(57)【要約】【課題】薄型として構成でき、屈曲部の影響がなく均一な輝度分布を確保できるともに、透明基材の背面における光反射の反射率の向上を図った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、前記光を透明基材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透明樹脂層５と、透明基材１の裏面に透明樹脂層５を被うようにして形成された光拡散層６と、を備え、光拡散層６は複数の微細な気泡１４が散在されて含有されている。【選択図】図３
2013239311.tif 000002
【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透明樹脂層と、前記透明基材の裏面に前記透明樹脂層を被うようにして形成された光拡散層と、を備え、
前記光拡散層は、複数の微細な気泡が散在されて構成されていることを特徴とするライトガイド。
【請求項２】
前記光拡散層は、発泡成形によって形成され、前記気泡は、発泡倍率1.01〜10倍の範囲で含有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３】
前記光拡散層は、それに含有される中空ビーズによって前記気泡が形成され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】
前記光拡散層は、少なくとも前記透明樹脂層を被ってない領域において、前記光拡散層の厚さよりも大きな厚さで形成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５】
前記透明樹脂層は、その光屈折率が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６】
前記透明樹脂層は、印刷法によって形成され、微小なドット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７】
前記光拡散層は、印刷法によって形成され、微小なドットからなる前記透明樹脂層を被って形成されていることを特徴とする請求項６に記載のライトガイド。
【請求項８】
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６のいずれかに記載の構成からなることを特徴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、透明基材の一部から光を入射させ該光を平坦面である表面から出射させることによって、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】
面光源として用いられるライトガイドとしては、たとえば特許文献１に示すような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、たとえば液晶表示パネル等の光学素子に照明光を照射するバックライト装置として用いられている。そして、該ライトガイドは、前記光学素子に対向して配置される透明基材と、この透明基材の内部に光を入射させる光源と、前記透明基材の背面に離間して設けられ、前記透明基材から出射される光を前記透明基材側へ反射させる反射材と、を備え、前記反射材の前記透明基材に対向する面に、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た構成のものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【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】
【０００５】
しかし、特許文献１に示すライトガイドを、薄型にして、スペースのない領域に屈曲させて設置させるような場合、透明基材と反射材とが一部において密着し、ライトガイドからの照射光に輝度むらが発生してしまうという不都合が生じる。
【０００６】
また、このような輝度むらが発生しないようにするには、透明基材と反射材との間に充分な厚さを有する空気層を確保しなければならず、これにより、ライトガイドの厚みが厚くなってしまう不都合が生じる。
【０００７】
さらに、透明基材と反射材との間に空気層を介在させなければならないことから、該反射材による反射率の向上が妨げられてしまう不都合が生じる。
【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、屈曲部の影響がなく均一な輝度分布を確保できるともに、透明基材の背面における光反射の反射率の向上を図った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、透明基材の裏面に、パターン化された透明樹脂層と、この透明樹脂層をも被って光拡散層を形成し、前記光拡散層には、散在された複数の微細な気泡が含有されるように構成するようにしたものである。
【００１０】
このように構成したライトガイドは、コア、クラッド層を持つ光ファイバーと同様に、透明基材内に導光された光は、透明基材の裏面に形成された透明樹脂層によって透明基材側へ全反射され、透明樹脂層が形成されていない部分に出射される光も光拡散層によって光拡散および光反射されて導光材側へ反射されるようになる。
【００１１】
この場合、光拡散層には散在された複数の微細な気泡が含有されているため、該光拡散層に入射された光は該気泡の表面で拡散および反射され、透明基材側へ再び入射されるようになる。
【００１２】
そして、このようにして、光拡散層によって反射され透明基材へ入射された光は、透明基材内で導光と反射が繰り返され、該透明基材の表面から均一な輝度分布を有して照射されるようになる。
【００１３】
この場合、透明樹脂層は、その厚みを薄くして形成することができ、これにより薄型のライトガイドを構成することができる。
【００１４】
また、複数の微細な気泡が散在されて含む光拡散層は、その厚さを大きく形成することにより、厚さが小さい場合よりも、光拡散機能および光反射機能を向上できることが確認されている。
【００１５】
本発明は、以下の構成によって把握することができる。
（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透明樹脂層と、前記透明基材の裏面に前記透明樹脂層を被うようにして形成された光拡散層と、を備え、前記光拡散層は、複数の微細な気泡が散在されて含有されてい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、前記気泡は、前記光拡散層に、発泡倍率1.01〜10倍の範囲で含有されてい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、前記気泡は、前記光拡散層に含有される中空ビーズによって形成されることを特徴とする。
（４）本発明のライトガイドは、（１）の構成において、前記光拡散層は、少なくとも前記透明樹脂層を被ってない領域において、前記透明樹脂層の厚さよりも大きな厚さで形成されてい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、前記透明樹脂層は、その光屈折率が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。
（６）本発明のライトガイドは、（１）の構成において、前記透明樹脂層は、印刷法によって形成され、微小なドットからなることを特徴とする。
（７）本発明のライトガイドは、（６）の構成において、前記光拡散層は、印刷法によって形成され、微小なドットからなる前記透明樹脂層を被って形成されていることを特徴とする。
（８）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、前記（１）から（６）のいずれかに記載の構成となっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
このように構成したライトガイドによれば、薄型として構成でき、屈曲部の影響がない均一な輝度分布を確保できるともに、透明基材の背面における光拡散率および光反射率の向上を図ることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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透明樹脂層を示した平面図である。
【図３】図１の実線丸αの部分を拡大して示した拡大図である。
【図４】本発明のライトガイドの他の実施形態を示す図で、図３に対応させて描いた図となっている。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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（ライトガイドユニット）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（ａ）は図１（ｂ）のｂ−ｂ線における断面図である。
【００１９】
図１（ａ）、（ｂ）において、まず、平面が長方形状をなす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、ポリプロビレン樹脂、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。
【００２０】
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。光源２は側面全ての方向から光が入射できるようにしてもよいが、生産性コストや省電力の観点から短辺側から入射できるようにすることが好ましい。
【００２１】
光源２の周囲には断面がたとえば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で反射された後に、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。該側面１Ａを通して透明基材１内に導入された光は、透明基材１の枠面を構成する側面、表面、裏面等で反射が繰り返され、透明基材１の表面（図中、上側の面）である光照射面から出射されるようになっている。
【００２２】
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よく、また、後述する表示体４あるいは基台９に固定されるようにしてもよい。
【００２３】
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と表示体４のそれぞれの周縁の間には両面テープ１０が配置され、表示体４の透明基材１に対する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、その周縁を除く中央部において透明基材１と表示体４の間に空気層１３を介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より屈折率の小さい材料からなる粘着剤あるいは接着剤を介して貼り付けられるように構成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に導光された光は後述する光拡散層層６からの反射光が表示体４のマーク４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄに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。
【００２４】
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、光透光部と遮光部を形成することによって、表示体４の表面に光透光部あるいは遮光部からなる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。
【００２５】
透明基材１の裏面には、透明樹脂層５が部分的に、すなわち、前記表示体４の各マーク４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄに対向する箇所を除く領域において、たとえば１〜４０μｍの範囲内の厚さで形成されている。透明樹脂層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構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。
【００２６】
なお、前記透明樹脂層５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微小なドット状の透明樹脂部５ａの集合体で構成されている。なお、このドット状の透明樹脂部５ａの集合体は、ネガポジ逆転した形状で構成されていてもよいことはいうまでもない。
【００２７】
また、透明樹脂層５が形成された透明基材１の裏面には、該透明樹脂層５を充分に被って光拡散層６が形成されている。これにより、光拡散層６は、透明基材１上の透明樹脂層５が形成されていない領域、すなわち、前記表示体４のマーク４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄに対向する領域においても形成されるようになる。光拡散層６はたとえばコーティング等によって形成されている。光拡散層６は、その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に対して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。光拡散層６は、透明基材１からの厚さが、透明樹脂層５の厚さよりも厚くなるように形成し、これにより、該透明樹脂層５を充分に被うように形成されている。そして、この光拡散層６が形成された透明基材１は、光拡散層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なっている。
【００２８】
ここで、光拡散層６は、発泡成形によって形成され、図１（ｂ）の実線丸枠αの部分の拡大図である図３に示すように、散在された多数の微細な気泡１４が含有されて構成されている。このような気泡１４は、たとえば、炭酸ガスや窒素ガスが発生する発泡剤を混ぜたり、あるいは空気を強制的に混ぜたりして形成されるようになっている。この場合、気泡１４の直径は、隣接する透明樹脂層５の離間最少幅である８０μｍよりも小さいことが望ましい。隣接する透明樹脂層５の間に気泡１４が跨って配置されてしまうことを回避させるためである。また、これら気泡１４は、光拡散層６内において、たとえば、発泡倍率1.01〜10倍の範囲で含有されている。
【００２９】
このように形成した光拡散層６は、透明基材１側から、隣接して配置される透明樹脂層５の間を通して光拡散層６に入射される光を、気泡１４の表面で反射させるようになり、光反射率を向上させることができるようになる。そして、気泡１４の存在によって、透明樹脂層６が白濁化され、光拡散率を向上させることができるようになる。すなわち、該光拡散層６は、光拡散層と光反射層を兼ねた層として構成することができ、透明基材１の背面における光拡散率および光反射率の向上を図ることができるようになる。
【００３０】
この場合、光拡散層６の上述した光拡散率および光反射率は、該光拡散層６の層厚を大きくすることによって大幅に向上でき、該光拡散層６の厚さを大きく設定することが好ましい。これにより、光拡散層６の光反射率はたとえば６０％以上とすることができる。
【００３１】
ここで、ライトガイドの製造方法の一実施例を説明する。
【００３２】
まず、たとえば０．２ｍｍの厚さの透明基材（ポリカーボネート樹脂、帝人化成、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（図２の符号５ａで示す）をグラデーションにしたパターンをたとえばスクリーン印刷からなる印刷法で印刷し、６０℃１５分間オーブンにて乾燥し膜厚５μｍの透明樹脂層５を得る。
【００３３】
次に、光拡散層６は、上述したアクリル樹脂、シリコーン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂をスクリーン印刷で形成することができる。この場合、酸化チタン、シリカ、タルク、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム等とともに、炭酸ガスが出る発泡剤を混ぜた状態でたとえばスクリーン印刷による印刷法で光拡散層６を形成し、この光拡散層６を加熱することによって前記発泡剤を分解させて前記気泡１４を含有させることができる。また、光拡散層６を上述した透明樹脂をコーティングで形成する場合には、たとえば空気を混ぜ込んで前記気泡１４を含有させることもできる。
【００３４】
このように構成されたライトガイドは、折り曲げにも対応できる薄さになり、得られたライトガイドを光源によって光らせると、光照射面（透明基材１の表面）においてほぼ均一な輝度を得ることができた。
【００３５】
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（ライトガイドユニット）を構成している。
【００３６】
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。ライトガイドの光拡散層６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。
【００３７】
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および光拡散層６によって囲まれる空間内に配置されたオフ状態となっており、表示体４のマーク４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄのいずれかが押された場合、ライトガイドの変形が光拡散層６にまで伝達され、該光拡散層６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。なお、本実施形態では、スイッチの例としてタクトスイッチ８を用いて説明したが、他のスイッチとして、たと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、抵抗膜式スイッチ等を用いることもできる。
【００３８】
上述のように構成されたライトガイドは、透明基材１の裏面に、パターン化された透明樹脂層５と、この透明樹脂層５をも被って光拡散層６を形成し、該光拡散層６には、散在された多数の微細な気泡が含有されるように構成するようにしたものである。
【００３９】
このように構成したライトガイドは、コア、クラッド層を持つ光ファイバーと同様に、透明基材１内に導光された光が、透明基材１の裏面に形成された光拡散層６によって透明基材１側へ反射され、光拡散層６が形成されていない部分に出射される光も透明樹脂層５によって光拡散および光反射されて透明基材１側へ反射されるようになる。この場合、光拡散層６には多数の微細な気泡１４が散在されて含有されているため、該光拡散層６に入射された光は該気泡１４の表面で拡散および反射され、透明基材１側へ再び入射されるようになる。この場合、透明樹脂層５は、その厚みを薄くして形成することができ、これにより薄型のライトガイドを構成することができる。また、多数の微細な気泡を含む光拡散層６は、その厚さを大きく形成することにより、厚さが小さい場合よりも、光拡散機能および光反射機能を大きくできることが確認されている。このため、光拡散層６は、その層厚を比較的大きく設定することが好ましい。これにより、本発明によるライトガイドは、薄型として構成でき、屈曲部の影響がない均一な輝度分布を確保できるともに、導光材の背面における光反射の反射率の向上を図ることができるようになる。
（実施形態２）
実施形態１では、光拡散層６は、それを発泡成形することにより、複数の微細な気泡１４を散在させて含有させることによって構成したものである。しかし、これに限定されることはなく、図３に対応づけて描いた図４に示すように、光拡散層６に多数の中空ビーズ１５を散在させて含有させることにより、該中空ビーズ１５を図３に示した気泡１４と同様の気泡として機能させるようにしてもよいことはいうまでもない。この場合においても、中空ビーズ１５の直径は、隣接する透明樹脂層５の離間最少幅である８０μｍよりも小さくすることが好ましく、該中空ビーズ１５は、透明樹脂層６内において、たとえば、発泡倍率1.01〜10倍の範囲で含有されることが望ましい。この場合においても、光拡散層６の層厚を大きくすることにより、該光拡散層６の光拡散機能および光反射機能を向上させることができる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４）
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、透明基材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うになるからである。
【００４０】
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、屈曲部の影響がなく均一な輝度分布を確保できるともに、透明基材の背面における光反射の反射率の向上を大幅に図ることができるようになる。
【００４１】
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】
【００４２】
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……透明樹脂層、５ａ……ドット状の光拡散部、６……光拡散層、８……タクトスイッチ、９……基台（外枠）、１０、１１……両面テープ、１３……空気層、１４……気泡、１５……中空ビーズ。
【図１】
2013239311.tif 000003
【図２】
2013239311.tif 000004
【図３】
2013239311.tif 000005
【図４】
2013239311.tif 000006