単独として携行が可能となっている。

【００５７】（第７の実施形態）本発明の第７の実施形
態である照明装置を説明する。本実施形態を説明する図
面はないが、図１に示されている第１の実施形態で用い
られている照明装置、すなわち、周囲の明るさに応じて
自動的に点灯する照明装置に対する被照明体を印刷物と
したものである。

【００５８】屋外に掲示されているポスターや、室内に
掲示されている絵などを照明する照明装置として用い、
夜間には自動的に照明が点灯して被照明体を見えるよう
にすることができる。

【００５９】以上、本発明の照明装置の実施形態を説明
したが、被照明体として液晶表示体や印刷物に限らず、
暗い環境では見にくくなる種々のものに適用できる。

【００６０】また、導光板表面に形成され、導光板内部
の光を導光板から取り出す構造としては実施形態で説明
した形状に限らず、被照明体の視認性を低下させない条
件下で種々の構造を適用することが可能である。

【００６１】

【発明の効果】本発明の照明装置によれば、周囲が明る
い場合には照明装置を消灯して透明な導光板を通して被
照明体を見ることができ、周囲が暗い場合には照明装置
を点灯して導光板から被照明体を均一に照明する光を被
照明体に照射して被照明体を見ることができる照明装置
を構成することができ、かつ、照明装置が独立した電源
を有しているので、被照明体とは独立して駆動ができ、
かつ、携行が可能であるという効果を有する。

【００６２】照明装置の電源として太陽電池を用いるこ
とにより、省エネルギーの照明装置を提供できるという
効果も有する。

【００６３】また、周囲の明るさを検出して、周囲が暗
くなったら自動的に照明装置を点灯する手段を備えるこ
とにより、人手をかけずに点灯できる照明装置を提供で
きるという効果も有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態に係る照明装置の概
略を示す斜視図。

【図２】 本発明の第１の実施形態に係る照明装置を構
成する光学系の概略を示す断面図。

【図３】 本発明の第２の実施形態に係る照明装置の概
略を示す斜視図。

【図４】 本発明の第４の実施形態に係る照明装置を構
成する光学系の概略を示す図で、図４（ａ）は断面図、
図４（ｂ）は構成要素である導光板の平面図。

【図５】 本発明の第５の実施形態に係る照明装置を構
成する光学系の概略を示す図で、図５（ａ）は断面図、
図５（ｂ）は構成要素である導光板の平面図。

【図６】 本発明の第６の実施形態に係る照明装置の概
略を示す斜視図。

【符号の説明】

１０、３０、６０ 照明装置 １１、４０、５０ 導光板 １２ 凹面形状 １３ 発光ダイオード １４ 太陽電池 １５ 二次電池 １６、３４、６２ 点灯回路 １７ 充電回路 １８ 光起電流検出回路 １９、３３ 明るさ判別回路 ２０ 筐体 ２１ 液晶表示体 ２２ａ 上ガラス基板 ２２ｂ 下ガラス基板 ２３ 液晶層 ２４ 反射板 ２５、４２、５３ 照明光 ２６ 周囲光 ３１ 乾電池 ３２ 光検出器 ４１ 円柱状突起 ４１ａ、５１ａ、５１ｃ 突起側面 ４１ｂ、５１ｂ 突起端面 ５１ 直線状突起 ５２ 蛍光管 ６１ 印刷物 ６３ スイッチ

フロントページの続き (72)発明者 舟本 達昭 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被照明体と観察者の間に配置される透明
   平板と、該透明平板の端面に配置された光源と、電源と
   を備えた照明装置において、前記透明平板は前記端面か
   ら入射された前記光源からの放射光を前記透明平板の前
   記被照明体に対向する面から出射させる構造を有するこ
   とを特徴とする照明装置。
2. 【請求項２】 前記透明平板の被照明体に対向する面は
   複数の突起構造を有し、前記透明平板の観察者側の面は
   平面であることを特徴とする請求項１に記載の照明装
   置。
3. 【請求項３】 前記突起構造が、前記光源からの光が前
   記透明平板に入射する前記端面に対して平行な直線状の
   構造であり、前記透明平板の法線に略垂直な平面と前記
   法線に略平行な側面とから構成されることを特徴とする
   請求項２に記載の照明装置。
4. 【請求項４】 前記突起構造が、点在する円柱構造であ
   ることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
5. 【請求項５】 前記透明平板の被照明体に対向する面は
   平面であり、前記透明平板の観察者側の面は凹面形状が
   点在していることを特徴とする請求項１記載の照明装
   置。
6. 【請求項６】 照明装置の周囲の明るさを検出する照度
   検出素子と、該照度検出素子からの出力を監視する回路
   と、前記出力が設定値より小さくなったら前記光源を自
   動的に点灯する回路を備えたことを特徴とする請求項１
   乃至５のいずれか一項に記載の照明装置。
7. 【請求項７】 前記電源が乾電池であることを特徴とす
   る請求項１乃至６のいずれか一項に記載の照明装置。
8. 【請求項８】 前記電源が、蓄電池であることを特徴と
   する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の照明装置。
9. 【請求項９】 前記電源が、光照射によって起電力を生
   じる光電変換素子と、該光電変換素子で発生した電力を
   蓄える蓄電素子とから構成されていることを特徴とする
   請求項１乃至６のいずれか一項に記載の照明装置。
10. 【請求項１０】 前記光電変換素子が前記照度検出素子
    を兼ねていることを特徴とする請求項９に記載の照明装
    置。
11. 【請求項１１】 前記被照明体に固定して配設されてい
    ることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に
    記載の照明装置。
12. 【請求項１２】 前記被照明体に対して分離可能なよう
    に配設されていることを特徴とする請求項１乃至１０の
    いずれか一項に記載の照明装置。