JP2009158479A - 面発光装置、導光板および導光板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光出射面から出射される不可視光線の強度の均一性を高めるめることが可能な面発光装置、導光板および導光板の製造方法を提供する。
【解決手段】不可視光線が出射する光出射面に対向する面２３に、不可視光線を可視光線より多く散乱させる光学素子が形成されており、その光学素子は、導光板２０の光出射面から射出する不可視光線の強度に基づいて、配置位置と数とが決定される。導光板２０の光出射面に対向する面２３に、射出成形により可視光線を散乱させる溝３３を形成し、印刷により不可視光線を散乱させ可視光線を吸収する顔料を含むドット３２を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は面発光装置、導光板および導光板の製造方法に関し、特に光を散乱させる光学素子を有する面発光装置、導光板および導光板の製造方法に関する。

液晶表示装置，有機ＥＬ表示装置などの表示装置は、薄型、軽量、低消費電力といった利点を有する。

このような表示装置において、液晶表示装置は、一対の基板の間に液晶層が封入された液晶パネルを、表示パネルとして有している。液晶パネルは、たとえば、透過型であって、液晶パネルの背面に設けられたバックライトなどの面発光装置が射出した照明光を、その液晶パネルが変調して透過させる。そして、その変調した照明光によって画像の表示が、液晶パネルの正面にて実施される。

上記のような液晶パネルにおいては、上記の画素スイッチング素子として機能するＴＦＴの他に、位置センサ素子として機能する受光素子を内蔵したものが提案されている。

このような液晶パネルにおいては、たとえば、液晶パネルの前面に触れられたユーザの指やスタイラスペンなどの被検知体からの可視光線を、その内蔵された受光素子が受光する。その後、その受光素子によって得られた受光データに基づいて、その被検知体が接触した位置を特定し、その特定された位置に対応する操作が、液晶表示装置自身や、その液晶表示装置に接続された他の電子機器において実施される。

上記のように受光素子を用いて被検知体の位置を検出する場合には、受光素子によって得られる受光データは、外光に含まれる可視光線の影響によって、多くのノイズを含む場合がある。また、表示領域において黒表示を実施する場合には、ＴＦＴアレイ基板に設けられた受光素子は、被検知体から射出される可視光線を受光することが困難である。このため、正確に、位置を検出することが困難な場合がある。

このような不具合を改善するために、面発光装置から赤外線など、可視光線以外の不可視光線を照射させる技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

可視光線の光源と不可視光線の光源は、表示パネルの輝度、あるいは消費電力の制約、受光素子の感度依存により灯数が決定されるが、可視光線の光源の灯数に比べ不可視光線の光源の灯数が少ない場合が多い。
特開２００５−２７５６４４号公報

上記の場合、光源から導光板に入射される不可視光線の光量は全体として必要量確保される。しかし、上記に記載したように不可視光線の光源の灯数が少ないため、光出射面において導光板の光出射面から射出される不可視光線の強度が高い領域と低い領域とが生じ、不可視光線の強度の不均一が生じる。

したがって、本発明の目的は、光出射面から射出される不可視光線の強度の均一性を高めることが可能な面発光装置、導光板および導光板の製造方法を提供することにある。

本発明の面発光装置は、不可視光線を出射する第１光源と、可視光線を出射する第２光源と、前記第１光源が出射した前記不可視光線および前記第２光源が出射した前記可視光線が入射される光入射面と、入射された前記不可視光線および前記可視光線とが出射される光出射面とを有する導光板と、前記導光板における前記光出射面に対向する面に形成されており、前記不可視光線を前記可視光線より多く散乱させる複数の光学素子とを有する。

本発明においては、光出射面から出射される不可視光線の強度のばらつきを補正するように、前記不可視光線を前記可視光線より多く散乱させる光学素子が導光板に形成されている。

本発明の導光板は、光源が出射した不可視光線および可視光線が入射される光入射面と、前記光入射面から入射されて前記不可視光線および前記可視光線が出射する光出射面と、を有し、前記光出射面に対向する面に、前記不可視光線を前記可視光線より多く散乱させる光学素子が形成されている。

本発明においては、光出射面から出射される不可視光線の強度のばらつきを補正するように、前記不可視光線を前記可視光線より多く散乱させる光学素子が導光板に形成されている。

本発明は、光源が出射した不可視光線および可視光線を入射する光入射面と、前記不可視光線および前記可視光線が射出する光出射面とを有する導光板を製造する導光板製造工程を具備し、前記導光板製造工程は、射出成形により、前記光射出面と対向する面に前記可視光線を散乱させる溝を形成する工程と、印刷により、前記光射出面と対向する面に前記不可視光線を散乱させ前記可視光線を吸収する顔料を含むドットを形成する工程とを含む。

本発明においては、導光板における光出射面に対向する面に、射出成形により前記可視光線を散乱させる溝を形成し、印刷により前記不可視光線を散乱させ前記可視光線を吸収する顔料を含むドットを形成する。

本発明によれば、光出射面から射出される不可視光線の強度の均一性を高めることが可能な面発光装置、導光板および導光板の製造方法を提供することができる。

以下に、本発明に係る面発光装置、導光板および導光板の製造方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。

＜第１の実施形態＞
（面発光装置の構成）
図１は、本発明の一実施形態に係る面発光装置の下面を示す図である。
図２は、本発明の一実施形態に係る面発光装置の側面を示す図である。

図１に示すように、面発光装置１０は、導光板２０と不可視光線発光源３０と可視光線発光源３１とドット３２と溝３３とを有する。

面発光装置１０における導光板２０の一方の側面は、光源から出射された光が入射する光入射面２１である。光入射面２１の近傍には、不可視光線発光源３０と可視光線発光源３１とが配置されている。導光板２０の主平面の一方の面は、光入射面２１から入射された光が射出する光出射面２２である。光出射面２２に対向する面は、入射された不可視光線ＩＬを散乱させるドット３２と可視光線ＶＬを散乱させる溝３３とが形成されている光学素子形成面２３である。

面発光装置１０の構成要素について説明する。

導光板２０は、透明なプラスチック材料を使用することができる。導光板２０は、例えば、アクリル系プラスチック、ポリカーボネート樹脂が透明性、強度、価格、成形性の点で優れており本発明に適した材料である。

図２に示すように、導光板２０は、互いに対向する広い面を主平面とし、主平面の一方が入射された光が射出される光出射面２２である。また、主平面の他方が入射された不可視光線ＩＬを散乱させるドット３２および可視光線ＶＬを散乱させる溝３３が形成されている光学素子形成面２３である。また、一方の側面は、不可視光線ＩＬおよび可視光線ＶＬが入射される光入射面２１である。

光入射面２１は、不可視光線ＩＬおよび可視光線ＶＬが入射される面である。例えば、本実施形態においては、図２に示すように、光入射面２１は導光板２０の側面（図２における導光板２０の左面）である。また、光入射面２１は導光板２０の背面（図２における導光板２０の下面）または前面（図２における導光板２０の上面）であってもよい。光入射面２１側には、例えば、光入射面２１に平行して不可視光線発光源３０と可視光線発光源３１が配置されている。

光出射面２２は、導光板２０の光入射面２１から入射された不可視光線および可視光線が、導光板２０の外部に出射する面である。光出射面２２には、ドット３２或いは溝３３が形成されていても良い。

光学素子形成面２３は、導光板２０内の不可視光線又は可視光線を散乱させる光学素子であるドット３２および溝３３が形成されている。図２に示すように、光学素子形成面２３における導光板の外部側の面には、外部に突出するように凸状のドット３２が形成されている。また、光学素子形成面２３における導光板の内部側の面には、溝３３が形成されている。

不可視光線発光源３０は、不可視光線ＩＬを出射する発光源である。図１に示すように、不可視光線発光源３０は、例えば、導光板２０の光入射面２１の近傍に配置され、導光板２０の光入射面２１に不可視光線ＩＬを入射させる。不可視光線発光源３０は、例えば、赤外線を出射するＬＥＤで構成される。また、ＥＬによって構成されても良い。また、不可視光線発光源３０は、紫外線を出射するＬＥＤで構成されても良い。不可視光線発光源３０の光源面には、光を広範囲に出射するためのレンズが設けられていても良い。
不可視光線発光源３０の設置数は、光出射面２２から出射される、必要とする可視光線の強度、光出射面２２の面積に基づいて計算される。例えば、光出射面２２の面積が広い場合には、多くの不可視光線発光源３０が必要となる。

不可視光線ＩＬが赤外線の場合、光出射面２２から射出された赤外線は、例えば、本実施形態における面発光装置１０を含む液晶表示装置（以下ＬＣＤ装置とも称する）においてユーザの指やスタイラスペンなどの被検知体の位置を検出するために用いられる。例えば、本実施形態においては、被検知体の位置を検出するための赤外線を出射する光源を２個とし、該光源は、導光板２０の光入射面２１の近傍に配置されている。

可視光線発光源３１は、可視光線ＶＬを出射する発光源である。例えば、導光板２０の光入射面２１の近傍に配置され、導光板２０の光入射面２１に可視光線ＶＬを入射させる。可視光線発光源３１は、例えば、ＬＥＤにより構成されている。また、ＥＬによって構成されても良い。可視光線発光源３１の光源面には、光を広範囲に出射するためのレンズが設けられていても良い。
可視光線発光源３１の設置数は、光出射面２２から出射される、必要とする可視光線の強度、光出射面２２の面積に基づいて計算される。例えば、光出射面２２の面積が広い場合には、多くの可視光線発光源３１が必要となる。

また、不可視光線発光源３０と可視光線発光源３１は、図示していない制御部により、電気的にそれぞれ独立して制御することができる。例えば、導光板２０に入射させる可視光線ＶＬの強度を低くしたい場合、可視光線発光源３１のみを制御して、出射させる可視光線ＶＬの強度を低くすることができる。

光出射面２２から射出された可視光線ＶＬは、例えば、本実施形態における面発光装置１０を含むＬＣＤ装置において表示パネルを照射するために用いられる。例えば、本実施形態においては、表示パネルを照射するための可視光線発光源３１を７個とし、該光源は導光板２０の光入射面２１の近傍に配置されている。

ドット３２は、本発明における光学素子であり、到達した不可視光線ＩＬを可視光線ＶＬより多く散乱させる。ドット３２は不可視光線ＩＬを反射する顔料を含み、複数の凸状のドットからなる。

図３は、本発明の一実施形態に係る不可視光線ＩＬが赤外線の場合におけるドットに含まれる顔料の反射特性を示す図である。

本実施形態において、好適なドット３２は、不可視光線ＩＬを散乱させるが、可視光線ＶＬを実質的に散乱させないという特性を有している。例えば、不可視光線ＩＬが赤外線の場合には、ドット３２に含まれる顔料として、例えば、川村化学株式会社製のＡＢ８２０ブラックが好適である。図３に示すように、このＡＢ８２０ブラックは、赤外線の波長（８５０ｎｍ）に対して約５０％の反射率を有している。また、ＡＢ８２０ブラックは、可視光領域の波長に対しては約５％以下の反射率であり、赤外線に比べ低い反射率を有している。したがって、例えば、ＡＢ８２０ブラックが含まれている顔料を用いてドット３２を形成することにより、赤外線はドット３２により散乱され、可視光線ＶＬはドット３２に吸収される。

図２に示すように、面発光装置の側面から見たドット３２の平面形状は、一定の面積を有すれば、任意の形状でよく製造しやすい形状にすることができる。ドット３２の高さは、拡散させる赤外線の波長以上あればよく、０．８μｍ以上が赤外線を散乱させるのに適している。

ドット３２は、導光板の光学素子形成面２３の外面側に形成され、光入射面２１から入射された不可視光線ＩＬが、光出射面２２全面から均一に射出されるように形成される。例えば、ドット３２は、光出射面２２から射出される不可視光線ＩＬの強度に基づいて、光学素子形成面２３に形成される位置、数、密度が算出される。そして、ドット３２は、光出射面２２から射出される不可視光線ＩＬの強度のばらつきを補正する位置に形成される。

具体的には、本実施形態において、図１に示すように、不可視光線である赤外線を出射する光源は、導光板２０の光入射面２１の近傍に２個、光入射面２１に対して均等に配置されている。可視光線発光源３１は、導光板２０の光入射面２１の近傍に７個、光入射面２１に対して均等に配置されている。
赤外線を出射する光源における光源面の正面からの距離が遠い光学素子形成面２３の領域においては、到達する赤外線の強度が小さく、対向する光出射面２２から射出される赤外線の強度が小さいため、ドット３２は密度を密にして配置される。
一方、赤外線を出射する光源における光源面の正面からの距離が近い可視光線発光源３１の領域においては、到達する赤外線の強度が大きく、対向する光出射面２２から射出される赤外線の強度が大きいため、ドット３２は密度を疎にして配置される。また、赤外線を出射する光源における光源面の正面からの距離が近い領域でも、光源面の正面からの角度が大きくなる領域では、到達する赤外線の強度が小さくなる。そのため、対向する光出射面２２から射出される赤外線の強度が小さくなり、ドット３２は密度を密にして配置される。例えば、赤外線の強度に反比例する密度でドット３２を形成してもよい。また、概ね下記の数式（１）に示す計算方法で計算しても良い。

ρ：ドットの密度
Ｉ０：導光体に入射した光の総光量
Ｉｎ：当該点に導光板から出射させる光の量（バックライトから出射させる赤外線に相当する）

溝３３は、導光板２０の光学素子形成面２３の外側から内側に向けて波状に形成される。溝３３は、光入射面２１から入射された可視光線が、光出射面２２全面から均一に射出されるように形成される。例えば、溝３３は、光出射面２２から射出される可視光線ＶＬの強度に基づいて、光学素子形成面２３に形成される位置、数、密度が算出される。

（導光板の製造方法）
次に、本発明の一実施形態に係る導光板の製造方法について説明する。
図４は、本発明の一実施形態に係る導光板の製造工程を示す断面図である。

まず、図４に示すように、導光板２０を成形する金型５０に、約２８０℃から３００℃に過熱された可塑化状態の導光板材料であるポリカーボネートを導光板材料射出孔５１から流し込む。
次に、導光板材料を流し込んだ金型５０を冷却し、金型５０に流し込んだ導光板材料を固化させる。このとき、導光板材料に圧力を加えても良い。

次に、金型５０から固化された導光板２０を取り出す。このとき、導光板２０には、溝３３が形成されている。

次に、溝３３が形成された導光板２０の光学素子形成面２３に、赤外線を反射させる顔料を含むインクを所定の密度で、例えば、数式（１）で算出される密度ρの条件で印刷して、ドット３２を形成する。そして、図２に示すような光学素子形成面２３にドット３２と溝３３が形成されている導光板２０が製造される。

以上のように、射出成形により、光学素子形成面２３に溝３３を形成した後、印刷により、光学素子形成面２３にドット３２を形成することができる。

（動作）
面発光装置１０の動作について説明する。
図５は、本発明の一実施形態に係る非可視光線および可視光線の導光板内の導光を示す図である。細い矢印は不可視光線を示し、太い矢印は可視光線を示す。

不可視光線ＩＬは、図５に示すように、不可視光線発光源３０から出射され、導光板２０の光入射面２１から導光板２０内に入射される。そして、不可視光線ＩＬは、導光板２０内において光出射面２２と光学素子形成面２３によって全反射を繰り返しながら、光入射面２１と反対の側面に向けて導光される。不可視光線ＩＬが光学素子形成面２３における導光板の外部側の面に形成されたドット３２に到達した場合、不可視光線ＩＬはドット３２によって散乱され、光出射面２２方向に立ち上げられる。立ち上げられた不可視光線ＩＬの光出射面２２への入射角が臨界角を超えている場合、不可視光線ＩＬは光出射面２２から導光板２０の外部へ射出される。ここで臨界角とは、屈折率が大きい媒質から小さい媒質に光が入射するとき、全反射が起きる最も小さな入射角のことである。
光出射面２２への入射角が臨界角を超えていない不可視光線ＩＬは、光出射面２２において全反射され、導光板２０内を光入射面２１と反対の側面に向けて導光される。

可視光線ＶＬは、図５に示すように、可視光線発光源３１から出射され、導光板２０の光入射面２１から導光板２０内に入射される。そして、可視光線ＶＬは、導光板２０内において光出射面２２と光学素子形成面２３によって全反射を繰り返しながら、光が入射した光入射面２１と反対の側面に向けて導光される。可視光線ＶＬが光学素子形成面２３における導光板の内部側の面に形成された溝３３に到達した場合、可視光線ＶＬは溝３３によって散乱され、光出射面２２方向に立ち上げられる。立ち上げられた可視光線ＶＬの光出射面２２への入射角が臨界角を超える場合、可視光線ＶＬは光出射面２２から射出される。光出射面２２への入射角が臨界角を超えていない可視光線ＶＬは、光出射面２２において全反射され、導光板２０内を光入射面２１と反対の側面に向けて導光される。

また、可視光線ＶＬが光学素子形成面２３における導光板の外部側の面に形成されたドット３２に到達した場合、ドット３２に含まれる顔料は可視光線ＶＬを吸収する特性を有しているため、可視光線ＶＬはドット３２にほとんど吸収される。

以上のように、本実施形態において、ドット３２は、光出射面２２から出射する不可視光線ＩＬの強度が小さい領域と対向する光学素子形成面２３の領域に密に形成され、不可視光線ＩＬの強度が大きい領域と対向する光学素子形成面２３の領域に疎に形成されている。したがって、光学素子形成面２３全面においてドット３２による不可視光線ＩＬの散乱の均一性が高められ、光出射面２２全面で光出射面２２から出射する不可視光線ＩＬの強度の均一性が高められるという効果が得られる。

そのため、本実施形態における面発光装置１０を用いたＬＣＤ装置の液晶パネルの表示領域において、不可視光線ＩＬにより被検知体の位置を検出する場合、検出感度を均一に保つことができるという効果が得られる。

また、溝３３もドット３２と同様に可視光線ＶＬの強度に基づいて光学素子形成面２３に形成されるため、光出射面２２全面で光出射面２２から射出する可視光線ＶＬの強度の均一性が高められるという効果が得られる。そのため、例えば、本実施形態における面発光装置１０を用いたＬＣＤ装置の液晶パネルの明度を均一に保つことができるという効果が得られる。

＜第２の実施形態＞
（面発光装置の構成）
図６は、本発明の一実施形態に係る面発光装置の側面を示す図である。

本実施形態においては、図６に示すように、面発光装置１０は、回折格子３４と反射板４０とを有する。この点を除き、本実施形態は、第１の実施形態と同様である。このため、重複する個所については、説明を省略する。

回折格子３４は、本発明における光学素子であり、ドット３２と同様に到達した不可視光線ＩＬを散乱させる。回折格子３４は、導光板２０と同様の透明なプラスチック材料を使用することができる。回折格子３４は、例えば、アクリル系プラスチック、ポリカーボネート樹脂が本発明に適した材料である。

図７は、本発明の一実施形態に係る回折格子を示す斜視図である。

例えば、不可視光線ＩＬが赤外線（波長が８５０ｎｍ）の場合、赤外線を導光板２０内から射出させるための回折格子３４の条件は、以下の式により求めることができる。

［数２］
２ｄｓｉｎθ＝λ ・・・（２）
ｄ：格子の間隔
θ：入射角
λ：波長

例えば、導光板の材料がポリカーボネート樹脂の場合、赤外線が全反射する入射角度は約４８度であり、赤外線の波長が８５０ｎｍのとき、数式（２）より格子の間隔ｄは約０．６μｍとなる。
また例えば、回折格子３４の１つの格子幅ｗは０．４μｍであり、格子の高さｈは１μｍである。また例えば、回折格子３４の長さＬは１０μｍである。回折格子３４により散乱させる光の波長が８５０ｎｍではない場合には、回折格子３４の条件は上記条件とは異なることとなる。

回折格子３４は、導光板２０の外部側における光学素子形成面２３に、光入射面２１から入射された不可視光線ＩＬが、光出射面２２全面から均一に射出されるように形成される。そして、回折格子３４は、不可視光線ＩＬを可視光線ＶＬより多く散乱させる。例えば、回折格子３４は、光出射面２２から射出される不可視光線ＩＬの強度に基づいて、光学素子形成面２３に形成される位置、数、密度が決定される。そして、回折格子３４は、光出射面２２から射出される不可視光線ＩＬの強度のばらつきを補正する位置に形成される。また、回折格子３４は、長手方向が光入射面２１と平行に形成される。すなわち、回折格子３４は、長手方向が不可視光線ＩＬが進む方向と垂直になるように形成される。

図８は、本発明の一実施形態に係る面発光装置の下面を示す図である。

具体的には、本実施形態において、図８に示すように、赤外線を出射する光源は、導光板２０の光入射面２１の近傍に２個、光入射面２１に対して均等に配置されている。可視光線発光源３１は、導光板２０の光入射面２１の近傍に７個、光入射面２１に対して均等に配置されている。
赤外線を出射する光源における光源面の正面からの距離が遠い光学素子形成面２３の領域においては、到達する赤外線の強度が小さく、対向する光出射面２２から射出される赤外線の強度が小さいため、回折格子３４は密度を密にして配置される。
一方、赤外線を出射する光源における光源面の正面からの距離が近い光学素子形成面２３の領域においては、到達する赤外線の強度が大きく、対向する光出射面２２から射出される赤外線の強度が大きいため、回折格子３４は密度を疎にして配置される。また、赤外線を出射する光源における光源面の正面からの距離が近い領域でも、光源面の正面からの角度が大きくなる領域では、到達する赤外線の強度が小さくなる。そのため、対向する光出射面２２から射出される赤外線の強度が小さくなり、回折格子３４は密度を密にして配置される。例えば、赤外線の強度に反比例する密度で回折格子３４を形成する。また、数式(１)で算出される密度ρの条件により回折格子３４を形成しても良い。
このように回折格子３４を配置することにより、光出射面２２から射出される赤外線の強度は、光出射面２２において均一となる。

反射板４０は、光学素子形成面２３と間隔を隔てるように対向し、光出射面２２と反対側に光学素子形成面２３と略平行となるように配置される。反射板４０は、例えば、アルミ、金、銀、または、プラスチックフィルム等の表面に光沢金属の薄膜を、蒸着法やスパッタ法などによって形成したものである。反射板４０は、導光板２０の光学素子形成面２３に形成されている回折格子３４を介して導光板２０の内部から射出された不可視光線ＩＬを反射し、導光板２０に入射させる。

（導光板の製造方法）
次に、本発明の一実施形態に係る導光板の製造方法について説明する。
図９は、本発明の一実施形態に係る導光板の製造工程を示す断面図である。

図９に示すように、溝３３と回折格子３４の形状が刻まれている、導光板２０を成形する金型５０に、約２８０℃から３００℃に過熱された可塑化状態の導光板材料であるポリカーボネートを導光板材料射出孔５１から流し込む。

次に、導光板材料を流し込んだ金型５０を冷却し、金型５０に流し込んだ導光板材料を固化させる。このとき、導光板材料に圧力を加えても良い。

次に、金型５０から固化された導光板２０を取り出し、図６に示すような溝３３と回折格子３４とが光学素子形成面２３に形成されている導光板２０が製造される。

以上のように、射出成形により、同時に溝３３と回折格子３４とを光学素子形成面２３に形成することができる。

（動作）
面発光装置１０の動作について説明する。
図１０は、本発明の一実施形態に係る面発光装置の側面を示す図である。細い矢印は不可視光線を示し、太い矢印は可視光線を示す。

不可視光線ＩＬは、図１０に示すように、不可視光線発光源３０から出射され、導光板２０の光入射面２１から導光板２０内に入射される。そして、不可視光線ＩＬは、導光板２０内において光出射面２２と光学素子形成面２３によって全反射を繰り返しながら、光入射面２１と反対の側面に向けて導光される。不可視光線ＩＬが光学素子形成面２３における導光板２０の外部側の面に形成された回折格子３４に到達した場合、不可視光線ＩＬは回折格子３４を介して、導光板２０の内部から出射される。導光板２０の内部から射出された不可視光線ＩＬは、反射板４０によって反射され、光学素子形成面２３を介して再び導光板２０に入射する。不可視光線ＩＬの光出射面２２への入射角が臨界角を超える場合、不可視光線ＩＬは光出射面２２から射出される。光出射面２２への入射角が臨界角を超えていない不可視光線ＩＬは、光出射面２２において全反射され、導光板２０内を光入射面２１と反対の側面に向けて導光される。

可視光線ＶＬは、図１０に示すように、第１の実施形態と同様に溝３３によって散乱され、光出射面２２から射出される。

また、可視光線ＶＬが回折格子３４に到達した場合、回折格子３４の形成条件が赤外線を散乱させる条件であるため、可視光線ＶＬは、回折格子３４を介して導光板２０の内部から射出されない。しかし、可視光線ＶＬは、光学素子形成面２３で全反射される。そして可視光線ＶＬは、光出射面２２と光学素子形成面２３によって全反射を繰り返しながら、光が入射した光入射面２１と反対の側面に向けて導光される。

以上のように、本実施形態において、回折格子３４は、光出射面２２から出射する不可視光線ＩＬの強度が小さい領域と対向する光学素子形成面２３の領域に密に形成されている。そして、不可視光線ＩＬの強度が大きい領域と対向する光学素子形成面２３の領域に疎に形成されている。したがって、光学素子形成面２３全面において回折格子３４による不可視光線ＩＬの散乱の均一性が高められ、光出射面２２から出射する不可視光線ＩＬの強度の均一性が高められるという効果が得られる。

そのため、本実施形態における面発光装置１０を用いたＬＣＤ装置の液晶パネルの表示領域において、不可視光線ＩＬにより被検知体の位置を検出する場合、検出感度を均一に保つことができるという効果が得られる。

なお、本発明の実施に際しては、上記した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形形態を採用することができる。

例えば、本実施形態においては、回折格子３４を光入射面２１に平行に形成した場合について説明したが、これに限定されない。

図１１は、本発明の一実施形態に係る回折格子の配置を示す図である。

図１１に示すように、回折格子３４の長手方向は、不可視光線ＩＬが導光板２０内を進む方向と垂直となるように、光学素子形成面２３に形成されても良い。すなわち、回折格子３４の長手方向が、不可視光線発光源３０から出射された不可視光線ＩＬが広がる同心円の接線と平行となるように形成されても良い。回折格子３４の長手方向を不可視光線ＩＬが導光板２０内を進む方向と垂直に形成することにより、導光板２０内から不可視光線ＩＬを散乱させる効果を向上させることができる。

また例えば、本実施形態において、光入射面２１の近傍に不可視光線発光源３０および可視光線発光源３１が、光入射面２１に平行して配置されているが、これには限定されない。

また例えば、本実施形態において、不可視光線発光源３０および可視光線発光源３１は、導光板２０の側面近傍に配置されているが、これには限定されず、例えば、導光板２０の背面に設置されていてもよく、また導光板の前面に設定されていてもよい。

なお、上記の実施形態において、不可視光線発光源３０は、本発明の第１光源に相当する。また、上記の実施形態において、可視光線発光源３１は、本発明の第２光源に相当する。また、上記の実施形態において、ドット３２および回折格子３４は、本発明の光学素子に相当する。

以上説明した本発明に係る面発光装置および導光板を用いた表示装置は、様々な電子機器に適用可能である。例えば、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置、ビデオカメラなど、電子機器に入力された映像信号、若しくは電子機器内で生成した映像信号を、画像若しくは映像として表示するあらゆる分野の電子機器に適用可能である。

図１は、本発明の一実施形態に係る面発光装置の下面を示す図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る面発光装置の側面を示す図である。 図３は、本発明の一実施形態に係る不可視光線ＩＬが赤外線の場合におけるドットに含まれる顔料の反射特性を示す図である。 図４は、本発明の一実施形態に係る導光板の製造工程を示す断面図である。 図５は、本発明の一実施形態に係る非可視光線および可視光線の導光板内の導光を示す図である。 図６は、本発明の一実施形態に係る面発光装置の側面を示す図である。 図７は、本発明の一実施形態に係る回折格子を示す斜視図である。 図８は、本発明の一実施形態に係る面発光装置の下面を示す図である。 図９は、本発明の一実施形態に係る導光板の製造工程を示す断面図である。 図１０は、本発明の一実施形態に係る面発光装置の側面を示す図である。 図１１は、本発明の一実施形態に係る回折格子の配置を示す図である。

符号の説明

１０：面発光装置 ２０：導光板 ２１：光入射面 ２２：光出射面 ２３：光学素子形成面 ３０：不可視光線発光源 ３１：可視光線発光源 ３２：ドット ３３：溝 ３４：回折格子 ＩＬ：不可視光線 ＶＬ：可視光線

Claims (20)

1. 不可視光線を出射する第１光源と、
   可視光線を出射する第２光源と、
   前記第１光源が出射した前記不可視光線および前記第２光源が出射した前記可視光線が入射される光入射面と、入射された前記不可視光線および前記可視光線とが出射される光出射面とを有する導光板と、
   前記導光板における前記光出射面に対向する面に形成されており、前記不可視光線を前記可視光線より多く散乱させる複数の光学素子と
   を有する
   面発光装置。
2. 前記光学素子は、前記不可視光線を散乱させ前記可視光線を吸収する材料を含む
   請求項１に記載の面発光装置。
3. 前記光学素子は、前記導光板における前記光出射面から出射される前記不可視光線の強度に基づいて配置位置と数とが決定される、
   請求項１に記載の面発光装置。
4. 前記光学素子は、第２光源の配置に応じた前記光出射面から出射される前記不可視光線の強度のばらつきを補正する位置に形成される、
   請求項１に記載の面発光装置。
5. 前記第２光源は、赤外線を前記不可視光線として出射するように構成されている、
   請求項３に記載の面発光装置。
6. 前記光学素子は、前記不可視光線を散乱させ前記可視光線を吸収する顔料を含むドットである、
   請求項５に記載の面発光装置。
7. 前記光学素子は回折格子であり、
   前記導光板における前記光学素子が形成されている面に平行で、前記光出射面と反対側であって前記光学素子が形成されている面と対向するように配置される反射面を有する、
   請求項５に記載の面発光装置。
8. 前記回折格子の長手方向が、前記不可視光線が進む方向と垂直となるように前記回折格子が形成されている、
   請求項７に記載の面発光装置。
9. 前記可視光線を散乱させる溝が、前記光学素子が形成されている面に形成されている、
   請求項６に記載の面発光装置。
10. 前記第１光源および前記第２光源は前記導光板の前記側面に配置され、前記不可視光線および前記可視光線が入射される光入射面が側面に位置する、
    請求項９に記載の面発光装置。
11. 前記第１および第２光源は、電気的にそれぞれ独立に制御される、
    請求項１０に記載の面発光装置。
12. 光源が出射した不可視光線および可視光線が入射される光入射面と、
    前記光入射面から入射されて前記不可視光線および前記可視光線が出射する光出射面と、
    を有し、
    前記光出射面に対向する面に、前記不可視光線を前記可視光線より多く散乱させる光学素子が形成されている、
    導光板。
13. 前記光学素子は、前記導光板における前記光出射面から射出される前記不可視光線の強度に基づいて配置位置と数とが決定される、
    請求項１２に記載の導光板。
14. 前記光学素子は、前記光出射面から出射される前記不可視光線の強度のばらつきを補正する位置に形成される、
    請求項１２に記載の導光板。
15. 前記光学素子は、前記不可視光線を散乱させ前記可視光線を吸収する顔料を含むドットである、
    請求項１３に記載の導光板。
16. 前記光学素子は回折格子である、
    請求項１３に記載の導光板。
17. 前記回折格子の長手方向が、前記不可視光線が進む方向と垂直となるように前記回折格子が形成されている、
    請求項１６に記載の導光板。
18. 前記可視光線を散乱させる溝が、前記光学素子が形成されている面に形成されている、
    請求項１５に記載の導光板。
19. 光源が出射した不可視光線および可視光線を入射する光入射面と、前記不可視光線および前記可視光線が射出する光出射面とを有する導光板を製造する導光板製造工程を具備し、
    前記導光板製造工程は、
    射出成形により、前記光射出面と対向する面に前記可視光線を散乱させる溝を形成する工程と、
    印刷により、前記光射出面と対向する面に前記不可視光線を散乱させ前記可視光線を吸収する顔料を含むドットを形成する工程と
    を含む、
    導光板の製造方法。
20. 光源が出射した不可視光線および可視光線を入射する光入射面と、前記不可視光線および前記可視光線が射出する光出射面とを有する導光板を製造する導光板製造工程を具備し、
    前記導光板製造工程は、
    射出成形により、前記光射出面と対向する面に可視光線を散乱させる溝と前記不可視光線を前記不可視光線より多く散乱させる回折格子とを形成する工程を含む、
    導光板の製造方法。

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