WO2012124571A1

WO2012124571A1 - 面光源装置

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Publication number: WO2012124571A1
Application number: PCT/JP2012/055843
Authority: WO
Inventors: 奥田　満; 篠原　正幸; 吉正大角; 和幸岡田
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2011-03-15
Filing date: 2012-03-07
Publication date: 2012-09-20
Anticipated expiration: 2013-09-15
Also published as: AU2012227547A1; US20130335945A1; JP5760536B2; TW201239272A; JP2012195116A

Abstract

　面光源装置は、光源１７と導光板１６によって構成されている。導光板１６の下面又は上面の一部には、発光により図柄を表示するための表示部１９（表示領域）が設けられている。表示部１９は多数の微小な偏向パターン１８を配置して構成されていて、偏向パターン１８で反射された光は、光出射面の表示領域から出射される。表示部１９で表現しようとする図柄の縁には、その図柄の縁に沿って一定間隔毎に偏向パターン１８が並べられている。

Description

面光源装置

　本発明は面光源装置に関し、表示用の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図案が用いられることが多い。

　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が光って見えることになる。

　しかしながら、アイコンを映し出すための表示部１９は、微小な偏向パターン１８の集合によって構成されている。しかも、表示部１９を均一に光らせるためには、偏向パターン１８を配置する位置にも制約がある。そのため、アイコンとして採用したい図案があっても、たとえば図２（Ｂ）に見られるように、その図案を滑らかな縁を有する図案として偏向パターン１８で表現することが難しかった。特に、アイコンが小さくなると、少ない数の偏向パターン１８でそれを表現しなければならないので、滑らかな図案にすることは難しくなる。

　また、単純な図案であったとしても、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ているため、たとえば直線上の縁でさえ滑らかに表現することは難しい。

　また、図案が決まってから、その図案に合わせて偏向パターン１８の位置を決めるとなると、表示部全体で均一に発光し、しかも縁が滑らかになるように偏向パターン１８の配置をその都度設計しなければならなくなる。これはコンピュータの助けを借りたとしても非常に困難であり、納品までの時間が長くなったり、コストが高くついたりすることになる。

　そのため、実際には、図４に示すような、全体を均一に発光させるこのできる大面積の偏向パターン配置を利用する。これはバックライト用の面光源装置に用いられているものである。そして、あたかも図４のパターン配置から所望の図案を切り取るかのようにして、所望の図案となる偏向パターン１８の配置を決定している。図５（Ａ）は、図４のパターン配置から送受話器の図案を取り出したものである。なお、パターン配置図は導光板と同じくらいの面積を有するものであるが、図４はその一部だけを表している。したがって、図４では、図５（Ａ）よりも偏向パターン１８の分布が粗くなっている。また、光源１７は図４のパターン配置の左側に位置する。

　図５（Ａ）は図４から送受話器の図案を切り取ったものであり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のＱ部を拡大した図である。このようにして決めた偏向パターン１８の配置では、子細に見ると図案の縁が滑らかになっていない。図５（Ｂ）から分かるように、向かって右側の縁では偏向パターン１８を欠いていて縁が凹んだ箇所が周期的に見られる。また、上の縁はスパイク状に偏向パターン１８が飛び出ていて縁がジグザグになっている。図５（Ａ）は直線だけで構成された図案であるが、斜線や滑らかな曲線を含む図柄になると、縁のギザギザは一層ひどくなる。

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、所望の図柄や図形、文字などで表現された表示部の縁を滑らかに、あるいはくっきりと表現す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、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、前記表示領域に形成された複数個の偏向パターンとを有する面光源装置であって、前記表示領域は、前記偏向パターンの集合によってある図柄を表現したものであり、前記図柄の縁に沿って前記図柄を縁取るように複数個の偏向パターンが並んでいることを特徴としている。ここで、図柄とは、図形と模様と文字を含み、意味を認識できるものに限らない。

　本発明の面光源装置にあっては、図柄の縁に沿って図柄を縁取るように複数個の偏向パターンが並んでいるので、偏向パターンの集合によって構成される表示部をくっきりと発光表示させることができ、また、表示部の縁を滑らかにすることができる。

　本発明に係る面光源装置のある実施態様は、前記図柄を縁取る前記偏向パターンが、前記図柄の縁に沿って一定間隔で並んでいることを特徴としている。かかる実施態様によれば、表示部の縁を均一な輝度で発光させることができる。

　本発明に係る面光源装置の別な実施態様は、前記図柄の縁で角となるそれぞれの箇所に前記偏向パターンを内接させている。かかる実施態様によれば、図柄の角が丸くならず、シャープな表示部を作製することができる。

　本発明に係る面光源装置のさらに別な実施態様は、前記図柄の縁で変曲点となるそれぞれの箇所に前記偏向パターンを内接させている。なお、ここでいう変曲点には、直線と曲線との接続点を含むものとする。かかる実施態様によれば、表示部の表している図柄がわかりやすくなる。

　本発明に係る面光源装置のさらに別な実施態様は、前記図柄の縁において２つの変曲点間に挟まれた曲線部分では、両端を含めて少なくとも３個の前記偏向パターンが前記図柄の縁に内接している。かかる実施態様によれば、表示部の縁における曲線の表現が容易になる。

　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、ある図柄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、アイコンなどの表示をくっきりさせることができる。

　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、ある図柄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、アイコンなどの表示をくっきりさせることができる。

　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、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は、ある図柄となる偏向パターンの配列を決定する元になるパターン配置図である。図５（Ａ）は、図４のパターン配置図から切り出した、送受話器の形をした表示部である。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のＱ部拡大図である。図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、本発明の一実施形態による面光源装置を示す平面図及び断面図である。図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、それぞれ偏向パターンの平面図及び断面図である。図８は、表示部の縁に沿って一定間隔で配列された偏向パターンを示す図である。図９は、角を有する表示部に配置された偏向パターンを示す概略図である。図１０は曲線及び変曲点を有する表示部に配置された偏向パターンを示す概略図である。図１１（Ａ）は、図５（Ａ）のＱ部拡大図である。図１１（Ｂ）は、図１１（Ｂ）の偏向パターン配置を修正した偏向パターンの配置を示す図である。

　１１　　　スマートフォン
　１２　　　液晶表示画面
　１３　　　アイコン
　１６　　　導光板
　１７　　　光源
　１８　　　偏向パターン
　１９　　　表示部
　３１　　　面光源装置
　Ｔ　　　変曲点

　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。

　図６（Ａ）は、本発明の一実施形態による面光源装置３１の平面図である。また、図６（Ｂ）は、面光源装置３１の断面図である。この面光源装置３１の構成は、図１（Ｂ）及び図２（Ａ）に示された面光源装置１５と同じ構造を有しているので、面光源装置１５と同じ構成要素には同じ符号を付すことによって説明を省略する。ただし、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。

　面光源装置３１の表示部１９は、図８のようにして構成されている。図８における２点鎖線は、表示部１９で表示しようとする図柄の縁を表している。偏向パターン１８は、この表示部１９の縁に沿って略一定間隔毎に配列されている。

　また、角を有する図柄の場合には、図９に示すように、各角に偏向パターン１８の端が位置するようにしている。これによって、角のある図柄が丸味を帯びて見えるのを防いでいる。

　また、図柄の縁が曲線である場合には、図１０に示すように、曲線の湾曲方向が反転している変曲点Ｔには必ず偏向パターン１８を配置する。また、１つの曲線たとえば変曲点と変曲点との間の略円弧状の曲線には、両端の変曲点Ｔを含めて３個以上、好ましくは５個以上の偏向パターン１８を図柄の縁に配置するようにする。これによって曲線が折れ線に見えたりするのを防ぐ。

　図１１（Ａ）は、図５（Ａ）のＱ部を示す拡大図である（図５（Ｂ）と同じ）。この表示部１９（の一部）では、左右の縁に凹みが生じてシャープさに欠けている。図１１（Ｂ）は、この表示部１９の左右の縁に沿って偏向パターン１８が直線状に並ぶよう、偏向パターン１８を再配置したものである。

　また、図示しないが、偏向パターン１８を再配置するのでなく、図１１（Ａ）の表示部１９において、縁が引っ込んでいる箇所にそれぞれ偏向パターン１８を付加して直線状に並ぶようにしてもよい。図１１（Ｂ）では、内部の偏向パターン１８の位置も変化しているが、偏向パターン１８を付加する方法によれば、表示部１９の内部の偏向パターン１８の位置は変化しない。

　なお、図１１（Ｂ）の表示部１９では、上縁がジグザグになっているが、下縁と同様に平らに揃えてもよい。

Claims

　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、
　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、前記表示領域に形成された複数個の偏向パターンと、
を有する面光源装置であって、
　前記表示領域は、前記偏向パターンの集合によってある図柄を表現したものであり、
　前記図柄の縁に沿って前記図柄を縁取るように複数個の偏向パターンが並んでいることを特徴とする面光源装置。
　前記図柄を縁取る前記偏向パターンは、前記図柄の縁に沿って一定間隔で並んでいることを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
　前記図柄の縁で角となるそれぞれの箇所に前記偏向パターンを内接させたことを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
　前記図柄の縁で変曲点となるそれぞれの箇所に前記偏向パターンを内接させたことを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
　前記図柄の縁において２つの変曲点間に挟まれた曲線部分では、両端を含めて少なくとも３個の前記偏向パターンが前記図柄の縁に内接していることを特徴とする、請求項４に記載の面光源装置。
　送受話機能を有する携帯電話機であって、ある図柄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。
　情報処理機能を備えた情報端末において、ある図柄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。