JP2009070719A - 導光体及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 電子機器に搭載することで画像表示パネルと操作キーとを両方照明できると共に、操作キーの十分なクリック感も得ることができ、低コストで量産性にも優れる導光体及びこれを備えた電子機器を提供すること。
【解決手段】 液晶表示パネル１と操作キー２と該操作キー２の下方に配されるスイッチ部３とを有する電子機器に用いる導光体４であって、導光した光を光路変換して主面から面状に出射し、液晶表示パネル１を照明するパネル用導光部４ａと、導光した光を光路変換して主面から面状に出射し、操作キー２とスイッチ部３との間に配されて操作キー２を照明するキー用導光部４ｂと、を有し、全体が厚さ一定でフィルム成形されたものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、携帯電話機などの液晶表示パネル及び操作キーを照明する面状光源に用いられる導光体及びこれを備えた電子機器に関する。

携帯電話機、ＰＤＡ、モバイルタイプＰＣ（パーソナルコンピュータ）、携帯型ゲーム機等の電子機器に用いられるディスプレイには、画像表示のための液晶表示装置が広く採用されている。この液晶表示装置には、液晶表示パネルの裏面側から光を照射して表示画面の輝度を高めるバックライトユニットが用いられている。このバックライトユニットには、蛍光管やＬＥＤ等の光源からの光を導光して主面全体から液晶表示パネルに向けて出射させる導光板が用いられている。また、これら携帯電話機等の電子機器には、操作キーが用いられており、暗所での操作をし易くするために、例えば操作キーを裏面側から光を照射して照明する操作キー用の光源が採用されている。

このように携帯電話機等では、液晶表示パネルの照明用と操作キーの照明用との両方に光源や照明ユニットを個別に搭載しなければならず、部品点数が多くなり、製造コストが増大したり、実装スペースの確保から小型化や薄型化を図り難い等の点がある。そこで、従来、例えば特許文献１には、液晶パネルを照明する第１の照明部分と操作キーを照明する第２の照明部分とからなる一つの薄板状の導光板を用いた電子機器の照明装置が提案されている。この技術の導光板は、発光体から離れるに従って薄くなるくさび状の第１の照明部分と可撓性のある厚さ一定の薄板状とされた第２の照明部分とで構成されている。

特開２００１−３５８８１６号公報

しかしながら、上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
近年、導光板は、最終製品の軽量化、薄型化のため、より薄くすることが要望され、特に小型化が可能なＬＥＤを光源として採用した場合に、このＬＥＤ光源の厚さに対応した薄型化が求められている。従来、多くは射出成形方法を用いて導光板を作製しているが、この成形方法では、大面積でかつ薄型化を図る場合に形状全体に樹脂が転写、充填されず、薄型化には限界があった。また、十分に充填させるために、射出成形の成形機を大型化し、射出圧力を上げることで高い充填性を維持して薄型化することも可能であるが、設備費用に多大なコストがかかってしまい製品コストの増大を招いてしまう。
例えば、上記特許文献１に記載の導光板では、厚さが変化するくさび状の第１の照明部分と厚さ一定の薄板状とされた第２の照明部分とを一体に成形するために、射出成形によって成形する場合、上述したように薄型化には限界がある。したがって、この導光板では、第２の照明部分を薄板状にしてある程度の可撓性を与えているが、射出成形で薄板状にしても十分な可撓性を得ることができず、柔軟性に乏しいという不都合があった。このため、キーを押し下げて導光板を介して下方のタクトスイッチを操作する際に、導光板の剛性により十分なクリック感が得られず、良好な操作性を得ることができなかった。また、くさび状の第１の照明部分と薄板状の第２の照明部分とを一体成形するために専用の型を作製して射出成形しなければならず、高コストになってしまう不都合があった。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、電子機器に搭載することで画像表示パネルと操作キーとを両方照明できると共に、操作キーの十分なクリック感も得ることができ、低コストで量産性にも優れる薄型化及び軽量化が可能な導光体及びこれを備えた電子機器を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明の導光体は、画像表示パネルと操作キーと該操作キーの下方に配されるスイッチ部とを有する電子機器に用いる導光体であって、導光した光を光路変換して主面から面状に出射し、前記画像表示パネルを照明するパネル用導光部と、導光した光を光路変換して主面から面状に出射し、前記操作キーと前記スイッチ部との間に配されて前記操作キーを照明するキー用導光部と、を有し、全体が厚さ一定でフィルム成形されたものであることを特徴とする。

この導光体では、パネル用導光部とキー用導光部とを有し、全体が厚さ一定でフィルム成形されたものであるので、例えばパネル用導光部内を導光された光の一部をキー用導光部へと導光することで画像表示パネルと操作キーとの両方を同時照明することができる。また、全体がフィルム成形されて可撓性に富んでいるので、操作キーの押し下げに応じて高い柔軟性をもって撓み、下方のスイッチ部を押すことができ、良好なクリック感を得ることができる。また、フィルム成形されて全体が高い可撓性を有しているので、屈曲状態や湾曲状態等の多様な形態で電子機器に実装することも可能である。さらに、厚さ一定のパネル用導光部とキー用導光部とを、ロール成形等のフィルム成形によって一体成形するので、低コストで量産性に優れている。

また、本発明の導光体は、前記パネル用導光部及び前記キー用導光部の少なくとも一方の表面に前記光路変換を行う複数の微細光学形状が形成されていることを特徴とする。すなわち、この導光体では、パネル用導光部及びキー用導光部の少なくとも一方の表面に光路変換を行う複数の微細光学形状が形成されているので、パネル用導光部やキー用導光部の輝度を調整することができる。

さらに、本発明の導光体は、基材層と、該基材層の上下面の少なくとも一方に成膜され前記微細光学形状が表面に形成された樹脂層と、で構成され、前記樹脂層が、紫外線硬化樹脂成形で形成されていることを特徴とする。すなわち、この導光体では、型を使い紫外光（ＵＶ光）で硬化する光硬化樹脂を用いて形状を賦形する紫外線硬化樹脂成形によって樹脂層が形成されるので、大型かつ薄型のものを低コストかつ容易に作製可能である。

また、本発明の導光体は、前記パネル用導光部に形成される微細光学形状が、プリズム形状又は凸状ドット形状若しくは凹状ドット形状であると共に、前記キー用導光部に形成される微細光学形状が透明材料又は白色材料のインクによる印刷ドットであることを特徴とする。

本発明の電子機器は、画像表示パネルと操作キーと該操作キーの下方に配されるスイッチ部とを有する電子機器であって、光源と、該光源からの光を入射させて導光する上記本発明の記載の導光体と、を備えていることを特徴とする。すなわち、この電子機器では、上記本発明の導光体を備えているので、低コストで量産性に優れていると共に良好なクリック感も得られる一枚のフィルム導光体により、画像表示パネルと操作キーとの両方を同時照明することができ、薄型化及び軽量化を図ることが可能である。

また、本発明の電子機器は、少なくとも前記パネル用導光部に光学シートが積層状態で設置されていることを特徴とする。すなわち、この電子機器では、パネル用導光部に例えば拡散シートやプリズムシート等の光学シートが積層状態で設置されているので、画像表示パネルに対する照明光の輝度等を向上させることができる。

さらに、本発明の電子機器は、前記光学シートが、前記キー用導光部にまで積層状態に延在していることを特徴とする。すなわち、この電子機器では、光学シートが、キー用導光部にまで積層状態に延在しているので、光学シートの枚数を増やすことなく、操作キーに対する照明光の輝度等を向上させることができる。なお、導光体が厚さ一定に成形されているので、光学シートをキー用導光部まで伸長させて積層させても途中で段差が生じず、屈曲又は湾曲させる必要が無く、容易にかつ高精度に実装することができる。

また、本発明の電子機器は、前記光源が、前記パネル用導光部側に配置されていることを特徴とする。すなわち、この電子機器では、光源がパネル用導光部側に配置されているので、パネル用導光部側から光を入射して高い輝度が要求される画像表示パネルを最適に照明することができる。

また、本発明の電子機器は、前記画像表示パネルが、液晶表示パネルであることを特徴とする。すなわち、この電子機器は、液晶表示パネルを用いた液晶表示装置であるので、より薄型軽量化及び低コスト化を図ることができる。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る導光体によれば、パネル用導光部とキー用導光部とを有し、全体が厚さ一定でフィルム成形されたものであるので、画像表示パネルと操作キーとの両方を同時照明することができる。低コストで量産性に優れていると共に良好なクリック感も得られる一枚のフィルム導光体により、画像表示パネルと操作キーとの両方を同時照明することができる。したがって、この導光体を備えた電子機器によれば、照明ユニットが比較的簡便な構成ですみ、低コスト化、小型化及び薄型化を図ることができると共に、操作キーの操作感の向上も図ることができる。特に、低コストで高い操作性、薄型化及び軽量化が強く要望されている携帯電話機などに好適である。

以下、本発明に係る導光体及び電子機器の一実施形態を、図１及び図２に基づいて説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。

本実施形態の電子機器は、図１に示すように、液晶表示パネル（画像表示パネル）１と操作キー２と該操作キー２の下方に配されるスイッチ部３とを有する電子機器であって、光源Ｌと、該光源Ｌからの光を入射させて導光する導光体４と、該導光体４を用い液晶表示パネル１の裏面側に配されてこれを照明する液晶バックライトユニット５と、操作キー２を備えたスイッチモジュールであるキー部６と、を備えている。

上記導光体４は、図１及び図２に示すように、導光した光を光路変換して主面から面状に出射し、液晶表示パネル１を照明するパネル用導光部４ａと、導光した光を光路変換して主面（本実施形態では上面）から面状に出射し、操作キー２とスイッチ部３との間に配されて操作キー２を照明するキー用導光部４ｂと、を有し、全体が厚さ一定で一体にフィルム成形されたものである。したがって、導光体４は、透光性の樹脂材料で形成され、全体が高い可撓性を有して柔軟なフィルム導光体である。

この導光体４の厚さは、５０〜２４０μｍの範囲内に設定され、本実施形態では、例えば１２５μｍとされている。なお、導光体４の厚さを５０μｍ以上とした理由は、５０μｍ未満であると後述する微細光学形状４ｃを転写することが困難になるためである。また、導光体４の厚さを２４０μｍ以下とした理由は、２４０μｍを越えると良好なクリック感を感じ難くなるためである。

また、この導光体４は、パネル用導光部４ａの下面に断面三角形状のプリズム又は凸状ドット若しくは凹状ドットの微細光学形状４ｃが形成されている。なお、本実施形態では、パネル用導光部４ａの下面の微細光学形状４ｃとして断面三角形状のプリズムを採用している。また、キー用導光部４ｂにも、透明材料又は白色材料のインクによる印刷ドットである微細光学形状４ｃが表面に形成されている。キー用導光部４ｂの表面の微細光学形状４ｃは、上方の操作キー２の配置に対応した所定領域にそれぞれ形成されている。なお、キー用導光部４ｂ側の微細光学形状４ｃは、光の拡散効果や光路変換効果を得るために本実施形態のように上面側に形成してもよいが、光の反射効果を得るために必要に応じて下面側に形成しても構わない。

また、導光体４は、基材層４Ａと、該基材層の上下面に成膜され光路変換を行う複数の微細光学形状４ｃが表面に形成された樹脂層４Ｂと、で構成されている。
上記基材層４Ａ及び樹脂層４Ｂは、例えば透明なポリカーボネイト樹脂やアクリル樹脂等で形成されている。基材層４Ａは、例えばロール成形方法などを用いて平坦なフィルム状にフィルム成形されている。

また、樹脂層４Ｂは、型を使い紫外光（ＵＶ光）で硬化する例えばアクリル系、ウレタン系、ウレタンアクリレート系、エポキシアクリレート系などの有機光反応効果樹脂の光硬化樹脂を用いて微細光学形状４ｃを賦形する紫外線（ＵＶ）硬化樹脂成形によって作製されている。
なお、上記フィルム成形で大判に作製されたものを、プレス切断やカッター切断することで、所定の形状の導光体４を得ている。

上記液晶バックライトユニット５は、光源Ｌと、該光源Ｌからの光を入射して導光する導光体４のパネル用導光部４ａと、該パネル用導光部４ａの上面に積層された拡散シート７、第１プリズムシート８Ａ及び第２プリズムシート８Ｂと、パネル用導光部４ａの下面に設置された反射シート９と、を備えている。
なお、これら拡散シート７、第１プリズムシート８Ａ及び第２プリズムシート８Ｂの各光学シートは、キー用導光部４ｂにまで積層状態に延在している。
また、上記拡散シート７は、例えば、アクリル樹脂やポリカーボネイト樹脂などの透明樹脂にシリカ粒子などを分散させたシートである。

上記第１プリズムシート８Ａは、拡散シート７上に配され、上記第２プリズムシート８Ｂは、第１プリズムシート８Ａ上に配されている。第１プリズムシート８Ａ及び第２プリズムシート８Ｂは、拡散シート７からの光を上面側に集光するための透明シート状の部材であり、平行な複数の稜線を有するプリズム部を上面側に有している。また、第１プリズムシート８Ａは、光源Ｌの光軸に対して、プリズム部の稜線がねじれの位置に設定され、特に、上方への高い指向性が得られる方向として、光源Ｌの光軸に直交する方向と平行に設定される。また、第２プリズムシート８Ｂは、光源Ｌの光軸に対して、プリズム部の稜線が平行に設定されている。すなわち、第１プリズムシート８Ａと第２プリズムシート８Ｂとは、互いのプリズム部の稜線がねじれの位置に配され、平面視で互いに稜線が直交している。

上記光源Ｌは、導光体４のパネル用導光部４ａ側の端部に複数配置され、光源用の実装基板（図示略）に実装された白色ＬＥＤである。この白色ＬＥＤは、例えば基板上の半導体発光素子を樹脂材で封止したものであり、半導体発光素子として、例えば青色（波長λ：４７０〜４９０ｎｍ）ＬＥＤ素子又は紫外光（波長λ：４７０ｎｍ未満）ＬＥＤ素子であって、例えばサファイア基板などの絶縁性基板上に窒化ガリウム系化合物半導体（例えばＩｎＧａＮ系化合物半導体）の複数の半導体層が積層されて形成されたものである。

また、この半導体発光素子を封止する樹脂材は、シリコーン樹脂を主剤とし、例えばＹＡＧ蛍光体が添加されている。このＹＡＧ蛍光体は、半導体発光素子からの青色光又は紫外光を黄色光に変換させて混色効果により白色光を生じさせるものである。なお、白色ＬＥＤとしては、上記以外でも種々のものが採用可能である。

上記液晶表示パネル１は、透過型又は半透過型の液晶表示パネルが採用される。例えば、半透過型の液晶表示パネル１の場合、透明電極、配向膜及び偏光板をそれぞれ有する上基板と下基板との間隙にＴＮ液晶やＳＴＮ液晶等の液晶をシール材で封止したパネル本体と、その下面側に光透過性と光反射性の両機能を持った半透過反射板と、を備えたものである。

上記反射シート９は、光反射機能及び可撓性を有する金属薄板、フィルム、箔等であって、本実施形態では銀蒸着膜を設けたフィルムが採用されている。なお、上記銀蒸着膜の代わりに、アルミ金属蒸着膜などを採用しても構わない。

上記キー部６は、少なくとも一部が透過又は半透明の複数の操作キー２と、これら操作キー２の下部に設置された上記キー用導光部４ｂと、該キー用導光部４ｂの下面に設置されたスイッチ部３を有するスイッチング機構１０と、を有している。

上記操作キー２は、透過又は半透明の樹脂で形成されたキーであって、電話番号等を入力するための番号や文字が表示され、複数でキートップ１１を構成している。
上記スイッチング機構１０は、例えば操作キー２及びキー用導光部４ｂの下方に配されたスイッチ基板１２と、この上に設置されたタクトスイッチ等のスイッチ部３と、で構成されている。すなわち、操作キー２が押圧された際に、柔軟性の高いフィルム状のキー用導光部４ｂを介して対応するスイッチ部３が押されてスイッチ操作可能とされている。

このように本実施形態の導光体４では、パネル用導光部４ａとキー用導光部４ｂとを有し、全体が厚さ一定でフィルム成形されたものであるので、パネル用導光部４ａ内を導光された光の一部をキー用導光部４ｂへと導光することで液晶表示パネル１と操作キー２との両方を同時照明することができる。また、全体がフィルム成形されて可撓性に富んでいるので、操作キー２の押し下げに応じて高い柔軟性をもって撓み、下方のスイッチ部３を押すことができ、良好なクリック感を得ることができる。

また、導光体４が、フィルム成形されたものであって全体が高い可撓性を有しているので、屈曲状態や湾曲状態等の多様な形態で電子機器に実装することも可能である。さらに、厚さ一定のパネル用導光部４ａとキー用導光部４ｂとを、ロール成形等のフィルム成形によって一体成形するので、低コストで量産性に優れている。
さらに、パネル用導光部４ａ及びキー用導光部４ｂの表面に光路変換を行う複数の微細光学形状４ｃが形成されているので、パネル用導光部４ａ及びキー用導光部４ｂの輝度を調整することができる。

また、型を使い紫外光（ＵＶ光）で硬化する光硬化樹脂を用いて形状を賦形する紫外線硬化樹脂成形によって樹脂層４Ｂが形成されるので、大型かつ薄型のものを低コストかつ容易に作製可能である。

したがって、この電子機器では、上記導光体４を備えているので、低コストで量産性に優れていると共に良好なクリック感も得られる一枚のフィルム導光体により、液晶表示パネル１と操作キー２との両方を同時照明することができ、薄型化及び軽量化を図ることが可能である。
また、光源Ｌがパネル用導光部４ａ側に配置されているので、パネル用導光部４ａ側から光を入射して高い輝度が要求される液晶表示パネル１を最適に照明することができる。

さらに、パネル用導光部４ａに拡散シート７、第１プリズムシート８Ａ及び第２プリズムシート８Ｂの各光学シートが積層状態で設置されているので、液晶表示パネル１に対する照明光の輝度等を向上させることができる。特に、各光学シートが、キー用導光部４ｂにまで積層状態に延在しているので、光学シートの枚数を増やすことなく、操作キー２に対する照明光の輝度等を向上させることができる。なお、導光体４が厚さ一定に成形されているので、光学シートをキー用導光部４ｂまで伸長させて積層させても途中で段差が生じず、屈曲又は湾曲させる必要が無く、容易にかつ高精度に実装することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。

例えば、上述したように、必要に応じて拡散シート７、第１プリズムシート８Ａ及び第２プリズムシート８Ｂ等の各光学シートをキー用導光部４ｂにまで積層状態に延在させるが、図３に示す本実施形態の他の例（１）のように、パネル用導光部４ａ上にのみ拡散シート７、第１プリズムシート８Ａ及び第２プリズムシート８Ｂの各光学シートを積層状態で設置しても構わない。

また、上述したように、パネル用導光部４ａ上に拡散シート７、第１プリズムシート８Ａ及び第２プリズムシート８Ｂの各光学シートを積層状態で設置させることが好ましいが、図４に示す本実施形態の他の例（２）のように、パネル用導光部４ａ上に拡散シート７、第１プリズムシート８Ａ及び第２プリズムシート８Ｂの各光学シートを設置しなくても構わない。

上記実施形態では、上述したように、光源Ｌがパネル用導光部４ａ側に配置されていることが好ましいが、操作キー２側の輝度を高めるためにキー用導光部４ｂ側に光源Ｌを配置しても構わず、またパネル用導光部４ａ側及びキー用導光部４ｂ側の両方に配置しても構わない。
また、微細光学形状４ｃは、パネル用導光部４ａ又はキー用導光部４ｂのいずれか一方のみに形成しても構わない。また、微細光学形状４ｃは、導光体４の片面だけでなく両面に形成しても構わない。

また、上記実施形態では、拡散シート７を用いているが、拡散シート７を省略したバックライトユニットとしても構わない。また、２枚のプリズムシートを用いているが、１枚のプリズムシートを採用したバックライトユニットとしても構わない。
また、上記実施形態では、本発明を携帯電話機に適用したが、他の電子機器に採用しても構わない。例えば、ＰＤＡ、モバイルタイプＰＣ（パーソナルコンピュータ）、携帯型ゲーム機等の各種電子機器に適用可能である。

さらに、上記実施形態では、画像表示パネルとして液晶表示パネル１を採用しているが、他の画像表示パネルを用いても構わない。例えば、電子ペーパーなどの画像表示パネルを採用しても良い。この場合、電子ペーパー本体の表面側にフロントライトユニットの一部として本発明の導光体におけるパネル用導光部が設置される。

本発明に係る導光体及び電子機器の一実施形態において、携帯電話機（電子機器）を示す概略的な分解斜視図である。 本実施形態において、導光体を示す断面図である。 本発明に係る導光体及び電子機器の一実施形態において、携帯電話機（電子機器）の他の例（１）を示す概略的な分解斜視図である。 本発明に係る導光体及び電子機器の一実施形態において、携帯電話機（電子機器）の他の例（２）を示す概略的な分解斜視図である。

符号の説明

１…液晶表示パネル（画像表示パネル）、２…操作キー、３…スイッチ部、４…導光体、４ａ…パネル用導光部、４ｂ…キー用導光部、４ｃ…微細光学形状、５…液晶バックライトユニット、６…キー部、７…拡散シート、８Ａ…第１プリズムシート、８Ｂ…第２プリズムシート、９…反射シート、１０…スイッチング機構、Ｌ…光源

Claims (9)

1. 画像表示パネルと操作キーと該操作キーの下方に配されるスイッチ部とを有する電子機器に用いる導光体であって、
   導光した光を光路変換して主面から面状に出射し、前記画像表示パネルを照明するパネル用導光部と、
   導光した光を光路変換して主面から面状に出射し、前記操作キーと前記スイッチ部との間に配されて前記操作キーを照明するキー用導光部と、を有し、
   全体が厚さ一定でフィルム成形されたものであることを特徴とする導光体。
2. 請求項１に記載の導光体において、
   前記パネル用導光部及び前記キー用導光部の少なくとも一方の表面に前記光路変換を行う複数の微細光学形状が形成されていることを特徴とする導光体。
3. 請求項２に記載の導光体において、
   基材層と、
   該基材層の上下面の少なくとも一方に成膜され前記微細光学形状が表面に形成された樹脂層と、で構成され、
   前記樹脂層が、紫外線硬化樹脂成形で形成されていることを特徴とする導光体。
4. 請求項２又は３に記載の導光体において、
   前記パネル用導光部に形成される微細光学形状が、プリズム形状又は凸状ドット形状若しくは凹状ドット形状であると共に、前記キー用導光部に形成される微細光学形状が透明材料又は白色材料のインクによる印刷ドットであることを特徴とする導光体。
5. 画像表示パネルと操作キーと該操作キーの下方に配されるスイッチ部とを有する電子機器であって、
   光源と、
   該光源からの光を入射させて導光する請求項１から４のいずれか一項に記載の導光体と、を備えていることを特徴とする電子機器。
6. 請求項５に記載の電子機器において、
   少なくとも前記パネル用導光部に光学シートが積層状態で設置されていることを特徴とする電子機器。
7. 請求項６に記載の電子機器において、
   前記光学シートが、前記キー用導光部にまで積層状態に延在していることを特徴とする電子機器。
8. 請求項５から７のいずれか一項に記載の電子機器において、
   前記光源が、前記パネル用導光部側に配置されていることを特徴とする電子機器。
9. 請求項５から８のいずれか一項に記載の電子機器において、
   前記画像表示パネルが、液晶表示パネルであることを特徴とする電子機器。

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