JP5902759B2 - 蓄光材料を用いた発光システムおよびこれを備えた携帯機器 - Google Patents

Description

本発明は蓄光材料を用いた発光システムおよびこれを備えた携帯機器に関し、特に電子機器の外装に用いられる発光システムおよびこれを備えた携帯機器に関する。

近年、携帯電話をはじめとする電子機器においては、機能面、デザイン面の充実を目的としたイルミネーション機能を搭載することが増加傾向にある。例えば特許文献１では、携帯機器の外装の一部を光らせ、装飾効果を向上させるために小型化した照明装置に関する技術が開示されている。

特開２００８−０１１３５６号公報

しかし、ユーザーへのアピールの高いイルミネーションを実現しようとした場合、光源の搭載数の増加や発光量の増強などにより、消費電力はかさむ傾向にある。この消費電力を抑制するために、電子機器の外装に蓄光材料を用いることが考えられる。これにより、イルミネーションの発光を行わなくても、蓄光材料を用いて電子機器の外装部を発光させることができる。その結果、少ない消費電力で、ユーザーに対する発光のアピールを行えることが期待できる。

だが、前記のように蓄光材料を用いる場合に、以下の課題が存在する。蓄光材料による発光を十分に実現するためには、紫外光を含む外光へ一定時間曝露させる必要がある。そのため、電子機器、特に外光へ曝す機会が少ない機器の外装に蓄光材料を採用した場合、蓄光材料の効果を発揮するような使用シーンは限定される。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、外光に曝露する時間が不十分であっても、光源の発光が終了した後に発光可能な発光システムおよびこれを備えた携帯機器を提供することを目的とする。

本発明にかかる発光システムは、紫外光で発光する蓄光材料を含む発光層と、前記発光層に紫外光を照射する光源と、を備える。
また、本発明にかかる携帯機器は、携帯機器の表面に前記発光層および着色層を備え、前記携帯機器の内部に前記光源を備える。

本発明により、外光に曝露する時間が不十分であっても、光源の発光が終了した後に発光可能な発光システムおよびこれを備えた携帯機器を提供することができる。

実施の形態１にかかる発光システムを示す断面図である。 実施の形態１にかかる発光システムにおいて、光源を発光させその後消灯した直後の状態を示す断面図である。 実施の形態２にかかる発光システムを備えた携帯電話の上面図である。 実施の形態２にかかる発光システムを備えた携帯電話のイルミネーション部２１の断面図である。 実施の形態２にかかる発光システムを備えた携帯電話において、光源を発光させその後消灯した直後の状態を示す断面図である。 実施の形態２にかかる発光システムを備えた携帯電話において、サイドビュータイプの光源を使用した場合を示す断面図である。 実施の形態２において、複数種類の光源を使用した場合を説明するための断面図である。 実施の形態２において、複数種類の光源及び蓄光材料を使用した場合を説明するための断面図である。 実施の形態２において、蛍光体を新たに使用した場合を説明するための断面図である。

実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、実施の形態１にかかる発光システムを示す断面図である。図１に示した蓄光材料を用いた発光システムは、光源１と発光層３を備えている。光源１は、紫外光を発光するＬＥＤ（Light Emitting Diode）やブラックライトなど、紫外光を発光する光源であれば、どのようなものでもよい。また、光源１の光を受ける発光層３は、蓄光材料を含んでいる樹脂材料からできている。この蓄光材料は、アルミン酸ストロンチウム、アルミン酸カルシウムや硫化亜鉛など、光源１から照射される紫外光を吸収し、蓄光する性質を持つ材料であればどのような材料でもよい。蓄光材料の発光色も、緑や青など、適宜選択可能である。また樹脂も、ＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene）樹脂、ポリカーボネート樹脂など、蓄光材料を含ませ、加工させるのに適した材料であれば、任意の材料で構わない。なお、光源１からの発光の方向は符号１０で示している。また、光源１と発光層３は、情報機器や携帯用端末など、任意の電子機器（図面での記載は省略）に備え付けられる構成である。この電子機器の外観において、発光層３は、光源１の外側に備えられている。

いま、図１に示された本発明の実施の形態１において、光源１を発光させる。すると光源１から向き１０の方向に紫外光が発光され、発光層３の蓄光材料はその紫外光を受けることで蓄光を行う。光源１を発光させ、その後消灯した直後の状態を、図２に示す。図２の斜線部は、光源１の発光時に蓄光した発光層３の部分が、発光していることを示している。このように、本発明に実装する光源１に紫外光を発光する光源を使用することで、光源の発光と同時に蓄光材料の蓄光を行うことが可能となる。その結果、本発明を用いることで、外光に曝露する時間が不十分であっても、光源の発光が終了した後に発光可能な、蓄光材料を用いた発光システムを提供することが可能になる。

実施の形態２
次に本発明の実施の形態２について説明する。図３は、実施の形態２にかかる、発光システムを有する携帯電話２０の上面図である。携帯電話２０に備え付けられた発光システムは、ここでは携帯電話のイルミネーション部２１に備えられている。イルミネーション部２１は、携帯電話の着信・メール受信等の処理に応じて、発光等の動作を行う。また、携帯電話の背面全体は１枚の加飾パネルであり、このパネルは２色成形にて作製される。それにより、発光層３と着色層４（後述）を含む２層構造のパネルを実現することができる。

図３のイルミネーション部２１の構成の断面図を、図４に示す。イルミネーション部２１は、光源１とパネル２を備えている。パネル２は更に、蓄光材料を含む発光層３と、着色層４を有している。ここで図４の下方向は携帯電話２０（図４での記載は省略）の内側を、上方向は携帯電話２０の表面側を示している。図４の光源１は、紫外光を発光するタイプのＬＥＤである。光源１は図１の説明の通り、紫外光を発光する光源であればどのような光源でも構わないが、携帯電話に用いるには小型であることが要求されるため、ここでは紫外光を発光するＬＥＤとした。紫外光を発光するＬＥＤに用いる材料は、例えば窒化ガリウムやインジウム窒化ガリウムなどであるが、紫外光を放出する材料であればどのような材料であってもよい。光源が出す紫外光の波長も、発光層３で用いる蓄光材料が吸収する帯域の波長であれば、ＵＶ−ＡやＵＶ−Ｂ等、任意の波長を用いることができる。この光源１は、携帯電話２０の内部に備えられている。

また、図４の蓄光材料を含む発光層３は、前記と同様、蓄光材を含む樹脂材料で構成されている。着色層４は、透過性を有した設計になっている樹脂材料である。樹脂材料は、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂など、透過性を有し、加工できる樹脂材料であればどのような材料でもよい。この着色層４を実施の形態２で設けた理由は、発光量を重視した蓄光材料を発光層３で用いて着色層４を設けない場合、非発光時の蓄光材料の色調が限定的となるため携帯電話２０の外観のデザイン性が乏しくなるからである。そのため、着色層４でカラーバリエーションのアクセントをつけ、デザイン性の向上を実現させている。また、着色層４において、着色だけではなくガラス粉やパール粉などの光沢を持つ材料をまばらに練りこむことで、よりデザイン性を高めることができる。この発光層３及び着色層４は２層構造となって、携帯電話２０の表面を構成している。なお、図３の矢印で示す方向１０は光源１の発光方向で、紫外光は携帯電話２０の内部から表面に向かって照射されている。

いま、図４に示されたイルミネーション部２１において、光源１を発光させ、その後消灯したとする。図５は消灯直後の状態を示す図である。図５の斜線部は図２と同様に、光源１の発光時に蓄光した発光層３の部分が、発光していることを示している。また、着色層４を設けることで、蓄光材料が発光する際の発光のアピール性を、着色層４がない時よりも増すことができる。

以上説明したように、本実施の形態によって、イルミネーション機能を有する電子機器の外観部品において、外光に頼らず、発光システムの蓄光材料を発光させることができる。それにより、電子機器のイルミネーション本来の発光機能を補助し、節電の効果を得ることができる。光源の発光を行わなくとも、蓄光材料による発光によって、イルミネーションの効果が生じるからである。また、暗所で蓄光材料が光ることで電子機器の所在が分かるといった、機器の機能面の向上も実現できる。更に、着色層４を有する構造にすることで、蓄光材料を用いた場合に発生しうる、発光システムの外観上のデザイン制約の課題を解消することができる。また、ユーザーに対する発光の効果についても、ＬＥＤ消灯後の蓄光材料による発光だけではなく、蓄光材料が紫外光発光のＬＥＤにより照射された際に示す特有の発色を、ユーザーに提供することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、イルミネーション部２１の外装は発光層３と着色層４の２層構造としたが、３層以上の構造としても構わない。その場合、異なる蓄光材料を含む発光層を２層以上設けても構わないし、異なる着色層を２層以上設けても構わない。実施の形態２の説明において、発光層３と着色層４は２色成形で成形されるとしたが、他の任意の射出成形の方法で作製してもよい。また、発光層もしくは着色層といった各層の接着方法は多層成形での接着に限らず、後加工において接着剤を用いて接着してもよい。あるいは、発光層や着色層は、多層構造を有した板状の樹脂を切削することで成形してもよい。デザイン面での自由度は狭まるが、着色層４を塗料やインクの塗膜とし、発光層３の表面に塗装や印刷等で接着させてもよい。また、発光の効果は軽減されるが、発光層３を塗料またはインクに蓄光材料を練り込んだ塗膜とし、着色層４の裏面に塗装や印刷等で接着させてもよい。いずれにせよ、発光システムにおいて、蓄光材料を含む発光層から発光した光が携帯電話表面を透過し、ユーザーの目に十分な光量が入る構造にすれば十分である。

また、着色層４の着色方法として、ハーフ蒸着を行ってもよい。これは、透過性のある金属薄膜の貼付を、着色層４の表面に施す処理である。これにより、発光層３の非発光時において、携帯電話２０の外観のデザイン性が高められる。また、発光層３の発光時には、蓄光材料からの発光をユーザーが金属薄膜を通して見ることで、発光のアピール性を高めることができる。薄膜に用いる金属としては、アルミニウム、スズ、クロム等の金属や金属化合物、もしくは金属合金といったものを、１種類もしくは２種類以上用いて構わない。着色層４の透過性を保つような、ハーフ蒸着に適した金属であれば、それで十分である。また、着色層４の材料は、樹脂に限らず、透明のガラスとしてもよい。更に、着色層４の材料である樹脂やガラス材等は完全な透明でなくとも、透過性があれば着色されたものでもよい。

また、実施の形態２では、蓄光材料を含む発光層３及び着色層４を加飾パネルの部品として本発明を実施したが、電子機器の筐体そのものにおいて、本発明を実施してもよい。例えば、電子機器の内部に光源１が内蔵され、発光層３と着色層４が電子機器の筐体全体の表面を成形している、という構成である。更に、図６に示すように、サイドビュータイプのＬＥＤを使用し、発光層３及び着色層４の断面方向１１に、紫外光を照射させるような構成をとってもよい。また、携帯電話だけでなく、携帯用ミュージックプレーヤーやノートパソコンなど、他の携帯可能な電子機器に対しても、実施の形態１、２の発光システムを応用することができる。

更に、複数のＬＥＤを使用することで、イルミネーションの表現パターンを増やしてもよい。例えば、図４において、光源１は紫外光を発光するＬＥＤしか記載しなかったが、赤・緑・青など、可視光を発光する機能のＬＥＤを備える構成にしてもよい。図７は、そのような場合における、本発明の実施の形態２を示した図である。光源１−１は紫外光を発光するＬＥＤであり、光源１−２は、赤色発光のＬＥＤである。光源１−１、１−２の上部にはパネル２が備えられている。また、パネル２は図４の場合と同様に、蓄光材料を含む発光層３と着色層４とを備えている。この発光システムを搭載する携帯電話については、図４と同様、記載を省略している。いま、図７において、光源１−１と光源１−２を同時に発光させたとする。その場合、発光層３は光源１−１の発した紫外光を吸収して蓄光を行う。一方、光源１−２の赤色の発光は発光層３、着色層４を透過して、ユーザーの目に入る。その後、光源１−１、１−２を消灯させると、蓄光された発光層３が発光する。この構成から、紫外発光の光源１−１が発光し、それを受けた発光層３が発光するまでの間に、光源１−２が可視光での発光を行うことで、ユーザーへの発光のアピールを増すことができる。

この場合、光源１−２の発光が、発光層３と着色層４を透過してユーザーの目に入ることが要求されるので、発光層３はその条件を満たす程度に薄い・もしくは透過性を持つものが望ましい。なお、光源１−２の発光色は図７の例では赤色としたが、緑・青・白等、その他の可視光であっても構わない。また、発光層３が蓄光して発光する色は、光源１−２の発光色と同じでもよいし、異なってもよい。紫外光発光のＬＥＤ及び可視光発光のＬＥＤを、複数の種類または複数個、あるいは複数種類のものを複数個ずつ、備える構成にしても構わない。また、可視光を発光すると同時に紫外光も発光するタイプのＬＥＤであれば、そのＬＥＤのみで光源を構成しても構わない。もちろん、ＬＥＤでなく、他の種類の光源であってもよい。

他の例として、異なる波長のピークを持つ紫外光発光の光源と、異なる励起波長のピークを持つ蓄光材料を備える、発光システムも考えられる。図８は、その場合における、実施の形態２の一例を示した図である。ここで、光源１−１はＡという波長ピークを持つ紫外光を発光するＬＥＤであり、光源１−２はＢという、Ａとは異なる波長ピークを持つ紫外光を発光するＬＥＤである。Ａ、Ｂは、ここでは例として３７０ｎｍ、３３０ｎｍといった波長とする。このＡ、Ｂという値は任意であるが、後述の通り、波長がある程度離れているものが望ましい。発光層３−１、３−２も、それぞれ異なる種類の蓄光材料を含んでいる。ここで、発光層３−１が含む蓄光材料の励起波長のピークは３７０ｎｍ近傍であり、発光層３−２が含む蓄光材料の励起波長のピークは３３０ｎｍ近傍であるとする。また、発光層３−１が含む蓄光材料は、蓄光によって緑色の光を発光し、発光層３−２が含む蓄光材料は、蓄光によって青色の光を発光すると仮定する。更に、発光層３−１と発光層３−２の励起波長のピークにおける発光強度に、極端な差はないものとする。図８の発光システムにおけるパネル１２は、これらの発光層３−１、３−２と、着色層４を備えている。

いま、図８の発光システムにおいて、光源１−１のみを発光させ、その後消灯させたとする。この場合、光源１−１の出す紫外光は、発光層３−２中の蓄光材料よりも発光層３−１中の蓄光材料を強く励起させるため、発光層３−１の方が発光層３−２よりも、蓄光によって強く光る。これにより、図８の発光システムは、主に緑色の発光を行う。逆に、図８の発光システムにおいて光源１−２のみを発光させ、消灯させたとする。この場合、光源１−２の出す紫外光は、発光層３−１よりも発光層３−２を強く励起させるため、発光層３−２の方が発光層３−１よりも、蓄光によって強く光る。これにより、図８の発光システムは、主に青色の発光を行う。このように、光源１−１と光源１−２とを交互に発光させることで、発光層３−１と発光層３−２とから放射される光を変化させることができ、発光のバリエーションをつけることができる。

以上より、異なる波長のピークを持つ紫外光発光の光源と、異なる励起波長のピークを持つ蓄光材料を備える発光システムを用いることで、発光システムの発光パターンに変化を持たせることができる。ここで、発光層３−１中の蓄光材料の励起波長ピークが、光源１−１の波長ピークとほぼ同一であり、発光層３−２中の蓄光材料の励起波長ピークが、光源１−２の波長ピークとほぼ同一であれば、蓄光材料による発光もそれだけ強くなるため、発光のアピールの効果を高めることができる。（発光層３−１中の蓄光材料の励起波長ピークが光源１−２の波長ピークとほぼ同一であり、発光層３−２中の蓄光材料の励起波長ピークが光源１−１の波長ピークとほぼ同一の場合でもよい。）また、光源または蓄光材料の波長のピークの違いが少ない場合には、異なる紫外光発光の光源を点灯させても、蓄光材料の光り方の違いが得られないことが想定される。例えば、光源１−１の波長ピークが３７０ｎｍであり、光源１−２の波長ピークが３６５ｎｍといった場合である。その場合、発光層３−１、３−２中にある蓄光材料の光り方は、光源１−１のみを発光させた場合と、光源１−２のみを発光させた場合で、有意な変化が得られにくいことが想定される。つまり、発光の表現パターンが乏しくなる。蓄光材料３−１の励起波長ピークが３７０ｎｍであり、蓄光材料３−２の励起波長ピークが３６５ｎｍといった場合も、同様の事態が想定される。よって前述の通り、光源及び蓄光材料の波長のピークが、ある程度離れている方が望ましい。それにより、発光のバリエーションをつけることができるからである。

なお、光源１−１及び光源１−２は、どちらかを点灯させるようにするのではなく、両方とも点灯させ、それぞれの光の照射量を調整することで、蓄光材料３−１及び蓄光材料３−２の発光量をそれぞれ調節し、発光の表現パターンを増やすようにしても構わない。また、図８では２種類の紫外発光のＬＥＤ及び蓄光材料を用いたが、３種類以上の紫外発光のＬＥＤまたは蓄光材料、もしくはその両方を備えた構成の発光システムでも構わない。

更に、実施の形態２において、紫外光に応じて可視光を出す蛍光体等を、パネルに新たに含ませてもよい。蛍光体は、例えばユーロピウムの錯体やサマリウムドープ蛍光体、あるいはいわゆるＲＧＢ（Red Green Blue）蛍光体等の物質であり、発光の発色等に応じて、任意に選択できる。図９は、そのような実施の形態２の一例を示した図である。図９の発光システムは、紫外光を発光する光源１とパネル１２を備えている。パネル１２は更に、蓄光材料を含む発光層３、透過性を有する着色層４とともに、蛍光体を含む蛍光層５を有している。ここで蛍光層５は、紫外光を受けて白色に光る蛍光体を含んでいるとする。また蛍光層５は、発光層３と同様に、樹脂材を用いて構成されている。いま、図９において光源１を発光させたとき、紫外光を受けることで蛍光層５が白色に発光する。その後に光源１を消灯させたときは、紫外光による蓄光により、発光層３が発光する。このようにして、発光システムにおいて蛍光体による発光を生じさせることで、発光のバリエーションを増やし、発光のアピール性を高めることができる。なお、蛍光層は１種類でなく、複数の種類をパネルに用いても構わない。また、紫外光を発光するＬＥＤにおけるピーク波長と、励起波長のピークが近いような蛍光体を、蛍光層５に含ませてもよい。これにより、光源１から紫外光を発光した際の、蛍光層５の光り具合を強めることができる。更に、図９においては発光層３と蛍光層５は分けて記載してあるが、発光層３に蛍光体を含ませ、発光層３と蛍光層５を同一の層にするような構成にしても構わない。

以上、実施の形態２の発光システムの光源において、異なる波長の紫外光を発光する複数の光源、あるいは紫外光と可視光の発光をする複数の光源の組み合わせについて述べた。また、発光層に関しても、異なる励起波長のピークを持つ複数の蓄光材料や、異なる発色を行う複数の蓄光材料、さらに蓄光材料と蛍光体との組み合わせについて述べた。これらの光源や蓄光材料を適当に組み合わせることで、発色のアピールを行う発光システムを作っても構わない。要するに、紫外光を発光する光源が存在し、その発光を受けて蓄光する発光層を備える発光システムならば、それで十分である。

１、１−１、１−２ 光源
２、１２ パネル
３、３−１、３−２ 発光層
４ 着色層
５ 蛍光層
１０ 発光の向き１
１１ 発光の向き２
２０ 携帯電話
２１ イルミネーション部

Claims (7)

1. 紫外光で発光する蓄光材料を含む発光層と、
   前記発光層に紫外光を照射する光源と、
   前記発光層に対し、前記光源が設けられている側と反対側に、透過性を備える着色層と、を備え、
   前記着色層は、ハーフ蒸着された金属薄膜と、まばらに練り込まれたガラス粉やパール粉などの光沢を持つ材料と、を有し、
   前記光源からの発光に伴い、前記蓄光材料を含む前記発光層と前記着色層の層構造が、イルミネーション発光する機能を有することを特徴とする発光システム。
2. 前記発光層は、多層構造を有した板状の樹脂により構成されている、
   請求項１に記載の発光システム。
3. 前記発光層は樹脂で構成され、前記着色層はガラス材料で構成されている、
   請求項１に記載の発光システム。
4. 前記発光層は第１の励起波長ピークを備える第１の蓄光材料と、第２の励起波長ピークを備える第２の蓄光材料とを備え、
   前記光源は前記第１の励起波長ピークと略同一の波長のピークを備える光を照射する第１の光源と、前記第２の励起波長ピークと略同一の波長のピークを備える光を照射する第２の光源とを備え、
   前記第１の光源の光の照射量および前記第２の光源の光の照射量を調整することで、前記第１および第２の蓄光材料の発光量を調節する、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発光システム。
5. 前記光源は、可視光を発光する光源を更に備える、
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載の発光システム。
6. 前記発光層は、紫外光で発光する蛍光体を更に含む、
   請求項１乃至５のいずれか１項に記載の発光システム。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の発光システムを備える携帯機器であって、
   前記携帯機器の表面に前記発光層を備え、
   前記携帯機器の内部に前記光源を備える、携帯機器。

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