JP5796312B2 - 面光源装置 - Google Patents

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Description

本発明は面光源装置に関する。具体的には、スマートフォンやタブレット型コンピュータなどのモバイル機器に組み込んで表示用に使用される面光源装置に関する。
スマートフォンやタブレット型コンピュータ、電子ブックリーダーデバイスなどでは、スイッチの場所でアイコンが光っていて、アイコンでスイッチの位置や種類を表示している。たとえば、図１（Ａ）に示すスマートフォン１１では、液晶表示画面１２の下にアイコン１３が表示されている。図１（Ａ）では「Ａ」という文字で表しているが、実際には家や虫眼鏡などのデザインマークが用いられことが多い。そして、アイコン１３を指で押さえると、その下のスイッチ１４がオンになってスマートフォン１１の機能が切り替わるといった仕組みになっている。
図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のスマートフォン１１の下部に納められている表示用の面光源装置１５である。また、図２（Ａ）は、この面光源装置１５の概略断面を表している。面光源装置１５は、導光板１６と光源１７からなる。導光板１６は、透明で屈折率の高い樹脂材料、たとえばポリカーボネイト樹脂（ＰＣ）やポリメチルメタクリレート樹脂（ＰＭＭＡ）によって成形されている。光源１７はＬＥＤを用いた微小な光源（点光源）であって、導光板１６の一方端面（光入射端面１６ａ）に光出射窓を対向させて配置されている。導光板１６の下面（上面の場合もある）には、微小なプリズム状の偏向パターン１８が多数形成され、図２（Ｂ）に示すように、偏向パターン１８の集合によってアイコン形状の表示部１９が構成されている。各偏向パターンは、光源１７の近傍の点を中心として円弧状に配列され、この点を中心とする円弧に沿った方向に延びている。なお、表示部１９の下にスイッチ１４を配置する場合には、導光板１６には、厚みが薄くて柔軟性のある導光シートを用いる。
この面光源装置１５において光源１７が発光すると、光入射端面１６ａから導光板１６内に入射した光は、導光板１６の上面、下面及び両側面で全反射しながら導光板１６内を導光する。こうして導光板１６内を導光する光が、図２（Ａ）に示すように表示部１９に達すると、その光は偏向パターン１８の偏向反射面１８ａで全反射される。偏向反射面１８ａにより上方へ向けて全反射された光のうち、導光板１６の上面（光出射面１６ｃ）に対して全反射の臨界角よりも小さな角度で入射した光は、光入射端面１６ａを透過して上方へ出射される（偏向パターン１８が光出射面１６ｃに設けられている場合には、偏向パターン１８で光が屈折しながら透過する）。この結果、アイコン形状で光が出射されてスマートフォン１１のアイコン１３が光ることになる。
しかし、上記のような面光源装置１５を用いたスマートフォン１１では、それを手に持って縦方向に傾けるとアイコン１３の輝度が明るくなったり、暗くなったりを繰り返してチカチカと光って見えるという不具合がある。このような現象が発生する理由を図３及び図４により説明する。なお、図３（Ｂ）に示す指向特性図は、導光板１６の光出射面１６ｃから出射される光の指向特性を光出射面１６ｃに垂直な方向（Ｚ方向）から見た図であって、Ｘ方向は導光板１６の長さ方向（スマートフォン１１の横方向）を表し、Ｙ方向は導光板１６の幅方向（スマートフォン１１の縦方向）を表している。
小さな光源１７から出射した光を偏向パターン１８で全反射させ光出射面１６ｃから出射させる場合、光出射面１６ｃに垂直な方向から見たとき、光源１７からある偏向パターン１８に向かう光は狭い範囲の光であるため、光出射面１６ｃから出射される光も指向性の狭い光となる。すなわち、図３（Ａ）に示すように、直進して表示部１９又は偏向パターン１８に達した光Ｌａの指向特性は図３（Ｂ）に示すＣａのようにＸ方向に長い指向特性となる。よって、このような指向特性Ｃａの光では、スマートフォン１１の正面方向からは高輝度で認識できるが、スマートフォン１１を縦方向で傾けると暗くなる。
ところが、表示部１９に入射する光のなかには、図３（Ａ）の光Ｌｂのように、導光板１６の側面１６ｂで全反射してから偏向パターン１８に入射する光がある。このような光Ｌｂは、図２（Ａ）に破線で示すように、斜め方向から偏向パターン１８に入射して偏向パターン１８で斜め方向へ全反射される。そのため、光出射面１６ｃから出射する光Ｌｂの指向特性は、図３（Ｂ）のＣｂのように斜めに傾いた狭い指向特性を持つ。
上記のように指向特性がＣａの光Ｌａに指向特性Ｃｂの光Ｌｂが加わるため、図４に示すようにＸ方向（スマートフォン１１を手に持った状態では、ほぼ上下方向）から見たときには、明るい領域Ｂと暗い領域Ｄが交互に生じる。そのためスマートフォン１１を縦方向に傾けると、視線は明るい領域Ｂと暗い領域Ｄとを交互に通過し、見ているアイコン１３がチカチカと光って見えることになる。
特開２００１−２４３８２２号公報
本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、アイコンなどの表示の見栄えを悪化させる余分な迷光を除去することのできる面光源装置を提供することにある。特に、本発明は、光源から表示部へ向かう光の方向と直交する面内で見る位置を変えたとき、表示がチカチカと光って見える現象を低減させることのできる面光源装置を提供することにある。
本発明に係る第１の面光源装置は、光源と、前記光源から導入された光を光出射面の表示領域から出射させる導光板とを備えた面光源装置であって、前記導光板の光出射面又はその反対面のうち少なくとも一方の面において、前記表示領域に、偏向傾斜面を有する複数個の偏向パターンが形成され、前記導光板の前記光出射面及びその反対面以外の表面のうち少なくとも１つの表面の少なくとも一部に、当該表面で反射して前記表示領域へ向かう光を低減させるための光制御手段が設けられ、前記光制御手段が、当該光制御手段に入射する光を前記導光板の外部へ透過させるように角度を定めた切欠き部であることを特徴としている。
本発明の第１の面光源装置によれば、導光板の光出射面及びその反対面以外の表面のうち少なくとも１つの表面の少なくとも一部に、光制御手段として、当該光制御手段に入射する光を導光板の外部へ透過させるように角度を定めた切欠き部を設けているので、導光板のある面で反射して望まない方向から表示領域へ到達していた光を光制御手段である切欠き部から外部へ透過させることで、望まない方向から表示部へ届いていた光を少なくすることができ、望まない方向からの光で表示領域を光らせるのを防止することができる。よって、余分な迷光を少なくし、表示領域が発光しているときに、見る方向が変化したり、面光源装置の組み込まれた機器を傾けたりしても表示領域のちらつきが発生しにくくなる。
本発明に係る第２の面光源装置は、光源と、前記光源から導入された光を光出射面の表示領域から出射させる導光板とを備えた面光源装置であって、前記導光板の光出射面又はその反対面のうち少なくとも一方の面において、前記表示領域に、偏向傾斜面を有する複数個の偏向パターンが形成され、前記導光板の前記光出射面及びその反対面以外の表面のうち少なくとも１つの表面の少なくとも一部に、当該表面で反射して前記表示領域へ向かう光を低減させるための光制御手段が設けられ、前記光制御手段は、当該光制御手段に入射する光を散乱させる光散乱面であることを特徴としている。
本発明の第２の面光源装置によれば、導光板の光出射面及びその反対面以外の表面のうち少なくとも１つの表面の少なくとも一部に、光制御手段として、当該光制御手段に入射する光を散乱させる光散乱面を設けているので、導光板のある面で反射して望まない方向から表示領域へ到達していた光を光制御手段である散乱面で散乱させることで、望まない方向から表示部へ届いていた光を少なくすることができ、望まない方向からの光で表示領域を光らせるのを防止することができる。よって、余分な迷光を少なくし、表示領域が発光しているときに、見る方向が変化したり、面光源装置の組み込まれた機器を傾けたりしても表示領域のちらつきが発生しにくくなる。
本発明に係る携帯電話機は、送受話機能を有する携帯電話機であって、ある形状を光で表示させるために本発明に係る第１又は第２の面光源装置を備えたことを特徴としている。かかる実施態様は、本発明の面光源装置をスマートフォンその他の携帯電話機に用いたものである。かかる実施態様によれば、光表示されたアイコンなどの表示がちらつくのを防ぐことができる。
本発明に係る情報端末は、情報処理機能を備えた情報端末において、ある形状を光で表示させるために本発明に係る第１又は第２の面光源装置を備えたことを特徴としている。かかる実施態様は、本発明の面光源装置をモバイルコンピュータやタブレット型コンピュータ、電子手帳、電子辞書などの情報端末に用いた場合である。かかる実施態様によれば、光表示されたアイコンなどの表示がちらつくのを防ぐことができる。
なお、本発明における前記課題を解決するための手段は、以上説明した構成要素を適宜組み合せた特徴を有するものであり、本発明はかかる構成要素の組合せによる多くのバリエーションを可能とするものである。
図１（Ａ）は、スマートフォンの平面図である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示すスマートフォンの内部に納められている面光源装置の平面図である。 図２（Ａ）は、図１（Ｂ）に示した面光源装置の概略断面図であって、併せて１つの偏向パターンを拡大して示す。図２（Ｂ）は、導光板に設けられた表示部（偏向パターン領域）の平面図である。 図３（Ａ）は、図１（Ｂ）に示した面光源装置において、表示部に入射する光を示す図である。図３（Ｂ）は、導光板の光出射面から出射した光の、当該光出射面に垂直な方向から見た指向特性を示す図である。 図４は、図１（Ｂ）に示した面光源装置の問題点を説明する図である。 図５は、本発明の実施形態１による面光源装置の概略平面図である。 図６は、実施形態１の面光源装置の作用説明図である。 図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、いずれも偏向パターンの拡大斜視図である。 図８は、本発明の実施形態２による面光源装置の概略平面図である。 図９は、本発明の実施形態３による面光源装置の概略平面図である。
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々設計変更することができる。
本発明の面光源装置は、携帯電話機、タブレット型コンピュータ、電子ブックリーダーデバイスなどのモバイル機器の表示用に用いられるが、ここでは携帯電話機であるスマートフォンに用いる場合を説明する。スマートフォンは図１（Ａ）に示しているので、さらに図示しない。また、図１（Ｂ）、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）においては従来例の面光源装置１５を説明しているので、本発明に係る面光源装置のうち従来例と同一構成部分については、同一の符号を付することによって説明を省略し、本発明に係る面光源装置のうち従来例と異なる点を主として説明する。
（第１の実施形態）
本発明の実施形態１による面光源装置２１を説明する。図５は、実施形態１による面光源装置２１の概略平面図である。この実施形態では、従来の面光源装置１５において、光源１７から導光板１６内に入射し、導光板１６の側面１６ｂで全反射した後に表示部１９へ達していた光Ｌｂに着目する（図３（Ａ）参照）。
実施形態１の面光源装置２１では、上記光Ｌｂが側面１６ｂで全反射していた領域に、入射光Ｌｂを透過させるように切欠き２２を設ける。すなわち、切欠き２２は入射光Ｌｂのあたる切欠面２２ａとほとんどＬｂの当たらない切欠面２２ｂから構成される。切欠面２２ａは、入射光Ｌｂを全反射させることなくほぼ透過させられるような角度に形成されている。たとえば、切欠面２２ａは、光源１７側からの入射光Ｌｂの最大強度の光線方向とほぼ直交するように角度を定めている。また、他方の切欠面２２ｂは、切欠面２２ａを透過した光Ｌｂが導光板１６に再入射しないように、また他の光を表示部１９に向けて全反射させにくいように角度を定めている。たとえば、切欠面２２ｂは、光源１７からの構成Ｌｂの最大強度の光線方向とほぼ平行となるように定めておけばよい。
かかる面光源装置２１によれば、従来例において導光板１６の側面１６ｂで全反射して表示部１９に達していた光Ｌｂが、切欠き２２から導光板１６の外へ漏れることで表示部１９に達しなくなる。そのため、導光板１６の光出射面１６ｃからは、図６に示すように、正面側へのみ強度の高い光が出射される（図３（Ｂ）における指向特性Ｃｂの光が消失する。）。この結果、スマートフォン１１のアイコン１３は、正面からは見えるが、斜め方向からは見えなくなり、スマートフォン１１を縦方向に傾けたり、目や頭を上下に動かしてもアイコン１３がチカチカと光って見えることがなくなり、アイコン１３の表示品質が向上する。
切欠き２２は、導光板１６の側面１６ｂの一部にしか設けていないが、図５に示すように、切欠き２２以外の箇所で光が全反射しても、その反射光は表示部１９から外れた方向へ反射され、表示部１９を光らせないので、問題はない。
なお、表示部１９を構成する偏向パターン１８は、図７（Ａ）に示すような断面三角形状、特に断面直角三角形状をしたものが一般的であるが、図７（Ｂ）に示すように偏向反射面１８ａが湾曲したものであってもよい。また、切欠き２２は両側面１６ｂのうち、一方の側面１６ｂのみに設けてもよい。
（第２の実施形態）
つぎに、本発明の実施形態２による面光源装置３１を説明する。図８は、実施形態２による面光源装置３１の概略平面図である。
実施形態２の面光源装置３１では、表示部１９に届く光Ｌｂが側面１６ｂで全反射していた領域に、黒色塗料を塗布したり、黒色粘着テープを貼り付けたりして光吸収層３２を設ける。
かかる面光源装置３１によれば、従来例において導光板１６の側面１６ｂで全反射して表示部１９に達していた光Ｌｂが、光吸収層３２で吸収され、側面１６ｂで全反射されにくくなる。そのため、このような実施形態でも、光出射面１６ｃから正面側へのみ強度の高い光が出射される。この結果、スマートフォン１１のアイコン１３は、正面からは見えるが、斜め方向からは見えなくなり、スマートフォン１１を縦方向に傾けたり、目や頭を上下に動かしてもアイコン１３がチカチカと光って見えなくなり、アイコン１３の表示品質が向上する。
また、光吸収層３２は両側面１６ｂのうち、一方の側面１６ｂのみに設けてもよい。
（第３の実施形態）
つぎに、本発明の実施形態３による面光源装置４１を説明する。図９は、実施形態３による面光源装置４１の概略平面図である。
実施形態３の面光源装置４１では、表示部１９に届く光Ｌｂが側面１６ｂで全反射していた領域に、光散乱面４２を加工している。たとえば、側面１６ｂの当該領域を粗面に形成したり、ランダムなプリズム状に形成したりする。
かかる面光源装置４１によれば、従来例において導光板１６の側面１６ｂで全反射して表示部１９に達していた光Ｌｂが、光散乱面４２で散乱されて特定方向への強い光が反射されなくなる。そのため、このような実施形態では、正面側以外には光出射面１６ｃから強度の高い光が出射されなくなる。この結果、スマートフォン１１のアイコン１３は、正面からは見えるが、斜め方向からは見えなくなり、スマートフォン１１を縦方向に傾けたり、目や頭を上下に動かしてもアイコン１３がチカチカと光って見えることがなくなり、アイコン１３の表示品質が向上する。
また、光散乱面４２は両側面１６ｂのうち、一方の側面１６ｂのみに設けてもよい。
１１ スマートフォン
１２ 液晶表示画面
１３ アイコン
１６ 導光板
１６ａ 光入射端面
１６ｂ 側面
１６ｃ 光出射面
１７ 光源
１８ 偏向パターン
１９ 表示部
２１、３１、４１ 面光源装置
２２ 切欠き
３２ 光吸収層
４２ 光散乱面

Claims (4)

  1. 光源と、
    前記光源から導入された光を光出射面の表示領域から出射させる導光板と、
    を備えた面光源装置であって、
    前記導光板の光出射面又はその反対面のうち少なくとも一方の面において、前記表示領域に、偏向傾斜面を有する複数個の偏向パターンが形成され、
    前記導光板の前記光出射面及びその反対面以外の表面のうち少なくとも１つの表面の少なくとも一部に、当該表面で反射して前記表示領域へ向かう光を低減させるための光制御手段が設けられ、
    前記光制御手段は、当該光制御手段に入射する光を前記導光板の外部へ透過させるように角度を定めた切欠き部であることを特徴とする面光源装置。
  2. 光源と、
    前記光源から導入された光を光出射面の表示領域から出射させる導光板と、
    を備えた面光源装置であって、
    前記導光板の光出射面又はその反対面のうち少なくとも一方の面において、前記表示領域に、偏向傾斜面を有する複数個の偏向パターンが形成され、
    前記導光板の前記光出射面及びその反対面以外の表面のうち少なくとも１つの表面の少なくとも一部に、当該表面で反射して前記表示領域へ向かう光を低減させるための光制御手段が設けられ、
    前記光制御手段は、当該光制御手段に入射する光を散乱させる光散乱面であることを特徴とする面光源装置。
  3. 送受話機能を有する携帯電話機であって、ある形状を光で表示させるために請求項１又は２に記載の面光源装置を備えたことを特徴とする携帯電話機。
  4. 情報処理機能を備えた情報端末において、ある形状を光で表示させるために請求項１又は２に記載の面光源装置を備えたことを特徴とする情報端末。
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