JP2009224314A

JP2009224314A - 面状導光体及び電子機器

Info

Publication number: JP2009224314A
Application number: JP2008305646A
Authority: JP
Inventors: Hiroto Isoda; 寛人磯田
Original assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Current assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Priority date: 2008-02-19
Filing date: 2008-11-28
Publication date: 2009-10-01
Also published as: US8092063B2; US20090207631A1

Abstract

【課題】面状導光体及びこれを備えた電子機器において、照明時の外観性を向上させると共に製造コストの増大を抑えること。
【解決手段】光源Ｌから入射され導光した光を光路変換して主面側から面状に出射するシート状導光体１０であって、表面の面全体がシボ面とされたシート本体１１を備え、シボ面が形成された面に、シボ面が露出され導光した光を主面側に出射する発光領域１２と、シボ面上に表面が平坦面の透明インク層１３が積層されて入射された光を発光領域１２へ導光する導光領域１４と、が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯電話機などの操作キーや発光部を照明するための面状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は、暗所での操作をし易くするために操作キーを内側から照明したり、着信等の種々の状態を発光により知らせる発光部を内側から照明する機構が採用されている。

例えば、特許文献１には、複数の操作キーと、これら操作キーの下方に配置された複数のスイッチング素子と、操作キーとスイッチング素子との間に配され側面に配置されたＬＥＤ光源から入射した光を操作キーに向かって投射して下方から操作キーを照明する可撓性の導光板と、を備えた押ボタンスイッチの照明装置が提案されている。

また、液晶表示装置のバックライトとしても種々の照明機構が採用されており、例えば、特許文献２には、液晶等の電気光学装置に用いるバックライトの部材として、光拡散性の高い白色インクのドットをインクジェット法等により裏面に形成した導光板が開示されている。このような導光板１は、例えば図９に示すように、光源Ｌから入射された光を導光すると共にドット状に印刷された白色インク２によって散乱させて面状に光を出射させるものである。なお、白色インクは、特許文献２に記載のように裏面側に印刷する場合や図９に示すように表面側に印刷する場合がある。

さらに、特許文献３には、液晶表示用ではあるが、片面に複数の反射溝が形成され、その反対側の透過面にサンドブラスト加工による拡散処理が施された導光板が提案されている。
また、特許文献４には、光出射面の反対面に光取り出し機構としてシボ加工が施された導光体を備えた面光源装置が提案されている。

特開２００１−１６７６５５号公報特開２００１−１４９２０号公報特開平０８−１７９１３０号公報特開２０００−２９２７８７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。
すなわち、従来、導光板に白色ドット印刷を行った場合、操作キーや発光部を通して白色インクのドットパターンが見える場合があり、外観性が良くないという不都合があった。特に、透過率の高いキーマットや発光部を採用した場合には、ドット状の白色インクによるブツブツ感のある見た目となり、見栄えが悪くなってしまう。これに対して、特許文献３及び４に記載の技術のように、サンドブラスト加工やシボ加工によって細かな凹凸を表面に形成して光を散乱させる構造も提案されているが、サンドブラスト加工の場合は加工コストが高く、またシボ加工の場合は金型を用いてシート成形すると、金型代が高いと共に成型タクトが遅く、いずれも製造コストの増大を招いてしまう。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、照明時の外観性を向上させると共に製造コストの増大を抑えることができる面状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、本発明の面状導光体は、光源から入射され導光した光を光路変換して主面側から面状に出射する面状導光体であって、表面及び裏面の少なくとも一方の面全体がシボ面とされた本体を備え、前記シボ面が形成された面に、前記シボ面が露出され導光した光を前記主面側に出射する発光領域と、前記シボ面上に表面が平坦面の透明インク層又は半透明インク層が積層されて入射された光を前記発光領域へ導光する導光領域と、が形成されていることを特徴とする。

この面状導光体では、シボ面が形成された面に、シボ面が露出され導光した光を主面側に出射する発光領域と、シボ面上に表面が平坦面の透明インク層又は半透明インク層が積層されて入射された光を発光領域へ導光する導光領域と、が形成されているので、発光領域ではピッチ間隔のある白インクのドット印刷に比べてブツブツ感がなく、外観性が向上する。また、例えば光源近傍など、発光させたくない部分を、透明インク層又は半透明インク層によってシボ面の凹凸を埋めて鏡面状態の導光領域とすることで、導光される光が全反射によって上方に光が出射されず、高い導光効率を得ることができる。さらに、本体は、面全体がシボ面であり、金型を用いないロール成形等で容易に凹凸を作製可能であるため、大量生産に向いていると共に製造コストを低減することができる。

また、本発明の面状導光体では、前記発光領域が、前記主面側に形成され、前記本体の前記発光領域と反対側の面に、白色インクがドット状に印刷されていることを特徴とする。すなわち、この面状導光体では、本体の発光領域と反対側の面に白色インクがドット状に印刷されているので、白色インクによる散乱光により主面（発光領域）からの光の出射効率をさらに高めることができる。なお、白色インクからの散乱光は、主面側のシボ面によって拡散されるため、ドット状の白色インクによるブツブツ感が生じず、見栄えの悪化は防止される。

また、本発明の面状導光体では、前記本体の表面及び裏面の両面が前記シボ面とされ、前記導光領域が、前記本体の表面と裏面とで互いに異なる形状又は位置に形成されていることを特徴とする。すなわち、この面状導光体では、導光領域が本体の表面と裏面とで互いに異なる形状又は位置に形成されているので、両面における導光領域に応じて多様な輝度分布が設定可能になり、輝度調整が可能になる。

さらに、本発明の面状導光体では、前記導光領域が前記本体の表面及び裏面の両面に形成された第１領域と、前記導光領域が前記本体の裏面のみに形成された第２領域と、前記導光領域が前記本体の表面及び裏面の両面とも形成されていない第３領域と、がこの順で前記光源側から配されていることを特徴とする。すなわち、この面状導光体では、導光領域が両面にある第１領域、導光領域が裏面のみの第２領域及び導光領域のない第３領域の順に光源側から配されているので、光源近傍の第１領域では、両面全反射によって発光させずに導光させ、第２領域では裏面のみ全反射させて表面から発光させると共に光源から遠い第３領域では両面のシボ面で高い光散乱効果を得ることができる。したがって、第１領域では発光させず、光源から遠い第３領域で第２領域より高い光散乱を生じさせて、段階的に輝度調整することにより、発光領域となる第２領域及び第３領域で同様の輝度となるように設定することが可能になる。

本発明の電子機器は、光源と、上記本発明の面状導光体と、前記光源及び前記面状導光体を収納すると共に前記発光領域に対向配置された透明又は半透明な発光部を有する筐体と、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、筐体が、上記本発明の面状導光体の発光領域に対向配置された透明又は半透明な発光部を有しているので、発光部の照明時に、白色インクをドット状に印刷した場合のようなブツブツ感がなく、発光部の外観性を向上させることができる。

また、本発明の電子機器は、前記発光部が、湾曲した形状とされ、前記発光領域が、前記発光部に沿って配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、湾曲形状とされた発光部に可撓性のある面状導光体の発光領域が沿って配されているので、湾曲形状に柔軟にフィットした発光領域によって立体的で外観性の高い発光部を得ることができる。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る面状導光体によれば、シボ面が形成された面に、シボ面が露出された発光領域と、シボ面上に表面が平坦面の透明インク層又は半透明インク層が積層された導光領域と、が形成されているので、ブツブツ感を生じさせない発光領域と高い導光効率の導光領域とで高い外観性を得ることができると共にロール成形等により低コストで製造することができる。したがって、この面状導光体を備えた電子機器によれば、低コストで外観性が向上した発光部を得ることができる。特に、高いデザイン性や低コスト化が要望されている携帯電話機などに好適である。

以下、本発明に係る面状導光体及び電子機器の第１実施形態を、図１から図４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。

本実施形態のシート状導光体（面状導光体）１０は、図１に示すように、光源Ｌから入射され導光した光を光路変換して主面側から面状に出射するシート状導光体であって、表面全体がシボ面とされたシート本体（本体）１１を備え、シボ面が形成された面に、シボ面が露出され導光した光を主面側に出射する発光領域１２と、シボ面上に表面が平坦面の透明インク層１３が積層されて入射された光を発光領域１２へ導光する導光領域１４と、が形成されている。

上記シート本体１１は、例えば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導光フィルムであり、シーティング時の離形シートに梨地状のものを用いて表面全体をシボ状態にしたシートである。例えば、２枚のＰＥＴシートの間にシリコーン液を塗布してシーティングし、ＰＥＴシートに挟まれたシリコーン層を形成しておき、その後、ＰＥＴシートを剥離させる際に、ロール成形によってシリコーン層の表面にシボ面を形成することで、シリコーンシートによるシート本体１１が作製される。
上記透明インク層１３は、シボ面上に粘度の低い透明インクを印刷してシボ面の凹凸を埋めて平坦面を形成したものである。なお、透明インク層１３は、シート本体１１の屈折率よりも低い屈折率、もしくはシート本体１１と同じ屈折率の材料で形成される。

上記光源Ｌは、シート状導光体１０の端部に配置され、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。

このシート状導光体１０を用いた電子機器は、例えば図２に示すように、折り畳み式の携帯電話機であって、上部筐体１５と下部筐体１６とが中央のヒンジ部１７を介して折り畳み可能とされている。そして、上記上部筐体１５は、その先端部が透明材料又は半透明材料で形成されて着信時等に発光する湾曲した形状の発光部１８となっている。シート状導光体１０は、図２及び図３に示すように上部筐体１５内に収納可能な形状にカットされ、光源Ｌと共に上部筐体１５内に収納されている。この際、発光領域１２が発光部１８に沿って該発光部１８に対向配置されるように発光部１８の内側に設置される。すなわち、導光領域１４は、台形平板状とされると共に、発光領域１２は、発光部１８に沿った湾曲面を有する略半割円筒状とされる。

この電子機器は、上部筐体１５の内面側に液晶表示パネル（図示略）が設置されていると共に、下部筐体１６の内面側に操作キー（図示略）が設けられている。また、上部筐体１５及び下部筐体１６の内部には、携帯電話機を制御するＩＣ等の電子部品（図示略）やアンテナ部材等の通信用部品（図示略）等が実装されている。

このように本実施形態のシート状導光体１０では、シボ面が形成された面に、シボ面が露出され導光した光を主面側に出射する発光領域１２と、シボ面上に表面が平坦面の透明インク層１３が積層されて入射された光を発光領域１２へ導光する導光領域１４と、が形成されているので、発光領域１２ではピッチ間隔のある白インクのドット印刷に比べてブツブツ感がなく、外観性が向上する。

また、光源Ｌ近傍など発光させたくない部分を、透明インク層１３によってシボ面の凹凸を埋めて鏡面状態の導光領域１４とすることで、導光される光が全反射によって上方に光が出射されず、高い導光効率を得ることができる。例えば、図４に示すように、透明インク層１３でシボ面の凹凸を埋めていないシート本体１１のみの場合、光源Ｌ近傍では、強い入射光の散乱によって高輝度になる領域（ホットスポット）が形成されてしまい、不要な領域で光が無駄に出射されてしまって必要な発光領域での輝度が低下してしまう。これに対して、本実施形態では、図１に示すように、光源Ｌ近傍では、表面が平坦面である透明インク層１３によって全反射されて効率的に発光領域１２へ導光が行われ、発光領域１２での輝度を向上させることができる。

さらに、シート本体１１は、面全体がシボ面であり、金型を用いないロール成形等で容易に凹凸を作製可能であるため、大量生産に向いていると共に製造コストを低減することができる。
そして、このシート状導光体１０を用いた電子機器では、シート状導光体１０の発光領域１２に対向配置された透明又は半透明な発光部１８を有しているので、発光部１８の照明時に、白色インクをドット状に印刷した場合のようなブツブツ感が生じず、発光部１８の外観性を向上させることができる。特に、シート状導光体１０が可撓性を有しているので、湾曲形状とされた発光部１８にも発光領域１２を柔軟にフィットさせて設置することが容易であり、立体的で外観性の高い発光部１８を得ることができる。

次に、本発明に係る面状導光体及び電子機器の第２実施形態について、図５を参照して以下に説明する。なお、以下の実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。

第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、シート本体１１の裏面が単に平坦面とされているのに対し、第２実施形態のシート状導光体（面状導光体）２０では、図５に示すように、主面側（表面側）に形成された発光領域１２と反対側の面（裏面）に白色インク２がドット状に印刷されている点である。すなわち、第２実施形態では、発光領域１２に対向して複数のドット状の白色インク２が特に光源Ｌから遠い領域に印刷されている。

したがって、第２実施形態のシート状導光体２０では、シート本体１１の発光領域１２と反対側の面に白色インク２がドット状に印刷されているので、白色インク２による散乱光により主面（表面）からの光の出射効率をさらに高めることができる。特に、光源Ｌから遠い領域に白色インク２を印刷することで、輝度の調整を行って輝度の低下を抑制することができる。なお、第２実施形態の場合でも、白色インク２からの散乱光は、主面側のシボ面によって拡散されるため、ドット状の白色インク２によるブツブツ感が生じず、見栄えの悪化は防止される。

次に、本発明に係る面状導光体及び電子機器の第３実施形態について、図６を参照して以下に説明する。

第３実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、シート本体１１の表面のみがシボ面とされ、シート本体１１の裏面が単に平坦面とされているのに対し、第３実施形態のシート状導光体（面状導光体）３０では、図６に示すように、シート本体（本体）３１の表面及び裏面の両面がシボ面とされ、導光領域１４が、シート本体３１の表面と裏面とで互いに異なる形状又は位置に形成されている点である。

特に、第３実施形態のシート状導光体３０では、導光領域１４がシート本体３１の表面及び裏面の両面に形成された第１領域３２Ａと、導光領域１４がシート本体３１の裏面のみに形成された第２領域３２Ｂと、導光領域１４がシート本体３１の表面及び裏面の両面とも形成されていない第３領域３２Ｃと、がこの順で光源Ｌ側から配されている。

このように第３実施形態では、導光領域１４がシート本体３１の表面と裏面とで互いに異なる形状又は位置に形成されているので、両面における導光領域１４に応じて多様な輝度分布が設定可能になり、輝度調整が可能になる。特に、導光領域１４が両面にある第１領域３２Ａ、導光領域１４が裏面のみの第２領域３２Ｂ及び導光領域１４のない第３領域３２Ｃの順に光源Ｌ側から配されているので、光源Ｌ近傍の第１領域３２Ａでは、両面全反射によって発光させずに導光させ、第２領域３２Ｂでは裏面のみ全反射させて表面から発光させると共に光源Ｌから遠い第３領域３２Ｃでは両面のシボ面で高い光散乱効果を得ることができる。したがって、第１領域３２Ａでは発光させず、光源Ｌから遠い第３領域３２Ｃで第２領域３２Ｂより高い光散乱を生じさせて、段階的に輝度調整することにより、発光領域１２となる第２領域３２Ｂ及び第３領域３２Ｃで同様の輝度となるように設定することが可能になる。

次に、本発明に係る面状導光体及び電子機器の第４及び第５実施形態について、図７及び図８を参照して以下に説明する。

第４実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、折り畳み型の携帯電話機に適用すると共に上部筐体１５にある発光部１８を内側から照明するためにシート状導光体１０の発光領域１２を発光部１８の内側に設置しているのに対し、第４実施形態では、図７に示すように、ストレート型の携帯電話機に適用すると共に、操作キー４１を内側から照明するためにシート状導光体（面状導光体）４０の発光領域１２を操作キー４１の内側に配している点である。

この第４実施形態の電子機器は、複数配列された操作キー４１を有する上部筐体４２と、操作キー４１の下部に配された操作キー照明装置４３と、液晶表示パネル４４と、該液晶表示パネル４４が設置された基板４５と、該基板４５に設けられ操作キー４１の下方に配されるスイッチ部４６と、操作キー照明装置４３及び基板４５を収納する下部筐体４７と、を備えている。
上記操作キー照明装置４３は、上記光源Ｌと、該光源Ｌを端部に配したシート状導光体４０と、で構成されている。

上記操作キー４１は、キー毎に、電話番号等を入力するための番号が表示された数字や文字等の表示部（図示略）が設けられ、これら表示部が、下方からの光が透過可能に透明又は半透明とされている。

上記液晶表示パネル４４には、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４４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。なお、液晶表示パネル４４には、その裏面側に液晶バックライトユニット（図示略）が配設されている。

上記スイッチ部４６は、例えば基板４５上に設置されたドームスイッチやタクトスイッチ等の押圧でスイッチング可能な複数のスイッチング素子４６ａからなり、操作キー４１が押圧された際に、操作キー照明装置４３における柔軟性の高いフィルム状のシート状導光体４０を介して対応するスイッチング素子４６ａが押されてスイッチ操作可能とされている。
なお、上記基板４５には、携帯電話機を制御するＩＣ等の電子部品（図示略）やアンテナ部材等の通信用部品（図示略）等が実装されている。

すなわち、第４実施形態では、操作キー４１が本発明のシート状導光体４０を備えた操作キー照明装置４３で照明されるので、透過率の高い操作キー４１を採用しても、高輝度でかつブツブツ感が無く、良好な見栄えが得られると共に、低い部材コストで作製することができる。

第５実施形態と第４実施形態との異なる点は、第４実施形態では、シート状導光体４０を備えた操作キー照明装置４３で操作キー４１を照明しているのに対し、第５実施形態では、図８に示すように、シート状導光体（面状導光体）５０を備えたバックライトユニット５３で液晶表示パネル４４を裏面側から照明している点である。
すなわち、第５実施形態では、液晶表示パネル４４を裏面から照明するためにシート状導光体５０の発光領域１２を液晶表示パネル４４の内側に配している。

このように第５実施形態では、液晶表示パネル４４がシート状導光体５０を備えたバックライトユニット５３で照明されるので、高輝度でかつブツブツ感が無く、良好な見栄えの液晶表示が得られると共に、低い部材コストで作製することができる。

なお、本発明は上記各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、第１実施形態のシート状導光体１０は、シート本体１１の表面側がシボ面とされているが、シート本体１１の裏面側のみ又は表裏面の両面にシボ面を形成しても構わない。
また、上記各実施形態では、透明インクを用いた透明インク層１３を設けているが、該透明インク層１３の代わりに半透明インクを用いた半透明インク層でシボ面の凹凸を埋めて表面を平坦面としても構わない。例えば、散乱材入りの半透明インクで半透明インク層を形成しても良い。

また、面状導光体として上記各実施形態ではシート状導光体を採用しているが、シートよりも硬質又は高剛性な板状の導光体を採用しても構わない。

また、上記各実施形態では、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。

本発明に係る面状導光体及び電子機器の第１実施形態において、光源からの光の導光及び出射状態を説明するためのシート状導光体を示す概念的な平面図及び断面図である。第１実施形態において、携帯電話機（電子機器）を示す斜視図である。第１実施形態において、図２の携帯電話機に実装されるシート状導光体及び光源を示す斜視図である。第１実施形態において、光源からの光の導光及び出射状態を説明するための透明インク層がないシート本体を示す概念的な平面図及び断面図である。本発明に係る面状導光体及び電子機器の第２実施形態において、光源からの光の導光及び出射状態を説明するためのシート状導光体を示す概念的な平面図及び断面図である。本発明に係る面状導光体及び電子機器の第３実施形態において、光源からの光の導光及び出射状態を説明するためのシート状導光体を示す概念的な平面図及び断面図である。本発明に係る面状導光体及び電子機器の第４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。本発明に係る面状導光体及び電子機器の第５実施形態において、液晶表示パネルのバックライトとして適用した際のシート状導光体を示す概念的な断面図である。本発明に係る面状導光体及び電子機器の従来例において、光源からの光の導光及び出射状態を説明するための導光板を示す概念的な平面図及び断面図である。

符号の説明

２…白色インク、１０，２０，３０，４０，５０…シート状導光体（面状導光体）、１１，３１…シート本体（本体）、１２…発光領域、１３…透明インク層、１４…導光領域、１５，４２…上部筐体、１６，４７…下部筐体、１８…発光部、３２Ａ…第１領域、３２Ｂ…第２領域、３２Ｃ…第３領域、Ｌ…光源

Claims

光源から入射され導光した光を光路変換して主面側から面状に出射する面状導光体であって、
表面及び裏面の少なくとも一方の面全体がシボ面とされた本体を備え、
前記シボ面が形成された面に、前記シボ面が露出され導光した光を前記主面側に出射する発光領域と、
前記シボ面上に表面が平坦面の透明インク層又は半透明インク層が積層されて入射された光を前記発光領域へ導光する導光領域と、が形成されていることを特徴とする面状導光体。
請求項１に記載の面状導光体において、
前記発光領域が、前記主面側に形成され、
前記本体の前記発光領域と反対側の面に、白色インクがドット状に印刷されていることを特徴とする面状導光体。
請求項１又は２に記載の面状導光体において、
前記本体の表面及び裏面の両面が前記シボ面とされ、
前記導光領域が、前記本体の表面と裏面とで互いに異なる形状又は位置に形成されていることを特徴とする面状導光体。
請求項３に記載の面状導光体において、
前記導光領域が前記本体の表面及び裏面の両面に形成された第１領域と、
前記導光領域が前記本体の裏面のみに形成された第２領域と、
前記導光領域が前記本体の表面及び裏面の両面とも形成されていない第３領域と、がこの順で前記光源側から配されていることを特徴とする面状導光体。
光源と、
請求項１から４のいずれか一項に記載の面状導光体と、
前記光源及び前記面状導光体を収納すると共に前記発光領域に対向配置された透明又は半透明な発光部を有する筐体と、を備えていることを特徴とする電子機器。
請求項５に記載の電子機器において、
前記発光部が、湾曲した形状とされ、
前記発光領域が、前記発光部に沿って配されていることを特徴とする電子機器。