JP3903839B2

JP3903839B2 - 照明装置

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Publication number: JP3903839B2
Application number: JP2002129573A
Authority: JP
Inventors: 博幸細渕
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2002-05-01
Filing date: 2002-05-01
Publication date: 2007-04-11
Anticipated expiration: 2022-05-01
Also published as: JP2003322851A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、平面発光型の照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、平面発光型の照明装置は、図１５および図１６に示すように、液晶表示パネル１の下側に配置されるほぼ四角形状の導光板２と、この導光板２の角部に形成されたほぼ台形状の入光部３の先端面３ａに対向して配置された発光素子４とを備え、この発光素子４で発光した光を入光部３から導入し、この導入した光を導光板２の下面に設けられた反射層５で反射させると共に、この反射層５と導光板２の上面との間で反射を順次繰り返すことにより、導入した光を導光板２の内部へ進行させながら、導光板２の上面から順次出射させて液晶表示パネル１の下面側を照明するように構成されている。
【０００３】
このような照明装置においては、発光素子４からの光を導光板２内に十分に導入するために、導光板２の角部に形成された入光部３の下面全体を発光素子４側に向けて斜め下に傾斜する傾斜面６に形成し、この傾斜面６で発光素子４からの光を導光板２の内部に向けて反射するように構成されている。この場合、入光部３の下面の傾斜面６には、導光板２の下面に設けられた反射層５が延出して設けられている。また、発光素子４は、可視光線領域の光を発光する発光ダイオードで構成され、入光部３の先端面３ａに対向した状態で、導光板２の下側に配置された回路基板７上にＬＳＩ８などの電子部品と共に設けられている。
【０００４】
このような照明装置では、発光素子４を発光させると、図１７に示すように、発光した可視光線領域の光が導光板２の入光部３に入射し、この入射した光が傾斜面６で反射され、この反射された光の一部が導光板２の上面からそのまま出射するが、それ以外の光が導光板２の上面と反射層５との間で反射を繰り返して導光板２内を進行し、この進行した光が順次導光板２の上面から出射して液晶表示パネル１の下面を照明する。この場合、反射層５は、液晶表示パネル１をほぼ均一な照度で照明するために、入光部３の傾斜面６に対応する部分を除いて、発光素子４から離れるに従って次第に反射効率が高くなる表面処理（例えば、非反射材をその密度が発光素子４側から次第に低くなるようなドット状に形成した表面処理など）が施されていることが望ましい。また、入光部３の傾斜面６に対応する部分の反射層５には、発光素子４からの光を導光板２の内部に十分に採り込むために、上述した表面処理が施されていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような照明装置では、導光板２の入光部３の下面全体を傾斜面６に形成したので、発光素子４からの光を入光部３内に十分に採り込むことはできるが、入光部３内に採り込まれた光の一部が、その下面の傾斜面６で反射されて入光部３の上面からそのまま出射されると共にその出射量が多く、この出射された光が入光部３に対応する部分の液晶表示パネル１を照明するため、図１８に示すように、入光部３に対応する部分の液晶表示パネル１がそれ以外の部分よりも明るく照明されることになり、このため液晶表示パネル１に照明むらが発生するという問題がある。
なお、このような問題を解消するために、導光板２の入光部３全体を液晶表示パネル１よりも外側に突出させて設け、これにより液晶表示パネル１に対する照明むらの発生を防ぐことが考えられているが、このような構造では、入光部３を含む導光板２のサイズが大きくなり、実装面積が拡大して装置全体が大型化するという問題がある。
【０００６】
この発明の課題は、装置全体が大型化せず、光の導入効率を確保してほぼ均一な照度で表示素子を照明できるようにすることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記課題を解決するために、次のような構成要素を備えている。
請求項１に記載の発明は、平板状の導光板の角部に平面的に見てほぼ台形状の入光部を設け、この入光部の先端面から発光素子で発光した光を導入し、この導入した光を前記導光板の内部に導いて前記導光板および前記入光部を発光させることにより、前記導光板の上方に配置された表示素子を照明する照明装置において、
前記入光部は、前記表示素子の下面に対応する部分の下面が前記導光板の下面に連続する平坦面に形成され、且つ前記表示素子の下面に対応しない部分の下面が前記導光板の下面から前記発光素子に向けて斜め下に傾斜する傾斜面に形成され、
前記入光部における前記平坦面と前記傾斜面との境界部は、前記入光部の下面側に露呈する垂直面に形成され、この垂直面には前記発光素子からの光を前記傾斜面側に向けて反射する第１反射部が設けられ、前記ほぼ台形状の入光部の両側に位置する外側面には、前記発光素子から前記入光部に入射して前記外側面に向かう光および前記第１反射部で反射された光を前記導光板の内部側に向けて反射する第２反射部が設けられていることを特徴とする照明装置である。
【０００８】
請求項２記載の発明は、前記発光素子が可視光線領域外である紫外線領域および赤外線領域のうち、特定波長領域の光を発光し、前記導光板の下面および前記入光部の下面には、前記入光部の前記傾斜面を除いて、前記発光素子からの前記特定波長領域の光に反応して可視光線領域内の光を発光する発光部がドット状に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
以下、図１〜図４を参照して、この発明の照明装置の第１実施形態について説明する。なお、図１５〜図１８に示された従来例と同一部分には、同一符号を付して説明する。
この照明装置は、導光板２の角部に設けられたほぼ台形状の入光部１０の下面を、液晶表示パネル１に対応する平坦面１１と、液晶表示パネル１に対応しない傾斜面１２とで形成した構造になっており、これ以外は従来例とほぼ同じ構造になっている。
【００１６】
すなわち、入光部１０は、図３および図４に示すように、液晶表示パネル１に対応する部分の下面が導光板２の下面に連続する平坦面１１に形成され、液晶表示パネル１に対応しない部分の下面が発光素子４に向けて斜め下に傾斜する傾斜面１２に形成されている。この入光部１０における平坦面１１と傾斜面１２との境界部は、図２および図４に示すように、垂直面１３に形成されており、この垂直面１３は、入光部１０の裏面側にそのままの状態で露呈している。また、導光板２の下面に設けられた反射層５は、液晶表示パネル１に対応する入光部１０の平坦面１１の下面に連続して設けられており、液晶表示パネル１に対応しない部分の傾斜面１２には設けられていないが、この傾斜面１２にも反射層５を設けても良い。なお、発光素子４は、従来例と同様、可視光線領域の光を発光する発光ダイオードで構成されている。
【００１７】
このような照明装置では、発光素子４を発光させると、図２に示すように、発光した可視光線領域の光が入光部１０の先端面１０ａから内部に入射し、この入射した光のうち、僅かな光が入光部１０の垂直面１３を透過して平坦面１１の下側に出射するが、これ以外のほとんどの光は、入光部１０の傾斜面１２、入光部１０の上面、および入光部１０の平坦面１１で反射されて導光板２の内部に導入される。すなわち、入光部１０に入射した光のうち、傾斜面１２に照射された光は、そのほとんどの光の入射角が臨界角以上であるから、傾斜面１２によって反射される。これと同様に、入光部１０の上面に照射された光も、そのほとんどの光の入射角が臨界角以上であるから、入光部１０の上面で反射される。このようにして導光板２内に導入された光は、導光板２の上面と反射層５との間で反射を繰り返すことにより、導光板２内を進行しながら順次導光板２の上面から出射し、これにより液晶表示パネル１の下面を照明する。
【００１８】
このように、この照明装置によれば、入光部１０の下面のうち、液晶表示パネル１に対応する部分を平坦面１１に形成したので、従来例のように入光部１０全体を液晶表示パネル１よりも外側に突出させて設けなくても、図１に示すように、入光部１０の平坦面１１によって入光部１０の上面から出射する光量を大幅に減少させることができ、これにより入光部１０に対応する部分の液晶表示パネル１の照度が著しく高くなるのを防ぐことができる。また、入光部１０の下面における液晶表示パネル１に対応しない部分を傾斜面１２に形成したので、この傾斜面１２によって発光素子４からの光を反射させて導光板２の内部に効率良く導入することができる。これにより、装置全体が大型化することなく、発光素子４からの光の導入効率を確保して、ほぼ均一な照度で液晶表示パネル１を照明することができる。
【００１９】
［第２実施形態］
次に、図５〜図８を参照して、この発明の照明装置の第２実施形態について説明する。この場合には、図１〜図４に示された第１実施形態と同一部分に同一符号を付して説明する。
この照明装置は、入光部１０における平坦面１１と傾斜面１２との境界部に第１反射部１５を設け、且つ入光部１０の外側面に第２反射部１６を設けた構造になっている。すなわち、第１反射部１５は、入光部１０における平坦面１１と傾斜面１２との境界部に形成された垂直面１３に設けられ、発光素子４からの光を傾斜面１２側に向けて反射するように構成されている。第２反射部１６は、入光部１０の外側面に設けられ、発光素子４から入光部１０に入射して入光部１０の外側面に向かう光および第１反射部１５で反射された光を導光板２の内部側に向けて反射するように構成されている。なお、これら以外は、第１実施形態と同じ構造になっている。
【００２０】
このような照明装置では、第１実施形態と同様の作用効果があるほか、特に図５に示すように、入光部１０における平坦面１１と傾斜面１２との境界部に設けられた第１反射部１５によって、発光素子４からの光を入光部１０の傾斜面１２側に向けて反射すると共に、入光部１０の外側面に設けられた第２反射部１６によって、発光素子４から入光部１０に入射して入光部１０の外側面に向かう光および第１反射部１５で反射された光を導光板２の内部側に向けて反射するので、発光素子４から入光部１０に入射した光をほとんど損失することなく導光板２の内部に導入することができる。このため、第１実施形態のものよりも、光の導入効率を高めることができ、より一層、液晶表示パネル１を明るく照明することができる。
【００２１】
［第３実施形態］
次に、図９〜図１１を参照して、この発明の照明装置の第３実施形態について説明する。この場合には、図５〜図８に示された第２実施形態と同一部分に同一符号を付して説明する。
この照明装置は、発光素子として紫外線領域の光を発光する紫外線発光素子２０を用い、導光板２の下面および入光部１０の下面に、入光部１０の傾斜面１２を除いて、紫外線発光素子２０からの紫外線領域の光に反応して可視光線領域内の光を発光する発光部２１をドット状に設けた構造になっている。
すなわち、紫外線発光素子２０は、波長が３６５ｎｍ（ナノメートル：ナノメートルは１０億分の１メートル）付近、または２５４〜３６５ｎｍの紫外線領域の光を発光する紫外線発光ダイオード（紫外線ＬＥＤ）などで構成されている。
【００２２】
また、発光部２１は、波長が３５０〜４２０ｎｍまたは２５４〜３６５ｎｍの紫外線領域の光に反応して可視光線領域内の光で無色または有色発光し、紫外線領域の光が照射されないときに透明な状態を呈するものであり、印刷や塗布などによって導光板２の下面から入光部１０の平坦面１１に亘ってドット状に設けられている。この場合、発光部２１は、紫外線発光素子２０に近い部分の設置密度が低く、紫外線発光素子２０から離れるに従って次第に設置密度が高くなるように設けられている。すなわち、入光部１０の平坦面１１は、発光部２１の設置密度が最も低く形成されている。なお、この場合の反射層５は、その反射率が全域に亘ってほぼ一定になるように、非反射材などによる表面処理が施されていない構造になっている。
【００２３】
このような照明装置では、第２実施形態と同様、入光部１０の傾斜面１２、第１反射部１５、および第２反射部１６によって紫外線発光素子２０からの紫外線領域の光をほとんど損失することなく導光板２の内部に導入することができるほか、特に紫外線発光素子２０で発光した光が紫外線領域の光で、人間の目に見えない光であるから、液晶表示パネル１に対する照明効果はないが、この紫外線領域の光が発光部２１に照射されると、この照射された光に発光部２１が反応して人間の目に見える可視光線領域内の光を発光するので、この発光部２１で発光した可視光線領域内の光で液晶表示パネル１を照明することができる。
【００２４】
このときには、入光部１０の傾斜面１２に発光部２１が設けられていないため、紫外線発光素子２０からの紫外線領域の光を効率良く導光板２内に導入することができる。また、発光部２１が導光板２の下面から入光部１０の平坦面１１に亘ってドット状に設けられていることにより、このドット状に設けられた発光部２１の隙間から露呈する反射層５で紫外線領域の光を反射させて順次導光板２の内部に進行させることができると共に、その紫外線領域の光をドット状に設けられた発光部２１に順次照射させることができる。また、この発光部２１は紫外線発光素子２０から離れるに従って次第に設置密度が高くなるドット状に設けられているので、紫外線発光素子２０から離れるに従って紫外線領域の光量が低下しても、発光部２１による発光量の減少を防ぐことができ、これにより液晶表示パネル１の下面全体をほぼ均一な照度で照明することができる。
【００２５】
［第４実施形態］
次に、図１２〜図１４を参照して、この発明の照明装置の第４実施形態について説明する。この場合には、図９〜図１１に示された第３実施形態と同一部分に同一符号を付して説明する。
この照明装置は、導光板２の入光部３０およびこの入光部３０に位置する反射層５の構造が第３実施形態と異なり、これ以外は第３実施形態とほぼ同じ構造になっている。すなわち、入光部３０は、従来例と同様、導光板２の角部にほぼ台形状に形成され、その下面全体が紫外線発光素子２０に向けて斜め下に傾斜する傾斜面３１に形成されている。
【００２６】
また、導光板２の下面に設けられた反射層５は、入光部３０の傾斜面３１に連続して延出形成されている。さらに、導光板２の下面および入光部１０の傾斜面３１には、図１２に示すように、紫外線発光素子２０からの紫外線領域の光に反応して可視光線領域内の光を発光する発光部２１がドット状に設けられている。この場合にも、発光部２１は、紫外線発光素子２０から離れるに従って次第に設置密度が高くなるように設けられている。すなわち、入光部３０の傾斜面３１の発光部２１は、その設置密度が最も低いドット状に設けられている。
【００２７】
このような照明装置では、紫外線発光素子２０を発光させると、図１２に示すように、紫外線領域の光が入光部３０の先端面３０ａから内部に入射し、この入射した光が傾斜面３１で反射され、この反射された光が導光板２の上面と反射層５との間で反射を繰り返しながら導光板２内を進行するが、紫外線発光素子２０で発光した紫外線領域の光は、第３実施形態と同様、人間の目に見えない光であるから、液晶表示パネル１に対する照明効果はない。しかし、紫外線領域の光が発光部２１に照射されると、第３実施形態と同様、照射された光に発光部２１が反応して人間の目に見える可視光線領域内の光を発光するので、この発光部２１で発光した可視光線領域内の光で液晶表示パネル１を照明することができる。
【００２８】
このとき、入光部３０の傾斜面３１では発光部２１の設置密度が最も低いので、紫外線発光素子２０からの紫外線領域の光の一部が発光部２１に照射されて可視光線領域の光を発光するが、これ以外のほとんどの紫外線領域の光は傾斜面３１で反射されて導光板２内に導入される。このため、入光部３０では紫外線領域の光量は多いが、発光部２１による発光量が少ないので、この部分に対応する液晶表示パネル１に照射される可視光線領域の光量が少なく、入光部３０に対応する液晶表示パネル１の照度が著しく高くなるのを防ぐことができる。また、この発光部２１は紫外線発光素子２０から離れるに従って次第に設置密度が高くなるので、紫外線発光素子２０から離れるに従って次第に紫外線領域の光の照射量が減少しても、発光部２１による発光量はほとんど減少することがない。このため、従来例のように入光部３０全体を液晶表示パネル１よりも外側に突出させて設ける必要がないので、装置全体が大型化することなく、発光素子４からの光の導入効率を確保して、液晶表示パネル１の下面全体をほぼ均一な照度で照明することができる。
【００２９】
なお、上記第３、第４実施形態では、発光素子として、紫外線領域の光を発光する紫外線発光素子２０を用い、発光部として、紫外線領域の光に反応して可視光線領域の光を発光する発光部２１を用いた場合について述べたが、これに限らず、例えば発光素子として、波長が７８０ｎｍ以上の赤外線領域の光を発光する赤外線発光素子を用い、発光部として、波長が７８０ｎｍ以上の赤外線領域の光に反応して可視光線領域の光を発光する発光部を用いた構造でも良い。このような構造でも、赤外線領域の光が人間の目に見えないため、上述した第３、第４実施形態と同様の作用効果がある。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、入光部の平坦面によって入光部の上面から出射する光量を大幅に減少させることができるので、入光部に対応する部分の表示素子の照度が著しく高くなるのを防ぐことができ、また入光部の傾斜面によって発光素子からの光を導光板の内部に効率良く導入することができ、これにより装置全体が大型化せず、且つ発光素子からの光の導入効率を確保して、ほぼ均一な照度で表示素子を照明することができる。この場合、第１反射部によって発光素子からの光を反射層の傾斜部側に向けて反射し、第２反射部によって発光素子から入光部に入射して外側面に向かう光および第１反射部で反射された光を導光板の内部側に向けて反射することができ、これにより発光素子から入光部に入射した光をほとんど損失することなく導光板の内部に導入することができ、このため光の導入効率を高めることができ、より一層、表示素子を明るく照明することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の照明装置の第１実施形態を示した平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視において発光素子で発光した光の光路状態を示した断面図。
【図３】図１の入光部を拡大した平面図。
【図４】図２の入光部を拡大した断面図。
【図５】この発明の照明装置の第２実施形態を示した平面図。
【図６】図５のＢ−Ｂ矢視において発光素子で発光した光の光路状態を示した断面図。
【図７】図５の入光部を拡大した平面図。
【図８】図６の入光部を拡大した断面図。
【図９】この発明の照明装置の第３実施形態における光路および発光状態を示した断面図。
【図１０】図９の入光部を拡大した平面図。
【図１１】図９の入光部を拡大した断面図。
【図１２】この発明の照明装置の第４実施形態における光路および発光状態を示した断面図。
【図１３】図１２の入光部を拡大した平面図。
【図１４】図１２の入光部を拡大した断面図。
【図１５】従来の照明装置を示した平面図。
【図１６】図１５のＣ−Ｃ矢視における断面図。
【図１７】図１６の発光素子で発光した光の光路状態を示した断面図。
【図１８】図１５の発光素子を発光させた状態を示した平面図。
【符号の説明】
１液晶表示パネル
２導光板
４発光素子
５反射層
１０、３０入光部
１１平坦面
１２、３１傾斜面
１５第１反射部
１６第２反射部
２０紫外線発光素子
２１発光部

Claims

平板状の導光板の角部に平面的に見てほぼ台形形状の入光部を設け、この入光部の先端面から発光素子で発光した光を導入し、この導入した光を前記導光板の内部に導いて前記導光板および前記入光部を発光させることにより、前記導光板の上方に配置された表示素子を照明する照明装置において、
前記入光部は、前記表示素子の下面に対応する部分の下面が前記導光板の下面に連続する平坦面に形成され、且つ前記表示素子の下面に対応しない部分の下面が前記導光板の下面から前記発光素子に向けて斜め下に傾斜する傾斜面に形成され、
前記入光部における前記平坦面と前記傾斜面との境界部は、前記入光部の下面側に露呈する垂直面に形成され、この垂直面には前記発光素子からの光を前記傾斜面側に向けて反射する第１反射部が設けられ、前記ほぼ台形状の入光部の両側に位置する外側面には、前記発光素子から前記入光部に入射して前記外側面に向かう光および前記第１反射部で反射された光を前記導光板の内部側に向けて反射する第２反射部が設けられていることを特徴とする照明装置。
前記発光素子は可視光線領域外である紫外線領域および赤外線領域のうち、特定波長領域の光を発光し、前記導光板の下面および前記入光部の下面には、前記入光部の前記傾斜面を除いて、前記発光素子からの前記特定波長領域の光に反応して可視光線領域内の光を発光する発光部がドット状に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。