CN105938218A - 照明装置、显示装置及便携用电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及照明装置、显示装置及便携用电子设备。照明装置具有包括发光二极管的发光元件和在侧面具备有与发光元件对置的光入射部的导光板，导光板从第1面出射照明光。在光入射部，在与轴线方向正交的方向设置有多个包括使轴线方向朝向导光板的厚度方向的凹曲面的圆柱形透镜面。圆柱形透镜面包括曲率半径为0.5mm以下、优选曲率半径为0.2mm以下的圆弧面。

Description

照明装置、显示装置及便携用电子设备
技术领域
本发明涉及具备有导光板及发光元件的照明装置、显示装置及便携用电子设备。
背景技术
在具备有反射型的显示面板的显示装置中，因为无法利用透射光，所以采用称为所谓的前光源的照明装置。在如此的照明装置中，使光从导光板的侧面入射，使照明光从导光板的厚度方向的一方的面出射。在此，在用于便携用电子设备的显示装置中，作为光源采用发光二极管等的发光元件。此时，从省电等的观点出发，需要以数量少的发光元件对显示面板均匀地进行照明。
可是，如示于图7(a)地，在导光板50的光入射部55包括平坦面的情况下，即使从发光元件40出射发散光，也会在入射于导光板50时折射，使得发散角变小。其结果是，在图5(e)中，如以斜线区域表示从导光板50出射的照明光中强度相对地较低的区域P5地，在从光入射部55离开的区域强度相对地较低的区域P5较宽地扩展，并且在位于光入射部55的两侧的区域P6中，照明光的强度相比于其他的区域显著变低。还有，即使在导光板50的光入射部55为平坦面的情况下，如果使光入射部55从图像显示区域1a充分地离开，就能够改善在位于光入射部55的两侧的区域P6中的强度下降，但是该情况下，照明装置会大型化。
另一方面，关于导光板50的光入射部55，如示于图7(b)地，提出如下构成：在与轴线方向L558正交的方向设置多个包括使轴线方向L558朝向导光板50的厚度方向的凸曲面558的圆柱形透镜面559(参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2003—271067号公报
发明内容
可是，在专利文献1记载的构成中，即使从发光元件出射发散光，发散角也会比光入射部为平坦面的情况变小。因此，难以消除如示于图5(e)的强度分布的不均匀。尤其是，如示于图5(e)地，在相对于发光元件与光入射部对置的方向正交的宽度方向，在导光板的最大宽度尺寸比设置光入射部的范围的宽度尺寸极度地大的情况下，难以消除如示于图5(e)的强度的不均匀。
鉴于以上的问题点，本发明的目的在于提供：即使在发光元件的个数少的情况下也能够缓解从导光板出射的照明光的强度不均匀的照明装置、具备有如此的照明装置的显示装置及具备有如此的显示装置的便携用电子设备。
为了解决所述问题，本发明涉及的照明装置的一个方式特征为：具有发光元件和导光板，所述导光板在侧面具备与所述发光元件对置的光入射部，并从厚度方向的一方的面出射照明光；在所述光入射部，在与轴线方向正交的方向设置有多个包括使所述轴线方向朝向所述导光板的厚度方向的凹曲面的圆柱形透镜面。
在本发明中，因为在设置于导光板的光入射部，在与轴线方向正交的方向设置有多个包括使轴线方向朝向导光板的厚度方向的凹曲面的圆柱形透镜面，所以从发光元件出射的发散光通过圆柱形透镜面而使得发散角进一步扩大。因此，在导光板之中的即使位于光入射部的两侧的区域，从发光元件出射的光也会充分地到达。从而，从导光板的一方的面因为即使从位于光入射部的两侧的区域也可具有充分的强度地出射照明光，所以能够缓解照明光的强度的不均匀。并且，因为在设置于导光板的光入射部中，形成多个圆柱形透镜面，所以即便使光入射部与发光元件接近，也能够缓解照明光的强度不均匀。因此，能够谋求照明装置的小型化。
本发明在如下的情况下应用则有效：在相对于所述发光元件与所述光入射部对置的方向正交的宽度方向，所述导光板的最大宽度尺寸比设置所述光入射部的范围的宽度尺寸大。
在本发明中，优选：所述圆柱形透镜面是曲率半径为0.5mm以下的圆弧面，进一步优选为曲率半径为0.2mm以下的圆弧面。
在本发明中，能够采用：在与所述轴线方向正交的方向相邻的所述圆柱形透镜面彼此相连的方式。
在本发明中，也可以采用如下方式：在与所述轴线方向正交的方向相邻的所述圆柱形透镜面之间，设置有与所述发光元件的发光面平行的面。
在本发明中优选，所述发光元件为发光二极管。
具备有应用本发明的照明装置的显示装置的特征为：具有与所述导光板的所述一方的面对置的显示面板。
该情况下，能够采用所述显示面板为反射型的显示面板的方式。
应用本发明的显示装置能够用于便携用电子设备等各种电子设备。
附图说明
图1是表示应用本发明的显示装置的一个方式的说明图。
图2是表示用于应用本发明的照明装置及显示装置的发光元件之一例的说明图。
图3是表示用于应用本发明的照明装置及显示装置的导光板的光入射部之一例的说明图。
图4是表示入射于导光板的光的光线分析结果的说明图。
图5是表示从用于应用本发明的照明装置及显示装置的导光板出射的照明光的强度分布的说明图。
图6是具备有应用本发明的显示装置的便携用电子设备的说明图。
图7是表示本发明的参考例涉及的导光板的光入射部的说明图。
符号的说明
1··显示装置，1a··图像显示区域，10··显示面板，11··第1基板，12··第2基板，13··电光层，20··粘接剂层，30··照明装置，40··发光元件，41··发光二极管，45··发光面，50··导光板，51··第1面，52··第2面，53··突出部，54··侧面，55··光入射部，59··光散射部，100··便携用电子设备，120··主体部，130··带状部，140··显示部，550··圆柱形透镜面，551··凹曲面，552··面，L551··轴线方向
具体实施方式
参照附图，对本发明的实施方式进行说明。还有，在以下的说明所参照的附图中，用于使各层和/或各构件在图面上成为可以识别的程度的大小，按每个层和/或每个构件使比例尺不同。
(显示装置的构成)
图1是应用本发明的显示装置的一个方式的说明图，图1(a)、(b)分别是显示装置的俯视图及显示装置的H—H’剖面图。
示于图1的显示装置1具有显示面板10和具备有与显示面板10对置配置的导光板50的照明装置30。
在本方式中，显示面板10为电泳面板、反射型液晶面板、MEMS元件、光干涉元件等的反射型的显示面板，具有第1基板11、与第1基板11对置配置的透光性的第2基板12和设置于第1基板11与第2基板12之间的显示层13。在第1基板11中与第2基板12对置的面及在第2基板12中与第1基板11对置的面，形成对显示层13进行驱动的电极(未图示)。在本方式中，显示面板10为电泳面板。
在如此的反射型的显示面板10中，如以箭头P示于图1(b)地，从第2基板12侧入射的照明光在以显示层13和/或第1基板11侧反射而从第2基板12侧出射的期间通过显示层13被进行光调制，对图像进行显示。
(照明装置30的构成)
照明装置30作为所谓的前光源而构成，具有发光元件40和在侧面54具备有与发光元件40对置的光入射部55的透光性的导光板50。在本方式中，导光板50通过透光性的粘接剂层20粘接于显示面板10的第2基板12。导光板50例如包含折射率为1.5～1.6的透光性的树脂，在本方式中，导光板50例如包括聚碳酸酯(折射率＝1.59)。
在如此的照明装置30中，从发光元件40出射的光在从导光板50的光入射部55入射于导光板50的内部之后，一边在沿导光板50的厚度方向相对置的第1面51及第2面52之间反复反射一边在导光板50内行进，并从第1面51及第2面52之中的位于显示面板10侧的第1面51(厚度方向的一方的面)将照明光出射于显示面板10。然后，照明光在通过显示面板10被进行光调制之后，从导光板50的第1面51入射于导光板50内，并从第2面52出射而对图像进行显示。在本方式中，在导光板50的第1面51及第2面52的至少一方，具有预定的分布而形成包括凸部和/或凹部的光散射部59。在本方式中，光散射部59例如包括间距为0.2mm、半径为60μm、高度为10μm的半球状的凸部，设置于导光板50的第2面52。
在本方式中，导光板50具有基本圆形的平面形状，圆周方向的一部分成为突出于径向方向的外侧的突出部53。在本方式中，突出部53的前端部530为直线状，在导光板50的侧面54之中，在突出部53的前端部530设置光入射部55。在本方式中，光入射部55设置于突出部53的前端部530之中的前端部530的延伸方向的中央的一处。因此，在本方式的照明装置30中，作为光源，设置1个发光元件40。并且，在相对于发光元件40与光入射部55相对置的方向正交的宽度方向，导光板50的最大宽度尺寸Wa与设置光入射部55的范围的宽度尺寸Wb相比，相当地大。
在本方式中，显示面板10与导光板50同样，具有基本圆形的平面形状，具有与导光板50的突出部53重叠的突出部15。但是，显示面板10关于平面形状，并不限于基本圆形，也可以为矩形。不管在哪种情况下，显示面板10与导光板50相重叠的区域的一部分都用作图像显示区域1a。在本方式中，图像显示区域1a构成为，外径比导光板50稍小的圆形区域。
(发光元件40的构成)
图2是表示用于应用本发明的照明装置30及显示装置1的发光元件40之一例的说明图，图2(a)、(b)、(c)为表示从发光元件40出射的光源光的强度分布的说明图、表示光源光的X轴方向的强度分布的曲线图及表示光源光的Y轴方向的强度分布的曲线图。
参照图1进行了说明的发光元件40为出射白色光的发光二极管41，在如此的发光二极管41中，以蓝色光激励黄色的荧光体而生成白色光。因此，发光元件40实质上作为使长轴朝向X轴方向且使短轴朝向Y轴方向的基本椭圆的面光源而起作用。从而，在本方式中，如示于图1地，发光元件40配置为，使短轴(Y轴方向)朝向导光板50的厚度方向且使长轴(X轴方向)在导光板50朝向侧面54(光入射部55)的延伸方向。
(光入射部55的详细构成)
图3是表示用于应用本发明的照明装置30及显示装置1的导光板50的光入射部55之一例的说明图，图3(a)、(b)、(c)为光入射部55的立体图、光入射部55的俯视图及表示光入射部55的变形例的说明图。图4是表示入射于导光板50的光的光线分析结果的说明图，图4(a)、(b)为采用应用本发明的导光板50的情况下的说明图及采用示于图7(a)的参考例涉及的导光板50的情况下的说明图。图5是表示从用于应用本发明的照明装置30及显示装置1的导光板50出射的照明光的强度分布的说明图，在图5，基于强度的模拟结果，将强度相对地低的区域作为附加斜线的区域示意地表示。还有，图5(a)、(b)、(c)、(d)为在用于应用本发明的照明装置30及显示装置1的导光板50中，使圆柱形透镜面550成为曲率半径为0.02mm的圆弧面、曲率半径为0.05mm的圆弧面、曲率半径为0.1mm的圆弧面及曲率半径为0.2mm的圆弧面时的结果。还有，在图5(e)，表示采用示于图7(a)的光入射部55的参考例中的强度分布。
如示于图3(a)、(b)地，在用于本方式的照明装置30及显示装置1的导光板50中，在光入射部55，在与轴线方向L551正交的方向(侧面54的延伸方向)设置多个包括使轴线方向L551朝向导光板50的厚度方向的凹曲面551的圆柱形透镜面550。多个圆柱形透镜面550的轴线方向L551相互平行。如此一来，本方式的光入射部55成为双凸结构。
在本方式中，发光元件40(发光二极管41)的发光面45的X轴方向的外径例如为20mm。对应于如此的尺寸，圆柱形透镜面550为曲率半径为0.5mm以下的圆弧面，进一步优选为曲率半径为0.2mm以下的圆弧面。并且，圆柱形透镜面550以0.02mm～0.4mm的间距形成，沿着与轴线方向L551正交的方向相邻的圆柱形透镜面550相连。
在如此地构成的光入射部55中，各圆柱形透镜面550作为具有负的光焦度的凹透镜而起作用。因此，如在图4(a)表示光线L的分析结果地，从发光元件40出射的光，作为发散光入射于光入射部55，并在入射于光入射部55时，发散角通过多个圆柱形透镜面550进一步扩大。因此，如示于图1(a)地，导光板50之中，即使是位于光入射部55的两侧的区域，从发光元件40出射的光也充分地到达。从而，从导光板50的第1面51(一方的面)，因为从位于光入射部55的两侧的区域也具有充分的强度而出射照明光，所以能够缓解照明光的强度不均匀。相对于此，在采用示于图7(a)的参考例涉及的导光板50的情况下，如在图4(b)表示光线L的分析结果地，从发光元件40出射的光虽然作为发散光入射于光入射部55，但是受入射于光入射部55时的折射的影响，发散角变窄。因此，导光板50之中，在位于光入射部55的两侧的区域，从发光元件40出射的光不会充分地到达。
例如，在用于应用本发明的照明装置30及显示装置1的导光板50中，在使圆柱形透镜面550成为曲率半径为0.02mm的圆弧面的情况下，如在图5(a)示意地表示强度分布地，强度相对地低的区域P1(附加有斜线的区域)在离开光入射部55的区域扩展。即使在该情况下，区域P1的强度也比在示于图5(e)的参考例中强度相对地低的区域P5的强度高，而且，也不会产生在位于光入射部55的两侧的区域P6(参照图5(e))中照明光的强度相比于其他的区域显著变低的事态。
并且，在用于应用本发明的照明装置30及显示装置1的导光板50中，在使圆柱形透镜面550成为曲率半径为0.05mm的圆弧面的情况下，如在图5(b)示意地表示强度分布地，强度相对地低的区域P1(附加有斜线的区域)在离开光入射部55的区域扩展。即使在该情况下，区域P1的强度也比在示于图5(e)的参考例中强度相对地低的区域P5的强度高，而且，也不会产生在位于光入射部55的两侧的区域P6(参照图5(e))中照明光的强度相比于其他的区域显著变低的事态。
并且，在用于应用本发明的照明装置30及显示装置1的导光板50中，在使圆柱形透镜面550成为曲率半径为0.1mm的圆弧面的情况下，如在图5(c)示意地表示强度分布地，强度相对地低的区域P1(附加有斜线的区域)在离开光入射部55的区域扩展。即使在该情况下，区域P1的强度也比在示于图5(e)的参考例中强度相对地低的区域P5的强度高，而且，也不会产生在位于光入射部55的两侧的区域P6(参照图5(e))中照明光的强度相比于其他的区域显著变低的事态。
并且，在用于应用本发明的照明装置30及显示装置1的导光板50中，在使圆柱形透镜面550成为曲率半径为0.2mm的圆弧面的情况下，如在图5(d)示意地表示强度分布地，强度相对地低的区域P1(附加有斜线的区域)在离开光入射部55的区域扩展。即使在该情况下，区域P1的强度也比在示于图5(e)的参考例中强度相对地低的区域P5的强度高，而且，也不会产生在位于光入射部55的两侧的区域P6(参照图5(e))中照明光的强度相比于其他的区域显著变低的事态。还有，在使圆柱形透镜面550成为曲率半径为0.2mm的圆弧面的情况下，在区域P1内，虽然产生强度更低的区域P2，但是即使在该情况下，区域P2的强度也比在示于图5(e)的参考例中强度相对地低的区域P5的强度要高。
还有，虽然将图示进行省略，但是即使在使圆柱形透镜面550成为曲率半径为0.5mm的圆弧面的情况下，强度相对地低的区域P1的强度也比在示于图5(e)的参考例中强度相对地低的区域P5的强度高，而且，也不会产生在位于光入射部55的两侧的区域P6(参照图5(e))中照明光的强度相比于其他的区域显著变低的事态。该情况下，在使圆柱形透镜面550成为曲率半径为0.5mm的圆弧面的情况下，在区域P1内，容易产生强度更低的区域P2(参照图5(d))。
并且，若构成圆柱形透镜面550的圆弧面的曲率半径变大，则发光元件40与圆柱形透镜面550的距离会变长，存在强度下降的趋势。
从而，圆柱形透镜面550优选成为曲率半径为0.5mm以下的圆弧面，进一步优选成为曲率半径为0.2mm以下的圆弧面。圆柱形透镜面550尤其优选成为曲率半径为0.1mm以下的圆弧面。并且，圆柱形透镜面550优选成为曲率半径为0.02mm以上的圆弧面，在成为曲率半径不足0.02mm的圆弧面的情况下，光有可能过于漫射。因此，圆柱形透镜面550优选成为曲率半径为0.02mm以上且0.5mm以下的圆弧面，尤其优选成为曲率半径为0.02mm以上且0.2mm以下的圆弧面。
(光入射部55的另外的构成例)
在用于应用本发明的照明装置30及显示装置1的导光板50中，在参照图3(a)、(b)进行了说明的方式中，在与轴线方向L551正交的方向相邻的圆柱形透镜面550相连。但是，如示于图3(c)地，也可以采用如下构成：在沿着与轴线方向L551正交的方向相邻的圆柱形透镜面550之间，设置与发光元件40的发光面45平行的面552。
(本方式的主要的效果)
如以上说明地，在用于本方式的照明装置30及显示装置1的导光板50中，在光入射部55，在与轴线方向L551正交的方向(侧面54的延伸方向)设置多个包括使轴线方向L551朝向导光板50的厚度方向的凹曲面551的圆柱形透镜面550。因此，如在图1(a)及图4(a)表示光线L地，从发光元件40出射的光作为发散光入射于光入射部55，并在入射于光入射部55时，发散角通过多个圆柱形透镜面550进一步扩大。因此，导光板50之中，即使是位于光入射部55的两侧的区域，从发光元件40出射的光也充分地到达。从而，从导光板50的第1面51(一方的面)因为从位于光入射部55的两侧的区域，照明光也具有充分的强度而出射，所以能够缓解照明光的强度不均匀。
并且，因为在光入射部55中，形成多个圆柱形透镜面550，所以即便使光入射部55与发光元件40靠近，也能够缓解照明光的强度不均匀。因此，能够谋求照明装置30的小型化。即，虽然在使光入射部55整体成为1个大的凹曲面(圆柱形透镜面)的情况下，必需在从光入射部55离开的位置配置发光元件40，照明装置30会大型化，但是根据本方式，如此的大型化却不会发生。
(其他的实施方式)
虽然在所述实施方式中，光入射部55在一处具有1个发光元件40，但是也可以在突出部53的前端部530等设置多个光入射部55，在多个光入射部55的各自设置发光元件40。该情况下，所谓设置光入射部55的范围的宽度尺寸是指，设置多个光入射部55的区域的两端的距离相当于设置光入射部55的范围的宽度尺寸Wb。并且，虽然在本方式中，导光板50为基本圆形的平面形状，但是在采用矩形的平面形状等基本圆形以外的平面形状的导光板50的情况下也可以应用本发明。并且，虽然在本方式中，因为显示面板10为反射型的显示面板，所以将照明装置30用作前光源，但是也可以作为显示面板10而采用透射型的显示面板，将照明装置30用作背光源。而且，本发明的照明装置30也可以用于收置照片等进行展示的相框、对广告等进行显示的广告牌、用于汽车等的度量仪表等。
(便携用电子设备的构成例)
图6是具备有应用本发明的显示装置1的便携用电子设备100的说明图。示于图6的便携用电子设备100为腕戴型的电子设备，具备主体部120和带状部130，在主体部120，除了钟表功能之外，还内置作为卫星测位系统之一种的GPS(Global Positioning System，全球定位系统)功能等。在主体部120的中央，构成显示部140，在如此的显示部140，采用参照图1等进行了说明的显示装置1，显示当前的日期时间和/或位置信息等。
还有，应用本发明的显示装置1除了示于图6的便携用电子设备100之外，也可以用作便携电话机、信息便携终端(PDA：Personal DigitalAssistants，个人数字助理)、相机的取景器、电子纸等的显示装置。

Claims (10)

1.一种照明装置，其特征在于，具有：
发光元件；和
导光板，其在侧面具备与所述发光元件对置的光入射部，从厚度方向的一方的面出射照明光，
在所述光入射部，在与轴线方向正交的方向设置有多个圆柱形透镜面，所述圆柱形透镜面包括使所述轴线方向朝向所述导光板的厚度方向的凹曲面。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于：
在相对于所述发光元件与所述光入射部对置的方向正交的宽度方向，
所述导光板的最大宽度尺寸比设置所述光入射部的范围的宽度尺寸大。
3.根据权利要求1或2所述的照明装置，其特征在于：
所述圆柱形透镜面是曲率半径为0.5mm以下的圆弧面。
4.根据权利要求3所述的照明装置，其特征在于：
所述圆柱形透镜面是曲率半径为0.2mm以下的圆弧面。
5.根据权利要求1～4的任一项所述的照明装置，其特征在于：
沿与所述轴线方向正交的方向相邻的所述圆柱形透镜面彼此相连。
6.根据权利要求1～4的任一项所述的照明装置，其特征在于：
在沿与所述轴线方向正交的方向相邻的所述圆柱形透镜面之间，设置有与所述发光元件的发光面平行的面。
7.根据权利要求1～6的任一项所述的照明装置，其特征在于：
所述发光元件为发光二极管。
8.一种显示装置，其特征在于：
具备权利要求1～7的任一项所述的照明装置，
并且具有与所述导光板的所述一方的面对置的显示面板。
9.根据权利要求8所述的显示装置，其特征在于：
所述显示面板为反射型的显示面板。
10.一种便携用电子设备，其特征在于：
具备权利要求8或9所述的显示装置。
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