(57)【要約】照明装置（１４０１;１４０２;１４０３;１４０４）は半透明のプレート状の光源（１４０９;１４００）を有する。透明なプレート状の光源は、２つの実質的に平行な主表面（１４１１；１４１２）を有する透明な導光プレート本体（１４１０）を有する、少なくとも１つの主表面（１４１１；１４１２）には永続的なオブトルージョン（１４１５）が設けられている受動的なプレート状の光源（１４００）であってもよい。オブトルージョン（１４１５）は、面からつきだした材料部分として、及び／または面のへこみとして実施できる。オブトルージョン（１４１５）は、サンドブラスティングにより、好ましくはドットのパターンで構成できる。ドットのサイズは２０乃至２００μｍの範囲であり、好ましくは約１００μｍであり、ドット密度は５乃至５００ドット／ｃｍの範囲である。
2011520230.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半透明のプレート状の光源を有する、照明装置。
【請求項２】
前記半透明のプレート状の光源は、２つの実質的に平行な主表面を有する透明な導光プレート本体を有する受動的なプレート状の光源であり、
少なくとも１つの前記主表面は、永続的なオブトルージョンが設けられている、請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記オブトルージョンは、前記面からつきだした材料部分として、及び／または前記表面のへこみとして実装された、請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記透明な導光プレート本体は、オブザーバに向けられる前面と、前記前面に対向する後面とを有し、
前記オブトルージョンは前記前面に構成される、請求項２に記載の照明装置。
【請求項５】
前記導光プレート本体の前記後面に隣接する、前記導光プレート本体に平行に配置された散乱レイヤをさらに有する、請求項４に記載の照明装置。
【請求項６】
前記透明な導光プレート本体は、オブザーバに向けられる前面と、前記前面に対向する後面とを有し、
前記オブトルージョンは前記後面に構成された、請求項２に記載の照明装置。
【請求項７】
前記導光プレート本体に平行に配置され、前記導光プレート本体の前記前面に隣接する散乱レイヤをさらに有する、請求項６に記載の照明装置。
【請求項８】
前記透明な導光プレート本体は、オブザーバに向けられる前面と、前記前面に対向する後面とを有し、
前記オブトルージョンは前記前面と前記後面との両方に構成された、請求項２に記載の照明装置。
【請求項９】
前記プレート状の光源に平行に配置された、前記導光プレート本体の前記後面に面した反射部材をさらに有する、請求項４乃至８いずれか一項に記載の照明装置。
【請求項１０】
前記オブトルージョンはサンドブラスティングにより構成される、請求項２に記載の照明装置。
【請求項１１】
前記オブトルージョンはドットのパターンで構成される、請求項２に記載の照明装置。
【請求項１２】
前記ドットのサイズは、２０乃至２００μｍの範囲、好ましくは約１００μｍである、請求項１１に記載の照明装置。
【請求項１３】
前記ドット密度は５乃至５００ドット／ｃｍの範囲にある、請求項１１に記載の照明装置。
【請求項１４】
前記ドット密度及び／またはドットサイズは、前記導光プレート本体の前記面にわたって変化する、請求項１１に記載の照明装置。
【請求項１５】
前記受動的なプレート状の光源は、前記導光プレート本体の側面近くに配置された少なくとも１つの発光エレメントをさらに有し、
前記ドット密度及び／またはドットサイズは、前記発光エレメントからの距離が大きくなると前記導光プレートの前記光アウトカップリング効率ｐが大きくなるように、構成された、請求項１４に記載の照明装置。
【請求項１６】
前記プレート状の光源に平行に配置された散乱部をさらに有し、
前記散乱レイヤは、互いに平行な複数の縦方向セグメントに分割されたスイッチ可能散乱部として構成され、前記セグメントは個別に、かつ独立にスイッチ可能であり、
前記装置前記散乱部セグメントを制御する制御出力を有するコントローラをさらに有し、
前記コントローラは順次的に前記セグメントをその散乱状態にスイッチするように構成された、請求項１に記載の照明装置。
【請求項１７】
前記透明なプレート状の光源は、２つの実質的に平行な主表面を有する透明な導光プレート本体を有する受動的なプレート状の光源を有し、少なくとも１つの前記主表面には永続的なオブトルージョンが設けられ、
前記受動的なプレート状の光源は、前記導光プレート本体の側面近くに配置された少なくとも１つの発光エレメントをさらに有し、
前記コントローラは、個々のセグメントを所定のセグメント維持時間だけその散乱状態に保ち、前記セグメント維持時間は、発光エレメントからの距離が大きくなれば、長くなる、請求項１６に記載の照明装置。
【請求項１８】
前記透明なプレート状の光源は、２つの実質的に平行な主表面を有する透明な導光プレート本体を有する受動的なプレート状の光源であり、少なくとも１つの前記主表面には永続的なオブトルージョンが設けられ、
前記受動的なプレート状の光源はさらに、前記導光プレート本体の側面近くに配置された少なくとも１つの発光エレメントを有し、
前記コントローラは、前記発光エレメントからの距離が大きくなると前記散乱効率が高くなるように、前記散乱部セグメントの前記散乱の前記効率ｐを可変することができる、請求項１６に記載の照明装置。
【請求項１９】
前記透明なプレート状の光源は、２つの実質的に平行な主表面を有する透明な導光プレート本体を有する受動的なプレート状の光源であり、少なくとも１つの前記主表面には、永続的なオブトルージョンが設けられ、
前記受動的なプレート状の光源はさらに、前記導光プレート本体の側面近くに配置された少なくとも１つの発光エレメントを有し、
前記コントローラは、前記発光エレメントに結合した、前記発光エレメントの前記光強度を制御する光制御出力を有し、
前記コントローラは、前記散乱部セグメントの前記順次制御に応じて、前記瞬間的散乱セグメントと前記発光エレメントとの間の距離が大きくなると、前記光強度がそれに比例して強くなるように、前記発光エレメントの前記光強度を可変できる、請求項１６に記載の照明装置。
【請求項２０】
前記スイッチ可能散乱部は、前記第１の複数のセグメントに垂直な第２の複数の個別制御可能セグメントに分割され、前記コントローラは前記第２の複数の前記セグメントを順次的にその散乱状態にスイッチするように構成された、請求項１６に記載の照明装置。
【請求項２１】
前記透明なプレート状の光源は能動的なプレート状の光源である、請求項１に記載の照明装置。
【請求項２２】
前記プレート状の光源は曲がったプレート本体を有する、請求項１に記載の照明装置。
【請求項２３】
前記プレート状の光源は、第１の軸方向端エッジと、第２の軸方向端エッジと、縦方向軸に実質的に平行な２つの縦方向エッジとを有するプレート本体を有する受動的な光源であり、
前記プレート状の光源はさらに少なくとも１つの前記軸方向端エッジに隣接して配置された少なくとも１つの発光エレメントを有する、請求項２２に記載の照明装置。
【請求項２４】
前記プレート状の光源は、第１の軸方向端エッジと、第２の軸方向端エッジと、縦方向軸に実質的に平行な２つの縦方向エッジとを有するプレート本体を有する受動的な光源であり、
前記プレート状の光源はさらに少なくとも１つの前記縦方向エッジに隣接して配置された少なくとも１つの発光エレメントを有する、請求項２２に記載の照明装置。
【請求項２５】
前記プレート本体は２つの縦方向エッジが互いに近くにあるようにほとんど３６０°曲がり、前記少なくとも１つの発光エレメントが前記縦方向エッジの間にある、請求項２４に記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、照明目的及び／または装飾目的の光の提供に適した照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
照明装置は一般的に既知のものである。照明装置は、一般的に、ハウジングに取り付けられ、シールド手段が設けられた１つ以上の発光エレメントを有する。発光エレメントは、白熱灯タイプ、ガス放電タイプ、ＬＥＤタイプなどがある。白熱灯タイプの場合、実際の発光エレメントは白熱ワイヤ（glowing  wire）であり、周りのガラス管は実際にはシールド部材である。それ以外に、ランプ（lamp  armature）はさらに「キャップ」などとも呼ぶシールド部材を有する。このシールド部材は発光エレメントを損傷から機械的に保護するように機能し、発光エレメントの直視を防止するようにも機能する。多くの照明装置では、かかるシールド部材は発光エレメントから光を受け、それを反射及び／または散乱により周囲に分配する。このように、シールド部材は受動的な光源すなわちセカンダリ光源と呼ばれ、実際の発光エレメントは能動的な光源すなわちプライマリ光源である。
【０００３】
本発明の目的は、新しい設計の照明装置を提供することである。具体的には、本発明は、オフのときには実質的に透明な照明装置を提供することを目的としている。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の重要な態様によると、照明装置は半透明のプレート状の光源を有する。前記プレート状の光源はプライマリ光源、すなわち実際の発光エレメントであってもよい。プレート状の光源は、あるいは、１つ以上の側面エッジに隣接して配置された１つ以上のプライマリ光源を設けたセカンダリ光源であってもよい。プライマリ光源からの光は、少なくとも１つの主表面からカップリングアウトするまで、主に、プレート状の光源の主表面に平行に伝搬する。どちらの場合も、プレート状の光源は、プレート状の光源が実質的に透明なオフ状態で、またはプレート状の光源がプレート状の光源の主表面に実質的に垂直な主方向に、少なくとも一成分を有する光を放射するオン状態で、動作できる。留意する点として、光はランダムな方向に放射されてもよい。
【０００５】
好ましい実施形態では、プレート状の光源は、さらに、プレート状の光源を通して放射光の一部を反射して戻す、一側面に配置された反射部材を有する。これにより、プレート状の光源の他の側における照明レベルが高くなる。
【０００６】
本発明によると、反射部材の反射率が高いほど、プレート状の光源の光出力がよくなる。しかし、光源がオフの時、好ましくは、まったく見えないくらい完全に透明であるが、反射率が高くなると、一般的に透過率が低下する。本発明は、さらに、この問題を緩和することを目的としている。具体的に、本発明は、照明装置がオンの時に、照明効果の点で良好な性能を有し、照明装置がオフの時に、光伝達の点で良好な性能を有する照明装置の実施形態を提供することを目的としている。
【０００７】
好ましい実施形態では、プレート状の光源には、入ってくる光の一部を散乱するように構成された散乱レイヤが設けられる。散乱とは、光がランダムな方向に向くことを意味する。散乱は拡散反射も含む。プレート状の光源が、１つ以上のエッジに隣接して配置された１つ以上のプライマリ光源を設けた、セカンダリ光源である場合、散乱レイヤは、プレート状の光源に光学的にカップリングされ、光のカップリングアウトを支援してもよい。
【０００８】
さらに、有利な詳細を従属項に記載した。
【０００９】
留意する点として、散乱レイヤは、プレート状の光源により放射された光を散乱するだけでなく、散乱レイヤに入る外光の一部も散乱する。本発明による照明装置の具体的な実施形態では、散乱レイヤは、さらに、散乱レイヤによる散乱量を制御する電気的手段をさらに有する散乱装置を含む。本発明による照明装置のこの実施形態は、いわゆる能動的な散乱レイヤを有する。散乱レイヤにより散乱される光量は、好ましくは、散乱レイヤの反対側にある電極により生成される、散乱レイヤの電位差に関係する。好ましくは、電極は、非常に透明であり、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）を有するが、透明な電極として当業者に知られているインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）であってもよい。好ましくは、透明な電極の二乗抵抗（square  resistance）は、十分低く、異なる状態間をスイッチするのに必要な、２つの電極間の必要電圧を最小化する。
【００１０】
好ましくは、散乱装置は、光の散乱がほとんど起こらない第１の状態と、光の散乱が比較的強い第２の状態との間をスイッチするように構成される。一般的に、第１の状態は照明装置のオフ状態に対応し、第２の状態は照明装置のオン状態に対応する。好ましくは、散乱レイヤの電位差は、第２の状態の場合に最小であり、照明装置がオフされた期間にはエネルギー消費が生じない。
【００１１】
特に好ましい実施形態では、散乱装置は切り替え可能装置であり、反射部材は切り替え可能装置であり、散乱装置と反射部材は同時に切り替えられる。
【００１２】
本発明による照明装置の他の一実施形態では、散乱レイヤは散乱偏光子であり、この散乱偏光子は、第１の偏光方向を有する光に対しては実質的に透過的であり、第１の方向に直交する第２の偏光方向を有する外光の一部を散乱するように構成されている。本発明による照明装置のこの実施形態は、いわゆる受動的な散乱レイヤを有する。これは、散乱量が決まっており、照明装置の動作中に制御できないことを意味する。散乱偏光子は、偏光方向に応じて振るまいが異なる材料である。散乱偏光子は、第１の偏光方向を有する光に対して実質的に透明であり、第１の偏光方向と直交する第２の偏光方向を有する光を散乱するように構成されている。散乱偏光子の一例は、Henri  Jagt氏の博士論文「Polymeric  polarization  optics  for  energy  efficient  liquid  crystal  display  illumination」（２００１年）の第２章と、国際特許出願第ＷＯ０１/９０６３７号とに記載されている。
【００１３】
本発明による照明装置の一実施形態では、反射レイヤは半透明ミラーである。
【００１４】
本発明による照明装置の他の一実施形態では、反射レイヤは、第１の偏光方向を有するディスプレイ光に対しては実質的に透明な偏光子である。  反射偏光子は、複屈折レイヤと非複屈折レイヤとを交互に周期的にスタックしたものであり、第２の偏光方向に対してはブラッグ反射を起こし、これと直交する方向、すなわち、第１の偏光方向に対しては等化させる。この原理に基づく反射偏光子の一例は、「Vikuity（TM）  Dual  Brightness  Enhancement  Films  （DBEF）」の名称で３Ｍ社が供給している偏光子フィルムである。
【００１５】
反射偏光子を作る他の方法は、コレステリックフィルムに基づき、米国特許第５５０６７０４、５７９３４５６、５９４８８３１、６１９３９３７、及び「Wide-band  reflective  polarizers  from  cholesteric  polymer  networks  with  a  pitch  gradient」（D.J  Broer,  J.  Lub,  G.N.  MoI,  Nature  ３７８  （６５５６），  ４６７−９  （１９９５））に記載されている。このフィルムは、１／４波フィルムと組み合わせて、ＤＢＥＦと同じ光学的機能を提供する。
【００１６】
あるいは、反射偏光子は、光の波長より短い周期の金属の狭い周期的ラインをガラスまたはプラスチック基板に適用する、いわゆるワイヤグリッド原理に基づくものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
本発明の上記の態様、特徴、効果を、図面を参照して以下の１つ以上の好ましい実施形態の説明によりさらに説明する。図面中、同じ参照数字は同一または同様の部分を示す。
【図１Ａ】プレート状の光源をオンにしたときの、本照明装置の一実施形態の前面図である。
【図１Ｂ】プレート状の光源をオフにしたときの、図１Ａの照明装置の上記実施形態の前面図である。
【図２】本発明による照明装置の一実施形態を示す図である。
【図３】散乱レイヤと反射レイヤとの間に配置された吸光偏光子を有する本発明による照明装置の一実施形態を示す図である。
【図４】散乱レイヤの前に配置された吸光偏光子を有する、本発明による照明装置の一実施形態を示す図である。
【図５】散乱偏光子を示す図である。
【図６】散乱レイヤを有する散乱装置を示す図である。
【図７】散乱レイヤの縁に追加的光源を有する、本発明による照明装置の一実施形態を示す図である。
【図８】照明装置の断面図である。
【図９Ａ】本発明による照明装置の実施形態の断面図である。
【図９Ｂ】本発明による照明装置の実施形態の断面図である。
【図１０Ａ】本照明装置の好ましい詳細を示す図である。
【図１０Ｂ】本照明装置の好ましい詳細を示す図である。
【図１１Ａ】プレート状の光源を示す図である。
【図１１Ｂ】図９Ａと比較可能な、図１１Ａによるプレート状の光源を有する照明装置を示す図である。
【図１１Ｃ】図９Ｂと比較可能な、図１１Ａによるプレート状の光源を有する照明装置を示す図である。
【図１２Ａ】照明装置の異なる実施形態を示す図である。
【図１２Ｂ】照明装置の異なる実施形態を示す図である。
【図１２Ｃ】照明装置の異なる実施形態を示す図である。
【図１２Ｄ】照明装置の異なる実施形態を示す図である。
【図１３】照明装置の輝度の減少を示すグラフである。
【図１４】照明装置のブロック図であり、散乱部の異なるセグメントの輝度を示すグラフを含む。
【図１５Ａ】照明装置の異なる実施形態を示す図である。
【図１５Ｂ】照明装置の異なる実施形態を示す図である。図面は線図であり縮尺通りには描かれていない。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、まず、散乱レイヤと反射部材の態様について説明する。
【００１９】
図２は、オブジェクト１０４の前に配置された照明装置１０３の側面図である。この実施形態では、照明装置１０３は、プレート状の光源９５０の反対側に散乱レイヤ１０２と反射部材１０６とを有する。看者を参照数字２０４で示した。以下、照明装置１０３から看者２０４に向かう方向を第１の方向とする。外部光源２０２は外光２０８を発生する。散乱レイヤ１０２は、外光２０８の一部と、プレート状の光源９５０により放射された光の一部とを散乱するように構成されている。反射部材１０６は、看者２０４から見てプレート状の光源９５０の後に配置されており、散乱された外光２０６の一部と、プレート状の光源９５０により放射された光の一部とを第１の方向に反射するように構成されている。
【００２０】
図１Ａは、プレート状の光源９５０がオンの時の、照明装置１０３の前面図である。基本的に、看者２０４は、散乱レイヤ１０２の大きさと等しい大きさの、好ましくは平坦な面を見る。散乱レイヤ１０２は、色的に均等である、すなわち、単色である。好ましくは、散乱レイヤ１０２は、所定のテクスチャを表す複数色を有する。これは、散乱レイヤ１０２の第１の領域には第１の色を有する染料があり、散乱レイヤ１０２の第２の領域には第２の色を有する染料があることを意味する。
【００２１】
図１Ｂは、プレート状の光源９５０がオフの時の、本照明装置の前面図である。ここで、照明装置は実質的に透明であり、オブジェクト１０４から第１の方向に放射される光２１０（図２参照）は、散乱レイヤ１０２を通過し、照明装置の前にいる看者２０４により見られる。言い換えると、看者２０４は照明装置を通して見ることができる。好ましくは、本発明による照明装置は、プレート状の光源９５０がオフの時には、外光の散乱量を減らすように構成されている。
【００２２】
このように、看者２０４は、次のものを受ける：
−オブジェクト１０４から放射された、看者２０４に向けて第１の方向に進む光、及び／または
−外部光源２０２（直接的及び／または間接的に）とプレート状の光源９５０とから放射され、散乱レイヤ１０２により散乱され、反射レイヤ１０６により任意的に反射された散乱光２０６。
【００２３】
散乱レイヤ１０２は散乱装置６００（図６参照）を有し、この散乱装置は散乱される外光２０６の量を所定条件下で制限するように構成されている。あるいは、散乱レイヤ１０２は受動的であってもよい。
【００２４】
図面に関して、複数のタイプの偏光子を用いてもよい。偏光子とは、光線の成分の偏光方向に応じて光線をフィルタする光学エレメントである。一般的に、偏光子は、第１の偏光方向を有する光線の成分に対しては実質的に透過的であり、第１の偏光方向と直交する第２の偏光方向を有する光線の成分に対しては大きな影響を与える。ここで影響を与えるとは、散乱と吸収とを含む。
【００２５】
次の機能のためいろいろな偏光子を用いることができる：
−本発明による照明装置の一実施形態では、偏光子を散乱レイヤ１０２として用いる；
−本発明による照明装置の一実施形態では、偏光子を反射レイヤ１０６として用いる。
【００２６】
図３は、散乱レイヤ１０２と反射レイヤ１０６との間に配置された吸光偏光子４０２を有する、本発明による照明装置４００の一実施形態を示す図である。吸光偏光子４０２は、散乱された外光２０６の一部を吸収するように構成されている。もっと正確に言うと、吸光偏光子４０２は、第２の偏光方向を有する外光の成分を吸収するように構成されている。理由は以下の通りである。
【００２７】
本発明の照明装置による外光の散乱と反射のため、看者２０４は反射された外光を受け取る。吸光偏光子４０２を反射レイヤ１０６の前の光学吸収手段４０２として用いることにより、反射を減らすことができる。必要な効果を実現するため、吸光偏光子４０２は、反射レイヤ１０６により反射されるであろう、第２の偏光方向を有する散乱された外光２０６の成分を吸収するように構成されている。好ましくは、反射レイヤ１０６も偏光子に基づくものである。
【００２８】
図４は、散乱レイヤ１０２の前に配置された吸光偏光子４０２を有する、本発明による照明装置４０１の一実施形態を示す図である。ディスプレイ装置４０１のこの実施形態は、図３を参照して説明したディスプレイ装置４００の上記実施形態と実質的に同じである。相違点は吸光偏光子４０２の部分である。
【００２９】
好ましくは、吸光偏光子４０２は、図３と図４を参照して説明したように、スイッチ可能吸光偏光子である。スイッチ可能吸光偏光子の機能と位置とは、本出願人が出願した国際特許出願第ＷＯ０３／０７９３１８号で開示したものと同じである。
【００３０】
図５は、散乱偏光子５００を示す図である。散乱偏光子５００は、偏光方向ごとに異なる振る舞いをする材料である。散乱偏光子は、第１の偏光方向Ｄ１を有する光に対しては実質的に透明であり、第１の偏光方向Ｄ１と直交する第２の偏光方向Ｄ２を有する光を散乱するように構成されている。散乱偏光子の例は、Henri  Jagt氏の博士論文「Polymeric  polarization  optics  for  energy  efficient  liquid  crystal  display  illumination」、２００１年の第２章と、国際特許出願第ＷＯ０１／９０６３７号とに記載されている。
【００３１】
散乱偏光子５００は、ポリマーマトリクス５０２中に埋め込んだ粒子５０４−５１０に基づく。小さな粒子５０４−５１０を既知のポリマー５０２（PEN、PET等）と混ぜて、この混合物を薄膜に押し出し成形（extrusion）し、この薄膜を引き延ばすと、散乱偏光子５００ができる。引き延ばしにより一軸方向性（uniaxial  orientation）が生じ、第１の偏光方向Ｄ１に対しては透明になるが、直交する第２の偏光方向Ｄ２に対しては散乱的になる。
【００３２】
散乱偏光子５００の原理は次の通りである。小さい粒子５０４−５１０は、白い円で示したが、第１の偏光方向Ｄ１を有する光に対して第１のポリマー反射率ｎｏと、第２の偏光方向Ｄ２を有する光に対して第２のポリマー反射率ｎｅとを有する一軸方向性を有するポリマーマトリクス５０２中の反射率ｎｄを有する分散層に相当する。粒子５０４−５１０の屈折率ｎｄは、第１のポリマー屈折率ｎｏとマッチし、第２のポリマー屈折率ｎｅ＞＞ｎｄである。
【００３３】
散乱偏光子５００は、着色していない引き延ばし薄膜に埋め込んだ小さい粒子に基づく。粒子は、例えば、直径が２００ｎｍで、スチレンブタジエン（Ｓ−ＢＲ）ゴムコアとポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）シェルよりなるコアシェル（core-shell）粒子（Rohm  and  Haas,  Paraloid  EXL  ３６４７）である。色を付けるため、染料または顔料を、粒子５０４−５１０またはポリマーマトリクス５０２のいずれかに加える。染料をポリマーマトリクス５０２に加えるとき、整列したポリマーマトリクス５０２に対して引き延ばし方向に平行な偏光が特に色づき、散乱偏光子５００は第１の偏光方向Ｄ１に対して透過的なままであるように、自分で配向する２色性の染料を選択することもできる。
【００３４】
球形の粒子を使うのではなく、粒子は他の形状、例えば細長い形状であってもよい。一実施形態では、粒子は、ポリマーマトリクス材料の引き延ばしプロセス中に、最初は球形の粒子を溶かして細長くして得られるファイバー形状である。
【００３５】
上記の通り散乱偏光子５００を散乱レイヤ１０２または反射レイヤ１０６として用いる。任意的に、本発明による照明装置の一実施形態は、散乱と反射の機能を両方とも満たす１つの散乱偏光子５００を有する。すなわち、散乱レイヤ１０２と反射レイヤ１０６が両方とも１つの散乱偏光子５００で実現される。
【００３６】
図６は、散乱レイヤ１０２を有する散乱装置６００を示す図である。散乱装置６００は、散乱レイヤ１０２により光の散乱量を制御するように構成されている。散乱装置６００は次のものを有する：
−例えば、ガラス、ＰＭＭＡその他の実質的に透明な材料に基づく、一組の実質的に平坦な基板６０２−６０４；
−それぞれの基板６０２−６０４に隣接する、電位差を印加する電極として機能する、一組の導電体６０６−６０８。導電体は実質的に透明であり、好ましくはITOに基づく；及び
−その一組の導電体６０６−６０８に挟まれた散乱レイヤ１０２。
【００３７】
散乱レイヤ１０２は、好ましくは、ポリマー分散液晶（ＰＤＬＣ）、コレステリックテクスチャ液晶（ＣＴＬＣ）、液晶（ＬＣ）ジェル、またはポリマーネットワーク液晶（ＰＮＬＣ）を有する。導電体６０６−６０８に、すなわち散乱レイヤ１０２にわたり、適当な電位差をかけることにより、液晶の配向を修正して、散乱レイヤ１０２が散乱する光量の増減をする。
【００３８】
本発明による照明装置における散乱装置６００の機能を示すため、照明装置の後のオブジェクト１０４から放射される光２１０の方向と、外光２０８の方向と、プレート状の光源９５０により放射された光と散乱された外光２０６の方向とを示した。
【００３９】
できるだけ薄い装置を得るために、反射レイヤ１０６と散乱レイヤ１０２との間の距離はできるだけ小さいことが望ましい。図６に示した散乱装置６００は、反射レイヤ１０６を有する。これはいわゆるセル内構成である。反射レイヤ１０６は（ワイヤグリッドのような）電極であってもよい。留意すべき点として、反射レイヤ１０６は、散乱装置６００にとって任意的である。すなわち、本発明による照明装置の一実施形態では、反射レイヤ１０６を含まないが、反射レイヤ１０６に隣接している散乱装置を用いることができる。反射レイヤ１０６と散乱レイヤ１０２との間の距離を比較的小さくして、反射レイヤ１０６が散乱装置に含まれないようにするため、反射レイヤ１０６に隣接する基板６０２は比較的薄くなければならない。好ましくは、反射率マッチング流体、すなわち接着剤を塗布して、反射レイヤ１０６と散乱装置６００との間の光学的接触を実現する。
【００４０】
装飾的デザインのために、散乱レイヤ１０２を部分的に、例えば散乱装置６００の一部のみに対応する面をスイッチする場合、散乱装置６００の基板６０２−６０４はパターン電極を含む。パターン電極を使って、離散的に光散乱エリアを開閉することもできる。しかし、パターン電極を使って、ライティングエリアを部分的に開いたり、照明パワーを傾斜させたりすることもできる。
【００４１】
散乱装置６００は、前記部分面エリアのサイズ及び／または大きさが時間とともに変化するように構成してもよい。
【００４２】
図７は、散乱レイヤ１０２の縁に追加的光源７０２−７０４を有する、本発明による照明装置７００の一実施形態を示す図である。本発明による照明装置７００のこの実施形態は、追加的光源７０２−７０４により放射された光を、散乱レイヤ１０２により放射するように構成されている。すなわち、追加的光源７０２−７０４からの光は、散乱レイヤ１０２に結合され、散乱レイヤ１０２で散乱され、散乱レイヤ１０２の表面の複数の場所で放射される。光７０６の一部は、第１の方向、すなわち、看者２０４に向けて放射される。
【００４３】
光源７０２−７０４の動作は、プレート状の光源９５０の動作と同時であってもよい。その結果光量が増加する。好ましくは、散乱装置６００は、プレート状の光源９５０の動作と同時に制御される。
【００４４】
図７には、散乱レイヤ１０２の縁にそれぞれ配置された２つの追加的光源７０２−７０４を示した。第１の追加的光源７０４は、散乱レイヤ１０２の後に配置され、第２の追加的光源７０２はもっと遠くに配置されている。
【００４５】
好ましくは、互いに異なる色の光を発生する複数の光源７０２−７０４を用いる。
【００４６】
ここまで、本発明の背後にある基本的なコンセプトを説明した。以下、さらに好ましい詳細を説明する。
【００４７】
図８は、照明装置９００の特徴を示す断面図である。装置９００は、反射部材９０６と散乱装置９０２とを有する。反射部材９０６は実質的に一様な厚さの平面形状をしている。反射部材９０６の第１の面は、使用の際は看者２０４に向けられ、前面９１１として示す。第１の面９１１に対向する第２の面を、反射部材９０６の後面９１２として示す。同様に、散乱装置９０２は前面９２１を有し、使用の際は看者２０４に向けられ、看者２０４とは逆方向を向いた後面９２２を有する。
【００４８】
本発明によると、照明装置９００は、散乱レイヤ９０２に平行に配置され、好ましくは散乱レイヤ９０２に光学的に結合していない実質的に透明な、プレート状の光源９５０を有する。プレート状の光源９５０は、使用時に看者２０４に向けられる前面９５１と、後面９５２とを有する。図９Ａに示した上記実施形態では、プレート状の光源９５０は、散乱レイヤ９０２の後側に配置されている。すなわち、プレート状の光源９５０の前面９５１は散乱レイヤ９０２の後面９２２に隣接している。図９Ｂに示した上記実施形態では、プレート状の光源９５０は、散乱レイヤ９０２の前に配置されている。すなわち、プレート状の光源９５０の後面９５２は、散乱レイヤ９０２の前面９２１に隣接している。
【００４９】
動作は次の通りである。照明装置９００が装飾的状態または照明状態である時、プレート状の光源９５０はスイッチオンされる。図９Ａの場合、プレート状の光源９５０から放射される光は、散乱レイヤ９０２の全面にわたり、矢印９６１で示したように、散乱レイヤ９０２に結合され、矢印９６２で示したように、散乱レイヤ９０２により看者２０４に向けて前方散乱される。図９Ｂの場合、プレート状の光源９５０から放射される光は、散乱レイヤ９０２の全面にわたり、矢印９６３で示したように、散乱レイヤ９０２に結合され、透明なプレート９５０を通して看者２０４に向けて、矢印９６４で示したように、散乱レイヤ９０２により後方散乱される。結果として、どちらの場合にも、看者２０４には散乱レイヤ９０２が、光を放射して、少し白色がかって見える。
【００５０】
留意する点として、図９Ａの場合、プレート状の光源９５０から反射部材９０６に向かう光線は、反射部材９０６により大きく反射され、透明なためプレート９５０を通って、散乱レイヤ９０２に入り、散乱に寄与する。さらに留意する点として、図９Ｂの場合、散乱レイヤ９０２を通って反射部材９０６に到達する光線は、反射部材９０６により大部分が反射され、散乱レイヤ９０２に再度入り、散乱に寄与する。
【００５１】
図９Ａに示した上記実施形態は、図９Ｂに示した上記実施形態に対して、外側前面のほこり粒子により生じることがある不要な前方散乱に対してよりロバストであるという優位性を有している。
【００５２】
照明装置がオフの時、散乱レイヤ９０２は非散乱状態にスイッチされ、看者２０４が散乱光９６２、９６４により邪魔されないようになっている。オブジェクト１０４からの光９１４は、プレート状の光源９５０にはその透明性ゆえ邪魔されない。
【００５３】
留意する点として、反射部材９０６はまったく省略することができる。
【００５４】
プレート状の光源９５０は、散乱特性を有し、その周囲に沿って配置された１つ以上の光源が設けられた受動的なプレートとして好適に実施できるであろう。好ましくは、プレート状の光源９５０は、画面１０４がオンの時に妨害を最小化するために散乱特性をスイッチオフできるように、２つの状態、すなわち、散乱状態と非散乱状態との間でスイッチ可能である。
【００５５】
しかし、プレート状の光源９５０を、実際に光を発生する能動的な光源として実施することも可能である。例として、プレート状の光源９５０を有機ＬＥＤを用いて実施することもできる。
【００５６】
好ましくは、散乱レイヤ９０２は、すなわち、散乱状態と、レイヤ９０２が実質的に透明な非散乱状態との２つの状態を有するスイッチ可能レイヤである。
【００５７】
特殊な装飾的効果を図１０Ａ−Ｂを参照して説明する。図１０Ａは、図９Ａの上記実施形態における、照明装置９００の好ましい実施形態を示す図である。しかし、以下の事項は、図９Ｂの上記実施形態にも当てはまることは明らかであろう。図は、照明装置９００が中心部９７１と、その外側の周辺部９７２とを有することを示す。プレート状の光源９５０及び散乱レイヤ９０２に対応する中心部は、それぞれプレート状の光源９５０の中心部９５７及び散乱レイヤ９０２の中心部９０７と呼ぶ。プレート状の光源９５０及び散乱レイヤ９０２に対応する中心部は、それぞれプレート状の光源９５０の周辺部９５８及び散乱レイヤ９０２の周辺部９０８と呼ぶ。
【００５８】
装飾的モードでは、照明装置９００は全体として散乱光９６２または９６４を看者２０４に向けて、すなわち、周辺部９７２と中心部９７１の両方に向けて放射する。周辺部９７２の後側、すなわち、看者２０４から離れる方向に向いた外側面には、黒いレイヤが設けられる。
【００５９】
他の装飾的モードでは、ユーザは中央の透明な部分に白い（または白っぽい）フレームを望む。かかる可能性を可能とするには、照明装置９００の中心部９７１はスイッチオフにするが、照明装置９００の周辺部９７２はスイッチオンのままにしておく。具体的には、プレート状の光源９５０のエッジに沿って配置された光源９６７はスイッチオンのままにし、散乱レイヤ９０２の中心部９０７を非散乱状態にスイッチし、散乱レイヤ９０２の周辺部９０８を散乱状態にスイッチする。プレート状の光源９５０が能動的な光源であれば、その中心部９５７と周辺部９５８は好ましくは互いに独立にスイッチオン・オフができ、この場合中心部９５７がスイッチオフであり、周辺部９５８がスイッチオンにできる。
【００６０】
好ましくは、かかる白いフレームはいろいろなサイズを有する。このように、照明装置９００は、好ましくは図１０Ｂに示したように複数のセクション９８１、９８２、９８３、９８４等を有し、互いに独立にスイッチオン・オフでき、必要に応じてこれを組み合わせて中心部９７１または周辺部９７２を構成することができる。
【００６１】
留意する点として、照明装置を平坦なランプとして使うことができる。
【００６２】
図１１Ａは、本発明のさらに詳細として、参照数字１３００で示した、上記の光源９５０として用いるのに好適な、実質的に透明なプレート状の光源の特に有利な実施形態を示す図である。光源１３００は、２つの実質的に平行な主表面１３１１、１３１２と、円周状の側面１３１３とを有する透明な導光プレート本体１３１０として実施されている。プレート本体１３１０は、例えば四角形の輪郭をしており、その場合、側面には、図に示した縦置きの状態では、下面、上面、左面及び右面がある。光の発生に関しては、導光プレート本体１３１０は、能動的な材料を使うことも可能ではあるが、一般的に受動的である。
【００６３】
留意する点として、基本的に、互いに平行な表面を有するプレート状の透明な材料であれば、導光プレートとしての使用に適している。
【００６４】
光源１３００は、さらに、導光プレート本体１３１０の側面１３１３の近くの所定の場所に配置された、少なくとも１つの能動的な発光エレメント１３２０を有する。能動的な発光エレメント１３２０は、有利にもＬＥＤで実施される。しかし、例えばガス放電管などの他の実施形態も可能である。図１１Ａが側面図であれば、側面１３１３の下面部分の近くに配置された能動的な発光エレメント１３２０を示している。導光プレート本体１３１０の側面１３１３は、発光エレメント１３２０からの光が、反射がほとんどまたはまったく無しに導光プレート本体１３１０に入るように仕上げられている。
【００６５】
照明特性を得るため、導光プレート本体１３１０は、前述の通り、散乱特性を有する。すなわち、光は、主表面１３１１、１３１２に垂直な成分を有する方向で、少なくとも１つの主表面１３１１、１３１２からでなければならない。好適な散乱特性を得るために、本発明は、少なくとも１つの主表面１３１１、１３１２に、永続的な凹凸すなわちオブトルージョン（obtrusion）１３１５を設けることを提案する。オブトルージョン（obtrusion）１３１５は、面１３１１からつきでた材料部分（高肉彫り）として、または面のへこみ（浅浮き彫り）として、実施してもよい。
【００６６】
図１１Ｂは、図９Ａと比較可能な図であり、図９Ａの装置９００と比較可能な照明装置１３０１を示し、プレート状の光源９５０を光源１３００で置き換えている。ここで、導光プレート本体１３１０は、散乱装置９０２の後面９２２に向いた前面１３１１を有する。ここで、オブトルージョン（obtrusion）が設けられているのは、導光プレート本体１３１０の後面１３１２である。
【００６７】
図１１Ｃは、図９Ｂと比較可能な図であり、図９Ｂの装置９００と比較可能な照明装置１３０２を示し、プレート状の光源９５０を光源１３００で置き換えている。ここで、導光プレート本体１３１０は、散乱装置９０２の前面９２１に向いた後面１３１２を有する。ここで、オブトルージョン（obtrusion）が設けられているのは、導光プレート本体１３１０の前面１３１１である。
【００６８】
このように、オブトルージョン（obtrusion）を有する主表面は、散乱装置９０２から離れる方向を向いている。留意する点として、上記の場合、散乱装置９０２は、好ましくは、プレート状の光源９５０の近くに、場合によっては接触して配置されが、散乱突起と光学的カップリングの組み合わせの結果アウトカップリング（outcoupling）効率が高くなり、偽装装置の全面にわたって十分な光強度を取ることが困難な場合、光学的にカップリングはされていない。
【００６９】
オブトルージョン（obtrusion）により、プレート本体１３１０に散乱特性が与えられ、またはかかる特性が追加される。このように、対応面１３１１、１３１２にわたる分布に応じて、前記オブトルージョン（obtrusion）は、発光エレメント１３２０がオンであり、照明装置１３０２、１３０１が装飾的状態にある場合に、照明装置１３０２、１３０１の均一性と効率を向上させる。
【００７０】
オブトルージョン（obtrusion）１３１５は、対応面１３１１、３１２上に一様かつ均一に分布していてもよい。しかし、オブトルージョン（obtrusion）１３１５が一定のパターンに従って分布して、グラフィカルな画像、例えば写真を規定していてもよい。オブトルージョン（obtrusion）１３１５は、ドットの密度及び／またはサイズが面１３１１、１３１２にわたって変化するドットパターンとして実施してもよい。オブトルージョン（obtrusion）１３１５を設ける好適な方法の一例は、サンドブラスティングである。マスクを用いて、所望の密度変化やその他の装飾的嗜好を設ける。
【００７１】
留意する点として、日本国特許出願第１９９９−２２３８０５号（出願人Nissha  Printing  Co  Ltd、公開番号第２００１−０５２５１９号）は、導光プレートをディスプレイのバックライトとして用いることを開示している。導光プレートは、２つの非平行な面を有する。一面には、直径が２０μｍ未満であり、断面形状が円の一部である非ミラー突起が設けられている。導光プレートに隣接して、突起に面して、この装置はミラープレーンを有する。光はプレートの側面に入射し、突起により部分的に出射される。突起により出射される光はミラーにより反射され、導光プレートの幅を通って、突起に対向する面から出射する。かかる装置はオフ状態では透明ではなく、そのため本発明の原理による透明な照明装置としては適していない。
【００７２】
実験的な実施形態では、プレート本体１３１０はガラスからできており、オブトルージョン（obtrusion）はサンドブラスティングによりドットパターンでできている。ドットのサイズ（実質的に円形のドットの直径）を変え、ドットの密度を変えた。
【００７３】
ドットサイズが大きくなると、オフ状態において視認性が望ましくないことが分かった。この点、ドットサイズが０.４ｍｍより大きいと視認性が望ましくないので、ドットサイズは０.４ｍｍより小さいことが好ましい。一般に、ドットサイズの好ましい範囲は２０乃至２００μｍであり、このサイズはサンドブラスティングを用いて十分実現することができる。ドットサイズが約０．１ｍｍだと非常に満足できる結果が得られることが分かった。ドットサイズがより小さくても結果はよくなり、視認性が低くなる点で好ましいが、マスクを使う必要があるという点で規定のパターンを作ることがより困難である。
【００７４】
さらに、ドット密度がプレート状の光源１３００の輝度に大きく影響し、それゆえオン状態における照明性能に大きく影響することが分かった。プレート本体１３１０の領域のドット密度が高ければ、プレート本体１３１０からより多くの光がカップリングされ、その領域において、輝度が高くなり、照明性能がよくなる。一方、より多くの光がカップリングされて出て行くので、かかる領域に残る光はより少なくなる。発光エレメント１３２０からの距離が大きいところの輝度は低くなり、オン状態における照明性能が低くなる。ドットサイズが０.１ｍｍである場合、ドット密度が５乃至５００ドットｓ／ｃｍの範囲であれば、好適なトレードオフとなる。
【００７５】
上記では、反射部材と散乱レイヤとの組み合わせを有し、散乱レイヤにプレート状の光源が設けられた照明装置を説明した。全体的に、散乱レイヤとプレート状の光源の組み合わせにより、照明装置のエリアにわたって光が拡散した輝きとなる。散乱レイヤとプレート状の光源とは基本的に異なる目的を果たす。プレート状の光源は、多かれ少なかれ拡散光を出すが、これに始まり、散乱レイヤがこの光をさらに散乱し、さらに拡散し、外光を散乱することによりさらに輝度を高くする。しかし、好適な設計をすれば、プレート状の光源の照明性能自体で十分となり、散乱レイヤを省略することができる。
【００７６】
上記は、例えば有機ＬＥＤや無機薄膜蛍光レイヤにより実施される能動的なプレート状の光源に当てはまる。しかし、例えば図１１Ａ−１１Ｃを参照して説明した受動的なプレート状の光源にも当てはまる。この理解に基づき、図１２Ａ−１２Ｄは散乱レイヤを省略した照明装置を示す。
【００７７】
図１２Ａでは、照明装置１４０１は反射部材９０６を能動的なプレート状の光源１４０９に組み合わせたものを有する。
【００７８】
図１２Ｂでは、照明装置１４０２は、反射部材９０６を受動的なプレート状の光源１４００と組み合わせたものを有する。光源１４００は、プレート本体１４１０を有し、プレート本体１４１０はその前面１４１１にオブザーバ２０４の方に向いたオブトルージョン（obtrusion）１４１５を有する。かかるオリエンテーションを有する装置の光効率は、図１２Ｃの装置の光効率と比較して高い。
【００７９】
図１２Ｃでは、照明装置１４０３は、反射部材９０６を受動的なプレート状の光源１４００と組み合わせたものを有する。光源１４００は、プレート本体１４１０を有し、プレート本体１４１２はその後面１４１２にオブザーバ２０４から離れる方に向いたオブトルージョン（obtrusion）１４１５を有する。かかるオリエンテーションを有する装置は、図１２Ｂの装置と比較して、よごれに対してロバストである。
【００８０】
図１２Ｄでは、照明装置１４０４は、反射部材９０６を受動的なプレート状の光源１４００と組み合わせたものを有する。光源１４００は、プレート本体１４１０を有し、プレート本体１４１０はその前面１４１１と後面１４１２とにオブトルージョン（obtrusion）１４１５を有する。このように、上記実施形態１４０２と１４０３の利点を組み合わせている。さらに、２つの異なる面１４１１と１４１２に互いに異なるパターンでオブトルージョン（obtrusion）を構成することにより、特殊な効果を得ることができる。
【００８１】
上記実施形態１４０２、１４０３、１４０４、では、発光エレメントを常に１４２０で示した。プレート本体１４１０とオブトルージョン（obtrusion）１４１５の場合、図１１Ａ−１１Ｃのプレート本体１３１０とオブトルージョン（obtrusion）１３１５を参照して説明したものでも同様である。
【００８２】
図１２Ａ−１２Ｄでは、照明装置１４０１−１４０４を、反射部材９０６を有するものとして示した。反射部材９０６は半透明またはスイッチ可能なミラーである。かかる部材は有利であり好ましいが、留意する点として、この部材は適当な照明装置を実現するのに本質的ではない。
【００８３】
上記では、プレート状の光源とスイッチ可能散乱部と（例えば図８及び図９Ａ−Ｂ参照）を含み、プレート状の光源は一側面に配置された少なくとも１つの発光エレメントを有する導光プレートとして実施される照明装置の実施形態を説明した。また上記の通り、発光エレメントからの距離が大きいところでの輝度が低下するという問題がある。この問題を、図１３を参照して説明する。図１３はグラフであり、その水平方向軸が、導光プレート本体１３１０（図の下に示した）における発光エレメント１３２０からの距離を表す。垂直軸は、ある位置で放射される（すなわち、カップリングして放出される）光量を表す。この量は、例えば、１平方ｃｍあたりの絶対強度として表してもよいが、発光エレメントの強度のパーセンテージとして表す方が容易である。ある位置でのアウトカップリング（outcoupling）効率ｐ（すなわち、カップリングアウトされたその位置に到達する光の強度のパーセンテージ）が発光エレメントからの距離によって一定であると仮定すると、明らかに、各位置iにおいて、カップリングアウトされる光の量Lout（i）と、次の位置ｉ＋１に到達する光量ＩＮＴ（ｉ＋１）とは次のように表せる：
【００８４】
【数１】
2011520230.tif 000003
さらに、明らかに、Ｌｏｕｔ（ｉ）は、図１３に示すように、対数曲線として表すことができる。
【００８５】
ｐが比較的小さいとき、導光プレート本体１３１０の範囲にわたるＬｏｕｔ（ｉ）の低下は小さいので、気づかないか、許容できるものである。しかし、プレート状の光源の表面光強度は比較的小さい。ｐが大きくなると、発光エレメント（ｉの値が小さい）に近い場所にあるプレート状の光源の表面光強度が大きくなる。しかし、避けられないことであるが、導光プレート本体１３１０のサイズに応じて、発光エレメントから遠い場所にあるプレート状の光源の表面光強度はそれほど大きくならないか、むしろ低下する。このように、導光プレート本体１３１０の範囲にわたるＬｏｕｔ（ｉ）の低下は大きくなる。
【００８６】
このように、ドットサイズとドット密度は均一であるが、光出力は均一ではなく、これは許容できないかも知れない。この問題は、アウトカップリング（outcoupling）効率ｐを発光エレメントからの距離の関数として高くするように、ドットサイズ及び／またはドット密度を不均一にすることにより、ある程度緩和することができる。代替的及び／または追加的に、導光プレート本体の反対側に発光エレメントを配置することができる。
【００８７】
図１４は本発明による他のアプローチを示す。この図は、照明装置１６００のスイッチ可能散乱部１６５０を示す前面図である。また、照明装置１６００は、プレート状の光源を有するが、散乱部１６５０の後にあり、そのため見えない。プレート状の光源は受動的なタイプであり、例えば上記のように実施され、散乱部の左側に示したサイド照明１６２０を有する。スイッチ可能散乱部１６５０のスイッチングを制御するコントローラを参照数字１６７０で示した。
【００８８】
本発明のこの態様では、スイッチ可能散乱部１６５０は複数の縦方向セグメント１６６０に分割され、個々のセグメントはインデックスｉで識別される。インデックスｉは１乃至Ｎの範囲にあり、Ｎはセグメント数を示す。セグメント１６６０の幅は互いに等しくてもよいが、これは本質的ではない。セグメント１６６０の縦方向は、発光エレメント１６２０がある光入力側１６２１と平行である。iが大きくなると、発光エレメント１６２０から縦方向セグメント１６６０（i）への距離が大きくなる。
【００８９】
散乱部セグメント１６６０（i）は、個別に、かつ独立にスイッチ可能である。コントローラ１６７０は、散乱部セグメント１６６０（１），１６６０（２），...１６６０（N）にそれぞれ結合された散乱部制御出力１６７１（１），１６７１（２），...１６７１（N）を有する。図示したように、コントローラ１６７０は、発光エレメント１６２０に結合された制御出力１６７２も有する。
【００９０】
コントローラ１６７０は、順次的に、散乱部セグメント１６６０（i）を駆動する。より具体的には、コントローラ１６７０は、ある散乱部セグメント１６６０（ｊ）が散乱状態であり、他のすべての散乱部セグメント１６６０（i）（i≠ｊ）が非散乱状態であるように、それぞれの制御出力１６７１（i）に、それぞれの散乱部セグメント１６６０（i）用の制御信号Sc（i）を生成する。さらに、コントローラ１６７０は、所定のセグメント維持時間τ（ｊ）の間、この状態を維持してから、次の状態、すなわちその後の散乱部セグメント１６６０（ｊ+１）が散乱状態であり、その他のすべての散乱部セグメント１６６０（i）（i≠ｊ+１）が非散乱状態である状態に進む。これは、すべての散乱部セグメントが散乱状態にスイッチされるまで続き、サイクルが繰り返される。言い換えると、散乱部にわたって散乱状態がスキャンされる。サイクル時間ＴはΣτ（ｊ）で定義できる。
【００９１】
散乱部セグメントの数は、少なくとも２つであり、原理的には必要に応じた数でよい。図では、セグメント数は８である。
【００９２】
このアプローチの利点は、導光プレート本体（例えば、図１１Ａの１３１０）からカップリングアウトされる光量が、非散乱状態にある散乱部セグメントでは非常に少なく、散乱状態にある散乱部セグメントでは比較的多いことである。上記の通り、光強度の低下は散乱状態にある散乱部セグメントの幅でだけ見られ、この幅に応じて、ｐの値が比較的高くても、かかる低下は比較的小さい。
【００９３】
もちろん、散乱状態にある散乱部セグメントだけが照明効果を有し、他のセグメントは照明効果を有さない。しかし、これは瞬間的であり、セグメント維持時間τの間だけ続く。サイクル時間Ｔより長い時間スケールでは、すべてのセグメントは部分的に照明状態にあり、照明比率をＤＲ＝τ（ｊ）／Ｔと定義する。サイクル時間Ｔが十分短く、例えば１０ｍｓ以下であれば、順次照明すなわち「スキャン照明」は、肉眼ではほとんどまたはまったく気づかない。各散乱部セグメントでは、平均出力光量をＤＲ−ＬＯＵＴと書ける。重要な点は、この平均出力光量は基本的にすべてのセグメントで同じだということである。これを、図１４に、散乱部１６５０と並べたグラフにおける２つの曲線で示した。ここで、曲線１６８２は、第２の散乱部セグメントが散乱状態である時の光分布を示し（ｊ＝２）、もう一つの曲線１６８６は、第６の散乱部セグメントが散乱状態である時の光分布を示す（ｊ＝６）分かることは、第６の散乱部セグメントの光強度は第２の散乱部セグメントの光強度と同じレベルであり、これは第１から第５のセグメントが光をほとんど「消費」しないからである。
【００９４】
散乱部セグメントの数、またはセグメントの幅は、均一性を向上するように選択することができる。発光エレメント１６２０の光強度を一定に保つと、散乱部セグメントの数を増やすことにより、セグメントごとの低下を少なくすることができる。
【００９５】
発光エレメントからさらに遠い散乱部セグメントについて、散乱部で光損失が生じる場合、これは発光エレメントからの距離が大きくなると（すなわち、ｊが大きくなると）、セグメント維持時間τ（ｊ）を大きくすることにより補償することができる。散乱セグメントが散乱状態と非散乱状態とを選択するだけでなく、散乱の効率ｐを制御することも可能である。その場合、距離発光エレメントからの距離が大きくなる（すなわち、ｊが大きくなる）につれて、散乱効率ｐ（ｊ）が大きくなるように、コントローラにセグメントを制御させることにより、光損失を補償することができる。
【００９６】
上記説明では、発光エレメント１６２０の光強度が時間的に一定であると仮定した。しかし、図示した上記実施形態では、コントローラ１６７０は、発光エレメント１６２０に結合した、発光エレメント１６２０の光強度を制御する制御出力１６７２を有する。その場合、瞬間的散乱セグメント１６６０（ｊ）と発光エレメントとの間の距離が大きくなる（すなわち、ｊが大きくなる）にしたがって、比例して光強度が大きくなるように、コントローラに発光エレメント１６２０を制御させることにより、光損失を補償することができる。
【００９７】
図示した上記実施形態では、発光エレメント１６２０は、照明装置１６００の一側面１６２１のみに沿って配置し、散乱部１６５０は、この一側面に平行な、すなわち図の垂直方向の、第１の複数の個別制御可能セグメント１６６０に分割した。光は、この一側面１６２１と前記個別制御可能セグメント１６６０のみに垂直に、すなわち図の水平方向に伝搬すると仮定した。発光エレメントを照明装置１６００の反対側１６２２に沿って配置することにより、均一性を向上することができる。散乱部１６５０を第１の複数のセグメントに垂直な第２の複数の個別制御可能セグメントに分割し、第２の発光エレメントを照明装置１６００の前記一側面１６２１に垂直な第３の側面１６２３に沿って配置し、場合によっては、さらに別の発光エレメントを前記第３の側面１６２３に対向する第４の側面１６２４に沿って配置することにより、均一性をさらに向上できる。この第２の複数のセグメントの順次制御の場合、第１の複数のセグメントに関して述べたのと同じことが当てはまるが、留意する点として、この第２の複数のセグメントの順次制御は、前記第１の複数のセグメントの順次制御とはまったく独立であってもよい。
【００９８】
プレート状の光源は、今まで図示したように、平面タイプであってもよい。しかし、これは必須ではなく、実際、プレート状の光源が曲がったプレートの形状であれば、特殊な装飾的効果を実現できると思われる。曲がりは一方向だけでもよいし、２つの互いに垂直な方向（枕型やサドル型となる）であっでもよい。図１５Ａと１５Ｂは、プレート状の光源１７００が、３６０°曲がって閉じたプレート本体１７１０を有する、照明装置１７０１、１７０２の極端な例を示している。曲率半径が一定であることは必要ないことは明らかであるが、これらの図は、プレート状の光源が曲がって、上エッジ１７４１と下エッジ１７４２とを有する円筒を形成した例を示している。縦方向軸は参照数字１７１４で示した。プレート本体１７１０は、さらに、本体軸１７１４に平行な２つの縦方向エッジ１７４３、１７４４を有する。
【００９９】
プレート状の光源１７００は能動的な光源であってもよい。図１５Ａと１５Ｂは、プレート状の光源１７００が受動的な光源である実施形態を示す。図１５Ａの上記実施形態では、下エッジ１７４２は光入力エッジであり、（１つ以上の）発光エレメント１７２０は下エッジ１７４２と一致して配置されている。代替的及び／または追加的に、発光エレメントは、上エッジ１７４１と一致して配置されてもよい。この実施形態の利点は、２つの軸方向エッジ１７４３、１７４４を互いに接触して配置できること、及び／または、円周状の方向で、光分布がシームレスであることである。留意する点として、発光エレメント１７２０は平面上エレメントであってもよい。
【０１００】
図１５Ｂの照明装置１７０２では、２つの軸方向エッジ１７４３、１７４４は光入力エッジであり、（１つ以上の）発光エレメント１７２０はこれら２つのエッジの間に配置されている。この実施形態の利点は、発光エレメントからの光を、第１のエッジを介して入るか、反対のエッジを介して入るように、効率的に用いて、発光エレメントが１つしか無くても反対のエッジから光入力をできることである。留意する点として、発光エレメント１７２０はＴＬランプのような縦方向エレメントを有する。
【０１０１】
まとめると、本発明は、半透明のプレート状の光源を有する照明装置を提供する。
【０１０２】
透明なプレート状の光源は、２つの実質的に平行な主表面を有する透明な導光プレート本体を有する、少なくとも１つの主表面には永続的なオブトルージョン（obtrusion）が設けられている受動的なプレート状の光源であってもよい。
【０１０３】
オブトルージョン（obtrusion）は、面からつきだした材料部分として、及び／または面のへこみとして実施できる。オブトルージョン（obtrusion）は、サンドブラスティングにより、好ましくはドットのパターンで構成できる。ドットのサイズは２０乃至２００μｍの範囲であり、好ましくは約１００μｍであり、ドット密度は５乃至５００ドット／ｃｍの範囲である。
【０１０４】
図面と詳細な説明で本発明を例示して説明したが、当業者には言うまでもなく、かかる例示と説明は例示的なものであって限定的なものではない。本発明は開示した実施形態に限定されず、添付した特許請求の範囲に規定した本発明の保護範囲内で修正・変更が可能である。
【０１０５】
留意する点として、プレート状の光源９５０と共に用いる光源９６７は一色のみの光、例えば白色光を放射すればよい。しかし、隠し光を壁の外観とマッチさせることが可能であるように、これらの光源９６７が可変色の光を放射することも可能である。例えば、これらの光源はＲＧＢタイプであってもよい。
【０１０６】
請求項に記載した発明を実施する際、図面、本開示、及び添付した特許請求の範囲を研究して、開示した実施形態のその他のバリエーションを、当業者は理解して実施することができるであろう。請求項において、「有する（comprising）」という用語は他の要素やステップを排除するものではなく、「１つの（"a"または"an"）」という表現は複数ある場合を排除するものではない。相異なる従属クレームに手段が記載されているからといって、その手段を組み合わせて有利に使用することができないということではない。請求項に含まれる参照符号は、その請求項の範囲を限定するものと解してはならない。ある実施形態に関して説明した特徴を、説明した他の実施形態に適用することも可能である。
【図１Ａ】
2011520230.tif 000004
【図１Ｂ】
2011520230.tif 000005
【図２】
2011520230.tif 000006
【図３】
2011520230.tif 000007
【図４】
2011520230.tif 000008
【図５】
2011520230.tif 000009
【図６】
2011520230.tif 000010
【図７】
2011520230.tif 000011
【図８】
2011520230.tif 000012
【図９Ａ】
2011520230.tif 000013
【図９Ｂ】
2011520230.tif 000014
【図１０Ａ】
2011520230.tif 000015
【図１０Ｂ】
2011520230.tif 000016
【図１１Ａ】
2011520230.tif 000017
【図１１Ｂ】
2011520230.tif 000018
【図１１Ｃ】
2011520230.tif 000019
【図１２Ａ】
2011520230.tif 000020
【図１２Ｂ】
2011520230.tif 000021
【図１２Ｃ】
2011520230.tif 000022
【図１２Ｄ】
2011520230.tif 000023
【図１３】
2011520230.tif 000024
【図１４】
2011520230.tif 000025
【図１５Ａ】
2011520230.tif 000026
【図１５Ｂ】
2011520230.tif 000027
【手続補正書】
【提出日】平成22年11月17日(2010.11.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オン状態では、プレート状光源の主面にほぼ垂直な主方向の成分を有する光を放射し、オフ状態ではほぼ透明な、半透明のプレート状の光源を有する、照明装置。
【請求項２】
前記半透明のプレート状の光源は、２つの実質的に平行な主表面を有する透明な導光プレート本体を有する受動的なプレート状の光源であり、
少なくとも１つの前記主表面は、永続的なオブトルージョンが設けられている、請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記オブトルージョンは、前記面からつきだした材料部分として、及び／または前記表面のへこみとして実装された、請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記導光プレート本体に平行に配置された散乱レイヤをさらに有する、請求項２に記載の照明装置。
【請求項５】
前記透明な導光プレート本体は、オブザーバに向けられる前面と、前記前面に対向する後面とを有し、
前記オブトルージョンは前記前面に構成され、
前記散乱レイヤは、前記導光プレート本体の前記後面に隣接する、請求項４に記載の照明装置。
【請求項６】
前記透明な導光プレート本体は、オブザーバに向けられる前面と、前記前面に対向する後面とを有し、
前記オブトルージョンは前記後面に構成され、
前記散乱レイヤは前記導光プレート本体の前面に隣接して配置された、
請求項２に記載の照明装置。
【請求項７】
前記透明な導光プレート本体は、オブザーバに向けられる前面と、前記前面に対向する後面とを有し、
前記オブトルージョンは前記前面と前記後面との両方に構成された、請求項２に記載の照明装置。
【請求項８】
前記プレート状の光源に平行に配置された、前記導光プレート本体の前記後面に面した反射部材をさらに有する、請求項２に記載の照明装置。
【請求項９】
前記オブトルージョンはサンドブラスティングにより構成される、請求項２に記載の照明装置。
【請求項１０】
前記オブトルージョンはドットのパターンで構成され、前記ドットのサイズは、２０乃至２００μｍの範囲、好ましくは約１００μｍであり、及び／または前記ドット密度は５乃至５００ドット／ｃｍの範囲にあり、及び／または前記ドット密度及び／またはドットサイズは、前記導光プレート本体の前記面にわたって変化し、前記ドット密度及び／またはドットサイズは、前記受動的プレート状光源の前記発光エレメントからの距離が大きくなると前記導光プレートの前記光アウトカップリング効率ｐが大きくなるように構成され、前記発光エレメントは前記導光プレート本体の側面近くに配置された、請求項２に記載の照明装置。
【請求項１１】
前記散乱レイヤは、前記プレート状光源に平行に配置され、互いに平行な複数の縦方向セグメントに分割されたスイッチ可能散乱部として構成され、前記セグメントは個別に、かつ独立にスイッチ可能であり、
前記照明装置は前記散乱部セグメントを制御する制御出力を有するコントローラをさらに有し、
前記コントローラは順次的に前記セグメントをその散乱状態にスイッチするように構成された、請求項４に記載の照明装置。
【請求項１２】
前記スイッチ可能散乱部は、光の散乱がほとんど起きない、前記照明装置のオフ状態に対応した第１状態と、光の散乱が比較的強い、前記照明装置のオン状態に対応した第２状態との間をスイッチするように構成された、請求項１１に記載の照明装置。
【請求項１３】
スイッチ可能反射部をさらに有し、前記スイッチ可能散乱部と前記スイッチ可能反射部とは同時にスイッチされる、請求項１２に記載の照明装置。
【請求項１４】
前記受動的なプレート状の光源は、前記導光プレート本体の側面近くに配置された少なくとも１つの発光エレメントをさらに有し、前記コントローラは、個々のセグメントを所定のセグメント維持時間だけその散乱状態に保ち、前記セグメント維持時間は、発光エレメントからの距離が大きくなれば、長くなり、または、
前記受動的なプレート状の光源はさらに、前記導光プレート本体の側面近くに配置された少なくとも１つの発光エレメントを有し、前記コントローラは、前記発光エレメントからの距離が大きくなると前記散乱効率が高くなるように、前記散乱部セグメントの前記散乱の前記効率ｐを可変することができ、または、
前記受動的なプレート状の光源はさらに、前記導光プレート本体の側面近くに配置された少なくとも１つの発光エレメントを有し、前記コントローラは、前記発光エレメントに結合した、前記発光エレメントの前記光強度を制御する光制御出力を有し、前記コントローラは、前記散乱部セグメントの前記順次制御に応じて、前記瞬間的散乱セグメントと前記発光エレメントとの間の距離が大きくなると、前記光強度がそれに比例して強くなるように、前記発光エレメントの前記光強度を可変でき、または、
前記スイッチ可能散乱部は、前記第１の複数のセグメントに垂直な第２の複数の個別制御可能セグメントに分割され、前記コントローラは前記第２の複数の前記セグメントを順次的にその散乱状態にスイッチするように構成された、
請求項１１に記載の照明装置。
【請求項１５】
前記透明なプレート状の光源は能動的なプレート状の光源である、請求項１に記載の照明装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
照明装置は一般的に既知のものである。照明装置は、一般的に、ハウジングに取り付けられ、シールド手段が設けられた１つ以上の発光エレメントを有する。発光エレメントは、白熱灯タイプ、ガス放電タイプ、ＬＥＤタイプなどがある。白熱灯タイプの場合、実際の発光エレメントは白熱ワイヤ（glowing  wire）であり、周りのガラス管は実際にはシールド部材である。それ以外に、ランプ（lamp  armature）はさらに「キャップ」などとも呼ぶシールド部材を有する。このシールド部材は発光エレメントを損傷から機械的に保護するように機能し、発光エレメントの直視を防止するようにも機能する。多くの照明装置では、かかるシールド部材は発光エレメントから光を受け、それを反射及び／または散乱により周囲に分配する。このように、シールド部材は受動的な光源すなわちセカンダリ光源と呼ばれ、実際の発光エレメントは能動的な光源すなわちプライマリ光源である。
特許文献１は、細長い突起及び／または粗いへこみを有する導光管と、視野角が広い平面光源と、液晶ディスプレイ装置とを開示している。
特許文献２は、２重の光ユニットを用いる液晶ディスプレイ装置を開示している。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
本発明の目的は、改良した照明装置を提供することである。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］米国特許第６，４２５，６７３号明細書
［特許文献２］米国特許出願公開第２００４／０２４６４１２号
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
本発明の重要な態様によると、照明装置は、オン状態では、プレート状光源の主面にほぼ垂直な主方向の成分を有する光を放射し、オフ状態ではほぼ透明な、半透明のプレート状の光源を有する。前記プレート状の光源はプライマリ光源、すなわち実際の発光エレメントであってもよい。プレート状の光源は、あるいは、１つ以上の側面エッジに隣接して配置された１つ以上のプライマリ光源を設けたセカンダリ光源であってもよい。プライマリ光源からの光は、少なくとも１つの主表面からカップリングアウトするまで、主に、プレート状の光源の主表面に平行に伝搬する。どちらの場合も、プレート状の光源は、プレート状の光源が実質的に透明なオフ状態で、またはプレート状の光源がプレート状の光源の主表面に実質的に垂直な主方向に、少なくとも一成分を有する光を放射するオン状態で、動作できる。留意する点として、光はランダムな方向に放射されてもよい。
【国際調査報告】
2011520230.tif 000028
2011520230.tif 000029
2011520230.tif 000030
2011520230.tif 000031