JP2013214364A - 面状発光装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高輝度化を実現できる面状発光装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】光源１と、光源１からの光が縁部２ａから導入されて面方向に導かれるシート状のライトガイド２と、ライトガイド２の内面２ｃ側に設けられた検知センサ３とを備えた面状発光装置１０。ライトガイド２には、光を散乱させて出射させる光取出部９が形成されている。光取出部９は、ライトガイド２に内蔵された内部散乱部９Ａを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯電話、情報携帯端末（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、パーソナルコンピュータ等に好適に用いられる面状発光装置およびその製造方法に関する。

携帯電話等には、操作キー等を照明する機能を有する面状発光装置が用いられる（例えば、特許文献１参照）。面状発光装置としては、シート状のライトガイドの縁部に側面発光型の光源を設けた構造のものがある。
図２９および図３０は、面状発光装置の一例を示すもので、この面状発光装置１１０は、光源１と、光源１からの光が導入されるシート状のライトガイド２と、シートスイッチ３とを備えている。

シートスイッチ３は、スイッチ素子７と、スイッチ素子７を覆うシート体８とを有する。ライトガイド２とシートスイッチ３のシート体８は、粘着材４（粘着層）によって互いに接着されている。
面状発光装置１１０の外面側（上面側）には、操作キー１１を有するキーパッド１２が設けられている。

図２９に示すように、ライトガイド２の内面２ｃ（下面）には、例えば操作キー１１に対応した所定の位置に、光取出部７９が形成されている。
図３０に示すように、光取出部７９は、例えば印刷により内面２ｃに形成された複数のドット状のインク層７９ａからなる。

図２９に示すように、光源１の出射面１ａから出射して導入縁部２ａの端面２ｂからライトガイド２に入射した光は、ライトガイド２の両面で反射しながらライトガイド２の面方向に伝搬する。ライトガイド２内の光の一部は光取出部７９で散乱して外部に出射し、これによって、例えば操作キー１１に対応した位置が明るく表示される。

特開２０１０ー１３５１６０号公報

近年では、面状発光装置には高輝度化が要求されているが、従来の面状発光装置では、その要求に十分に応えることは難しかった。
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、高輝度化を実現できる面状発光装置およびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、光源と、前記光源からの光が縁部から導入されて面方向に導かれるシート状のライトガイドと、前記ライトガイドの一方の面側に設けられた検知センサと、を備え、前記ライトガイドには、前記光を散乱させて出射させる光取出部が形成され、前記光取出部は、前記ライトガイドに内蔵して形成された内部散乱部を有する面状発光装置を提供する。
前記光取出部は、前記ライトガイドの少なくともいずれか一方の面に形成された表面散乱部を有していてよい。
前記内部散乱部と前記表面散乱部は、これらのうち、前記ライトガイドの出射面から見て奥側に位置する一方の散乱部の少なくとも一部の平面視位置が、他方の散乱部の平面視位置と異なる構成としてよい。
内部散乱部は、１層または複数層構造を有していてよい。
前記ライトガイドのいずれか一方または両方の面には、前記ライトガイドより屈折率が低い低屈折率層を形成することができる。
前記ライトガイドは、熱可塑性樹脂からなることが好ましい。
本発明では、前記ライトガイドの少なくとも一方の面に、前記ライトガイド内の光を内部反射する溝部が少なくとも１つ形成され、前記溝部の内部の少なくとも一部に、光反射性粒子を含む光反射性材料が埋め込まれている構造を採用してもよい。

本発明は、前記面状発光装置の製造方法であって、少なくとも一方の面に前記内部散乱部が形成された光透過性のシート体を用意し、このシート体の前記内部散乱部が形成された面に、光透過性の層状構造体を形成することによって、前記ライトガイドを作製する面状発光装置の製造方法を提供する。
本発明では、前記シート材が熱可塑性樹脂からなり、前記層状構造体の形成にあたって、前記シート材を加熱し軟化させることが好ましい。

本発明によれば、ライトガイドの内部に内部散乱部が形成された光取出部を有するため、ライトガイドの表面にのみ光取出部を有する構造に比べ、散乱光の量を多くできる。従って、高輝度化を実現できる。

本発明の第１実施形態である面状発光装置を示す断面図である。 前図の面状発光装置のライトガイドおよび光取出部を示す模式図である。 光取出部を構成するドット状インク層の配置の例を示す平面図である。 図１の面状発光装置のライトガイドにおける光の挙動を示す模式図である。 ライトガイドの一例の概略構成を示す平面図である。 ライトガイドの作製方法の一例を示す説明図である。 前図に続く説明図である。 前図に続く説明図である。 第２実施形態の面状発光装置のライトガイドおよび光取出部を示す模式図である。 光取出部を構成するドット状インク層の配置の例を示す平面図である。 図９の面状発光装置のライトガイドにおける光の挙動を示す模式図である。 第３実施形態の面状発光装置のライトガイドおよび光取出部を示す模式図である。 第４実施形態の面状発光装置のライトガイドおよび光取出部を示す模式図である。 第５実施形態のライトガイドおよび光取出部の例を示す模式図である。 前図のライトガイドおよび光取出部の作製過程を示す説明図である。 第６実施形態のライトガイドおよび光取出部の例を示す模式図である。 第７実施形態のライトガイドおよび光取出部の例を示す模式図である。 本発明に使用可能なメンブレンスイッチの一例を示す断面図である。 ライトガイドおよび光取出部の例を示す模式図である。 ライトガイドおよび光取出部の他の例を示す模式図である。 ライトガイドの輝度分布を示す図である。 ライトガイドの輝度分布を示す図である。 ライトガイドの輝度分布を示す図である。 ライトガイドの輝度分布を示す図である。 ライトガイドの輝度分布を示す図である。 ライトガイドの輝度分布を示す図である。 ライトガイドの輝度分布を示す図である。 ライトガイドの他の例を示す断面図である。 面状発光装置の一例を示す断面図である。 前図の面状発光装置のライトガイドおよび光取出部を示す模式図である。

本発明に係る面状発光装置の実施形態について以下に説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態である面状発光装置１０の一部を示す断面図である。図２は、ライトガイド２および光取出部９を示す模式図である。図３は、光取出部９の配置例を示す平面図である。図４は、ライトガイド２における光の挙動を示す模式図である。図５は、ライトガイド２の一例の全体の概略構成を示す平面図である。以下の説明において、ライトガイド２の厚さ方向とは図１および図２における上下方向である。

図１に示すように、面状発光装置１０（センサ装置）は、光源１と、光源１からの光が導入されるシート状のライトガイド２（導光体）と、ライトガイド２の内面２ｃ（一方の面）側に配置されたシートスイッチ３（検知センサ）と、を備えている。
面状発光装置１０の外面側（上面側）には、複数の操作キー１１を有するキーパッド１２が設けられている。キーパッド１２と面状発光装置１０はキースイッチモジュールを構成する。
符号２０は、光源１とライトガイド２との隙間からの漏光を防止する遮光部材である。

光源１としては、発光ダイオード（Light Emitting Diode、ＬＥＤ）などの発光素子、冷陰極管などの発光体が用いられる。光源１は、例えばケースの内部に発光素子チップを内蔵し、この発光素子チップからの出射光をケース側面の出射面１ａから出射させる構成が可能である。図示例では、光源１は、出射面１ａが側方に向けられ、ライトガイド２の導入縁部２ａの端面２ｂに対面している。
光源１は、はんだ等によって、基板６の主面６ａ（図１では上面。基板の一方の面）に形成された電気回路（図示略）に接続されている。

ライトガイド２を構成する材料は、光透過性を有し、かつ、変形可能なものであれば特に限定されないが、ウレタン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂（シリコン系樹脂）、ポリスチレン系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリメタクリル酸メチル（ポリメチルメタクリレート、ＰＭＭＡ）のエラストマー、ウレタンアクリレートからなる群から選択されたいずれかが好ましい。
特に、熱可塑性樹脂（例えばウレタン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリメタクリル酸メチル（ポリメチルメタクリレート、ＰＭＭＡ）のエラストマー、ポリスチレン系樹脂など）は、後述のように、２枚のシート体を一体化させてライトガイド２を作製する工程に好適である。

ライトガイド２の平面視形状は特に限定されず、図５に示すように略矩形でもよいし、その他の形状であってもよい。
ライトガイド２の厚みは特に限定されず、例えば０．０１〜１０ｍｍ、好ましくは０．１〜２ｍｍ（さらに好ましくは０．５〜２ｍｍ）とすることができる。

図１に示すように、ライトガイド２の導入縁部２ａの端面２ｂは光源１の出射面１ａに近接した位置にあることが好ましい。導入縁部２ａとは光源１からの光が導入される縁部である。
ライトガイド２は、基板６に沿って設けられている。図１では、ライトガイド２は基板６に平行に設けられている。
ライトガイド２の外面２ｄ（図１では上面。シートスイッチ３側とは反対の面）は、面状発光装置１０の上面（表面、発光面）である。図１におけるライトガイド２の下面を内面２ｃという。

図１および図２に示すように、ライトガイド２には、光取出部９が形成されている。
光取出部９は、ライトガイド２に内蔵して形成された内部散乱部９Ａと、ライトガイド２の内面２ｃ（シートスイッチ３側の面。図１では下面）に形成された表面散乱部９Ｂとを有する。

図２に示すように、内部散乱部９Ａは、ライトガイド２の表面（内面２ｃまたは外面２ｄ）から所定深さの位置に形成された複数のドット状インク層（以下、単にドットという）９ａからなる。
ドット９ａは、ライトガイド２に埋設されており、ライトガイド２に内蔵された状態となっている。

ライトガイド２の厚さ方向のドット９ａの位置については、例えば近い方の表面（内面２ｃまたは外面２ｄ）からの深さ（例えば図２の内面２ｃからの深さＴ１）が０μｍを越え、好ましくは１０μｍ以上であることが好適である。
この深さＴ１は、ライトガイド２の厚さＴ２に対し、例えば１０％以上、８０％未満（好ましくは３０％以上、７０％未満）に相当することが好ましい。これによって、内部散乱部９Ａをライトガイド２の厚さ方向の中央に近い位置に配置できるため、ライトガイド２内を伝搬する光が当たりやすくなる。
図示例では、内部散乱部９Ａを構成するドット９ａは、一定の深さ位置にあってライトガイド２の面方向に並んだ層状に形成されている。なお、ドット９ａの深さ位置は一定でなくてもよい。

図３は、ドット９ａの平面配置の例を示す平面図である。この例のドット９ａは平面視円形とされ、互いに同じ外径を有する。ドット９ａは互いに接した配置としてもよいが、互いに離間して配置すると、局所的な輝度上昇を回避できるため好ましい。

図示例のドット９ａは、中心９ｃが正三角形格子１６の格子点１６ａ（正三角形格子１６がなす正三角形の頂点）に位置するように配置されている。
ドット９ａは、互いに平行な複数の列１５，１５，・・・をなし、上下に隣り合う列１５，１５の対比において、ドット９ａの配列方向位置（図３の左右方向の位置）は互いに異なる。この配置は、ドット９ａを密に形成することができるため、光取出量を多くすることができる。
ドット９ａは、中心９ｃが正方形格子の格子点（正方形格子がなす正方形の頂点）に位置するように配置してもよい。この場合には、上下に隣り合う列の対比において、ドット９ａの配列方向位置は互いに同じとなる。

ドット９ａの外径Ｄ１は例えば１０〜１０００μｍとすることができる。
外径Ｄ１を１０μｍ以上とすることによって、各ドット９ａにおいて十分量の光を取り出すことができるため、光取出部９全体の輝度を高めることができる。
外径Ｄ１を１０００μｍ以下とすることによって、各ドット９ａが局所的な発光点として視認しにくくなる。このため、発光ムラが生じるのを防止し、発光特性を良好にすることができる。
ドット９ａピッチ（隣り合うドット９ａの中心９ｃどうしの距離）は、例えば１０〜１０００μｍとすることができる。

ドット９ａの平面視形状は円形に限らず、楕円形、多角形（矩形等）など任意としてよい。ドット９ａの外径は均一でなくてもよい。
ドットが円形でない場合には、ドットの外径は、最大径、最小径、および平均径のうち１つとすることができる。例えば楕円形のドットでは、長径と短径の平均値を外径とすることができる。また、矩形のドットでは、最大径と最小径の平均値を外径とすることができる。

ドット９ａの厚さ（ライトガイド２の厚さ方向（図２の上下方向）の寸法）は例えば０．５〜１０μｍとすることができる。
ドット９ａは、厚くなりすぎると吸収される光が多くなるが、厚さを１０μｍ以下とすることによって、損失増大を防ぐことができる。
また、薄くなりすぎると十分な散乱光が得られなくなる可能性があるが、厚さを０．５μｍ以上とすることによって、十分な光の散乱を生じさせ、光取出量を多くできる。

ドット９ａの外径、ピッチ、厚さ、深さ位置などは、求められる輝度などの条件に応じて設定できる。例えば、外径またはピッチを調整することは、輝度の調整に有効である。
また、光源１からの距離が大きくなるほど外径が大きく（またはピッチが小さく）なるようにドット９ａを形成することによって、ライトガイド２に対するドット９ａの面積比率を光源１からの距離に応じて設定できる。これによって、光源１から離れた位置でも十分な光取出量を確保し、輝度の均一化を図ることができる。

図示例の内部散乱部９Ａは、一定の深さ位置に形成された複数のドット９ａからなる１層構造であるが、内部散乱部９Ａは２層以上の構造であってもよい（図１４参照）。

図２に示すように、表面散乱部９Ｂは、内部散乱部９Ａと同様に、複数のドット９ｂから構成することができる。
ドット９ｂの平面視形状は円形でもよいし、楕円形、多角形（矩形等）などでもよい。ドット９ｂの外径は均一でなくてもよい。ドット９ｂは互いに離間して配置するのが好ましい。

ドット９ｂの平面視形状および平面配置は、平面視において内部散乱部９Ａのドット９ａと少なくとも一部が重なるように設定することができる。例えば、図３に示すように、ドット９ｂの平面視形状および平面配置をドット９ａと同じにすれば、平面視において両者は全域で重なる。
ドット９ａ、９ｂは、平面視における中心９ｃ、９ｄの位置が互いに同じであって、外径が互いに異なっていてもよい。この場合には、ドット９ａ、９ｂは、平面視において部分的に重なることとなる。

ドット９ｂの外径は、ドット９ａと同様に、例えば１０〜１０００μｍとすることができる。
ドット９ｂのピッチ（隣り合うドット９ｂの中心９ｄどうしの距離）は、ドット９ａと同様に、例えば１０〜１０００μｍとすることができる。
ドット９ｂの厚さは、ドット９ａと同様に、例えば０．５〜１０μｍとすることができる。

ドット９ａ、９ｂの側面視形状は、図２では楕円形で示されているが、ドット９ａ、９ｂは図示した形状でなくてもよく、例えば上面側が平坦であり、下面側が断面楕円弧形または断面半長円形である形状であってよい。また、ドット９ａ、９ｂは、厚さがほぼ均一である層状であってもよいし、厚さが不均一な層状であってもよい。

図示例の内部散乱部９Ａおよび表面散乱部９Ｂはそれぞれ複数のドット９ａ、９ｂからなるが、内部散乱部９Ａおよび表面散乱部９Ｂの形状はドット状でなくてもよい。例えば、平面視において広い範囲にわたる１または複数の層体であってもよい。

ドット９ａ、９ｂを構成する材料としては、樹脂等を含む主剤に、酸化チタン、炭酸カルシウムなどの白色顔料（光反射性粒子）を添加した光反射性材料を使用すると、ドット９ａ、９ｂの散乱効率を高めることができ、光取出部９における発光効率が向上する。
前記材料としては、例えばポリエステル樹脂、オルソジクロロベンゼン等を含む主剤に、例えば１〜１０質量％の酸化チタンを添加したインクを例示できる。
特に、酸化チタンを使用すると、発光効率を高めることができる。酸化チタンとしては、ルチル型、アナターゼ型等があり、特に、ルチル型の酸化チタンが好ましい。酸化チタンはフィラーとしても機能する。
ドット９ａ、９ｂは、スクリーン印刷法、グラビア印刷法、パッド印刷法、インクジェット印刷法などの印刷法により形成することができる。

光取出部９（９Ａ、９Ｂ）は、例えば平面視において操作キー１１に対応した位置に形成することができる。例えば操作キー１１の平面視中央部分を含む領域、すなわち少なくとも操作キー１１の中央部分に重なる領域に形成することができる。
なお、図示例では、表面散乱部９Ｂはライトガイド２の内面２ｃに形成されているが、これに限らず、外面２ｄに形成してもよい。また、表面散乱部９Ｂは内面２ｃと外面２ｄの両方に形成することもできる。すなわち、表面散乱部９Ｂは、ライトガイド２のいずれか一方または両方の面に形成することができる。

光取出部９は、粘着材４がない領域に形成することが好ましい。図１に示す例では、光取出部９は、粘着材４よりも右方に形成されている。

図１に示すように、遮光部材２０は、遮光性を有するシート体であって、ライトガイド２の外面２ｄから光源１の外面１ｂ（基板６側とは反対の面。図１では上面）にかけて設けられている。
遮光部材２０は、遮光性を有する材料からなり、例えば、ポリウレタン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、シリコーン系樹脂（シリコン系樹脂）、ポリスチレン系樹脂等の樹脂を使用してもよいし、各種金属材料を使用してもよい。

図１に示すように、光源１からの光が導入縁部２ａの端面２ｂからライトガイド２に入射すると、入射光Ｌ１はライトガイド２の内面２ｃと外面２ｄの間で反射を繰り返しながらライトガイド２内を伝搬してゆく。

図４に示すように、光取出部９では、入射光Ｌ１の一部は、内部散乱部９Ａのドット９ａで散乱して散乱光Ｌ３となる。入射光Ｌ１の他の一部は表面散乱部９Ｂのドット９ｂで散乱して散乱光Ｌ４となる。散乱光Ｌ３、Ｌ４の一部は、上述の散乱光Ｌ２（図１参照）としてライトガイド２の外面２ｄから外部に出射する。
これにより、光取出部９を形成した領域、例えば操作キー１１に対応した領域を明るく表示できる。

基板６は、例えばＰＣＢ（Printed Circuit Board）、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）などのプリント配線基板である。
シートスイッチ３は、基板６の主面６ａに設けられた１または複数のスイッチ素子７と、スイッチ素子７を覆うシート体８とを有する。
スイッチ素子７は、基板６の主面６ａに設けられた中央接点部２１と、中央接点部２１の外周側に設けられた周辺接点部２２と、ドーム形状のメタルプレート２３とを備えている。メタルプレート２３は、その中央部が中央接点部２１に対して接離可能であり、操作者による押圧によって中央部が下方に弾性変形して中央接点部２１に当接し、中央接点部２１と周辺接点部２２とを導通させることができる。

シート体８は、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などの樹脂材料等からなる。シート体８の下面８ｂ側（基板６側の面）にはアクリル系樹脂、シリコーン系樹脂（シリコン系樹脂）などからなる粘着層１７が形成されている。
粘着層１７と基板６の主面６ａとの間には、ＰＥＴなどの樹脂材料等からなるスペーサ１８が介在している。スペーサ１８の下面側にはアクリル系樹脂、シリコーン系樹脂（シリコン系樹脂）などからなる粘着層１９が形成されている。スペーサ１８は、スイッチ素子７に干渉しない位置に形成される。
シート体８は、粘着層１７、１９によって、スペーサ１８を介して基板６の主面６ａに接着される。
シートスイッチ３は、ライトガイド２の内面２ｃ側に設けられている。

シートスイッチ３は、ライトガイド２の内面２ｃ（一方の面）とシート体８の上面８ｃとの間に形成された粘着材４を介して、ライトガイド２に接着されている。
粘着材４は、支持材としての透明樹脂基材の両面に粘着層を形成した３層構造のものを用いてもよいし、１層構造（単層構造）（均質構造）のものを用いてもよいが、１層構造（単層構造）のものが好ましい。

１層構造（単層構造）の粘着材４は基材を使用しておらず、全体が粘着材料から形成されている。粘着材４は、１種類の粘着材料から均一に形成されていることが好ましい。
粘着材料としては、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂（シリコン系樹脂）、ポリウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、天然ゴム系粘着剤、合成ゴム系粘着剤などが挙げられる。

図５に示すように、粘着材４は、ライトガイド２の少なくとも外周部１３に形成することができる。例えば、図５に示す平面視矩形のライトガイド２の４つの辺部１４（外周部１３）に沿って、概略矩形枠状に形成することができる。粘着材４の幅は例えば０．５〜１ｍｍとすることができる。
粘着材４は、外周部１３だけでなく他の部分に形成してもよい。また、外周部１３の一部にのみ形成してもよい。

図１に示すように、粘着材４は、外縁部４ａが導入縁部２ａに達するように形成してもよいし、導入縁部２ａから離れた位置（例えば図１において導入縁部２ａから右に離れた位置）に形成してもよい。

次に、図６〜図８を参照してライトガイド２の作製方法の一例について説明する。
図６に示すように、下面２Ａａに内部散乱部９Ａを形成した第１シート体２Ａと、下面２Ｂａに表面散乱部９Ｂを形成した第２シート体２Ｂ（層状構造体）とを用意する。
第１シート体２Ａおよび第２シート体２Ｂは、光透過性を有するシート体であり、上述のライトガイド２の材料からなる。シート体２Ａ、２Ｂのうち少なくとも一方は、熱可塑性樹脂（ウレタン系樹脂等）からなることが好ましい。

図７および図８に示すように、第１シート体２Ａの下面２Ａａに第２シート体２Ｂの上面２Ｂｂを重ね合せるようにして、これら２枚のシート体２Ａ、２Ｂを積層し、一体化する。
シート体２Ａ、２Ｂが熱可塑性樹脂からなる場合には、シート体２Ａ、２Ｂを加熱し軟化させることによって、シート体２Ａ、２Ｂを隙間なく一体化できる。
これによって、内部散乱部９Ａおよび表面散乱部９Ｂを有するライトガイド２を得る。
このライトガイド２を、図１に示すように、粘着材４を介してシートスイッチ３の上面８ｃに接着して、図１に示す面状発光装置１０を得る。

この製造方法によれば、シート体２Ａ、２Ｂを積層することによって、ライトガイド２の内部に内部散乱部９Ａを容易に形成できる。
また、シート体２Ａ、２Ｂを積層するにあたり、これらを加熱することによって、シート体２Ａ、２Ｂを軟化させて隙間なく接合し、一体化を促進できる。
従って、シート体間の界面での反射に起因する輝度低下を防ぐことができる。

ライトガイド２は、シート体２Ａ、２Ｂを積層して一体化する方法に限らず、内部散乱部９Ａを形成した第１シート体２Ａの下面２Ａａ側に、印刷やモールドなどによって光透過性の層状構造体を形成する方法をとることもできる。

面状発光装置１０では、ライトガイド２の内部に内部散乱部９Ａが形成されているため、ライトガイド２の表面にのみ光取出部を有する構造（図３０参照）に比べ、散乱光の量を多くできる。従って、十分な光取出し量を得て、高輝度化を実現できる。
ライトガイド２の内部に光取出部９Ａを形成することによって、高輝度化が可能となる理由については以下の推測が可能である。
光源１からライトガイド２に導入される光の進行方向は均一ではなく、互いに異なる光路を有する複数の光を含む。これらのうち、ライトガイド２に対して小さい角度をとる光（例えば図４においてライトガイド２の面方向に沿って進行する光Ｌ５）は、ライトガイド２の表面（内面２ｃおよび外面２ｄ）に反射する頻度が低いため、表面にのみ光取出部を有するライトガイド（図３０参照）では光取出部に当たりにくくなる。
面状発光装置１０では、ライトガイド２の内部に内部散乱部９Ａが形成されているため、ライトガイド２に対して小さい角度をとる光でも散乱させることができる。従って、十分な光取出し量を得て、輝度向上が可能となる。

（第２実施形態）
図９および図１０は、本発明の第２の実施形態である面状発光装置のライトガイド２および光取出部２９を示す模式図である。以下の説明において、第１実施形態の面状発光装置１０との共通の構成については同一符号を付してその説明を省略する。
この面状発光装置は、光取出部９に代えて光取出部２９を備えている点で第１実施形態の面状発光装置１０と異なる。それ以外の構成は面状発光装置１０と同じとしてよい。

図９および図１０に示すように、光取出部２９は、内部散乱部９Ａと表面散乱部９Ｂとの相対位置が異なる。
光取出部２９は、表面散乱部９Ｂ（出射面（外面２ｄ）側から見て奥側に位置する散乱部）の少なくとも一部の平面視位置が、内部散乱部９Ａの平面視位置と異なるように形成されていることが好ましい。
なお、内部散乱部が表面散乱部よりも奥側に位置する場合（例えば表面散乱部９Ｂが内面２ｃにはなく外面２ｄに形成されている場合）には、内部散乱部の少なくとも一部の平面視位置が表面散乱部の平面視位置と異なることが好ましい。

図１０に示すように、この例では、表面散乱部９Ｂを構成するドット９ｂの形状、大きさおよびピッチは、内部散乱部９Ａのドット９ａと同じであるが、ドット９ａの中心９ｃの位置とドット９ｂの中心９ｄの平面視位置は互いに異なる。
ドット９ａ、９ｂの形成位置のずれ量（中心９ｃ、９ｄ間の距離）は、上述のドット９ａ、９ｂのピッチ以下とすることができる。

ドット９ｂの中心９ｄの平面視位置は、隣り合う３つのドット９ａの中心９ｃがなす正三角形の重心と重なる位置としてよい。図示例のドット９ａ、９ｂは、部分的に互いに重なっているが、ドット９ａ、９ｂは互いに重なる部分がなくてもよい。

内部散乱部９Ａと表面散乱部９Ｂとの相対位置が異なるライトガイド２を作製するには、図６〜図８に示すライトガイド２の作製工程において、内部散乱部９Ａと表面散乱部９Ｂとの位置がずれるように２枚のシート体２Ａ、２Ｂを積層すればよい。

この実施形態の面状発光装置では、内部散乱部９Ａと表面散乱部９Ｂとの平面視位置が互いにずれているため、より多くの散乱光を得て、さらなる高輝度化を図ることができる。
この効果が得られる理由については、図１１に示すように、出射面（外面２ｄ）側から見て奥側に位置する表面散乱部９Ｂのドット９ｂで散乱して得られた散乱光Ｌ４が、内部散乱部９Ａのドット９ａに遮られずに上方に向かい、散乱光Ｌ２（図１参照）として出射することによって、光取出し量が増すという推測が可能である。
また、図１１に示すように、内部散乱部９Ａと表面散乱部９Ｂとの平面視位置がずれているため、内部散乱部９Ａのドット９ａ、９ａ間を通過した光Ｌ１が、表面散乱部９Ｂに当たって散乱する確率が高くなるという推測も可能である。
また、内部散乱部９Ａと表面散乱部９Ｂとの相対位置をずらせることによって、ドット９ａ、９ｂの平面視位置が分散されるため、ドット９ａ、９ｂが局所的な発光点として視認しにくくなる。よって、発光ムラが生じるのを防止し、発光特性を良好にすることができる。

（第３実施形態）
図１２は、第３の実施形態である面状発光装置のライトガイド２および光取出部３９を示す模式図である。
光取出部３９は、表面散乱部９Ｂがなく、内部散乱部９Ａのみからなる点で図２の光取出部９と異なる。
この例の面状発光装置では、第１実施形態の面状発光装置１０と同様に、内部散乱部９Ａによって散乱光の量を多くできるため、十分な光取出し量を得て、高輝度化を実現できる。

（第４実施形態）
図１３は、第４の実施形態である面状発光装置のライトガイド２および光取出部４９を示す模式図である。
光取出部４９は、内部散乱部９Ａおよび表面散乱部９Ｂに加えて、ライトガイド２の外面２ｄに形成された第２表面散乱部９Ｅを有する点で図２の光取出部９と異なる。
第２表面散乱部９Ｅは、表面散乱部９Ｂと同様に、複数のドット９ｅから構成することができる。ドット９ｅは、表面散乱部９Ｂのドット９ｂと同様の構成とすることができる。
この例の面状発光装置では、内部散乱部９Ａおよび表面散乱部９Ｂに加え、第２表面散乱部９Ｅを有するので、さらなる高輝度化を図ることができる。

（第５実施形態）
図１４は、第５の実施形態である面状発光装置のライトガイド２および光取出部５９を示す模式図である。
この面状発光装置は、光取出部９に代えて光取出部５９を備えている点、およびライトガイド２の内面２ｃおよび外面２ｄにそれぞれ低屈折率層２４、２５が形成されている点で第１実施形態の面状発光装置１０と異なる。それ以外の構成は面状発光装置１０と同じとしてよい。

光取出部５９は、表面散乱部９Ｂがなく、内部散乱部５９Ａのみからなる点で図２の光取出部９と異なる。
内部散乱部５９Ａは、ライトガイド２の表面（内面２ｃまたは外面２ｄ）からの深さ位置が互いに異なる５つの層５９Ａ１〜５９Ａ５を有する。
第１層５９Ａ１は、一定の深さ位置にある複数のドット５９ａ１からなる。第２層５９Ａ２は、一定深さの複数のドット５９ａ２からなる。第３層５９Ａ３は、一定深さの複数のドット５９ａ３からなる。第４層５９Ａ４は、一定深さの複数のドット５９ａ４からなる。第５層５９Ａ５は、一定深さの複数のドット５９ａ５からなる。
ドット５９ａ１〜５９ａ５は、前述のドット９ａと同様の構成とすることができる。

層５９Ａ１〜５９Ａ５を構成するドット５９ａ１〜５９ａ５は、互いに同じ平面配置でもよいが、少なくとも一部が互いに異なる平面配置であってもよい。
例えば、２つの層を対比した時に、下層側（出射面（外面２ｄ）からみて奥側）の層の少なくとも一部の平面視位置が、上層側の層の平面視位置と異なることによって、光取出し量を多くすることができる。
内部散乱部は、１層構造であってもよいし、複数層構造であってもよい。前記層の数は、２以上の任意の数とすることができる。

低屈折率層２４、２５は、ライトガイド２より屈折率が低い材料からなる層であり、例えばフッ素樹脂が使用できる。
低屈折率層２４、２５の屈折率は、低いほど好ましく、例えば１．４以下（例えば１〜１．４）とすることができる。低屈折率層の厚さは、例えば０．０１〜０．０３ｍｍとすることができる。
図示例では、ライトガイド２の両面にそれぞれ低屈折率層２４、２５が形成されているが、ライトガイド２のいずれか一方にのみ低屈折率層を形成してもよい。

この例の面状発光装置では、内部散乱部が複数層化されているため、十分な光取出し量を得て、いっそうの高輝度化が可能となる。

光取出部５９を有するライトガイド２は次のようにして作製できる。
図１５に示すように、下面に層５９Ａ１を形成した第１シート体２Ａと、下面に層５９Ａ２を形成した第２シート体２Ｂと、下面に層５９Ａ３を形成した第３シート体２Ｃと、下面に層５９Ａ４を形成した第４シート体２Ｄと、下面に層５９Ａ５を形成した第５シート体２Ｅと、光取出部を形成していない第６シート体２Ｆとを用意する。
これらシート体２Ａ〜２Ｆを重ね、好ましくは加熱などにより軟化させるとともに一体化し、内部散乱部５９Ａからなる光取出部５９を有するライトガイド２を得る。
次いで、ライトガイド２の内面２ｃおよび外面２ｄに、フッ素樹脂等を塗布して低屈折率層２４、２５を形成する。

（第６実施形態）
図１６は、本発明の第６の実施形態である面状発光装置のライトガイド２および光取出部９、６９を示す模式図である。
この例では、ライトガイド２は、光取出部９Ａ、９Ｂを有する２層構造の光取出部９と、光取出部９に比べ光源１に近い光取出部６９とを有する。光取出部６９は、内部散乱部９Ａが形成されておらず、表面散乱部９Ｂのみからなる１層構造である。
この例の面状発光装置では、光取出部９は、光取出部６９に比べて光源１から離れた位置にあるが、２層構造であるため光取出し量を多くできる。
従って、輝度が低くなりやすい箇所でも十分な光取出し量を確保し、輝度の均一化を図ることができる。

（第７実施形態）
図１７は、本発明の第７の実施形態である面状発光装置４０を示す断面図である。
面状発光装置４０は、図１に示すシートスイッチ３に代えてタッチパッド３０（検知センサ）が用いられている。
タッチパッド３０は、入力センサ３１と、その一方の面に形成されたレジスト層３２（被覆樹脂層）とを備えている。
入力センサ３１は、人間の手指等の被検出体の近接または接触を検出するセンサである。ここでは、入力センサ３１は静電容量式の入力センサであって、基材３３の主面３３ａに設けられた配線層３４を有する。静電容量式の入力センサ３１は単純な構造であるため、薄型化が可能である。

基材３３は、例えばＰＥＴなどの樹脂で形成された板材である。基材３３は、ＰＥＮ(ポリエチレンナフタレート)、ポリイミド等からなるフレキシブル基板や、ガラスエポキシ樹脂等からなるリジッド基板であってもよい。

配線層３４は、例えば複数の電極３４ａを有する。人間の手指等の被検出体と電極３４ａとの間の静電容量は、被検出体と電極３４ａとの間の対向面積や離間距離によって変化するため、被検出体と電極３４ａは可変容量部を形成する。
可変容量部の静電容量の変化は検出手段（図示略）で検出され、その検出値に基づいて制御部（図示略）で被検出体による入力操作、その位置等が把握される。

配線層３４は、例えば、銀粒子を含む銀ペーストを基材３３上にスクリーン印刷した後に加熱することで形成することができる。配線層３４は、基材３３に積層した銅箔をエッチングすることにより形成してもよい。
レジスト層３２は、配線層３４間の電気絶縁性を確保するとともに酸化を防止するもので、入力センサ３１の一方の面（ライトガイド２側の面）側に、基材３３および配線層３４を覆って形成される。レジスト層３２としては、例えば汎用のソルダレジストを使用できる。

（第８実施形態）
本発明では、図１に示すシートスイッチ３に代えて、感圧式のメンブレンスイッチ（検知センサ）を使用することもできる。
図１８は、メンブレンスイッチの一例を示すもので、このメンブレンスイッチ５０は、対向面５２ａに下部電極５４が形成された下部基板５２の上に上部基板５１が設けられ、上部基板５１の対向面５１ａに上部電極５３が形成されている。基板５１、５２はスペーサ５５によって互いに隔てられている。

基板５１、５２およびスペーサ５５は例えばＰＥＴなどの樹脂からなる。電極５３、５４は例えば銀ペーストなどにより形成することができる。
上部基板５１の上面５１ｂは粘着材（図示略）によってライトガイド（図示略）に接着される。
メンブレンスイッチ５０では、被検出体（人間の手指等）による押圧によって上部基板５１が撓むと、上部電極５３が下部電極５４に当接し、これらが導通して入力操作等が検出される。

（第９実施形態）
図１９に示すように、ライトガイド２の外面２ｄには、ライトガイド２を区画する溝部４１を形成してもよい。溝部４１は、ライトガイド２を貫通して形成することもできるし、内面２ｃに達しない深さとすることもできる。溝部４１は、レーザー加工などにより形成することができる。
溝部４１は、平面視においてライトガイド２を複数領域に区画するように形成することができる。溝部４１は１つに限らず、複数形成してもよい。

溝部４１の内部には、その少なくとも一部に、光反射性粒子を含む光反射性樹脂４２（光反射性材料）が埋め込まれる。
光反射性樹脂４２は、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、酢酸ビニル樹脂等を含む主剤に、酸化チタン、炭酸カルシウムなどの顔料（光反射性粒子）を添加した材料である。光反射性粒子としては、特に酸化チタンが好ましい。
この構造によれば、ライトガイド２内の光Ｌ１が溝部４１の内面４１ａで内部反射し、再利用される。このため、光の利用効率を高め、目的とする領域における輝度を高めることができる。
図示例の溝部４１は、外面２ｄ側から形成されているが、逆に、内面２ｃ側から形成してもよいし、ライトガイド２の両面にそれぞれ形成してもよい。

（試験例１）
図１２に示すように、内部散乱部９Ａのみからなる光取出部３９を備えたライトガイド２を用いた面状発光装置１０を作製した。光取出部３９は、操作キー１１（図１参照）相当部分に形成した。
下面２Ａａに内部散乱部９Ａを形成したポリウレタン系樹脂製の第１シート体２Ａ（厚さ０．２ｍｍ）と、光取出部を形成していないポリウレタン系樹脂製の第２シート体２Ｂ（厚さ０．２ｍｍ）とを重ねあわせ、７０℃、１分間の加熱処理によりシート体２Ａ、２Ｂを軟化させるとともに一体化することによりライトガイド２（厚さ０．４ｍｍ）を作製した（図６〜図８参照）。
内部散乱部９Ａを構成するドット９ａは、酸化チタンを顔料として含むインクからなる層であり、外径０．２〜０．６ｍｍの平面視円形とした。
内部散乱部９Ａのドット９ａのピッチ（隣り合うドット９ａの中心９ｃどうしの距離（図２および図３参照）は０．７ｍｍとした。

図２２は、試験例１の面状発光装置１０の輝度分布を示す図である。光取出部３９の平均輝度を表１に示す。
表１には、表面にのみ光取出部を有するライトガイド（図３０参照）を用いた試験例５の光取出部の平均輝度に対する、試験例１の平均輝度の比率（％）を併せて示す。

（試験例２）
図２および図３に示すように、光取出部９が内部散乱部９Ａと表面散乱部９Ｂとを有すること以外は試験例１と同様の面状発光装置１０を作製した。
内部散乱部９Ａは試験例１と同様の構成とした。表面散乱部９Ｂを構成するドット９ｂの形状、大きさ、ピッチおよび平面配置は、内部散乱部９Ａのドット９ａと同じである。
図２３は、試験例２の面状発光装置１０の輝度分布を示す図である。光取出部９の平均輝度、および試験例５との比較における平均輝度の比率（％）を表１に示す。

（試験例３）
図９および図１０に示すように、光取出部２９の内部散乱部９Ａと表面散乱部９Ｂとの平面視位置が互いに異なること以外は試験例２と同様の面状発光装置１０を作製した。
ドット９ａ、９ｂのずれ距離（ドット９ａとこれに最も近いドット９ｂとの中心９ｃ、９ｄ同士の距離（図９および図１０参照））は、０．５ｍｍとした。
図２４は、試験例３の面状発光装置１０の輝度分布を示す図である。光取出部２９の平均輝度、および試験例５との比較における平均輝度の比率（％）を表１に示す。

（試験例４）
ドット９ａ、９ｂのずれ距離を０．２５ｍｍとすること以外は試験例３と同様の面状発光装置１０を作製した。
図２５は、試験例４の面状発光装置１０の輝度分布を示す図である。光取出部２９の平均輝度、および試験例５との比較における平均輝度の比率（％）を表１に示す。

（試験例５）
図３０に示すように、内部散乱部９Ａがなく、表面（内面２ｃ）にのみ光取出部７９が形成されたこと以外は試験例１と同様の面状発光装置を作製した。
光取出部７９を構成するドット７９ａの形状、大きさ、ピッチ、および平面配置は、試験例１の内部散乱部９Ａのドット９ａと同じである。
図２６は、試験例５の面状発光装置の輝度分布を示す図である。光取出部の平均輝度を表１に示す。

表１に示すように、内部散乱部９Ａを有する試験例１では、表面にのみ光取出部７９を有する試験例５に比べ、輝度が高くなった。この結果より、内部に光取出部を形成することにより輝度を高めることができることが確認された。
２層の光取出部９Ａ、９Ｂを有する試験例２では、輝度をさらに高めることができた。
試験例２と試験例３、４の比較より、２層の光取出部９Ａ、９Ｂの平面視位置を互いにずらせることにより、輝度向上が可能であることが確認された。

（試験例６）
図２０に示すように、第１シート体２Ａと第２シート体２Ｂを積層した後、これらに加熱処理を施さないこと以外は試験例２と同様にして面状発光装置１０を作製した。第１シート体２Ａと第２シート体２Ｂとの間には界面が形成されていた。
図２７は、試験例６の面状発光装置の輝度分布を示す図である。光取出部の平均輝度、および試験例２との比較における平均輝度の比率（％）を表２に示す。

（試験例７）
図２１に示すように、ライトガイド２に内部散乱部９Ａがなく、内面２ｃに表面散乱部９Ｂが形成され、外面２ｄに第２表面散乱部９Ｅが形成された面状発光装置を作製した。
第２表面散乱部９Ｅのドット９ｅの形状、大きさピッチおよび平面配置は、表面散乱部９Ｂのドット９ｂと同じである。それ以外の構成は試験例１と同様とした。
図２８は、試験例７の面状発光装置の輝度分布を示す図である。光取出部の平均輝度、および試験例２との比較における平均輝度の比率（％）を表２に示す。

表２に示すように、ライトガイド２の内部に光取出部がない試験例７に比べ、同じ２層構造でも内部に光取出部９Ａを有する試験例２では、輝度が高くなった。この結果より、光取出部を内部に形成することによる輝度向上効果は明らかである。
また、ライトガイド２を構成するシート体２Ａ、２Ｂ間に界面が残る試験例６に比べ、シート体２Ａ、２Ｂが完全に一体化して界面が残っていない試験例２では、高い輝度が得られた。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。例えば、内部散乱部および表面散乱部は、インク層に限定されず、光源からの光を散乱させる構造であれば、他の構造であってもよい。
内部散乱部は、ライトガイド２の内部に形成された多数の粒子部から構成してもよい。
粒子部は、例えばライトガイドの屈折率とは異なる屈折率を有する透明粒子からなり、ライトガイド内に分散状態で形成することができる。粒子部は、例えばライトガイド内に形成された気泡（空気）であってもよいし、ガラス、樹脂等の透明材料からなる粒子であってもよい。
また、表面散乱部は、レーザ加工、サンドブラスト加工、シボ加工等によってライトガイド表面を粗面化することにより形成された微小な表面凹凸部であってもよい。

１・・・光源、２・・・ライトガイド、２Ａ・・・第１シート体、２ａ・・・導入縁部（光源からの光が導入される部分のライトガイドの縁部）、２Ｂ・・・第２シート体（層状構造体）、２ｃ・・・ライトガイドの内面、２ｄ・・・ライトガイドの外面（出射面）、３・・・シートスイッチ（検知センサ）、９、２９、３９、４９、５９・・・光取出部、９Ａ、５９Ａ・・・内部散乱部、９Ｂ、９Ｅ・・・表面散乱部、１０、４０・・・面状発光装置、２４、２５・・・低屈折率層、３０・・・タッチパッド（検知センサ）、５０・・・メンブレンスイッチ（検知センサ）、５９Ａ１〜５９Ａ５・・・層。

Claims (9)

1. 光源と、
   前記光源からの光が縁部から導入されて面方向に導かれるシート状のライトガイドと、
   前記ライトガイドの一方の面側に設けられた検知センサと、を備え、
   前記ライトガイドには、前記光を散乱させて出射させる光取出部が形成され、
   前記光取出部は、前記ライトガイドに内蔵して形成された内部散乱部を有することを特徴とする面状発光装置。
2. 前記光取出部は、前記ライトガイドの少なくともいずれか一方の面に形成された表面散乱部を有することを特徴とする請求項１に記載の面状発光装置。
3. 前記内部散乱部と前記表面散乱部のうち、前記ライトガイドの出射面から見て奥側に位置する一方の散乱部の少なくとも一部の平面視位置が、他方の散乱部の平面視位置と異なることを特徴とする請求項２に記載の面状発光装置。
4. 内部散乱部は、１層または複数層構造を有することを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の面状発光装置。
5. 前記ライトガイドのいずれか一方または両方の面に、前記ライトガイドより屈折率が低い低屈折率層が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の面状発光装置。
6. 前記ライトガイドは、熱可塑性樹脂からなることを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか１項に記載の面状発光装置。
7. 前記ライトガイドの少なくとも一方の面には、前記ライトガイド内の光を内部反射する溝部が少なくとも１つ形成され、
   前記溝部の内部の少なくとも一部に、光反射性粒子を含む光反射性材料が埋め込まれていることを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか１項に記載の面状発光装置。
8. 請求項１〜７のうちいずれか１項に記載の面状発光装置の製造方法であって、
   少なくとも一方の面に前記内部散乱部が形成された光透過性のシート体を用意し、このシート体の前記内部散乱部が形成された面に、光透過性の層状構造体を形成することによって、前記ライトガイドを作製することを特徴とする面状発光装置の製造方法。
9. 前記シート材が熱可塑性樹脂からなり、
   前記層状構造体の形成にあたって、前記シート材を加熱し軟化させることを特徴とする請求項８に記載の面状発光装置の製造方法。