(57)【要約】【課題】簡単な構成により導光板の表面の輝度を略均一にすることができる面発光装置を提供することを目的とする。【解決手段】透明な導光板の少なくとも一端面に光源を配置し、導光板の裏面側に光反射層を備えた面発光装置において、該光反射層は導光板の裏面側に略一様に形成され、導光板の表面側へ向かって入射する光量は裏面側へ向かって入射する光量より多く、導光板の表面側へ向かって入射する光と導光板の表面とが交わる点における法線とのなす角度が、導光板内における全反射の臨界角以上とした。【選択図】  図１
2004296347.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明な導光板の少なくとも一端面に光源を配置し、前記導光板の裏面側に光反射層を備えた面発光装置において、前記光反射層は導光板の裏面側に略一様に形成され、前記導光板の表面側へ向かって入射する光量は裏面側へ向かって入射する光量より多く、前記導光板の表面側へ向かって入射する光と該導光板の表面とが交わる点における法線とのなす角度が、前記導光板内における全反射の臨界角以上としたことを特徴とする面発光装置。
【請求項２】
請求項１記載の面発光装置において、前記光源と対向する導光板の端面の透過率を、裏面側の透過率よりも表面側の透過率が高くなるように形成した
ことを特徴とする面発光装置。
【請求項３】
請求項１記載の面発光装置において、前記光源と対向する導光板の端面に対し、該端面裏面側の一部を遮蔽したことを特徴とする面発光装置。
【請求項４】
請求項１記載の面発光装置において、前記光源と対向する導光板の端面は、該導光板の表面に対して鋭角をなす面として形成したことを特徴とする面発光装置。
【請求項５】
請求項１記載の面発光装置において、前記導光板の厚み方向の中心より導光板の裏面側に光源を配置したことを特徴とする面発光装置。
【請求項６】
透明な導光板の少なくとも一端面に光源を配置し、導光板の裏面側に光反射層を備え、導光板以外の方向に放射される光源からの光の一部を導光板方向へ反射する反射材を備えた面発光装置において、前記光反射層は導光板の裏面側に略一様に形成され、前記導光板の表面側へ向かって反射する光量は裏面側へ向かって反射する光量より多く、前記導光板の表面側へ向かって反射する光と該導光板の表面とが交わる点における法線とのなす角度が、前記導光板内における全反射の臨界角以上としたことを特徴とする面発光装置。
【請求項７】
請求項６記載の面発光装置において、前記反射材は光源と対向する頂部内面を放物面状に形成した板であって、前記光源は放物面の焦点に配置し、該反射材による反射光の向きを導光板の表面側方向に傾斜させたことを特徴とする面発光装置。
【請求項８】
請求項６記載の面発光装置において、前記反射材は前記光源と対向する頂部内面を楕円面状に形成した板であって、前記光源は楕円面の１次焦点に配置し、２次焦点は１次焦点から見て導光板の表面側方向に配置したことを特徴とする面発光装置。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れかに記載の面発光装置において、前記導光板と前記光反射層を一体としたことを特徴とする面発光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エッジライト方式の面発光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、エッジライト方式の照明装置としては、図７の如く、断面Ｕ字形の反射板４で囲まれた冷陰極管からなるランプ３に一端面を対向させている導光板１があり、導光板１は光透過率の高い透明アクリル樹脂からなる断面楔型のもので、ランプ３には厚みが最大となっている端面が対向しており、その裏面側にはドットパターンの印刷などによって拡散反射部２を備えるとともに反射板６が裏面に配設されている。また導光板１の表面には乳白色アクリル板からなる表示面兼拡散板７が配されている。そして上記ランプ３は、導光板１の厚み内で導光板１の厚み方向において表面側にずらして配置されている。
【０００３】
この場合、ランプ３から出て導光板１の上記一端面（入射端面）に向かう光のうち、導光板１の裏面側へと向かう直接光の量を表面側へと向かう量よりも多くとることができるものであり、導光板１を断面楔型としてランプ３から見て奥の方まで直接光が届きやすくなるようにしていることや、拡散反射部２の構成をランプ３からの距離に応じて変更していることと併せて、表面側の輝度の均一性の向上を図ることができるものである（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献】
特許第３２０２９０８号（５頁、第２図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、拡散反射部２のドットパターン印刷を形成することは手間がかかり、またコストアップにつながるという問題がある。また、印刷の別の手段として導光板自体にプリズムカットを施して幾何学的なパターンを形成する方法もあるが、このパターン形成を機械加工で行うと加工費が嵩むし、射出成形などによって成形する場合は初期費用として金型費用が必要となり、少量生産には不向きといった問題がある。
また、仮にドットパターンを形成しないと、光源近傍より遠ざかるにしたがって入射した光が減衰することから、光源近傍が異常に明るく遠ざかるほど暗くなり、不均一な発光面になることは言うまでもない。
また、導光板１を断面楔型にするには新たな加工や成形が必要であり、市販の板材を用いることができないといった問題があった。
【０００６】
さらに、表示面兼拡散板７と導光板との固定は金属枠などで固定されるのが一般的であるが、例えば従来の面発光装置をシステムキッチンの化粧板（前板）や洗面所の化粧棚、或いはキャビネットなどに用いる場合、この金属枠などの見栄えに問題がある場合は枠を化粧板で覆う必要があり、化粧板全体を光らせることができないし、デザイン的制約が発生し、構造が複雑化するといった問題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、簡単な構成により導光板の表面の輝度を略均一にすることができる面発光装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の請求項１の発明は、透明な導光板の少なくとも一端面に光源を配置し、導光板の裏面側に光反射層を備えた面発光装置において、導光板の表面側へ向かって入射する光量は裏面側へ向かって入射する光量より多く、導光板の表面側へ向かって入射する光と導光板の表面とが交わる点における法線とのなす角度が、導光板内における全反射の臨界角以上とした。
【０００９】
これにより、導光板の裏面側へ向かって入射した光は表面側へ向かった光よりも光量が少ないので、光源近傍の導光板裏面側の光反射層で少量の反射光となり表面側に出射して適度な明るさで面発光する。
一方、導光板の表面側へ向かって入射した光は、導光板内における全反射の臨界角以上で入射しているので、導光板表面側から導光板外へ漏れる光がなくなり、光を有効利用できるとともに漏れた強い光による異常な発光を回避できる。また、導光板の表面側へ向かって入射した光は、導光板表面で導光板裏面側の光反射層に向かって反射し、光反射層で散乱反射したその一部を表面側から出射して面発光する。この面発光は、導光板の表面で一旦反射して導光板裏面側の光反射層に向かった光によるものなので、光源から離れた地点であり、光源近傍での強い光による異常な明るさとならないし、暗くなりがちの光源より離れた地点を明るく面発光させることができる。
したがって、光反射層にドットパターン印刷を形成したり、導光板自体にプリズムカットを施して幾何学的なパターンを形成したり、導光板を断面楔型にすることなく、導光板の表面の輝度を略均一にすることができる。
【００１０】
本発明の請求項２の発明は、請求項１記載の面発光装置において、光源と対向する導光板の端面の透過率を、裏面側の透過率よりも表面側の透過率が高くなるように形成した。また、請求項３の発明は、光源と対向する導光板の端面の裏面側の一部を遮蔽した。さらに、請求項５の発明は、導光板の厚み方向の中心より導光板の裏面側に光源を配置した。
【００１１】
これにより、導光板の表面側へ向かって入射する光量は裏面側へ向かって入射する光量より多くなるので、光源近傍の強い光による異常な発光を回避することができ、導光板の表面の輝度を略均一にすることができる。
【００１２】
本発明の請求項４の発明は、請求項１記載の面発光装置において、光源と対向する導光板の端面は、導光板の表面に対して鋭角をなす面として形成した。
【００１３】
これにより、光源と対向する導光板の端面が直角の場合に比して、導光板の表面側へ向かって入射する光量は裏面側へ向かって入射する光量より多くなるので、光源近傍の強い光による異常な発光を回避することができ、導光板の表面の輝度を略均一にすることができる。
【００１４】
本発明の請求項６の発明は、透明な導光板の少なくとも一端面に光源を配置し、導光板の裏面側に光反射層を備え、導光板以外の方向に放射される光源からの光の一部を導光板方向へ反射する反射材を備えた面発光装置において、導光板の表面側へ向かって反射する光量は裏面側へ向かって反射する光量より多く、導光板の表面側へ向かって反射する光と導光板の表面とが交わる点における法線とのなす角度が、導光板内における全反射の臨界角以上とした。
【００１５】
これにより、導光板以外の方向に放射される光源からの光の一部を導光板方向へ反射する反射材の反射光によって請求項１と同様の効果が得られ、導光板の表面の輝度を略均一にすることができる。なお、本発明を請求項１の発明と組み合わせることでより一層の効果が得られる。
【００１６】
本発明の請求項７の発明は、請求項６記載の面発光装置において、反射材は光源と対向する頂部内面を放物面状に形成した板であって、光源は放物面の焦点に配置し、該反射材による反射光の向きが導光板の表面側方向に傾斜するようさせた。また、請求項８の発明は、反射材は光源と対向する頂部内面を楕円面状に形成した板であって、光源は楕円面の１次焦点に配置し、２次焦点は１次焦点から見て導光板の表面側方向に傾斜するよう配置した。
【００１７】
これにより、導光板の表面側へ向かって反射材により反射する光量は、裏面側へ向かって反射材により反射する光量より多くなるので、光源近傍の強い光による異常な発光を回避することができ、導光板の表面の輝度を略均一にすることができる。
【００１８】
本発明の好ましい様態として、本発明の請求項９の発明では、請求項１乃至８の何れかに記載の面発光装置において、前記導光板と前記光反射層とを一体とした。
【００１９】
これにより、各反射層を金属枠などで固定する必要がないので、面の全体を光らせることができ、デザインの自由度が増すばかりではなく、簡易構造で済み、製作上、取扱い上、優位であることは言うまでもない。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を、添付図面により詳細に説明する。
【００２１】
【実施例】
図１は本発明に係る面発光装置の一実施例を示す模式断面図、図２は本発明に係る面発光装置の一実施例を示す模式平面図である。図中、１０は導光板、１１は線状光源、１２は光反射層、１３は着色板、１４は表面側に向かった光、１５は裏面側に向かった光、１６は法線とのなす角度を示す。
【００２２】
導光板１０としては、厚さ１ｍｍ〜５ｍｍ程度の矩形形状が好ましく、材料としては、光を効率よく通過させる物質であれば特に限定されず、たとえばアクリル、ポリカーボネート、ポリスチレン、アクリルスチレン、ポリ塩化ビニルなどの樹脂、或いはガラスなどを使用することができる。また、導光板１０の全側面は平滑に仕上げるのが好ましい。なお、導光板１０は湾曲していてもよい。
【００２３】
線状光源１１としては、直径１．５ｍｍ〜４ｍｍ程度の熱陰極線管や冷陰極線管を用いる。線状光源１１は図１のように一側面にのみ配置してもよいし、他の側面にも配置してもよい。また、線状光源１１の形状は真っ直ぐなもの、隣接する二側面にわたるＬ字状のもの、隣接する三側面にわたるコ字状のものを使用できる。
【００２４】
導光板１０の裏面全面には、光反射層１２がほぼ一様に形成されている。光反射層１２の形成方法としては、マットインキを用いたグラビア印刷、オフセット印刷、スクリーン印刷などの印刷法や転写法がある。光反射層１２はアイボリー（象牙色）に着色され、膜厚は１５μｍ程度である。光反射層１２は、線状光源１１より導光板１０内に導かれた光を散乱反射し、その一部を導光板１０の表面側に向かわせるものである。
【００２５】
導光板１０の端面の裏面側には着色板１３が装着されている。着色板１３は、光の透過率が００％未満なので、裏面側に向かった光は着色板１３を透過する際に減衰し導光板１０に入射する。また、導光板１０の表面側に向かった光はそのまま減衰することなく導光板１０の端面に入射する。なお、光の透過率が１００％未満のものであれば着色板に限らず、また、導光板１０の端面の裏面側自体に何らかの処理を施すことでその部分の光の透過率を低くしても良い。
【００２６】
法線とのなす角度１６は、表面側への入射光１４と導光板１０の表面とが交わる点における法線とのなす角度であり、導光板１０内における全反射の臨界角以上としている。なお、全反射の臨界角は導光板の材質により決まるものであり、例えばアクリル板の場合は約４２°１０′である。
【００２７】
以上の構成により、線状光源１１から発せられた光の内、導光板１０の裏面側に向かった光１５は、着色板１３によって減衰した光が導光板１０に入射して光反射層１２によって散乱反射し面発光するので、散乱反射光自体が少量となり線状光源近傍で強い光による異常な発光をすることはない。
【００２８】
一方、線状光源１１から発せられた光の内、導光板１０の表面側に向かった光１４は、導光板１０内における全反射の臨界角以上で入射しているので、導光板１０の表面側から導光板外へ漏れることなく光を有効利用できるとともに、漏れた光による線状光源近傍での強い光による異常な発光を回避できる。
さらに、導光板１０の表面側へ向かった光１４は、減衰することなく導光板１０に入射して導光板１０の表面で裏面側の光反射層１２に向かって反射し、光反射層１２によって散乱反射し面発光する。この面発光は、導光板１０の表面で一旦反射後に裏面側の光反射層１２に向かった光によるものなので、線状光源から離れた地点であり、線状光源近傍の強い光による異常な明るさとはならないし、暗くなりがちの線状光源より離れた地点を明るく面発光させることができる。
したがって、光反射層にドットパターン印刷を形成したり、導光板自体にプリズムカットを施して幾何学的なパターンを形成したり、導光板を断面楔型にすることなく、導光板の表面の輝度を略均一にすることができる。
【００２９】
さらに、光反射層にドットパターン印刷を形成したり、導光板自体にプリズムカットを施して幾何学的なパターンを形成していないので、非点灯状態においては、導光板１０の表面側からの外光によって、導光板１０の裏面全面に形成された光反射層１２が反射し、光反射層１２の色調であるアイボリー（象牙色）に見えることから、光反射層１２を予め化粧面材として好適な質感・色調に仕上げておくことで、非点灯時には思い通りの質感・色調を持った外観品質を得ることができる。
【００３０】
なお、導光板１０の表面側に向かった光１４の光量を裏面側に向かった光１５の光量より相対的に多くする別の手段として、導光板１０の端部の裏面側の一部を遮蔽する方法もある。遮蔽材としては金属板などが挙げられ、線状光源に対向する面の反射率が高い遮蔽材を用いることで、遮蔽する光を導光板１０と異なった方向に反射させ、その反射光を別の用途に用いたりすることことも可能である。
【００３１】
図３は本発明に係る面発光装置の一実施例を示す模式断面図である。
図中、１０は導光板、１１は線状光源、１２は光反射層、１４は表面側に向かった光、１５は裏面側に向かった光、１６は法線とのなす角度を示し、これらは図１と同様であり説明を省略する。
【００３２】
ここでは導光板１０における入射端面と導光板１０の表面とのなす角度αが鋭角となるようにしている。この場合、上記角度αが直角である場合に比して、導光板１０の表面側へ向かった光１４の光量は、裏面側へ向かった光１５の光量より多くなるので、光源近傍の強い光による異常な発光を回避することができ、導光板の表面の輝度を略均一にすることができる。
【００３３】
図４は本発明に係る面発光装置の一実施例を示す模式断面図である。
図中、１０は導光板、１１は線状光源、１２は光反射層、１４は表面側に向かった光、１５は裏面側に向かった光、１６は法線とのなす角度を示し、これらは図１と同様であり説明を省略する。
【００３４】
ここでは線状光源１１の位置を導光板１０の厚み方向の中心より導光板１０の裏面側に配置したので、導光板１０の表面側へ向かった光１４の光量は、裏面側へ向かった光１５の光量より多くなり、光源近傍の強い光による異常な発光を回避することができ、導光板の表面の輝度を略均一にすることができる。
【００３５】
図５は本発明に係る面発光装置の一実施例を示す模式断面図である。
図中、１０は導光板、１１は線状光源、１２は光反射層、１４は表面側に向かった光、１５は裏面側に向かった光、５０は放物面状の反射板、５４は反射光、５６は法線とのなす角度を示す。
【００３６】
ここでは線状光源１１は放物面状反射板５０の焦点に配され、放物面状反射板５０の反射光の向き５４を線状光源１１から見て導光板１０の表面側に傾斜している。法線とのなす角度５６は、反射光５４と導光板１０の表面とが交わる点における法線とのなす角度であり、導光板１０内における全反射の臨界角以上としている。
【００３７】
以上の構成により、反射光５４は導光板１０の表面側に向かって導光板１０内における全反射の臨界角以上で入射しているので、導光板１０の表面側から導光板外へ漏れることなく光を有効利用できるとともに、漏れた光による線状光源近傍での強い光による異常な発光を回避できる。
【００３８】
また、反射光５４は、導光板１０に入射して導光板１０の表面で裏面側の光反射層１２に向かって反射し、光反射層１２によって散乱反射し面発光する。この面発光は、導光板１０の表面で一旦反射後に裏面側の光反射層１２に向かった光によるものなので、線状光源から離れた地点であり、線状光源近傍の強い光による異常な明るさとはならないし、暗くなりがちの線状光源より離れた地点を明るく面発光させることができる。
【００３９】
さらに、線状光源１１から導光板１０の表面側へ向かった光１４に反射光５４が加わるので、裏面側へ向かった光１５の光量より多くなり、光源近傍の強い光による異常な発光を回避することができ、導光板の表面の輝度を略均一にすることができる。
【００４０】
図６は本発明に係る面発光装置の一実施例を示す模式断面図である。
図中、１０は導光板、１１は線状光源、１２は光反射層、１４は表面側に向かった光、１５は裏面側に向かった光、６０は楕円面状の反射板、６４は反射光、６６は法線とのなす角度を示す。
【００４１】
ここでは線状光源１１は楕円面状反射板６０の１次焦点に配され、楕円面状反射板６０の２次焦点６７は１次焦点から見て導光板１０の表面側に傾斜している。法線とのなす角度６６は、楕円面状反射板６０の下端部からの反射光６４と導光板１０の表面とが交わる点における法線とのなす角度であり、導光板１０内における全反射の臨界角以上としている。したがって、楕円面状反射板６０の反射光の全てが、導光板１０の表面と交わる点における法線とのなす角度が導光板１０内における全反射の臨界角以上となる。
【００４２】
以上の構成により、反射光は導光板１０の表面側に向かって導光板１０内における全反射の臨界角以上で入射しているので、図５の場合と同様の効果が得られる。
【００４３】
以上の実施例において、光反射層１２は印刷法や転写法により導光板と一体に形成されているので、光反射層を金属枠などで固定する必要がなく、化粧板の全体を光らせることができ、デザインの自由度が増すばかりではなく、簡易構造で済み、製作上、取扱い上、優位であることは言うまでもない。また、光反射層１２の裏側に高い反射率の反射層を追加し、光反射層１２から裏側に漏れた光を導光板１０の表面側に反射させ、より明るい面発光装置としても良い。この高い反射率の反射層も、反射層１２と同様に印刷法や転写法により導光板と一体に形成すれば良い。
【００４４】
さらに、線状光源１１の発光色は白色とは限らず、青や緑にすることで、非点灯時、点灯時で異なった色調を体感することができ、装飾性、話題性に富んだ商材となることは言うまでもない。
【００４５】
【発明の効果】
以上述べた通り、本発明によれば、光反射層にドットパターン印刷を形成したり、導光板自体にプリズムカットを施して幾何学的なパターンを形成したり、導光板を断面楔型にすることなく、簡単な構成により、導光板の表面の輝度を略均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る面発光装置を示す模式断面図である。
【図２】本発明の一実施例に係る面発光装置を示す模式平面図である。
【図３】本発明の一実施例に係る面発光装置を示す模式断面図である。
【図４】本発明の一実施例に係る面発光装置を示す模式断面図である。
【図５】本発明の一実施例に係る面発光装置を示す模式断面図である。
【図６】本発明の一実施例に係る面発光装置を示す模式断面図である。
【図７】従来技術に係る面発光装置を示す模式断面図である。
【符号の説明】
１…導光板
２…拡散反射部
３…ランプ
４…断面Ｕ字形の反射板
６…反射板
７…表示面兼拡散板
１０…導光板
１１…線状光源
１２…光反射層
１３…着色板
１４…表面側に向かった光
１５…裏面側に向かった光
１６，５６，６６…法線とのなす角度
５０…放物面状の反射板
５４，６４…反射光
６０…楕円面状の反射板
６７…２次焦点
【図１】
2004296347.tif 000003
【図２】
2004296347.tif 000004
【図３】
2004296347.tif 000005
【図４】
2004296347.tif 000006
【図５】
2004296347.tif 000007
【図６】
2004296347.tif 000008
【図７】
2004296347.tif 000009