(57)【要約】【課題】  表示体の画像のコントラストを低下させず、同時に表示体全体を均一に照明できるフロントライト方式を提案する。【解決手段】フロントライト方式の面型照明装置を、反射型ディスプレイなどの表示体表面に、透明な樹脂で直接貼り付け使用する。表示体全体を均一に照明するため導光板下面の一部にテーパー形状を施したフロントライト方式の面型照明装置である。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導光板端面に配置された光源からの光が、導光板内を伝搬し、導光板表面から導光板上の透明樹脂層を介して液晶ディスプレイに照射されるフロントライト方式の面型照明装置において、前記導光板の光入射端から前記透明樹脂層が配置される箇所までの断面厚が連続的に大きくなるようなテーパーを有することを特徴とする面型照明装置。
【請求項２】
前記導光板の液晶ディスプレイが配置された側と反対側の表面は平坦な面とすることを特徴とする請求項１に記載の面型照明装置。
【請求項３】
前記導光板、前記透明樹脂層及び前記液晶ディスプレイの各屈折率をそれぞれｎ1、ｎ2及びｎ3としたとき、ｎ1＞ｎ2かつｎ3≧ｎ2であることを特徴とする請求項１に記載の面型照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射型ディスプレイなどの表示体の表面に張り合わせることによって表示体全体を均一に照明する照明装置である。
【背景技術】
【０００２】
反射型液晶ディスプレイなどの表示体の表面に搭載して照明する方式は、既に市販されておりフロントライト方式と呼ばれている。図１は、本発明の面型照明装置１０を、反射型ディスプレイ１１に組み込んで、暗所での画像の見え方１３を、組み込んでいない場合１２と比較した図である。図１に示す様に、外光がある場所では、照明無しで画像が視認でき、外光が無い暗い場所でのみ照明をつけるので、照明に使う電力が極端に小さく、バッテリーの持ちが、常に点灯しなければ画像を視認できないバックライト方式に比べると、著しく高いことを特徴としている。
【０００３】
図３は、本発明の面型照明装置の断面図で、LEDもしくはLEDアレイ１６が導光板１７の側面に設置され、導光板１７下面にはテーパー１９と逆テーパー２０、そして逆テーパー２０の面には、シボ１８が形成されている。フロントライト方式は、図３に示す様にLEDもしくはLEDアレイ１６などを導光板１７の側面に設置し、導光板内を光を伝搬させ、導光板の下面前面に、表示体側に光を射出させるシボ１８が表示体を均一に照明できる様に、サイズや配置密度が設計され形成されている。
【０００４】
しかし、このフロントライト方式には、導光板内を終端まで光を伝搬させるために、表示体とフロントライトの間に空間が必要であった。この為、導光板や、表示体の表面反射が原理的に発生してしまい、表面反射光と画像光が重なることで、画像のコントラストの劣化が起こっていた。その為、鮮明な画像が得られないと言う問題から、現在では市場から姿を消している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許4198975号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の製品、特許、文献等のフロントライト方式では、導光板や表示体の正反射光を除き、同時に表示体全面を均一に照明するものは無かった。
【０００７】
表示体の画像のコントラストを低下させず、同時に表示体全体を均一に照明できるフロントライト方式を提供することで、バックライト方式の画質に負けない、照明の電力がバックライト方式の1/10〜1/20出来る、反射型ディスプレイ用の照明装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、上記目的を達成するための、本発明の面型照明装置を説明する。
図１に示す様に、本発明の面型照明装置１０は、反射型ディスプレイの表面に貼り付け組み込まれる。照明装置が組み込まれていない反射型ディスプレイ１２では、外光が無い状態では表示画像を全く見ることができない。本発明の面型照明装置を組み込んだ反射型ディスプレイ１３では、外光が無い状態でも画像を視認できるようになる。本発明の面型照明装置の外観形状は、図２に示す正面図、図３に示す側面図、図４に示す斜図の様な外観となっている。これらの図において、本発明の面型照明装置は、LEDもしくはLEDアレイ１４と導光板１５から構成されているおり、LED１６以外の部分は全て透明な材質で作られている。図３において、LEDもしくはLEDアレイ１６が導光板１７の側面に設置され、導光板１７下面にはテーパー１９と逆テーパー２０、そして逆テーパー２０の面には、シボ１８が形成されている。図４においては、LEDもしくはLEDアレイ２１が導光板２２の端面に設置された構造となっている。そして、本発明の面型照明装置を、反射型ディスプレイの表面に、透明な樹脂で貼り付けて使用することを特徴とする。
【０００９】
本発明の面型照明装置の光線の断面図を図５に示す。図５において、LED２３から射出した光が導光板２４に入射し、導光板内を伝搬する。導光板の下面には、テーパー２６とシボ２５と逆テーパー２７が形成されている。導光板を伝搬して導光板下面に形成されたシボ２８にぶつかったところで、光が導光板の外に射出することを特徴とする。これがフロントライト方式の基本構造である。LEDもしくはLEDアレイ２３から射出した光線が導光板２４の側面から入射し、導光板内のテーパー２６にあたって伝搬角度が小さくなり、逆テーパー２７の面に配置されたシボ２５にぶつかり、導光板の外に光線２８が射出されている。逆テーパー２７は、導光板の末端の厚みが薄ければ薄いほど、反射型ディスプレイ側に射出する光の利用効率を高めることや、照明の均一性もテーパーの傾きによって調整することができる。
【００１０】
図５の様にシボ面側が空間だと正反射光が必然的に発生し、画像のコントラストを劣化させるので、図６の様にシボ面と反射型ディスプレイの間を透明な樹脂３４で埋める構造としている。これによって正反射光が抑制され、画像のコントラスト劣化が小さくできることを特徴としている。
【００１１】
また、図６は、本発明の面型照明装置を、反射型ディスプレイ３５に透明樹脂３４で貼り付けた本発明の使用状態の断面図である。LEDもしくはLEDアレイ２９から射出した光線が導光板３０の側面から入射し、導光板内のテーパー３２にあたって伝搬角度が小さくなり、逆テーパー３３の面に配置されたシボ３１にぶつかり、反射型ディスプレイ３５に向かって、導光板の外に光線３６が射出されている。テーパー３２によって、光線の伝搬角度が小さくなり、光線が透明樹脂３４に到達しても、シボ３１以外では導光板の外に射出することはない。単純に図６の導光板３０と反射型ディスプレイ３５を透明な樹脂３４で張り合わせただけだと、導光板側面から大きな角度で入射し導光板内を伝搬する光は、空間と違い屈折率差の小さい透明な樹脂３４に到達した時点で、シボに関係なく導光板の外の反射型ディスプレイに向けて一気に射出してしまう。その為、反射型ディスプレイを均一に照明することができなくなる。これを改善するため導光板下面にテーパー２６を形成し、伝搬角度の大きい光線の角度を小さくすることで、その現象を防止していることを、特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の面型照明装置によれば、画像のコントラストの劣化が無く、画像を均一な明るさで照明出来るので、バックライト方式の液晶ディスプレイに比べ低消費電力でありながら、鮮明な画像を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の面型照明装置１０を、反射型ディスプレイ１１に組み込んで、暗所での画像の見え方１３を、組み込んでいない場合１２と比較した図である。
【図２】図２は、本発明の面型照明装置の正面の外観図である。
【図３】図３は、本発明の面型照明装置の断面図である。
【図４】図４は、本発明の面型照明装置の斜めから見た外観図である。
【図５】図５は、本発明の面型照明装置の光線の断面図である。
【図６】図６は、本発明の面型照明装置を、反射型ディスプレイ３５に透明樹脂３４で貼り付けた本発明の使用状態の断面図である。
【図７】図７は、本発明の面型照明装置の導光板５１下面の逆テーパー５３の面にシボがない構造である。
【図８】図８は、本発明の面型照明装置の導光板５８下面のシボ６０が配置されている面に、逆テーパーとなっていない構造である。
【図９】図９は、本発明の基本構造となる図６の構造の導光板上面に、図９の保護シート７２が貼りついた構造である。
【図１０】図１０は、本発明の面型照明装置の実施形状例である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態により本発明が限定されるものではない。図面は模式的な物であり、各要素の寸法、比率関係などは、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。
【００１５】
図６は、本発明の面型照明装置を、反射型ディスプレイ３５に透明樹脂３４で貼り付けた本発明の使用状態の断面図である。LEDもしくはLEDアレイ２９から射出した光線が透明な導光板３０の側面から入射し、導光板内のテーパー３２にあたって伝搬角度が小さくなり、逆テーパー３３の面に配置されたシボ３１にぶつかり、反射型ディスプレイ３５に向かって、導光板の外に光線３６が射出されている。テーパー３２によって、光線の伝搬角度が小さくなり、光線が透明樹脂３４に到達しても、シボ３１以外では導光板の外に射出することはない。逆テーパー３３は、導光板末端に行くに従い導光板の厚みを薄くする構造にでき、利用されずに導光板右端面まで到達する光を減らす効果がある。
【００１６】
上記示した構造により画像のコントラストの劣化を抑制し、同時に画像の明るさも均一にすることができる。これによって従来に無い反射型表示体全般に利用できる面型照明装置を提供できる。
【００１７】
図６の各部の実施形態を説明する。テーパー３２の配置は、導光板３０の下面に限らず、上面にあっても良い。テーパー３２の長さとテーパー角度は、LEDの配光角度分布と導光板３０の屈折率、透明樹脂３４の屈折率、逆テーパー３３の角度に依存する。
【００１８】
逆テーパー３３の配置は、導光板の下面に限定しているわけでなく、導光板の上面に配置しても構わない。逆テーパー３３の角度は、上記で述べたテーパー３２と同様に、LEDの配光角度分布と導光板３０の屈折率、透明樹脂３４の屈折率、テーパー３２の角度と長さに依存する。
【００１９】
図６のシボ３１のサイズ、配置密度、およびシボによって射出される光の分布は、観察者の目の分解能以下で、シボとシボによって射出される光の分布を、形成しなければならない。このシボ３１の配置面は、導光板の下面で、逆テーパー３３の面に限られる。また、シボのサイズ、配置密度を最適に設計することで、均一な明るさの照明が実現できる。その他、シボの形状に関しては、図６に示す半球状の形状に限定したものではない。
【００２０】
図６の透明樹脂３４は、透明で、屈折率が  導光板３０＞透明樹脂３４、反射型ディスプレイ３５≧透明樹脂３４の条件を満たすことを特徴としている。
【実施例】
【００２１】
実施例１について説明する。図６は、本発明の面型照明装置を、反射型ディスプレイ３５に透明樹脂３４で貼り付けた本発明の使用状態の断面図である。図６において、LED２９を導光板３０の左端面に配置する。導光板３０の上面は形状が無いフラットな構造とすることにより、金型制作のコストを下げた構造にしている。導光板３０には、テーパー３２を形成することにより、導光板内の光の伝搬角度を小さくする。このテーパー効果によって、透明樹脂３４に伝搬光が到達しても、シボ３１以外の逆テーパー３３部からは光が射出しない構造となり、シボによるサイズと配置密度の最適設計により、反射型ディスプレイ３５を、均一に照明することができる。この図６が本発明の実施例の基本構造である。
【００２２】
本発明の面型照明装置は、図２に示す面型の形態を基本としているが、図１０に示す様に、短冊状、楕円状、湾曲状など導光板形状は、限定したものではない。
【００２３】
実施例２について説明する。図７は、本発明の基本構造となる図６構造のシボ３１を無くした構造となっている。導光板５１の厚さや屈折率、テーパー５２や逆テーパー５３の傾き、透明樹脂５４の屈折率を、最適に調整すれば、図６の基本構造と比べ性能は落ちるが、この構造でも実現可能と考えられる。図７のシボの無い構造だと反射型ディスプレイ５５を、図６の構造に比べ、均一に照明するのが難しくなるが、テーパー５２の角度、逆テーパー５３の角度、透明樹脂５４の屈折率をうまく調整することで、実現可能である。
【００２４】
実施例３について説明する。図８は、本発明の面型照明装置の導光板５８下面のシボ６０が配置されている面に、逆テーパーとなっていない構造である。導光板５８の厚さや屈折率、テーパー５９や透明樹脂６１の屈折率を、最適に調整すれば、図６の基本構造と比べ性能は落ちるが、この構造でも実現可能と考えられる。
【００２５】
実施例４について説明する。図９は、本発明の基本構造となる図６の構造の導光板上面に、図９の保護シート７２が貼りついた構造となっている。これは、導光板６５が再表面の場合、汚れや傷により時間と共に画像を鮮明に見ることができなくなると想定される。その為、保護シートなどを導光板表面に貼りつけることで、画質の劣化を長期的に防止する効果が期待できる。このような構造も考えられる。図９は、導光板６５をキズや汚れを低減する狙いで、導光板上面に、ハードコートまたは高耐久性フィルム７２などを貼り付けることも考えられる。このフイルムが反射防止効果の機能も兼ね備えていれば、同時に反射防止ができ、さらに画像のコントラストが向上できる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明の面型照明装置は、反射型ディスプレイなどの表示体表面から貼り付けて使用出来ることを特徴としている。この為、透明樹脂で貼り付けが可能な表示体なら、どんなものも均一に照明することができる。看板、標識、表札、壁、天井、自動車内装／外装、さらには、LED光源を直接見ないので、まぶしさを感じない、目に優しい照明として利用できる。
【符号の説明】
【００２７】
１０・・・本発明の面型照明装置
１１、３５、５５、６２、７０・・・反射型ディスプレイ
１２、・・・暗所での反射型ディスプレイの画像の見え方
１３、・・・暗所での本発明の面型照明装置を反射型ディスプレイに組み込んだ時の画像の見え方
１４、１６、２１、２３、２９、５０、５７、６４・・・LEDもしくはLEDアレイ
１５、１７、２２、２４、３０、５１、６５・・・導光板
２５、３１、６０、６７・・・シボ
２６、３２、５２、５９、６６・・・テーパー
２７、３３、５３、６８・・・逆テーパー
２８、３６、５６、６３、７１・・・光線
３４、５４、６１、６９・・・透明樹脂
７２・・・キズ汚れ防止耐久性向上フィルム
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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