JP2005243346A

JP2005243346A - 両面発光照明装置

Info

Publication number: JP2005243346A
Application number: JP2004049847A
Authority: JP
Inventors: Takashi Shimura; 崇志村
Original assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Current assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Priority date: 2004-02-25
Filing date: 2004-02-25
Publication date: 2005-09-08
Also published as: US20050185390A1; EP1571486A1; KR20060042138A; CN1664670A

Abstract

【課題】裏面ＬＣＤを照射するとき、表面ＬＣＤを照射すると同設定のＬＥＤを点灯しなければなれず、電力消費が大きい。
【解決手段】対向する両面に出射面を有する導光板と、導光板の側面に近接配置した複数個の光源と、導光板の一方の出射面側に表面ＬＣＤと、他方の出射面側に裏面ＬＣＤとを配設した両面発光照明装置で、複数の光源ＬＥＤ、例えば６個は、表面ＬＣＤ側照明用ＬＥＤ５ａの４個と、裏面ＬＣＤ側照明用ＬＥＤ５ｂの２個よりなり、ＬＥＤの電源入力口を表面照射と裏面照射の２系統にする。ＬＥＤの配置は、表面ＬＣＤ側照明用ＬＥＤ５ａの間に、裏面ＬＣＤ側照明用ＬＥＤ５ｂを配置する。両面発光照明装置を搭載した電子機器、例えば携帯電話のケースの開閉によるスイッチと連動させ、２系統のＬＥＤに電源を供給する。ＬＥＤ点灯を表裏照明と連動させＬＥＤ点灯数を変え、消電を抑える。
【選択図】図４

Description

本発明は、電子機器の両面に背中合わせに配設した二つの液晶表示デバイスの中間に配設し、両面液晶表示デバイスをそれぞれ背面から照明する両面発光照明装置に関する。

近年、各種パソコン、ゲーム機器、携帯電話などの電子機器の表示装置として、薄型で見易いバックライト機構を備えた液晶表示デバイスが広く用いられている。その中には、例えば携帯電話のように、ケースの両面に互いに背中合わせに液晶表示デバイスの表示パネルを配設したものがある。従来このような液晶表示パネルのバックライトとして、表裏両面の液晶表示パネルを照明するのに２組の照明ユニットを使用している。しかしながら、２組の照明ユニットを用いるため、部品点数が多くなり、組み立て工数を増すと同時に、照明ユニットの厚みも厚く、重くなり、コストアップになる。さらに、両表示パネル用として、それぞれ専用の光源（例えばＬＥＤ）を使用するので、消費電力も大きくなる。そこで、１組の照明ユニットで背中合わせの液晶表示パネルを照明する両面発光照明ユニットの構造が提案されている。（例えば、特許文献１参照）

特願２００３−２８９５０６号（未公開）上記した特許文献１に開示されている両面発光照明ユニットは、１つの導光板の対向する両面に出射面を有し、両出射面は複数の微小なシボまたは点状ドット、または、所定の傾斜角を有するプリズムなどの光拡散面が形成されている。バックライトの光源として、複数個のＬＥＤを導光板の側面に近接して配設している。前記導光板の一方の出射面側に表面ＬＣＤが配設され、導光板の他方の出射面側に前記表面LCDより小さいサイズの裏面ＬＣＤが配設されている。また、導光板と裏面LCDとの間には、裏面LCD側の光反射特性を均一に調整するための光吸収シートとして光沢のない黒色シートが配設されている。黒色シートの形状は、前記導光板と同サイズで裏面LCDの表示面に対応した貫通窓が形成されている。さらに、前記導光板の両出射面にプリズムの凸部が向くように前記表面LCDと裏面LCDに対応する大きさのプリズムシートが配設されている。該プリズムシートは片面に複数のマイクロレンズがシートの一辺に平行に形成されている輝度上昇フイルムとしてのプリズムシートである。

解決しようとする問題点は、上記した特許文献１に開示した両面発光照明ユニットは、複数個のＬＥＤ、例えば、６個のＬＥＤが基板に表面実装されているとすると、裏面LCDを照明するときにも表面LCDを照明すると同設定のＬＥＤ、例えば６個全てを点灯しなければならず、電力消費が大きい。また、前記裏面ＬＣＤ側のプリズムシートの大きさが、表面ＬＣＤ側のプリズムシートより小さく、裏面ＬＣＤに対応した大きさであり、その大きさの違いが表面に写り込むので、表裏一体で均一性の良いバックライト照明ができない。などの問題があった。

上記課題を解決するために、本発明におけるバックライト装置は、対向する両面に出射面を有する導光板と、該導光板の側面に近接配置した複数個の光源と、前記導光板の一方の出射面側に表面（メイン）液晶表示パネル（以下表面ＬＣＤと略す）と、導光板の他方の出射面側に裏面（サブ）液晶表示パネル（以下裏面ＬＣＤと略す）を配設した両面発光照明装置において、前記複数の光源は、前記表面ＬＣＤ側照明用光源と前記裏面ＬＣＤ側照明用光源よりなり、該光源の電源入力口を表面照射と裏面照射の２系統にしたことを特徴とするものである。

また前記光源はＬＥＤであり、該ＬＥＤの配置は、表面ＬＣＤ側照明用ＬＥＤの間に、裏面ＬＣＤ側照明用ＬＥＤを配置したことを特徴とするものである。

また、前記両面発光照明装置を搭載した電子機器のケースの開閉によるスイッチと連動させ、前記２系統のＬＥＤに電源を供給することを特徴とするものである。

また、前記導光板の一方の出射面と前記表面ＬＣＤの間、導光板の他方の出射面と裏面ＬＣＤの間に、前記導光板と略等しい大きさのプリズムシートを配設したことを特徴とするものである。

また、前記プリズムシートと前記裏面ＬＣＤとの間に光吸収部材を配設すると共に、該光吸収部材は前記裏面ＬＣＤのサイズと略等しい大きさの貫通窓を形成したことを特徴とするものである。

また、前記プリズムシートのプリズムの凸部が前記導光板方向を向き、前記光吸収部材は、黒色シートであることを特徴とするものである。

また、前記プリズムシートのプリズムの凸部が前記裏面ＬＣＤ方向（上向き）を向き、前記光吸収部材は、灰色シートであることを特徴とするものである。

また、前記プリズム方向が互いに直交する上向きプリズムシートを２枚重ねて配設したことを特徴とするものである。

また、前記導光板と表面ＬＣＤとの間に、半透過反射シートを配設したことを特徴とするものである。

また、前記半透過反射シートは、ハーフミラ−シートであることを特徴とするものである。

また、前記半透過反射シートは、半透過型白拡散シートであることを特徴とするものである。

本発明の両面発光照明装置は、表裏一体型導光板構成で、光源ＬＥＤの電源入力口が表面ＬＣＤ側照射用ＬＥＤと裏面ＬＣＤ側照射用ＬＥＤで２系統にすることで省電を抑えることが可能である。また、導光板の両面側のプリズムシートを導光板と略等しい大きさに設定して配設されているので、プリズムシートの大きさの違いが表面に映り込むことがなく、表裏一体で均一性に優れたバックライトを提供することが可能である。

図１、図２、図４、図６は、本発明の実施例１に係わり、図１（ａ）は、両面発光照明装置を組込んだ電子機器の要部断面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ部を示す部分拡大断面図、図２は、表面実装されたＬＥＤと導光板の斜視図、図４（ａ）は、表面LCD側照射用ＬＥＤと裏面LCD側照射用LEDの配置図、図４（ｂ）はＬＥＤ点灯回路図、図６は、裏面LCD照明による裏面LCD側照射用LEDの配置個数と光吸収部材の貫通窓との関係を示す説明図である。

図１において、１は携帯電話などの電子機器のケースである。２はケース１の一方の面に配設されたメインの表面ＬＣＤである。３は他方の面に背中合わせに配設されたサブの裏面ＬＣＤで、前記表面ＬＣＤ２より表示面積は小さい。
４は透光性部材からなり、側面から入射する光源の光を上下の出光面から出射する導光板であり、導光板４の少なくとも上下一方の出射面に複数の微小なシボまたは点状ドット、または所定の傾斜角を有するプリズムや印刷などの反射部４ａが形成されている。前記反射部４ａは、図１（ｂ）に示すように光の入射側面に平行な複数のマイクロプリズムが連続形成されている。

５は、前記導光板４の側面に沿って表面実装された光源としてのＬＥＤであり、後述するように、所定の間隔に複数個、図２および図４では、例えば６個を配設する。６個のＬＥＤのうち、４個は表面ＬＣＤ側照射用ＬＥＤ５ａで、２個は裏面ＬＣＤ側照射用ＬＥＤ５ｂであり、ＬＥＤの配置は、表面ＬＣＤ側照明用ＬＥＤ５ａの間に、裏面ＬＣＤ側照明用ＬＥＤ５ｂを配置する。

６は、導光板４と裏面ＬＣＤ３との間に配設された光吸収シートとしての光沢のない黒色シートで、該黒色シート６は導光板４に対向する裏面ＬＥＤ３側のケース１内面の部分的に異なる光反射性を均一に調整し、入射する光を殆ど吸収する機能を有するものである。
該黒色シート６は、平面形状は前記表面ＬＣＤ２と同サイズで、裏面ＬＣＤ３の表示面に対応する所に、図６で説明する貫通窓６ａが形成されている。

７は、シートの片面に複数のマイクロプリズムがシートの一辺に平行に形成されている輝度上昇フイルムとしてのプリズムシートである。該プリズムシート７は、プリズムの凸部が導光板４側を向くように、導光板４と前記表面ＬＣＤ２及び裏面ＬＣＤ３との間で且つ導光板４と同サイズで配設されている。

図２は、ＬＥＤ５を導光板４の一方の側面４ｂに沿って６個配置した場合を示している。図４において、前記ＬＥＤ５の配置とＬＥＤの点灯回路について説明する。ＬＥＤ５の配置は、所定の間隔に複数個、例えば６個を配設する。６個のＬＥＤのうち、４個が表面ＬＣＤ側照射用ＬＥＤ５ａで、２個が裏面ＬＣＤ側照射用ＬＥＤ５ｂであり、ＬＥＤの配置は、表面ＬＣＤ側照明用ＬＥＤ５ａの間に、裏面ＬＣＤ側照明用ＬＥＤ５ｂを配置する。図４（ａ）の（１）、（２）、（３）は３つの事例を示したものである。図４（ｂ）において、ＬＥＤ点灯回路の引き回しで、例えば表面ＬＣＤ２を照射するときは、図４（ｂ）（１）に示すように表面ＬＣＤ側照明用ＬＥＤ５ａを４個点灯させ、また、裏面ＬＣＤ３を照射するときは、図４（ｂ）（２）に示すように裏面ＬＣＤ側照明用ＬＥＤ５ｂを２個点灯させるように、ＬＥＤ５の電源入力口を２系統にする。

上記したＬＥＤ５の点灯は、前記両面発光照明装置を搭載した電子機器、例えば携帯電話のケースの開閉によるスイッチと連動させ、前記２系統のＬＥＤに電源を供給するものである。

図６において、裏面ＬＣＤ３の照明について説明する。図６（ａ）のように、例えば４個の裏面ＬＣＤ側照明用ＬＥＤ５ｂを使用したとすると、隣接するＬＥＤ５ｂ間に暗部（図中Ｂ）ができるが、暗部Ｂの大きさは小さい。本実施例１では、裏面ＬＣＤ３を照明するときは、図６（ｂ）、（ｃ）のように、２個の裏面ＬＣＤ側照明用ＬＥＤ５ｂで裏面ＬＣＤ３を照射するため、隣接するＬＥＤ５ｂ間に暗部Ｂが大きくなる。前述したように、裏面ＬＣＤ３の面積は表面ＬＣＤ２より小さいので、黒色シート６に形成した貫通窓６ａの窓位置とサイズを考慮して隣接するＬＥＤ５ｂ間に生じる暗部Ｂの影響を取り除くことができ、均一な照射をすることができる。経験的にＬＥＤ５ｂの配設ピッチ（Ｐ）とＬＥＤ５ｂ間の暗部の長さ（Ｌ）は、略Ｐ＝Ｌの関係があるため、Ｌ以上の位置に裏面ＬＣＤ３に対応する黒色シート６の貫通窓６ａを配置すれば均一性が低下しないで省電を抑えることができる表裏一体の導光板が構成できる。

以上述べた構成の両面発光照明装置の作用・効果について説明する。本発明の両面発光照明装置を搭載した電子機器、例えば携帯電話のケースの開閉によるスイッチと連動させ、２系統のＬＥＤに電源を供給される。即ち、ケース１を閉じた状態では、２個の裏面ＬＣＤ側照明用ＬＥＤ５ｂが点灯し、開いた状態では、４個の表面ＬＣＤ側照明用ＬＥＤ５ａが点灯する。光源ＬＥＤ５から出射した光は導光板４の側面から入射して内部に伝播し、反射部４ａに反射して導光板４の上下面から外側へ均一に出射する。このとき、反射部４ａが不等辺のマイクロプリズムであると上下面の出射量を略均一にすることができる。導光板４から出射した光は、一部はプリズムシート７の表面で反射するが、大部分は透過して表面ＬＣＤ２および裏面ＬＣＤ３を裏面から照射する。導光板４から斜めに出射した光は、プリズムシート７を透過するときにプリズム面により全反射して、要求視野である正面方向に出射することにより輝度が向上する。

何よりも、従来は、裏面ＬＣＤ３を照射するとき、表面ＬＣＤ２の照明と同設定の個数のＬＥＤを照射しなければならず、全点灯するため電力の消費が大きかったが、本実施例１では、ＬＥＤの配線を考え、表面ＬＣＤ２を照射するときと、裏面ＬＣＤ３を照射するときで、ＬＥＤの点灯個数を変えることで省電を抑えることが可能である。

また、導光板４の両面側のプリズムシート７を導光板４と略等しい大きさに設定して配設されているので、プリズムシート７の大きさの違いが表面に映り込むことがなく、表裏一体で均一性に優れたバックライトが可能である。

図３、図５は、本発明の実施例２に係わり、図３は、表面実装されたＬＥＤと導光板の斜視図、図５（ａ）は、表面LCD側照射用ＬＥＤと裏面LCD側照射用LEDの配置図、図５（ｂ）はＬＥＤ点灯回路図である。図３において、ＬＥＤ５を導光板４の一方の側面
４ｂに沿って４個配置した場合を示し、５ａは表面ＬＣＤ側照射用ＬＥＤ、５ｂは裏面ＬＣＤ側照明用ＬＥＤである。図５において、前記ＬＥＤ５の配置とＬＥＤの点灯回路について説明する。ＬＥＤ５の配置は、所定の間隔に複数個、例えば４個を配設する。４個のＬＥＤのうち、２個が表面ＬＣＤ側照射用ＬＥＤ５ａで、２個は裏面ＬＣＤ側照射用ＬＥＤ５ｂであり、ＬＥＤ５の配置は、図５（ａ）の（１）、（２）、（３）、（４）のように４つの事例を示したものである。図５（ｂ）において、ＬＥＤ点灯回路の引き回しで、例えば表面ＬＣＤ２を照射するときは、図５（ｂ）（１）に示すように表面ＬＣＤ側照明用ＬＥＤ５ａの２個と裏面ＬＣＤ側照明用ＬＥＤ５ｂの２個の計４個を同時に点灯させる。また、裏面ＬＣＤ３を照射するときは、図５（ｂ）（２）に示すように裏面ＬＣＤ側照明用ＬＥＤ５ｂを２個点灯させる。４個のＬＥＤ５を直列とはせずに、２直２パラの配線にして、ＬＥＤ５の電源入力口を２系統にする。

上記したＬＥＤ５の点灯は、前記両面発光照明装置を搭載した電子機器、例えば携帯電話のケースの開閉によるスイッチと連動させ、前記２系統のＬＥＤに電源を供給するものである。ケース１を閉じた状態では、２個の裏面ＬＣＤ側照明用ＬＥＤ５ｂが点灯し、開いた状態では、裏面ＬＣＤ側照明用ＬＥＤ５ｂの２個と表面ＬＣＤ側照明用ＬＥＤ５ａの２個、計４個のＬＥＤ５が点灯する。

両面発光照明装置を構成する表面ＬＣＤ２、裏面ＬＣＤ３、導光板４、黒色シート６、プリズムシート７などは上述した実施例１と同様である。従って、ＬＥＤの個数は４個で実施例１と同様な作用・効果を奏するものである。ＬＥＤの実装個数が減少することができるので、その分コストを低減することができる。

図７、図８及び図９は、図１の両面発光照明装置の構成部材の一部を改良したものである。図７において、導光板４と表面ＬＣＤ２との間に半透明反射シートとしてのハーフミラーシート８を配設したものである。該ハーフミラーシート８は入射光の一部を反射し、他部を透過させて光の進行方向を２分する機能を有しており、これにより透過する光出力を減じるものである。その他の構成は実施例１と同様である。上記構成による作用・効果は、表面ＬＣＤ２側の表示面の輝度は均一であり、導光体４からプリズムシート７を通過して表面ＬＣＤ２側に出射した光は、一部はハーフミラーシート８によって反射するので出力光は一部減じられる。一方、導光板４から裏面ＬＣＤ３側に出射した光には、ハーフミラーシート８の反射光ｆが加わるので光出力はやや増加する。従って、両表示パネルの光出力を極端に変化させることができる。例えば携帯電話の場合だと、裏面への出力を多くしたい場合に好都合である。

図８において、実施例１で説明した黒色シートの代わりに灰色シート９を配設した。該灰色シート９は、一部の光を反射し、他部の光を吸収する機能を有するものである。また、プリズムシート７Ａはプリズム方向が互いに垂直になるようにして２枚重ねに配設されている。その他の構成は上記した実施例１と同様である。上記構成による作用・効果は、プリズムシート７Ａのプリズム面に全反射角以上に入射した光は、屈折せずに導光板４側に戻るリサイクル光ｒとなる。一方灰色シート９からの反射光ｆが導光板４側へ戻る。従って、反射光ｆの強さが裏面ＬＣＤ３側のリサイクル光ｒの強さと釣り合いがとれるような光吸収率に設定した灰色シート９を用いることにより、表面ＬＣＤ２の表示面の光出力を均一にすることができる。

そして、上向きプリズムシート７Ａのプリズム作用により光の出射角が狭められて、使用者の視野角内に集光されて上向きプリズムシート７Ａを配設した方の表示パネルに対するバックライト効率が向上する。プリズム方向が互いに垂直な上向きプリズムシート７Ａを重ねて配設することにより、縦横の範囲の光が集光してバックライト効率は一層向上する。

図９において、図８で説明した両面発光照明装置で、表面ＬＣＤ２とプリズムシート７Ａとの間にハーフミラーシート８を配設したものである。その他の構成は上記した実施例１と同様である。上記構成による作用・効果は、図８と同様に、表面ＬＣＤ２の表示面の光出力は均一になる。また、各々の表示パネルに対するバックライト効率が向上する。さらに、ハーフミラーシート８を配設することにより、表面ＬＣＤ２の表示面の輝度が減じ、その代わりに、ハーフミラーシート８の反射効率により裏面ＬＣＤ３側の輝度が増す。従って、両パネルの表示面の光出力を極端に変更することができる。

以上述べた両面発光照明装置は、表裏一体型導光板構成で、光源ＬＥＤの電源入力口が表面ＬＣＤ側照射用ＬＥＤと裏面ＬＣＤ側照射用ＬＥＤで２系統にすることで省電を抑えることが可能である。また、導光板の両面側のプリズムシートを導光板と略等しい大きさに設定して配設されているので、プリズムシートの大きさの違いが表面に映り込むことがなく、表裏一体で均一性に優れたバックライトが可能である。

本発明の実施例１に係わり、図１（ａ）は、両面発光照明装置を組込んだ電子機器の要部断面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ部を示す部分拡大断面図である。実施例１で表面実装されたＬＥＤと導光板の斜視図である。実施例２で表面実装されたＬＥＤと導光板の斜視図である。実施例１で、図４（ａ）は、表面LCD側照射用ＬＥＤと裏面LCD側照射用LEDの配置図、図４（ｂ）はＬＥＤ点灯回路図である。実施例２で、図５（ａ）は、表面LCD側照射用ＬＥＤと裏面LCD側照射用LEDの配置図、図５（ｂ）はＬＥＤ点灯回路図である。実施例１、２で、裏面LCD照明による裏面LCD側照射用LEDの配置個数と光吸収部材の貫通窓との関係を示す説明図である。実施例１でハーフミラーシートを搭載した両面発光照明装置を組み込んだ電子機器の要部断面図である。実施例１で灰色シートと２枚重ねプリズムシートを搭載した両面発光照明装置を組み込んだ電子機器の部断面図である。図８でハーフミラーシートを搭載した両面発光照明装置を組み込んだ電子機器の部断面図である。

符号の説明

１ケース
２表面ＬＣＤ
３裏面ＬＣＤ
４導光板
５ＬＥＤ
５ａ表面ＬＣＤ側照明用ＬＥＤ
５ｂ裏面ＬＣＤ側照明用ＬＥＤ
６黒色シート
７、７Ａプリズムシート
８ハーフミラーシート
９灰色シート
ＢＬＥＤ間の暗部
ＰＬＥＤピッチ
ＬＬＥＤ間の暗部の長さ

Claims

対向する両面に出射面を有する導光板と、該導光板の側面に近接配置した複数個の光源と、前記導光板の一方の出射面側に表面（メイン）液晶表示パネル（以下表面ＬＣＤと略す）と、導光板の他方の出射面側に裏面（サブ）液晶表示パネル（以下裏面ＬＣＤと略す）を配設した両面発光照明装置において、前記複数の光源は、前記表面ＬＣＤ側照明用光源と前記裏面ＬＣＤ側照明用光源よりなり、該光源の電源入力口を表面照射と裏面照射の２系統にしたことを特徴とする両面発光照明装置。
前記光源はＬＥＤであり、該ＬＥＤの配置は、表面ＬＣＤ側照明用ＬＥＤの間に、裏面ＬＣＤ側照明用ＬＥＤを配置したことを特徴とする請求項１記載の両面発光照明装置。
前記両面発光照明装置を搭載した電子機器のケースの開閉によるスイッチと連動させ、前記２系統のＬＥＤに電源を供給することを特徴とする請求項１または２記載の両面発光照明装置。
前記導光板の一方の出射面と前記表面ＬＣＤの間と、導光板の他方の出射面と裏面ＬＣＤの間に、前記導光板と略等しい大きさのプリズムシートを配設したことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の両面発光照明装置。
前記プリズムシートと前記裏面ＬＣＤとの間に光吸収部材を配設すると共に、該光吸収部材は前記裏面ＬＣＤのサイズと略等しい大きさの貫通窓を形成したことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の両面発光照明装置。
前記プリズムシートのプリズムの凸部が前記導光板方向を向き、前記光吸収部材は、黒色シートであることを特徴とする請求項５記載の両面発光照明装置。
前記プリズムシートのプリズムの凸部が前記裏面ＬＣＤ方向（上向き）を向き、前記光吸収部材は、灰色シートであることを特徴とする請求項５記載の両面発光照明装置。
前記プリズム方向が互いに直交する上向きプリズムシートを２枚重ねて配設したことを特徴とする請求項７記載の両面発光照明装置。
前記導光板と表面ＬＣＤとの間に、半透過反射シートを配設したことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の両面発光照明装置。
前記半透過反射シートは、ハーフミラ−シートであることを特徴とする請求項９記載の両面発光照明装置。
前記半透過反射シートは、半透過型白拡散シートであることを特徴とする請求項９記載の両面発光照明装置。