JP2009110723A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】点光源を使用したにもかかわらず暗部（輝度むら）の発生を防ぐと共に、発光装置の製造の合理化及びコスト削減を図ること。
【解決手段】導光パターン２が付与された導光板１から得られる面発光モジュール１Ａ及び線発光モジュール１Ｂと、点光源５とを備え、面発光モジュール１Ａの入射面１ａに線発光モジュール１Ｂの発光面４ｂが対向するように、面発光モジュール１Ａの光入射位置に沿わせて線発光モジュール１Ｂが配置され、点光源５からの光が線発光モジュール１Ｂ内部の導光パターン２により線状化した光に導光されると共に該線状化した光が線発光モジュール１Ｂの発光面４ｂから面発光モジュール１Ａの入射面１ａの略全領域に亘って入射されるようにした発光装置６である。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光装置に関し、詳しくは、入射面となる一端面から入射された光を一主面から出射する面発光モジュールの入射面付近における輝度むらを防止しようとするための面・線発光モジュール一体型の発光装置に関するものである。

従来から、屋内・屋外において、表示、演出、明かりの目的に用いられる発光装置において、発光部の領域を面又は線とする導光技術が一般的に知られている。導光の方式としては、透明材（樹脂、ガラス等）に印刷若しくは成形による光拡散の立体形状を一定パターンにて付与することが知られている。

さらに、導光技術の応用として、面の領域を光らせる面発光と線の領域を光らせる線発光の方式がある（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

その一例として図４に示すように、平板状の導光板１０の一端面を入射面１０ａとし、一主面の表面に内部光を屈折又は散乱させて漏光する導光パターン２を複数本並行して付与した発光装置が知られている。また点光源として、複数個のＬＥＤ１１（発光ダイオード）を入射面１０ａの長手方向に間隔をあけて並設している。ところがＬＥＤ１１は光の指向性を持つことから、ＬＥＤ１１の放射角度に応じてその角度外の暗部１２（図４において導光板１０の入射面１０ａから面内に向けて三角形をなすように生じた谷間部分）が残存することになる。つまり、照明の明るさを確保するために、ＬＥＤ１１を導光板１０の入射面１０ａにできるだけ近づけて配置しているため、入射光が供給されない暗部１２が一層現れやすくなる。このような暗部１２が導光板１０の輝度むらを顕著に示すようになり、結果、視認性が著しく損なわれるという問題が生じる。

なお、暗部１２が現れないように工夫として、導光板１０の入射面１０ａ付近に導光印刷（若しくは加工）を施すことも試みられているが、この場合、製造工程が煩雑となり、手間とコストがかかるという問題がある。

また、ＬＥＤ１１等の点光源に代えて、例えば冷陰極蛍光管のような長尺の線光源を用いることで輝度むらを解消できるが、この場合、消費電力が高くつくという問題も生じる。
特開２００１−１６７６２５号公報 特開２００１−１８４９２７号公報

本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、点光源を使用したにもかかわらず面発光モジュールの入射面付近での暗部（輝度むら）の発生を防いで均一な面発光を達成できると共に、製造の合理化及びコスト削減を図ることが可能な発光装置を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために本発明は、一端面が光の入射面１ａとなり、一主面が上記入射面１ａから内部に入射した光が漏光して出射する発光面４ａとなる平板状の導光板１に、上記一主面の表面に内部光が屈折又は散乱して漏光する導光パターン２を上記入射面１ａの近傍を起点として屈折又は散乱の度合いが入射面１ａから離れるに従って大きくなるように且つ上記入射面１ａの幅方向Ｄに複数本並行するように付与された幅広の面発光モジュール１Ａと、
上記平板状の導光板１とは別の長尺矩形状の導光板からなり、該長尺矩形状の導光板の一方の短辺側の端面が光の入射面１ｂとなり、長辺に沿う四方の主面のうちの一方の主面が上記入射面１ｂから内部に入射した光が漏光して出射する発光面４ｂとなり、上記一方の主面の表面に内部光が屈折又は散乱して漏光する導光パターン２を上記入射面１ｂの近傍を起点として屈折又は散乱の度合いが入射面１ｂから離れるに従って大きくなるように、一方の短辺側の端面から他方の短辺側の端面に向かって少なくとも１本、付与されてなる幅狭の線発光モジュール１Ｂと、
上記線発光モジュール１Ｂの入射面１ｂに配置される点光源５とを備え、
上記面発光モジュール１Ａの入射面１ａに上記線発光モジュール１Ｂの発光面４ｂが対向するように、面発光モジュール１Ａの光入射位置に沿わせて線発光モジュール１Ｂが配置され、点光源５からの光が線発光モジュール１Ｂ内部の導光パターン２により線状化した光に導光されると共に該線状化した光が線発光モジュール１Ｂの発光面４ｂから面発光モジュール１Ａの入射面１ａの略全領域に亘って入射されるようにしたことを特徴としている。

このような構成とすることで、点光源５からの光を線発光モジュール１Ｂを利用して線状化した光に変換でき、該線状化した光を面発光モジュール１Ａの入射面１ａのほぼ全領域から入射させることができるので、従来のような点光源による暗部（輝度むら）の発生を防止できる。しかも、点光源５と線発光モジュール１Ｂとを組み合わせることで、点光源５を使用したにもかかわらず、面発光モジュール１Ａ全域において輝度むらのない一様な明るさを得ることができ、視認性がきわめて良好となる。

また、上記線発光モジュール１Ｂを構成する長尺矩形状の導光板は、面発光モジュール１Ａを構成する平板状の導光板１と同じ導光板１をその並行する導光パターン２の間において切断することで、所定幅で切り出されたものであるのが好ましく、この場合、面発光モジュール１Ａを構成する導光板１と同じ製造工程で、長尺矩形状の導光板が製造可能となり、従って、面と線の各導光板を個別に製造する必要がなくなり、製造工程数を大幅に削減できるようになる。

また、上記線発光モジュール１Ｂの切り出し幅Ｈを、面発光モジュール１Ａを構成する導光板１の厚みＬと同寸法とするのが好ましく、この場合、両モジュール１Ａ,１Ｂを組み合わせた際の厚み寸法を統一できる。

本発明は、点光源からの光を線状化した光に変換して面発光モジュールに入射させることにより、従来のような点光源による暗部（輝度むら）の発生を防止できる結果、点光源を使用したにもかかわらず面発光モジュールの均一な面発光を達成できるものであり、さらに共通する導光板を利用して面発光モジュールと線発光モジュールとが得られるので、面・線発光モジュール一体型の発光装置の製造の合理化及びコスト削減を図ることが可能となる。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。

図１は本実施形態の発光装置６の概略斜視図であり、幅広の面発光モジュール１Ａと幅狭の線発光モジュール１Ｂとが一体型となった発光装置６の一例を示している。

上記幅広の面発光モジュール１Ａは、一端面が光の入射面１ａとなり、一主面が入射面１ａから内部に入射した光が漏光して出射する発光面４ａとなる平板状の導光板１で構成されると共に、上記一主面の表面には内部光が屈折又は散乱して漏光する導光パターン２が入射面１ａの近傍を起点として入射面１ａとは反対側の他端面１ｅに向かって延びていると共に、上記入射面１ａの幅方向Ｄに複数本並行するように付与されている。

上記幅狭の線発光モジュール１Ｂは、上記面発光モジュール１Ａを構成する平板状の導光板１と同じ導光板１から切り出された長尺矩形状の導光板からなる。この長尺矩形状の導光板の一方の短辺側の端面が光の入射面１ｂとなり、長辺に沿う四方の主面のうちの一方の主面が上記入射面１ｂから内部に入射した光が漏光して出射する発光面４ｂとなり、上記一方の主面の表面に内部光が屈折又は散乱して漏光する１本の導光パターン２が一方の短辺側の端面から他方の短辺側の端面１ｆに向かって付与されている。

ここで、各モジュール１Ｂ,１Ｃに付与される導光パターン２は、モジュール内部に入射した入射した光を屈折または散乱させることで均一な面発光を達成するためのものであり、一端面（入射面１ａ,１ｂ）から離れるに従って光を屈折または散乱させる度合いが大きくなるように変化している。ここでは、光源に近い側は、導光印刷の面積が小さく、光源から離れる程、導光印刷の面積が徐々に大きくなるように変化させている。つまりＬＥＤ５ａに近い部分では導光面積が疎となり、ＬＥＤ５ａから離れるに従って疎から密へと次第に変化するような面積比率となっており、これにより、入射面１ｂから取り入れられた光が導光パターン２により導光されて均一な面発光又は線発光が得られるものである。なお、導光パターン２の生成方法として導光印刷以外にプリズム状凹凸を加工或いは成型する方法、或いは反射フィルムを貼着する方法等、従来周知の方法を採用することができる。

図３は、面・線発光を合わせた形状の大面積の導光板１から多数取りと称される方法で線発光モジュール１Ｂを切り出す工程を示している。先ず、アクリル樹脂やガラス等からなる導光板１の一主面の表面に前述の導光パターン２を複数本並行して形成することで、面・線発光が一体になった製造モジュール１Ｃを得る。その後、並行する導光パターン２の間において切断して、幅広の面発光モジュール１Ａと幅狭の線発光モジュール１Ｂとを切り出す。なお、切断装置としては、例えば、高速回転するダイシングブレードや、レーザ光等、従来周知のものを用いる。その後、図１に示すように、面発光モジュール１Ａの入射面１ａに線発光モジュール１Ｂの発光面４ｂが対向するように、面発光モジュール１Ａの光入射位置に沿わせて線発光モジュール１Ｂを配置すると共に、線発光モジュール１Ｂの入射面１ｂに点光源５としてＬＥＤ５ａを配置することにより、面・線発光モジュール一体型の発光装置６を組み立てる。なお発光装置６の一例として、面発光モジュール１Ａの背面に反射板（図示せず）を配置し、面発光モジュール１Ａの前方に光透過性のある化粧パネル（図示せず）を重ねて配置したものであってもよい。図２は上記発光装置６を保持枠３にて保持し、この保持枠３を壁７に固定した一例を示している。

しかして、上記構成の面・線発光モジュール一体型の発光装置６において、図１に示すＬＥＤ５ａからの点状光が線発光モジュール１Ｂ内部の導光パターン２により矢印Ｅで示す方向に導光されて線状化した光に変換される。この線状化した光は、線発光モジュール１Ｂの発光面４ｂから矢印Ｆで示す方向に発光することで、面発光モジュール１Ａの入射面１ａの略全領域から入射されるようになる。図１の矢印Ｇは面発光モジュール１Ａの発光面４ａからの発光方向を示している。このように、ＬＥＤ５ａからの点状光を線発光モジュール１Ｂを利用して線状化した光に変換して面発光モジュール１Ａの入射面１ａのほぼ全領域から入射させることによって、従来のような点光源による暗部１２（図４に示す輝度むら）の発生を防止できるようになる。従って、ＬＥＤ５ａと線発光モジュール１Ｂとを組み合わせることで、ＬＥＤ５ａのような点光源を使用したにもかかわらず、面発光モジュール１Ａの発光面４ａ全域において輝度むらのない一様な明るさを得ることができ、視認性がきわめて良好となる。従って、従来のように面発光モジュール１Ａの暗部となる部位に導光印刷（若しくは加工）を付与したりする必要がなく、製造にかかる手間とコストを削減できるので、高輝度且つ高均一の大型の発光装置６を容易且つ低コストで得ることができる。

しかも、１枚の導光板１に面・線発光の導光パターン２を一体に付与した後に切り出す方法を採用することで、面発光モジュール１Ａの平板形状の導光板１と線発光モジュール１Ｂを構成する長尺矩形状の導光板とを同じ製造工程で製造可能となる。従って、面と線の各導光板を個別に製造する必要がなくなり、工程数を大幅に削減できるようになり、コスト削減によって投資を抑制できる利点もある。そのうえ、線発光モジュール１Ｂを面発光モジュール１Ａの線光源として利用することで、面・線発光モジュール一体型の発光装置６の製造の合理化及びコスト削減を図ることが可能となり、さらにＬＥＤ５ａは電力の消費が少なく、小型化できるので、発光装置６全体の小型軽量化、低コスト化にも寄与することができる利点もある。

また本例では、線発光モジュール１Ｂの切り出し幅Ｈ（図２）を面発光モジュール１Ａの厚みＬと同寸法としているので、図１に示すように、両モジュール１Ａ,１Ｂの厚み寸法を統一できる。しかも線発光モジュール１Ｂの長さが面発光モジュール１Ａの一辺の長さと同じ長さになっているので、面発光モジュール１Ａに対して線発光モジュール１Ｂがはみだすことがなく、納まり良く配置できる結果、発光装置６全体の寸法を統一できるようになる。

なお前記実施形態では、面発光モジュール１Ａの下辺を光入射位置としたが、上辺或いは左右の側辺のいずれか一辺を光入射位置とし、当該光入射位置に沿わせて線発光モジュール１Ｂを配置した構成であってもよい。

本発明の一実施形態の面・線発光モジュール一体型の発光装置の概略斜視図である。 同上の発光装置を壁に取り付ける一例を示す側面断面図である。 同上の導光板から線発光モジュールを切り出す工程の説明図である。 従来の点光源使用時の輝度むらを説明する正面図である。

符号の説明

１ 導光板
１Ａ 面発光モジュール
１Ｂ 線発光モジュール
１ａ,１ｂ 入射面
２ 導光パターン
４ａ,４ｂ 発光面
５ 点光源
Ｄ 入射面の幅方向
Ｈ 線発光モジュールの切り出し幅
Ｌ 導光板の厚み

Claims (3)

1. 一端面が光の入射面となり、一主面が上記入射面から内部に入射した光が漏光して出射する発光面となる平板状の導光板に、上記一主面の表面に内部光が屈折又は散乱して漏光する導光パターンを上記入射面の近傍を起点として屈折又は散乱の度合いが入射面から離れるに従って大きくなるように且つ上記入射面の幅方向に複数本並行するように付与された幅広の面発光モジュールと、
   上記平板状の導光板とは別の長尺矩形状の導光板からなり、該長尺矩形状の導光板の一方の短辺側の端面が光の入射面となり、長辺に沿う四方の主面のうちの一方の主面が上記入射面から内部に入射した光が漏光して出射する発光面となり、上記一方の主面の表面に内部光が屈折又は散乱して漏光する導光パターンを上記入射面の近傍を起点として屈折又は散乱の度合いが入射面から離れるに従って大きくなるように、一方の短辺側の端面から他方の短辺側の端面に向かって少なくとも１本、付与されてなる幅狭の線発光モジュールと、
   上記線発光モジュールの入射面に配置される点光源とを備え、
   上記面発光モジュールの入射面に上記線発光モジュールの発光面が対向するように、面発光モジュールの光入射位置に沿わせて線発光モジュールが配置され、点光源からの光が線発光モジュール内部の導光パターンにより線状化した光に導光されると共に該線状化した光が線発光モジュールの発光面から面発光モジュールの入射面の略全領域に亘って入射されるようにしたことを特徴とする発光装置。
2. 上記線発光モジュールを構成する長尺矩形状の導光板は、面発光モジュールを構成する平板状の導光板と同じ導光板をその並行する導光パターンの間において切断することで、所定幅で切り出されたことを特徴とする請求項１記載の発光装置。
3. 上記線発光モジュールの切り出し幅を、面発光モジュールを構成する導光板の厚みと同寸法としたことを特徴とする請求項２記載の発光装置。

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