JP2004062139A

JP2004062139A - ライトガイド

Info

Publication number: JP2004062139A
Application number: JP2003004796A
Authority: JP
Inventors: Yoshimasa Tatewaki; 帯刀　慶真
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2002-06-07
Filing date: 2003-01-10
Publication date: 2004-02-26

Abstract

【課題】フロントライト用のライトガイドを提供する。特に、長時間に亘ってその透明性を維持することができ、同時にアンチグレア効果が得られ、さらに高照度かつ照度ムラの少ない面状光を生成することが可能なライトガイドを提供する。
【解決手段】ライトガイドを構成する導光体において、光放射面と反対側の観察面上に、互いに異なる屈折率の２種以上の光透過性材料からなる光拡散層を設け、光導入面から導入される光が当該光拡散層で反射、拡散される構成とする。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は各種液晶モニタや車両のライセンスプレートなどの照明に利用できる、フロントライト用のライトガイドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、ＰＣや携帯情報端末などの液晶モニタ用の照明方法として一般にバックライト方式が利用されている。バックライト方式では照射対象（例えば液晶）の背面側に設置されたライトガイド（導光部材）からの光によって照明が行われる。バックライト用のライトガイドでは裏面に白色の印刷、塗装を施したり、反射性のシートを貼着するなどして前面側から放射する光の均一化が図られる。
一方、照射対象の前面（観察面）側にライトガイドを設置し、ライトガイドの裏面から放射される光によって照明を行う方式、即ちフロントライト方式も一部の用途において使用されている。この方式では看者と照明対象との間にライトガイドが介在することとなるためライトガイド自体に高い透明性が要求される。従って、バックライト方式のようにその表面に白色の印刷などを施したライトガイドを用いることはできない。フロントライト用のライトガイドとして、ライトガイドの観察面側の表面に微細な溝を形成することにより当該表面での光の拡散を促進し、もって放射する光の均一化を図る方法が提案されている（特願２００１−３８０５１９号）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような溝を利用したライトガイドでは良好な光の拡散効果を期待できる一方で、車両のライセンスプレート用の照明など屋外での使用を考えた場合にはライトガイド表面の溝内に埃等が溜まることによってライトガイドの透明性が低下する惧れがある。また、形成する溝の態様如何によっては溝自体がライトガイドの透明性の妨げとなる場合がある。さらに、微細な溝を形成するためには高度に制御された条件で表面加工を行う必要があり、加工費の上昇が問題となる。
尚、フロントライト方式ではライトガイドの観察面に対して外部から入射する光によるグレア（反射）の発生を防止することが要望される。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は以上の課題に鑑みなされたものであって、次の構成を提供する。
光源からの光を導入する光導入面と、導入された光を外部に放射する光放射面と、及び該光放射面と反対側に形成される観察面と、を備える導光体と、
前記観察面上に形成される光拡散層であって、互いに異なる屈折率の２種以上の光透過性材料からなる光拡散層と、
を備えるライトガイド。
【０００５】
かかる構成によれば、導光体の観察面上に光透過性材料からなる光拡散層が別途形成される。これにより導光体表面に溝等の凹凸を必然的に伴うことがなくなることから、ライトガイド表面に汚れ等が付着しにくくなり、長時間の使用によってもその機能を維持することができる。また、この光拡散層は印刷、塗布などの比較的簡易な方法で形成することが可能であることから、ライトガイド製造コストの低下が図られることとなる。
一方、導光体表面に形成される光拡散層は互いに異なる屈折率の２種以上の光透過性材料からなるためその透明性は高く、同時に構成成分同士の屈折率の差によって良好な光の反射、拡散を行うことができる。従って、フロントライト用に必要とされる透明性を確保しつつ、かつ均一化された光をその光放射面から放射可能なライトガイドとなる。
さらに、このような光拡散層を形成することにより艶消し効果が奏され、導光体の観察面表面におけるグレアの発生を防止ないし低下させることができる。
以下、本発明の各部材について説明する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
導光体は光源からの光を導入する光導入面、導入された光を外部に放射する光放射面、及び光放射面と反対側に形成される観察面を備える。例えば平板状（六面体）の導光体を用い、面積が最大の一組の面を光放射面及び観察面とし、その他の面（端面）のいずれかを光導入面とすることができる。この場合、２以上の端面を光導入面とすることもできる。
導光体の形状は平板状に限定されるものではなく、例えば平板状を基本として一部に凹凸を形成した形状や、光導入面、光反射面及び／又は観察面の一部又は全部を曲面とした形状等を採用することができる。また、平板状に限られず、例えば概略棒状であってもよい。
【０００７】
照明対象の大きさを考慮して、照明対象の全体をカバーできる平面視面積の光放射面を有する導光体を用いることが好ましい。よりコンパクトに構成するため、その光放射面の平面視形状が照明対象と略同一ないしは若干大きい導光体を用いることがさらに好ましい。
導入される光を照明対象に照射するというライトガイドの作用が十分に得られ且つ強度的に問題がない限りにおいて、できるだけ薄い導光体を用いることが好ましい。例えば、導光体として１ｍｍ〜１５ｍｍ厚の導光板を用いることができる。これよりも薄いと機械的強度が十分に得られないため好ましくない。また、これより厚いと照明対象に固定して使用する場合等では無用に設置スペースを必要として好ましくないことは勿論のこと、製造コストが上昇するため好ましくない。好ましくは２ｍｍ〜１０ｍｍ厚、更に好ましくは２ｍｍ〜５ｍｍ厚の導光板を用いることができる。
【０００８】
導光体の光導入面、光放射面、及び観察以外の面に光反射層を形成することが好ましい。当該面からの光の漏洩を防止することで光放射面からの効率的な光の放射を行うためである。尚、光反射層を設ければこれによって光の反射のみならず光の拡散も行われるため、導光体内での光の拡散を促進でき、もって光放射面からより均一な光を放射することができる。
【０００９】
導光体の光放射面、又は観察面の表面に凹凸部を形成することができる。両面にそれぞれ凹凸部を形成することもできる。この凹凸部によって、導光体に導入された光源の光を反射させ、導光体内での光の乱反射、拡散を促進できる。
ここでの凹凸には三角溝、角溝、丸溝などの溝形状、及びピット形状などが含まれる。異なる形状の凹凸を複数組み合わせて用いても良い。このような凹凸を連続的に形成することもでき、またドット状など不連続的に形成することもできる。また、規則的に形成されていてもランダムに形成されていてもよい。
このような凹凸部は針状あるいは鋸歯状の加工具を用いて導光体の表面の一部を削り取ることや、導光体の表面にカッティング処理や研磨処理などを施すことにより形成することができる。または所望の凹凸部が形成されるような型を用いた型成形によって導光体を作製することによっても、このような凹凸部を形成することができる。
尚、以上のような凹凸部を形成する場合には汚れ等の付着を防止するために当該凹凸部の形成された導光体表面が平坦となるような表面コーティングを施すことが好ましい。
【００１０】
導光体の観察面に、光源から遠ざかるにつれて光放射面側にテーパーする面を形成することができる。導光体の観察面の全体をこのようなテーパー面とすることもできる。例えば、板状の導光体を採用しその上端面に対向して光源を配置する場合において、導光体の観察面を上端面から下端面に向かってテーパーする面とすることができる。導光体の観察面をこのようなテーパー面とした場合において、例えば導光体の上端面から光源の光をその光軸が導光体の光放射面に平行となるようにして導入すれば、導入光は効率的に導光体の観察面に至り、続いてその表面に形成される光拡散層に至ることとなり、光拡散層による効率的な光の反射、拡散が生ずる。これにより導光体内での光の分布が一層均一化され、照度ムラのより少ない光を導光体の光放射面から放射することができる。
【００１１】
導光体の材質は光源の光に対して透過性であれば特に限定されない。好ましくは透明（無色透明、有色透明を含む）な材料により導光体を構成する。また、加工が容易で耐久性に優れた材料により導光体を構成することが好ましい。導光体の材料としては、例えば、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂、ガラス等を用いることができる。
【００１２】
導光体として、光源を収納するための溝部を有するものを採用することもできる。かかる構成では例えば導光体の一部に光源を収納するための空間が設けられる。具体的には導光体の端面（上端面、下端面、或は左右端面）に光源を収納するための溝部を設けることができる。このような溝部を有する導光体を採用した場合には光源と導光体とが一体的に構成されるため密封性が向上し、防塵、防水効果の高い照明装置となる。また、良好な導光効率や組立工数の低減が期待できる。他方、光源を導光体外に配置する構成、即ち光源を導光体と別体とする構成によれば光源及び導光体の設計自由度が高まり両者をコンパクトにできる。また、光源については簡易な構造によっても十分な防水・防塵効果を得ることができる。
【００１３】
導光体の観察面上には光拡散層が形成される。この光拡散層は互いに異なる屈折率の２種以上の光透過性材料によって構成される。具体的には、例えば光透過性の基材の中に当該基材と異なる屈折率の材料からなる粒子を一種以上混ぜ込んだ材料によって光拡散層を形成することができる。ここでの基材としては光透過率が高い材料を好適に用いることができる。例えばエポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、又はポリカーボネート樹脂が採用される。基材の材料として２種以上の材料を用いることもできる。一方、基材に混ぜ込む粒子の材料としては光透過率が高く、かつ基材と異なる屈折率を有するものであれば特に限定されず、例えばアクリル樹脂又はガラス等を用いることができる。粒子の大きさ（粒径）は特に限定されないが、これが大きすぎると粒子が肉眼で直接観察されてライトガイドの表面意匠性が低下する惧れがある。したがって粒子の粒径は光拡散層厚より小さいことが好ましい。より具体的な粒子径としては、例えば平均粒子径が３μｍ〜２０μｍ、好ましくは６μｍ〜１２μｍである。
【００１４】
ここで、光拡散層中の粒子含有率は、必要とされる光拡散層の光透過率及び粒子の分散度や塗付性、基材及び粒子それぞれの光透過率、必要とされるグレア防止効果の程度等を考慮して定めることができ、例えば重量基準で基材：粒子が１００：１〜１００：５０、好ましくは１００：１０〜１００：４０とする。
【００１５】
光拡散層の厚さについても同様に必要とされる光拡散層の光透過率やそれに含有される粒子の平均粒子径等を考慮して定めることができ、例えば１μｍ〜５０μｍ、好ましくは５μｍ〜３０μｍ、さらに好ましくは１０μｍ〜２０μｍの厚さとする。ただし、光拡散層の厚さはそれに含有される粒子の平均粒子径より大きいことが好ましい。このようにすることで粒子が光拡散層内に埋設されやすくなり、光拡散層の表面がなだらかになる。また、光拡散層の厚さは平均粒子径の２倍よりも小さいことが好ましい。このような光拡散層の厚さ（ｔ）と粒子の平均粒子径（ｒ）との関係は次式のように表される。
【式１】
ｒ＜ｔ＜２ｒ
光拡散層の厚さと平均粒子径の関係をこのようにすることで光拡散層中の粒子が横並びで一粒ずつ平面状に配列されることとなり、複数の粒子が多段に形成される場合に比較して光拡散層中での乱反射が抑えられ、その結果光放射面からの効率的な光の放射が行われる。即ち、より高輝度の光を得ることができる。
光拡散層は印刷等の工程で形成され、その厚さはほぼ均一とされる。また、その厚さが導光体の光導入面から遠ざかるにつれて連続的又は段階的に増加するような光拡散層を採用することもできる。光導入面から遠ざかるにつれて光拡散層に到達する光の量が低下し、これに伴って導光体内での光の分布にムラが生ずることが予測されるところ、このような光拡散層を採用すれば到達する光量が不足する領域ほど反射及び拡散効率を増強でき、もって導光体内での光の分布を全体に均一化することができる。これと同様の目的で、上記のように光拡散層を基材及び粒子とから構成する場合においては、光拡散層における当該粒子の含有率を光導入面から遠ざかるにつれて連続的又は段階的に高くなるようにすることができる。
【００１６】
光拡散層を形成する際における形成材料の粘度調節や基材中への粒子の良好な分散を促すことなどを目的として、光拡散層にシリカなどを添加することができる。例えばシリカなどを添加した場合には、上記の効果に加えて光の拡散効果も得られ、即ち光拡散層の反射、拡散効果を増強することもできる。
【００１７】
本発明のライトガイドは光透過率が例えば７０％〜９５％に調整される。フロントライト用のライトガイドとして必要とされる透明性を確保するためである。また、光拡散層の表面、即ちライトガイドの表面においてグレアが発生するのを効果的に抑制するためである。好ましくはその光透過率を８０％〜９０％に調整する。ライトガイドの光透過率をこのような範囲とすれば透明性を充分に確保しつつグレアの発生をより効果的に防止できる。尚、光透過率は、使用する導光体材料の種類及び厚さ、光拡散層の構成（材料、厚さ等）等によって適宜調整することができる。
【００１８】
光放射面からより照度ムラのない状態で光を放射するために導光体の観察面の実質的な全面に光拡散層を形成することが好ましい。但し、平面視において所定のパターンが形成されるように導光体の観察面の一部に光拡散層を形成することもできる。ここでのパターンとしては不規則的なものでもよいが、光拡散層全体に亘って均一な光の反射及び拡散を行い、これによって光放射面から照度ムラのより少ない光を照射すべく、規則的なものを採用することが好ましい。規則的なパターンとしては所望の大きさのドットがマトリックス状に形成されるもの、スリット状のパターン、格子状のパターンなどを例示できる。この場合、観察面に占める光拡散層の面積の割合は例えば３０％〜９０％とする。好ましくは５０％〜８０％とする。このように全面ではなく部分的に光拡散層を設けることにより、観察面に外部から光が入射した際に観察面が白く見えることを防ぐ効果が得られる。
【００１９】
光拡散層の表面を光透過性の材料でコーティングすることが好ましい。即ち、光拡散層を被覆するように形成される保護層を設けることが好ましい。これによって光拡散層を汚れやキズなどから保護することができる。また、紫外線吸収性の材料をコーティングに用いれば光拡散層を紫外線による劣化、損傷から保護することもできる。このように、保護層を用いれば長期間に亘って光拡散層の機能が保持される。
保護層の材質は光源の光に対して透過性であれば特に限定されない。好ましくは透明（無色透明、有色透明を含む）な材料で保護層を形成する。保護層の材料としては例えば、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂等を用いることができる。
以上のような保護層を備えるライトガイドについては、光拡散性インクによる印刷を施したフィルム（光拡散性フィルム）を用いたインモールド成形（フィルムインサート成形）により作製することができる。以下、インモールド成形によるライトガイドの作製手順の一例を示す。まず、適当な材質（例えばＰＭＭＡ）のフィルムベースを用意し、その表面に光拡散性インクを印刷する。光拡散性インクとしては上述の光拡散層の形成に利用される材料（光透過性の基材の中に当該基材と異なる屈折率の材料からなる粒子を一種以上混ぜ込んだ材料）を用いることができる。印刷パターンは特に限定されず、ドット状、スリット状、格子状等を採用することができる。次に、上記のようにして用意した光拡散性フィルムを、その印刷面が金型側となるように金型に装着し、続いて導光体材料を金型内に射出する。冷却した後、光拡散性フィルムと導光体とが一体となった成型体を金型より取り出す。以上の工程によって、導光体の表面に印刷層（印刷パターン）からなる光拡散層、フィルムベースからなる保護層が順に積層したライトガイドが得られる。尚、導光体材料には、フィルムベースの材料よりも溶融点が低いものを用いることが好ましい。射出成形時におけるフィルムベースの溶融を防止できるからである。以上のようなインモールド成形法は連続生産に適していることから、これを用いることは量産化の際に有利となる。
【００２０】
本発明のライトガイドを使用する際は、ライトガイドを照明対象に近接させることが好ましい。より高い照明効果が得られ、また特にライトガイドを固定して使用する場合においては設置スペースが少なくて済むからである。例えば、本発明のライトガイドを導光体の光放射面が照明対象に密着する状態で使用することができる。但し、導光体と照明対象との間に空間が形成されるようにしてもよい。また、導光体の光放射面と照明対象の間に光の拡散を促進するための層などを介在させることもできる。このような光拡散材を含む層は導光体の光放射面又は照明対象の表面に対して光拡散材を分散させたシートを貼着することや、光拡散材を含む樹脂を塗布することなどによって形成することができる。
【００２１】
本発明のライトガイドは光源と組み合わされて面状ないし線状光源として利用される。ここで、光源としてはＬＥＤ、電球（バルブ）、蛍光灯、冷陰極管などを用いることができる。中でもＬＥＤを採用することが好ましい。ＬＥＤ光源は消費電力及び発熱量が小さくかつ長寿命であることから、長時間連続的に点灯させることに適した光源である。また、小型であるため光源用のスペースが少なくてすみ、本発明の面状光源の小型化、薄型化が可能となる。これにより面状光源のハンドリング性も向上する。またＬＥＤは振動、衝撃に強いことから、信頼性の高い面状光源を構成できるといった利点もある。
ＬＥＤのタイプは特に限定されず、砲弾型、チップ型等、種々のものを採用できる。
【００２２】
採用する光源の発光色も特に限定されず、白、赤、橙、緑、青等の可視領域の光を発光する光源を採用できる。好ましい光源としては、白色光を発光するものを挙げることができる。白色光を発光する光源を採用すれば、照明対象に表示された数字、文字、図形、バックグラウンドなどが本来の色で観察（視認）されるように構成できるからである。一方、白色以外の色の光源を用いれば、例えば照明対象を加色するなど、照明対象の意匠を変化させたり、意匠性を高めたりすることもできる。
【００２３】
紫外領域の光を発光する光源を用いることもできる。この場合には、紫外領域の光を受けて蛍光する蛍光体を併せて用いることができる。尚、可視領域及び紫外領域の光を発光可能な光源を用いてもよい。
蛍光体を用いる場合には、例えば蛍光体を含む層を導光体表面（例えば光放射面の表面）に設けることができる。このような蛍光体を含む層は蛍光体含有インク若しくは塗料の印刷、塗布などにより、又は蛍光体を含むシートの貼着などによって形成することができる。また、蛍光体を導光体内に含有させることができる。このような構成では導光体内で蛍光が生じ、この蛍光が導光体の光放射面から放射することによって照明が行われる。蛍光体を導光体内に含有させる場合には、特に有機系の蛍光体を用いることが好ましい。有機系の蛍光体を用いれば導光体の透明性を維持でき、クリアー感のある照明効果が得られるからである。
【００２４】
蛍光体を面状光源側に含有させるのではなく、照明対象に含有させることもできる。例えば、蛍光体を含有した塗料ないしはインクを用いて照明対象の表示部（数字、文字など）を形成したり、表示部の表面に別途蛍光体を含む層を設けたりすることができる。このような構成では光源から放出された紫外領域の光がライトガイドを介して照明対象に照射し、表示部の蛍光体を励起させる。その結果、照明対象の表示部が蛍光によって発光表示される。
【００２５】
蛍光体の種類は特に限定されず、有機系、無機系を問わず採用することができる。有機系の蛍光体を用いることにより、上記のようにクリアー感のある蛍光色の光を得ることができる。他方、無機系の蛍光体を用いると、艶消し感のある蛍光色の光を得ることができる。様々な蛍光色を有する蛍光体を採用することができ、例えば光の三原色である赤色、緑色、又は青色の蛍光色を有する蛍光体の他、それらの中間色を蛍光する蛍光体を用いることができる。複数の蛍光体を組み合わせて用いることもでき、例えば赤色系蛍光体、緑色系蛍光体、及び青色系蛍光体を混合して用いることができる。
【００２６】
複数個のＬＥＤ、バルブなど用いて本発明における光源を構成してもよい。この場合、同種の光源を複数用いることも、発光色などの異なる光源を組み合わせて用いることもできる。複数個の光源を用いることにより、照度の増強あるいは光の混色による様々な発光色の照明といった効果を得ることができる。尚、光源の使用数は、各光源の輝度、導光体の大きさ、求められる照度等を総合的に考慮して定めることができる。複数個の光源を用いる例として、例えば、赤色系ＬＥＤ、緑色系ＬＥＤ、青色系ＬＥＤの３種を用いて白色光を得ることができる。この場合、各ＬＥＤの発光状態、発光量を制御すれば、所望の色の光を得ることもできる。
【００２７】
光源はその光を導光体に導入できる位置に配置される。光源を導光体の端面に対向して配置させることが好ましい。このようにすれば、導入光が導光体内を良好に導光し、その結果、導光体の光放射面のより広い範囲からの光の照射が可能となり、かつ照度ムラのより少ない状態で光の照射を行える。例えば、導光体の上端面、下端面、左端面、及び／又は右端面に対向するように１又は複数の光源を配置することができる。中でも、導光体の上端面に対向するように光源を配置することが好ましい。即ち、導光体上方から下端方向へ照射することが好ましい。導光体の観察面に光拡散処理を施した場合において、例えば光源の光を導光体の下端面から導入すれば、観察面には裏面側より斜め上方に向かう光が多く入射し、その表面から外部に放射される光の多くは斜め上方ないし上方に向かう光となる。ここで、本発明のライトガイドを車両のライセンスプレートの照明に適用した場合においては観察者（例えば、他の車両のドライバー）の視点は通常ライトガイドからみて斜め上方に位置することから、観察者の視点に向かって多くの光が進行することとなり、その結果ライセンスプレートよりも導光体の観察面が発光して観察され、ライセンスプレートが見づらくなる。一方、光源を導光体の上方に配し、導光体の上端部より光を導入すれば、導光体観察面から放射される光の多くは斜め下方ないし下方に向かう光となり、即ち観察者の視点方向に進行する光は少なく、その結果、上記のように導光体の観察面が発光してライセンスプレートが見づらくなるという現象の発生が防止される。尚、光源を導光体の側方（左右いずれかの端部、あるいは左右両端部）に配置した場合にも同様の効果が得られるが、上方に配置した場合の方が観察者の視点方向に放射される光の量は少なくなることから、光源の位置としては導光体の上方が最も好適といえる。ここで、光源の配置態様の具体的一例としては、複数のＬＥＤが導光体の一の端面（好ましくは上端面）に対向した状態で直線的に配置されるような態様を挙げることができる。このような態様では、各ＬＥＤを点灯させるために使用する回路の構成を簡略化できるといった利点もある。
【００２８】
ここで、光源の光量が十分でない場合や、十分な導光作用が得られない場合などでは導光体内の光の分布にムラが生ずる惧れがある。例えば、光源から離れた領域で光量が低下し、その結果導光体の光放射面から放射される光において照度ムラが発生する惧れがある。このような場合には導光体の上下又は左右の両端から光が導入されるように光源を配置することが好ましい。例えば、板状の導光体の上端面に対向して一列のＬＥＤを配置し、同様に導光体の下端面に対向して一列のＬＥＤを配置する。又は、導光体の左端面及び右端面にそれぞれ対向するように一列ずつのＬＥＤを用いる。尚、上下左右の各端面に対向するように、四方にＬＥＤを配置することもできる。さらに、左右端面及び上端面、又は左右端面及び下端面の三方にＬＥＤを配置することもできる。
光の導入効率の面、及び装置のコンパクト化の観点から、光源を導光体に近接して配置することが好ましい。
【００２９】
光源、並びに導光体の端面及び縁部を覆うカバーを備えることができる。このカバーは、外部から光源が観察されるのを防止するためや、導光体の端面及び縁部から光が漏洩するのを防止するため、及び導光体の縁部の保護などを目的として使用される。
【００３０】
導光体端面の加工処理の如何によっては、漏れ出る光をほとんど無視することができる場合もある。また、見方によっては導光体の端面（及び／又は縁部）から光が観察されることは装飾的効果を有する。さらに、導光体端面（及び／又は縁部）にカッティング処理などを施して、より装飾的な効果が得られるような発光態様を作り出すこともできる。即ち、導光体の端面（及び／又は縁部）から積極的に光を発光させ、これを照明対象の加飾に利用することもできる。
このように、ライトガイドの使用目的や設計の如何によっては導光体の端面を隠す必要がない場合や、むしろ剥き出しの状態にした方が好ましい場合もある。そこでこのような場合においては、上記のようなカバーに代えて光源のみを被覆するカバーや、光源及び導光体の端面の一部（例えば上端面）のみを被覆するカバー、光源、導光体の端面の一部（例えば上端面）及びそれに連続する縁部のみを被覆するカバーなどを用いることができる。
【００３１】
本発明の面状光源の照明対象としては、例えば車両のライセンスプレート、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）等の液晶モニタ、屋外又は屋内で使用される指示板及び広告（板）等の情報伝達媒体、並びに書籍などを挙げることができる。尚、このような照明対象と本発明のライトガイドとを一体的に構成することもできる。
【００３２】
【実施例】
以下、実施例を用いて本発明の構成をより詳細に説明する。図１は本発明の一実施例である面状光源１を示す斜視図である。図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。
照明装置１は光源ユニット１０及び導光板２０から概略構成される。導光板２０は厚さ約４ｍｍの平板状であって、その材質はアクリル系樹脂である。導光板２０の観察面（意匠面）２３上のほぼ全領域には光拡散層２５が形成されている。この光拡散層２５は平均粒子径約６μｍのアクリルビーズがアクリル系樹脂からなる基材に分散された層であり、その厚さは約１２μｍである。光拡散層２３におけるアクリルビーズの含有量は重量基準で基材１００に対してアクリルビーズが１となる量である。このような光拡散層２５はアクリルビーズを所望量含有したクリアインクを、導光板２０の観察面２３において光拡散層を形成する領域に印刷又は塗布することにより形成することができる。尚、印刷によれば所望の平面視パターン（例えばドットマトリックス状）を有する光拡散層を容易に形成することができる。
尚、導光板２０の上端面が光導入面２１、裏面が光放射面２２となる。この光放射面２２の表面は鏡面処理されており、また光導入面２１、光放射面２２及び観察面２３以外の導光板端面の表面は粗面加工されている。
【００３３】
光源ユニット１０のケース１１内には上面が傾斜した台座１３が設置されており、この台座１３上に載置、固定された基板１４上に複数のＬＥＤ１２が一列にマウントされている。このように配置されることにより各ＬＥＤ１２はその光軸が導光板２０の観察面２３と平行ではなく若干観察面２３側に傾いた状態で導光板２０の光導入面２１に対向することとなる。
一方、効率的な光の導入を行うために、各ＬＥＤ１２が光導入面２１に近接して配置されるように設計されている。尚、本実施例ではＬＥＤ１２として砲弾型、白色発光のものが合計８個使用される。
【００３４】
基板１４にはＬＥＤ１２の他に保護抵抗及び制御回路がマウントされており、またその裏面には各ＬＥＤ１２が直列接続されるような配線パターンが形成されている。尚、各ＬＥＤ１２が並列接続されるようにしてもよい。
光源ユニット１０には配線１５を介して電力が供給される。そして、ケース１１側面に設けられたスイッチ１６によって光源ユニット１０のオンオフの切り換えが行われる。
【００３５】
以上の構成の面状光源１では、スイッチ１６の操作によって光源ユニット１０内の各ＬＥＤ１２が点灯し白色光が放出される。この白色光は光導入面２１を介して導光板２０へと導入される。導入された光は導光板２０を導光しつつその多くは観察面２３上に形成された光拡散層２５に至る。光拡散層２５では入射した光が基材とアクリルビーズとの屈折率の差によって反射、拡散される。これによって光放射面２２方向の光が発生し、最終的に光放射面２２を介した光の放射が行われる。
【００３６】
ここで、各ＬＥＤ１２の光軸を若干観察面２３側に向けたことによって、各ＬＥＤ１２からの光を積極的かつ効率的に観察面２３側に進行させることができる。これにより、導光板２０の端面２６から漏洩する光の量を減少させることができ（即ち導入光を効率的に利用することができ）、もって光放射面２２から放射される光の量の増大が図られる。また同時に光拡散層２５における良好な反射、拡散作用を生じさせることができる。これによって導光板２０内における光の分布が均一化され、同時に光放射面２２からの効率的な光の放射が行われる。その結果、光放射面２２から放射される光は全体に亘って照度ムラが極めて小さくかつ高照度となる。このように面状光源１では全体に亘って照度が均一化された面状光を得ることができる。
尚、各ＬＥＤ１２をその光軸が光導入面２１に直角に交差するように配置することもでき、またその光軸が光放射面２２側に若干傾いた状態で光導入面２１に交差するように配置することもできる。
【００３７】
次に、本発明の他の実施例であるライセンスプレート照明装置３０（以下、「照明装置３０」という）について説明する。図３は照明装置３０を示す斜視図である。図４は図３のＢ−Ｂ線断面図である。また、図５は照明装置３０の取り付け態様を示す断面図である。尚、各図面において上述の面状光源１と同一の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
照明装置３０は導光板２０、基板１４上にマウントされた複数のＬＥＤ１２、支持板４５、及びケーシング４０から概略構成される。尚、本実施例ではＬＥＤ１２として砲弾型、白色発光のものが合計１６個使用される。ＬＥＤ１２には図示しない配線を介して電力が供給される。
【００３８】
支持板４５はライセンスプレート１００の位置を固定するために設けられる部材である。図４に示されるように、ライセンスプレート１００はこの支持板４５と導光板２０との間に置かれる。そして、ライセンスプレート１００をバンパー、トランクリッドなどの車両ボディに取り付ける際にはネジ５０及び５１が用いられ（図３及び５を参照）、ライセンスプレート１００は導光板２０と支持板４５に挟持されることによってその位置が固定される。尚、支持板４５を後述のケーシング４０と一体的に設けてもよい。
【００３９】
ケーシング４０は樹脂製の枠状部材であり、導光板２０の縁部を被覆するとともにその上部には基板１４及びＬＥＤ１２を収納する。ケーシング４０の表面にメッキ処理や塗装処理（例えば設置対象である車両ボディと同色）を施しても良い。また、金属材料を用いてケーシング４０を製造することもできる。例えば、金属板を枠状に加工し、その表面に塗装を施してケーシング４０とすることができる。尚、導光板２０の位置固定、防水、及び防塵などの目的でケーシング４０と導光板２０との間がシーリングされる（符号４１、４２）。
ライセンスプレート１００を上方、下方、あるいは横からケーシング４０内にスライドするようにして挿入できるようにケーシング４０を構成してもよい。例えば、ケーシング４０の上面部にライセンスプレート挿入用の開口部を設けた構成とする。
以上のようにライセンスプレート１００を内蔵した照明装置３０は、ネジ５０、５１を利用して自動車のボディ７０に設置、固定される（図５を参照）。
【００４０】
次に、照明装置３０の照明態様を説明する。まず、車幅灯（スモールランプ）の点灯に連動して各ＬＥＤ１２に電力が供給され、各ＬＥＤ１２から白色光が放出される。この白色光は導光板２０の光導入面２１から導光板２０へと導入される。導入された光は導光板２０を導光しつつその多くは観察面２３上に形成された光拡散層２５に至る。光拡散層２５では入射した光が基材とアクリルビーズとの屈折率の差によって反射、拡散される。これによって光放射面２２方向の光が発生し、最終的に光放射面２２を介した光の放射が行われる。
【００４１】
ここで、光拡散層２５において良好な光の反射、拡散作用が奏されることから、導光板２０内における光の分布が均一化され、同時に光放射面２２からの効率的な光の放射が行われる。その結果、光放射面２２から放射される光は全体に亘って照度ムラが極めて小さくかつ高照度となる。従って、ライセンスプレート１００表面が照度ムラの少ない高照度の面状光（白色光）によって照明されることとなり、そこに表示された文字、数字の視認性が効果的に高められる。ここで、導光板２０は透明性が高いため、ＬＥＤ１２の消灯時（昼間）においてもライセンスプレート１００上の文字、数字を視認する際の障害となることはない。従って、本実施例の照明装置３０を適用したライセンスプレート部は昼間及び夜間のいずれであっても視認度の高いものとなる。
【００４２】
図６に本発明のさらに他の実施例であるライセンスプレート照明装置３１（以下、「照明装置３１」という）の斜視図を示した。尚、照明装置３１において上記の照明装置３０と同一の部材については同一の符号を付してその説明を省略する。
照明装置３１では、下面側及び裏面側に開口部を有するケーシング４６が用いられる（図７を参照）。ケーシング４６内には、上記の照明装置３０と同様に複数のＬＥＤ１２が内蔵され、各ＬＥＤ１２が導光板２０の上端面（光導入面２１）に対向するように配置されている。
【００４３】
照明装置３１はネジ５０、５１を利用して、ライセンスプレート１００の取り付けと同時に自動車のボディ７０に設置、固定される（図７を参照）。尚、ネジ５０部分は金属製のキャップによって封印されている。図７に示されるように、ライセンスプレート１００は導光板２０とボディ７０とで挟持されることとなる。また、本照明装置３１を車両後部のライセンスプレートに用いる場合は導光板に封印用の貫通孔が設けられている。
【００４４】
照明装置３１を用いた場合にはライセンスプレート１００側の導光板２０表面、即ち光放射面２２から放射される面状光によってライセンスプレート１００の表面が照明されその視認性が高められることに加えて、導光板２０の下端面、左右端面からも光が放射される。即ち、導光板２０の当該端面が発光して観察される。この発光によって装飾的効果が奏され、ライセンスプレート部の意匠性が向上する。このように照明装置３１の構成では、ＬＥＤ光源の光が、ライセンスプレート部の視認性向上と装飾性付与の両面で利用される。
【００４５】
以上の照明装置３０及び照明装置３１では光源としてＬＥＤを用いたが、これに代えてバルブ、冷陰極管などを用いることもできる。
【００４６】
以上の各実施例ではその観察面上に光拡散層２５が形成された導光板２０を使用したが、導光板２０の代わりに図８に示す導光板６０を使用してもよい。この導光板６０は導光材料と光拡散性フィルムとを一体的に成形したものであって、以下の方法によって作製される。まず厚さ約１ｍｍのＰＭＭＡフィルムを用意し、その片面に光拡散性のインクを所望の平面視パターン（例えばドットマトリックス状）となるように印刷する。このようにして得られた光拡散性フィルムをその印刷面が金型側となるように金型に装着する。金型を閉じた後、溶融させたアクリル系樹脂（導光材料）を金型内に射出する。アクリル系樹脂が固化するまで冷却した後、金型を開いて成形体を取り出す。このようにして、アクリル系樹脂と光拡散性フィルムとが一体的に成形されてなる導光板６０が得られる。図８に示されるように、導光板６０では光拡散性インクによる印刷パターン６６がＰＭＭＡ層６５で被覆される。また、印刷パターン６６を構成する各ドット６７が導光材料６１中に埋設された状態となる。
導光板６０では光拡散性インクによる印刷パターン６６が光拡散層となる。即ち、当該印刷パターン６６を構成する各ドット６７によって導入光の反射、拡散が行われて光放射面６２方向の光が発生し、最終的に光放射面６２を介した光の放射が行われる。その結果、導光板２０を使用した場合と同様に全体に亘って照度が均一化された面状光が得られる。
ここで、導光板６０では光拡散層である印刷パターン６６の表面がＰＭＭＡ層６５で被覆されることとなる。即ち、光拡散層が表面に露出しないこととなり、外部衝撃などから保護される。よって、長期間に亘って光拡散層による良好な光の反射、拡散が行われる。その結果、長期間の使用によっても照度の均一性を維持することが可能な面状光源となる。
【００４７】
この発明は、上記発明の実施の形態の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明のライトガイドでは光放射面と反対側の面（観察面）上に、互いに異なる屈折率の２種以上の光透過性材料からなる光拡散層を形成することにより、フロントライト用のライトガイドとして要求される透明性を確保しつつ、光放射面からの効率的な光の放射が行われる。また、光拡散層によって効率的な光の反射、拡散が生ずることにより放射光の照度が均一化される。このように本発明のライトガイドによれば、照度が高く且つ照度ムラの少ない面状光を得ることが可能となる。また、ライトガイドの観察面上に光拡散層を形成することによってアンチグレア効果が得られ、同時に艶消し感による意匠性向上効果も奏される。
尚、本発明のライトガイドないし面状光源は薄型、コンパクトに構成され得るため、使用の際に必要とされる設置スペースは少なくてよい。従って、例えば本発明のライトガイドないし面状光源をライセンスプレート部の照明に利用した場合にはライセンスプレート部を極めて薄型に構成することが可能となる。また実施例で示したように、本発明のライトガイドないし面状光源は特殊な加工を施したものではなく一般的なライセンスプレートに適用できることから汎用性の高いものである。さらに、従来の字光式のように特別のライセンスプレートを必要とするものではなく、その構成は簡易である。また、ライセンスプレートの固定に通常使用されるネジを用いるだけでライセンスプレート（及びバンパー、トランクリッドなど）に対して設置、固定できることから、取り付けが容易であることは勿論のこと、既存の自動車に対して後付け部品として使用することもでき、その利用の幅が広い。
【００４９】
以下、次の事項を開示する。
１１．前記導光体の端面に前記光導入面が形成されている、請求項１〜８のいずれかに記載のライトガイド。
１２．前記光拡散層は前記導光体の前記観察面の実質的な全面に形成されている、請求項１〜１０、及び１１．のいずれかに記載のライトガイド。
１３．前記光拡散層は前記導光体の前記観察面の一部に形成され、かつ平面視規則的なパターンを形成している、請求項１〜１０、１１．及び１２．のいずれかに記載のライトガイド。
１４．前記光拡散層から前記光放射面方向の光透過率が８０％〜９０％である、請求項１〜６、及び１１．〜１３．のいずれかに記載のライトガイド。
１５．前記粒子の平均粒径は３μｍ〜２０μｍである、請求項２〜８、及び１１．〜１４．のいずれかに記載のライトガイド。
１６．前記粒子の平均粒径は１６μｍ〜１２μｍである、請求項２〜８、及び１１．〜１４．のいずれかに記載のライトガイド。
１７．前記光拡散層における前記基材と前記粒子の含有比が重量基準で１００：１〜１００：５０である、請求項２〜８、及び１１．〜１６．のいずれかに記載のライトガイド。
１８．前記光拡散層における前記基材と前記粒子の含有比が重量基準で１００：１０〜１００：４０である、請求項２〜８、及び１１．〜１６．のいずれかに記載のライトガイド。
１９．前記光拡散層における前記粒子の含有率は、前記光導入面から遠ざかるにつれて連続的又は段階的に高くなる、請求項２〜８、及び１１．〜１８．のいずれかに記載のライトガイド。
２０．前記光拡散層の厚さは１μｍ〜５０μｍである、請求項１〜８、及び１１．〜１９．のいずれかに記載のライトガイド。
２１．前記光拡散層の厚さは５〜３０μｍである、請求項１〜８、及び１１．〜１９．のいずれかに記載のライトガイド。
２２．前記光拡散層の厚さが、前記光導入面から遠ざかるにつれて連続的又は段階的に増加する、請求項１〜８、及び１１．〜２１．のいずれかに記載のライトガイド。
２３．１１．〜２２のいずれかに記載のライトガイドと、該ライトガイドの前記光導入面に対向して配置される光源と、を備える面状光源。
２４．前記光源はＬＥＤからなる、請求項１１又は２３．に記載の面状光源。
２５．前記光源が複数のＬＥＤからなり、該複数のＬＥＤが前記導光板の前記光導入面に対向した状態で直線的に配置される、請求項１１、１２、及び２３．のいずれかに記載の面状光源。
２６．前記光源が白色系の光を発光する、請求項１１、及び２３．〜２５．のいずれかに記載の面状光源。
２７．前記光源からの光が、その少なくとも一部が直接前記光拡散面に向かうように前記光導入面から導入される、請求項１１、１２、及び２３．〜２６．のいずれかに記載の面状光源。
２８．２３．〜２７．のいずれかに記載の面状光源と、
該面状光源の前記光放射面側にその表示面が対向するように設置されるライセンスプレート、を備えるライセンスプレート装置。
３０．前記光拡散層の厚さ（ｔ）と前記粒子の平均粒子径（ｒ）とが、ｒ＜ｔ＜２ｒ、を満たす関係にある、請求項２に記載のライトガイド。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の一実施例である面状光源１を示す斜視図である。
【図２】図２は図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図３は本発明の他の実施例であるライセンスプレート照明装置３０を示す斜視図である。
【図４】図４は図３におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】図５はライセンスプレート照明装置３０の取り付け態様を示す断面図である。
【図６】図６は本発明のさらに他の実施例であるライセンスプレート照明装置３１を示す斜視図である。
【図７】図７はライセンスプレート照明装置３１の取り付け態様を示す断面図である。
【図８】図８は他の実施例にかかる導光板６０を示す斜視図である。
【符号の説明】
１　面状光源
１０　光源ユニット
１２　白色ＬＥＤ
２０　６０　導光板
２１　光導入面
２２　６２　光放射面
２３　６３　観察面
２５　光拡散層
４５　支持板
３０　３１　ライセンスプレート照明装置
６５　ＰＭＭＡ層
６６　印刷パターン（光拡散層）
１００　ライセンスプレート

Claims

光源からの光を導入する光導入面と、導入された光を外部に放射する光放射面と、及び該光放射面と反対側に形成される観察面と、を備える導光体と、
前記観察面上に形成される光拡散層であって、互いに異なる屈折率の２種以上の光透過性材料からなる光拡散層と、
を備えるライトガイド。
前記光拡散層は、光透過性の基材の中に該基材と異なる屈折率の材料からなる粒子が含有されてなる、請求項１に記載のライトガイド。
前記粒子はアクリル樹脂からなる、請求項２に記載のライトガイド。
前記光拡散層が印刷によって形成されたものである、請求項２に記載のライトガイド。
前記光拡散層が前記観察面上においてドットマトリックス状に形成されている、請求項１に記載のライトガイド。
前記観察面の面積に対する前記光拡散層の面積の占める割合が３０％〜９０％である、請求項１に記載のライトガイド。
前記光拡散層から前記光放射面方向の光透過率が７０％〜９５％である、請求項１〜６のいずれかに記載のライトガイド。
前記光拡散層がシリカを含有している、請求項１〜７のいずれかに記載のライトガイド。
前記光拡散層を被覆するように形成される保護層を更に備える、請求項１〜８のいずれかに記載のライトガイド。
光源からの光を導入する光導入面と、導入された光を外部に放射する光放射面と、及び該光放射面と反対側に形成される観察面と、を備える導光体と、
互いに異なる屈折率の２種以上の光透過性材料からなる光拡散層を印刷形成されてる光拡散性フィルムと、を備え、
前記導光体の材料と、前記光拡散性フィルムとを一体的に成形することにより作製される、ライトガイド。
請求項１〜１０のいずれかに記載のライトガイドと、該ライトガイドの前記光導入面に対向して配置される光源と、を備える面状光源。
前記光源が白色ＬＥＤからなる、請求項１１に記載の面状光源。
請求項１１又は１２に記載の面状光源と、
該面状光源の前記光放射面側にその表示面が対向するように設置されるライセンスプレートと、を備えるライセンスプレート装置。