(57)【要約】【課題】均一に面発光しながらも光源周りの光散乱体の面積密度をあげ、薄型化あるいは構成の簡素化を可能にした導光部材を提供する。【解決手段】導光体の一面に低屈折率部材と光散乱体を複数配置し、複数の光散乱体のうち一部の光散乱体が、前記低屈折率部材の上に少なくとも一部分が重なって配置されており、前記複数の光散乱体のうち他の一部の光散乱体が、少なくとも一部分は前記低屈折率部材と重ならないよう配置する。【選択図】図２
2012059676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を導光する導光体と、
前記導光体の一面に複数配置された光散乱体と、
前記導光体の前記一面に配置され、前記導光体よりも屈折率の低い低屈折率部材とを有し、
前記複数の光散乱体のうち一部の光散乱体が、前記低屈折率部材の上に少なくとも一部分が重なって配置されており、
前記複数の光散乱体のうち他の一部の光散乱体が、少なくとも一部分は前記低屈折率部材と重ならないよう配置されている、導光部材。
【請求項２】
前記複数の光散乱体のうち一部の光散乱体と、前記複数の光散乱体のうち前記他の一部の光散乱体とでは、光散乱体の面積のうち前記低屈折率部材の上に重なっている部分の占める割合が異なることを特徴とする、請求項1に記載の導光部材。
【請求項３】
前記導光部材は光源からの光を取り込むための入光部を有しており、前記複数の光散乱体の前記低屈折率部材と重なっている部分の占める割合が、入光部に近い側で大きくされたことを特徴とする、請求項２に記載の導光部材。
【請求項４】
前期導光部材は光源からの光を取り込むための入光部を有しており、前記複数の光散乱体のうち一部の光散乱体が、入光部に近い側で前記低屈折率部材の上に全面が重なるよう配置されたことを特徴とする、請求項２に記載の導光部材。
【請求項５】
前期導光部材は光源からの光を取り込むための入光部を有し、前記複数の光散乱体のうち他の一部の光散乱体は入光部から遠い側で、前記低屈折率部材の上に全面が重ならないよう配置されたことを特徴とする、請求項２に記載の導光部材。
【請求項６】
前記複数の光散乱体は、白色インクによって形成されることを特徴とする請求項２に記載の導光部材。
【請求項７】
前記複数の光散乱体は、ドット状に形成されることを特徴とする、請求項２に記載の導光部材。
【請求項８】
前記低屈折率部材は、ドット状に形成されることを特徴とする、請求項２に記載の導光部材。
【請求項９】
前記複数の光散乱体は、インクジェットによって形成されることを特徴とする請求項２に記載の導光部材。
【請求項１０】
前記低屈折率部材は、インクジェットによって形成されることを特徴とする請求項２に記載の導光部材。
【請求項１１】
前記複数の光散乱体は、前記導光体の一面内で密度分布を有することを特徴とする請求項２に記載の導光部材。
【請求項１２】
前記低屈折率部材は、前記導光体の一面内で密度分布を有することを特徴とする請求項２に記載の導光部材。
【請求項１３】
前記低屈折率部材は、前記導光体の一面の少なくとも一部分に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の導光部材。
【請求項１４】
前記複数の光散乱体の少なくとも一部および前記低屈折率部材の少なくとも一部はドット状に形成され、前記ドット状に形成された低屈折率部材と重なりを有する前記ドット状の複数の光散乱体は、前記ドット状に形成された低屈折率部材よりもドット面積が小さいことを特徴とする請求項２に記載の導光部材。
【請求項１５】
前記複数の光散乱体の少なくとも一部および前記低屈折率部材の少なくとも一部は、略同じサイズのドット状に形成され、前記ドット状に形成された低屈折率部材と前記ドット状に形成された複数の光散乱体は位置がずれて配置されていることを特徴とする請求項２に記載の導光部材。
【請求項１６】
前記複数の光散乱体の少なくとも一部および前記低屈折率部材の少なくとも一部は、略同じサイズのドット状にずれて重なって配置され、これらの重なって配置されたドットの組み合わせが、面内に密度分布を持って配置されていることを特徴とする請求項２に記載の導光部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶やロゴなどを照明するための導光部材に関し、特に、導光体からの光り取り出し手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶やロゴを照明するための照明装置の中には、導光部材を使用して照明を行うものが存在する。このような液晶やロゴを照明するために用いる導光部材としては、均一に面発光するものが望ましい。均一に面発光する導光部材としては、たとえば白色の光散乱体を導光部材の一面に面積密度を変えて配置したものがある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３４７０１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術に係る導光部材では、平均輝度は面内で一様であっても、光源周りは面積密度が疎になるため、光散乱体が存在する部分がドット状に目立つという問題を有していた。また、導光部材を薄型化するほど光源周りの密度分布は疎になり、薄型化は困難であった。あるいは、密度分布の疎となっている領域を目立たなくするために、拡散板を配置したり、ロゴを拡散部材で形成したりするなど、構造が複雑になるという問題を有していた。
【０００５】
本発明は、このような実情を鑑みてなされたもので、その目的は、均一に面発光しながらも光源周りの光散乱体の面積密度をあげ、薄型化あるいは構成の簡素化を可能にした導光部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る導光部材は、
光を導光する導光体と、
前記導光体の一面に複数配置された光散乱体と、
前記導光体の前記一面に配置され、前記導光体よりも屈折率の低い低屈折率部材とを有し、
前記複数の光散乱体のうち一部の光散乱体が、前記低屈折率部材の上に少なくとも一部分が重なって配置されており、
前記複数の光散乱体のうち他の一部の光散乱体が、少なくとも一部分は前記低屈折率部材と重ならないよう配置されていることを特徴とする。
【０００７】
かかる構成によると、導光体を伝播する光のうち、低屈折率部材と重なっている光散乱体の領域に向かう光は、導光部材と低屈折率部材の屈折率差によって全反射して導光部材内を伝播し続ける成分と、全反射せずに光散乱体に入射し拡散して率先して導光部材の外へ取り出される拡散成分に分けることができるため、光取出しにおける高度な輝度の制御が可能となる。
【０００８】
また本発明は、前記複数の光散乱体のうち一部の光散乱体と、前記複数の光散乱体のうち前記他の一部の光散乱体とでは、光散乱体の面積のうち前記低屈折率部材の上に重なっている部分の占める割合が異なることを特徴とする。
【０００９】
かかる構成によると、低屈折率部材と光散乱体の重なっている面積を変化させることで、低屈折率部材で全反射する成分の光量を制御できる。
【００１０】
また本発明は、前記導光部材は光源からの光を取り込むための入光部を有しており、前記複数の光散乱体の前記低屈折率部材と重なっている部分の占める割合が、入光部に近い側で大きくされたことを特徴とする。
【００１１】
かかる構成によると、入光部に近い側で光散乱体の低屈折率部材と重なっている部分の占める割合を大きくすることで、低屈折率部材で全反射する成分を増やすことができるため、光を導光部材から取り出しながら、より遠くまで光を導くことができる。
【００１２】
また本発明は、前期導光部材は光源からの光を取り込むための入光部を有しており、前記複数の光散乱体のうち一部の光散乱体が、入光部に近い側で前記低屈折率部材の上に全面が重なるよう配置されたことを特徴とする。
【００１３】
かかる構成によると、入光部に近い側で光散乱体に向かう光の導光成分を最大にできるため、より遠くまで光を導くことができる。
【００１４】
また本発明は、前期導光部材は光源からの光を取り込むための入光部を有し、前記複数の光散乱体のうち他の一部の光散乱体は入光部から遠い側で、前記低屈折率部材の上に全面が重ならないよう配置されたことを特徴とする。
【００１５】
かかる構成によると、入光部側から遠い側で拡散成分を最大にできるため、光を効率よく取り出すことができる。
【００１６】
また本発明は、前記複数の光散乱体は、白色インクによって形成されることを特徴とする。
【００１７】
かかる構成によると、入射光の色が変わる場合にも導光部材からの取り出し光として同じ色が得られるため、デザイン性を高めることができる。
【００１８】
また本発明は、前記複数の光散乱体は、ドット状に形成されることを特徴とする。
【００１９】
かかる構成によると、光散乱体をドット状に形成することで、広い面積を塗る場合と比べて厚みムラが少なくなり、光学的に安定した光散乱体を形成できるようになる。
【００２０】
また本発明は、前記低屈折率部材は、ドット状に形成されることを特徴とする。
【００２１】
かかる構成によると、低屈折率部材をドット状に形成することで、広い面積を塗る場合と比べて厚みムラが少なくなり、特に光散乱体を重ねて配置する場合にも形成が容易になり安定した光学特性を確保できる。
【００２２】
また本発明は、前記複数の光散乱体は、インクジェットによって形成されることを特徴とする。
【００２３】
かかる構成によると、光散乱材をドット状に位置精度良く形成できる。
【００２４】
また本発明は、前記低屈折率部材は、インクジェットによって形成されることを特徴とする。
【００２５】
かかる構成によると、低屈折率部材をドット状に位置精度良く形成できる。
【００２６】
また本発明は、前記複数の光散乱体は、前記導光体の一面内で密度分布を有することを特徴とする。
【００２７】
かかる構成によると、導光体の一面内で密度分布を有するように光散乱体を形成することで、比較的広い面積度導光部材であっても、輝度の均一性が確保できるようになると共に、複数面に形成する場合よりも一面に形成することでコストを抑えることができる。
【００２８】
また本発明は、前記低屈折率部材は、前記導光体の一面内で密度分布を有することを特徴とする。
【００２９】
かかる構成によると、導光体の一面内で密度分布を有するように低屈折率部材を形成することで、低屈折率部材が必要ない部分の低屈折率部材を極力減らすことができるので、樹脂コストを減らすことができる。
【００３０】
また本発明は、前記低屈折率部材は、前記導光体の一面の少なくとも一部分に形成されていることを特徴とする。
【００３１】
かかる構成によると、他の一部分は低屈折率部材が無いため、光を最大限取り出すことができ、光取り出し効率を高めることができる。
【００３２】
また本発明は、前記複数の光散乱体の少なくとも一部および前記低屈折率部材の少なくとも一部はドット状に形成され、前記ドット状に形成された低屈折率部材と重なりを有する前記ドット状の複数の光散乱体は、前記ドット状に形成された低屈折率部材よりもドット面積が小さいことを特徴とする。
【００３３】
かかる構成によると、低屈折率部材のドットが光散乱体のドットよりも大きく形成されるため、低屈折率部材の上に光散乱体を完全に重ねたい場合にドット形成の際の位置ずれを寛容でき、照光品位を安定に保つことができる。
【００３４】
また本発明は、前記複数の光散乱体の少なくとも一部および前記低屈折率部材の少なくとも一部は、略同じサイズのドット状に形成され、前記ドット状に形成された低屈折率部材と前記ドット状に形成された複数の光散乱体は位置がずれて配置されていることを特徴とする。
【００３５】
かかる構成によると、光散乱体および低屈折率部材の面積密度の変化を単位面積当たりのドット数の変化で表現できると共に、低屈折率部材との重なりのずれをドットの位置ずれで表現できるため、面内に重なり具合の変化が分布する場合も容易に形成することができる。
【００３６】
また本発明は、前記複数の光散乱体の少なくとも一部および前記低屈折率部材の少なくとも一部は、略同じサイズのドット状にずれて重なって配置され、これらの重なって配置されたドットの組み合わせが、面内に密度分布を持って配置されていることを特徴とする。
【００３７】
かかる構成によると、重なって配置されたドットを面内に密度分布を持って配置することで、高度な輝度均一性を図ることができる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明の導光部材は、低屈折率部材を介して光散乱体を配置することで、より高度な光取り出しの制御が可能になる。よって光を取り出しながらより遠くまで導光部材を導光させることができるようになる。また、低屈折率部材と光散乱体の重なり具合を変化させることで低屈折率部材での全反射成分の光量を制御できると共に、それらの密度分布を変化させることでより高度な輝度均一性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】第１の実施の形態に係る導光部材１００の正面図である。
【図２】第１の実施の形態に係る導光部材１００の断面図である。
【図３】第１の実施の形態に係る導光部材１００の光源に近い側の光散乱体および低屈折率部材の積層構造をしめす断面拡大図である。
【図４】第１の実施の形態に係る導光部材１００の光取り出し領域中央部いんおける光散乱体および低屈折率部材の積層構造をしめす断面拡大図である。
【図５】第１の実施の形態に係る導光部材１００の光源から遠い側の光散乱体および低屈折率部材の積層構造をしめす断面拡大図である。
【図６】第２の実施の形態に係る導光部材１００の光源に近い側の光散乱体および低屈折率部材の積層構造をしめす断面拡大図である。
【図７】第２の実施の形態に係る導光部材１００の光取り出し領域中央部いんおける光散乱体および低屈折率部材の積層構造をしめす断面拡大図である。
【図８】第２の実施の形態に係る導光部材１００の光源から遠い側の光散乱体および低屈折率部材の積層構造をしめす断面拡大図である。
【図９】第３の実施の形態に係る導光部材１００の断面図である。
【図１０】従来の導光部材で光取り出し領域の輝度を均一化した場合の光拡散体の配置図である。
【図１１】第３の実施形態における光取り出し領域の輝度を均一化した場合の光散乱体の配置図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
〈第１実施形態〉
本発明に係る導光部材の第１実施形態を図１乃至５を用いて説明する。
図１は第１実施形態に係る導光部材の平面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図２のＢ部詳細図、図４は図２のＣ部詳細図、図５は図２のＤ部詳細図である。
【００４１】
本例の導光部材１００は、図１及び図２に示すように、光を導光させるための透明なガラスや透明なプラスチックからなる導光体１から構成されている。導光体１の端面には、光源３が配置されている。導光体１の少なくとも１面には、光取り出し領域２が形成されており、光源３で発せされた光は、導光体１を導光して光取り出し領域２において導光体１の内部から外部へ光が取り出され、光源３での点発光を光取り出し領域２における面の発光に変換することができる。
【００４２】
光源３としては、ＬＥＤを用いることができる。ＬＥＤは、小型にして消費電力が小さいので、導光部材１００を薄型化できると共に、導光部材１００使用時の消費電力を抑制できる。なお、ＬＥＤには、全面発光タイプ、両側面発光タイプ、片面発光タイプなどの様々なバリエーションがあるので、必要に応じて所要の発光ダイオードを選択することにより、多用途に適用可能な導光部材１００を容易に作成することができる。
【００４３】
光取り出し領域２には、図３乃至図５で示すように低屈折率部材４と光散乱体５から構成される光取り出し手段が形成される。導光体１を伝播する光のうち、低屈折率部材と重なっている光散乱体の領域に向かう光は、導光体１と低屈折率部材の屈折率差によって全反射して導光体１内を伝播し続ける成分と、全反射せずに光散乱体に入射し拡散して導光部材１００の外へと取り出される拡散成分に分けることができるため、光取出しにおける高度な輝度の制御が可能となる。すなわち、光取り出し手段一つあたりの光量を低屈折率部材によって制御することにより、光取り出し手段の面積密度を高めたままで光量を調整することができる。
【００４４】
低屈折率部材４は導光体１よりも屈折率の低い材料を用いる。導光体１としてはガラスの場合フリントガラス（屈折率１．５５以上）、プラスチックの場合ポリカーボネート（屈折率（１．５８）を使用する。この場合低屈折率部材４としてはフッ素樹脂やシリコーン樹脂（屈折率１．４）を使用することもできるが、導光体１や光散乱体５との密着性を考えるとウレタンやアクリルの樹脂（屈折率１．５）を使用するとよい。
【００４５】
光散乱体５は、ウレタンやアクリルなどのバインダに白色の顔料を混ぜたインクを使用すると良い。この場合低屈折率部材４と光散乱体５のバインダは同種の材料とすることで密着性をあげることができる。
【００４６】
低屈折率部材４と光散乱体５はドット状に形成されている。このことにより、広い面積を塗る場合と比べて厚みムラが少なくなるとともに、低屈折率部材４に光散乱体５重ねて配置する場合にも形成が容易になり安定した光学特性を確保できる。
【００４７】
本実施例においては、図３乃至図５に示すように、光散乱体５は、低屈折率部材４の上に重なっている部分の占める割合が異なっている。具体的には、光散乱体５の低屈折率部材４と重なっている部分の占める割合を入光部に近い側で大きくすることで、低屈折率部材で全反射する成分を増やすことができるため、光を導光部材１００から取り出しながら、より遠くまで光を導くことができ、入光部に近い側で高い面積密度で抑えた光量を得ることが、遠い側でも十分な光量を得ることができ輝度を均一化できる。
【００４８】
また、図４に示すように、光散乱体５と低屈折率部材４は、略同じサイズのドット状に形成され、前記ドット状に形成された低屈折率部材と前記ドット状に形成された複数の光散乱体は位置がずれて配置される。このようにすることで、光散乱体５および低屈折率部材４の面積密度の変化を単位面積当たりのドット数の変化で表現できると共に、低屈折率部材との重なりのずれをドットの位置ずれで表現できるため、面内に重なり具合の変化が分布する場合も容易に形成することができる。また、インクジェットは位置精度よく複数回の印刷ができるため、低屈折率部材４と光散乱体５を順にインクジェットで印刷することで重なり具合を精度よく表現できる。
【００４９】
これら光散乱体５は、白色インクによって形成されるているため、光源３の色を反映した発効を得ることができる。また、光源３として複数色のＬＥＤを用いた場合など入射光の色が変えることができる場合にも導光部材１００からの取り出し光として同じ色が得られるため、デザイン性を高めることができる。
【００５０】
また低屈折率部材４と光散乱体５に密度分布を付与することで、比較的広い面積度導光部材１００であっても、輝度の均一性が確保できるようになると共に、低屈折率部材が必要ない部分の部材を減らすことができ、さらに複数面に形成する場合よりも一面に形成することでコストを抑えることができる。
【００５１】
これら光散乱体５と低屈折率部材４で、略同じサイズのドット状にずれて重なって配置されたドットの組み合わせを、面内に密度分布を持って配置されていることで、高度な輝度均一性を図ることができる。
【００５２】
〈第２実施形態〉
次に、本発明に係る導光部材１００の第２実施形態を、図６乃至図８を用いて説明する。本例の導光部材１００の基本構成は、第１実施形態に係る導光部材１００と同じであるため、異なる部分について主に説明し、同一または相当する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。図１、図２は共通するためそのまま本実施例の説明にも用いる。図６は本実施例における図２のＢ部詳細図、図７は本実施形態における図２のＣ部詳細図、図８は本実施形態における図２のＤ部詳細図である。
【００５３】
図６で示すように、光散乱体５は、入光部に近い側で低屈折率部材４の上に全面が重なるよう配置される。これにより、入光部に近い側で光散乱体に向かう光の導光成分を最大にできるため、より遠くまで光を導くことができる。
【００５４】
図８で示すように、入光部から遠い側には低屈折率部材４を配置せず、光散乱体５が全面で導光体１に接するよう配置される。これにより、入光部側から遠い側で拡散成分を最大にできるため、光を効率よく取り出すことができる。
【００５５】
また、図６で示すように光散乱体５と低屈折率部材４はドット状に形成され、光散乱体５のドット面積は低屈折率部材４のドット面積よりも小さいように形成される。このようにすることで、低屈折率部材４の上に光散乱体５を完全に重ねたい場合にドット形成の際の位置ずれを寛容でき、照光品位を安定に保つことができる。
【００５６】
〈第３実施形態〉
次に、本発明に係る導光部材１００の第３実施形態を説明する。
【００５７】
本例の導光部材１００の基本構成は、第１実施形態乃至第２実施形態に係る導光部材１００と同じであるため、異なる部分について主に説明し、同一または相当する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。図１は共通するためそのまま本実施例の説明にも用いる。図９は本実施形態における導光部材１００のＡ−Ａ断面図である。
【００５８】
本例の導光部材１００の散乱体５は、図９におけるＢ部においては第２の実施形態と同様に図６で示すように入光部に近い側で低屈折率部材４の上に全面が重なるよう配置され、図９におけるＣ部においては第２の実施形態Ｄ部と同様に図８で示すように入光部から遠い側で、低屈折率部材４の上に全面が重ならないように配置される。このような配置においても、入光部に近い側で高い面積密度で抑えた光量を得ることが、遠い側でも十分な光量を得ることができ輝度を均一化できる。
【００５９】
本実施形態の導光部材１００と、従来の導光部材との比較を行った。図１０は、従来の導光部材における光散乱体の配置パターンを示したものである。従来の導光板とはすなわち、導光体上に図８に示すような光散乱体のみが分散配置されたものである。光量を均一化するため、光源に近い左側で配置密度が小さく、光源に遠い右側で配置密度が大きくなっているが、光源に近い側ではかなりまばらとなり、ドット状に目立ってしまっていた。
【００６０】
次に、図１１は本実施形態の導光部材１００の光拡散材の配置パターンを示したものである。本実施形態の導光部材１００は光取り出し領域のうち光源に近い側の略半分まで図６のように低屈折率部材４の上に光散乱体５が形成されており、残り半分には図８のように光散乱体５が直接導光部材１００に形成されている。光量が均一となるよう、光源に近い左側で配置密度が小さくなるが、低屈折率部材があるために光散乱体一つあたりの光量が少ないため、図１０よりも配置密度を高めることができる。中央付近まで配置密度が徐々に上げて光量を均一化する、低屈折率部材を形成しない領域からは、光散乱体一つあたりの光量が増えるため再度配置密度を低めて光源に遠い領域に向かって再度配置密度が上昇していく。
【００６１】
光取り出し領域２に対して、光散乱体５の占める面積比率としては従来の導光部材１００で６０％、本発明の導光部材１００で７４％であった。このように、本発明の構成とすることで、光取り出し領域２における光散乱体の占有面積を上げてドットを見えづらくし、取り出し効率を上げることができる。なお、第２、第１の実施形態においては、中間的な制御も可能となるため、第３の実施形態よりもさらにきめ細かい制御が可能となる。
【００６２】
本発明は上記の実施形態に限られるものではない。例えば、必要に応じてドットの配置密度の変化をより小さくしたり、ドットの配置密度を変化させずに光量を均一化することも可能となる。また、均一化するのみでなく、必要な部分のみ輝度を高くするなど、用途に応じた制御も可能となる。
【符号の説明】
【００６３】
１    導光体
２    光取り出し領域
３    光源
４    低屈折率部材
５    光散乱体
１００  導光部材
【図１】
2012059676.tif 000003
【図２】
2012059676.tif 000004
【図３】
2012059676.tif 000005
【図４】
2012059676.tif 000006
【図５】
2012059676.tif 000007
【図６】
2012059676.tif 000008
【図７】
2012059676.tif 000009
【図８】
2012059676.tif 000010
【図９】
2012059676.tif 000011
【図１０】
2012059676.tif 000012
【図１１】
2012059676.tif 000013