(57)【要約】【課題】外光を利用したバックライト装置を提供すること。【解決手段】光源と、光源からの光を１端面から受入れて表面から出射する方形状の第１導光板と、集光レンズと、集光レンズからの光を１端面から受入れて表面から出射する方形状の第２導光板とを備え、第１および第２導光板は出射光が互いに同一方向になるように重ねられ、かつ、第１および第２導光板の光を受入れる端面が第１および第２導光板を間にして平行に向かい合うように配置されるバックライト装置。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、光源からの光を１端面から受入れて表面から出射する方形状の第１導光板と、集光レンズと、集光レンズからの光を１端面から受入れて表面から出射する方形状の第２導光板とを備え、第１および第２導光板は出射光が互いに同一方向になるように重ねられ、かつ、第１および第２導光板の光を受入れる端面が第１および第２導光板を間にして平行に向かい合うように配置されるバックライト装置。
【請求項２】
光源は線状光源からなり、第１導光板の１端面に沿って設置され、集光レンズはシリンドリカルレンズからなり、第２導光板の１端面に沿って配置される請求項１記載のバックライト装置。
【請求項３】
第１および第２導光板は、同一サイズを有し、一方の導光板の四辺が他方の導光板の四辺に上下で一致するように重ねられる請求項２記載のバックライト装置。
【請求項４】
集光レンズは、断面が半円形である請求項２又は３記載のバックライト装置。
【請求項５】
集光レンズは、第２導光板と一体に形成されてなる請求項１〜４のいずれか１つに記載のバックライト装置。
【請求項６】
第１および第２導光板は、光源および集光レンズから光を受入れる部分を除く端面が遮光部材で覆われてなる請求項１〜５のいずれか１つに記載のバックライト装置。
【請求項７】
第１および第２導光板は長方形であり、線状光源およびシリンドリカルレンズは各導光板の長辺の端面に沿って設置される請求項２〜６のいずれか１つに記載のバックライト装置。
【請求項８】
第１および第２導光板は、第２導光板の出射光が第１導光板に入射するように重ねられ、第２導光板は裏面に反射部材を備える請求項１〜７のいずれか１つに記載のバックライト装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１つに記載のバックライト装置を液晶表示部に組合せた液晶表示パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バックライトおよびそれを用いた液晶表示パネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
バックライトを必要とする液晶表示パネルにおいては、ＬＥＤ又は冷陰極管を光源として使用し、導光板や拡散シートなどを用いて液晶表示パネルの裏面に供給する光量を均一化させている。
そして、消費電力の低減を目的とする従来の液晶表示パネルでは、電力を供給することにより発光する発光体と、この発光体からの光を一側端面から取り入れ主表面から拡散放出する導光板と、この導光板の主表面側に位置付けられる液晶表示基板と、前記導光板の前記一側端部に直交する他の側端面から前記発光体以外の外光を取り入れる手段とを備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平５−１１２４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このような従来の液晶表示パネルでは、発光体と、外光を取り入れる手段とが導光板の１つの角で直交するので、合成された光は導光板の１つの角部分で明るく、対角部分で暗くなる。又、外光は安定していないことから、バックライトとして光量のアンバランスが特に目立つという問題点を有している。
この発明はこのような事情を考慮してなされたもので、発光体からの光に外光をバランスよく重畳させて、一様な光量分布を得ることが可能なバックライト装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この発明は、光源と、光源からの光を１端面から受入れて表面から出射する方形状の第１導光板と、集光レンズと、集光レンズからの光を１端面から受入れて表面から出射する方形状の第２導光板とを備え、第１および第２導光板は出射光が互いに同一方向になるように重ねられ、かつ、第１および第２導光板の光を受入れる端面が第１および第２導光板を間にして平行に向かい合うように配置されるバックライト装置を提供するものである。
【０００５】
光源は線状光源からなり、第１導光板の端面に沿って設置され、集光レンズはシリンドリカルレンズからなり、第２導光板の端面に沿って配置されることが好ましい。
第１および第２導光板は、同一サイズを有し、一方の導光板の四辺が他方の導光板の四辺に上下で一致するように重ねられてもよい。
集光レンズは断面が半円形であることが好ましい。
集光レンズは第２導光板と一体に形成されてもよい。
第１および第２導光板は、光源および集光レンズから光を受入れる部分を除く端面が遮光部材で覆われることが好ましい。
【０００６】
第１および第２導光板は長方形であり、線状光源およびシリンドリカルレンズは各導光板の長辺の端面に沿って設置されてもよい。
第１および第２導光板は、第２導光板の出射光が第１導光板に入射するように重ねられ、第２導光板は裏面に反射部材を備えることが好ましい。
また、この発明は別の観点から、前記のバックライト装置と液晶表示部とを組合せた液晶表示パネルを提供するものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、光源および集光レンズからの光を受入れて出射する導光板がそれぞれ独立して設けられ、かつ、光源および集光レンズからの光を受入れる端面が第１および第２導光板を間にして互いに向かい合うように配置されるので、２つの導光板の出射光は、光量に偏りがなくバランスよく分布し、良好なバックライトとして作用する。
【０００８】
つまり、この発明によれば、光源と導光板で構成され光量を全体に均一化されたバックライト装置において、光源と反対側の端面に外光を取り込む集光レンズを備えた集光レンズ専用の導光板を用いる。従って、光源が点灯していない待機状態には照度は落ちるものの、バックライトとして全体に照度の均一化するとともに、光源の点灯時においても取り込まれた外光の光量を光源の点灯光量から差し引くことにより、消費電力を削減することができる。
【０００９】
また、プリンターや複合機などは室内の照明の下に置かれていることが多い。室内の照明を取り込む集光レンズとしては、できるだけ多くの光量を取り込めるように断面半円状で、液晶表示パネルの上方に配置するのが好ましい。それによって、取り込んだ外光を効果的にバックライトとして利用できる。
【００１０】
室内が明るい場合、液晶表示パネルのバックライトとしての照度は強くしないとその表示内容が見えにくいが、集光レンズの取り込み光量が増すので、この不具合を補うことができる。
また、プリンター、ファクシミリ及び複合機などの事務機は、消費電力を抑えることが重要な要素となり、待機時は消灯されるのが一般的であるが、外光をバックライトとして使用することで、待機時には必要最低限の内容を表示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
この発明によるバックライト装置は、光源と、光源からの光を１端面から受入れて表面から出射する方形状の第１導光板と、集光レンズと、集光レンズからの光を１端面から受入れて表面から出射する方形状の第２導光板とを備え、第１および第２導光板は出射光が互いに同一方向になるように重ねられ、かつ、第１および第２導光板の光を受入れる端面が第１および第２導光板を間にして平行に向かい合うように配置される。
【００１２】
また、この発明において、第１および第２導光板は、片端面から光を取り入れ、上面に光を均一に分散して反射させるために、下面は、微細なプリズム形状（鋸歯状）の断面を構成することが好ましい。それによって、一方の端面からの光の反射に対しては、上面へ光を反射させて導くことができ、他方の端面からの光は上面へ反射させる効果は極めて少なくなる。この発明では、導光板として、冷陰極管用の第１導光板と、外光を集光する集光レンズ用の第２導光板とを個別に設け、互いの導光板の反射効率を妨げることなく均一分散させるように配置されることが望ましい。
【００１３】
外光から得られる光は、照度的には当然光源からの光より劣るが、液晶表示パネルに表示される情報は、待機時には最小限の情報で十分である。例えば「待機モード中です。どれかのキーを押すと復帰します。」、もしくはトラブル内容、「トナーがありません。」、「用紙がありません。」等でよいと考えられ、大きい文字であれば、照度が小さくても十分である。又は「待機中」と大きく表示させてもよい。よって、バックライトの光源が消灯しているモードであっても外光を取り込むことによって、必要最小限の表示が可能となる。集光レンズの表面積としては、液晶表示パネルの面積の３０％以上あればさらに好ましい。
【００１４】
この集光レンズは、より広い角度の外光を取り込むことができるような形状のレンズ、すなわち断面が半円形状の柱状レンズが望ましい。平面であれば大きな面が必要であるが、半円とすることで、より大きい表面積と集光が可能となる。
【００１５】
この発明では、光源用の第１導光板に加えて別に集光レンズ用に第２導光板を設けることで、光源用の導光板の反射効率を損なうことなく外光の光を導くようにしているが、集光レンズとそれに用いる導光板とは同じ樹脂で一体化されることが望ましい。樹脂としてはポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。
【００１６】
さらに集光レンズと導光板の下面には、反射シートを配置するか、金属反射膜を蒸着することにより、より導光板の導光効率を上げることが望ましい。この反射シートには白のポリカーボネートフィルムやＰＥＴを用いることができる。
【００１７】
このようなバックライト装置を機器の液晶表示パネルに適用すると、機器の待機状態での消費電力低減時に、バックライトの光源を消灯し、外光のみでのバックライトとすることで、液晶表示パネルを表示させることができ、機器のユーザへの情報を停止することなく伝えることができる。
また、集光レンズとしては、ユーザの違和感を排除する目的から、天井の照明に近い液晶表示パネルの上面側に配置されることが望ましい。又そうすることで、表示パネルの表示部上面より飛び出ている集光レンズが液晶表示パネルへのタッチ操作に於いても問題になりにくい。
【００１８】
この発明のバックライト装置を適用した液晶表示パネルは、特に事務機として使用されるプリンター、ファクシミリ、複合機の省エネ化に使用される。また、モバイル機器、パソコンのモニターや外に置かれる自動販売機等、使用範囲は事務機に限られるものではない。
【００１９】
以下、図面に示す実施形態を用いてこの発明を詳述する。
図１は、この発明に係る液晶表示パネルの上面図、図２は図１のＡ−Ａ矢視断面図、図３は図１に示す液晶表示パネルの分解斜視図である。
【００２０】
これらの図に示すように、液晶表示パネル１００は、バックライト用のシャーシ４の上に反射シート５が設けられ、その上に、シリンドリカル集光レンズ１５と一体に成型された集光レンズ用の長方形の導光板１６が重ねられる。その上に、冷陰極管用の長方形の導光板７が設けられ、冷陰極管６が導光板７の長辺の１つに沿って設置される。
【００２１】
そして、集光レンズ１５と冷陰極管６とは、導光板１６，７を間にして互いに平行に配置される。導光板７と冷陰極管６の上からベーゼル１１がかぶせられる。これによって、冷陰極管６が固定されると共に、導光板１６，７の周縁端面が遮光される。この時、冷陰極管６は、コノ字状反射板１３によって包まれ、冷陰極管６の光が導光板７の端面に反射されるように設定される。なお、導光板７，１６はアクリル樹脂製である。
【００２２】
ベーゼル１１の上には導光板１６，７からの光を分散させるための拡散シート１０ａ，１０ｂが重ねられ、上下面に貼られた下部偏光フィルタ２と上部偏光フィルタ３を有する液晶ガラス１が設置される。その上に保護フィルム１７が設置され、一番上から額縁状のカバー１２が被せられている。
なお、シャーシ４に対してベーゼル１１とカバー１２は図示しない締結部品により結合される。
【００２３】
また、液晶ガラス１は、１組のガラス基板と、その間に封入された液晶層とを備え、液晶ガラス１の周辺には駆動回路および電源回路を搭載した基板とフラットケーブルが配置されている。
【００２４】
図４は図２のＢ部拡大図であり、導光板７および１６の裏面には、冷陰極管６および集光レンズ１５に平行に微細な複数のプリズムがピッチＰ＝０．９ｍｍ、傾斜角θ＝４０度で形成されている。
【００２５】
図５は図２のＣ部拡大図であり、集光レンズ１５の裏面の平坦部には、集光レンズ１５の長手方向に沿った微細な複数のプリズムがピッチＰ＝０．９ｍｍ、傾斜角θ＝４０度で形成されている。なお、このプリズムの表面には図示しないアルミニウム蒸着膜が形成されている。
【００２６】
このような構成において、冷陰極管６が点灯すると、冷陰極管６からの光は導光板７の１端面から受入れられ、導光板７の裏面のプリズムで反射され、拡散されて導光板７の表面から出射する。
【００２７】
一方、集光レンズ１５によって集光された外光は、導光板１６の冷陰極管６と逆側に位置する端面（この実施形態では導光板１６と集光レンズ１５は一体になっている）から受入れられ、導光板１６の裏面のプリズムで反射され、拡散されて導光板１６の表面から出射する。
【００２８】
導光板１６からの出射光は、導光板７を通過し、冷陰極管６からの光と重畳され、拡散シート１０ａ，１０ｂで一様に拡散される。拡散された光は下部偏光フィルタ２を介して液晶ガラス１に入射し、液晶ガラス１と上部偏光フィルタ３によって得られる可視画像光が保護フィルム１７を介して出射される。
【００２９】
また、冷陰極管６が消灯すると、前述のように、集光レンズ１５によって集光された外光は、導光板１６の端面から受入れられ、表面から出射して、導光板７を通過し、液晶ガラス１に入射して、バックライトとして作用する。
【００３０】
図６は、複写機・プリンタ・ファクシミリを一体化した複合機の操作パネルを示す上面図である。
同図に示すように、操作パネルには図１に示す液晶表示パネル１００が設置されている。
この複合機は、通常の使用時には図２に示す冷陰極管６が点灯して、液晶ガラス１に文字や画像が表示されるが、一定時間使用しないと、待機状態に入り、消費電力が必要最小限の電力、例えば１Ｗに抑えられる。
【００３１】
待機状態に入ると、１２W以上の電力を消費する冷陰極管６は消灯される。しかし、集光レンズ１５によって外光が取り込まれるので、液晶ガラス１を駆動させることによって、冷陰極管６の点灯をすることなく、ユーザに最小限必要な情報を表示することができる。これによって、液晶表示パネル１００に例えば「待機節電中です。どれかのキーを押せば復帰します」が表示され、ユーザは複合機が待機状態であることを容易に理解する。
【００３２】
また、何らかのトラブル、例えば、用紙無し、トナー無しの場合でも、放置すると待機状態に入る構成をとれば、従来ではユーザにはそのトラブルが知らされず、使用するときに初めてトラブルを知ることになるような不具合も、このような状態を表示できることからユーザの使い勝手を良くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】この発明に係る液晶表示パネルの上面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】図１に示す液晶表示パネルの分解斜視図である。
【図４】図２のＢ部拡大図である。
【図５】図２のＣ部拡大図である。
【図６】図１に示す液晶表示パネルを備えた複合機用操作パネルの説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  液晶ガラス
２  下部偏光フィルタ
３  上部偏光フィルタ
４  シャーシ
５  反射シート
６  冷陰極管
７  冷陰極管用導光板
１０ａ，１０ｂ  拡散シート
１１  ベーゼル
１２  カバー
１３  コノ字状反射板
１５  集光レンズ
１６  集光レンズ用導光板
１７  保護フィルム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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