JP2005285390A - Lighting device and display device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、時計、携帯電話、オーディオ、電子機器等に使用される表示装置、及び表示装置に用いられる照明装置に関する。 The present invention relates to a display device used in a watch, a mobile phone, an audio, an electronic device, and the like, and a lighting device used in the display device.
近年、携帯機器等には、薄型軽量という特徴をもつ液晶表示素子が広く使われている。特に、携帯電話で用いる表示装置には、小型軽量が要求されるため、ほとんどの携帯電話に液晶表示装置が使われている。しかし、液晶表示装置は受光型のため、携帯電話に要求される暗い場所での視認性に問題がある。そこで、液晶表示装置の前面または背面に照明装置を設置することが多い。 In recent years, liquid crystal display elements having a thin and light feature have been widely used in portable devices and the like. In particular, since a display device used in a mobile phone is required to be small and light, a liquid crystal display device is used in most mobile phones. However, since the liquid crystal display device is a light receiving type, there is a problem in visibility in a dark place required for a mobile phone. Therefore, an illuminating device is often installed on the front or back of the liquid crystal display device.
この薄型軽量を実現するため照明装置としては、光源としてLEDを導光板の側面に配したサイドライト型の照明装置が多用されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、従来のサイドライト型照明装置においては、導光板の厚みをLED光源の大きさよりも薄くすると、LED光源からの光を効率良く導光板内部に導くことができないために、それ以上の薄型化ができないという課題を有していた。 However, in the conventional sidelight type illumination device, if the thickness of the light guide plate is made thinner than the size of the LED light source, the light from the LED light source cannot be efficiently guided to the inside of the light guide plate. Had the problem of not being able to.
本発明は、光源側から順次薄く構成されている透明な入光体を採用すると共に、導光体を一対の透明フィルム基板で入光体の出光部分を挟持するように構成し、入光体の厚みが入光面側から出光部分側に向かって順次薄くなるようにした。 The present invention employs a transparent light receiving body that is sequentially thinned from the light source side, and the light guide is configured to sandwich the light exit portion of the light incident body with a pair of transparent film substrates. The thickness of the light-emitting device is made to gradually decrease from the light incident surface side toward the light exiting portion side.
さらに、入光体は光源側から階段状に順次薄く構成した。さらに、出光部分と入光面側で隣接する段部の高さを、透明フィルム1枚当たりの厚みとほぼ等しくなるようにした。
さらに、入光体の入光面と反対側の先端は、側面から見て凸形状、円形形状に形成されている。
Furthermore, the light incident body was formed to be thin step by step from the light source side. Further, the height of the step portion adjacent to the light exiting portion on the light incident surface side was made substantially equal to the thickness per transparent film.
Furthermore, the tip of the light incident body opposite to the light incident surface is formed in a convex shape or a circular shape when viewed from the side surface.
本発明によれば、良好な輝度と輝度分布を有する薄型軽量の照明装置を提供できる。さらに、導光板厚みを200μm程度以下にすることで、フレキシブルな導光板とすることが可能となる。従って、これを用いた液晶表示装置の表示品質が向上するのみならず、液晶表示装置の薄型軽量化をも実現できるという効果を有する。また、フィルム導光板厚みを200μm程度以下とすることによって、フレキシブルな導光板になるため、照明装置を配する場所が曲面であっても適用が可能となる効果を有する。また、電気泳動などを利用したフレキシブルなフィルム表示装置などの照明装置としても利用することができるという効果も有する。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the thin and lightweight illuminating device which has favorable brightness | luminance and brightness distribution can be provided. Furthermore, by setting the thickness of the light guide plate to about 200 μm or less, a flexible light guide plate can be obtained. Therefore, not only the display quality of the liquid crystal display device using the same is improved, but also the liquid crystal display device can be reduced in thickness and weight. Moreover, since it becomes a flexible light-guide plate by making film light-guide plate thickness into about 200 micrometers or less, even if the place which arrange | positions an illuminating device is a curved surface, it has an effect which can be applied. Moreover, it has the effect that it can utilize also as illumination apparatuses, such as a flexible film display apparatus using electrophoresis.
本発明の照明装置は、光源と、光源からの光を照明光として照射する光照射部を有する導光体と、光源からの光が入る入光面と導光体に光を伝える伝光部を有する入光体と、光照明部の裏側に設けられた反射構造体と、を備え、入光体の厚みが入光面側から伝光部側に向かって順次薄く構成されるとともに、導光体は一対の透明フィルム基板で構成され、伝光部を挟持するような構成である。 The illumination device of the present invention includes a light source, a light guide having a light irradiation unit that emits light from the light source as illumination light, a light incident surface into which light from the light source enters, and a light transmission unit that transmits light to the light guide And a reflective structure provided on the back side of the light illuminating unit, and the thickness of the light incident member is sequentially reduced from the light incident surface side toward the light transmitting unit side, The light body is composed of a pair of transparent film substrates and is configured to sandwich the light transmitting portion.
さらに、その入光体のうち、光源側端面(入光面)、光出射面(伝光部)、およびその光出射面に光源側で隣接する段部を除いた表面に光反射層が形成されている。そして、この入光体の光出射面を挟持するように一対の透明フィルムが互いに接合されている。この一対の透明フィルムが導光板として用いている。これら透明フィルムの光源側の端面と上下面とを除く3つの側面に光反射層を形成し、また一対の透明フィルムの光照明部とは反対側の表面に反射構造体が形成されている。 Furthermore, a light reflecting layer is formed on the surface of the light incident body excluding the light source side end surface (light incident surface), the light emitting surface (light transmitting portion), and the step adjacent to the light emitting surface on the light source side. Has been. And a pair of transparent films are mutually joined so that the light-projection surface of this light incident body may be clamped. This pair of transparent films is used as a light guide plate. A light reflecting layer is formed on three side surfaces excluding the light source side end surface and the upper and lower surfaces of these transparent films, and a reflecting structure is formed on the surface of the pair of transparent films opposite to the light illumination portion.
このような構成にすることによって、光源からの光を効率良くフィルム導光板内部に導入することができ、また、導光板の厚みを1mm以下とすることが可能となった。 With this configuration, light from the light source can be efficiently introduced into the film light guide plate, and the thickness of the light guide plate can be 1 mm or less.
以下に本発明の照明装置を図面に基づいて説明する。図1に本発明のフィルム型照明装置の構成断面図を模式的に示す。本発明のフィルム型照明装置は、光源としてのLED光源1と楔形入光部2と一対の透明フィルム3,4とから構成されている。透明フィルム3と4とは、導光板の光照明部であるフィルム導光板を形成している。
Hereinafter, an illumination device of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows a cross-sectional view of the configuration of the film type illumination device of the present invention. The film-type illumination device of the present invention includes an
LED光源1から出射した光は、楔形入光部2で絞られて、透明フィルム3と4の内部を導波し、照明装置の光照射面である透明フィルム3の上面側から図示されていない被照明体に面状一様に照射される。被照明体として、液晶表示素子を用いることによって、輝度が均一で明るい薄型の液晶表示装置とすることができる。
The light emitted from the
図1では1つしか描画されていないが、LED光源1は3から5個といった複数用いられるのが通常である。また、図示していないが、LED光源1に対向する楔形入光部2の光源側端面である光入射面には、LED光源1から出射した光の楔形入光部2内部での面内方向の広がり角を制御するための微小プリズムが形成されている。この微小プリズムは図1紙面内の上下方向の稜線を持っており、広がり角は微小プリズムの頂角および高さによって制御することができる。
Although only one is drawn in FIG. 1, a plurality of
楔形入光部2は、階段状で複数の段を有しており、光出射端面に向かって順次薄くなっている。これらの段部はほぼ垂直な角度をもって形成されている。図を見やすくするためここでは段数が2段の場合を示してあるが、実際は20〜100段程度の段を形成する。
The wedge-shaped
また、楔形光入光部2の光源側端面と光出射端面および光出射端面に隣接する段部を除いて光反射層が形成されている。この光反射層は、AlやAgあるいはAgとPdとの化合物を100nm以上の膜厚、望ましくは1μm程度の膜厚で積層して形成されている。この光反射層の形成は真空蒸着などの気相成長法や、無電解メッキと電解メッキとを組み合わせた方法で容易に行うことができる。
Further, a light reflecting layer is formed except for the end face on the light source side of the wedge-shaped
透明フィルム3および4は、アクリル系樹脂やポリカーボネート系樹脂またはポリエチレン系樹脂あるいはシクロオレフィン系樹脂などの透明な高分子で作られている。これらの透明フィルムは楔形入光部2側の端部を除いて、光学接着剤で互いに接合されている。光学接着剤を用いないでこれらの透明フィルムを互いに熱圧着で接合しても良い。また、透明フィルム3と4の光源側端面は、楔形入光部2を狭持して楔形入光部2と接合されている。
The
透明フィルム3と4の光源側と上下面を除く3側面には光反射層5が形成されている。この光反射層は、AlやAgあるいはAgとPdとの化合物を100nm以上の膜厚、望ましくは1μm程度の膜厚で積層して形成されている。この光反射層の形成は真空蒸着などの気相成長法や無電解メッキと電解メッキとを組み合わせた方法で容易に行うことができる。
A
透明フィルム4の接合されていない側の表面には、微小反射構造体が形成されている。微細反射構造体としては、図1の紙面に垂直な方向に稜線を持った微細プリズム群や、透明フィルム4の内部に向かって凸または凹の互いに離間した微小三角柱群、あるいはシボ構造体を用いることができる。これらの微細反射構造体の形成方法としては、透明フィルムを軟化点以上に加熱した状態で、微細反射構造体パターンが形成された成形型で圧力を印加する方法を用いることができる。 A micro-reflection structure is formed on the surface of the transparent film 4 on which the transparent film 4 is not bonded. As the fine reflection structure, a fine prism group having a ridge line in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1, a minute triangular prism group that is convex or concave toward the inside of the transparent film 4, or a texture structure is used. be able to. As a method for forming these fine reflective structures, a method can be used in which pressure is applied with a molding die on which a fine reflective structure pattern is formed in a state where the transparent film is heated to a softening point or higher.
透明フィルム3と4の内部を導波する光がこれらのフィルム表面で反射される回数は、通常の5〜10mm程度の厚みを有する導光板に比較しておよそ10倍程度以上多くなるために、上記微細反射構造体の形成密度は前記通常の導光板のおよそ1/10程度以下で良い。
The number of times that the light guided inside the
図2は他の構成の照明装置を模式的に示す断面図である。ここでは、透明フィルム4の微細反射構造体が形成されている表面に光反射層6が形成されている。このように、透明フィルム6の表面に光反射層6を形成することによって、透明フィルム4の裏面に抜けようとする光を効率良く光照射面すなわち透明フィルム3の表面側である光照射面に戻すことができる。このような、構造とすることで、薄さとフレキシビリティを保持したまま、照明効率を良くすることができる。
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an illumination device having another configuration. Here, the
もちろん、図2に示す構造以外にも、図1に示す構成において透明フィルム4に対向して反射板を配しても良い。 Of course, in addition to the structure shown in FIG. 2, a reflecting plate may be arranged facing the transparent film 4 in the configuration shown in FIG. 1.
図3は、本発明の照明装置に用いた楔形入光部を模式的に示す斜視図である。ここで示す楔形入光部は、上下両面に段が形成されており、入射端10から出射端13に向かうに従って細くなった楔形をしている。出射端13に隣接した段12の高さは、透明フィルムの厚みとほぼ同じに形成されている。それ以外の段、例えば段11の高さには制限がないが、段の高さはできる限り低くするのが望ましい。具体的には、出射端13に隣接した段12を除き、各段の高さは50〜1000μmの範囲で任意に設定できる。
FIG. 3 is a perspective view schematically showing a wedge-shaped light incident portion used in the illumination device of the present invention. The wedge-shaped light incident portion shown here has steps formed on both upper and lower surfaces, and has a wedge shape that becomes thinner from the
図4に照明装置に用いる楔形入光部の他の構成を示す。この構成では、楔形入光部に形成されている段は片面だけである。このような、構成にすることによって、入射端10から出射端13までの長さが図3で示したものよりも長くなるが、楔形入光部と透明フィルム4の底面とを一致させることができるために、照明配置がし易くなるという長所を持っている。
FIG. 4 shows another configuration of the wedge-shaped light incident portion used in the illumination device. In this configuration, the step formed in the wedge-shaped light incident portion is only one side. With such a configuration, the length from the
図4で示した楔形入光部2の内部における光の挙動を図5に示す。ここでは、楔形入光部2の表面に形成された光反射層を13で示してある。図5において、光源から出た光は楔形入光部の入射端面から楔形入光部2に入る。まず、光路20で示されている光は光入光部の上面に形成された光反射層13で反射されて光出射面12に達し、透明フィルム3と4とで形成されたフィルム導光板側に達する。一方、光路21で示される光は、段部に形成された光反射層13で反射されて一度光入射端面側に戻るが、再び光入射端面で反射されて光出射端面12に達する。ここに示したように、本発明に用いられている楔形入光部2は、垂直な段部で形成されているために、内部で繰り返し光反射を受けても楔形入光部2の側面や上下面への入射角は変化しない。すなわち、光源1からの出射角を実質的に変更させることなく、光出射端面に到達させることができる。
FIG. 5 shows the behavior of light inside the wedge-shaped
もし、通常の滑らかなテーパを持った楔形入光部やテーパを持った段部を持った楔形入光部を用いたとすると、そのテーパで反射された光は結果的に光源からの出射角よりも大きな出射角を持った光と同等となり、フィルム導光板内部に入った後、直ちに外部に漏れ出してしまうために微細反射構造体の形成密度は光源から遠ざかるにつれてより高次の関数で変化するようにして照明輝度分布が光源側に偏らないようにすることが重要である。 If a wedge-shaped light incident portion having a normal smooth taper or a wedge-shaped light incident portion having a tapered step is used, the light reflected by the taper will eventually be more than the emission angle from the light source. Is equivalent to light having a large emission angle, and after entering the film light guide plate, it immediately leaks to the outside. Therefore, the formation density of the fine reflective structure changes with a higher order function as the distance from the light source increases. Thus, it is important that the illumination luminance distribution is not biased toward the light source.
光出射端面12は、側面から見て円形で凸形状に形成されている。従って、光出射端面12から出射される光は、図5における上下方向に集光されて出射される。このようにすることによって、フィルム導光板内部表面への光入射角を大きくすることができるため、フィルム導光板による輝度分布をより向上させることができる。
The light emitting
もちろん、光出射端面12を平面で構成しても、上記したように、光源からの出射角が保存されて光出射されるために、フィルム導光板内部では導波光は全反射によって伝達させることができる。
Of course, even if the light emitting
また、光出射端面12に隣接する段部11aと11bとは、各々透明フィルム3と4との厚みとほぼ等しい高さとなっている。そのため、この段部11aと11bから外部に出た光は、透明フィルム3と4にその端面から直接入射する。
Further, the
次に、フィルム導光板内部における光の挙動に関して図6を用いて説明する。光路23は、透明フィルム3の端面から入射した光の光路の1例である。図6において、楔形入光部2の出射端面12に隣接する段部11aから出射した光は、透明フィルム3の端面からフィルム内に入射する。そして、透明フィルム3の内部を導波した後、透明フィルム3と4との接合部以降の部分では、透明フィルム3と4との表面間を繰り返し反射して導波する。透明フィルム4の表面には微細反射構造体が形成されており、その微細反射構造体に入射した導波光は光路に偏向を受けて臨界角よりも小さな入射角で透明フィルム3の表面に入射し、その結果23で示されるように透明フィルム3の表面から出射し、被照明体を照射する。一方、出射端12から出た光は光路22で示されるように、透明フィルム3と4の対向する面から透明フィルム内に入る。図6で示す例では、透明フィルム4に入射する。この光は、23で示した光路と同様に透明フィルム3と4との表面間で繰り返し反射した後、透明フィルム4の表面に形成された微細反射構造体に入射すると、光路を偏向されて透明フィルム3の表面から出射される。
Next, the behavior of light inside the film light guide plate will be described with reference to FIG. The
透明フィルム4の表面に形成されている微細反射構造体は、透明フィルム3の表面から州謝する輝度が均一になるように、光源側から遠ざかるにつれて密に形成されている。また、以上の説明では微細反射構造体を透明フィルム4の裏面に形成した例を説明したが、透明フィルム3の上面に形成しても良いことは言うまでもない。
The fine reflecting structure formed on the surface of the transparent film 4 is formed densely with increasing distance from the light source side so that the brightness of the state from the surface of the
以下に、本発明のより具体的な実施例を以下に説明する。 In the following, more specific examples of the present invention will be described.
図1で示される構造のフィルム型照明装置を作製した。楔形入光部2の光源側の厚みは7mmで幅は35mmのものをアクリル樹脂で成形して用いた。楔形入光部の光出射端部の厚みは70μmとした。この楔形入光部の光入射端面と光出射端面とを除く表面にはアルミニウムを約1μmの厚さで蒸着した。また、楔形入光部の各段部の高さは全て80μmとし、段数は上下合わせて76段とした。
A film type lighting apparatus having the structure shown in FIG. 1 was produced. A wedge-shaped
また、透明フィルム3と4としては、幅35mmで長さ40mm、厚み90μmのアクリルフィルムを用いた。これらの透明フィルムの光源側を除く3側面にはアルミニウム光反射層を約1μmだけ蒸着で形成した。透明フィルム4の裏面には高さ5μmで光源側の底角が30度、光源と反対側の底角が80度のフィルム内に凸の微細三角柱を散在して形成した。その形成密度は、その微細三角柱の底面積が光源からの距離の約二乗に比例するようにした。そして、この透明フィルム3と4とを熱圧着して接合し、片側の端面を楔形入光部にアクリル系接着剤で接合した。
As the
光源としては、白色LED光源を3個用いた。 Three white LED light sources were used as the light source.
このようにして作製した照明装置の輝度を測定したところ、1800〜2200cd/m2 の値が得られ、通常のサイドライト型照明装置と同等の性能が得られた。 When the luminance of the lighting device thus manufactured was measured, a value of 1800 to 2200 cd / m 2 was obtained, and performance equivalent to that of a normal sidelight type lighting device was obtained.
また、照明装置の照明部の厚みを180μmと薄くすることができ、また曲率が小さければ折り曲げても性能を落とさないことが確認できた。 Moreover, the thickness of the illumination part of the illumination device can be reduced to 180 μm, and if the curvature is small, it has been confirmed that the performance is not deteriorated even if it is bent.
図2に示すフィルム型照明装置を作製した。ただし、楔形入光部2としては、図4で示す形状のものを用いた。透明フィルム3と4としては、実施例1と同様のものを用いた。ただし、透明フィルム4の裏面には、稜線が光入射端と同方向の微細プリズムを形成した。このプリズムの高さは、5〜50μmであり、頂角は90度とした。また、プリズムのピッチと高さは、プリズム表面積が光源側からの距離の二乗に比例するように増加させた。
The film type lighting device shown in FIG. 2 was produced. However, the wedge-shaped
光反射層6の代わりに、反射面を鏡面にしたアルミニウム板を用いた。さらに、光源としては、白色LED光源を3個用いた。
Instead of the
このフィルム型照明装置の輝度を測定したところ、1500〜1800Cd/m2 の輝度が得られた。 When the luminance of this film type illumination device was measured, a luminance of 1500 to 1800 Cd / m 2 was obtained.
また、作製したフィルム型照明装置を折り曲げても、曲率が小さい限り折り曲げない場合と同等の輝度が得られた。 Further, even when the produced film type lighting device was bent, the same luminance as that obtained when the film type lighting device was not bent as long as the curvature was small was obtained.
1 LED光源
2 楔形入光部
3、4 透明フィルム
5、6 光反射層
10 光入射端面
11 光出射端面
DESCRIPTION OF
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---|---|---|---|---|
WO2007123202A1 (en) * | 2006-04-20 | 2007-11-01 | Fujikura Ltd. | Display device and its manufacturing method, pattern displaying method, and blind device and blind method |
JP2017219803A (en) * | 2016-06-10 | 2017-12-14 | 凸版印刷株式会社 | Display device and display method |
-
2004
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