TWI452233B - 面光源裝置、行動電話及資訊終端 - Google Patents

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TWI452233B
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Mitsuru Okuda
Masayuki Shinohara
Kazuhide Hirota
Kazuyuki Okada
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Omron Tateisi Electronics Co
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Description

面光源裝置、行動電話及資訊終端
本發明係有關一種面光源裝置。具體言之，係有關裝入智慧型手機或平板電腦等之行動設備作顯示用的面光源裝置。
就智慧型手機或平板電腦、電子書閱讀裝置等而言，圖標會在開關的地方發光，藉由圖標來顯示開關的位置或種類。例如，圖1(A)所示的智慧型手機11中，在液晶顯示畫面12之下顯示圖標13。且形成當以手指按壓圖標13時，位在其下的開關14導通而可切換智慧型手機11的機能之結構。
圖1(B)係收納在圖1(A)之智慧型手機11的下部之顯示用的面光源裝置15。又，圖2(A)係表示此面光源裝置15的概略斷面。
面光源裝置15係由導光板16和光源17構成。導光板16係由透明且折射率高的樹脂材料，例如聚碳酸酯樹脂(PC)或聚甲基丙烯酸甲酯樹脂(PMMA)所成形。光源17係採用LED的微小光源(點光源)，且使光射入窗與導光板16的一端面(光射入端面16a)對向配置。於導光板16的下面(上面的情況亦有)，形成多數個微小的稜柱狀偏向圖案18，如圖2(B)所示，藉偏向圖案18之集合而構成圖標形狀的顯示部19。各偏向圖案18係以光源17之近旁的點為中心呈圓弧狀配列，在沿著以此點為中心的圓弧方向延伸。此外，在顯示部19之下配置開關14的情況時 ，導光板16採用厚度薄且具柔軟性的導光片。又，在圖1(A)、圖1(B)等中，雖以「A」這文字表示圖標13或顯示部19，但實際上例如圖3所示，以採用放大鏡或收發話器等之設計標誌居多。但為簡單地說明，除了圖3以外，皆以「A」的文字表示。
在此面光源裝置15中，當光源17一發光，則從光射入端面16a射入至導光板16內的光，係在導光板16的上面、下面及兩側面一邊全反射一邊在導光板16內導光。如圖2(A)所示，如此在導光板16內導光的光一到達顯示部19時，該光係在偏向圖案18的偏向反射面18a被全反射。因偏向反射面18a而朝上方被全反射的光當中，以比全反射的臨界角還小的角度對導光板16的上面(光射出面16c)射入的光，係穿透光射入端面16a而朝上方射出(偏向圖案18設於光射出面16c的情況時，光因為偏向圖案18而一邊折射一邊穿透)。結果，光以圖標形狀射出而使智慧型手機11的圖標13發亮。
然而，就採用此種面光源裝置15的智慧型手機11而言，將其持於手中時，當智慧型手機11縱方向傾斜時，會有所謂圖標13的亮度急劇變化、忽隱忽現閃光之不良的情況。此種現象產生的理由以圖4及圖5作說明。此外，圖4(B)及圖5(B)所示的指向特性圖為，從垂直於光射出面16c的方向(Z方向)觀看從導光板16的光射出面16c射出之光的指向特性的圖，X方向係表示導光板16的長度方向(智慧型手機11的橫方向)，Y方向係表示導光板16的寬度方向(智慧型手機11的縱方向)。
使自小的光源17射出的光在偏向圖案18全反射再自光射出面16c射出的情況，從垂直於光射出面16c的方向觀看時，由於從光源17朝向某偏向圖案18的光是狭窄範圍的光，所以從光射出面16c射出的光亦成為指向性窄的光。亦即，如圖4(A)所示，直進而到達顯示部19或偏向圖案18的光La之指向特性係如圖4(B)所示的Ca那樣，成為在X方向偏長的指向特性。因此，就此種指向特性Ca的光而言，雖然從智慧型手機11的正面方向能以高亮度辨識，但將智慧型手機11縱方向傾斜的情況時，會急劇變暗、圖標13變得不易觀看。
又，如圖5(A)的光Lb，射入於顯示部19的光當中，有在導光板16的側面16b全反射之後會射入偏向圖案18的光。此種光Lb係如圖2(A)虛線所示，從斜方向射入偏向圖案18而藉偏向圖案18朝斜方向全反射。因此，從光射出面16c射出之光Lb的指向特性係如圖5(B)的Cb那樣具有斜向傾斜的狭窄指向特性。
如上述，由於在指向特性Ca的光La中加上有指向特性Cb的光Lb，故在導光板16的側面16b被全反射的光之強度高的情況，將持於手中之狀態的智慧型手機11縱方向傾斜時，會有所謂圖標13反複變亮變暗而可見忽隱忽現閃光，圖標13的外觀變差。
其次，如圖6(A)及圖6(B)所示的面光源裝置21那樣，在取代稜柱狀的偏向圖案18而改以圓頂狀圖案22的集合來構成顯示部19的情況時，如圖7(A)，由於從光源側射入於顯示部19的光會藉由圓頂狀圖案22而散射，故如 圖7(B)所示，從光射出面16c射出的光之指向性，特別是Y方向中的指向性擴展，成為Cc那樣的指向特性。因此，即使將智慧型手機11縱方向(Y方向)傾斜亦不易發生圖標13的亮度急劇變暗而忽隱忽現閃光的情況。但是，在以圓頂狀圖案22構成顯示部19的情況下，因為來自光源側的光La會散射，所以從正面觀看時的圖標13之亮度極端地降低。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]特開2001-243822號公報
本發明係有鑒於如上述的技術課題而完成者，其目的在於，提供一種在未降低圖標等之顯示的亮度下能擴展該指向角的面光源裝置。
本發明所涉及的面光源裝置係具備光源及使自前述光源導入的光從光射出面的顯示區域射出的導光板之面光源裝置，其特徵為：在前述導光板的光射出面或其相反面兩者中至少一面，於前述顯示區域形成具有偏向傾斜面的複數個第1偏向圖案、及具有偏向傾斜面的複數個第2偏向圖案，從垂直於前述導光板的光射出面之方向觀看時，前述第1偏向圖案係以垂直於其偏向傾斜面的法線和連結前述光源與該第1偏向圖案的方向所成的角度為30°以下的方式配置，從垂直於前述導光板的光 射出面之方向觀看時，前述第2偏向圖案係以垂直於其偏向傾斜面的法線和正交於連結前述光源與該第2偏向圖案的方向之方向所成的角度為25°以下的方式配置，從垂直於前述導光板的光射出面之方向觀看時，從前述光源射出之光的一部份會在前述導光板的側面側反射並到達前述第2偏向圖案。
本發明的面光源裝置為，第1偏向圖案和從光源直進而來的光之方向呈大致直角而配置，第2偏向圖案和從光源直進而來的光之方向呈大致平行而配置。而且作成使光不僅是從光源側、亦從側面側到達顯示部。因此，藉第1偏向圖案反射或穿透而從光射出面射出的光之指向特性，和藉第2偏向圖案反射或穿透而從光射出面射出的光之指向特性，從垂直於光射出面的方向觀看大致會有90°的差異。
因此，整體的指向特性是在2個方向擴展。因此，即便是觀看之方向變化，或者使組裝著面光源裝置的設備傾斜，顯示畫面也不易呈現急劇變暗、忽明忽暗的情形。而且，由於向導光板的側面側導光且將本來不射入顯示部的光導向顯示部，利用於改善指向性，所以不會如同採用圓頂狀圖案的情況那樣有正面亮度降低之虞。因此，本發明係藉由提高光利用效率而可提升圖標等之顯示品質。
本發明所涉及之面光源裝置的一實施樣態之特徵為，從前述光源射出之光的一部份會在前述導光板的側面全反射並到達前述第2偏向圖案。就此種實施態樣而言 ，由於無需特別對導光板施以加工，故成本低廉。
本發明所涉及之面光源裝置的另一實施樣態其特徵為，於前述導光板的側面，設置用以使從前述光源射出之光的一部份朝向前述第2偏向圖案全反射的傾斜面。就此種實施形態而言，可透過調整傾斜面的位置、角度而調整由光射出面射出之光的指向特性。
本發明所涉及之面光源裝置的又另一實施樣態之特徵為，於前述導光板的側面之近旁，設置用以使從前述光源射出之光的一部份朝向前述第2偏向圖案全反射的反射圖案。就此種實施形態而言，可透過調整反射圖案的位置、角度而調整由光射出面射出之光的指向特性。
本發明所涉及的行動電話為具有收發話機能之行動電話，係為了利用光顯示某形狀而具備本發明所涉及的面光源裝置。此種實施態樣為，將本發明的面光源裝置使用在智慧型手機及其他的行動電話。依據此種實施態樣，可防止呈發光顯示的圖標等之顯示在除了正面以外的部分突然變暗或顯示呈閃爍的情況，提升顯示品質。
本發明所涉及的資訊終端為具備資訊處理機能的資訊終端，係為利用光顯示某形狀而具備本發明所涉及的面光源裝置。此種實施樣態為，將本發明的面光源裝置使用在行動電腦或平板電腦、電子筆記本、電子字典等之資訊終端的情況。依據此種實施態樣，可防止呈發光顯示的圖標等之顯示在正面以外的部份會突然變暗、或呈顯示閃爍之情況，以提升顯示品質。
此外，用以解決本發明中的前述課題之手段係具有 適宜地組合有以上所說明的構成要素之特徵，本發明可為此種構成要素之組合的多種變化。
 [實施發明之形態]
以下，一邊參照附加圖面一邊說明本發明較佳實施形態。但本發明未受限於以下的實施形態，可在未逸脫本發明之要旨的範圍內進行各種設計變更。
本發明之面光源裝置係被使用在行動電話、平板電腦、電子書閱讀裝置等之行動設備的顯示用途，但在此是要說明使用在行動電話即智慧型手機時的情況。智慧型手機係顯示於圖1(A)，故不再圖示。又，由於圖1(B)、圖2(A)及圖2(B)中係說明習知例的面光源裝置15，故針對本發明的面光源裝置中與習知例同一構成部分，係賦與同一符號並省略說明，主要就本發明的面光源裝置中與習知例的相異點作說明。
(第1實施形態)
茲說明本發明實施形態1之面光源裝置31。圖8(A)係實施形態1之面光源裝置31的概略平面圖。此面光源裝置31亦是在導光板16的上面(光射入面16c)或下面兩者中至少一方設有顯示部19。顯示部19係由2種類即第1及第2偏向圖案32a、32b所構成。第1及第2偏向圖案32a、32b係在導光板16下面凹設的光學圖案且具有用以使光全反射的偏向反射面33。第1及第2偏向圖案32a、32b是例如圖11(A)所示那種三角稜柱狀，特別是作成斷面直角三角形狀乃屬一般者，但亦可如圖11(B)所示偏向反射面33呈彎曲者。
一偏向圖案，亦即第1偏向圖案32a係如圖8(B)所示，從垂直於光射出面16c的方向(Z方向)觀看時，垂直於偏向反射面33之法線的方向係和連結光源17與其偏向圖案32a的方向呈平行，且偏向反射面33以面向光源17側的方式配置。另一偏向圖案，亦即第2偏向圖案32b為，在從垂直於光射出面16c的方向(Z方向)觀看時，垂直於偏向反射面33之法線的方向係以和連結光源17與該第2偏向圖案32b的方向正交的方式配置。
圖9例示將文字「A」這形狀的顯示部19以第1及第2偏向圖案32a、32b所構成的情況之示意圖，且另將其一部份放大表示。第2偏向圖案32b亦是以光源17近旁的某點為中心呈圓弧狀配列，且其長邊方向和圓弧方向正交的方式作配置。又，在圖9中，第1偏向圖案32a和第2偏向圖案32b係交互地配列，但隨機配列亦無妨。
圖8(A)所示的光線La，係表示從Z方向觀看時，自光源17射出的光當中之直接到達顯示部19的光。光線La的前進方向係如圖8(B)所示，和第1偏向圖案32a正交，因而在其偏向反射面33被全反射後會從光射出面16c射出。此射入光La的指向特性係圖10所示的指向特性Ca。此外，由於第2偏向圖案32b是和光線La平行，所以光線La在第2偏向圖案32b不被反射而直進，迄至被第1偏向圖案32a全反射為止。
圖8(A)所示的光線Lb，係表示從Z方向觀看時，自光源17射出的光當中之在導光板16的側面16b全反射後到達顯示部19的光。由於光線Lb係從導光板16的側面側 對顯示部19射入，故如圖8(B)所示，在第2偏向圖案32b被全反射而從光射出面16c射出。在第2偏向圖案32b被全反射之射出光Lb的指向特性係圖10所示的指向特性Ct。又，如同在圖5中亦說明過，此光Lb亦在第1偏向圖案32a被全反射並從光射出面16c射出而成為圖10的指向特性Cb之光。因此，就實施形態1的面光源裝置而言，從光射出面16c射出的光之整體的指向特性係成為圖10中畫有斜線的區域。
面光源裝置31之顯示部19由於具有圖10那種廣闊的指向特性，所以即便將智慧型手機11持於手中而縱方向傾斜，亦無圖標13急劇變暗的情況。又，如同圖5(B)的指向特性般，指向特性沒有在複數個區域分離，所以亦無將智慧型手機11縱方向傾斜時，圖標13變亮、變暗而呈現閃光的情況。而且，從光源17直接到達的光La係與習知的面光源裝置15同樣地在第1偏向圖案32a被全反射而自光射出面16c射出，因而沒有如同採用圓頂狀圖案22的情況那樣正面亮度降低之虞。用以擴展指向特性的光Lb乃係習知技術未採用來讓顯示部19發光用的光，由於使用此光來擴展顯示部19的指向特性，所以亦提升光利用效率。
此外，導光板16的側面亦可以不是圖示那樣的直線，亦可以是曲面。
若是彎曲成圓弧狀的側面16b，則能使廣範圍的光Lb集光並送往顯示部19。
(第2實施形態)
圖12係本發明第2實施形態之面光源裝置41的概略平面圖。就此面光源裝置41而言，在導光板16的側面設有傾斜面42。此傾斜面42係連同鄰接的斜面43一起從側面16b朝外側突出。傾斜面42的角度，係被決定成能使自光源17射出並射入於傾斜面42的光Lb當中最大強度的光線全反射且和Y方向大致平行送往顯示部19的角度。又，斜面43係設成不妨礙射入於傾斜面42的光Lb而和射入於傾斜面42之最大強度的光大致呈平行。
依據此種實施形態，在傾斜面42被全反射的光Lb從大致和Y方向平行的方向射入於顯示部19。因此，此光Lb變得難以在第1偏向圖案32a反射，指向特性Cb的光會消失。結果，指向特性係如圖13所示，成為在第1偏向圖案32a全反射之光La的指向特性Ca、和在第2偏向圖案32b全反射之光Lb的指向特性Ct之相互重疊者。因此，就本實施形態而言，不僅沒有在使智慧型手機11縱或橫向傾斜時急劇變暗、忽隱忽現呈閃光的情況，且從顯示部19出去的光之指向特性的設計變得容易。
此外，就圖12(A)的面光源裝置41而言，僅在一側面設置傾斜面42和斜面43，但在相反側的側面亦同樣設置傾斜面42和斜面43亦可。又，亦可使傾斜面42彎曲成圓弧狀而具有集光作用。
(第3實施形態)
圖14(A)係本發明實施形態3之面光源裝置51的概略平面圖。就本實施形態而言，在顯示部19側方，於導光板16設置反射圖案52。反射圖案52可以是和偏向圖案同 樣的三角稜柱狀的凹部，也可以是在導光板16開口的槽狀的孔(孔有無貫通皆可。)。
本實施形態亦和實施形態2的情況同樣地，能使朝向導光板16的側面側的光Lb在反射圖案52全反射而與Y方向平行地送往顯示部19。因此，如圖15所示，可獲得和實施形態2同樣的指向特性。
(第4實施形態)
圖16係說明本發明實施形態4之面光源裝置的圖。第1偏向圖案32a及第2偏向圖案32b為，如本實施形態所示，可繞各個中心旋轉。亦即，垂直於第1偏向圖案32a的偏向反射面33之法線N的方向可不和連結第1偏向圖案32a與光源17的方向平行。又，垂直於第2偏向圖案32b的偏向反射面33之法線N的方向亦可不和連結第2偏向圖案32b與光源17的方向正交。
其中，第2偏向圖案32b可旋轉於任一方向，但該傾斜角θ以25°以下較佳。在此，傾斜角θ是指，第2偏向圖案32b從垂直於光射出面16c的方向觀看時，垂直於該第2偏向圖案32b的偏向反射面33之法線N的方向和連結第2偏向圖案32b與光源17的方向正交之方向所成的角度。
圖17係顯示第2偏向圖案32B的傾斜角θ為25°以下的較佳理由。圖17係表示測定在通過第2偏向圖案32b的傾斜角θ和第2偏向圖案32b前後與衰減光量之關係的結果。亦即，衰減光量是表示光自光源側射入於第2偏向圖案32b時，其中有幾%的光是未改變行進方向而朝第2偏向圖案32b後方導光的量。此衰減光量過大時，由於光 到達不了離光源較遠側的第1偏向圖案32a，故顯示部19的亮度不均一。因此，以衰減光量最差也是50%以下者較佳。因此，依據圖17，傾斜角θ以25°以下較佳。
相對地，就第1偏向圖案32a而言，從垂直於光射出面16c的方向(Z方向)觀看時，以垂直於其偏向反射面33之法線N的方向和連結第1偏向圖案32a與光源17的方向所成的角度是30°以下較佳(參照專利文獻1)。
此外，第1及第2偏向圖案32a、32b未受限於凹圖案，可為從導光板16下面突出的凸圖案。又，第1及第2偏向圖案32a、32b亦可設置在導光板16的光射出面16c。若設於光射出面16c，則穿透第1及第2偏向圖案32a、32b的光從光射出面16c射出。
11‧‧‧智慧型手機
13‧‧‧圖標
16‧‧‧導光板
16a‧‧‧光射入端面
16b‧‧‧側面
16c‧‧‧光射出面
17‧‧‧光源
19‧‧‧顯示部
31、41、51‧‧‧面光源裝置
32a‧‧‧第1偏向圖案
32b‧‧‧第2偏向圖案
33‧‧‧偏向反射面
42‧‧‧傾斜面
43‧‧‧斜面
52‧‧‧反射圖案
圖1(A)係智慧型手機的平面圖。圖1(B)係收納在圖1(A)所示的智慧型手機之內部的面光源裝置之平面圖。
圖2(A)係習知例之面光源裝置的概略剖面圖，且一併將1個偏向圖案放大顯示。圖2(B)係設置在習知例的導光板之顯示部(偏向圖案區域)的平面圖。
圖3係表示顯示部的具體設計圖。
圖4(A)係習知例的面光源裝置之平面圖，表示從光源側朝向顯示部直進的光。圖4(B)係表示在習知例的面光源裝置中，從光源直進而來的光從光射出面射出時的指向特性圖。
圖5(A)係表示從光源側朝向顯示部直進的光和在導光板的側面反射而到達顯示部的光之圖。圖5(B)係表示 在習知例的面光源裝置中，從光源直進而來的光從光射出面射出時的指向特性、和在導光板的側面反射而到達顯示部之光從光射出面射出時的指向特性之圖。
圖6(A)係別的習知例之面光源裝置的概略剖面圖，且一併將1個圓頂狀圖案放大顯示。圖2(B)係設置在別的習知例之導光板的顯示部之平面圖。
圖7(A)係表示在圖6的習知例中朝向顯示部的光之圖。圖7(B)係表示圖7(A)的光從導光板的光射出面射出時的指向特性之圖。
圖8(A)係本發明實施形態1之面光源裝置的概略平面圖。圖8(B)係表示實施形態1的面光源裝置中之偏向圖案的基本配置圖。
圖9係表示實施形態1之顯示部中之偏向圖案的配置圖。
圖10係實施形態1的面光源裝置中從光射出面射出之光的指向特性圖。
圖11(A)及圖11(B)皆為偏向圖案的放大立體圖。
圖12(A)係本發明實施形態2之面光源裝置的概略平面圖。圖12(B)係表示實施形態2的面光源裝置中射入於第1及第2偏向圖案的光之圖。
圖13係表示實施形態2的面光源裝置中從光射出面射出之光的指向特性圖。
圖14(A)係本發明實施形態3之面光源裝置的概略平面圖。圖14(B)係表示實施形態3的面光源裝置中射入於第1及第2偏向圖案的光之圖。
圖15係表示實施形態3的面光源裝置中從光射出面射出之光的指向特性圖。
圖16係本發明實施形態4之面光源裝置中的偏向圖案之配置圖。
圖17係表示偏向圖案之傾斜角和衰減光量之關係圖。
16‧‧‧導光板
16a‧‧‧光射入端面
16b‧‧‧側面
16c‧‧‧光射出面
17‧‧‧光源
19‧‧‧顯示部
31‧‧‧面光源裝置
32a‧‧‧第1偏向圖案
32b‧‧‧第2偏向圖案
La、Lb‧‧‧光

Claims (6)

  1. 一種面光源裝置，係具備光源及使自前述光源導入的光從光射出面的顯示區域射出的導光板之面光源裝置，其特徵為：在前述導光板的光射出面或其相反面兩者中至少一面，於前述顯示區域形成具有偏向傾斜面的複數個第1偏向圖案、及具有偏向傾斜面的複數個第2偏向圖案，從垂直於前述導光板的光射出面之方向觀看時，前述第1偏向圖案係以垂直於其偏向傾斜面的法線和連結前述光源與該第1偏向圖案的方向所成的角度為30°以下的方式配置，從垂直於前述導光板的光射出面之方向觀看時，前述第2偏向圖案係以垂直於其偏向傾斜面的法線和正交於連結前述光源與該第2偏向圖案的方向之方向所成的角度為25°以下的方式配置，從垂直於前述導光板的光射出面之方向觀看時，從前述光源射出之光的一部份會在前述導光板的側面側反射並到達前述第2偏向圖案。
  2. 如申請專利範圍第1項之面光源裝置，其中從前述光源射出之光的一部份會在前述導光板的側面全反射並到達前述第2偏向圖案。
  3. 如申請專利範圍第1項之面光源裝置，其中於前述導光板的側面，設置用以使從前述光源射出之光的一部份朝向前述第2偏向圖案全反射的傾斜 面。
  4. 如申請專利範圍第1項之面光源裝置，其中於前述導光板的側面之近旁，設置用以使從前述光源射出之光的一部份朝向前述第2偏向圖案全反射的反射圖案。
  5. 一種行動電話，係具有收發話機能的行動電話，其特徵為：為利用光顯示某形狀而具備如申請專利範圍第1項之面光源裝置。
  6. 一種資訊終端，係具備資訊處理機能之資訊終端，其特徵為：為利用光顯示某形狀而具備如申請專利範圍第1項之面光源裝置。
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