(57)【要約】【課題】複数の導光棒から構成される積層体とＬＥＤを用いて、薄型、省電力、軽量、且つ安価な面発光装置を提供することを目的とする。【解決手段】複数の導光棒（１１）から構成される積層体（１０）と、積層体の端面（１６、１７）から光を入射する光源（３０、４０）と、積層体の端面から入射された光を積層体の発光面（１２）から出光させるための光偏向手段（Ｒ）を有する面発光装置（１）。【選択図】図２
2007227074.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の導光棒から構成される積層体と、
前記積層体の端面から光を入射する光源と、
前記積層体の端面から入射された光を、前記積層体の発光面から出光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】
前記光偏向手段は、樹脂によって形成された前記導光棒を粗面化処理することによって形成される、請求項１に記載の面発光装置。
【請求項３】
前記光偏向手段は、前記導光棒の前記発光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４】
前記光偏向手段は、前記導光棒の前記発光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５】
前記光源は、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６】
前記複数のＬＥＤが、前記複数の導光棒のそれぞれに対応して配置されている、請求項４に記載の面発光装置。
【請求項７】
前記複数のＬＥＤと前記複数の導光棒とをそれぞれ接続させるための複数のリフレクターを更に有する、請求項６に記載の面発光装置。
【請求項８】
前記複数のＬＥＤから異なった色を発光させ、前記積層体にストライプ柄を表示させるための制御部をさらに有する、請求項７に記載の面発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面発光装置に関し、特に複数の導光棒から構成される積層体を用いた面発光装置に関する。
【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、ネオン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）。
【０００３】
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しようとすることも知られている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２３７６２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、導光棒の積層体を用いて、ディスプレイや建物内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。
【０００６】
そこで、本発明は、複数の導光棒から構成される積層体を用いた面発光装置を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、複数の導光棒から構成される積層体とＬＥＤを用いて、薄型、省電力、軽量、且つ安価な面発光装置を提供することを目的とする。
【０００８】
さらに、本発明は、複数の導光棒から構成される積層体とＬＥＤを用いて、淡く、やさしい、エコロジックな色を発光させる面発光装置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】
【０００９】
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、複数の導光棒から構成される積層体と、積層体の端面から光を入射する光源と、積層体の端面から入射された光を、前記積層体の発光面から出光させるための光偏向手段を有することを特徴とする。
【００１０】
さらに、本発明に係る面発光装置では、光偏向手段は、樹脂によって形成された導光棒を粗面化処理することによって形成されたものであることが好ましい。
【００１１】
さらに、本発明に係る面発光装置では、光偏向手段は、導光棒の発光面に設けられたランダムな凹凸形状であることが好ましい。
【００１２】
さらに、本発明に係る面発光装置では、光偏向手段は、導光棒の発光面に設けられたドット形状、Ｖ字状又はＵ字状の溝であることが好ましい。
【００１３】
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、複数のＬＥＤは、複数の導光棒のそれぞれに対応して配置されていることが好ましい。
【００１４】
さらに、本発明に係る面発光装置では、複数のＬＥＤと複数の導光棒とをそれぞれ接続させるための複数のリフレクターを更に有することが好ましい。各ＬＥＤからの光を効率良く、導光棒に入射させるためである。
【００１５】
さらに、本発明に係る面発光装置では、複数のＬＥＤから異なった色を発光させ、積層体にストライプ柄を表示させるための制御部をさらに有することが好ましい。導光棒毎に異なった色を表示させることによって、積層体全体にストライプ柄を表示させるように構成した。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、複数の導光棒の端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。
【００１７】
また、本発明によれば、粗面化処理された樹脂表面から光を発光させるので、淡く、やさしい、エコロジックな色を発光させることが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。
【００１９】
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。本実施形態では、壁掛けパネル型面発光装置１を５００×５００ｍｍに設定した。しかしながら、壁掛けパネル型面発光装置１のサイズはこれに限定されることなく、様々なサイズに形成することができる。
【００２０】
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、複数の導光棒１１を積層した積層体１０、枠体２０、第１のＬＥＤ光源部３０、第２のＬＥＤ光源部４０等から構成されている。第１及び第２のＬＥＤ光源部３０及び４０は、積層体１０を図１における図中の上下から挟むように配置され、枠体２０内に固定されている。また、積層体１０の発光面側（図２において、図中上側）には、半透明な樹脂で形成された板状の保護プレート２１が配置されている。また、積層体１０の裏側（図２において、図中下側）には反射シート５０が配置されている。
【００２１】
なお、保護プレート２１は、透明な樹脂によって形成されても良いし、面発光装置１は保護プレート２１を有していなくても良い。また、反射シート５０は、第１及び第２のＬＥＤ光源部３０及び４０からの光を効率良く、発光面側に反射するのに役立つが、必ずしも面発光装置１に備えられている必要はない。さらに、面発光側からの光を制御するために、積層体１０に拡散シートやプリズムシートを配置するようにしても良い。
【００２２】
また、図１及び図２の例では、積層体１０の上下にＬＥＤ光源部を配置したが、光量が十分な場合には、一方にのみＬＥＤ光源部を配置することもできる。
【００２３】
図３は、第１のＬＥＤ光源部３０の概略を示した図である。
【００２４】
第１のＬＥＤ光源部３０は、複数のＬＥＤ３１、回路基板３１、リフレクター部３３及び回路素子３４等から構成される。回路基板３２上には、複数のＬＥＤ３１が等間隔で配置され、各ＬＥＤはリフレクター部３３で個々に覆われている。リフレクター部３３の内部には、アルミ蒸着がなされており、ＬＥＤ３１からの光を効率よく導光棒１１へ伝達する機能を有している。なお、リフレクター部３３の内部は鏡面仕上げがなされていたり、白色の塗料が塗布されていても良い。
【００２５】
各ＬＥＤ３１は、Ｒ色ＬＥＤ素子３５、Ｇ色ＬＥＤ素子３６及びＢ色ＬＥＤ素子３７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３８による制御タイミング及び指定色に従い、電源供給部３９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、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。
【００２６】
制御部３８及び／又は電源供給部３９は、回路素子３４内に構成される。
【００２７】
なお、第２のＬＥＤ光源部４０の構成も、前述した第１のＬＥＤ光源部と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【００２８】
図４は、導光棒１１の一例を示す図である。
【００２９】
導光棒１１は、縦ａ４５０ｍｍ、横ｂ１２ｍｍ、幅（高さ）ｃ５ｍｍのポリカーボネイト樹脂で構成されている。なお、導光棒１１は、ＭＭＡ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。
【００３０】
導光棒１１は、発光面１２、発光面１２と対抗する裏面１３、発光面１２と隣り合う側面１４及び１５、発光面１２と略９０度の傾きを有しＬＥＤ光源部からの光を入射するための端面１６及び１７を有している。導光棒１１の発光面１２には、端面１６及び／又は端面１７から入射したＬＲＤ光源部３０及び／又はＬＥＤ光源部４０からの光を、発光面１２側から出射するための光偏向手段が形成されている。光偏向手段については後述する。
【００３１】
導光棒１１の裏面１３、側面１４及び１５は、導光棒１１内に侵入した光が、これらの面において界面全反射をして外部に射出しないように、平滑且つクリアに磨き仕上げがなされている。なお、平滑且つクリアに磨き仕上げを行う代わりに、導光棒１１の裏面１３、側面１４及び１５には、低屈折率層を設けたり、反射層を設けたりすることもできる。さらに、裏面１３には、光を有効に発光面１２に反射させるために、鏡面仕上げをしたり、高屈折率又は高反射率の塗料を塗布したり、発光面１２と同じような光偏向手段を形成したりすることができる。また、第１及び第２のＬＥＤ光源部３０及び４０からの光が導光棒１１に進入しやすいように、導光棒１１の端面１６及び１７は、平滑化処理が施されている。
【００３２】
導光棒１１の発光面１２全体には、粗面化処理が施されており、粗面化によって生じる微細な凹凸形状によって、端面１６又は１７から進入した光が散乱し、発光面１２から出光する。導光棒１１には、粗面化処理によって、ｚ方向に沿って、Ｖ字状（又はＵ字状）の溝Ｒ（深さ３μｍ、幅２０μｍ、ピッチ１ｍｍ）が均一に形成されており、これらの溝は、光偏向手段として機能する。
【００３３】
即ち、光偏向手段（Ｒ）は、発光面１２上に、定期的又はランダムに形成された、溝、ドット形状又は凹凸形状である。さらに、光偏向手段は、例えば、図４に示す、ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向及び／又はｗ方向に沿って、発光面１２全体に形成されているものが好ましい。
【００３４】
なお、Ｖ字状（又はＵ字状）の溝のピッチを、導光棒１１の端部と中央部とで異ならせるように設けることも可能である。Ｖ字状（又はＵ字状）の溝のピッチが短い場所では、散乱が多く、出光が多い。したがって、導光棒１１の端部（ＬＥＤ発光部に近い側）のピッチを大きく（例えば、５０ｍｍ）し、導光棒の中央部（ＬＥＤ発光部から遠い側）のピッチを小さく（例えば、５０μｍ）すれば、導光棒１１の全体から均一な出光を行うように制御することが可能となる。なお、溝の形状、深さ、幅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。
【００３５】
また、発光面１２の粗面化処理は、鋸による切削加工、自動切削器(例えば、ＮＣルーター）による切断加工、ブラスト加工、研磨機材による面加工、エンボス成形加工等によって行うことができる。
【００３６】
鋸による切削加工では、樹脂のバルクから自動丸鋸切断機等によって導光棒を切り出す場合に、鋸刃によって切削された面をそのまま発光面１２とすることができる。この場合、裏面１３、側面１４及び１５、上面１６及び下面１７等は、クリアに磨き仕上げを行うことが必要となる。
【００３７】
また、自動切削機によって、樹脂のバルクから自動丸鋸切断機等によって導光棒を切り出す場合にも、切断面の仕上げをプログラムすることによって、切断面をそのまま発光面１２とすることができる。
【００３８】
さらに、ブラスト加工では、高速噴射機で、導光棒１１の表面に粒子を噴出して、ランダムな凹凸形状を形成して、発光面１２とすることができる。
【００３９】
さらに、研磨機材として例えばヤスリを用い、表面を削り取るようにして導光棒１１の表面の加工を行い、発光面１２とすることができる。
【００４０】
さらに、導光棒１１を押し出し成形によって製造する場合に、金型自体にランダムな凹凸形状を設けたり、成形後の冷却前に表面マット加工用のロール間を通過させたりすることによって、発光面１２を形成することも可能である。
【００４１】
図５は、積層体１０と第１のＬＥＤ光源部３０との関係を示す斜視図である。
【００４２】
積層体１０は、発光面１２を面発光装置１の発光面側に向け、複数の導光棒１１の側面１４及び１５を合わせるようにして、複数個（例えば、４５本）重ねて構成されている。また、第１のＬＥＤ光源部３０のカバー部３３の大きさは、ちょうど１本の導光棒の一方の端面１６又は１７の大きさと同じに構成されており、１本の導光棒１１に対して、１つのカバー部３３が対応している。即ち、１本の導光棒１１に対して、１つのＬＥＤ３１が対応して配置されている。
【００４３】
また、各ＬＥＤ３１の光の放射中心が、各導光棒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、各導光棒１１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。
【００４４】
なお、図示していないが、第２のＬＥＤ光源部４０の各カバー部４３及び各ＬＥＤ４１も、導光棒１１の他の端面１６又は１７側に、第１のＬＥＤ光源部３０と同様に、配置されている。
【００４５】
次に、面発光装置における発光方法について説明する。
【００４６】
まず、第１のＬＥＤ光源部３０の各ＬＥＤ３１から射出した光は、導光棒１１の端面１６又は１７の一方側から導光棒１１内に進入する。導光棒１１内に入射した光は、導光棒１１の裏面１３、側面１４及び１５で全反射しながら反対側に配置されたＬＥＤ４１に向かって進んで行く（例えば、図２の光Ｌ参照）。しかしながら、導光棒１１の発光面１２全体に光偏向手段（Ｒ）を設けられているので、導光棒１１内に入射した光は光偏向手段に入射して、散乱を起こす（例えば、図２の点Ｐ参照）。散乱を起こした光の内の所定量は、発光面１２側から外部に出光される。なお、散乱して再度導光棒１１内に戻る光もあるが、導光棒１１の裏面１３、側面１４及び１５、反射シート５０等によって反射され、何れは、再度反射面１２で散乱して、面発光装置１の外部へ出光することとなる。
【００４７】
前述したように、導光棒１１は、裏面１３、側面１４及び１５を全て、平滑且つクリアに磨き仕上げがなされているため、導光棒１１に進入した光は、実質的に進入した導光棒１１内のみを進むか又はその導光棒１１の発光面１２から出光し、隣り合う他の導光棒１１へは拡散していかない構成となっている。
【００４８】
図６は、導光棒の積層方法の他の例を示す図である。
【００４９】
前述した例（図５参照）では、導光棒１１の側面同士をそのまま並べて積層した。しかしながら、図６に示すように、導光棒１００の側面１４に沿って凸部１０１を形成し、側面１５に沿って凹部１０２を形成して、隣り合う導光棒１００同士の凸部１０１と凹部１０２とを、図中の矢印Ｂの方向に勘合させるようにして積層させることができる。なお、図６では、導光棒１００をその端面側から観察している。
【００５０】
このように構成することによって、積層体１０及び／又は面発光装置１の組み立てを簡単に行うことが可能となる。
【００５１】
図７は、導光棒の積層方法の更に他の例を示す図である。
【００５２】
図５に示した例では、導光棒１１の側面同士をそのまま並べて積層した。しかしながら、図７（ａ）に示すように、導光棒１１０の側面１４に沿って凸部１１１を形成し、側面１５に沿って凹部１１２を形成して、隣り合う導光棒１００同士の凸部１０１と凹部１０２とを、図７（ｂ）の矢印Ｃの方向にスライドさせながら勘合させるようにして積層させることができる。図７（ａ）では、導光棒１１０をその端面側から観察している。
【００５３】
このように構成することによって、積層体１０及び／又は面発光装置１の組み立てを簡単に行うことが可能となり、さらに接着剤等を利用しなくても、導光棒同士が一体化して、積層体の構造を強固にすることが可能となる。
【００５４】
図８は、積層体の発色を説明するための図である。
【００５５】
図８（ａ）は、複数の導光棒１１から構成される積層体１０を利用した場合を示している。前述したように、導光棒１１は、裏面１３、側面１４及び１５を全て、平滑且つクリアに磨き仕上げがなされているため、導光棒１１に進入した光は、実質的に進入した導光棒１１内のみを進み、進入した導光棒１１の発光面１２からのみ出光し、隣り合う他の導光棒１１へは拡散していかない。すなわち、制御部３８は、ストライプ柄を積層体１０上に表示することができる。
【００５６】
したがって、図８（ａ）に示すように、各導光棒１１に対応するＬＥＤ３１が、Ｒ光とＢ光を交互に射出する場合、導光棒１１の発光面１２も交互にＲ色とＢ色を発光することとなる。
【００５７】
図８（ｂ）は、複数の他の導光棒１２０から構成される積層体２００を利用した場合を示している。他の導光棒１２０では、導光棒１１と異なり、発光面と隣り合う側面について、平滑且つクリアな磨き仕上げを行っていない。即ち、導光棒１２０では、発光面と隣り合う側面も、発光面と同様に、粗面化処理がなされている。したがって、導光棒１２０に進入した光が発光面と隣り合う側面で界面全反射されることがない。したがって、導光棒１２０に進入した光は、左右の隣り合う他の導光棒へ拡散してしまい、積層体２００全体としては、複数の色が交じり合った色を出光することとなる。
【００５８】
したがって、図８（ｂ）に示すように、各導光棒１２０に対応するＬＥＤ３１が、Ｒ光とＢ光を交互に射出する場合、積層体２００全体としては、Ｒ色とＢ色が交じり合った赤紫色の光を出光することとなる。
【００５９】
図９は、積層体の他の発色を説明するための図である。
【００６０】
図９の例では、導光棒１１の図中上部の第１のＬＥＤ光源３０からＲ色を発光させ、導光棒１１の図中下部の第２のＬＥＤ光源４０からＢ色を発光させることによって、積層体１０の上部領域９０１でＲ色の発光をさせ、積層体１０の下部領域９０３でＢ色の発光をさせ、積層体１０の中間部９０２で、Ｒ色とＢ色が交じり合った赤紫色の発光をさせている。なお、混色の割合は、第１のＬＥＤ光源３０と第２のＬＥＤ光源４０の発光強度を制御することによって、任意に決定することができる。
【００６１】
図１０は、本発明に係る他のパネル型面発光装置の断面図である。
【００６２】
図１０に示す他のパネル型面発光装置２は、図２に示したパネル型面発光装置１と比較して、反射層５０及び枠体２０の裏面の代わりに、裏面の無い枠体２２及び第２の保護プレート２３を有している点が異なっている。なお、第２の保護プレート２３は、保護プレート２１と同様に、半透明な樹脂で形成された板状体である。
【００６３】
さらに、パネル型面発光装置２では、裏面１３も発光面１２と同じように光偏向手段を有する導光棒１１´を有している。したがって、パネル型面発光装置２では、積層体１０の両面から面発光を行うことができるように構成されている。なお、パネル型面発光装置２において、発光面１２にのみ光偏向手段を有する前述した導光棒１１を用いても、光偏向手段における光の散乱・反射によって、第２の保護プレート２３側にも面発光を行うことができる。
【００６４】
このように、本発明に係る面発光装置１では、導光棒の粗面化処理された樹脂表面から光を発光させるので、淡く、やさしい、エコロジックな色、例えば氷の中から発光がなされているような、照明装置を構成することが可能となった。
【００６５】
以上、本発明に係る面発光装置を、壁掛け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ができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】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】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】ＬＥＤ光源部の概略構成を示す図である。
【図４】導光棒の一例を示す図である。
【図５】積層体とＬＥＤ光源部との関係を示す斜視図である。
【図６】導光棒の積層方法の他の例を示す図である。
【図７】導光棒の積層方法の更に他の例を示す図である。
【図８】積層体の発色を説明するための図である。
【図９】積層体の他の発光を説明するための図である。
【図１０】本発明に係る他のパネル型面発光装置の断面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１、２    壁掛けパネル型面発光装置
１０、２００    積層体
１１、１１′、１００、１１０、１２０    導光棒
２０、２２    枠体
３０    第１のＬＥＤ光源部
３１、４１    ＬＥＤ
３３、４３    リフレクター部
３８    制御部
Ｒ    光偏向手段
【図１】
2007227074.tif 000003
【図２】
2007227074.tif 000004
【図３】
2007227074.tif 000005
【図４】
2007227074.tif 000006
【図５】
2007227074.tif 000007
【図６】
2007227074.tif 000008
【図７】
2007227074.tif 000009
【図８】
2007227074.tif 000010
【図９】
2007227074.tif 000011
【図１０】
2007227074.tif 000012