(57)【要約】【課題】  光源から導光板内に入射した光の損失を少なくできるとともに、発光面全体の発光ムラを低減することのできる面発光体用導光板を提供する。【解決手段】  入光側の端部の反対側の端部に、断面輪郭が導光板１の幅方向に一様で且つ散乱面３の端縁から発光面２に向けてなめらかに連続する凸弧状曲線で構成された反射面５が形成され、前記反射面５に入射光を内側に向けて反射する反射層８が設けられている。反射面５に入射した光は、入射位置によって反射角度が異なり、前記反射層８で反射した光は散乱面３上の狭い範囲に集中することなく、広範囲に分散して到達するため、発光面２の発光ムラを可及的に低減することができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性材料で板状に形成され、厚み方向に対向する表面と裏面をそれぞれ発光面と散乱面として、一端部に形成された入光面から入射して前記散乱面に到達した光を、当該散乱面で散乱させて前記発光面から発光させるようにした面発光体用導光板において、  前記入光側の端部の反対側の端部に、断面輪郭が導光板の幅方向に一様で且つ散乱面の端縁から発光面に向けてなめらかに連続する凸弧状曲線で構成された反射面が形成され、
前記反射面には、入射光を内側に向けて反射する反射層が設けられていることを特徴とする面発光体用導光板。
【請求項２】
一端部に散乱面に対して略４５°傾斜した傾斜面が形成され、入光面は、前記傾斜面と前記散乱面との間に、当該散乱面と同じ向きで隣接して形成されていることを特徴とする請求項１記載の面発光体用導光板。
【請求項３】
発光面に、当該発光面を保護するための強化ガラス板を貼り合わせたことを特徴とする請求項１又は２記載の面発光体用導光板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、看板や表札、液晶表示装置等の面発光体の構成部品として用いられる導光板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶画面を裏側から照明するために用いられているバックライトのような、面全体が発光する面発光体としては、例えば、特許文献１に記載されているように、透明な導光板の一方の端面に沿うように光源を配置してこの端面から導光板内に光を入射させ、導光板の裏面を散乱面として、前記散乱面に形成した凹凸溝や、導光板裏面に印刷した白色等のドットパターン等によって、前記入射光を散乱させて発光面となる導光板表面を発光させるようにしたものが一般的である。
【０００３】
このような構造の導光板においては、導光板内に入射した光のうち、裏面側の凹凸溝や白色のドットパターンに当たらなかった光は、導光板の発光面と裏面との間で全反射を繰り返して光が入射した端面の反対側の端面に至り、当該端面に配置されている反射部材で反射されて再び導光板内に戻るようにしており、反射部材によって導光板から外に出た光を再び導光板内に戻して、光のロスを少なくしている。
【０００４】
また、特許文献２に記載されている導光板においては、光が入射する端面と対向する端面や、前記入射側の端面と隣接する側面と導光板裏面とのなす角度を９０°より大きくして、これらの傾斜した端面で光を発光面側に反射させて、光源から導光板内に入射した光の利用効率を向上させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１６６１４９
【特許文献２】特開２００６−３５１３５４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載されている導光板においては、反射部材で反射して対向する導光板端面に垂直に入射した光はそのまま導光板内を直進して光源側の端面から外に抜け出てしまうので、光源から導光板に入射した光のロスが生じる問題がある。
【０００７】
また、特許文献２に記載されている導光板においては、傾斜した端面からの反射光が発光面に直接到達するため、発光面の前記反射光を受けた部分だけ光量が増加して発光にむらを生じるとともに、発光面に散乱面から乱反射してきた散乱光に較べてぎらつきが出てしまう問題がある。
【０００８】
一方、光源から導光板内に入射した光の利用効率を向上させるために、図１１に示す形状の導光板が考えられる。同図に示す導光板Ａ１は、入光面Ａ２側の端部の反対側の端部に発光面Ａ３と対向する散乱面Ａ４に対して鋭角をなす傾斜面Ａ５を形成したものである。
【０００９】
図１２に示すように、前記傾斜面Ａ５には、アルミニウム等の金属箔を接着したり、金属薄膜を蒸着して形成した反射層Ａ６（図１１においては表示を省略）を設けてある。光源Ａ７から直接又は反射鏡Ａ８で反射して入光面Ａ２に入射した光のうち散乱面Ａ４に到達したものは、ここで散乱されて発光面Ａ３から外に出るが、傾斜面Ａ５まで到達したものは、反射層Ａ６で散乱面Ａ４に向けて反射される。
【００１０】
この場合、散乱面Ａ４で反射して発光面Ａ３から外側に出る光は、散乱光であるためぎらつきは抑えられているが、傾斜面Ａ５に隣接した散乱面Ａ４の一部の領域Ｓからのみ、発光面Ａ３に到達する散乱光が増加するため、このような導光板Ａ１によっても、前述した特許文献２に記載されている導光板と同様に発光面Ａ２の発光むらを解消できない問題がある。
【００１１】
そこで、本発明は、前述したような従来の導光板の問題を解決し、光源から導光板内に入射した光の損失を少なくできるとともに、発光面全体の発光を可及的に均一化することのできる面発光体用導光板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的のために提供される本発明の面発光体用導光板は、透光性材料で板状に形成され、厚み方向に対向する表面と裏面をそれぞれ発光面と散乱面として、一端部に形成された入光面から入射して前記散乱面に到達した光を、当該散乱面で散乱させて前記発光面から発光させるようにしたものにおいて、前記入光側の端部の反対側の端部に、断面輪郭が導光板の幅方向に一様で且つ散乱面の端縁から発光面に向けてなめらかに連続する凸弧状曲線で構成された反射面が形成され、前記反射面には、入射光を内側に向けて反射する反射層が設けられていることを特徴としている。
【００１３】
本発明の面発光体用導光板においては、一端部に散乱面に対して略４５°傾斜した傾斜面が形成され、入光面は、前記傾斜面と前記散乱面との間に、当該散乱面と同じ向きで隣接して形成されていることも望ましい。また、本発明の面発光体用導光板においては、発光面に、当該発光面を保護するための強化ガラス板を貼り合わせてあることも望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１記載の発明に係る面発光体用導光板においては、導光板の入光側の端部の反対側の端部に、断面輪郭が導光板の幅方向に一様で且つ散乱面の端縁から発光面に向けてなめらかに連続する凸弧状曲線で構成された反射面が形成され、前記反射面には、入射光を内側に向けて反射する反射層が設けられているため、光源から導光板内に入射した光の損失を少なくできるとともに、入光側端部から反射面に到達した光は、反射面への入射位置によって反射角度が異なり、前記反射層で反射した光は集中的に散乱面上の狭い範囲に集中することなく、広範囲に分散して到達するため、発光面の発光ムラを可及的に低減することができる。
【００１５】
また、請求項２記載の発明に係る面発光体用導光板によれば、請求項１に記載した発明の効果に加え、散乱面に対して略４５°傾斜した傾斜面で光路を９０°偏向させることにより、光源を導光板の裏面（散乱面）側に配置して面発光体を構成することができるため、門柱に取り付けられた表札を裏側から照明する場合や、歩道等の路面に埋設して足元を照明する場合等において、門柱や路面内部の狭いスペースに収容可能なコンパクトな面発光体を提供することができる。
【００１６】
また、請求項３記載の発明に係る面発光体用導光板によれば、請求項１又は請求項２に記載した発明の効果に加え、さらに、発光面にこれを保護するための強化ガラス板を貼り合わせているため、導光板を路面に埋設して使用する場合等において、発光面に物が衝突したり、人や車両等の大きな重量が作用して導光板が傷ついたり破損したりするおそれがなく、耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の導光板の１実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す導光板の入光面側に光源を配置して構成した面発光体の断面図である。
【図３】図１に示す導光板を用いた看板の斜視図である。
【図４】図４に示す看板の内部構造を示す断面図である。
【図５】本発明の導光板の別の実施形態を示す斜視図である。
【図６】図５に示す導光板の入光面下方に光源を配置して構成した面発光体の断面図である。
【図７】図５に示す導光板を用いた面発光体を組み込んだ表札を示す図である。
【図８】図７に示す表札の内部構造を示す分解斜視図である。
【図９】図５に示す導光板を用いた面発光体を歩道に埋設した例を示す斜視図である。
【図１０】図９に示す面発光体の内部構造を示す断面図である。
【図１１】従来の導光板の改善案の一つを示す斜視図である。
【図１２】図１１に示す導光板の入光面側に光源を配置して構成した面発光体の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の面発光体用導光板の１実施形態を示す斜視図であって、同図に示す導光板１は、透明度の高いガラス材やアクリル樹脂等の透光性材料を用いて厚みのある板状に形成されており、厚み方向に平行する表裏両面の一方を発光面２とし、他方を散乱面３とし、また、一方の端部における端面を入光面４としている。
【００１９】
入光面４は、発光面２及び散乱面３と直角に設けられている。また、入光面４側の端部の反対側の端部には、断面輪郭が導光板１の幅方向に一様で且つ散乱面３の端縁から発光面２に向けてなめらかに連続する凸弧状曲線で構成された反射面５が形成されている。なお、前記凸弧状曲線は、例えば、１／４円弧や１／４楕円弧のように、散乱面３側から発光面２側に向けて傾きが垂直から水平に単調に連続変化する曲線であればよい。
【００２０】
図２は、導光板１の入光面４側に光源６を配置して構成した面発光体の断面図であって、本実施形態においては、前記光源６には入光面４の幅に略等しい長さの蛍光管等の線光源が用いられていて、その背後には、光源６から発せられる光の大半が導光板１の入光面４に向けて入射するように、反射鏡７が配置されている。
【００２１】
また同図に示すように、導光板１の反射面５の上には反射層８（図１では表示を省略）が設けられている。反射層８は、反射面５にアルミニウム等の金属箔を接着する方法、アルミニウムや銀、金等の金属薄膜を蒸着形成する方法、白色部材を貼り付ける方法、白色インクを塗布する方法等の周知の方法によって設けることができる。
【００２２】
また、散乱面３には、図示は省略しているが、光の散乱面積が入光面４側から離れるにつれて次第に大きくなるように、印刷密度を連続的に変化させた白色のドットパターンが印刷してある。なお、散乱面３は、例えば、導光板１の裏面に入光面４から入射した光を散乱させる格子状の散乱溝を刻設して構成し、当該散乱溝によって前記ドットパターンと同様に光を散乱させるようにしてもよく、この際、散乱溝の刻設間隔は、入光面４側から反射面５側に向けて連続的に狭くなるように変化させることが望ましい。
【００２３】
前述したように構成されている導光板１は、図２に示すように入光面４から、光源６の光を入射すると、入光面４に対して斜めに入射した光は、発光面２と散乱面３で繰り返し反射しながら反射面５側に進行する。
【００２４】
この際、導光板１の中を通って発光面に到達した光は、ここで全反射して散乱面３側に偏向されるが、散乱面３に到達した光の一部は、散乱面３に印刷されている白色のドットパターンに入射して、ここで乱反射されその一部は、発光面２から外側に抜けて発光面２を発光させる。
【００２５】
また、散乱面３のドットパターンから外れたところに到達した光は、ここで全反射して発光面２側に偏向される。こうして、発光面２と散乱面３との間で反射を繰り返す間に、散乱面３のドットパターンに当たった光は乱反射されて発光面２から順次外部に放出される。
【００２６】
一方、発光面２から導光板１の外部に放出されないで、反射面５付近まで進んできた光は途中導光板１中にそのエネルギーの一部が吸収されているので強度が減衰しているが、散乱面３のドットパターンの密度を、入光面４から遠ざかるほど高くすることにより、散乱面３で散乱されて発光面２から外部に抜ける光量が反射面５に近づくにつれて増加し、発光面２の入光面４寄りの端部と、反射面５寄りの端部との間の光量の差を少なくすることができる。
【００２７】
一方、入光面４に対して直角に入射した光は、そのまま反対側の反射面５へ到達し、その外側に設けられている反射層８で反射されるが、この際、発光面２に近い光路を進んできた光ａは、散乱面３の反射面５寄りの位置に向けて反射され、一方、散乱面３に近い光路を進んできた光ｂは、散乱面３上の反射面５から離れた位置に向けて反射される。
【００２８】
その結果、途中で導光板１の外部に漏れずに反射面５まで進んできた光は、湾曲した反射層８によって反射され、その反射光は、散乱面３の反射面５に近い位置から離れた位置まで連続的に分布する。この反射光は、反射面５に近い位置ほど光路が短いため途中で導光板１自体に吸収される割合が少なく、入射面４から離れている発光面２の反射面５近傍位置における発光量の低下が補償され、発光面の発光状態を可及的に均一化することができる。
【００２９】
図３は、前述した導光板１を用いた面発光体を光源とした看板の斜視図、図４はその内部構造を示す断面図であって、この看板９は飲食店等の入口に置いて、料理のメニューを表示するためのもので、両側に表示面１０Ａ、１０Ｂを備えたものである。
【００３０】
図４に示すように、看板９の内部には、前述した導光板１を２枚、散乱面３どうしを背中合わせにして入光面４を上方に、反射層が設けられた反射面５側を下方にし、さらに両方の導光板１の散乱面３間には、２つの導光板１の一方の側から他方の側へ光が透過することを防止する反射板１１が配置されている。
【００３１】
また、看板９内部のこれら一対の導光板１のそれぞれの入光面４の上方には、これらの導光板１に共通の光源１２と反射鏡１３が配置されている。この看板９は、詳細に図示していないが、両側の表示面１０Ａ、１０Ｂに料理のメニューの画像等を交換可能に表示できるようになっていて、両方の導光板１の発光面２から発光する光で表示面１０Ａ、１０Ｂ全体をそれぞれ内側から照明するようにしてある。
【００３２】
次に、図５は、本発明の面発光体用導光板の別の実施形態を示す斜視図、図６は、図５に示す導光板の入光面下方に光源を配置して構成した面発光体の断面図であって、これらの図に示す導光板２１は、前述した図１及び図２における導光板１と、入光側端部の構造のみ異なり、発光面２２、散乱面２３、反射面２５、反射層２８（図５では表示を省略）は、それぞれ、前述した導光板１における発光面２、散乱面３、反射面５、反射層８と同様な構造になっている。
【００３３】
本実施形態の導光板２１においては、その一端部に、散乱面に対して４５°に傾斜した傾斜面２６が形成され、入光面２４は、前記傾斜面２６と前記散乱面２３との間に、当該散乱面２３と同じ向きで隣接して形成されている。
【００３４】
前記傾斜面２６は、図６に示すように、光源２７から直接あるいは、前記光源２７の背後に配置された反射鏡２９で反射されて、散乱面２３と連続して形成されている入光面２４から導光板２１内に入射した光を反射面２５側へ偏向させる役割を有している。
【００３５】
ここで、導光板２１にガラス、又はこれに近い屈折率を有する透光性材料が用いられている場合には、ガラスの屈折率が１．５２で、空気との境界面で入射光が全反射する臨界角が４１．１°なので、入光面２４から導光板２１内に入射した光は傾斜面２６でほぼ全反射して反射面２５側へ光路を偏向される。従って、本実施形態の導光板２１を用いることにより、光源２７を導光板２１の裏面側（散乱面２３側）に配置することができる。
【００３６】
図７は、前述した導光板２１を用いた面発光体を組み込んだ表札を示す図であって、同図に示す表札３０は、玄関の門柱３１に設けられているもので、内蔵されている面発光体によって夜間でも明瞭に視認できるようにしたものである。
【００３７】
図８に示すように、表札３０は、前記門柱３１内に埋設されるケース３２内に、前述した導光板２１と光源ユニット３３から構成される面発光体が収容されており、また、前記ケース３２前面の開口部には、表札パネル３４が図示していない取付手段によって、着脱可能に装着されるようになっている。
【００３８】
前記光源ユニット３３は、導光板２１の幅方向に１列に配列された多数の発光ダイオード３５を備えており、これらの発光ダイオード３５は、ケース３２の外部に設けられている図示しない電源から給電ケーブル３３Ａを介して給電されて一斉に点灯し、その光が前述したように、導光板２１の裏面側に設けられた、図６に示す入光面２４から導光板２１内へ入射して発光面２２全体が光るようになっている。
【００３９】
一方、表札パネル３４は、ガラスもしくは硬質樹脂から形成されていて、文字部分のみ透光性を有している。従って、ケース３２内に収容されている光源ユニット３３と導光板２１によって構成される面発光体によって表札パネル３４が裏面側から照明されると文字部分のみが光り、夜間においても表札パネル３４の文字を明瞭に視認することができる。
【００４０】
なお、表札パネル３４は、文字部分を半透明の乳白色にして、導光板２１の発光面２２から発光する光がマイルドな散乱光になるようにしたり、文字部分と地の部分を異なる色調にして、地の部分からも発光するようにしてもよい。また、表示パネル３４は、紫外線等に対する耐候性や、耐衝撃性、耐傷性を高めるために、強化ガラスで製作することが望ましい。
【００４１】
次に、図９は、前述した導光板２１を用いた面発光体を歩道に埋設した例を示す斜視図であって、面発光体３６は、歩道３７の表面に敷かれている矩形状の敷石３７Ａの上面と略同一レベルとなるように路面に埋設されている。
【００４２】
前記面発光体３６は、図１０に示すように、基礎材３８の上に敷かれているレベル調整用の敷砂３９上に設置された金属性の収容ケース４０を有しており、その内部には、前述した図５及び図６に示す構造の導光板２１が複数の台座４１で保持されている。
【００４３】
また、前記収容ケース４０の底部には、光源４２と、前記光源４２の光を導光板２１の一端部下面に形成されている入光面２４に集光するための反射鏡４３が設けられている。
【００４４】
また、導光板２１の発光面２２には、透光性のある樹脂製の接着フィルム４４を介して強化ガラス板４５が接着されている。強化ガラス板４５の上面は、周囲の敷石３７Ａと略同一レベルに設定されている。
【００４５】
一方、収容ケース４０の周壁４０Ａの上端の高さは、周囲の敷石３７Ａの上面より低く、前記上端には、強化ガラス板４５の周囲を密封して雨水の浸入を防ぐシール枠４６が装着されている。前記シール枠４６は、耐候性及び耐摩耗性を有する樹脂やゴムで製作されていて、その上面は、強化ガラス板４５や敷石３７Ａの上面と略同一レベルになっている。
【００４６】
前述したように構成されている面発光体３６は、収容ケース４０内に設けられている光源４２に、図示していない電源から給電して導光板２１の発光面２２を発光させると、その光は接着フィルム４４及び強化ガラス板４５を通して通行人の足元を照明する。
【００４７】
強化ガラス板４５は、接着フィルム４４を介して導光板２１に一体に接着されており、その上面に加わる通行人や車両の重量は、撓み剛性の高い強化ガラス板４５から導光板２１の発光面２２全体に分散されるため、導光板２１に集中荷重が作用して破損する虞はない。また、強化ガラス板４５は、表面の硬度が高く傷が付きにくいため、長期に亘って高い透光性を維持することができる。
【００４８】
なお、光源４２に発光ダイオードを用いた場合には、長寿命であるため保守が容易であるとともに、電力消費量を少なくできる利点がある。また、異なる発光色の発光ダイオードを組み合わせて、発光色を切り替えたり連続的に変化させることにより、装飾効果を演出することもできる。また、図９及び図１０に示す面発光体３６は、屋外の歩道３７に設けているが、屋内の床面に埋設して使用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の面発光体用導光板は、看板、装飾用パネル、表札、液晶ディスプレイ等に組み込む面発光体や、歩道等の路面や屋内の床面に埋設する面発光体に広く利用可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１              導光板
２              発光面
３              散乱面
４              入光面
５              反射面
６              光源
７              反射鏡
８              反射層
９              看板
１０Ａ、１０Ｂ  表示面
１１            反射板
１２            光源
１３            反射鏡
２１            導光板
２２            発光面
２３            散乱面
２４            入光面
２５            反射面
２６            傾斜面
２７            光源
２８            反射層
２９            反射鏡  
３０            表札
３１            門柱
３２            ケース
３３            光源ユニット
３３Ａ          給電ケーブル
３４            表札パネル
３５            発光ダイオード
３６            面発光体
３７            歩道
３７Ａ          敷石
３８            基礎
３９            敷砂
４０            収容ケース
４０Ａ          周壁
４１            台座
４２            光源
４３            反射鏡
４４            接着フィルム
４５            強化ガラス板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010251231.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2010251231.tif 000012
【図１１】
2010251231.tif 000013
【図１２】
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