TWI704316B - 照明裝置、顯示裝置及攜帶用電子機器 - Google Patents

照明裝置、顯示裝置及攜帶用電子機器 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種照明裝置，係具備：發光元件，係由發光二極體所構成；以及導光板，係在側面具有與發光元件相對向之光射入部；該導光板係從第1面射出照明光。在光射入部，軸線方向朝導光板之厚度方向之由凹曲面所構成之柱面透鏡面係在與軸線方向正交之方向設置複數個。柱面透鏡面係由曲率半徑為0.5mm以下、較佳為曲率半徑為0.2mm以下之圓弧面所構成。

Description

照明裝置、顯示裝置及攜帶用電子機器
本發明係關於一種具備導光板及發光元件之照明裝置、顯示裝置及攜帶用電子機器。
在具備反射型之顯示面板之顯示裝置中，由於無法利用穿透光，因此係採用稱為所謂前光之照明裝置。在該照明裝置中，由導光板之側面使光射入，且使照明光從導光板之厚度方向之一方的面射出。在此，於用於攜帶用電子機器之顯示裝置中，係採用發光二極體等發光元件作為光源。此時，由省電力化等之觀點來看，必須以數量少之發光元件均勻地對顯示面板進行照明。
然而，如第7圖(a)所示，在導光板50之光射入部55由平坦面所構成時，即使發散光從發光元件40射出，亦會在射入至導光板50之際產生折射，且發散角會變小。結果，在第5圖(e)中，以斜線區域顯示在從導光板50射出之照明光中強度相對較低之區域P5時，強度相對較低之區域P5會廣泛地擴展至離開光射入部55之區域，並且在位於光射入部55之兩側的區域P6中，照明光之強 度會比其他區域顯著地降低。此外，即使在導光板50之光射入部55為平坦面時，若使光射入部55從畫像顯示區域1a充分地離開，雖可改善在位於光射入部55之兩側的區域P6中之強度降低，但在此情形下會導致照明裝置之大型化。
另一方面，有關於導光板50之光射入部55，係如第7圖(b)所示，目前已提案有一種構成，其係軸線方向L558朝導光板50之厚度方向之由凸曲面558所構成之柱面透鏡面559在與軸線方向L558正交之方向設置複數個(參照專利文獻1)。
(先前技術文獻) (專利文獻)
專利文獻1：日本特開2003-271067號公報
然而，在專利文獻1所記載之構成中，即使發散光從發光元件射出，發散角亦會比光射入部為平坦面之情形更小。因此，難以消除第5圖(e)所示之強度分佈的變異。特別是，如第5圖(e)所示，在相對於發光元件與光射入部相對向之方向正交之寬度方向，當導光板之最大寬度尺寸遠比設置有光射入部之範圍的寬度尺寸大時，難以消除第5圖(e)所示之強度變異。
鑑於以上之問題點，本發明之課題係提供 一種即使在發光元件之數量少時，亦可緩和從導光板射出之照明光之強度變異的照明裝置、具備該照明裝置之顯示裝置、及具備該顯示裝置之攜帶用電子機器。
為了要解決上述課題並達成目的，本發明之照明裝置之一態樣係具備：發光元件；以及導光板，係在側面具有與前述發光元件相對向之光射入部，且從厚度方向之一方的面射出照明光；其中，在前述光射入部，軸線方向朝前述導光板之厚度方向之由凹曲面所構成之柱面透鏡面係在與前述軸線方向正交之方向設置複數個。
在本發明中，在設置於導光板之光射入部，軸線方向朝導光板之厚度方向之由凹曲面所構成之柱面透鏡面係在與軸線方向正交之方向設置複數個，故由發光元件所射出之發散光之發散角係藉由柱面透鏡面而更進一步擴大。因此，即使是導光板中之位於光射入部之兩側的區域，從發光元件所射出之光亦充分地到達。因此，從導光板之一方的面會射出即使從位於光射入部之兩側的區域射出也具有充分強度的照明光，故可緩和照明光之強度變異。此外，在設置於導光板之光射入部中，由於形成有複數個柱面透鏡面，因此即便使光射入部與發光元件接近，亦可緩和照明光之強度變異。因此，可謀求照明裝置之小型化。
本發明係當適用於下述之情形時更具效果：在相對於前述發光元件與前述光射入部相對向之方向 正交的寬度方向中，前述導光板之最大寬度尺寸比設置有前述光射入部之範圍的寬度尺寸更大。
在本發明中，前述柱面透鏡面係曲率半徑較佳為0.5mm以下之圓弧面，更佳為曲率半徑為0.2mm以下之圓弧面。
在本發明中，可採用在與前述軸線方向正交之方向中相鄰之前述柱面透鏡面係彼此相連接之態樣。
在本發明中，亦可採用在與前述軸線方向正交之方向中相鄰之前述柱面透鏡面之間設置與前述發光元件之發光面平行之面的態樣。
在本發明中，前述發光元件較佳為發光二極體。
具備適用本發明之照明裝置的顯示裝置係具有與前述導光板之前述一方的面相對向的顯示面板。
此時，可採用前述顯示面板為反射型之顯示面板的態樣。
適用本發明之顯示裝置係可使用於攜帶用電子機器等、各種電子機器。
1‧‧‧顯示裝置
1a‧‧‧畫像顯示區域
10‧‧‧顯示面板
11‧‧‧第1基板
12‧‧‧第2基板
13‧‧‧電氣光學層
15‧‧‧突出部
20‧‧‧接著劑層
30‧‧‧照明裝置
40‧‧‧發光元件
41‧‧‧發光二極體
45‧‧‧發光面
50‧‧‧導光板
51‧‧‧第1面
52‧‧‧第2面
53‧‧‧突出部
54‧‧‧側面
55‧‧‧光射入部
59‧‧‧光散射部
100‧‧‧攜帶用電子機器
120‧‧‧本體部
130‧‧‧手部
140‧‧‧顯示部
530‧‧‧前端部
550‧‧‧柱面透鏡面
551‧‧‧凹曲面
552‧‧‧面
558‧‧‧凸曲面
559‧‧‧柱面透鏡面
L551‧‧‧軸線方向
L558‧‧‧軸線方向
P‧‧‧箭頭
P1、P2、P5、P6‧‧‧區域
Wa、Wb‧‧‧寬度尺寸
第1圖(a)及(b)係顯示適用本發明之顯示裝置之一態樣的說明圖。
第2圖(a)至(c)係顯示使用在適用本發明之照明裝置及顯示裝置之發光元件之一例的說明圖。
第3圖(a)至(c)係顯示使用在適用本發明之照明裝置及顯示裝置之導光板之光射入部之一例的說明圖。
第4圖(a)及(b)係顯示射入至導光板之光之光線解析結果的說明圖。
第5圖(a)至(e)係顯示從使用在適用本發明之照明裝置及顯示裝置之導光板射出之照明光之強度分佈的說明圖。
第6圖係具備適用本發明之顯示裝置之攜帶用電子機器的說明圖。
第7圖(a)及(b)係顯示本發明之參考例之導光板之光射入部的說明圖。
參照圖式說明本發明之實施形態。此外，在以下說明所參照的圖中，由於將各層或各構件設為在圖式上可辨識之程度的大小，因此使縮尺依各層或各構件而不同。
(顯示裝置之構成)
第1圖係顯示適用本發明之顯示裝置之一態樣的說明圖，第1圖(a)、(b)係分別為顯示裝置之俯視圖、及顯示裝置之H-H’剖面圖。
第1圖所示之顯示裝置1係具有顯示面板10、及具備與顯示面板10相對向配置之導光板50的照明裝置30。
在本形態中，顯示面板10係電泳面板、反 射型液晶面板、MEMS元件、光干涉元件等反射型之顯示面板，且具有第1基板11、與第1基板11相對向配置之透光性的第2基板12、及設置在第1基板11與第2基板12之間的顯示層13。在第1基板11中之與第2基板12相對向之面、及第2基板12中之與第1基板11相對向之面，形成有驅動顯示層13之電極(未圖示)。在本形態中，顯示面板10係電泳面板。
在該反射型之顯示面板10中，如第1圖(b)以箭頭P所示，從第2基板12之側射入的照明光會在顯示層13或第1基板11之側反射而從第2基板12之側射出時藉由顯示層13而進行光調變，以顯示畫像。
(照明裝置30之構成)
照明裝置30係構成為所謂之前光，且具有發光元件40、及在側面54具備與發光元件40相對向之光射入部55的透光性之導光板50。在本形態中，導光板50係藉由透光性之接著劑層20而接著在顯示面板10之第2基板12。導光板50係例如由折射率1.5至1.6之透光性樹脂所構成，在本形態中，導光板50係例如由聚碳酸酯(折射率=1.59)所構成。
在該照明裝置30中，從發光元件40射出之光係在從導光板50之光射入部55射入至導光板50之內部之後，一邊於在導光板50之厚度方向相對向之第1面51及第2面52之間反覆進行反射一邊行進於導光板50內， 並且從第1面51及第2面52中之位於顯示面板10側之第1面51(厚度方向之一方的面)將照明光射出至顯示面板10。再者，照明光係在藉由顯示面板10而進行光調變之後，從導光板50之第1面51射入至導光板50內，且從第2面52射出而顯示畫像。在本形態中，在導光板50之第1面51及第2面52之至少一方，利用預定分佈而形成由凸部或凹部所構成之光散射部59。在本形態中，光散射部59係由例如間距為0.2mm、半徑為60μm、高度為10μm的半球狀之凸部所構成，且設置在導光板50之第2面52。
在本形態中，導光板50係具有大致圓形之平面形狀，且圓周方向之一部分成為朝直徑方向之外側突出的突出部53。在本形態中，突出部53之前端部530為直線狀，且在導光板50之側面54中之突出部53的前端部530設置有光射入部55。在本形態中，光射入部55係設置在突出部53之前端部530中之前端部530之延伸方向之中央的1個部位。因此，在本形態之照明裝置30中，係設置1個發光元件40作為光源。並且，在相對於發光元件40與光射入部55相對向之方向正交之寬度方向中，導光板50之最大寬度尺寸Wa係遠比設置有光射入部55之範圍的寬度尺寸Wb更大。
在本形態中，顯示面板10係與導光板50同樣地，具有大致圓形之平面形狀，且具有與導光板50之突出部53重疊之突出部15。然而，就顯示面板10之平面形狀而言，並不限定於大致圓形，亦可為矩形。在任一 種情形時，顯示面板10與導光板50重疊之區域的一部分皆係利用作為畫像顯示區域1a。在本形態中，畫像顯示區域1a係構成為外徑比導光板50略小之圓形區域。
(發光元件40之構成)
第2圖係顯示使用在適用本發明之照明裝置30及顯示裝置1之發光元件40之一例的說明圖，第2圖(a)、(b)、(c)係顯示從發光元件40射出之光源光之強度分佈的說明圖、顯示光源光之X軸方向之強度分佈的曲線圖、及顯示光源光之Y軸方向之強度分佈的曲線圖。
參照第1圖所說明之發光元件40係射出白色光之發光二極體41，在該發光二極體41中，係以藍色光激發黃色之螢光體而生成白色光。因此，發光元件40係實質上發揮作為使長軸朝向X軸方向、使短軸朝向Y軸方向之大致楕圓之面光源的功能。因此，在本形態中，如第1圖所示，係配置成使短軸(Y軸方向)朝向導光板50之厚度方向，使長軸(X軸方向)朝向在導光板50中之側面54(光射入部55)之延伸方向。
(光射入部55之詳細構成)
第3圖係顯示使用於適用本發明之照明裝置30及顯示裝置1之導光板50的光射入部55之一例的說明圖，第3圖(a)、(b)、(c)係光射入部55之立體圖、光射入部55之俯視圖、及顯示光射入部55之變形例的說明圖。第4圖係顯 示射入至導光板50之光之光線解析結果的說明圖，第4圖(a)、(b)係使用適用本發明之導光板50時之說明圖、及使用第7圖(a)所示之參考例之導光板50時之說明圖。第5圖係顯示從使用在適用本發明之照明裝置30及顯示裝置1之導光板50射出之照明光之強度分佈的說明圖，在第5圖中，依據強度之模擬結果，將強度相對較低之區域設為標示斜線之區域予以示意性地顯示。此外，第5圖(a)、(b)、(c)、(d)係在使用於適用本發明之照明裝置30及顯示裝置1的導光板50中，將柱面透鏡面550設為曲率半徑為0.02mm之圓弧面、曲率半徑為0.05mm之圓弧面、曲率半徑為0.1mm之圓弧面、及曲率半徑為0.2mm之圓弧面時的結果。此外，在第5圖(e)中，係顯示採用第7圖(a)所示之光射入部55的參考例中之強度分佈。
如第3圖(a)、(b)所示，在使用於本形態之照明裝置30及顯示裝置1的導光板50中，在光射入部55，軸線方向L551朝導光板50之厚度方向之由凹曲面551所構成之柱面透鏡面550係在與軸線方向L551正交之方向(側面54之延伸方向)設置複數個。複數個柱面透鏡面550之軸線方向L551係相互平行。如此，本形態之光射入部55係成為凸鏡狀(lenticular)構造。
在本形態中，發光元件40(發光二極體41)之發光面45的X軸方向之外徑為例如20mm。對應於該尺寸，柱面透鏡面550係曲率半徑為0.5mm以下之圓弧面，更佳為曲率半徑為0.2mm以下之圓弧面。再者，柱面透鏡 面550係以0.02mm至0.4mm之間距而形成，在與軸線方向L551正交之方向相鄰之柱面透鏡面550係相連接。
如此，在所構成之光射入部55中，各柱面透鏡面550係發揮作為具有負的功率之凹透鏡的功能。因此，如第4圖(a)中光線L之解析結果所示，從發光元件40射出之光係作為發散光射入至光射入部55，並且在射入至光射入部55之際，發散角會藉由複數個柱面透鏡面550更加擴大。因此，第1圖(a)所示，即便是位於導光板50中之光射入部55之兩側的區域，從發光元件40射出之光亦充分地到達。因此，從導光板50之第1面51(一方的面)會射出即使從位於光射入部55之兩側的區域射出也具有充分強度的照明光，故可緩和照明光之強度變異。相對於此，在使用第7圖(a)所示之參考例的導光板50時，如第4圖(b)之光線L的解析結果所示，雖然從發光元件40射出之光係作為發散光而射入至光射入部55，但因射入至光射入部55時之折射的影響，會使得發散角變窄。因此，在導光板50中之位於光射入部55之兩側的區域中，從發光元件40射出之光並不會充分地到達。
例如，在使用於適用本發明之照明裝置30及顯示裝置1之導光板50中，在將柱面透鏡面550設為曲率半徑為0.02mm之圓弧面時，如第5圖(a)中示意性顯示之強度分佈所示，強度相對較低之區域P1(標示斜線之區域)會擴展至離開光射入部55之區域。即使在該情形下，亦不會發生下述事態：區域P1之強度比在第5圖(e)所示 之參考例中強度相對較低之區域P5的強度更高，且在位於光射入部55之兩側的區域P6(參照第5圖(e))中之照明光的強度比其他區域明顯地變低。
再者，在使用於適用本發明之照明裝置30及顯示裝置1之導光板50中，將柱面透鏡面550設為曲率半徑為0.05mm之圓弧面時，如第5圖(b)中示意性顯示之強度分佈所示，強度相對較低之區域P1(標示斜線之區域)會擴展至離開光射入部55之區域。即使在該情形下，亦不會發生下述事態：區域P1之強度比在第5圖(e)所示之參考例中強度相對較低之區域P5的強度更高，且位於光射入部55之兩側的區域P6(參照第5圖(e))中之照明光的強度比其他區域明顯地變低。
再者，在使用於適用本發明之照明裝置30及顯示裝置1之導光板50中，將柱面透鏡面550設為曲率半徑為0.1mm之圓弧面時，如第5圖(c)中示意性顯示之強度分佈所示，強度相對較低之區域P1(標示斜線之區域)會擴展至離開光射入部55之區域。即使在該情形下，亦不會發生下述事態：區域P1之強度比在第5圖(e)所示之參考例中強度相對較低之區域P5的強度更高，且位於光射入部55之兩側的區域P6(參照第5圖(e))中之照明光的強度比其他區域明顯地變低。
再者，在使用於適用本發明之照明裝置30及顯示裝置1之導光板50中，將柱面透鏡面550設為曲率半徑為0.2mm之圓弧面時，如第5圖(b)中示意性顯示之強 度分佈所示，強度相對較低之區域P1(標示斜線之區域)會擴展至離開光射入部55之區域。即使在該情形下，亦不會發生下述事態：區域P1之強度比在第5圖(e)所示之參考例中強度相對較低之區域P5的強度更高，且位於光射入部55之兩側的區域P6(參照第5圖(e))中之照明光的強度比其他區域明顯地變低。此外，在將柱面透鏡面550設為曲率半徑為0.2mm之圓弧面時，在區域P1內，雖會產生強度較低之區域P2，但即使在此情形下，區域P2之強度仍然比在第5圖(e)所示之參考例中強度相對地較低之區域P5的強度高。
此外，雖省略圖示，但即使在將柱面透鏡面550設為曲率半徑為0.5mm之圓弧面的情形下，亦不會發生下述事態：強度相對較低之區域P1的強度比在第5圖(e)所示之參考例中強度相對較低之區域P5的強度更高，且位於光射入部55之兩側的區域P6(參照第5圖(e))中之照明光的強度比其他區域明顯地變低。此時，將柱面透鏡面550設為曲率半徑為0.5mm之圓弧面時，在區域P1內容易產生強度較低之區域P2(參照第5圖(d))。
再者，當構成柱面透鏡面550之圓弧面的曲率半徑變大時，會有發光元件40與柱面透鏡面550之距離變長，且強度降低之傾向。
因此，柱面透鏡面550較佳是設為曲率半徑為0.5mm以下之圓弧面，更佳是設為曲率半徑為0.2mm以下之圓弧面。特佳是柱面透鏡面550設為曲率半徑為0.1mm 以下之圓弧面。此外，柱面透鏡面550較佳是設為曲率半徑為0.02mm以上之圓弧面，當設為曲率半徑為未達0.02mm之圓弧面時，會有光過度擴散之虞。因此，柱面透鏡面550較佳是設為曲率半徑為0.02mm以上且0.5mm以下之圓弧面，特佳是設為曲率半徑為0.02mm以上且0.2mm以下之圓弧面。
(光射入部55之其他構成例)
在使用於適用本發明之照明裝置30及顯示裝置1之導光板50中，於參照第3圖(a)、(b)所說明之形態中，在與軸線方向L551正交之方向相鄰之柱面透鏡面550係相連接。然而，亦可如第3圖(c)所示，採用下述構成：在與軸線方向L551正交之方向相鄰之柱面透鏡面550之間，設置有與發光元件40之發光面45平行之面552。
(本形態之主要效果)
如以上所說明，在本形態之照明裝置30及顯示裝置1的導光板50中，在光射入部55，軸線方向L551朝導光板50之厚度方向之由凹曲面551所構成之柱面透鏡面550係在與軸線方向L551正交之方向(側面54之延伸方向)設置複數個。因此，如第1圖(a)及第4圖(a)所示之光線L，從發光元件40所射出之光係作為發散光射入至光射入部55，並且在射入至光射入部55之際，發散角會藉由複數個柱面透鏡面550而更進一步擴大。因此，即使是導光板50 中之位於光射入部55之兩側的區域，從發光元件40射出之光亦充分地到達。因此，從導光板50之第1面51(一方的面)會射出即使從位於光射入部55之兩側的區域射出也具有充分強度的照明光，故可緩和照明光之強度變異。
再者，在光射入部55中，由於形成有複數個柱面透鏡面550，因此即便使光射入部55與發光元件40接近，亦可緩和照明光之強度變異。因此，可謀求照明裝置30之小型化。亦即，雖在將光射入部55整體設為1個大的凹曲面(柱面透鏡面)時，必須在離開光射入部55之位置配置發光元件40而使得照明裝置30大型化，但依據本形態，不會產生該大型化。
(其他實施形態)
在上述實施形態中，雖然光射入部55為1個部位且具有1個發光元件40，但亦可在突出部53之前端部530等部位設置複數個光射入部55，且在複數個光射入部55之各部位設置發光元件40。此時，設置有光射入部55之範圍的寬度尺寸，係指相當於設置有複數個光射入部55之區域兩端的距離相當於設置有光射入部55之範圍的寬度尺寸Wb。此外，在本形態中，導光板50雖為大致圓形之平面形狀，但亦可將本發明適用在採用矩形之平面形狀等、大致圓形以外之平面形狀的導光板50的情形。再者，在本形態中，由於顯示面板10為反射型之顯示面板，因此雖使用照明裝置30作為前光，但亦可使用穿透型之顯示面 板來作為顯示面板10，亦可使用照明裝置30作為背光。再者，本發明之照明裝置30亦可使用在用以收納照片等並予以展示之相框、顯示廣告等之看板、用於汽車等之計器等。
(攜帶用電子機器之構成例)
第6圖係具備適用本發明之顯示裝置1的攜帶用電子機器100之說明圖。第6圖所示之攜帶用電子機器100為手臂安裝型之電子機器，且具備本體部120、及手部130,在本體部120，除了手錶功能以外，亦內建有屬於衛星測位系統之一種的GPS(衛星定位系統，Global Positioning System)功能等。在本體部120之中央，係構成有顯示部140，在該顯示部140採用參照第1圖等所說明之顯示裝置1，以顯示現在之日期時間及位置資訊等。
此外，適用本發明之顯示裝置1，除了第6圖所示之攜帶用電子機器100之外，亦可使用作為行動電話機、資訊可攜式端末(PDA：Personal Digital Assistants)、照相機之觀景窗、電子紙等顯示裝置。
10‧‧‧顯示面板
30‧‧‧照明裝置
40‧‧‧發光元件
41‧‧‧發光二極體
45‧‧‧發光面
50‧‧‧導光板
51‧‧‧第1面
52‧‧‧第2面
53‧‧‧突出部
54‧‧‧側面
55‧‧‧光射入部
530‧‧‧前端部
550‧‧‧柱面透鏡面
551‧‧‧凹曲面
552‧‧‧面
L551‧‧‧軸線方向

Claims (10)

  1. 一種照明裝置，係包含：一發光元件；以及一導光板，該導光板包含位在前述發光元件相對向之一側面上的一光射入部，且從一厚度方向彼此相反側的一第一面及一第二面的其中一面射出照明光；其中，該光射入部包括複數個柱面透鏡面，該複數個柱面透鏡面各形成有一凹曲面，該凹曲面係形成在該導光板的一邊緣內且由該導光板的該邊緣朝向該光導板的一中間部分向內彎曲並彎曲遠離該發光元件，而且該凹曲面的方位係使該凹曲面的一軸線方向平行於該導光板的一厚度方向，該複數個柱面透鏡面係在與該軸線方向正交的一方向上對齊設置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之照明裝置，其中，在相對於前述發光元件與前述光射入部相對向之方向正交的寬度方向中，前述導光板之最大寬度尺寸係比設置有前述光射入部之範圍的寬度尺寸更大。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之照明裝置，其中，前述柱面透鏡面係各別形成為曲率半徑為0.5mm以下之圓弧面。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之照明裝置，其中， 前述柱面透鏡面係各別形成為曲率半徑為0.2mm以下之圓弧面。
  5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之照明裝置，其中，在與前述軸線方向正交之方向中相鄰之前述柱面透鏡面彼此係相連接。
  6. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之照明裝置，其中，在與前述軸線方向正交之方向中相鄰之前述柱面透鏡面之間設置有與前述發光元件之發光面平行之面。
  7. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之照明裝置，其中，前述發光元件為發光二極體。
  8. 一種顯示裝置，包含：申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述之照明裝置，以及一顯示面板，該顯示面板係相對於該導光板之該第一面及該第二面的其中一面。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之顯示裝置，其中，前述顯示面板係反射型之顯示面板。
  10. 一種攜帶用電子機器，係具備申請專利範圍第8項或第9項所述之顯示裝置。
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