JP2011070865A

JP2011070865A - ライトガイド体

Info

Publication number: JP2011070865A
Application number: JP2009219869A
Authority: JP
Inventors: Yoko Ushigoe; 陽子牛越; Shuzo Matsumoto; 周三松本
Original assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd; Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd; Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2009-09-25
Filing date: 2009-09-25
Publication date: 2011-04-07

Abstract

【課題】光線の漏洩を抑制して光学模様に光線を十分に伝送することのできるライトガイド体を提供する。
【解決手段】ＬＥＤ１から周面に入射した光線をＸＹ方向に導光する光透過性のコアフィルム層２の表面に、導光された光線をＺ方向に照射する光学パターン３を形成したライトガイド体で、コアフィルム層２の表裏面にそれぞれ積層されるクラッド粘着層１０・１０Ａと、各クラッド粘着層１０・１０Ａに積層される遮光層２０・２０Ａとを備える。コアフィルム層２に高屈折率を付与するとともに、クラッド粘着層１０・１０Ａにコアフィルム層２の屈折率よりも低い低屈折率を付与し、コアフィルム層２とクラッド粘着層１０・１０Ａとの屈折率の差を０．１以上とする。クラッド粘着層１０・１０Ａがコアフィルム層２内に光線の大部分を閉じ込めるので、光線が漏洩して損失を増大させたり、操作部以外の部分を発光させることがない。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯電話に代表される携帯機器や情報機器等に使用されるライトガイド体に関するものである。

携帯電話は、電話機能やメール機能等の活用の際、筐体表面の操作ボタンが発光するが、この操作ボタンを発光させる場合には、導光機能を発揮する図示しないライトガイド体が使用される。この種のライトガイド体は、様々なタイプがあるが、例えば、ＬＥＤと光透過性の導光層とが隣接配置され、導光層の表面に、光線を上方向に照射する操作用の光学模様が形成されている。
このようなライトガイド体は、ＬＥＤの光線が導光層の内部に入射してＸＹ方向に反射しながら導光され、導光層の光学模様から上方に光線が照射される（特許文献１参照）。

特開２００７‐２７１１５号公報

従来におけるライトガイド体は、以上のように構成され、ＬＥＤの光線が導光層内に照射されてＸＹ方向に単に導光されるに止まるので、導光層の表裏面から光線が漏洩して損失を増大させたり、操作ボタン以外の部分を発光させ、携帯電話の意匠性や体裁を悪化させるおそれがある。
このような弊害を払拭するには、導光層に光吸収層をそれぞれ貼着すれば良いが、光吸収層を単に貼着すると、光線の漏洩を防止して損失を抑制することができるものの、光吸収層に必要な光線までもが過剰に吸収され、ＬＥＤから離れた光学模様に光線が十分に届かないおそれがある。

本発明は上記に鑑みなされたもので、光線の漏洩を抑制して光学模様に光線を十分に伝送することのできるライトガイド体を提供することを目的としている。

本発明においては上記課題を解決するため、光源から周面に入射した光線をＸＹ方向に導光する光透過性のコア層に、導光された光線をＺ方向に照射する光学模様を形成したものであって、
コア層の表裏面にそれぞれ積層されるクラッド層と、各クラッド層に積層される遮光層とを含み、コア層に高屈折率を付与するとともに、クラッド層にコア層の屈折率よりも低い低屈折率を付与したことを特徴としている。

なお、一方の遮光層に対向する入力センサと、他方の遮光層に対向する視認可能な装飾層とを含むことができる。
また、一の遮光層に光透過性のメンブレン層とシート層とを順次積層し、メンブレン層に、シート層を貫通する接点部を設け、シート層には、接点部をＯＮ・ＯＦＦするキートップを上下動可能に支持させることができる。

また、光学模様の密度を光源から遠ざかるにしたがい高くすることもできる。
また、コア層をポリカーボネートにより形成し、クラッド層をアクリル樹脂により形成することもできる。
また、クラッド層を、シリコーン系粘着剤あるいはアクリル系粘着剤からなる粘着層とすることも可能である。

ここで、特許請求の範囲における光源は、単数複数を特に問うものではない。また、コア層とクラッド層との屈折率の差は、０．１以上であることが好ましい。クラッド層は、光学模様を露出させるよう積層されても良いし、被覆するよう積層されても良い。このクラッド層は、粘着性の粘着層で、空気の侵入を防ぐ観点から遮光層と略面一に揃えられることが好ましい。入力センサは、静電容量方式でも良いし、抵抗膜方式等でも良い。さらに、本発明に係るライトガイド体は、携帯電話に代表される携帯機器、音楽機器、家電機器、情報機器等に適宜使用することができる。

本発明によれば、光源が発光すると、光線は、コア層に照射され、コア層とクラッド層との境界面を反射しながらＸＹ方向に導光され、光学模様からＺ方向に照射される。この際、光線は、コア層からクラッド層に臨界角よりも小さい角度で入射する場合には、コア層の屈折率よりもクラッド層の屈折率が低いので、コア層とクラッド層との境界面で全反射し、クラッド層に漏れることが少ない。これに対し、コア層からクラッド層に臨界角よりも大きい角度で入射する場合には、クラッド層の外側の遮光層に吸収されるので、クラッド層から外部に漏れることが少ない。

本発明によれば、コア層の表裏面にそれぞれ積層されるクラッド層と、各クラッド層に積層される遮光層とを含み、コア層に高屈折率を付与するとともに、クラッド層にコア層の屈折率よりも低い低屈折率を付与するので、光線の漏洩を抑制して光学模様に光線を十分に伝送することができるという効果がある。

また、一方の遮光層に対向する入力センサ、特に静電容量方式の入力センサを使用すれば、温度、圧力、粉塵等の影響を受けることなく、入力時の応答速度や分解能を向上させることができる。また、他方の遮光層に対向する装飾層を用いれば、ライトガイド体を装飾して意匠性を向上させることができる。
また、光学模様の密度を光源から遠ざかるにしたがい高くすれば、光学模様の光源からの距離にかかわらず、光学模様から照射される光線の輝度等を均等にすることができる。

本発明に係るライトガイド体の実施形態を模式的に示す断面説明図である。本発明に係るライトガイド体の第２の実施形態を模式的に示す部分断面説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明すると、本実施形態におけるライトガイド体は、図１に示すように、横方向のＬＥＤ１から入射した光線を導光する透明のコアフィルム層２の表面に、コアフィルム層２に導光された光線を上方向に照射する光学パターン３を必要数形成し、コアフィルム層２に表裏一対の透明のクラッド粘着層１０・１０Ａをそれぞれ積層するとともに、各クラッド粘着層１０・１０Ａには暗色の遮光層２０・２０Ａを積層しており、携帯電話の筐体に内蔵される。

ＬＥＤ１は、例えば発光効率に優れる小電力タイプからなり、図示しない携帯電話の筐体の周縁部付近に設置され、コアフィルム層２の周面に僅かな隙間を介して対向しており、携帯電話の電話機能やメール機能の使用に伴い、コアフィルム層２の周面に矢印で示す光線を照射するよう機能する。

コアフィルム層２は、高屈折率を有する所定の材料を使用して０．２〜０．４ｍｍ程度の厚さを有する光透過性の平面矩形に成形され、ＬＥＤ１から入射した光線をＸＹ方向に導光するよう機能する。このコアフィルム層２の所定の材料としては、特に限定されるものではないが、例えば屈折率が１．５９のポリカーボネート、屈折率が１．４９のアクリル樹脂、屈折率が１．４８のポリウレタン樹脂等があげられる。コアフィルム層２の周面のうち、ＬＥＤ１に対向しない周面は、必要に応じ、黒色を着色して不要な光線を吸収することができる。

光学パターン３は、例えばレーザにより切削加工されたり、白色インクによりスクリーン印刷されたり、ドット印刷され、コアフィルム層２に導光されて来た光線をＺ方向、すなわち上方向に透過して照射するよう機能する。この光学パターン３は、携帯機器の操作に必要な文字、図形、記号等の操作部として形成され、操作者の指に接触される。光学パターン３のパターン密度は、ＬＥＤ１からの距離にかかわらず、光線を均等に照射することができるよう、ＬＥＤ１から遠ざかるにしたがい徐々に高くなるよう調整される。

クラッド粘着層１０・１０Ａは、コアフィルム層２の屈折率よりも低い低屈折率を有する所定の材料を使用して２５〜５０μｍ程度の厚さを有する光透過性の平面矩形に成形され、コアフィルム層２の表裏面に粘着剤を介しそれぞれ粘着されており、コアフィルム層２内の光線を全反射して閉じ込める。

クラッド粘着層１０・１０Ａの所定の材料としては、粘着性を有していれば、特に限定されるものではないが、例えば屈折率が１．４９のアクリル樹脂、屈折率が１．４２のフッ素樹脂、屈折率が１．４１のシリコーン樹脂等があげられる。コアフィルム層２の表面側に位置するクラッド粘着層１０Ａは、光学パターン３と遮光層２０Ａとの間に凹凸が生じて空気の侵入を招かないよう、光学パターン３を被覆する。

コアフィルム層２とクラッド粘着層１０・１０Ａとの屈折率の差は、光線を適切に全反射させる観点から、０．１以上であることが好ましい。光線は、コアフィルム層２からクラッド粘着層１０・１０Ａに到達すると、これらコアフィルム層２とクラッド粘着層１０・１０Ａとの境界面で大部分が全反射するが、この全反射する際の入射角、すなわち臨界角は、６９〜７３°、好ましくは６９．５〜７０°、より好ましくは６９．５〜６９．７°が良い。

なお、光線は、臨界角よりも小さい角度で入射する場合には、全反射するが、臨界角よりも大きい角度で入射する場合には、放射モードとしてクラッド粘着層１０・１０Ａの外部に放射され、導光されないこととなる。

遮光層２０・２０Ａは、例えば３８〜７０μｍ程度の厚さを有する黒色の薄いフィルム、具体的には黒色が着色された安価なポリエチレンテレフタレート製のフィルム等からなり、各クラッド粘着層１０・１０Ａの表面に粘着剤を介しそれぞれ粘着されており、コアフィルム層２からクラッド粘着層１０・１０Ａに漏れ出た光線を吸収する。

コアフィルム層２の裏面側に位置する遮光層２０には、光学パターン３に対する指の接近でＯＮ・ＯＦＦ機能を発揮するタッチセンサ層３０が選択的に対設され、表面側の遮光層２０Ａには、視覚的に把握される装飾用の表面装飾層３１が選択的に積層されて視認可能に露出しており、この表面装飾層３１には光透過性や光沢等が適宜付与される。

タッチセンサ層３０は、図示しないが、支持基板上に、光学パターン３に対応するランドを備えた導電パターン、コンデンサを形成する絶縁誘電フィルム、遮光層２０に接着される絶縁性の保護フィルムが順次多層構造に積層されることにより、導電体である指の近接で生じる静電容量の変化を検出する静電容量タイプに形成され、応答速度や分解能を向上させるよう機能する。また、コアフィルム層２の表面側に位置する遮光層２０Ａは、光学パターン３に対応するよう部分的に切り欠かれ、光学パターン３を被覆するクラッド粘着層１０Ａの膨らんだ被覆部１１と面一に揃えられる。

上記構成において、携帯電話の筐体の開放、あるいは電話機能やメール機能の活用に連動してＬＥＤ１が発光すると、光線は、ＬＥＤ１からコアフィルム層２に照射され、コアフィルム層２とクラッド粘着層１０・１０Ａとの境界面を連続的に反射しながらＸＹ方向に導光され、その後、光学パターン３から上方向に照射されて光学パターン３自体を照光する。この光学パターン３の照光により、光学パターン３を正確に把握して操作することができ、コアフィルム層２の下方に位置するタッチセンサ層３０をＯＮ・ＯＦＦすることができる。

これらの際、光線は、コアフィルム層２からクラッド粘着層１０・１０Ａに臨界角よりも小さい角度で入射する場合には、コアフィルム層２の屈折率よりもクラッド粘着層１０・１０Ａの屈折率が低いので、コアフィルム層２とクラッド粘着層１０・１０Ａとの境界面で全反射することとなり、クラッド粘着層１０・１０Ａに漏れることがない。これに対し、コアフィルム層２からクラッド粘着層１０・１０Ａに臨界角よりも大きい角度で入射する場合には、クラッド粘着層１０・１０Ａに漏れることになるが、クラッド粘着層１０・１０Ａの外側の遮光層２０・２０Ａに吸収されるので、クラッド粘着層１０・１０Ａから外部に漏れることがない。

上記構成によれば、クラッド粘着層１０・１０Ａがコアフィルム層２内に光線の大部分を閉じ込めるので、コアフィルム層２の表裏面から光線が漏洩して損失を増大させたり、操作部以外の部分を発光させることがない。したがって、携帯電話の意匠性や体裁を悪化させるおそれを有効に排除することができるとともに、小数のＬＥＤ１でコアフィルム層２の広範囲に亘って光線を効率的に導光することができる。また、ライトガイド体とタッチセンサ層３０や表面装飾層３１との光漏れのない一体化が大いに期待でき、ＬＥＤ１とコアフィルム層２の周面との間に光伝送用の小型ガイドを敢えて設ける必要もない。

また、クラッド粘着層１０・１０Ａから漏れた光線のみを黒色の遮光層２０・２０Ａが吸収するので、導光に必要な光線までもが吸収されることがない。したがって、例えＬＥＤ１から光学パターン３が離れている場合でも、光学パターン３に光線を十分に伝送することができ、携帯電話の操作に支障を来たすことが全くない。さらに、コアフィルム層２としてポリカーボネートを使用するとともに、クラッド粘着層１０・１０Ａとしてアクリル樹脂を使用し、黒色の遮光層２０・２０Ａを用いれば、ライトガイド体の明るさや均斉度を著しく安価に向上させることが可能になる。

次に、図２は本発明の第２の実施形態を示すもので、この場合には、コンピュータのキーボードに内蔵されるコアフィルム層２を備え、このコアフィルム層２の表面側に位置する遮光層２０Ａの表面にメンブレン層４０とシート層４１とを順次積層し、メンブレン層４０に光透過性を付与してその表面にはシート層４１の孔を貫通して露出する接点部４２を取り付けており、シート層４１には、接点部４２を上方からＯＮ・ＯＦＦする操作用のキートップ４３をパンタグラフ形のリンク機構４４を介し上下動可能に支持させるようにしている。

キートップ４３は、例えばポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアセタール等の成形材料により中空の角錐台形に成形され、表面に文字、図形、記号、これらの組み合わせの模様が形成される。その他の部分については、上記実施形態と略同様であるので説明を省略する。
本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、キーボードの意匠性や体裁を悪化させるおそれを有効に排除することができるのは明らかである。

なお、上記実施形態ではコアフィルム層２の表面に必要数の光学パターン３を形成したが、コアフィルム層２の裏面に必要数の光学パターン３を形成したり、コアフィルム層２の表裏面に必要数の光学パターン３をそれぞれ形成しても良い。また、コアフィルム層２の屈折率は、一定化しても良いし、光線の歪みを改善する観点から滑らかに分布させても良い。

また、光学パターン３をクラッド粘着層１０Ａにより被覆せず、光学パターン３と遮光層２０Ａとの間に光透過性の樹脂を充填することもできる。また、タッチセンサ層３０、表面装飾層３１、メンブレン層４０の遮光層２０・２０Ａに対向する対向面に、黒色を塗布して漏れ出る光線を吸収することもできる。さらに、コアフィルム層２の表面側に位置する遮光層２０Ａにタッチセンサ層３０を選択的に対設することもできる。

１ＬＥＤ（光源）
２コアフィルム層（コア層）
３光学パターン（光学模様）
１０クラッド粘着層（クラッド層）
１０Ａクラッド粘着層（クラッド層）
１１被覆部
２０遮光層
２０Ａ遮光層
３０タッチセンサ層（入力センサ）
３１表面加飾層（加飾層）
４０メンブレン層
４１シート層
４２接点部
４３キートップ
４４リンク機構

Claims

光源から周面に入射した光線をＸＹ方向に導光する光透過性のコア層に、導光された光線をＺ方向に照射する光学模様を形成したライトガイド体であって、
コア層の表裏面にそれぞれ積層されるクラッド層と、各クラッド層に積層される遮光層とを含み、コア層に高屈折率を付与するとともに、クラッド層にコア層の屈折率よりも低い低屈折率を付与したことを特徴とするライトガイド体。
一方の遮光層に対向する入力センサと、他方の遮光層に対向する視認可能な装飾層とを含んでなる請求項１記載のライトガイド体。
一の遮光層に光透過性のメンブレン層とシート層とを順次積層し、メンブレン層に、シート層を貫通する接点部を設け、シート層には、接点部をＯＮ・ＯＦＦするキートップを上下動可能に支持させた請求項１記載のライトガイド体。
光学模様の密度を光源から遠ざかるにしたがい高くした請求項１、２、又は３記載のライトガイド体。
クラッド層を、シリコーン系粘着剤あるいはアクリル系粘着剤からなる粘着層とした請求項１ないし４いずれかに記載のライトガイド体。