(57)【要約】【課題】薄型として構成でき、湾曲部分が生じていても、均一な輝度分布が得られるライトガイド及びライトガイドユニットを提供する。【解決手段】光が入射される透明基材１を備え、該光を透明基材１の表面から出射させるライトガイドであって、透明基材１の裏面に部分的に形成された複数の光拡散部５と、透明基材１の裏面に前記光拡散部１のそれぞれを被うようにして形成された透明樹脂層６と、透明樹脂層６を被って形成された反射材層７と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光が入射される透明基材を備え、前記光を前記透明基材の表面から出射させるライトガイドであって、
前記透明基材の裏面に部分的に形成された複数の光拡散部と、
該透明基材の裏面に前記光拡散部のそれぞれを被うようにして形成された透明樹脂層と、
前記透明樹脂層を被って形成された反射材層と、を備えることを特徴とするライトガイド。
【請求項２】
前記透明基材はシート状の部材からなることを特徴とする請求項１に記載のライトガイド。
【請求項３】
前記透明樹脂層の光屈折率は前記透明基材の光屈折率よりも小さく設定されていることを特徴とする請求項１に記載のライトガイド。
【請求項４】
前記光拡散部は、印刷法によって形成された微小ドットの集合からなることを特徴とする請求項１に記載のライトガイド。
【請求項５】
前記ライトガイドの上部にマークが付される表示体が配置され、前記光拡散部は、前記透明基材へ入射される光を前記マーク側へ反射させることを特徴とする請求項１に記載のライトガイド。
【請求項６】
光源と、基台と、前記基台に配置されたスイッチと、前記光源からの光を表面から出射させるライトガイドを備えるライトガイドユニットであって、
前記ライトガイドは、前記請求項１から請求項５のいずれかに記載のライトガイドであることを特徴とするライトガイドユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はライトガイド及びライトガイドユニットに係り、透明基材に入射された光を該透明基材の表面から出射させることにより、該透明基材を面光源として用いるライトガイド及びライトガイドユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のライトガイドは、たとえば下記特許文献１に示すように、液晶表示パネルに光を照射するバックライトとして用いるものが知られている。
【０００３】
特許文献１に示すライトガイドは、透明基材（導光板）と、この透明基材の前記液晶表示パネルと反対側の面に、隙間を有して配置される反射板とから構成されている。なお、特許文献１では、反射板の前記透明基材との対向面に、色と大きさと密度が調整された印刷パターンが形成され、この印刷パターンによって色度調整できるものとなっている。
【０００４】
このように構成されたライトガイドは、透明基材に光源から光が入射すると、該光が透明基材の全体に拡散され、また、透明基材の背面側（反射板が配置される側）に出射する光が反射板で全反射されて再び透明基材に入射して拡散されるようになっている。そして、拡散と反射がなされることで均一の照度となった光が透明基材の表面から出射され、液晶表示パネルへ面照射されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2007-317424号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述したライトガイドは、たとえば、液晶表示パネルとともに基台（外枠）の狭いスペース内に配置させようとする場合において、少なくとも透明基材あるいは反射板の一方が湾曲し、透明基材と反射板とが密着する部分が生じるため、この部分において輝度むらが発生してしまうという不都合が生じる。
【０００７】
このような不都合を解消するために、たとえば、透明基材と反射板との隙間を大きくし、透明基材あるいは反射板が湾曲しても、透明基材と反射板とが密着してしまうことがないようにすることが考えられるが、厚さが大きくなり、薄型のライトガイドを得ることができなくなる不都合を有する。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、薄型として構成でき、湾曲部分が生じていても、均一な輝度分布が得られるライトガイド及びライトガイドユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような目的を達成するため、本発明は、光が入射される透明基材の裏面に複数の光拡散層を形成し、これら光拡散層のそれぞれを充分に被うように該透明基材の裏面に透明樹脂層を形成するとともに、該透明樹脂層を被うようにして反射材層を設けるように構成したものである。
【００１０】
このように構成したライトガイドは、透明基材に入射される光のうち、該透明基材の裏面から放出される光は前記透明樹脂層によって、透明基材内に反射されるように構成されるようになる。この場合、透明基材と透明樹脂層は空気層がなく密着して形成され、該空気層の有無による輝度むらの発生を回避でき、透明基材へ入射される光が該透明基材内へ導かれる過程において、光の減衰を充分に抑えることができるようになる。このため、透明基材の光照射面において、均一な輝度分布が図れるようになる。
【００１１】
そして、透明樹脂層は、透明基材の裏面に形成された複数の光拡散層のそれぞれを充分に被うように形成されるため、表面が平滑に形成されるようになる。このため、透明樹脂層の表面に形成される反射材層は平坦に形成され、該反射材層によって反射される光の輝度むらを低下させる効果を奏するようになる。仮に、反射材層が平坦に形成されない場合、ピンホール、気泡が発生してしまい、輝点あるいは暗点が生じる原因となって、輝度の均一化の妨げとなってしまう。
【００１２】
これにより、薄型として構成でき、湾曲部分が生じていても、均一な輝度分布が得られるライトガイドを得ることができる。
【００１３】
本発明は、以下の構成によって把握される。
（１）本発明のライトガイドは、光が入射される透明基材を備え、前記光を前記透明基材の表面から出射させるライトガイドであって、前記透明基材の裏面に部分的に形成された複数の光拡散部と、該透明基材の裏面に前記光拡散部のそれぞれを被うようにして形成された透明樹脂層と、前記透明樹脂層を被って形成された反射材層と、を備えることを特徴とする。
（２）本発明のライトガイドは、（１）の構成において、前記透明基材はシート状の部材からなることを特徴とする。
（３）本発明のライトガイドは、（１）の構成において、前記透明樹脂層の光屈折率は前記透明基材の光屈折率よりも小さく設定されていることを特徴とする。
【００１４】
（４）本発明のライトガイドは、（１）の構成において、前記光拡散部は、印刷法によって形成された微小ドットの集合からなることを特徴とする。
（５）本発明のライトガイドは、（１）の構成において、前記ライトガイドの上部にマークが付される表示体が配置され、前記光拡散部は、前記透明基材へ入射される光を前記マーク側へ反射させることを特徴とする。
（６）本発明のライトガイドユニットは、光源と、基台と、前記基台に配置されたスイッチと、前記光源からの光を表面から出射させるライトガイドを備えるライトガイドユニットであって、前記ライトガイドは、（１）から（５）のいずれかに記載のライトガイドである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によるライトガイド及びライトガイドユニットによれば、薄型として構成でき、湾曲部分が生じていても、均一な輝度分布が得られるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のライトガイドを入力装置に適用させた場合の構成図である。
【図２】本発明のライトガイドに形成される光拡散層を示した平面図である。
【図３】本発明の実施例１ないし７の効果を比較例１、２と比較して示した表である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施形態）について詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。
（実施形態１）
図１（ａ）、（ｂ）は、本発明のライトガイドが適用される入力装置の実施形態１を示す構成図である。図１（ａ）は平面図で、図１（ｂ）は図１（ａ）のｂ−ｂ線における断面図である。
【００１８】
図１（ａ）、（ｂ）において、まず、平面が長方形状をなすたとえばシート状の透明基材１がある。この透明基材１はたとえば可撓性を有し折り曲げることができるように構成されている。透明基材１は、透明の樹脂材からなり、たとえば、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、アクリロニトリルブチレンスチレン樹脂、アクリロニトリルスチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ナイロン樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリイミド樹脂、ポリオレフィン系樹脂等から構成されている。
【００１９】
透明基材１の近傍には、該透明基材１の側面１Ａに対向して光源２が配置されている。透明基材１の側面１Ａは、透明基材１を平面的に観た場合、一対の短辺のうちたとえば一方の短辺における側面となっている。ここで、光源２は透明基材１の全ての側面から光が入射できるようにしてもよい。しかし、実施形態１では、生産コストあるいは省電力の観点から短辺の一つから光を入射させるように構成している。
【００２０】
光源２の周囲には断面が放物形状をなす反射鏡３が配置され、光源２からの光は、直接に、あるいは該反射鏡３によって反射された後に、透明基材１の前記側面１Ａに入射されるようになっている。側面１Ａを通して透明基材１内に導入された光は、透明基材１の外枠を構成する側面、表面、裏面等で反射が繰り返され、透明基材１の表面（光照射面）から出射されるようになっている。
【００２１】
なお、前記光源２および反射鏡３は、透明基材１に固定されるように構成しても、あるいは後述する基台９に固定されるようになっていてもよい。
【００２２】
透明基材１の上部には、透明基材１の平面形状とほぼ同形状からなる板状の表示体４が載置されている。透明基材１および表示体４の周囲の間には両面テープ１０が配置され、透明基材１および表示体４の固定がなされるようになっている。これにより、透明基材１および表示体４は、その周囲を除く中央部において透明基材１および表示体４の間に空気層を有して固定されるようになっている。なお、両面テープ１０は、スペーサであってもよい。また、透明基材１および表示体４は、その対向面の全域に及んで、該透明基材１より屈折率の低い材料からなる粘着剤あるいは接着剤介して貼り付けられるように構成するようにしてもよいことはもちろんである。表示体４は、その表面において、長手方向に並設されたたとえば４個のマーク４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄが形成され、これらマーク４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄの形成領域は透明、半透明、乳白色、あるいは有色透明、有色半透明のように半透過性のインクで形成され、これらマーク４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄの非形成領域は遮光性インクで形成されている。これにより、透明基材１に入射した光は光拡散部（符号５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄで示す）からの反射光が表示体４のマーク４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄに光が透過されることから、輝度を有して目視できるようになる。
【００２３】
なお、表示体４の材料としては、特に限定されることはなく、表示体４に、光透過部と遮光部を形成することによって、表示体４の表面にマークが形成できればよい。また、マークは、図１に示したような形状に限定されることはなく、たとえば、他の文字、図形あるいは記号等であってもよい。本明細書にいうマークとは、文字、図形あるいは記号等をも含む概念で用いる。
【００２４】
透明基材１の裏面には、前記表示体４のマーク４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄに対向する位置に光拡散部５（５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ）がたとえば１〜４０μｍの範囲内の厚さで形成されている。これら光拡散部５は、微細な光拡散材を含む印刷層を透明基材１の表面に形成することによって形成することができる。この場合、拡散性に優れる二酸化ケイ素や酸化チタンを含む透明基材１と同系の樹脂をバインダーとするインクを使用するのが好ましい。光拡散材としては、たとえば、酸化チタン、シリカ、シリカにコーティングしたもの、ポーラスにしたもの、中空にしたもの、チタン酸バリウム、硫酸バリウム、ガラス、アクリル、スチレン、ベンゾグアナミンなどの樹脂ビーズなどが挙げられる。また、バインダーとしては、アクリル樹脂、エマルジョンアクリル樹脂、アクリルウレタン樹脂、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、これらの混合バインダーなどが挙げられる。
【００２５】
なお、前記光拡散部５のうち、たとえばマーク４Ｄに対向して形成される光拡散部５Ｄは、それを平面的に観た場合、たとえば、図２に示すように、マトリックス状に配置されたドット状の光拡散部５ａの集合体として構成されている。
【００２６】
また、光拡散部５が形成された透明基材１の裏面には、該光拡散部５を充分に被って透明樹脂層６が形成されている。透明樹脂層６はたとえばコーティング等によって形成されている。透明樹脂層６は光屈折率が透明基材１よりも小さく設定されており、透明基材１に対し光屈折率が低い材料、たとえば、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、エポキシ樹脂などで構成されている。透明樹脂層６は、透明基材１からの厚さが、光拡散層５の厚さよりも厚くなるように形成し、これにより、該光拡散部５を充分に被うように形成されている。そして、この透明樹脂層６が形成された透明基材１は、透明樹脂層６とともに可撓性を有し折り曲げることができるようにすることが望ましい。
【００２７】
さらに、透明樹脂層６の表面には該透明樹脂層６を被って、反射材層７が形成されている。反射材層７はたとえばコーティングによって形成されている。反射材層７は、金属、あるいは金属酸化物、及びそれらの混合物を直接コーティングして形成したり、バインダーに金属、あるいは金属酸化物、及びそれらの混合物を混ぜてコーティングしたりして形成してもよい。また、バインダーに異なる屈折率の材料を混ぜ、白くしたり、炭酸ガスや窒素ガスが発生する発泡材を混ぜたり、空気を強制的に混ぜたりして反射率を高め、光拡散部５の拡散剤より反射率が大きいことが好ましい。ここで、反射材層７の光反射率は５０％以上が好ましく、７０％以上はより好ましくなる。一方、反射材層７の全光線透過率は、５０％以下が好ましく、３０％以下がより好ましい。全光線透過率が高いと反射材層７を通してＬＥＤの光が外部に出てしまうため、全光線透過率を上記の範囲とすることによりこれを防止することができる。また、光源２から漏れた光が透明基材１に再入光して乱反射を防ぐ効果もある。更に、透明基材１よりも下層側に備わる基台９やタクトスイッチ８等が背景色として使用者から視認されないようにする効果もある。
【００２８】
ここで、ライトガイドの製造方法の一実施例を説明する。
【００２９】
まず、０．２ｍｍの厚さの透明基材（ポリカーボネート樹脂、帝人化成社製、製品名パンライト、屈折率１．５８）１に、拡散性インク（セイコーアドバンス社製、製品名ＣＡＶメイバン、１２０白とメジウムの配合比率を６：４）でφ０．３〜φ０．１８のドットをグラデーションにしたパターンをスクリーン印刷で印刷し、６０℃１５分間オーブンにて乾燥し膜厚５μｍの光拡散部５を得る。そして、ドット印刷面（光拡散部）にポリカーボネート樹脂より屈折率の低いアクリル系ＵＶインク（セイコーアドバンス社製、ＵＶ−５４１０、屈折率１．４８）をスクリーン印刷で印刷し、ＵＶ照射装置を通過させ、膜厚２０μｍの透明樹脂層６を得る。さらに、ＵＶ印刷面に反射材層インク（セイコーアドバンス社製、製品名ＳＧ−７４０、１２０白）を印刷し、オーブンで８０℃３０分間乾燥後、膜厚１５μｍの反射材層７を得る。これによりライトガイドを得ることができる。
【００３０】
このように構成されたライトガイドは、前記印刷部の反射率は光拡散部が５３％  反射材層が７３％と反射材層のほうが高くなっている。得られたライトガイドを光源によって光らせると、該ライトガイドを折り曲げても、光照射面においてほぼ均一な輝度を得ることができた。
【００３１】
なお、図１に示したライトガイドの裏面側には、たとえばタクトスイッチ８を配置させて入力装置を構成している。
【００３２】
すなわち、図１（ｂ）に示すように、ライトガイドを載置する基台（外枠）９があり、この基台９には、表示体４のマーク４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄのそれぞれに対向する位置にタクトスイッチ８が配置されている。このタクトスイッチ８は、押圧されることによりオンとなり、押圧を解除することによりバネでオフとなるメカニカルスイッチによって構成されている。ライトガイドの反射材層７と基台９とは、それらの間に介在される両面テープ１１によって接着されている。この場合、両面テープ１１は、タクトスイッチ８が形成されている領域を回避して形成されているとともに、該タクトスイッチ８の高さよりも若干大きな厚さを有して構成されている。なお、両面テープ１０は、スペーサであってもよい。
【００３３】
これにより、基台９に搭載されるタクトスイッチ８は、通常、両面テープ１１および反射材層７によって囲まれる空間内に配置されてオフ状態になっており、表示体４のマーク５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄのいずれかが押された場合、ライトガイドの変形が反射材層７にまで伝動され、該反射材層７による押圧によって対応するタクトスイッチ８がオンとなるようになっている。尚、本実施形態では、スイッチの例としてタクトスイッチを用いて説明したが、スイッチとしては、例えばメンブレンスイッチやメタルドーム等のスイッチ、静電容量式センサー、抵抗膜式スイッチ等を用いることもできる。
【００３４】
このように構成されたライトガイドは、光が入射される透明基材１の裏面に複数の光拡散層５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄを形成し、これら光拡散層５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄのそれぞれを充分に被うように該透明基材１の裏面に透明樹脂層６を形成するとともに、該透明樹脂層６を被うようにして反射材層７を設けるように構成したものである。
【００３５】
これにより、ライトガイドは、透明基材１に入射される光のうち、該透明基材１の裏面から放出される光は前記透明樹脂層６によって、透明基材１内に反射されるように構成されるようになる。この場合、透明基材１と透明樹脂層６は空気層がなく密着して形成され、該空気層の有無による輝度むらの発生を回避でき、透明基材１へ入射される光が該透明基材１内へ導かれる過程において、光の減衰を充分に抑えることができるようになる。このため、透明基材１の光照射面において、均一な輝度分布が図れるようになる。
【００３６】
そして、透明樹脂層６は、透明基材１の裏面に形成された複数の光拡散層５Ａ、５Ｂ、……のそれぞれを充分に被うように形成されるため、表面が平滑に形成されるようになる。このため、透明樹脂層６の表面に形成される反射材層７は平坦に形成され、該反射材層７によって反射される光の輝度むらを低下させる効果を奏するようになる。仮に、反射材層７が平坦に形成されない場合、ピンホール、気泡が発生してしまい、輝点あるいは暗点が生じる原因となって、輝度の均一化の妨げとなってしまう。これにより、薄型として構成でき、湾曲部分が生じていても、均一な輝度分布が得られるライトガイドを得ることができる。
【００３７】
図３は、本発明の上述した構成において、実施例１ないし７を示した表である。
測定方法は以下の条件で行った。
（輝度測定条件）
光源としてＬＥＤを１つ用いて、ライトガイドを曲げずに平坦状態で測定を行った。輝度測定器は、２次元面輝度計（サイバネット社製、製品名Ｐｒｏｍｅｔｒｉｃ）を用いた。測定径はΦ０．２ｍｍとし、光拡散部５の領域４箇所を測定箇所とした。平均輝度は、４点の平均値とし、均斉度は、４点の最小輝度／最大輝度率とした。
（全光線透過率、反射率測定条件）
パネルを除く、反射材付ライトガイド（透明基材１、透明樹脂層６、反射材層７）の厚み方向の全光線透過率及び反射率を測定した。測定部は拡散部５を除く部位とした。全光線透過率及び反射率測定は、SD-5000（日本電色工業社製、製品名  分光色彩計）を用いた。
【００３８】
図３に示すように、実施例１ないし７では、いずれも透明樹脂層６を形成し、反射材層７の厚さ（μｍ）を実施例１から７にかけて順次大きくするようにした。これにより、実施例１から７にかけて、透過率（％）は順次小さくなり、反射率（％）は順次大きくなり、均斉度（％）はほぼ変わらず、平均輝度（ｃｄ／ｍ２）は順次大きくなることが判明した。そして、発光状態の総合評価としては、実施例４ないし７において評価Ａ、実施例１ないし３において評価Ｂとした。ここで、評価Ａは、平均輝度８０ｃｄ／ｍ２以上かつ均斉度６０％以上であり、評価Ｂは、平均輝度７０ｃｄ／ｍ２以上かつ均斉度６０％以上である。また、折曲特性評価としては、実施例１ないし６において評価Ａ、実施例７において評価Ｂとした。ここで、評価Ａは、クラック無しであり、評価Ｂはクラック有りである。なお、折曲特性評価は、曲率半径１ｍｍで１８０°折り曲げた際に、印刷層の割れまたは剥離の有無を目視で判断することによって評価した。
【００３９】
また、図３では、比較のために、比較例１、２をも挙げて示している。比較例１の場合、ライトガイドを透明樹脂層６を形成することなく構成した。比較例１では、透過率（％）、および反射率（％）はそれほど低下しないが、均斉度（％）および平均輝度（ｃｄ／ｍ２）は著しく低く、評価Ｄとした。ここで、評価Ｄは、平均輝度６０ｃｄ／ｍ２未満または均斉度６０％未満である。また、比較例１の場合、折曲特性評価は、評価Ａであった。比較例２の場合、反射材層７を形成することなく構成した。比較例２では、透過率（％）は著しく高く、反射率（％）は著しく低いことが判明する。均斉度（％）および平均輝度（ｃｄ／ｍ２）は比較例１より高く、評価Ｃとした。評価Ｃは、平均輝度６０ｃｄ／ｍ２以上かつ均斉度６０％以上である。また、比較例２の場合、折曲特性評価は、評価Ａであった。
【００４０】
（実施形態２）
実施形態１に示したライトガイドは、短辺が比較的小さい長方形状（帯状）としたものであるが、これに限定されることはなく、正方形、あるいは正方形に近い形状であってもよいことはもちろんである。
（実施形態３）
実施形態１に示したライトガイドの透明基材１は、シート状のもので可撓性を有する部材を用いたものである。しかし、これに限定されることはなく、透明記載１は比較的硬質のものであってもよいことはもちろんである。比較的硬質のものであっても、該透明基材１が大きな面積となった場合に、ライトガイドは湾曲し易くなり、この湾曲部において輝度のむらの発生を抑制させることができるよいになるからである。
【００４１】
以上、説明したことから明らかなように、本発明によるライトガイドによれば、薄型として構成でき、湾曲部分が生じていても、均一な輝度分布が得られるようになる。
【００４２】
以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。また、その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００４３】
１……透明基材、１Ａ……側面、２……光源、３……反射鏡、４……表示体、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ……マーク、５（５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ）……光拡散部、５ａ……ドット状の光拡散部、６……透明樹脂層、７……反射材層、８……タクトスイッチ、９……基台（外枠）、１０、１１……両面テープ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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