WO2012124569A1 - 面光源装置 - Google Patents

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deflection pattern
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奥田　満
篠原　正幸
和英 廣田
和幸 岡田
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Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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    • H04M1/02—Constructional features of telephone sets
    • H04M1/22—Illumination; Arrangements for improving the visibility of characters on dials

Definitions

  • the present invention relates to a surface light source device. Specifically, the present invention relates to a surface light source device used for display by being incorporated in a mobile device such as a smartphone or a tablet computer.
  • the icon is lit at the switch location, and the position and type of the switch are indicated by the icon.
  • an icon 13 is displayed below the liquid crystal display screen 12.
  • the switch 14 below is turned on and the function of the smartphone 11 is switched.
  • FIG. 1B shows a display surface light source device 15 housed in the lower part of the smartphone 11 of FIG.
  • FIG. 2A shows a schematic cross section of the surface light source device 15.
  • the surface light source device 15 includes a light guide plate 16 and a light source 17.
  • the light guide plate 16 is formed of a transparent resin material having a high refractive index, for example, polycarbonate resin (PC) or polymethyl methacrylate resin (PMMA).
  • the light source 17 is a minute light source (point light source) using LEDs, and is disposed with a light exit window facing one end surface (light incident end surface 16a) of the light guide plate 16.
  • a large number of minute prism-shaped deflection patterns 18 are formed on the lower surface (which may be the upper surface) of the light guide plate 16, and as shown in FIG. Is configured. Each deflection pattern 18 is arranged in an arc shape around a point in the vicinity of the light source 17 and extends in a direction along the arc around this point.
  • the switch 14 is disposed under the display unit 19, a light guide sheet that is thin and flexible is used for the light guide plate 16.
  • the icon 13 and the display unit 19 are represented by the letter “A”, but actually, for example, as shown in FIG. 3, a magnifying glass or a handset is used. Design marks are often used. However, in order to simplify the explanation, the parts other than FIG. 3 are represented by the letter “A”.
  • the light source 17 emits light in the surface light source device 15
  • the light incident into the light guide plate 16 from the light incident end surface 16 a is guided through the light guide plate 16 while being totally reflected on the upper surface, the lower surface, and both side surfaces of the light guide plate 16.
  • the light guided in the light guide plate 16 reaches the display unit 19 as shown in FIG. 2A
  • the light is totally reflected by the deflection reflection surface 18a of the deflection pattern 18.
  • the light incident on the upper surface (light emitting surface 16c) of the light guide plate 16 at an angle smaller than the critical angle of total reflection is the light incident end surface 16a.
  • FIGS. 4B and 5B show the directivity characteristics of light emitted from the light exit surface 16c of the light guide plate 16 from the direction perpendicular to the light exit surface 16c (Z direction). It is the figure seen, Comprising:
  • the X direction represents the length direction (lateral direction of the smart phone 11) of the light-guide plate 16, and the Y direction represents the width direction (vertical direction of the smart phone 11) of the light-guide plate 16.
  • the light traveling from the light source 17 toward the deflection pattern 18 is narrow when viewed from the direction perpendicular to the light emission surface 16c. Therefore, the light emitted from the light emitting surface 16c is also light with a narrow directivity. That is, as shown in FIG. 4A, the directivity characteristic of the light La that has traveled straight and reached the display unit 19 or the deflection pattern 18 becomes a long directivity characteristic in the X direction as Ca shown in FIG. . Therefore, although light with such directivity characteristics Ca can be recognized with high luminance from the front direction of the smartphone 11, when the smartphone 11 is tilted in the vertical direction, it becomes dark rapidly and the icon 13 becomes difficult to see.
  • the deflection pattern 18 As the light incident on the display unit 19, there is light incident on the deflection pattern 18 after being totally reflected by the side surface 16 b of the light guide plate 16, like the light Lb in FIG. Such light Lb is incident on the deflection pattern 18 from an oblique direction and totally reflected in the oblique direction by the deflection pattern 18 as indicated by a broken line in FIG. For this reason, the directivity characteristic of the light Lb emitted from the light exit surface 16c has a narrow directivity characteristic inclined obliquely as indicated by Cb in FIG.
  • the smartphone 11 held in the hand.
  • the icon 13 becomes brighter or darker repeatedly and flashes, and the icon 13 looks worse.
  • the display unit 19 is configured by a set of dome-shaped patterns 22, Since the light incident on the display unit 19 from the light source side is scattered by the dome-shaped pattern 22 as shown in FIG. 7A, the directivity of the light emitted from the light emitting surface 16c as shown in FIG. 7B. In particular, the directivity in the Y direction spreads, and the directivity characteristic like Cc is obtained. Therefore, even if the smartphone 11 is tilted in the vertical direction (Y direction), the brightness of the icon 13 is not easily darkened or flickered. However, when the display unit 19 is configured with the dome-shaped pattern 22, the light La from the light source side is scattered, so that the luminance of the icon 13 when viewed from the front is extremely reduced.
  • the present invention has been made in view of the technical problems as described above, and an object of the present invention is to provide a surface light source capable of widening the directivity angle without reducing the brightness of display of icons and the like. To provide an apparatus.
  • the surface light source device is a surface light source device including a light source and a light guide plate that emits light introduced from the light source from a display region of the light output surface, the light source surface of the light guide plate or A plurality of first deflection patterns having a deflection inclined surface and a plurality of second deflection patterns having a deflection inclined surface are formed in the display area on at least one of the opposite surfaces, When viewed from a direction perpendicular to the light exit surface of the light guide plate, the first deflection pattern is an angle formed by a normal line standing on the deflection inclined surface and a direction connecting the light source and the first deflection pattern.
  • the normal line standing on the deflection inclined surface of the second deflection pattern Orthogonal to the direction connecting the second deflection pattern
  • a part of the light emitted from the light source is reflected on the side surface side of the light guide plate.
  • the first deflection pattern is arranged substantially perpendicular to the direction of light traveling straight from the light source
  • the second deflection pattern is the direction of light traveling straight from the light source.
  • the light is allowed to reach the display unit not only from the light source side but also from the side surface side. Therefore, the directivity characteristics of light that is reflected or transmitted by the first deflection pattern and emitted from the light emission surface, and the directivity characteristics of light that is reflected or transmitted by the second deflection pattern and emitted from the light emission surface are:
  • the angle differs by approximately 90 °. Therefore, the overall directivity spreads in two directions.
  • the display is not easily darkened or flickered.
  • light that is guided to the side of the light guide plate and is not incident on the display unit is guided to the display unit and used to improve directivity. There is no risk of lowering the brightness. Therefore, in the present invention, it is possible to improve the display quality of icons and the like by increasing the light utilization efficiency.
  • An embodiment of the surface light source device is characterized in that a part of the light emitted from the light source is totally reflected by the side surface of the light guide plate and reaches the second deflection pattern. In this embodiment, it is not necessary to process the light guide plate in particular, so that the cost can be reduced.
  • an inclined surface for totally reflecting a part of light emitted from the light source toward the second deflection pattern is provided on a side surface of the light guide plate. It is characterized by that.
  • the directivity characteristics of light emitted from the light exit surface can be adjusted by adjusting the position and angle of the inclined surface.
  • a reflection pattern for totally reflecting a part of the light emitted from the light source toward the second deflection pattern in the vicinity of the side surface of the light guide plate is characterized by providing.
  • the directivity characteristics of light emitted from the light exit surface can be adjusted by adjusting the position and angle of the reflection pattern.
  • the mobile phone according to the present invention is a mobile phone having a transmission / reception function, and includes the surface light source device according to the present invention in order to display a certain shape with light.
  • the surface light source device of the present invention is used for a smartphone or other mobile phone. According to such an embodiment, it is possible to prevent the display of light-displayed icons and the like from suddenly becoming darker or flickering on the screen other than the front, and the display quality is improved.
  • the information terminal according to the present invention is an information terminal having an information processing function, and includes the surface light source device according to the present invention in order to display a certain shape with light.
  • Such an embodiment is a case where the surface light source device of the present invention is used in an information terminal such as a mobile computer, a tablet computer, an electronic notebook, or an electronic dictionary. According to such an embodiment, it is possible to prevent the display of light-displayed icons and the like from suddenly becoming darker or flickering on the screen other than the front, and the display quality is improved.
  • the means for solving the above-described problems in the present invention has a feature in which the above-described constituent elements are appropriately combined, and the present invention enables many variations by combining such constituent elements. .
  • FIG. 1A is a plan view of a smartphone.
  • FIG. 1B is a plan view of the surface light source device housed in the smartphone shown in FIG.
  • FIG. 2A is a schematic cross-sectional view of a surface light source device according to a conventional example, and also shows an enlarged view of one deflection pattern.
  • FIG. 2B is a plan view of a display unit (deflection pattern region) provided on a conventional light guide plate.
  • FIG. 3 is a diagram showing a specific design of the display unit.
  • FIG. 4A is a plan view of a conventional surface light source device, and shows light traveling straight from the light source side toward the display unit.
  • FIG. 4B is a diagram showing directivity characteristics when light traveling straight from the light source is emitted from the light exit surface in the conventional surface light source device.
  • FIG. 5A is a diagram illustrating light that travels straight from the light source side toward the display unit and light that is reflected by the side surface of the light guide plate and reaches the display unit.
  • FIG. 5 (B) shows the directivity when light traveling straight from the light source is emitted from the light exit surface and the light that reaches the display unit after being reflected by the side surface of the light guide plate in the conventional surface light source device. It is a figure which shows the directional characteristic when it radiate
  • FIG. 6A is a schematic cross-sectional view of a surface light source device according to another conventional example, and also shows an enlarged dome-shaped pattern.
  • FIG. 2B is a plan view of a display portion provided in another conventional light guide plate.
  • FIG. 7A is a diagram showing light traveling toward the display unit in the conventional example of FIG.
  • FIG. 7B is a diagram illustrating directivity characteristics when the light of FIG. 7A is emitted from the light exit surface of the light guide plate.
  • FIG. 8A is a schematic plan view of the surface light source device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 8B is a diagram showing a basic arrangement of deflection patterns in the surface light source device of the first embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating the arrangement of deflection patterns in the display unit according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a directional characteristic diagram of light emitted from the light emitting surface in the surface light source device of the first embodiment.
  • 11A and 11B are both enlarged perspective views of the deflection pattern.
  • FIG. 12A is a schematic plan view of a surface light source device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 12B is a diagram illustrating light incident on the first and second deflection patterns in the surface light source device of the second embodiment.
  • FIG. 13 is a directional characteristic diagram of light emitted from the light emitting surface in the surface light source device of the second embodiment.
  • FIG. 14A is a schematic plan view of a surface light source device according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 14B is a diagram illustrating light incident on the first and second deflection patterns in the surface light source device of the third embodiment.
  • FIG. 15 is a directional characteristic diagram of light emitted from the light emitting surface in the surface light source device of the third embodiment.
  • FIG. 16 is a diagram showing the arrangement of deflection patterns in the surface light source device according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating the relationship between the tilt angle of the deflection pattern and the amount of attenuated light.
  • the surface light source device of the present invention is used for display of a mobile device such as a mobile phone, a tablet computer, and an electronic book reader device.
  • a mobile device such as a mobile phone, a tablet computer, and an electronic book reader device.
  • the surface light source device is used for a smartphone which is a mobile phone. Since the smartphone is shown in FIG. 1 (A), it is not shown further.
  • 1 (B), 2 (A), and 2 (B) illustrate the conventional surface light source device 15, and therefore, the same components as those of the conventional example in the surface light source device according to the present invention.
  • points different from the conventional example will be mainly described.
  • FIG. 8A is a schematic plan view of the surface light source device 31 according to the first embodiment.
  • the display unit 19 is provided on at least one of the upper surface (light emitting surface 16 c) or the lower surface of the light guide plate 16.
  • the display unit 19 includes two types of deflection patterns 32a and 32b. Both the deflection patterns 32 a and 32 b are optical patterns that are recessed on the lower surface of the light guide plate 16, and have a deflection reflection surface 33 for totally reflecting light.
  • the deflection patterns 32a and 32b generally have a triangular prism shape as shown in FIG. 11A, in particular, a right-angled triangular cross section. However, as shown in FIG. It may be curved.
  • One deflection pattern that is, the first deflection pattern 32a is a method of standing on the deflection reflecting surface 33 when viewed from the direction (Z direction) perpendicular to the light emitting surface 16c, as shown in FIG. 8B.
  • the direction of the line is parallel to the direction connecting the light source 17 and its deflection pattern 32a, and the deflecting / reflecting surface 33 faces the light source 17 side.
  • the other deflection pattern i.e., the second deflection pattern 32b, has the normal direction set up on the deflection reflecting surface 33 when viewed from the direction perpendicular to the light emitting surface 16c (Z direction). They are arranged so as to be orthogonal to the direction connecting the pattern 32b.
  • FIG. 9 schematically illustrates a case where the display unit 19 in the form of the letter “A” is configured by both deflection patterns 32a and 32b, and a part thereof is shown in an enlarged manner.
  • the second deflection pattern 32b is also arranged in an arc shape with a certain point in the vicinity of the light source 17 as the center, and is arranged so that its longitudinal direction is orthogonal to the arc direction.
  • the first deflection pattern 32a and the second deflection pattern 32b are alternately arranged. However, they may be arranged at random.
  • a light beam La shown in FIG. 8A represents light that reaches the display unit 19 directly from the light emitted from the light source 17 when viewed from the Z direction. Since the traveling direction of the light beam La is orthogonal to the first deflection pattern 32a as shown in FIG. 8B, when the light beam La is totally reflected by the deflection reflection surface 33, it is emitted from the light emission surface 16c.
  • the directivity characteristic of the emitted light La is the directivity characteristic Ca shown in FIG. Since the second deflection pattern 32b is parallel to the light beam La, the light beam La travels straight until it is totally reflected by the first deflection pattern 32a without being reflected by the second deflection pattern 32b.
  • a light beam Lb shown in FIG. 8A represents light that reaches the display unit 19 after being totally reflected by the side surface 16b of the light guide plate 16 from the light emitted from the light source 17 when viewed from the Z direction. Since the light beam Lb is incident on the display unit 19 from the side surface side of the light guide plate 16, as shown in FIG. 8B, the light beam Lb is totally reflected by the second deflection pattern 32b and emitted from the light emitting surface 16c. .
  • the directivity characteristic of the outgoing light Lb totally reflected by the second deflection pattern 32b is the directivity characteristic Ct shown in FIG. Further, as described with reference to FIG.
  • the light Lb is also totally reflected by the first deflection pattern 32a and emitted from the light emitting surface 16c, and becomes light having the directivity characteristic Cb in FIG. Therefore, in the surface light source device of the first embodiment, the overall directivity characteristic of the light emitted from the light emitting surface 16c is a hatched area in FIG.
  • the icon 13 Since the display unit 19 of the surface light source device 31 has wide directivity characteristics as shown in FIG. 10, the icon 13 does not suddenly become dark even if the smartphone 11 is held in the hand and tilted in the vertical direction. Further, since the directivity is not separated into a plurality of areas like the directivity of FIG. 5B, the icon 13 becomes bright or dark when the smartphone 11 is tilted in the vertical direction. None will happen. Moreover, the light La that directly reaches from the light source 17 is totally reflected by the first deflection pattern 32a and emitted from the light emitting surface 16c as in the case of the conventional surface light source device 15. Therefore, when the dome-shaped pattern 22 is used. In this way, there is no fear that the front luminance will decrease.
  • the light Lb for expanding the directivity is light that has not been used for causing the display unit 19 to emit light conventionally, and the directivity of the display unit 19 is expanded using this light. It has improved.
  • the side surface of the light guide plate 16 may not be a straight line as illustrated, but may be a curved surface. If the side surface 16b is curved in an arc shape, a wide range of light Lb can be collected and sent to the display unit 19.
  • FIG. 12 is a schematic plan view of a surface light source device 41 according to the second embodiment of the present invention.
  • an inclined surface 42 is provided on the side surface of the light guide plate 16.
  • the inclined surface 42 protrudes outward from the side surface 16 b together with the adjacent inclined surface 43.
  • the inclined surface 42 is set to an angle at which the light beam having the maximum intensity among the light Lb emitted from the light source 17 and incident on the inclined surface 42 can be totally reflected and sent to the display unit 19 substantially in parallel with the Y direction.
  • the inclined surface 43 is substantially parallel to the light having the maximum intensity incident on the inclined surface 42 so as not to interfere with the light Lb incident on the inclined surface 42.
  • the light Lb totally reflected by the inclined surface 42 enters the display unit 19 from a direction substantially parallel to the Y direction. Therefore, the light Lb is not easily reflected by the first deflection pattern 32a, and the light having the directivity characteristic Cb disappears.
  • the directivity characteristics are the directivity characteristics Ca of the light La totally reflected by the first deflection pattern 32a and the directivity characteristics Ct of the light Lb totally reflected by the second deflection pattern 32b. It will be something that overlaps. Therefore, in this embodiment, when the smartphone 11 is tilted vertically or horizontally, it does not suddenly darken or shine, and the directivity characteristics of the light emitted from the display unit 19 can be easily designed. Become.
  • the inclined surface 42 and the inclined surface 43 are provided only on one side surface, but the inclined surface 42 and the inclined surface 43 may be provided on the opposite side surface in the same manner. Good. Further, the inclined surface 42 may be curved in a circular arc shape to have a light collecting function.
  • FIG. 14A is a schematic plan view of a surface light source device 51 according to Embodiment 3 of the present invention.
  • a reflective pattern 52 is provided on the light guide plate 16 on the side of the display unit 19.
  • the reflective pattern 52 may be a triangular prism-shaped recess similar to the deflection pattern, or may be a slit-shaped hole (a hole may or may not penetrate) formed in the light guide plate 16. .
  • the light Lb directed toward the side surface of the light guide plate 16 can be totally reflected by the reflection pattern 52 and sent to the display unit 19 in parallel with the Y direction. Therefore, as shown in FIG. 15, directivity similar to that of the second embodiment can be obtained.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating a surface light source device according to Embodiment 4 of the present invention.
  • the first deflection pattern 32a and the second deflection pattern 32b may be rotated around their respective centers. That is, the direction of the normal line N standing on the deflection reflection surface 33 of the first deflection pattern 32 a may not be parallel to the direction connecting the first deflection pattern 32 a and the light source 17.
  • the direction of the normal N standing on the deflection reflection surface 33 of the second deflection pattern 32 b may not be orthogonal to the direction connecting the second deflection pattern 32 b and the light source 17.
  • the second deflection pattern 32b may be rotated in any direction, but the inclination angle ⁇ is preferably 25 ° or less.
  • the inclination angle ⁇ is defined as the direction of the normal N standing on the deflection reflection surface 33 of the deflection pattern 32b when the second deflection pattern 32b is viewed from the direction perpendicular to the light emitting surface 16c.
  • FIG. 17 shows the reason why the inclination angle ⁇ of the second deflection pattern 32b is desirably 25 ° or less.
  • FIG. 17 shows the result of measuring the relationship between the inclination angle ⁇ of the second deflection pattern 32b and the amount of attenuated light before and after passing through the second deflection pattern 32b. That is, the attenuated light amount is the percentage of the light that is guided to the rear of the second deflection pattern 32b without changing the traveling direction when the light enters the second deflection pattern 32b from the light source side. This is the amount shown.
  • the attenuation light quantity is 50% or less at the worst. Therefore, according to FIG. 17, it is desirable that the inclination angle ⁇ is 25 ° or less.
  • the direction of the normal N standing on the deflection reflection surface 33 when viewed from the direction perpendicular to the light emitting surface 16c (Z direction) is the first deflection pattern 32a. It is desirable that the angle formed between the light source 17 and the light source 17 is 30 ° or less (see Patent Document 1).
  • the deflection patterns 32 a and 32 b are not limited to the concave pattern, and may be a convex pattern protruding from the lower surface of the light guide plate 16. Further, the first and second deflection patterns 32 a and 32 b may be provided on the light exit surface 16 c of the light guide plate 16. If provided on the light emitting surface 16c, the light transmitted through the deflection patterns 32a and 32b is emitted from the light emitting surface 16c.

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Abstract

　発光表示する表示部１９は、導光板１６の下面に設けた第１の偏向パターン３２ａと第２の偏向パターン３２ｂの集合によって構成される。導光板１６の光出射面１６ｃに垂直な方向から見たとき、第１の偏向パターン３２ａは、その偏向傾斜面に立てた法線が、光源１７と当該第１の偏向パターン３２ａとを結ぶ方向と３０°以下の角度（好ましくは、平行）となるように配置する。第２の偏向パターン３２ｂは、その偏向傾斜面に立てた法線が、光源１７と当該第２の偏向パターン３２ｂとを結ぶ方向に直交する方向と２５°以下の角度（好ましくは、平行）となるように配置する。光源１７から出射した光の一部は、導光板１６の側面１６ｂで全反射して側面側から表示部１９に入射する。

Description

面光源装置
　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。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１８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。また、図１（Ａ）、図１（Ｂ）などでは、アイコン１３や表示部１９を「Ａ」という文字で表しているが、実際にはたとえば図３に示すように虫眼鏡や送受話器などのデザインマークが用いられことが多い。しかし、説明を簡単にするため、図３以外については「Ａ」の文字で表すことにする。
　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、このような面光源装置１５を用いたスマートフォン１１では、それを手に持っているとき、スマートフォン１１を縦方向に傾けるとアイコン１３の輝度が急激に変化したり、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４及び図５により説明する。なお、図４（Ｂ）及び図５（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４（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４（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を縦方向に傾けた場合には急激に暗くなり、アイコン１３が見にくくなる。
　また、表示部１９に入射する光のなかには、図５（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５（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、導光板１６の側面１６ｂで全反射される光の強度が高い場合には、手に持った状態のスマートフォン１１を縦方向に傾けるとアイコン１３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り、アイコン１３の見栄えが悪くなる。
　つぎに、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示す面光源装置２１のように、プリズム状の偏向パターン１８に代え、表示部１９をドーム状パターン２２の集合で構成した場合には、図７（Ａ）のように光源側から表示部１９に入射した光がドーム状パターン２２で散乱されるので、図７（Ｂ）に示すように、光出射面１６ｃから出射する光の指向性、特にＹ方向における指向性が広がって、Ｃｃのような指向特性になる。したがって、スマートフォン１１を縦方向（Ｙ方向）に傾けてもアイコン１３の明るさが急に暗くなったり、チカチカと光ったりしにくくなる。しかし、ドーム状パターン２２で表示部１９を構成した場合には、光源側からの光Ｌａが散乱するために、正面から見たときのアイコン１３の輝度が極端に低下する。
特開２００１－２４３８２２号公報
　本発明は、上記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輝度を低下させることなく、その指向角を広げ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第１の偏向パターンと、偏向傾斜面を有する複数個の第２の偏向パターンとが形成され、前記導光板の光出射面に垂直な方向から見たとき、前記第１の偏向パターンは、その偏向傾斜面に立てた法線が、前記光源と当該第１の偏向パターンとを結ぶ方向となす角度が３０°以下となるように配置され、前記導光板の光出射面に垂直な方向から見たとき、前記第２の偏向パターンは、その偏向傾斜面に立てた法線が、前記光源と当該第２の偏向パターンとを結ぶ方向に直交する方向となす角度が２５°以下となるように配置され、前記導光板の光出射面に垂直な方向から見たとき、前記光源から出射した光の一部が前記導光板の側面側で反射して前記第２の偏向パターンへ到達するようにしたことを特徴としている。
　本発明の面光源装置にあっては、第１の偏向パターンは光源から直進してくる光の方向とほぼ直角に配置されており、第２の偏向パターンは光源から直進してくる光の方向とほぼ平行に配置されている。そして、光源側からだけでなく、側面側からも表示部へ光を到達させるようにしている。そのため、第１の偏向パターンによって反射又は透過して光出射面から出射される光の指向特性と、第２の偏向パターンによって反射又は透過して光出射面から出射される光の指向特性とは、光出射面に垂直な方向から見て略９０°異なる。そのため、全体としての指向特性は２方向に広がる。そのため、見る方向が変化したり、面光源装置を組み込んでいる機器を傾けたりしても、急激に表示が暗くなったり、チカチカしたりしにくくなる。しかも、導光板の側面側へ導光していて本来は表示部に入射しない光を表示部へ導いて指向性改善のために利用しているので、ドーム状パターンを用いた場合のように正面輝度が低下する恐れがない。よって、本発明にあっては、光利用効率を高めることによってアイコンなどの表示の品質を向上させることができる。
　本発明に係る面光源装置のある実施態様は、前記光源から出射した光の一部が前記導光板の側面で全反射して前記第２の偏向パターンへ到達することを特徴としている。かかる実施態様では、導光板に特に加工を施す必要がないので、コストを安価にできる。
　本発明に係る面光源装置の別な実施態様は、前記導光板の側面に、前記光源から出射した光の一部を前記第２の偏向パターンへ向けて全反射させるための傾斜面を設けたことを特徴としている。かかる実施形態では、傾斜面の位置や角度を調整することによって光出射面から出る光の指向特性を調整することができる。
　本発明に係る面光源装置のさらに別な実施態様は、前記導光板の側面の近傍に、前記光源から出射した光の一部を前記第２の偏向パターンへ向けて全反射させるための反射パターンを設けたことを特徴としている。かかる実施形態では、反射パターンの位置や角度を調整することによって光出射面から出る光の指向特性を調整することができる。
　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面光源装置を備えたものである。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正面以外で急に暗くなったり、表示がちらついたりするのを防ぐことができ、表示品質が向上する。
　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面光源装置を備えたものである。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正面以外で急に暗くなったり、表示がちらついたりするのを防ぐことができ、表示品質が向上する。
　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、従来例による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、従来例の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は、表示部の具体的なデザインを示す図である。 図４（Ａ）は、従来例の面光源装置の平面図であって、光源側から表示部へ向けて直進する光を示す。図４（Ｂ）は、従来例の面光源装置において、光源から直進してくる光が光出射面から出射するときの指向特性を示す図である。 図５（Ａ）は、光源側から表示部へ向けて直進する光と、導光板の側面で反射して表示部へ到達する光を示す図である。図５（Ｂ）は、従来例の面光源装置において、光源から直進してくる光が光出射面から出射するときの指向特性と、導光板の側面で反射して表示部に到達する光が光出射面から出射するときの指向特性とを示す図である。 図６（Ａ）は、別な従来例による面光源装置の概略断面図であって、併せて１つのドーム状パターンを拡大して示す。図２（Ｂ）は、別な従来例の導光板に設けられた表示部の平面図である。 図７（Ａ）は、図６の従来例において表示部に向かう光を示す図である。図７（Ｂ）は、図７（Ａ）の光が導光板の光出射面から出射するときの指向特性を示す図である。 図８（Ａ）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８（Ｂ）は、実施形態１の面光源装置における偏向パターンの基本的な配置を示す図である。 図９は、実施形態１の表示部における偏向パターンの配置を示す図である。 図１０は、実施形態１の面光源装置において、光出射面から出射する光の指向特性図である。 図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）は、いずれも偏向パターンの拡大斜視図である。 図１２（Ａ）、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１２（Ｂ）は、実施形態２の面光源装置において、第１及び第２の偏向パターンに入射する光を示す図である。 図１３は、実施形態２の面光源装置において、光出射面から出射する光の指向特性図である。 図１４（Ａ）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。図１４（Ｂ）は、実施形態３の面光源装置において、第１及び第２の偏向パターンに入射する光を示す図である。 図１５は、実施形態３の面光源装置において、光出射面から出射する光の指向特性図である。 図１６は、本発明の実施形態４による面光源装置における偏向パターンの配置を示す図である。 図１７は、偏向パターンの傾き角と減衰光量との関係を示す図である。
　１１　　　スマートフォン
　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
　１９　　　表示部
　３１、４１、５１　　　面光源装置
　３２ａ　　　第１の偏向パターン
　３２ｂ　　　第２の偏向パターン
　３３　　　偏向反射面
　４２　　　傾斜面
　４３　　　斜面
　５２　　　反射パターン
　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３１を説明する。図８（Ａ）は、実施形態１による面光源装置３１の概略平面図である。この面光源装置３１でも、導光板１６の上面（光出射面１６ｃ）又は下面のうち少なくとも一方に表示部１９を設けている。表示部１９は、２種類の偏向パターン３２ａ、３２ｂによって構成されている。両偏向パターン３２ａ、３２ｂは、導光板１６の下面に凹設された光学的なパターンであって光を全反射するための偏向反射面３３を有している。偏向パターン３２ａ、３２ｂは、たとえば図１１（Ａ）に示すような三角プリズム状、特に断面直角三角形状をしたものが一般的であるが、図１１（Ｂ）に示すように偏向反射面３３が湾曲したものであってもよい。
　一方の偏向パターン、すなわち第１の偏向パターン３２ａは、図８（Ｂ）に示すように、光出射面１６ｃに垂直な方向（Ｚ方向）から見たときに、偏向反射面３３に立てた法線の方向が、光源１７とその偏向パターン３２ａとを結ぶ方向に平行となり、かつ、偏向反射面３３が光源１７側を向くように配置されている。他方の偏向パターン、すなわち第２の偏向パターン３２ｂは、光出射面１６ｃに垂直な方向（Ｚ方向）から見たときに、偏向反射面３３に立てた法線の方向が、光源１７とその偏向パターン３２ｂとを結ぶ方向に対して直交するように配置されている。
　図９は、文字「Ａ」という形の表示部１９を両偏向パターン３２ａ、３２ｂで構成した場合を模式的に例示しており、さらにその一部を拡大して表している。第２の偏向パターン３２ｂも、光源１７の近傍のある点を中心として円弧状に配列されており、その長手方向が円弧方向と直交するように配置されている。また、図９では、第１の偏向パターン３２ａと第２の偏向パターン３２ｂが交互に配列されているが、ランダムに配列されていても差し支えない。
　図８（Ａ）に示す光線Ｌａは、Ｚ方向から見て、光源１７から出射した光のうち直接に表示部１９に到達する光を表している。光線Ｌａの進む方向は、図８（Ｂ）に示すように、第１の偏向パターン３２ａと直交しているので、その偏向反射面３３で全反射されると光出射面１６ｃから出射される。この出射光Ｌａの指向特性が、図１０に示した指向特性Ｃａである。なお、第２の偏向パターン３２ｂは光線Ｌａと平行であるので、光線Ｌａは第２の偏向パターン３２ｂで反射されることなく、第１の偏向パターン３２ａで全反射されるまで直進する。
　図８（Ａ）に示す光線Ｌｂは、Ｚ方向から見て、光源１７から出射した光のうち導光板１６の側面１６ｂで全反射してから表示部１９に到達する光を表している。光線Ｌｂは、表示部１９に対して導光板１６の側面側から入射するので、図８（Ｂ）に示すように、第２の偏向パターン３２ｂで全反射されて光出射面１６ｃから出射される。第２の偏向パターン３２ｂで全反射された出射光Ｌｂの指向特性は、図１０に示した指向特性Ｃｔである。また、図５においても説明したように、この光Ｌｂは、第１の偏向パターン３２ａでも全反射されて光出射面１６ｃから出射し、図１０の指向特性Ｃｂの光となる。よって、実施形態１の面光源装置では、光出射面１６ｃから出射される光の全体での指向特性は、図１０において斜線を施した領域となる。
　面光源装置３１の表示部１９は、図１０のような広い指向特性を有するので、スマートフォン１１を手に持って縦方向に傾けたりしても急にアイコン１３が暗くなることがない。また、図５（Ｂ）の指向特性のように指向特性が複数の領域に分離していないので、スマートフォン１１を縦方向に傾けたときにアイコン１３が明るくなったり、暗くなったりしてチカチカすることもなくなる。しかも、光源１７から直接到達する光Ｌａは従来の面光源装置１５と同様に第１の偏向パターン３２ａで全反射されて光出射面１６ｃから出射されるので、ドーム状パターン２２を用いた場合のように正面輝度が低下する恐れがない。指向特性を広げるための光Ｌｂは、従来は表示部１９を発光させるために使用されていなかった光であり、この光を用いて表示部１９の指向特性を広げているので、光利用効率も向上している。
　なお、導光板１６の側面は、図示のような直線でなくてもよく、曲面であってもよい。円弧状に湾曲した側面１６ｂであれば、広い範囲の光Ｌｂを集光させて表示部１９へ送ることができる。
（第２の実施形態）
　図１２は、本発明の第２の実施形態による面光源装置４１の概略平面図である。この面光源装置４１では、導光板１６の側面に傾斜面４２を設けている。この傾斜面４２は、隣接する斜面４３とともに側面１６ｂから外側へ突出している。傾斜面４２は、光源１７から出射して傾斜面４２に入射する光Ｌｂのうち最大強度の光線を全反射させてＹ方向とほぼ平行に表示部１９へ送ることのできる角度に定められている。また、斜面４３は、傾斜面４２に入射する光Ｌｂを妨げないよう、傾斜面４２に入射する最大強度の光とほぼ平行となるようにしている。
　このような実施形態によれば、傾斜面４２で全反射された光ＬｂがほぼＹ方向と平行なほうこうから表示部１９に入射する。そのため、この光Ｌｂが第１の偏向パターン３２ａで反射されにくくなり、指向特性Ｃｂの光が消える。その結果、指向特性は図１３に示すように、第１の偏向パターン３２ａで全反射された光Ｌａの指向特性Ｃａと、第２の偏向パターン３２ｂで全反射された光Ｌｂの指向特性Ｃｔとの重なりあったものとなる。よって、この実施形態では、スマートフォン１１を縦や横に傾けたときに急に暗くなったり、チカチカと光ったりすることがなくなるだけでなく、表示部１９から出る光の指向特性の設計が容易になる。
　なお、図１２（Ａ）の面光源装置４１では、一方の側面にのみ傾斜面４２と斜面４３を設けているが、反対側の側面にも同じように傾斜面４２と斜面４３を設けてもよい。また、傾斜面４２を円弧状に湾曲させて集光作用を持たせてもよい。
（第３の実施形態）
　図１４（Ａ）は、本発明の実施形態３による面光源装置５１の概略平面図である。この実施形態では、表示部１９の側方において、導光板１６に反射パターン５２を設けている。反射パターン５２は、偏向パターンと同様な三角プリズム状の凹部でもよく、導光板１６にあけたスリット状の孔（孔は貫通していても貫通していなくてもよい。）であってもよい。
　この実施形態でも、実施形態２の場合と同様に、導光板１６の側面側へ向かった光Ｌｂを反射パターン５２で全反射させてＹ方向と平行に表示部１９へ送ることができる。よって、図１５に示すように、実施形態２と同様な指向特性を得ることができる。
（第４の実施形態）
　図１６は、本発明の実施形態４による面光源装置を説明する図である。第１の偏向パターン３２ａ及び第２の偏向パターン３２ｂは、この実施形態に示すように、それぞれの中心の回りに回転していてもよい。すなわち、第１の偏向パターン３２ａの偏向反射面３３に立てた法線Ｎの方向が、第１の偏向パターン３２ａと光源１７を結ぶ方向と平行でなくてもよい。また、第２の偏向パターン３２ｂの偏向反射面３３に立てた法線Ｎの方向も、第２の偏向パターン３２ｂと光源１７を結ぶ方向と直交していなくてもよい。
　ただし、第２の偏向パターン３２ｂはいずれの方向に回転していてもよいが、その傾き角θは２５°以下であることが望ましい。ここで、傾き角θとは、第２の偏向パターン３２ｂが、光出射面１６ｃに垂直な方向から見て、その偏向パターン３２ｂの偏向反射面３３に立てた法線Ｎの方向が、第２の偏向パターン３２ｂと光源１７を結ぶ方向と直交する方向となす角度をいう。
　図１７は、第２の偏向パターン３２ｂの傾き角θが２５°以下であることが望ましいという理由を示している。図１７は、第２の偏向パターン３２ｂの傾き角θと第２の偏向パターン３２ｂを通過する前後での減衰光量との関係を測定した結果を表している。すなわち、減衰光量とは、第２の偏向パターン３２ｂに光源側から光が入射したとき、そのうちの何％の光が進行方向を変えることなく第２の偏向パターン３２ｂの後方へ導光されたかを示す量である。この減衰光量があまり大きくなると、光源から遠い側の第１の偏向パターン３２ａに光が届かなくなるので、表示部１９の輝度が不均一になる。よって、減衰光量は最悪でも５０％以下であることが望ましい。よって、図１７によれば、傾き角θは、２５°以下であることが望ましい。
　これに対し、第１の偏向パターン３２ａについては、光出射面１６ｃに垂直な方向（Ｚ方向）から見て、その偏向反射面３３に立てた法線Ｎの方向が、第１の偏向パターン３２ａと光源１７を結ぶ方向となす角度が３０°以下であることが望ましい（特許文献１参照）。
　なお、偏向パターン３２ａ、３２ｂは凹パターンに限らず、導光板１６の下面から突出した凸パターンであってもよい。また、第１及び第２の偏向パターン３２ａ、３２ｂは、導光板１６の光出射面１６ｃに設けてあってもよい。光出射面１６ｃに設けてあれば、偏向パターン３２ａ、３２ｂを透過した光が光出射面１６ｃから出射される。

Claims (6)

  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第１の偏向パターンと、偏向傾斜面を有する複数個の第２の偏向パターンとが形成され、
    　前記導光板の光出射面に垂直な方向から見たとき、前記第１の偏向パターンは、その偏向傾斜面に立てた法線が、前記光源と当該第１の偏向パターンとを結ぶ方向となす角度が３０°以下となるように配置され、
    　前記導光板の光出射面に垂直な方向から見たとき、前記第２の偏向パターンは、その偏向傾斜面に立てた法線が、前記光源と当該第２の偏向パターンとを結ぶ方向に直交する方向となす角度が２５°以下となるように配置され、
    　前記導光板の光出射面に垂直な方向から見たとき、前記光源から出射した光の一部が前記導光板の側面側で反射して前記第２の偏向パターンへ到達するようにしたことを特徴とする面光源装置。
  2. 　前記光源から出射した光の一部が前記導光板の側面で全反射して前記第２の偏向パターンへ到達することを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
  3. 　前記導光板の側面に、前記光源から出射した光の一部を前記第２の偏向パターンへ向けて全反射させるための傾斜面を設けたことを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
  4. 　前記導光板の側面の近傍に、前記光源から出射した光の一部を前記第２の偏向パターンへ向けて全反射させるための反射パターンを設けたことを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
  5. 　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。
  6. 　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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