JPH1114986A - 照明装置および液晶表示装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】照明点灯時、非点灯時両方でも視認性が高く、
低消費電力な前置式の照明装置を提供する。 【解決手段】照明装置において被照明体３の前面に配置
された透明な平板の表面に凸形状の突起５を形成した導
光板１と、導光板１の端面に配置した点光源２と、導光
板１の下側の遮光部材９より内側に配置した導光板の上
側の遮光部材８からなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、照明装置、照明機
能を有する液晶表示装置、および照明機能を有する液晶
表示装置を搭載した電子機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、外部光による照明で使用する液晶
表示装置は反射機能を有し図１６に示すように液晶表示
パネル１０１の背面に反射板１０２を配置していた。ま
た、照明装置を使用する液晶表示装置は図１７に示すよ
うに、被照明体である液晶表示パネル１０１の背面に面
照明装置１０３をバックライトとして配置し、背面から
照明を常時点灯していた。さらに外部が明るいときは外
部光を使用し、外部が暗いときはバックライトを点灯し
て使用する液晶表示装置は図１８に示すように、液晶表
示パネル１０１の背面に半透過反射板１０４および面照
明装置１０３を配置していた。（例えば、特開昭５７−
０４９２７１、特開昭５７−０５４９２６、特開昭５８
−０９５７８０等）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
照明機能だけを有する液晶表示装置は、光源を常時点灯
させているため消費電力が大きく、たとえば携帯電話に
搭載した場合長時間使用できないという課題を有してい
た。また従来の反射機能だけを有する液晶表示装置は、
光源を点灯させる必要がないため、たとえば携帯電話に
搭載した場合長時間使用できるが外部が暗い所では使用
できないという課題を有していた。さらに従来の背面の
照明装置と半透過反射板を用いることで外部が明るい場
合と暗い場合の両方で使用できるようにした液晶表示装
置は、外部光を用いた場合の表示が暗いという課題を有
していた。

【０００４】そこで本発明は従来のこの様な問題を解決
するもので、液晶表示装置の反射機能を低下させること
のない照明装置、照明機能を有する液晶表示装置、およ
び照明機能を有する液晶表示装置を搭載した電子機器に
関する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の照明装置
は、被照明体の前面に配置される導光板と、該導光板の
端面に配置されてなる少なくとも１つの光源とを有する
照明装置であって、前記導光板の前記被照明体側の第１
の面及び該第１の面とは反対側の第２の面に遮光部が配
置されてなることを特徴とする。

【０００６】このような構成とすることにより、導光板
から出射する光が被照明体とは反対側の面に出射するこ
とがなくなる。前記遮光部が遮光部材によって形成され
る場合であれば光を吸収し、また反射部材によって形成
された場合、導光板を伝わる光を反射することができ、
被照明体側に照射する光の効率を上げることができる。

【０００７】また、前記遮光部が、前記導光板の前記第
１の面の周囲と前記第２の面の周囲に形成されて、更に
は第１の面に形成される前記遮光部の前記導光板の端部
からの幅は、前記第２の面に形成される前記遮光部の前
記導光板の端部からの幅に対して狭いことにより、被照
明体側に効率よく光を出射させることができる。

【０００８】また、前記導光板と前記導光板に形成され
る前記遮光部との間に、空気層が配置されていてもよ
い。

【０００９】なお、前記光源が点状光源もしくは棒状光
源であって、ＬＥＤのような光源は低消費電力であり、
携帯型電子機器に用いると有効である。

【００１０】光の出射を制御するために、前記導光板の
第１の面に、前記光源からの光を出射するための凸部も
しくは凹部が形成された構成、もしくは前記導光板の第
２の面に、前記光拡散形状として凸形状もしくは凹形状
を設けた構成、としてもよい。

【００１１】請求項８に記載の液晶表示装置は、光源と
導光板とを有する照明装置と、液晶パネルとを有し、前
記液晶パネルの上に前記照明装置が配置されてなる液晶
表示装置において、前記導光板の前記液晶パネルが配置
された側の第１の面と該第１の面とは反対側の第２の面
に遮光部が形成されてなり、前記遮光部と前記液晶パネ
ルの表示領域とが重ならないように前記照明装置と前記
液晶パネルとを配置したことを特徴とする。

【００１２】このような構成とすることにより、液晶パ
ネル側に効率よく光を照射させることができ、光源を点
灯したとき明るい表示を得ることができる。

【００１３】また、前記遮光部が前記導光板の前記第１
の面の周囲と前記第２の面の周囲に形成されてなり、前
記遮光部の位置に基づいて前記液晶パネルが配置される
構成とすることにより、位置あわせが容易となる。さら
に、前記第１の面に形成される前記遮光部の前記導光板
の端部からの幅は、前記第２の面に形成される前記遮光
部の前記導光板の端部からの幅に対して狭い構成とし
た。同様に、前記導光板の第２の面に形成された前記遮
光部が前記液晶パネルの表示領域の外側に形成された構
成とすることにより、表示見切り領域となり、液晶パネ
ルの表示を鮮明に見ることができる。

【００１４】さらに、このような液晶表示装置を電子機
器に搭載することにより表示品質に優れた電子機器を得
ることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００１６】（実施例１）図１，図２は本発明の照明装
置の第１の実施例の構成を示す図である。同図の照明装
置は、導光板１と、導光板１の端面の２個のＬＥＤ（発
光ダイオード）の点光源２と、点光源２と反対側の端面
の反射部材４と、導光板１の下側の面に遮光部材９が形
成され、この遮光部材９の形成位置よりも内側となるよ
うに導光板１の上側の面に遮光部材８を形成した。そし
て、このような照明装置を被照明体３の前面に配置し
た。

【００１７】ここで用いる光源はＬＥＤを２つ用いた
が、光源は１つでもよく、また蛍光管であってもよい。
また、遮光部として遮光部材８，９に光吸収部材を用い
たが、導光板の上面に光が抜けないようにするものであ
ればどのような材料でも用いることができる。さらに、
遮光部材の変わりにアルミニウムのような光反射部材を
用いることも可能である。例えば、反射部材４と同じ材
料により導光板の上面及び下面に光反射部材を形成する
ことも可能である。

【００１８】導光板１は厚さ１ｍｍで屈折率１．４９の
透明なアクリル樹脂の平板を用いた。被照明体３に対向
する面とは反対側の面に、図３に示すような底面の直径
５０μｍ、高さ１１．６μｍ、頂角が約１３０度の円錐
形の凸形状の突起５ａを光拡散形状の突起５として形成
し、図２のように１５０μｍ間隔で隣り合うよう配置し
た。このとき導光板の照明部の面積に対する凸形状の突
起部の面積比は約１０％であった。なお、導光板１の屈
折利率が１．４９なので導光板内部の臨界角は約４２度
になる。

【００１９】導光板１の端面７から導光板１に入射した
光束は、導光板１の面に対して入射角が概ね４２度以上
のときに光線６ａや光線６ｂに示すように、導光板１の
中で全反射を繰り返す。その後凸形状の突起５の各面で
反射した光線が導光板１の被照明体３側の面に対して入
射角が概ね４２度以下となったとき導光板１から出射し
被照明体３を照明することができる。

【００２０】反射部材４にはアルミを蒸着したフィルム
用い粘着材を介して導光板１の端面に貼着した。反射部
材４は導光板１内を導光して端面まで達した光線を再び
導光板１内に戻すので照明効率を良くすることができ
る。この時、導光板１の端面部分や反射部材４からもれ
だした散乱光を導光板１の上側と下側に配置した遮光部
材８，９が遮るので、照明光のむらや観察者側への不要
な光もれは発生しない。また観察者側からみた時に下側
の遮光部材９が上側の遮光部材８に隠れるので遮光部材
９の表面での散乱光が見えず，見栄えが良くなった。

【００２１】反射部材としてアルミ以外を蒸着したフィ
ルムやアルミ等の薄板を両面テープや粘着材を介して貼
着したり、アルミ等の薄膜を蒸着したものを用いてもよ
い。

【００２２】また、導光板１を形成する透明材料はアク
リル樹脂以外、ポリカーボネート樹脂、非晶性ポリオレ
フィン樹脂等の透明樹脂、ガラス等の無機透明材料また
はそれらの複合体を用いてもよい。凸形状の突起５の形
成方法としては射出成形、熱硬化樹脂、光硬化樹脂、エ
ッチング、透明樹脂またはガラス平板上にフィルムまた
は樹脂層を接合する等の方法がある。

【００２３】以上の構成により、本照明装置は被照明体
３の前面に配置して、外光が充分にある明るいときには
照明を消して被照明体３を観察し、外光が充分でない暗
いときには照明を点灯して被照明体を照明できる良好な
照明装置を実現できる。

【００２４】しかし図３のような導光板１の面と凸形状
の突起５ａの接する交線部や円錐の頂点部は微小な曲面
を持つため、観察者側にいくらかの反射光が漏れ、観察
者にとっては輝点として観察される。従って凸形状の突
起５の大きさは肉視で気にならない程度の大きさである
ために３００μｍ以下が望ましい。また、可視光の回析
による影響が発生しないために５μｍ以上は必要であ
る。さらには製造上の利便性等から大きさはおよそ１０
μｍ以上１００μｍ以下が望ましい。

【００２５】また、導光板の照明部の面積に対する凸形
状の突起部の面積比は大きくするほど照明の効率は上が
るが、導光板に対して垂直方向の平行光線透過率が低下
するので視認性は悪くなり５０％以上では実用的でな
い。またあまり小さいと照明効率が低下するので５％以
上は必要である。従って導光板の照明部の面積に対する
凸形状の突起部の面積比は５％〜５０％が望ましい。

【００２６】さらに突起部は図３に示すような円錐形以
外にも図４のような半球形の凸形状でもよい。また図５
のような円錐形の凹形状や図６のような半球形の凹形状
でもよい。さらに、導光板の被照明体に対向する面に図
７のような円柱形の凸形状や図８のような円柱形の凹形
状を形成したものでもよい。

【００２７】（実施例２）実施例１の照明装置におい
て、遮光部を遮光部材により形成したが、本実施例では
遮光部８，９を光吸収部材でなく反射部材としアルミの
薄膜を用いた。そして、導光板１との間に空気層を設け
密着しない構造とした。すると導光板１の端面部分や反
射部材４からもれた散乱光を遮光部材８，９が反射して
再び導光板１内に戻すので実施例１より照明効率が良く
なった。また観察者側からみた時に下側の遮光部材９が
上側の遮光部材８に隠れるので、下側の遮光部材９での
反射光を直接観察者が見えることによる見栄えの低下は
ない。

【００２８】また、図９のように導光板１の端面の反射
部材と上側と下側の遮光部材を一体にし反射部材１０と
した。反射部材を一体とすることで反射部材間からの光
りもれを解消することができた。さらにこの反射部材１
０と導光板１の間で密着している面積を少なくし、空気
層の存在する面積を多くすることでより照明効率を高め
ることができる。

【００２９】（実施例３）図１０，図１１は本発明の照
明装置の第３の実施例の構成を示す図である。同図の照
明装置は、実施例１で用いた照明装置を応用したもので
あり、光源の上面及び下面にも遮光部を設けたものであ
る。図１０に示されているように、光源の上に遮光部材
１１を配置し、導光板にも重なるように配置されてい
る。また、光源の下にも遮光部材１２が形成されてい
る。同じように導光板に重なるように遮光部材が形成さ
れている。形成されている位置は、遮光部材８や９と同
じように、遮光部材１１が遮光部材１２に対し覆い被さ
るように形成されている。すなわち、遮光部材１２より
も内側となるように遮光部材１１を配置した。このとき
遮光部材１１，１２には光吸収部材を用いた。

【００３０】このような構成とすることにより、照明装
置で照らした被照明体を正面で見た時に光源は直接見え
ず、下側遮光部材１２での散乱光も直接見えない良好な
照明装置となる。また下側遮光部材１２で点光源２から
下側へ出射した光が遮られるので、被照明体に照明の明
るさのむらは生じない。

【００３１】また、上側の遮光部材１１と下側の遮光部
材１２の一方あるいは両方を反射部材にしたところ、そ
れまで導光板１に入射していなかった光を導光板１に入
射させられるので照明効率が良くなった。さらに、導光
板の上面及び下面に遮光部として光反射部材を配置する
場合は、反射部材４と一体形成することも可能である。

【００３２】さらに、少なくとも１つ配置されたＬＥＤ
の点光源の代わりに、棒状の光源として冷陰極管を配置
したところ、ＬＥＤのとき生じていた光源近傍での照明
の明るさの不均一が解消された。

【００３３】（実施例４）図１２，図１３は本発明の照
明装置の第４の実施例の構成を示す図である。図１２は
図１３のＡ−Ａ’での断面図である。実施例３の照明装
置において、導光板１の端面のうち光源の配置されてい
る面を除いた面に反射部材４を配置し、導光板１のすべ
ての端面の上側と下側に反射部材を遮光部材として配置
し、上側の反射部材１３を下側の反射部材１４より内側
になるよう配置した。

【００３４】このとき照明装置で照らした被照明体を正
面で見た時に光源は直接見えず、下側反射部材１２での
反射光や散乱光も直接見えない良好な照明装置となる。
また下側反射部材１２で光源から下側へ出射した光が遮
られるので、被照明体に明るさのむらは生じない。さら
に導光板１の端面部分からもれていた散乱光を上下反射
部材が導光板１に入射させるので照明効率が良くなる。

【００３５】（実施例５）図１４に、被照明体を液晶パ
ネルとし、液晶パネルの前面に前述に記載した実施例で
用いた照明装置を配置した液晶表示装置の構成を示す。
ここでは一実施例として示された実施例３のような構成
を例にとって説明する。

【００３６】液晶パネルは液晶層２１を挟む上下基板２
２、２３によって形成されている。そして、その外側に
は偏光板が配置されている。液晶パネルの構成は、単純
マトリックス型の液晶パネル、ＴＦＴやＭＩＭなどのア
クティブ素子を用いた液晶パネル、また、液晶材料につ
いても高分子が液晶中に分散した高分子液晶材料を使っ
た液晶パネル、を用いることが可能である。なお、高分
子分散型の液晶パネルの場合、偏光板を用いる必要はな
い。さらに、単純マトリックス型の液晶パネルの場合、
特にＳＴＮ型液晶を用いる場合、必要に応じて少なくと
も１枚の位相差板を配置する。反射型の液晶パネルであ
るため、偏光板を１枚のみ使うタイプの液晶パネルを用
いることによって、より明るい表示を得られる。

【００３７】このような液晶パネルにおいて、領域３０
が表示領域を示すものである。表示領域は、液晶パネル
に形成される電極よって点灯画素として表される領域を
いう。

【００３８】このとき、導光板１の上側の面に形成され
た遮光部の端面の位置と、表示領域とがほぼ重なるよう
に導光板と液晶パネルとを配置する。従って、角度θは
ほぼ９０度ということになる。

【００３９】しかしながら、液晶パネルの表示と遮光部
とがオーバーラップすることを避けるために、遮光部の
端部と表示領域とを少なくとも１ドット分（表示画素の
１画素分）ずらして配置する。更には、液晶パネルを傾
けて見る場合も考慮すると、θの角度（すなわち仰角）
をほぼ６０度以下に設定することが望ましい。

【００４０】傾けたときの傾き角は正面から３０度以内
が大部分であるため、傾けた状態で上側の遮光部材８、
１１が液晶表示装置の表示領域３０を覆い隠さないよう
にする必要がある。したがって遮光部材８、１１を表示
領域３０に対して仰角θが６０度以下となるように配置
することが望ましい。

【００４１】このような構成とすることにより、導光板
が透明板なので外部光が充分ある時は光源２を消灯して
も従来と同様に外部光を使用することができ、ほとんど
表示品質に影響を与えない。また、外部光が充分ない時
は光源２を点灯して導光板からの照明光を使用すること
ができる。この時の液晶表示装置の表示の明るさは光源
の輝度に左右されるが外部光を使用した時と同じコント
ラストが得られる。しかも、液晶表示装置の前面からの
照明にもかかわらず、正面で見たときに液晶表示装置の
表面での反射光による表示品質の低下が生じないきわめ
て良好な表示が得られた。

【００４２】前述のように本発明の照明装置を液晶パネ
ルに用いることにで、外部光が充分ある時でも表示が暗
く視認性が悪く、外部光が充分ない時にバックライトを
点灯すると透過型になるのでコントラストが低下すると
いった従来の半透過反射板とバックライトを用いた液晶
表示装置の欠点を解消し、表示品質に優れた液晶表示装
置を得ることができる。

【００４３】なお、本実施例においては照明装置を前述
のような実施例を用いて説明したが、これに限定される
ものではなく、前述に記載した実施例のような照明装置
の構成を用いることができる。

【００４４】遮光部として、光反射部材を用いたとき
は、反射部材４と同一材料で、また同一の構成で形成し
てもよい。

【００４５】また、遮光部として、光吸収材料を用いる
場合、液晶パネルの外枠をそのまま設けることも可能で
ある。従って、後述するような電子機器に本実施例のよ
うな液晶表示装置を配置した場合、電子機器の外枠（す
なわち筐体）を用いて遮光部とする。そして、電子機器
の外枠が遮光部８もしくは１１のような形で配置される
ことにより、余分な光を観察者側に出すことがなく、ま
た表示品質に優れた電子機器を得ることができる。

【００４６】（実施例６）図１５に本発明の液晶表示装
置を携帯電話に用いた例を示す。携帯電話４０の表示部
５０として実施例５で用いた液晶表示装置を用いた。外
部光を利用した時には従来の半透過反射板を用いた液晶
表示装置による表示部よりも明るい表示が得られた。

【００４７】また、照明装置を点灯した時でも外部光を
利用した時と同様のコントラストが得られることから外
部光が充分ない暗い環境でも支障なく使用できる携帯電
話となった。 本発明の液晶表示装置を携帯電話だけで
なく電子手帳のような携帯型電子機器や計測機器等の電
子機器に用いても、外部光を利用した時に明るい表示が
得られ、照明装置を点灯した時でも外部光を利用した時
と同様のコントラストが得られる電子機器になる。

【００４８】

【発明の効果】本発明によると、以上説明したように、
外光を利用する掲示物、表示体等に適した薄型面照明を
提供することができる。また照明装置を点灯した時でも
外部光を利用した時と同様のコントラストが得られる低
消費電力でコントラストの高い液晶表示装置を提供する
ことができる。さらに携帯型電子機器のような省電力を
要求される用途において、明るいところでは照明を消し
て使用でき、暗い環境では照明点灯時でもコントラスト
を低下させることなく使用できる低消費電力でコントラ
ストの高い表示部を持つ電子機器を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例を示す断面図。

【図２】 本発明の実施例を示す平面図。

【図３】 本発明の実施例における凸形状の突起の説明
図。

【図４】 本発明の実施例における凸形状の突起の説明
図。

【図５】 本発明の実施例における凹形状の説明図。

【図６】 本発明の実施例における凹形状の説明図。

【図７】 本発明の実施例における凸形状の突起の説明
図。

【図８】 本発明の実施例における凹形状の説明図。

【図９】 本発明の実施例を示す断面図。

【図１０】 本発明の実施例を示す断面図。

【図１１】 本発明の実施例を示す平面図。

【図１２】 本発明の実施例を示す断面図。

【図１３】 本発明の実施例を示す平面図。

【図１４】 本発明の実施例を示す断面図。

【図１５】 本発明の実施例を示す図。

【図１６】 従来の技術を示す断面図。

【図１７】 従来の技術を示す断面図。

【図１８】 従来の技術を示す断面図。

【符号の説明】

１．導光板 ２．点光源 ３．被照明体 ４．反射部材 ５．凸形状の突起 ８．１１．１３ 上側遮光部材 ９．１２．１４ 下側遮光部材

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被照明体の前面に配置される導光板と、該
   導光板の端面に配置されてなる少なくとも１つの光源と
   を有する照明装置であって、前記導光板の前記被照明体
   側の第１の面及び該第１の面とは反対側の第２の面に遮
   光部が配置されてなることを特徴とする照明装置。
2. 【請求項２】前記遮光部が、前記導光板の前記第１の面
   の周囲と前記第２の面の周囲に形成されてなることを特
   徴とする請求項１記載の照明装置。
3. 【請求項３】前記第１の面に形成される前記遮光部の前
   記導光板の端部からの幅は、前記第２の面に形成される
   前記遮光部の前記導光板の端部からの幅に対して狭いこ
   とを特徴とする請求項１記載の照明装置。
4. 【請求項４】前記導光板と前記導光板に形成される前記
   遮光部との間に、空気層が配置されてなることを特徴と
   する請求項１記載の照明装置。
5. 【請求項５】前記光源が点状光源もしくは棒状光源であ
   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】前記導光板の第１の面に、前記光源からの
   光を出射するための凸部もしくは凹部が形成されてなる
   ことを特徴とする請求項１記載の照明装置。
7. 【請求項７】前記導光板の第２の面に、前記光拡散形状
   として凸形状もしくは凹形状を設けたことを特徴とする
   請求項１記載の照明装置。
8. 【請求項８】光源と導光板とを有する照明装置と、液晶
   パネルとを有し、前記液晶パネルの上に前記照明装置が
   配置されてなる液晶表示装置において、前記導光板の前
   記液晶パネルが配置された側の第１の面と該第１の面と
   は反対側の第２の面に遮光部が形成されてなり、前記遮
   光部と前記液晶パネルの表示領域とが重ならないように
   前記照明装置と前記液晶パネルとを配置したことを特徴
   とする液晶表示装置。
9. 【請求項９】前記遮光部が前記導光板の前記第１の面の
   周囲と前記第２の面の周囲に形成されてなり、前記遮光
   部の位置に基づいて前記液晶パネルが配置されてなるこ
   とを特徴とする請求項８記載の液晶表示装置。
10. 【請求項１０】前記第１の面に形成される前記遮光部の
    前記導光板の端部からの幅は、前記第２の面に形成され
    る前記遮光部の前記導光板の端部からの幅に対して狭い
    ことを特徴とする請求項９記載の液晶表示装置。
11. 【請求項１１】前記導光板の第２の面に形成された前記
    遮光部が前記液晶パネルの表示領域の外側に形成されて
    なることを特徴とする請求項１０記載の液晶表示装置。
12. 【請求項１２】前記液晶表示装置を有することを特徴と
    する電子機器。