(57)【要約】【課題】  液晶ディスプレイなど反射型表示装置における表示パネルに照射される光の減少を抑制する照明技術を提供する。【解決手段】  液晶パネルなどの照明において、面状導光体を必要とせずにパネル面前面を明るく照明する照明装置に関し、パネルと、パネルの上方に設けられるライトガイドと、ライトガイドに光を入射する発光ダイオードなどの光源とを備え、ライトガイドの、パネルが延在する側の端部は、凹形状または凸形状の曲率を有するシリンドリカルレンズであることを特徴とする照明装置に関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パネルと、
前記パネルの上方に設けられるライトガイドと、
前記ライトガイドに光を入射する光源と
を備え、
前記ライトガイドの、前記パネルが延在する側の端部が曲率を有することを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記端部は、凹形状または凸形状を有することを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記ライトガイドの前記パネルに対向する面は、前記ライトガイドの上方の面よりも大きいことを特徴とする請求項２記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子ペーパーなどに代表される反射型表示装置において、例えば、表示パネル前面から照明する照明装置が一般に供されている。該照明装置は、表示パネルの観察者側に面状導光板を用いた構造であること、また、該導光板からの出射光を拡散させるプリズムを備えた構造のため、該プリズムにおいてノイズ光が生成するなど、照明のコントラストが低いという問題を抱えていた。
【０００３】
これに対し、上述した面状導光板を持たない構造として、例えば、表示パネルの観察者側に空隙を挟んで透明板を配置し、端部に光源が取り付けられた棒状のライトガイドを該空隙の側面に配置させ、ライトガイドの側面から光を空隙に放射する構造や、ライトガイドの光源からの光をプリズム用いて絞り込んで照射する構造の照明技術が提案されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】田中章、“フロントライトの技術動向”、月刊ディスプレイ、Ｖｏｌ．５、Ｎｏ．６（１９９９）
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１―１８５５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、非特許文献１による照明方式では、光源からの光が拡散してしまい、パネルに照射される光が弱く、暗い表示となっていた。また、特許文献１による技術では、プリズムを使用して光を絞るため、パネル表示面に照射される光は大きく減少してしまう。
【０００７】
そこで、本発明では、反射型表示装置における表示パネルに照射される光の減少を抑制する照明の技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一つの態様によれば、パネルと、前記パネルの上方に設けられるライトガイドと、前記ライトガイドに光を入射する光源とを備え、前記ライトガイドの、前記パネルが延在する側の端部が曲率を有する照明装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
上記本発明の一態様によれば、反射型表示装置において、光源をガイドするライトガイドにシリンドリカルレンズを付設する簡易な構造によって、従来のような面状導光体を必要とせず、パネル面前面を明るく照明する照明装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態になる照明装置の一基本構造を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態になるライトガイドに付設する凹形状のシリンドリカルレンズを示す図である。
【図３】本発明の実施の形態になるライトガイドに付設する凸形状のシリンドリカルレンズを示す図である。
【図４】本発明の実施の形態になる凹レンズ付ライトガイドによる照明領域を表す模式図である。
【図５】本発明の実施の形態になる凸レンズ付ライトガイドによる照明領域を表す模式図である。
【図６】本発明の実施の形態になる凹形状または凸形状の軸外しレンズの光線追跡法によるシミュレーション結果を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態になるレンズ付ライトガイドによる照明領域拡大の効果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態につき、図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１は、本発明の照明装置の構造例を示す。図１（ａ）は、パネルの照明装置の構造例を透視図にて示したものであり、図１（ｂ）は、本透視図におけるＸ−Ｘ’部分の断面図を示したものである。
【００１３】
図１（ａ）に示すように、照明装置は、パネル３と、パネル３の上方に設けられるライトガイド１と、ライトガイド１に光を入射する光源１０とを含む。光源１０は、反射型表示装置のパネル３の両端部の観察者側に設置され、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）を光源１０として用いることができる。ライトガイド１は、光源１０から入射した光をガイドして、その側面からパネル３に均等に出射するように配置されている。また、ライトガイド１の上方には、パネル３の観察者側に空隙（空気層）４を挟むように配置された透明板２が備えられている。
【００１４】
なお、透明板２は、空気中のホコリがパネル３に付着するのを防止したり、直接、機械的な衝撃がパネル３に加わらないように保護する保護板の役割りを有する。
【００１５】
また、図１（ｂ）に示すように、ライトガイド１は、パネル３が延在する側の端部が曲率を有している。本実施例では、ライトガイド１は、長尺方向に付設した凹型形状のシリンドリカルレンズ１００を備えている。
【００１６】
光源１０とライトガイド１とは、図１（ａ）の点線内に示すように結合され、光源１０の結合面から光がライトガイド１の長手方向に出射し、出射された光は、さらに、ライトガイド１内における側面部からの反射を受けて、シリンドリカルレンズの加工が施された側面から面状に出射し、パネル３上面を照射する。また、好適には、シリンドリカルレンズ加工面以外のライトガイド１の側面は、例えば、Ａｌ（アルミニューム）蒸着を施すなど、反射光をシリンドリカルレンズ面側に集光させるように、反射性の加工を施すのもよい。
【００１７】
なお、実施例では、光源１０は、ライトガイド１の長尺方向の２つの側面にそれぞれ取り付けられ、これら２つの光源１０を備えたライトガイド１のユニットを２組、パネル３上端部に配置した構成としている。
【００１８】
シリンドリカルレンズ１００の加工方法として、例えば図１（ｂ）の点線内に示すように、アクリル樹脂などのプラスチックを削り出す一体加工法１．や、光学接着剤などを用いて、ライトガイド１に別に用意したシリンドリカルレンズ１００部分を貼り付けて一体化させる方法２．等を用いることができる。
【００１９】
好適には、例えば、アクリル樹脂材からなるライトガイド１の一側面を凹形状（または凸形状）に一体削り加工を施して鏡面に仕上げる一体加工法１．の方法を適用するのがよい。その理由は、光学接着剤（例えば、紫外線硬化型接着剤）などの接着剤を用いる加工方法２．に較べて、接着層１０１による光の吸収ロスがなくなり、より光の収集効果を高めることができるからである。
【００２０】
上述したように、反射型表示装置において、光源１０からの光をガイドするライトガイド１にシリンドリカルレンズ１００を付設する簡易な本発明の構造によって、パネル３面の前面を明るく照明する照明装置が実現される。また、本発明の照明装置によれば、従来の照明装置に必須とされていた、パネル３を覆いかぶせるように配置させる面状導光体は不要となり、コストの大幅な削減が期待される。
【００２１】
図２は、本発明のライトガイドに付設する凹形状のシリンドリカルレンズの構造例を示す。図２（ａ）は、凹形状のシリンドリカルレンズの断面図であり、図２（ｂ）は、（ａ）の凹形状のシリンドリカルレンズを適用したライトガイドの断面図（図１（ａ）のＸ−Ｘ’部分の断面）である。
【００２２】
図２（ａ）に示すように、シリンドリカルレンズ１００のレンズの曲面部分には、曲率の中心軸よりも下側の部分が用いられている。また、図２（ｂ）に示すように、ライトガイド１のパネル３側の面は、ライトガイド１の上方の面よりも大きくなっている。すなわち、凹レンズの厚さがパネル３の表面に近づくにつれて厚くなるような構造としている。こうした曲線部分（図２（ａ）の点線枠内部分）の利用によって、パネル３上面がレンズの焦点方向となるため、より有効にパネル３を照明することが可能となる。
【００２３】
図３は、本発明のライトガイドに付設する凸形状のシリンドリカルレンズの構造例を示す。図３（ａ）は、凸形状のシリンドリカルレンズの断面図であり、図３（ｂ）は、（ａ）の凸形状のシリンドリカルレンズを適用したライトガイドの断面図（図１（ａ）のＸ−Ｘ’部分の断面）である。
【００２４】
図３（ａ）に示すように、凸形状のシリンドリカルレンズ１００のレンズの曲面部分は、曲率の中心軸よりも上側の部分を用い、図３（ｂ）に示すように、ライトガイド１のパネル３側の面は、ライトガイド１の上方の面よりも大きくなっている。すなわち、凸レンズ部の厚さがパネル３の表面に近づくにつれて厚くなる構造としている。こうした曲線部分（図３（ａ）の点線枠内部分）の利用によって、先述した凹形状のシリンドリカルレンズの場合と同様に、より有効にパネル３を照明する効果が生まれる。
【００２５】
さらに、図４、図５を用いて、本発明の原理を説明する。図４及び図５は、それぞれ凸レンズ及び凹レンズを付設したライトガイドを用いた場合の照明領域を模式的に表したものである。
【００２６】
図４、図５に示すように、光源１０から出射した光がシリンドリカルレンズ１００付のライトガイド１を通ることによって、ライトガイド１側面からパネル３面への均一な光照射が可能となる。そして、ライトガイド１の一側面に設けられるシリンドリカルレンズ１００には、凹レンズまたは凸レンズの中心軸からズレた部分（軸外しレンズ）を適用することによって、ライトガイド１から入射した光の進行方向は焦点方向に向けて集光されるため、パネル３面への照射光が増加することとなる。
【００２７】
以上、シリンドリカルレンズ１００は、凹形状であっても凸形状であっても、図２、図３に示したような中心軸のズレた部分を用いることによって、同様な集光効果を持たせることができる。
【００２８】
図６は、本発明の凹形状または凸形状の軸外しレンズの光線追跡法によるシミュレーション結果を示す。ここで、光線追跡可能なシミュレーションツールとして、米国オプティカルアソシエーション社のＬｉｇｈｔＴｏｏｌｓ（登録商標）を用いた。
【００２９】
図６では、光の照射口に、（ａ）従来例としてのプリズム、（ｂ）本発明の軸外し凹レンズ、（ｃ）本発明の軸外し凸レンズ、がそれぞれ置かれた場合における光線追跡のシミュレーション結果を示している。シミュレーションは、レンズやプリズムの形状と材質から光が入射した際の反射率と透過率を考慮して光線の軌跡を求めた。
【００３０】
図６（ａ）の従来のプリズム例では、三角プリズムの場合（左図）、プリズム面で光が反射されるため、多くの光線がパネル上部へと反射されてしまう。また、傾斜プリズムの場合（右図）、多くの光線が光源付近で拡散されてしまい、パネル中央部へ照射される光線の少ないことが分かる。
【００３１】
また、図６（ｂ）軸外し凹レンズ、または、図６（ｃ）軸外し凸レンズの場合、図が示すように、本発明の構造では、いずれの場合にも、従来構造に比べ、多くの光線がパネルに照射されていることが分かる。
【００３２】
図７は、本発明のレンズ付ライトガイドによる照明領域拡大の効果表すシミュレーション結果である。なお、シミュレーションツールとして、図６と同様、米国オプティカルアソシエーション社のＬｉｇｈｔＴｏｏｌｓ（登録商標）を用い、ライトガイド１両端の光源から総数２００万本の光線を照射した条件下におけるライトガイド１側面から出射される光の強度分布を光線追跡シミュレーションにより求めた。
【００３３】
図６におけるシミュレーションと同様に、光源１０、ライトガイド１、シリンドリカルレンズ１００、透明板２、パネル３の形状と材質を考慮して、パネル３に当たる光の照度を計算した結果を示している。なお、ｘ軸は、パネル３面での棒状のライトガイド１と平行な幅方向の距離（単位：ｍｍ）を表し、ｙ軸は、ライトガイド１の長手方向の距離（単位：ｍｍ）を表している。
【００３４】
図７（ａ）は、ライトガイド１にシリンドリカルレンズ１００がない場合を示し、図７（ｂ）は、ライトガイド１に凹型シリンドリカルレンズ１００を取り付けた場合、図７（ｃ）は、ライトガイド１に凸型シリンドリカルレンズ１００を取り付けた場合の、それぞれについてのシミュレーション結果を示している。
【００３５】
シミュレーション結果は、ライトガイド１と平行な幅方向をｘ軸、ライトガイド１の長手方向をｙ軸とする平面領域に対する照度（白さ）によって評価した。
【００３６】
（ａ）は、幅３ｍｍ、長さ２０ｍｍ、及び厚さ約１ｍｍの寸法のライトガイド１だけの場合、（ｂ）は、（ａ）の一側面に凹形状のシリンドリカルレンズ１００を一体加工で形成させた場合、および（ｃ）は、（ｂ）と同様に、（ａ）の一側面に凸形状のシリンドリカルレンズ１００を一体加工で形成させた場合におけるシミュレーション結果を示している。なお、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の各構成では、いずれも厚さ０．５ｍｍのポリカーボネートでできた透明板２を備えている。
【００３７】
図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、凹形状または凸形状のシリンドリカルレンズ１００がライトガイド１に付設された構造において、レンズのない状態のライトガイド１に比較して顕著にｘ軸方向に照明領域が伸びることが確認された。
【００３８】
以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は特定の実施例に限定されるものではなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、図１の説明の中で述べた、ライトガイド１にシリンドリカルレンズ１００を貼り付ける方法は、図２（ｂ）に示す照明装置のライトガイド１にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、例えば、反射型表示装置におけるフロント照明の技術分野に適用される。
【符号の説明】
【００４０】
１  ライトガイド
２  透明板
３  パネル
４  空隙
１０  光源
１００  シリンドリカルレンズ
【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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