JP2016170198A - 立体視構造体、意匠付タッチセンサ、タッチパネル及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】文字等の絵柄が浮き出るような見た目を実現することができる立体視構造体、タッチパネル及び電子機器を提供すること。【解決手段】本発明の立体視構造体は、内部に複数の反射面を有して一部の光を反射するとともに透光性を有する多層反射構造体と、光を反射する反射層と、多層反射構造体と反射層との間に設けられた導光層と、導光層内に設けられ、導光層と光の散乱の程度が異なる意匠形成層と、を備えたことを特徴とする。多層反射構造体は、隣り合う層で互いに異なる屈折率を有していてもよい。【選択図】図１

Description

本発明は、意匠形成層に形成された文字等の絵柄を立体的に見せることができる立体視構造体、意匠付タッチセンサ、タッチパネル及び電子機器に関する。

電子機器の表面などに設けられる意匠パネルとして文字等の絵柄が立体的に表示して装飾効果を高めるものが使用されることがある。特許文献１には、対向して配置したミラーの少なくともいずれか一方を表示面とする表示装置が開示される。この表示装置は、表示面を構成するミラーを半透過型ミラーとして、ミラー間に光射出部を備えた構成となっている。

また、特許文献２には、鏡面と、透光性層を介して鏡面の上方に形成されたハーフミラー層と、鏡面とハーフミラー層との間で、かつ鏡面から離間した位置において所望の形状を発光させる発光手段と、を備えた表示装置が開示される。この表示装置では、鏡像の生成及び反射を繰り返すことで、手前から奥へと連続的に連なる複数の発光像がハーフミラー層を介して観察されるようになる。
観察される。

特開２００６−０５８３９４号公報 特開２００８−０７０６９７号公報

しかしながら、いずれの技術においても、表示は文字等の絵柄が重なって表示される多重表示であり、浮き出るような見た目にはならない。

本発明は、文字等の絵柄が浮き出るような見た目を実現することができる立体視構造体、意匠付タッチセンサ、タッチパネル及び電子機器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の立体視構造体は、内部に複数の反射面を有して一部の光を反射するとともに透光性を有する多層反射構造体と、光を反射する反射層と、多層反射構造体と反射層との間に設けられた導光層と、導光層内に設けられ、導光層と光の散乱の程度が異なる意匠形成層と、を備えたことを特徴とする。

このような構成によれば、導光層で導かれた光が意匠形成層で散乱及び反射して多層反射構造体に向かう。散乱光及び反射光は多層反射構造体の複数の反射面で反射及び透過を繰り返して多層反射構造体の外側へ透過していく。これにより、多層反射構造体の外側から見ると、意匠形成層に形成された文字等の絵柄が特定の方向に尾を引くように見えて、立体的に浮き出て見えるようになる。

本発明の立体視構造体において、多層反射構造体は、隣り合う層で互いに異なる屈折率を有していてもよい。これにより、隣り合う層の屈折率差に基づいて意匠形成層で散乱した光の反射及び透過の特性が設定される。

本発明の立体視構造体において、多層反射構造体は、複数のハーフミラー層と複数の光透過性層とが交互に積層された構造を有していてもよい。これにより、ハーフミラー層と光透過性層との光の反射及び透過の特性によって意匠形成層で散乱した光の反射および透過の特性が設定される。

本発明の立体視構造体において、意匠形成層は、導光層よりも光を散乱しやすくなっていてもよい。これにより、導光層に導かれた光が意匠形成層で散乱して多層反射構造体へ向かうようになる。

本発明の立体視構造体において、意匠形成層は、導光層よりも光を散乱しにくくなっていてもよい。これにより、導光層で散乱した光が意匠形成層で反射して多層反射構造体へ向かうようになる。

本発明の立体視構造体において、前記導光層の端部から光を入射可能とされた光源をさらに備え、導光層は、光源から出射された光を導光層の端部から内部に向けて導くようにしてもよい。このような構成によれば、光源から出射された光が導光層に導かれ、意匠形成層で散乱及び反射して多層反射構造体へ向かう。すなわち、光源から光を出射した際には意匠形成層に形成された文字等の絵柄が特定の方向に尾を引くように見え、立体的に浮き出て見える。一方、光源から光を出射しない場合には、意匠形成層で散乱及び反射する光が少ないため、意匠形成層に形成された文字等の絵柄はほとんど浮き出ないようになる。

本発明の意匠付タッチセンサは、上記の立体視構造体と、立体視構造体と積層されたタッチセンサとを備えたことを特徴とする。また、本発明のタッチパネルは、表示パネルと、タッチセンサと、上記の立体視構造体と、の積層体を有することを特徴とする。このような構成によれば、タッチセンサおよびタッチパネルの意匠として、立体視構造体の意匠形成層に形成された文字等の絵柄が特定方向に尾を引くように浮き出て見えるようになり、意匠性を高めることができる。

本発明の電子機器は、上記の意匠付タッチセンサおよびタッチパネルのうち少なくとも一つを備えたことを特徴とする。このような構成によれば、タッチセンサ、タッチパネルを備えた電子機器の意匠として、立体視構造体の意匠形成層に形成された文字等の絵柄が特定方向に尾を引くように浮き出て見えるようになり、意匠性を高めることができる。

本発明によれば、文字等の絵柄が浮き出るような見た目を実現することができる立体視構造体、意匠付タッチセンサ、タッチパネル及び電子機器を提供することが可能になる。

（ａ）及び（ｂ）は、第１実施形態に係る立体視構造体を例示する断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、意匠形成層の見え方の例を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は、第１実施形態の他の例に係る立体視構造体を例示する断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、第２実施形態に係る立体視構造体を例示する断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、適用例について示す模式図である。 （ａ）及び（ｂ）は、適用例について示す模式図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、同一の部材には同一の符号を付し、一度説明した部材については適宜その説明を省略する。

（第１実施形態）
図１（ａ）及び（ｂ）は、第１実施形態に係る立体視構造体を例示する断面図である。
図１（ａ）には立体視構造体１の構成が表され、図１（ｂ）には多層反射構造体１０の部分拡大断面図が表される。

図１に表したように、本実施形態に係る立体視構造体１は、多層反射構造体１０と、反射層２０と、導光層３０と、意匠形成層４０と、を備える。導光層３０は、多層反射構造体１０と反射層２０との間に設けられる。意匠形成層４０は、導光層３０内に設けられる。このような立体視構造体１は、意匠形成層４０に形成された文字等の絵柄を立体的に見せる構造体である。

多層反射構造体１０は、内部に複数の反射面１０ｒを有する。多層反射構造体１０に向かう光の一部は反射面１０ｒで反射する、他の一部は透過する。多層反射構造体１０は複数の層の積層構造体である。本実施形態では、第１層１０−１、第２層１０−２、…、第ｎ層１０−ｎ（ｎは自然数）が積層される。本実施形態において、多層反射構造体１０の第１層１０−１、第２層１０−２、…、第ｎ層１０−ｎの積層方向を第１方向Ｄ１、第１方向Ｄ１と直交する方向を第２方向Ｄ２と言うことにする。

多層反射構造体１０において、隣り合う層の光の屈折率は互いに異なっている。本実施形態における屈折率は、可視光領域の特定の波長の光についての屈折率のことである。また、本実施形態においては、可視光のことを単に「光」と言うことにする。

例えば、第１層１０−１の屈折率は、第２層１０−２の屈折率よりも低く、第２層１０−２の屈折率は第３層１０−３の屈折率よりも高い。第１層１０−１〜第ｎ層１０−ｎのそれぞれの屈折率は、例えば、相対的に低い、相対的に高い、を繰り返す構成になっている。

第１層１０−１〜第ｎ層１０−ｎのそれぞれの厚さは、数ｎｍ（ナノメートル）以上、数十μｍ（マイクロメートル）以下程度である。層数（ｎ）は、数百以上、数千以下程度である。具体的な屈折率、層厚及び層数については、光の反射及び透過の特性に合わせて適宜設定される。例えば、東レ社製「ＰＩＣＡＳＵＳ（登録商標）シリーズ」などを用いることもできる。

反射層２０は光を反射する層である。反射層２０によって反射された光は多層反射構造体１０側に効率良く向かうことになる。反射層２０には反射基板や反射フィルムが用いられる。また、基材の表面に反射材料が形成された構成でもよい。

導光層３０は、層内の第２方向Ｄ２に光を導く。導光層３０は、第１領域３１と第２領域３２とを有する。第１領域３１は、例えばプラスチックやガラスによって形成される領域である。第２領域３２は、第１領域３１と反射層２０との間の領域である。第１領域３１の屈折率は、第１領域３１と第１方向Ｄ１に隣接する層の屈折率よりも高い。これにより、導光層３０の入射された光のうち、臨界角以内の光は全反射して層内の第２方向Ｄ２を進んでいくことになる。

意匠形成層４０には文字等の絵柄である意匠が形成される。意匠形成層４０の光の散乱の程度は、導光層３０の光の散乱の程度とは異なっている。例えば、意匠形成層４０が導光層３０よりも光を散乱しやすくなっている場合、導光層３０に導かれた光が意匠形成層４０で散乱して多層反射構造体１０へ向かうことになる。一方、意匠形成層４０が導光層３０よりも光を散乱しにくくなっている場合、導光層３０で散乱しながら進んできた光が意匠形成層４０で反射して多層反射構造体１０へ向かうことになる。

立体視構造体１において、多層反射構造体１０と導光層３０とは接着部材１５を介して接続される。また、導光層３０の第１領域３１と反射層２０とは接着部材１５を介して接続される。接着部材１５としては、例えば両面テープが用いられる。本実施形態において、第２領域３２は接着部材１５の厚さ分に相当する空間である。

立体視構造体１は、導光層３０の端部から光を入射可能とされた光源５０をさらに備えていてもよい。光源５０には、例えばＬＥＤ光源が用いられる。光源５０から出射された光は、導光層３０の端部から入射されて内部を第２方向Ｄ２に進んでいく。

導光層３０に導かれた光が意匠形成層４０まで達すると、意匠形成層４０で散乱及び反射して多層反射構造体１０へ向かう。多層反射構造体１０に入射した光は、多層反射構造体１０で反射するとともに透過して多層反射構造体１０の外側に出て行く。

図１（ｂ）には、導光層３０側から多層反射構造体１０に向かう光の反射及び透過の光路の例が示される。例えば、意匠形成層４０で散乱及び反射した光Ｃ０が所定の角度で多層反射構造体１０に入射したとする。光Ｃ０の一部は多層反射構造体１０を透過して光Ｃ１となる。光Ｃ０の他の一部は多層反射構造体１０の最も上（１番目）の反射面１０ｒで反射し、２番目の反射面１０ｒで反射して多層反射構造体１０の外に出て光Ｃ２となる。同様に、光Ｃ０の一部は、１番目の反射面１０ｒで反射し、３番目の反射面１０ｒ、４番目の反射面１０ｒ、…、ｎ番目の反射面１０ｒのそれぞれで反射して多層反射構造体１０の外に出る光Ｃ３、Ｃ４、…、Ｃｎとなる。

多層反射構造体１０では、意匠形成層４０で散乱及び反射する様々な角度の光が入射される。このため、光Ｃ０は多層反射構造体１０で多重反射が発生し、合わせ鏡のように繰り返し反射する。そして、複数の反射面１０ｒのそれぞれで反射及び透過を繰り返し、多層反射構造体１０の外に出て行く。

多層反射構造体１０の外側から意匠形成層４０を見た場合、意匠形成層４０で散乱及び反射した光は光Ｃ１〜Ｃｎのように特定の方向に連続的にずれて見える。つまり、意匠形成層４０に形成された文字等の絵柄は、特定の方向に尾を引くように浮き出て見える像４０ｉとなって参照されることになる。

本実施形態に係る立体視構造体１では、導光層３０から意匠形成層４０に照射される光が強いほど、像４０ｉにおける尾を引く長さが長くなる。一方、導光層３０から意匠形成層４０に照射される光が弱いと、ほとんど尾を引くような像４０ｉは表れない。すなわち、光の強さに応じて像４０ｉの尾を引く長さが変わることになる。また、多層反射構造体１０の上から見る角度によっても像４０ｉの尾を引く長さが変わる。

図２（ａ）〜（ｃ）は、意匠形成層の見え方の例を示す図である。
図２（ａ）には意匠形成層４０に照射される光が弱い場合の像４０ｉ−１が表される。この像４０ｉ−１においては、文字等の絵柄から尾を引く部分は非常に少ない。例えば、光源５０から光を出射しない場合には、文字等の絵柄は立体的には見えない。

図２（ｂ）には意匠形成層４０に照射される光が強い場合の像４０ｉ−２が表される。この像４０ｉ−２においては、文字等の絵柄から尾を引く部分が多く表れている。これによって、文字等の絵柄は浮き出るように立体的に見えることになる。例えば、光源５０から光を出射して導光層３０に入射した場合、文字等の絵柄は立体的に見えることになる。

図２（ｃ）には参考例の像４０ｉ−３が表される。ここでは、導光層３０の上に多層反射構造体１０を設けず、光源５０から光を出射した場合の像４０ｉ−３の見え方が表される。光源５０から光を出射して導光層３０に入射した場合であっても、多層反射構造体１０が設けられていないと文字等の絵柄は尾を引くような見え方にはならない。

本実施形態のように多層反射構造体１０を設けることで、図２（ｂ）に示す像４０ｉ−２のように、文字等の絵柄は特定の方向に尾を引くように表れる。この場合、同じ文字等の絵柄がずれて重なるような表示ではなく、連続的に尾を引くように表れる。この尾を引く部分が文字等の絵柄の高さを表しているかのように見えるため、文字等の絵柄を擬似的に立体視できることになる。

また、図２（ａ）に示す像４０ｉ−１のように、光が弱いとき（例えば、光源５０から光を出射しない場合）には平面的な表示となり、図２（ｂ）に示す像４０ｉ−２のように、光が強いとき（例えば、光源５０から光を出射した場合）には立体的な表示となる。つまり、光の強弱によって立体像のように見せるか、平面像のように見せるかの切り替えを行うことができる。光の強弱で文字等の絵柄の浮きで方が変わるため、特徴的な意匠を提供できるようになる。

本実施形態のように多層反射構造体１０を用いることで、マイクロレンズやプリズム等の微細加工など複雑な光学要素を形成することなく立体的な像４０ｉを表示できる立体視構造体１を構成することが可能になる。

なお、上記では、多層反射構造体１０として、隣り合う層の光の屈折率が互いに異なる第１層１０−１〜第ｎ層１０−ｎを有する例を示したが、多層反射構造体１０は、複数のハーフミラー層と複数の光透過性層とが交互に積層された構造を有していてもよい。これにより、ハーフミラー層と光透過性層との光の反射及び透過の特性によって像４０ｉの尾を引くような見え方が設定される。

（第１実施形態の他の例）
図３（ａ）及び（ｂ）は、第１実施形態の他の例に係る立体視構造体を例示する断面図である。
図３（ａ）に表した立体視構造体１Ｂでは、光源５０が多層反射構造体１０の斜め上方に配置されている。光源５０から多層反射構造体１０に斜め方向に入射した光は、多層反射構造体１０を透過して導光層３０に達する。導光層３０に達した光は第２方向Ｄ２に進み、意匠形成層４０を照射する。意匠形成層４０に照射された光は散乱及び反射して、多層反射構造体１０に向かう。立体視構造体１と同様に、多層反射構造体１０に向かった光によって意匠形成層４０に形成された文字等の絵柄の尾を引くような像４０ｉが形成される。

図３（ｂ）に表した立体視構造体１Ｃでは、導光層３０に多層反射構造体１０が直接形成されている。例えば、多層反射構造体１０は、プラスチックやガラスからなる導光層３０の上に直接積層される。多層反射構造体１０の第１層１０−１〜第ｎ層１０−ｎのそれぞれは、導光層３０の上に例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法によって順に積層される。

このような立体視構造体１Ｃであっても、立体視構造体１と同様に意匠形成層４０に形成された文字等の絵柄の尾を引くような像４０ｉが形成される。予め導光層３０の上に多層反射構造体１０を形成しておくことで、立体視構造体１Ｃを容易に組み立てることができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態の説明を行う。
図４（ａ）及び（ｂ）は、第２実施形態に係る立体視構造体を例示する断面図である。
図４（ａ）に表した立体視構造体１Ｄでは、導光層３０が第１領域３１のみで構成され、意匠形成層４０が第１領域３１内に埋め込まれる。この立体視構造体１Ｄにおいては、導光層３０（第１領域３１）内における意匠形成層４０の第１方向Ｄ１の位置によって立体視の見え方が相違することになる。

立体視構造体１Ｄの第１領域３１内に意匠形成層４０を埋め込む方法は任意である。例えば、第１領域３１が２層のＯＣＡ（Optical Clear Adhesive）の積層構造を有し、この積層構造を形成する際に、１層目のＯＣＡ上に意匠形成層４０を配置し、これらの上にもう１層のＯＣＡを配置することにより、ＯＣＡからなる第１領域３１内に意匠形成層４０が埋め込まれた構造が形成される。第１領域３１が多層のＯＣＡから積層構造を有する場合には、異なる層間界面に意匠形成層４０を配置することにより、第１方向Ｄ１の位置が異なる意匠形成層４０を備える立体視構造体１Ｄが得られる。

図４（ｂ）に表した立体視構造体１Ｅでは、導光層３０の第２領域３２がＯＣＡ３５によって構成されている。意匠形成層４０はＯＣＡ３５内に埋め込まれる。これにより、ＯＣＡ３５の光透過性や屈折率などの光学特性によって立体視の見え方が相違することになる。なお、ＯＣＡ３５は多層膜になっていてもよい。ＯＣＡ３５の多層膜の光学特性によって、像４０ｉの尾の引き方が変わることになる。

（適用例）
次に、本実施形態に係る立体視構造体１、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ及び１Ｅの適用例について説明する。
図５（ａ）〜図６（ｂ）は適用例について示す模式図である。なお、図４及び図５では立体視構造体１の適用例を示すが、立体視構造体１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ及び１Ｅでも同様である。
図５（ａ）には立体視構造体１をタッチパネル２００に適用した例が表される。タッチパネル２００は、表示パネル２１０と、この表示パネル２１０の上に設けられた立体視構造体１とを備える。表示パネル２１０としては、例えば液晶表示パネルが用いられる。液晶表示パネルからなる表示パネル２１０は、互いに対向配置された駆動基板２１１及び対向基板２１２を有し、駆動基板２１１と対向基板２１２との間に液晶層２１３が設けられる。タッチセンサ２２０は、対向基板２１２の表側に設けられる。また、表示パネル２１０を設けずに、タッチセンサ２２０と立体視構造体１とを積層することにより意匠付きのタッチセンサやタッチスイッチなどを形成することも可能である。

図５（ｂ）にはタッチパネル２００を備えた電子機器３００の例が表される。電子機器３００は、例えばテレビである。電子機器３００は、筐体３１０と表示部３２０とを備える。この表示部３２０の表面にタッチパネル２００が設けられる。なお、電子機器３００はテレビに限定されず、スマートフォン、携帯電話、タブレット型端末など他の機器であってもよい。

図６（ａ）にはタッチパネル２００を備えたコンピュータ４００の例（ノート型コンピュータ）が表される。コンピュータ４００は、ディスプレイ４１０、キーボード４２０、入力パッド４３０などを備える。図６（ｂ）に表したように、コンピュータ４００は、中央演算部４０１、主記憶部４０２、副記憶部４０３、入力部４０４、出力部４０５及びインタフェース４０６を備える。キーボード４２０及び入力パッド４３０は入力部４０４の一例である。ディスプレイ４１０は出力部４０５の一例である。このディスプレイ４１０にタッチパネル２００が含まれる。タッチパネル２００は、入力部４０４及び出力部４０５の両方を兼ねた例である。

これらの機器に本実施形態の立体視構造体１を適用することで、意匠形成層４０に形成された文字等の絵柄が尾を引くように立体的に見えて、意匠性の高い製品を提供することが可能になる。

以上説明したように、実施形態によれば、文字等の絵柄が浮き出るような見た目を実現することができる立体視構造体１、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ及び１Ｅ、タッチパネル２００並びに電子機器３００を提供することが可能になる。

なお、上記に本実施形態およびその適用例を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。例えば、前述の各実施の形態またはその適用例に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、各実施の形態の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含有される。

１，１Ｂ，１Ｃ…立体視構造体
１０…多層反射構造体
１０−１…第１層
１０−２…第２層
１０−３…第３層
１０−ｎ…第ｎ層
１０ｒ…反射面
１５…接着部材
２０…反射層
３０…導光層
３１…第１領域
３２…第２領域
４０…意匠形成層
４０ｉ，４０ｉ−１，４０ｉ−２，４０ｉ−３…像
５０…光源
２００…タッチパネル
２１０…表示パネル
２１１…駆動基板
２１２…対向基板
２１３…液晶層
２２０…タッチセンサ
３００…電子機器
３１０…筐体
３２０…表示部
４００…コンピュータ
４０１…中央演算部
４０２…主記憶部
４０３…副記憶部
４０４…入力部
４０５…出力部
４０６…インタフェース
４１０…ディスプレイ
４２０…キーボード
４３０…入力パッド
Ｃ０，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４…光
Ｄ１…第１方向
Ｄ２…第２方向

Claims (10)

1. 内部に複数の反射面を有して一部の光を反射するとともに透光性を有する多層反射構造体と、
   光を反射する反射層と、
   前記多層反射構造体と前記反射層との間に設けられた導光層と、
   前記導光層内に設けられ、前記導光層と光の散乱の程度が異なる意匠形成層と、
   を備えたことを特徴とする立体視構造体。
2. 前記多層反射構造体は、隣り合う層で互いに異なる屈折率を有する、請求項１記載の立体視構造体。
3. 前記多層反射構造体は、複数のハーフミラー層と複数の光透過性層とが交互に積層された構造を有する、請求項１記載の立体視構造体。
4. 前記意匠形成層は、前記導光層よりも前記光を散乱しやすい、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の立体視構造体。
5. （意匠形成層、散乱しにくい）
   前記意匠形成層は、前記導光層よりも前記光を散乱しにくい、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の立体視構造体。
6. 前記導光層の端部から光を入射可能とされた光源をさらに備え、
   前記導光層は、前記光源から出射された前記光を前記導光層の端部から内部に向けて導く、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の立体視構造体。
7. 前記光源はＬＥＤ光源である、請求項６記載の立体視構造体。
8. 請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の立体視構造体と、
   前記立体視構造体と積層されたタッチセンサとを備えたことを特徴とする、意匠付タッチセンサ。
9. 表示パネルと、
   タッチセンサと、
   請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の立体視構造体と、
   の積層体を有することを特徴とするタッチパネル。
10. 請求項８記載の意匠付タッチセンサ、請求項９記載のタッチパネルのうち少なくとも一つを備えたことを特徴とする電子機器。