JP2015195139A - フロントライト - Google Patents

Abstract

【課題】透明インクを用いて形成された光反射部による薄曇りが抑制され、かつ製作コストが低減された電子ペーパー用フロントライトを提供する。
【解決手段】導光板１１と、導光板１１の少なくとも１つの端部に配置された、導光板１１内に光を入射する１つ又は複数の光源１３と、導光板１１に設けられた、導光板内１１内を伝播する光を散乱させる線状光散乱部１２と、を備え、線状光散乱部１２は、導光板１１の表面及び裏面の少なくとも１方の面に透明インクで描かれた線状の幾何学パターンとして形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、フロントライトに関する。より具体的には、本発明は、電子ペーパーに用いるフロントライトに関する。

近年、太陽光や蛍光灯などの光を反射させて画面を表示する反射型の電子ペーパーが普及しているが、反射型のみの構成の場合、外部からの光がない場合には画面の表示を視認することができない。このため、反射型電子ペーパーの視認側表面に、平面発光する導光板からなるフロントライトを配置した電子ペーパー表示装置が市販されている（例えば、特許文献１、２参照）。

この電子ペーパー表示装置では、電子ペーパー本体の前面に配置されたフロントライトユニットすなわち導光板が、表面及び裏面から入射された光を透過可能であると共に端部から入射された光を導光し散乱させて少なくとも電子ペーパー本体側に出射させる導光散乱部材を有しているので、光源からの光を導光しつつ散乱させて電子ペーパー本体を前面側から照明し、その反射光を導光散乱部材の裏面から表面に透過させることで、暗所であっても表示内容を視認することができるようになっている。このような導光散乱部材としては、透明導光板の表面に白色インク等を用いて反射ドットを印刷したものや、透明導光板の表面に微細な凹凸を形成したもの、透明導光板表面にドット状の凹部を形成したもの等が開示されている（例えば、特許文献１、２参照）。

特開２００８−２２４９００号公報 特開２０１３−１９５４６０号公報

しかしながら、導光板の表面に微細な凹凸を形成する場合には、精密な金型が必要であり、金型自体が非常に高価となることから、導光板の価格も高くなるという問題があり、また、導光板のサイズに応じて金型を作成する必要があるので、導光板のサイズの変更を容易にできないという問題もある。一方、導光板の表面全体に、光学設計された配置で白色透明インク等の微細ドットを無数に印刷する方法の場合、製作コストは低く抑えることができ、さらに導光板のサイズの変更も比較的簡単にできるが、透明インクが白光りして電子ペーパーの表示画面が薄曇りしたように見えてしまうという問題がある。
本発明は上記問題に鑑みなされたもので、透明インクを用いて形成された光散乱部による薄曇りが抑制され、かつ製作コストが低減された電子ペーパー用フロントライトを提供することを目的とする。

本発明のフロントライトの特徴は、電子ペーパー用フロントライトであって、導光板と、その導光板の少なくとも１つの端部に配置され、導光板内に光を入射する１つ又は複数の光源と、導光板に設けられた、導光板内を伝播する光を散乱させる光散乱部と、を備え、その光散乱部は、導光板の表面及び裏面の少なくとも１方の面に透明インクで描かれた線状の幾何学パターンとして形成されていることを要旨とする。

上記幾何学パターンは、３角形、４角形、６角形、若しくはその他の多角形、又は、円形であることが好ましい。

上記線状光散乱部が設けられた部分のフロントライトの全光線透過率が６０％以上であり、幾何学パターンは、０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下の太さの線で描かれていることが好ましい。

上記幾何学パターンは、その幾何学パターンの１つに内接する円の直径がφ１ｍｍ以上、φ１０ｍｍ以下、より好ましくはφ１ｍｍ以上、φ５ｍｍ以下となる大きさであることが好ましい。

上記光源は、導光板の対向する両端部に設けられていることが好ましい。

上記幾何学パターンが、導光板の電子ペーパーに対向する面と反対側の表面に形成されているのが好ましい。

上記のようなフロントライトを電子ペーパーの表示画面側に配置した電子ペーパー装置では、夜間又は暗部においても、外部からの光がある場合と同様に画面の表示を視認することができる。

本発明によれば、透明インクを用いて形成された光散乱部による薄曇りが抑制され、かつ製作コストが低減された電子ペーパー用フロントライトを提供することができる。

（ａ）本発明の実施例に係る、フロントライトを備えた電子ペーパーの上面図である。 （ｂ）図１（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。 （ａ）本発明の比較例に係る、フロントライトを備えた電子ペーパーの上面図である。 （ｂ）図２（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という。）について詳細に説明する。なお、添付図面の寸法関係は、実体の寸法関係を表すものでなない。

本発明の実施形態に係るフロントライトについて図面を参照して説明する。図１（ａ）は、本発明の実施例に係るフロントライトを備えた電子ペーパー装置の上面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。

本実施形態に係るフロントライト１０は、導光板１１と導光板１１の少なくとも１つ端部に配置された１つ又は複数の光源１３とを備え、導光板１１の少なくとも１方の面には線状光散乱部１２が形成されている。図では、導光板１１の対向する両端部にそれぞれ複数の光源１３が設けられている。線状光散乱部１２は、導光板１１の表面（図の上面、すなわち、導光板１１の電子ペーパー１５に対向する面と反対側の表面）に透明インクで描かれた線状の幾何学パターン（図では６角形）として形成されている。

フロントライト１０の導光板１１は、タッチスクリーン１４を介して電子ペーパー１５に積層され、電子ペーパー装置１を構成する。タッチスクリーン１４と電子ペーパー１５の間、導光板１１の表面等には、適宜保護膜（図示せず）を設けるのが好ましい。

線状光散乱部１２は、導光板１１の表面（図１（ｂ）の上面、すなわち、導光板１１の電子ペーパー１５に対向する面と反対側の表面）に透明インクで描かれた線状の幾何学パターン（図では６角形）として形成されている。

光源１３としては、ＬＥＤ、蛍光灯、白熱灯、水銀灯等を用いることができ、電子ペーパー１５の表示画面全体が均一に明るくなるような構成をとることができれば、導光板１１の１つの端部に光源１３を１つだけ設けることもできるが、導光板１１の１つの端部又は両端部に複数の光源１３を設けるのが好ましい。

導光板１１は、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、ＡＢＳ樹脂、アクリロニトリルスチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ナイロン、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリビニルルコール樹脂、トリアセチルセルロース樹脂、ポリオレフィン系樹脂、シクロオレフィン系樹脂から選択したいずれかの透明樹脂、又はガラスから構成することができる。

導光板１１の表面（図の上面）及び裏面（図の下面）の少なくとも１方の面（図では上面）には、透明インクで描かれた線状の幾何学パターン（図では６角形）として形成された線状光散乱部１２が設けられている。この幾何学パターンは、３角形、４角形、６角形、若しくはその他の多角形、又は、円形で構成することができる。

光源１３から発射されて導光板１１に入射した光は、導光板１１の内部を伝播して、線状光散乱部１２の幾何学パターンで反射され、図の下方に進行して電子ペーパー１５に照射され、再び図の上方に反射される。

線状光散乱部１２が設けられた部分のフロントライト１０は、６０％以上の全光線透過率を有することが好ましい。この全光線透過率が６０％未満であると、電子ペーパー装置１の表示画面で幾何学パターンが目立ってしまう。

６０％以上の全光線透過率を有する線状光散乱部１２の幾何学パターンは、透明インクを用いて形成される。透明インクとしては、シリカ、シリカにコーティングしたもの、ポーラスシリカ、中空シリカ、ガラス等、又は酸化チタン、チタン酸バリウム、硫酸バリウム、酸化セリウム等の金属酸化物、又はアクリル、スチレン、ベンゾグアナミンなどの樹脂ビーズ、又は方解石などの微細粒子の拡散材を、バインダーに分散させたものを用いることができる。バインダーとしては、アクリル樹脂、エマルジョンアクリル樹脂、アクリルウレタン樹脂、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリエステル樹脂やこれらの混合物等を用いることができる。

具体的には、透明インクとして、「ＣＲＩ−ＯＶＥＲ００１」（ケムリッチ社製商品名）、「ＬＤＡ／ＬＴ」（ケムリッチ社製商品名）、「５ＨメジウムＨ型ハーフトーンシリーズ」（十条ケミカル株式会社商品名）等を用いることができる。

線状光散乱部１２は、このような拡散インクをスクリーン印刷やオフセット印刷、凸版印刷、インクジェット印刷等の方法で幾何学パターンを印刷して形成される。

厚さ０．２ｍｍのポリカーボネート（ＰＣ）フィルムの基板に８〜１０μｍの厚さに透明インクを印刷した場合、波長５５０ｎｍの光に対して、「ＣＲＩ−ＯＶＥＲ００１」では１７％の反射率と８３％の全光線透過率を示し、「ＬＤＡ／ＬＤ」では２４％の反射率と６８％の全光線透過率を示す。

線状光散乱部１２の幾何学パターンは、０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下の太さの線で描かれることが好ましい。線の太さが０．１ｍｍ未満であると反射光の強度が不十分になり、２ｍｍを超えると、全光線透過率が６０％以上の透明インクを用いて幾何学パターンを形成しても、電子ペーパー装置１の表示画面で幾何学パターンが目立ってしまう。

光源１３は、図１（ａ）に示したように、導光板１１の端部にそれぞれ複数の光源１３を配置しても、導光板１１内を導波する光は、順次線状光散乱部１２で反射され、電子ペーパー１５に照射される毎に、導波する光の強度が減少するため、光源からの導光距離が長くなれば長くなるほど光量が減少し、電子ペーパーを照射する光量が少なくなる。このことから図１に示す例では、導光板１１の図１（ａ）の中央部に対応する電子ペーパー装置１の表示画面は、周縁部に対応する電子ペーパー装置１の表示画面に比べて、暗くなる傾向がある。そこで線状光散乱部１２を周縁部では大きく描き、光を反射する部分を粗にし、一方、中央部程小さく描くようにして、光を反射する部分を密にすることで全体的に明るさが均一となるようにしても良い。

また、線状光散乱部１２があまりに小さく密になりすぎると、白光して曇ったかのようになり、あまりに大きくし過ぎると反射光量が足りず、電子ペーパーが見にくくなる。このことを考えれば、図１（ａ）に示されるような幾何学パターンの１つに内接する円の直径（図１（ａ）に示した６角形の場合は対辺距離に相当）がφ１ｍｍ以上、φ１０ｍｍ以下、より好ましくはφ１ｍｍ以上、φ５ｍｍ以下の範囲となる程度の幾何学パターンの大きさにするのが好適である。

タッチスクリーン１４は、接触する指に流れる電気に反応して、その指の動きを演算命令に変換する静電容量方式の公知のものを用いることができる。タッチスクリーン１４は、基材となる透明樹脂に、補助電極（図示せず）、引出線（図示せず）を配置して構成される。

タッチスクリーン１４の基材となる透明樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリル系樹脂などの硬質材料や、熱可塑性ポリウレタン、熱硬化性ポリウレタン、シリコーンゴムなどの弾性材料からなるものを好適に用いることができる。

電子ペーパー１５としては、公知（綜研化学株式会社、「ツイストボール型電子ペーパー材料開発に関するお知らせ」、プレスレリース、２００８年１０月２２）のツイストボール型電子ペーパーを好適に用いることができる。

このツイストボール型電子ペーパーは、黒色でプラスに帯電した黒色相と、白色でマイナスに帯電した白色相とを有するφ１００μｍ以下の粒子径のツイストボールをマイクロカプセル化したプラスチックシートを、表示用電極の間に貼り合わせた構造となっており、全厚さが０．５ｍｍ以下の軽量、大面積のツイストボール型電子ペーパーが入手可能になっている。

（実施例）
図１（ｂ）の導光板１１として厚さ０．２ｍｍのポリカーボネート（ＰＣ）フィルム「パンライトＰＣ−２１５１」（帝人化成社製商品名）を用い、その片側表面に線状光散乱部１２として透明インク「ＣＲＩ−ＯＶＥＲ００１」（ケムリッチ社製商品名）を厚さ約１０μｍ、幅約１ｍｍの線状にスクリーン印刷して、対辺距離５ｍｍの６角形の幾何学パターンを形成した。厚さ約１０μｍに「ＣＲＩ−ＯＶＥＲ００１」を印刷した厚さ０．２ｍｍのＰＣフィルムは、波長５５０ｎｍの光に対して、１７％の反射率と８３％の全光線透過率を示した。
図１（ａ）、（ｂ）に示したように、導光板１１の幾何学パターンの線状光散乱部１２を形成した面を上にして、導光板１１の対向する端部（図の左右の端部）のそれぞれに光源１３として複数のＬＥＤを配置した。
これら幾何学パターンの線状光散乱部１２を有する導光板１１と光源１３により、フロントライト１０を構成した。
タッチスクリーン１４の基材としては、厚さ０．２ｍｍのＰＣフィルムを用いた。
電子ペーパー１５としては、ＩＴＯ膜／ツイストボール分散シリコーン樹脂シート／Ａｌ膜の積層を基本構成とする、厚さ０．５ｍｍのツイストボール型電子ペーパーを用いた。
これらフロントライト１０、タッチスクリーン１４、電子ペーパー１５を図１（ｂ）に示したように積層して、電子ペーパー装置１を得た。積層した層間の接着には、アクリル系の透明樹脂接着剤を用いた。

本実施例の電子ペーパー装置１で、夜間、暗所においても、外光がある場合と同様に、明るさが均一で、線状光散乱部１２の６角幾何学パターンが視認されない表示画面が得られることが確認された。

（比較例１）
図２（ｂ）の導光板２１として厚さ０．２ｍｍのポリカーボネート（ＰＣ）フィルム「パンライトＰＣ−２１５１」（帝人化成社製商品名）を用い、その片側表面にドット状光散乱部２２として透明インク「ＣＲＩ−ＯＶＥＲ００１」（ケムリッチ社製商品名）をスクリーン印刷して、厚さ約１０μｍ、直径φ０．１〜０．１７ｍｍのドット状光散乱部２２を面積比率１５％で導光板２１の片側面（図の上面）全体に分布させた。厚さ１５μｍに「ＣＲＩ−ＯＶＥＲ００１」を印刷した厚さ０．２ｍｍのＰＣフィルムは、波長５５０ｎｍの光に対して、１７％の反射率と８３％の全光線透過率を示した。
図２（ａ）、（ｂ）に示したように、導光板２１のドット状光散乱部２２を形成した面を上にして、導光板２１の対向する端部（図の左右の端部）のそれぞれに光源２３として複数のＬＥＤを配置した。
これらドット状光散乱部２２を有する導光板２１と光源２３により、フロントライト２０を構成した。
タッチスクリーン２４の基材としては、厚さ０．２ｍｍのＰＣフィルムを用いた。
電子ペーパー２５としては、ＩＴＯ膜／ツイストボール分散シリコーン樹脂シート／Ａｌ膜の積層を基本構成とする、厚さ０．５ｍｍのツイストボール型電子ペーパーを用いた。
これらフロントライト２０、タッチスクリーン２４、電子ペーパー２５を図２（ｂ）に示したように積層して、電子ペーパー装置２を得た。積層した層間の接着には、アクリル系の透明樹脂接着剤を用いた。

本比較例の電子ペーパー装置２では、表示画面全体に配置された透明インクのドット状光拡散部に起因して、電子ペーパー２５の表示画面が薄曇りした状態に見えるという結果となった。

以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。またその様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１ 電子ペーパー装置
１０ フロントライト
１１ 導光板
１２ 線状光散乱部
１３ 光源
１４ タッチスクリーン
１５ 電子ペーパー
２ 電子ペーパー装置
２０ フロントライト
２１ 導光板
２２ ドット状光散乱部
２３ 光源
２４ タッチスクリーン
２５ 電子ペーパー

Claims (9)

1. 電子ペーパー用フロントライトであって、
   導光板と、
   前記導光板の少なくとも１つの端部に配置され、前記導光板内に光を入射する１つ又は複数の光源と、
   前記導光板に設けられた、前記導光板内を伝播する光を散乱させる線状光散乱部と、
   を備え、
   前記線状光散乱部は、前記導光板の表面及び裏面の少なくとも１方の面に透明インクで描かれた線状の幾何学パターンとして形成されていることを特徴とするフロントライト。
2. 前記幾何学パターンは、多角形であることを特徴とする請求項１に記載のフロントライト。
3. 前記幾何学パターンは、３角形、４角形、又は６角形のいずれかであることを特徴とする請求項２に記載のフロントライト。
4. 前記幾何学パターンは、円形であることを特徴とする請求項１に記載のフロントライト。
5. 前記線状光散乱部が設けられた部分の前記フロントライトの全光線透過率が６０％以上であり、
   前記幾何学パターンは、０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下の太さの線で描かれていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のフロントライト。
6. 前記幾何学パターンは、その幾何学パターンの１つに内接する円の直径がφ１ｍｍ以上、φ１０ｍｍ以下となる大きさであることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のフロントライト。
7. 前記光源は、前記導光板の対向する両端部に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のフロントライト。
8. 前記幾何学パターンは、前記導光板の前記電子ペーパーに対向する面と反対側の表面に形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のフロントライト。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載のフロントライトが表示画面側に配置されていることを特徴とする電子ペーパー装置。

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