(57)【要約】本発明は、中空複層体とＬＥＤを用いて、薄型、省電力、軽量、且つ安価な面発光装置及びその発光方法を提供することを目的とする。複数の中空セルから構成される中空複層体と、中空複層体のセルの開口を有する側面から光を入射するための光源と、中空複層体のセルの開口を有する側面から入射された光を中空複層体の表面から出射させるための光学手段を有することを特徴とする面発光装置及びそのような面発光装置における発光方法。
2007049823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の中空セルから構成される中空複層体と、
前記中空複層体のセルの開口を有する側面から光を入射する光源と、
前記中空複層体のセルの開口を有する側面から入射された光を、前記中空複層体の表面から出射させるための光偏向手段と、
を有する面発光装置。
【請求項２】
前記光偏向手段が、前記中空複層体の表面に設けられたランダムな凹凸形状である、請求項１に記載の面発光装置。
【請求項３】
前記光偏向手段が、前記中空複層体の表面に設けられたドット形状、Ｖ字状又はＵ字状の溝である、請求項１に記載の面発光装置。
【請求項４】
前記光偏向手段が、前記中空複層体に添加された拡散材である、請求項１に記載の面発光装置。
【請求項５】
前記光偏向手段が、前記中空セル内に挿入された導光体である、請求項１に記載の面発光装置。
【請求項６】
前記導光体には、ランダムな凹凸形状が形成されている、請求項５に記載の面発光装置。
【請求項７】
前記導光体には、ドット形状、Ｖ字状又はＵ字状の溝が形成されている、請求項５に記載の面発光装置。
【請求項８】
前記導光体には、拡散材が添加されている、請求項５に記載の面発光装置。
【請求項９】
前記光偏向手段が、前記中空セル内に挿入された光拡散材である、請求項１に記載の面発光装置。
【請求項１０】
前記光源が、複数のＬＥＤから構成される、請求項１に記載の面発光装置。
【請求項１１】
前記複数のＬＥＤが、それぞれ前記複数の中空セル内に配置される、請求項１０に記載の面発光装置。
【請求項１２】
中空複層体のセルの開口を有する２つの側面の少なくとも一方の側面において、
前記複数のＬＥＤが、前記複数の中空セル内に１対１で配置される、請求項１０に記載の面発光装置。
【請求項１３】
透明なリブによって分割された複数の中空セルから構成される中空複層体及び中空複層体の側面から入射された光を前記中空複層体の表面から出射させるための光偏向手段を有する面発光装置における発光方法において、
前記複数の中空セルの各々に複数の光源を対応させて配置し、
前記複数の光源からそれぞれ異なった色の光を、前記複数の光源に対応した前記複数の中空セルに入射させ、
前記中空複層体の表面から、前記複数の光源から放射された異なった色の光が混色した色の光を出射させる、
ことを特徴とする発光方法。
【請求項１４】
不透明のリブによって分割された複数の中空セルから構成される中空複層体及び中空複層体の側面から入射された光を前記中空複層体の表面から出射させるための光偏向手段を有する面発光装置における発光方法において、
前記複数の中空セルの各々に複数の光源を対応させて配置し、
前記複数の光源からそれぞれ異なった色の光を、前記複数の光源に対応した前記複数の中空セルに入射させ、
前記中空複層体の表面から、前記複数の光源から放射された異なった色の光を前記不透明のリブによって各色の光を混色させずに出射させる、
ことを特徴とする発光方法。
【請求項１５】
前記複数の光源の各々は、Ｒ色発光ＬＥＤ素子、Ｇ色発光ＬＥＤ素子及びＢ色発光ＬＥＤ素子を含む、請求項１３又は１４に記載の発光方法。
【請求項１６】
前記複数の光源の各々は、Ｒ色の単体ＬＥＤ、Ｇ色の単体ＬＥＤ、Ｂ色の単体ＬＥＤ又はＷ色の単体ＬＥＤである、請求項１３又は１４に記載の発光方法。
【請求項１７】
前記複数の光源からの放射された光の色を時間の経過とともに変更させるステップを更に有する、請求項１３〜１６の何れか一項に記載の発光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面発光装置及びその発光方法に関し、特に中空複層体を用いた面発光装置及びその発光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ等のバックライトに用いられる面発光装置では、冷陰極管等の線状光源からの光を平板状の導光板を用いて拡散させることによって面発光照明を実現している（例えば、特許文献１）。これらは、液晶ディスプレイの発光源とするために導光板および拡散板やシートを用いて均一な輝度の白色光の出射面を得ることを目的とするものである。このような面発光装置に、液晶、カラーフィルタ、及びブラックマトリックス等の多くの層を積層した液晶ユニットを組み合わせる事により、有色のディスプレイとすることも可能であるが、全体として構造が複雑且つ高コストのもとなってしまう。
また、比較的安価なＬＥＤを基板上に等間隔で複数配置し、看板等を裏側から直接照明するための面発光照明装置として利用することも知られている。しかしながら、このような面発光照明装置は発光面内に輪郭のはっきりした柄を表現するのは難しいものであった。
さらに、両端にＬＥＤを配置した導光性を有する透明な断面が円形の棒を複数並接した面光源装置が知られている（例えば、特許文献２）。しかしながら、断面が円形の棒を複数並接しても、透明な棒の間と間の部分に暗い箇所が発生し、柄の境界がはっきりした面発光装置を構成することはできなかった。
なお、紙製のダンボール等の代わりに用いられる合成樹脂から製造された中空構造板が知られている（例えば、特許文献３）。しかしながら、そのような中空構造板を用いて、ディスプレイや建物内又は家具の照明に用いるための面発光装置を構成しようとすることは知られていなかった。
【特許文献１】特開平１１−２３７６２９号公報
【特許文献２】特開２００４−３９４８２号公報
【特許文献３】特開平８−７２１３７号公報
【発明の開示】
【０００３】
そこで、本発明は、中空複層体を用いた面発光装置及びその発光方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、中空複層体とＬＥＤを用いて、薄型、省電力、軽量、且つ安価な面発光装置及びその発光方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本願発明に係る面発光装置は、複数の中空セルから構成される中空複層体と、中空複層体のセルの開口を有する側面から光を入射するための光源と、中空複層体のセルの開口を有する側面から入射された光を中空複層体の表面から出射させるための光偏光手段を有することを特徴とする。
さらに、本発明に係る面発光装置では、光偏向手段は、中空複層体の表面に設けられたランダムな凹凸形状、ドット形状、Ｖ字状の溝又はＵ字状の溝であることが好ましい。
さらに、本発明に係る面発光装置では、光偏向手段は、中空複層体に添加された拡散材であることが好ましい。
さらに、本発明に係る面発光装置では、光偏向手段は、中空セル内に挿入された導光体であることが好ましく、導光体にはその表面にランダムな凹凸形状、ドット形状、Ｖ字状の溝又はＵ字状の溝が形成されていること又は拡散材が添加されていることが好ましい。
さらに、本発明に係る面発光装置では、光偏向手段は、中空セル内に挿入された光拡散材であることが好ましい。
さらに、本発明に係る面発光装置では、光源は複数のＬＥＤから構成されることが好ましく、各ＬＥＤがそれぞれ中空セル内に配置されることが好ましい。
さらに、本発明に係る面発光装置では、中空複層体の中空セルの開口を有する２つの側面の少なくとも一方の側面において、複数のＬＥＤが、複数の中空セル内に１対１で配置されることが好ましい。
上記課題を解決するために、本願発明に係る面発光装置における発光方法は、透明なリブによって分割された複数の中空セルの各々に複数の光源を対応させて配置し、複数の光源からそれぞれ異なった色の光を複数の光源に対応した複数の中空セルに入射させ、中空複層体の表面から複数の光源から放射された異なった色の光が混色した色の光を出射させることを特徴とする。
上記課題を解決するために、本願発明に係る面発光装置における発光方法は、不透明リブによって分割された複数の中空セルの各々に複数の光源を対応させて配置し、複数の光源からそれぞれ異なった色の光を複数の光源に対応した複数の中空セルに入射させ、中空複層体の表面から複数の光源から放射された異なった色の光を不透明リブによって各色の光を混色させずに出射させることを特徴とする。
さらに、本発明に係る面発光装置における発光方法では、複数の光源の各々は、Ｒ色発光ＬＥＤ素子、Ｇ色発光ＬＥＤ素子及びＢ色発光ＬＥＤ素子を含むことが好ましい。
さらに、本発明に係る面発光装置における発光方法では、複数の光源の各々は、Ｒ色の単体ＬＥＤ、Ｇ色の単体ＬＥＤ、Ｂ色の単体ＬＥＤ又はＷ（ホワイト）色の単体ＬＥＤであることが好ましい。
さらに、本発明に係る面発光装置における発光方法では、複数の光源からの放射された光の色を時間の経過とともに変更させるステップを更に有することが好ましい。
本発明によれば、中空複層体のセルの開口を有する側面からの光によって面発光照明を行うことから、薄型、省電力、軽量、且つ安価な面発光装置を提供することが可能となった。
また、本発明によれば、光源からの光が中空複層体のセルの開口を有する側面から間接的に出射するため、人に働きかけて心地よさという心理的効果を与えるような情緒価値を有する面発光装置を提供することが可能となった。
さらに、本発明によれば、透明なリブによって分割された複数の中空セルの各々に入射された異なった色の光を混色させて中空複層体の表面から出射させることができるので、いままでになかった色合いの光による発光を行うことが可能となった。
さらに、本発明によれば、不透明なリブによって分割された複数の中空セルの各々に入射された異なった色の光を、混色させずに、中空セル毎に中空複層体の表面から出射させることができるので、いままでになかった色合いの光による発光を行うことが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
図１は、本発明に係る壁掛けパネル型面発光装置の発光面側から見た正面図である。
図２は、図１に示す壁掛けパネル型面発光装置の断面図である。
図３は、壁掛けパネル型面発光装置に用いられる光源の概略構成を示す図である。
図４は、中空複層体の斜視図である。
図５は、中空複層体に設けられる溝の方向を示す図である。
図６は、他の壁掛けパネル型面発光装置の断面図である。
図７は、導光体の概略構成を示す図である。
図８は、更に他の壁掛けパネル型面発光装置の断面図である。
図９は、ＬＥＤから放射される光の色と中空複層体が表示する色の一例を示す図である。
図１０は、他の中空複層体の斜視図である。
図１１は、ＬＥＤから放射される光の色と中空複層体が表示する色の他の例を示す図である。
図１２は、本発明に係る床置きパネル型面発光装置の発光面側から見た正面図である。
図１３は、図１２に示す床置きパネル型面発光装置の一部断面図である。
図１４は、本発明に係る両面発光パネル型面発光装置の斜視図である。
図１５は、図１４に示す両面発光パネル型面発光装置の断面図である。
図１６は、図１４に示す両面発光パネル型面発光装置に用いられる中空複層体の斜視図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
以下、本発明に係る面発光装置を図面を参照しながら説明する。しかしながら、本発明が、図面又は以下に記載される実施形態に限定されるものではないことを理解されたい。
図１は、本発明に係る面発光装置を壁掛けパネルとして構成した壁掛けパネル型面発光装置１の発光面側から見た正面図である。また、図２は、図１におけるＡＡ´断面図である。
図１及び２に示すように、壁掛けパネル型面発光装置１は、中空複層体１０、開口部２１を有する枠体２０、ＬＥＤ回路基板３０、ＬＥＤ３１等から構成されている。また、中空複層体１０の発光面側（枠体２０の開口部２１側）には、第１拡散シート４０、レンズシート４１及び第２拡散シート４２が、この順番で積層配置されている。また、中空複層体１０の裏側には反射シート４３が配置されている。
図３は、ＬＥＤ３１から構成される光源及びＬＥＤ回路基板３０の概略を示した図である。なお、実装の回路図は省略する。
ＬＥＤ回路基板３０上には、複数のＬＥＤ３１が等間隔で配置されている。各ＬＥＤ３１は、Ｒ色発光ＬＥＤ素子３２、Ｇ色発光ＬＥＤ素子３３及びＢ色発光ＬＥＤ素子３４が一つにパッケージされた３ｉｎ１タイプのＬＥＤであって、入力信号によって、各素子からの光の混色によって複数の色の発光を行うことができる。各ＬＥＤ３１は、制御部５０による制御タイミング及び指定色に従い、電源５１から供給される電流によって指定された色で発光する。なお、センサ５２の利用については後述するが、必ずしも必要なものではない。なお、各ＬＥＤ３１は、Ｒ色の単色ＬＥＤ、Ｇ色の単色ＬＥＤ、Ｂ色の単色ＬＥＤ又はＷ（ホワイト）色の単色ＬＥＤであっても良い。単色ＬＥＤを使用する場合には、複数のＬＥＤを１つの中空セルに対応するように配置することが、多彩な発色が可能となる点で好ましい。また、ＬＥＤとしては、上述のチップ型のほか、オーバル型や砲弾型の各種のＬＥＤを使用することができる。
図４は、中空複層体１０を示す斜視図である。
中空複層体１０は、複数の中空セル１１が、それらの長手方向に沿って一体化した構造を有している。具体的には、天板１２、底板１３及び複数のリブ１４から構成されている。なお、図４に示す中空複層体１０における複層とは、表層である天板１２と裏層である底板１３の少なくとも２つの層を言う。また、セルは天板、底板及びリブに仕切られた部屋であって、両端に開口を有するものである。
本実施形態の場合、中空セル１１は、縦ａ７５０ｍｍ、横ｂ６ｍｍ、幅（高さ）ｃ６ｍｍに設定されおり、天板１２、底板１３及びリブ１４は全て厚さ０．３３ｍｍの透明のポリカーボネート樹脂（以下、ＰＣ樹脂という。）によって構成されている。なお、上記の中空セルのサイズは一例であって、他の値を採用することもできる。また、中空複層体は、ＰＭＭＡ樹脂、ＭＳ樹脂、ＰＥＴ等のポリエステル樹脂、ＰＳｔ樹脂、ＣＯＰ樹脂、ＣＯＣ樹脂、ＰＰ樹脂やＰＥ樹脂等のオレフィン樹脂、ＰＶＣ樹脂、アイオノマー樹脂、ガラス等によって構成しても良い。
また、図４に示すように、各ＬＥＤ３１は、各中空セル１１に挿入可能な形状をしており、図２に示すように、壁掛けパネル型面発光体１として組み立てる際には、各ＬＥＤ３１を各中空セル１１の開口から内部に挿入するようにして配置している。そういった意味で、中空セル１１の横ｂ×幅ｃの大きさは、光源として利用するＬＥＤ３１が入る程度の大きさであることが好ましい。
各ＬＥＤ３１の光の放射中心が、各中空セル１１の長手方向と平行になるように各ＬＥＤ３１が配置されていることが好ましく、各ＬＥＤ３１の光の放射中心が、各中空セル１１空間の長手方向の中心線と一致するように各ＬＥＤ３１が配置されていることが更に好ましい。ＬＥＤが中空セルの開口から内部へ挿入するように配置されていると、複層体とＬＥＤがずれを起こすのを防止する、ＬＥＤからの光の拡散を防止して光の出射効率を高める、ＬＥＤと中空セルを一体化させることで組み立て作業を効率化する等の利点がある。
上述の例では、各中空セルに一つのＬＥＤが対応して構成されているが、必ずしも全てのセルにＬＥＤを設ける必要はない。例えば、１つ置きに、ＬＥＤを間引いて配置するようにしても良い。また、例えば、中空セルの横（ｂ）又は幅（ｃ）の異なる大小の中空セルが交互に配置される中空複層体を形成し、大きい中空セルのみにＬＥＤを設け、小さいセルにはＬＥＤを設けないようにしても良い。このような中空複層体において、大きい中空セルのみにＬＥＤを配置した場合でも、大きいセルから小さいセルへと拡散した光が小さいセルの表面で発色し、面発光装置として機能する。
次に、中空複層体１０のセルの開口を有する側面から中空セル１１内に入射した光が、中空複層体１０の発光面側から出射するための光偏向手段について説明する。
図２に示すように、ＬＥＤ３１から放射した光１００の多くは、中空セル１１の長手方向に沿って、中空セル１１内を反射しながら反対側に配置されたＬＥＤ３１に向かって進んで行く（例えば、光１０１）。したがって、そのままでは中空複層体１０の発光面側から多くの光が出射することは望めない。そこで、本発明に係る面発光装置では、中空複層体１０の発光側の表面（天板１２上）全体に、中空セルの長手方向と垂直な方向Ｘに沿ってＶ字状の溝（深さ３μｍ、幅２０μｍ）を複数配置した。また、Ｖ字状の溝は、ＬＥＤ３１に近い側では５ｍｍピッチ、中空セル１１の中心部分では５０μｍピッチとなるように連続的にピッチを変更しながら設けた。ＬＥＤ３１から放射され、中空セル１１内を進んできた光１００が、天板１２に入射し、さらにこのようなＶ字状の溝１０２に入射すると、入射光が中空複層体１０の発光面側に向けて出射される。このようにして、中空複層体１０の表面全体に設けられたＶ字状の溝によって、ＬＥＤ３１から放射された光が、中空複層体１０の発光面側に出射される。この時、観察者は、発色された面を見ることとなる。各ＬＥＤ３１から放射された光は、主に各ＬＥＤ３１が挿入された１つの中空セルの発光面側の長手方向に延びる面全体から出射するが、中空複層体１０のリブ１４が透明な場合には、隣接する中空セルの発光面へ向かってすこしずつ拡散して行くため、リブ１４の近傍では光の加法混色が起こり、自然な発色となるとともに、概ねストライプ柄が形成される（図９参照）。また、リブ１４が不透明な場合は、隣接する中空セルへ向かって光が拡散することがないので、はっきりとしたストライプ柄が形成される（図１１参照）。
図２の例では、中空セルの両側にＬＥＤ３１を設けたが、一方にのみＬＥＤ３１を設けても良い。その場合、ＬＥＤ３１を設けていない端面には、反射シートを配置することが好ましい。
なお、中空複層体１０の発光面側には、発光面側より均一な出射光を得るための第１及び第２の拡散シート４０、４２、及び中空複層体１０からの散乱光を発光面に垂直方向に偏向させるためのレンズシート４１が設けられている。なお、図２の例では、１枚のレンズシートを設けたが、ＸＹ方向用に２枚のレンズシートを設けるようにしても良い。また、Ｖ字状の溝で出射される光は必ずしも中空複層体の発光面側のみに向かうとは限らないことから、中空複層体１０の裏側に反射シート４３を設けることによって、光の有効利用を図り、中空複層体１０の発光面側から出射する光量を高める構成としている。なお、反射シートを使用しない場合には、発光された面は、明度や彩度を低く調整することができ、暗さを伴う発色がしやすくなる。また、その場合には、中空セル中に微妙な陰影ができることを利用してクリスタルのような透明感と奥行き感のある発色を行うこともできる。
第１及び第２の拡散シート４０、４２は、ＰＣ樹脂及びＰＥＴ樹脂等の透明樹脂により構成されていることが好ましい。また、レンズシート４１としては、ＢＥＦシート及びＤＢＥＦシート（共に３Ｍ社製）を用いることが好ましい。さらに、反射シート４３としては、可視光の反射率が５０％以上（より好ましくは８０％以上）である、ＰＥＴフィルムに酸化チタン等を含有させたシート、ＰＥＴフィルムにアルミニウムや銀等を蒸着させたシート、又はＰＣ樹脂、ＰＥＴ樹脂等の低発泡体等を用いることが、出射する光量を高めることができる点で好ましい。
なお、第１及び第２の拡散シート４０、４２、レンズシート４１、及び反射シート４３は必ずしも設ける必要はなく、アプリケーションに応じて適宜必要に応じて利用すれば良い。
また、上述した例では、中空複層体１０の発光面側の表面全体に、光偏向手段の一例として中空セルの長手方向と垂直な方向Ｘで複数のＶ字状の溝を設けた。しかしながら、Ｖ字状の溝を設ける方向は、必ずしも、中空セルの長手方向と垂直な方向Ｘに限らず、中空セルの長手方向と平行な方向Ｙや中空セルの長手方向と３５〜５５度の角度を持って、好ましくは４５度の角度を持って傾いている方向Ｚ等の方向に沿って設けても良い（図５参照）。また、Ｖ字状の溝は連続するもののみならず、断続的に形成しても良い。
さらに、上述した例では、深さ３μｍ、幅２０μｍのＶ字状の溝１０２をピッチ５ｍｍ〜５０μｍで設けたが、Ｖ字状の溝の形状やピッチはこの値に限定されるものではなく、適宜他の最適な値を取ることが可能である。その中でも、Ｖ字状の溝の深さは３〜６μｍが好ましく、幅は２０〜４０μｍが好ましい。さらに、ピッチについても、中空セル１１の長手方向全体に渡って同じピッチとしても良い。
光偏向手段として、上述したＶ字状の溝以外にも、Ｕ字状の溝、レーザによって刻印されるか印刷されたドット形状（ドット状の微細な凹凸）、逆四角錘状の凹を配列したもの、溶剤、プラズマ又は電子線照射等によるエッチング加工により得られるランダムな凹凸、逆Ｖ字状の凸部、及び逆Ｕ字状の凸部等を用いることもできる。さらに、Ｖ字状の溝、Ｕ字状の溝、ドット形状、逆四角錘状の凹を配列したもの、エッチング加工により得られるランダムな凹凸、逆Ｖ字状の凸部、及び逆Ｕ字状の凸部等は、中空複層体１０の発光面である天板１２の表面だけでなく、天板１２の裏面、発光面の反対側に配置された底板１３の表面又は裏面に設けることも、それらの内の複数の面に設けることもできる。
また、光偏向手段は、中空複層体１０の発光面である天板１２の表面に設けられたランダムな凹凸形状であっても良い。ランダムな凹凸形状は、サンドブラスト加工によって中空複層体の表面を荒らすことによって、あるいは熱された凹凸形状を有するプレス板で天板１２の表面に刻印することによって形成することが可能である。また、その場合の凹凸は、Ｒｚ（ＪＩＳ  ２００１−Ｂ０６０１）が０．０４μｍ以上、中空複層体の天板１２の厚さの２／３以下であることが好ましい。凹凸が、０．０４μｍ未満であると光源から来る色の光の散乱性や光の出射特性が十分に発揮できなくなり、中空複層体の天板１２の厚さの２／３より大きいと複層体としての十分な強度を保持できなくなるからである。また、ランダムな凹凸形状は、中空複層体１０の天板１２の裏面、発光面の反対側に配置された底板１３の表面又は裏面に設けることも、それらの内の複数の面に設けることもできる。
さらに、光偏向手段は、中空複層体１０の発光面である天板１２の表面に、熱硬化性あるいは熱可塑性の樹脂、ゴムまたはゲル状物を含む溶液を噴霧機で中空複層体に吹き付けた後、当該溶液の溶剤の揮散及び／または当該溶液の熱硬化により固化させることによって形成した（光透過性を有する）凸部であって良い。
さらに、光偏向手段は、中空複層体にレーザ照射やヒーター等で加工された気泡であっても良い。
さらに、光偏向手段は、中空複層体１０に添加された拡散材であっても良い。添加される拡散材としては、ガラス、シリカ、マイカ、合成マイカ、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、タルク、モンモリロナイト、カオリンクレー、ベントナイト、ヘクトライト等の無機粒子、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫、アルミナ等の金属酸化物粒子、アクリルビーズ、スチレンビーズ、ベンゾグアナミン、シリコーン等のポリマー粒子を用いることができる。例えば、中空複層体１０をＰＣ樹脂で形成した場合、ＰＣ樹脂１００部に対して、拡散材として平均粒径２μｍのシリコーンを０．０５部添加した場合のヘーズは６７．３％、同シリコーンを０．１部添加した場合のヘーズは８３％、同シリコーンを０．５部添加した場合のヘーズは９３％となる。なお、拡散材を添加した場合のヘーズは、１０％以上９９％以下であることが好ましい。１０％未満であると光の散乱効果が十分ではなく、９９％以上であると光の出射特性が低くなってしまうからである。
また、光偏向手段として、中空複層体１０の中空セル１１内に配置した導光体２００を用いることもできる。
図６に、導光体２００を用いたパネル型面発光装置２の例を示す。
パネル型面発光装置２は、導光体２００が中空複層体１０の各中空セル１１内に挿入されている点、及び中空複層体１０の発光面側の天板１２にＶ字状の溝が形成されていない点以外は、前述した壁掛けパネル型面発光装置１と同様な構成であるので、その他の構成については説明を省略する。
図６に示すパネル型面発光装置２では、各ＬＥＤ３１から放射された光１１０の多くは、導光体２００内を反射しながら反対側に配置されたＬＥＤ３１に向かって進んで行く（例えば、光１１１）。しかしながら、導光体２００の発光面側（図６において枠体２０の開口部２１側）に配置される面全体に、導光体の長手方向と垂直な方向ＸにＶ字状の溝（深さ３μｍ、幅２０μｍ）を複数配置した。また、Ｖ字状の溝は、ＬＥＤ３１に近い側では５ｍｍピッチ、中空セル１１の中心部分では５０μｍピッチとなるように連続的にピッチを変更しながら設けた。ＬＥＤ３１から放射された光１１０が、このようなＶ字状の溝１１２に入射すると、導光体２００の発光面側に向けて出射されることとなる。このようにして、各導光体２００の発光面側に設けられたＶ字状の溝によって、ＬＥＤ３１から放出された光が、中空複層体１０の発光面側全体に出射される。各ＬＥＤ３１から放射された光は、主に各ＬＥＤ３１が挿入された１つの中空セル１１内の導光体２００の発光面側の長手方向に延びる面全体から出射するが、中空複層体１０のリブ１４が透明な場合には、隣接する中空セルの発光面へもすこしずつ拡散して行くため、リブ１４の近傍では光の加法混色が起こり、自然な発色となるとともに、概ねストライプ柄が形成される。また、リブ１４が不透明な場合は、隣接する中空セルへ向かって光が拡散することがないので、はっきりとしたストライプ柄が形成される。
なお、中空複層体１０の発光面側には、発光面側から均一な出射光を得るための第１及び第２の拡散シート４０、４２、及び中空複層体１０からの散乱光を発光面に対して垂直方向に修正させるためのレンズシート４１が設けられている。また、Ｖ字状の溝で反射される光は必ずしも中空複層体の発光面側のみに向かうとは限らないことから、中空複層体１０の裏側に反射シート４３を設けることによって、光の有効利用を図り、中空複層体１０の発光面側から出射する光量を高めることができる構成としている。なお、反射シートを使用しない場合には、明度や彩度を低く調整することができ、暗さを伴う発色をしやすくなる。また、その場合には、中空セル中に微妙な陰影ができることを利用してクリスタルのような透明感と奥行き感のある発色を行うこともできる。
図７に、図６に示すパネル型面発光装置２に用いられる導光体２００の一例を示す。
図７に示すように、導光体２００は、中空セル１１内に挿入できるように、縦ａ７４０ｍｍ、横ｂ５ｍｍ、幅（高さ）ｃ５ｍｍのＭＭＡ（メチル・メタ・アクリレート）樹脂で構成されている。なお、導光体２００も、中空複層体１０と同様に、ＰＭＭＡ樹脂、ＭＳ樹脂、ＰＣ樹脂、ＰＥＴ等のポリエステル樹脂、ＰＳｔ樹脂、ＣＯＰ樹脂、ＣＯＣ樹脂、ＰＰ樹脂やＰＥ樹脂等のオレフィン樹脂、ＰＶＣ樹脂、アイオノマー樹脂、ガラス等によって構成しても良い。
上述した例では、中空複層体１０の発光面側に配置される導光体２００の表面に長手方向と垂直な方向ＸにＶ字状の溝を設けた例を示したが、Ｖ字状の溝を設ける方向は、必ずしも、導光体２００の長手方向と垂直な方向Ｘに限らず、導光体２００の長手方向と平行な方向Ｙや導光体２００の長手方向と３５〜５５度の角度を持って、好ましくは４５度の角度を持って傾いている方向Ｚ等の方向に沿って設けても良い。また、Ｖ字状の溝は連続するもののみならず、断続的に形成しても良い。さらに、上述した例では、深さ３μｍ、幅２０μｍのＶ字状の溝１１２をピッチ５ｍｍ〜５０μｍで設けたが、Ｖ字状の溝の形状やピッチはこの値に限定されるものではなく、適宜他の最適な値を取ることが可能である。
上述した例では、導光体２００にＶ字状の溝を構成したが、Ｖ字状の溝の代わりに、Ｕ字状の溝、レーザによって刻印されるか印刷されたドット形状（ドット状の微細な凹凸）、ランダムな凹凸形状、逆四角錘状の凹を配列したもの、溶剤、プラズマ又は電子線照射等によるエッチング加工により得られるランダムな凹凸、逆Ｖ字状の凸部、逆Ｕ字状の凸部等を用いることもできる。さらに、Ｖ字状の溝、Ｕ字状の溝、ドット形状、ランダムな凹凸形状、逆四角錘状の凹を配列したもの、エッチング加工により得られるランダムな凹凸、逆Ｖ字状の凸部、及び逆Ｕ字状の凸部等は、導光体２００の発光面でなく、裏側の反出射面に設けることもできるし、両方の表面に設けることもできる。
さらに、導光体２００にＶ字状の溝、Ｕ字状の溝、ドット形状又はランダムな凹凸形状等を設ける代わりに、導光体２００に拡散材を添加しても良い。添加される拡散材としては、ガラス、シリカ、マイカ、合成マイカ、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、タルク、モンモリロナイト、カオリンクレー、ベントナイト、ヘクトライト等の無機粒子、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫、アルミナ等の金属酸化物粒子、アクリルビーズ、スチレンビーズ、ベンゾグアナミン、シリコーン等のポリマー粒子を用いることができる。
また、光偏向手段として、中空複層体１０の中空セル１１内に配置した光拡散材を用いることもできる。
図８に、光拡散材３００を用いたパネル型面発光装置３の例を示す。
パネル型面発光装置３は、光拡散材３００が中空複層体１０の各中空セル１１内に挿入されている点、及び中空複層体１０の発光面側にＶ字状の溝は形成されていない点以外は、前述した壁掛けパネル型面発光装置１と同様な構成であるので、その他の構成については説明を省略する。
図８に示すパネル型面発光装置３では、各ＬＥＤ３１から放射された光１２０は、中空セル１１内に配置された、光拡散材３００により反射されて、ランダムに中空複層体１０の発光面側（出射側）から出射される。
光拡散材３００としては、反射率の高い金属、酸化チタン含有の極細繊維、ＰＥＴ系不織布、反射率の高いテープ、和紙、光学的に透明な樹脂に拡散材を添加した粒子等を用いることができる。
上記では、光偏向手段を中空複層体に設けた例（図２参照）、導光体に設けた例（図６参照）、光偏向手段として光拡散材を設けた例（図８参照）について説明した。しかしながら、それらの３つの方法を適宜、組み合わせて利用することが可能である。
このように、中空複層体１０に光偏向手段を作用させることによって、ＬＥＤから放射される光による面発光装置を実現することが可能となった。本発明に係る面発光装置では、中空複層体１０を利用していることから、ＬＥＤからの光を効率良く導光及び拡散することによって、軽量な面発光体が簡易な構成で提供することが可能となった。中空複層体は、複数の中空セルから構成されていることから、各中空セルに対応した光源を設けた場合には、中空セル毎に異なった色及びタイミングによって発光させることができるようになった。
図９に、ＬＥＤから放射される光の色と中空複層体の発光面の色の状態の一例を示す。
図９に示す例では、中空複層体１０は、図４に示すように複数の中空セル１１間のリブ１４が透明である。また、図９に示すように、各中空セル１１に対応したＬＥＤ３１から交互にＲ色とＢ色の光が入射しているものとする。この場合、各中空セルに入射したＲ色及びＢ色は、リブ１４近傍（領域３０２）でのみ加法混色し、マジェンタ色となって、中空複層体１０の発光面側から出射する。また、中空複層体１０の発光面側の各中空セルの中央部分（領域３０１がＲ色、領域３０３がＢ色）では、Ｒ色及びＢ色の概ねストライプ柄が表現できる。
このように、リブ１４が透明な中空複層体１０を用いた壁掛けパネル型面発光装置１〜３では、複数のＬＥＤ３１が放射する光を混色させることができるので、単一のＬＥＤ３１が放射する色に比べて更に多彩で表現豊かな色で発光させることが可能となった。
図１０に、他の中空複層体の斜視図を示す。
図１０に示す中空複層体４００と図４に示す中空複層体１０との差異は、図１０に示す中空複層体４００のリブ４１４が不透明である点である。リブ４１４は、可視光線の反射率５０％以上、望ましくは７０％以上であることが好ましい。具体的には、リブ４１４の部分を酸化チタン含有の塗料を被覆させる、リブ４１４の部分にＡｇ又はＡｌの蒸着膜を形成すること等によって実現できる。
図１１に、ＬＥＤから放射される光の色と中空複層体が表示する色の他の例を示す。
図１１に示す例では、中空複層体４００は、図１０に示すように複数の中空セル１１間のリブ４１４は、不透明である。また、図１１に示すように、各中空セル１１に対応したＬＥＤ３１から交互にＲ色とＢ色の光が入射しているものとする。この場合、各中空セルに入射したＲ色及びＢ色は複数の中空セル間では混色せず、１つの中空セル毎にＲ色及びＢ色を中空複層体４００の発光面側から出射する。
このように、リブ４１４が不透明な中空複層体４００を用いた壁掛けパネル型面発光装置１〜３では、複数のＬＥＤ３１が放射する光を中空セル毎に混色しないように発光させることが可能となった。例えば、連続するＬＥＤ３１から、色相は同じで明度が異なった色の光を放射すれば、面発光装置の発光面をグラデションに表現することができる。また、所定間隔で複数のＬＥＤ３１から放射する光を時間の経過に応じて変化させれば、ネオンサインのように色が移動するような表示を行うことができる。
図１２は、本発明に係る面発光装置を床置きパネルとして構成した床置きパネル型面発光装置４を発光面側から見た正面図である。また、図１３は、図１２におけるＢＢ´断面図である。
図１２及び図１３に示す床置きパネル型面発光装置４において、前述した壁掛けパネル型面発光装置１と同様の構成には同じ番号を付して説明を省略する。図１２及び１３に示すように、床置きパネル型面発光装置４は、中空複層体１０、枠体２２、ＬＥＤ回路基板３０、ＬＥＤ３１等から構成されている。また、中空複層体１０は全体形状が異なっているだけで、詳細は壁掛けパネル型面発光装置１について説明したものと同様である。
図１３に示すように、床置きパネル型面発光装置４では、中空複層体１０の発光面（図１３において上側）に、発光面の色相調整のためのカラーフィルタ６０及び保護用のＰＣ樹脂製の板６２が配置され、中空複層体１０の裏側には反射シート４３が配置されている。また、回路基板３０と枠体２２との間には補強ブロック２３が配置されている。さらに、床置きパネル型面発光装置４の中央部で中空複層体１０の裏側の部分には圧力センサ５２が配置されている。なお、センサーについては、公知の各種のセンサーを使用することができ、圧力センサーの他には例えば赤外線、光電、音、温度、振動、磁気、湿度を検知するセンサーを用いることもできる。
床置きパネル型面発光装置４は、公共施設の通路や廊下等の床に埋め込まれるようにして使用される。床置きパネル型面発光装置４は、定常的に通路を照明する照明装置として機能させても良いし、緊急時にのみ点灯して避難経路を示す誘導灯として機能させても良いし、ユーザが床置きパネル型面発光装置４を踏んだ場合のみ圧力センサ５２の働きで点灯するように機能させても良い。
図１４は、本発明に係る面発光装置を両面発光パネルとして構成した両面発光パネル型面発光装置５の斜視図である。また、図１５は、図１４におけるＣＣ´断面図である。
図１４及び１５に示すように、両面発光パネル型面発光装置５は、中空複層体５００、枠体５２０、第１回路基板５３０、第１のＬＥＤ群５３１、第２のＬＥＤ群５３２、第２回路基板５３３等から構成されている。なお、第１回路基板５３０及び第１のＬＥＤ群５３１の構成と、第２のＬＥＤ群５３２及び第２回路基板５３３の構成は、図３に示す壁掛けパネル型面発光装置１の例と同様であるので、ここではその説明を省略する。また、中空複層体５００の第１発光面側（矢印Ｄ側）には、第１拡散シート５４０、第１レンズシート５４１及び第２拡散シート５４２が、この順番で積層配置されている。また、中空複層体５００の第２発光面側（矢印Ｅ側）には、第３拡散シート５４３、第２レンズシート５４４及び第４拡散シート５４５が、この順番で積層配置されている。
図１６は、中空複層体５００を示す斜視図である。
中空複層体５００は、複数の中空セル５１０と５１１とが、それらの長手方向に沿って交互に一体化した構造を有している。具体的には、第１の天板５１２、第２の天板５１３及び複数のリブ５１４から構成されている。図１６に示す中空複層体５００では、傾斜しているリブ５１４は、向きを変えて交互に第１の天板５１２と第２の天板５１３との間に配置されて、複数の中空セル５１０と５１１とを分割している。また、リブ５１４は、図１０に示すリブ４１４のように不透明で中空セル間で光の混色が生じないように構成されている。なお、リブ５１４を不透明に構成する方法については、図１０に示すリブ４１４と同様であるので、ここでは説明を省略する。
図１６において、中空セル５１０及び５１１は、縦ａ７５０ｍｍ、横ｂ６ｍｍ、幅（高さ）ｃ６ｍｍに設定されおり、第１天板５１２、第２天板５１３及びリブ５１４は全て厚さ０．３３ｍｍに設定されている。なお、上記の中空セルのサイズは一例であって、他の値を採用することもできる。また、中空複層体５００は、ＰＣ樹脂によって構成したが、ＰＭＭＡ樹脂、ＭＳ樹脂、ＰＥＴ等のポリエステル樹脂、ＰＳｔ樹脂、ＣＯＰ樹脂、ＣＯＣ樹脂、ＰＰ樹脂やＰＥ樹脂当のオレフィン樹脂、ＰＶＣ樹脂、アイオノマー樹脂、ガラス等によって構成しても良い。
また、図１６に示すように、第１のＬＥＤ群５３１は複数の中空セル５１０及び５１１のそれぞれ挿入され、第２のＬＥＤ群５３２も複数の中空セル５１０及び５１１のそれぞれ挿入されるようにして配置されている。すなわち、各中空セル５１０及び５１１の端部には、第１のＬＥＤ群５３１の１つのＬＥＤと第２のＬＥＤ群５３２の１つのＬＥＤが配置されることとなる。なお、各中空セル５１０及び５１１の両端にＬＥＤを配置せず、一方の端部にのみＬＥＤを配置するように第１及び第２のＬＥＤ群５３１及び５２２を構成しても良い。
また、中空複層体５００では、第１発光面側（矢印Ｄ側）の表面全体に中空セルの長手方向と垂直な方向に沿ってＶ字状の溝（深さ３μｍ、幅２０μｍ、ピッチ５ｍｍ〜５０μｍ）５０２を光偏向手段として設け、第２発光面側（矢印Ｅ側）の表面全体に中空セルの長手方向と垂直な方向に沿ってＶ字状の溝（深さ３μｍ、幅２０μｍ、ピッチ５ｍｍ〜５０μｍ）５０４を光偏向手段として設けた。
したがって、第１のＬＥＤ群５３１から放射され中空セル５１０に入射した光は、Ｖ字状の溝５０２で偏向して第１発光面側（矢印Ｄ側）から出射する。また、第２のＬＥＤ群５３２から放射され中空セル５１１に入射した光は、Ｖ字状の溝５０４で偏向して第２発光面側（矢印Ｅ側）から出射する。このようにして、１つの中空複層体５００を用いて、パネルの両面から発光可能な両面発光パネル型面発光装置５を実現することができた。
また、両面パネル型面発光装置５では、壁掛けパネル型面発光装置１で用いた全ての光偏向手段を用いることが可能である。
以上、本発明に係る面発光装置を、壁掛けパネル型、床置きパネル型、及び両面パネル型に構成したものを用いて説明を行ったが、本発明に係る面発光装置は軽量且つ簡易な構成である利点を生かし、パネル型以外の多くの屋内、屋外用の照明器具、建材等として利用することもできる。また、本発明に係る面発光装置は、壁面を始めとして柱、天井、床、腰板などの室内、室外のあらゆる面やオブジェクトにも使用できる。
上述したように、本発明に係る面発光装置を用いると中空セルごとに異なった色で発光させることにより、ストライプ状の面発色を行うことができるため、等間隔で成り立つ色空間というストライプによって秩序のある、または単純幾何学的関係によって選ばれた色は調和するという「秩序の原理」を満たすことができる。さらに、「近親性の原理」に沿うように通常見慣れた自然界の色とその変化を表すように各中空セルをストライプ状の配色で発光させて面発色させることにより、人の情緒への心地よさの働きかけをより顕著なものにすることができる。
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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