JP2013258040A - 面発光装置及びこれを備えた面発光パネル - Google Patents

Abstract

【課題】厚みの小さい第二導光部材に効率良く光を導入することができ、第二導光部材の第二入光部から離れた箇所の発光量の低下を抑制できる面発光装置及びこれを備えた面発光パネルを提供する。
【解決手段】光源２、線状の第一導光部材３、及び第一導光部材３よりも厚みの小さい面状の第二導光部材４を備える。第一導光部材３の第一出光部６側の側端部における厚み方向の両面を第一出光部６側に行く程互いに近づく第一反射ガイド面９とする。第二導光部材４の第二入光部１０側の側端部における厚み方向の両面を第二入光部１０側に行く程互いに近づく第二反射ガイド面１３とする。
【選択図】図１

Description

本発明は導光部材を面発光させる面発光装置及びこれを備えた面発光パネルに関する。

特許文献１には、光源、細長い直方体状の第一導光部材、及び板状の第二導光部材を備えた面発光装置が開示されている。前記第一導光部材は、長さ方向の一端面で構成されて前記光源から発せられた光が入射する第一入光部と、幅方向における一方の側面で構成された第一出光部を備えている。また、前記第二導光部材は前記第一出光部に対向する側端面で構成されて前記第一出光部から出射した光が入射する第二入光部と、厚み方向における一方の面で構成された第二出光部を有している。この面発光装置は、前記光源から発せられた光が第一入光部を介して第一導光部材に導入され、この光が第一出光部から出射して第二入光部から第二導光部材に導入され、この後、第二出光部から出射することによって、第二導光部材が面状に発光するものである。

特開平１１−１６７８０８号公報

ところで、前記のような面発光装置において、図８に示されるように第二導光部材４の厚みが小さいと、第一出光部６から出射された光が第二入光部５に至り難くなり、第一導光部材３から第二導光部材４に光を導入する効率が良くない。

また、この点を改善するには、例えば図９に示されるように第一導光部材３の第一出光部６側の側端部における厚み方向の両面を、第一出光部６側に行く程互いに近づく反射ガイド面９とすることが考えられる。このようにすれば、第一導光部材３内の厚み方向における外側において第一出光部６側に向かう光は両反射ガイド面９で厚み方向における内側に向かって反射されるようになり、これにより第一出光部６から出射された光は第二入光部１０に至りやすくなる。しかし、このようにすると、第一出光部６から厚み方向に大きく傾斜した光が出射され、この光が第二入光部１０から第二導光部材４に入射すると、第二導光部材４の第二入光部１０側の側端部から抜け出る可能性が高い。このため、第二導光部材４の第二入光部１０から離れた箇所の発光量が低下することが懸念される。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、厚みの小さい第二導光部材に効率良く光を導入することができ、しかも第二導光部材の第二入光部から離れた箇所の発光量の低下を抑制できる面発光装置及びこれを備えた面発光パネルを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明の面発光装置は、光源と、線状の第一導光部材と、この第一導光部材よりも厚みの小さい面状の第二導光部材を備え、前記第一導光部材は、長さ方向の端面で構成されて前記光源から発せられた光が入射する第一入光部と、幅方向における一方の側面で構成された第一出光部と、前記幅方向における他方の側面に設けられて前記第一入光部から入射した光を前記第一出光部側に反射する第一反射部とを有し、前記第二導光部材は、前記第一出光部に対向する側端面で構成されて前記第一出光部から出射した光が入射する第二入光部と、厚み方向における一方の面で構成された第二出光部と、厚み方向における他方の面に設けられて前記第二入光部から入射した光を前記第二出光部側に反射させる第二反射部を有し、前記第一導光部材の前記第一出光部側の側端部における厚み方向の両面を前記第一出光部側に行く程互いに近づく第一反射ガイド面とし、前記第二導光部材の前記第二入光部側の側端部における厚み方向の両面を前記第二入光部側に行く程互いに近づく第二反射ガイド面としたことを特徴とする。

また、本発明の面発光パネルは、パネル本体と、前記面発光装置を備えた面発光パネルであって、前記第二導光部材が可撓性を有するシート状に形成されたものであり、この第二導光部材が前記パネル本体の表面に沿って設けられたことを特徴とする。

本発明の面発光装置にあっては、第一導光部材の第一反射部で反射した光を第一反射ガイド面によって第一出光部側に反射することができる。このため、第一導光部材内の光を第一出光部から厚みの小さい第二導光部材に効率良く導入することができる。また、第一反射ガイド面で反射して第一出光部及び第二入光部を介して第二導光部材に導入された光を第二反射ガイド面で反射させることができる。このため、第一反射ガイド面で反射した後に第二入光部から第二導光部材に入射した光が、第二導光部材の第二入光部側の側端部から漏れ出し難くなる。従って、第二導光部材の入光部から離れた箇所において発光量が低下することを抑制することができる。

また、本発明の面発光パネルは、パネル本体の表面に沿って設けられたシート状の第二導光部材を発光させて利用することができる。また、シート状の第二導光部材は可撓性を有するので、第二導光部材の第二入光部側の端部を屈曲して第二入光部を第一出光部に対向させることができる。このため、第一導光部材や光源の設置位置の自由度が増す。

本発明の実施形態の面発光装置を示し、図２のＡ−Ａ断面図である。 同上の面発光装置及び該面発光装置における光の進行方向を示した斜視図である。 同上の第一導光部材と第二導光部材の対向部分及び第一導光部材から第二導光部材に導入される光の進行方向を示した断面図である 同上の第一導光部材及び第一導光部材における光の進行方向を示した断面図である。 他例の第一導光部材の断面図である。 同上の面発光装置を備えた面発光パネルの斜視図である。 図６のＢ−Ｂ断面図である。 参考例の第一導光部材、第二導光部材、及び光の進行方向を示した説明図である。 他の参考例の第一導光部材と第二導光部材の対向部分及び第一導光部材から第二導光部材に導入される光の進行方向を示した断面図である。

以下、本発明を添付図面に基づいて説明する。図１及び図２には本実施形態の面発光装置１が示されている。面発光装置１は図２に示されるように光源２と線状の第一導光部材３と面状の第二導光部材４を備えている。

面発光装置１は所謂エッジライト方式で第一導光部材３及び第二導光部材４を発光させるものであって、光源２から発せられた光を第一導光部材３を介して第二導光部材４に導入することで、第二導光部材４を面発光させるものである。ここで、本実施形態の光源２はＬＥＤ（発光ダイオード）で構成された点光源であるが、光源２にはＬＥＤ以外のその他の光源を用いてもよい。

第一導光部材３及び第二導光部材４は、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート樹脂（ＰＣ）等の透明材で構成されている。第一導光部材３は長手方向に亘って一様な断面形状を有する棒状の部材である。本実施形態の第一導光部材３は、幅方向に長い扁平な略楕円状の断面形状を有している。また、第一導光部材３は、長手方向と直交する断面において、厚み方向の中心を通る中心線を中心にした線対称形状で、且つ、幅方向の中心を通る中心線を中心にした線対称形状に形成されている。

第一導光部材３は、長手方向の一端面で構成された第一入光部５と、幅方向における一方の側面で構成された第一出光部６と、幅方向における他方の側面に設けられて第一入光部５から入射した光を第一出光部６側に反射させる第一反射部７を有している。

第一入光部５は第一導光部材３の長手方向と直交する面で構成され、光源２に対向している。これにより、光源２から発せられた光は第一入光部５を介して第一導光部材３に導入されるようになっている。第一入光部５から第一導光部材３に入射した光は、概ね第一導光部材３の長手方向に沿って第一入光部５と反対側の端面に向かって進行する。なお、本実施形態では第一導光部材３の一端面のみを第一入光部５としたが、第一導光部材３の両端面を第一入光部５とし、第一入光部５毎に光源２を設けてもよい。

図１に示されるように第一導光部材３の第一出光部６や第一反射部７を構成する側面は第一導光部材３の幅方向と直交し、第一導光部材３の長手方向と直交する断面において厚み方向と平行な直線状の面をなす。

第一反射部７は第一導光部材３の側面に設けられて第一入光部５から入射した光を第一出光部６側に拡散反射させる。この第一反射部７は、例えば透明アクリル樹脂に顔料である酸化チタンを添加した白色系樹脂で構成される。前記白色系樹脂は例えば第一導光部材３の二色成形により形成される。第一入光部５から第一導光部材３に入射した光は、第一入光部５から反対側の端面に向かって進行する過程で第一反射部７に当たって第一出光部６側に反射する。なお、第一反射部７は前記白色系樹脂で構成されるものに限られず、例えば第一導光部材３の側面に印刷を施すことで設けられた白色印刷層等で構成してもよい。また、第一反射部７は第一導光部材３の長手方向に複数設けてもよいし、第一導光部材３の長手方向に亘って設けてもよい。前者の場合には、第一出光部６から第一導光部材３の長手方向において均一に光が出射されるようにするため、第一導光部材３の長手方向において隣り合う第一反射部７同士の間隔を第一入光部５から離れる程大きくなるようにしてもよい。

図１に示されるように第一導光部材３の厚み方向における両側の面は、第一導光部材３の幅方向における中央部の厚みが両側部分の厚みよりも大きくなるように略楕円弧状に湾曲した滑らかな曲面となっている。これら第一導光部材３の厚み方向における両側の面の夫々は全反射面８を構成している。各全反射面８には第一反射部７で反射した光が到達するが、この全反射面８に入射した光は全反射面８の第一導光部材３の幅方向におけるいずれの点で反射した場合にも第一出光部６側に向けて全反射するように設定されている。なお、第一導光部材３の厚み方向の両面を全反射面８とするにあたっては、第一導光部材３の断面形状を図５に示されるように比較的厚みの大きな略楕円状にする等してもよい。

このように第一導光部材３の厚み方向の両面を前記光学特性を有する全反射面８としたことにより、第一反射部７で反射して図４の矢印ａ１に示されるように全反射面８に至った光を矢印ａ２に示されるように第一反射部７に向けて反射させることができる。また、第一反射部７で反射した光が例えば図４の矢印ａ１′及びａ２′のように進んで第一出光部６から出光できずに第一出光部６近傍で反射したとしても、この光は矢印ａ３に示されるように再び全反射面８に至って矢印ａ４に示されるように第一反射部７に向けて反射する。そして、このように第一反射部７に至った光は再び第一出光部６側に反射する。このため、第一導光部材３内における光を第一出光部６に集めることができ、第一出光部６から第二導光部材４に向けて効率良く光を出射することができる。

図２等に示されるように第二導光部材４は第一導光部材３よりも厚みが小さい板状又はシート状に形成されている。ここで、第二導光部材４をシート状に形成した場合、第二導光部材４は可撓性を有することとなる。

本実施形態の第二導光部材４は厚み方向から見て矩形状に形成されている。第二導光部材４は、その一側端面で構成された第二入光部１０と、厚み方向における一方の面で構成された第二出光部１１と、厚み方向における他方の面に設けられた第二反射部１２を有している。

第二入光部１０を構成する第二導光部材４の側端面は、第一出光部６を構成する第一導光部材３の側面と平行であり、第一導光部材３の幅方向に対して直交している。第二入光部１０は第一出光部６に沿い、第一出光部６に対向している。なお、第二入光部１０は図３に示されるように第一出光部６に当接してもよいし、第一出光部６から僅かに離れた位置に配置されていてもよい。

第二入光部１０は、図３に示されるように第一出光部６と第二導光部材４の厚み方向（第一導光部材３の厚み方向）における長さが略同じであり、第二導光部材４の厚み方向における両端は第一出光部６の厚み方向における両端と揃っている。第一導光部材３の第一出光部６から出射された光は第二入光部１０から第二導光部材４に導入される。第二入光部１０から第二導光部材４に入射した光は、概ね第二入光部１０と反対側の側端面に向かって進行する。なお、第一導光部材３の第一出光部６と第二導光部材４の第二入光部１０は溶着もしくは第一導光部材３と第二導光部材４を一体に形成して接続してもよい。また、本実施形態では、第二導光部材４の一側端面のみを第二入光部１０としたが、両側端面を第二入光部１０とし、第二入光部１０毎に第一導光部材３を設けてもよい。

第二反射部１２は第二導光部材４の一面に設けられて第二入光部１０から入射した光を第二出光部１１側に拡散反射させる導光パターンで構成されている。この導光パターンは、第二導光部材４の一面に印刷や蒸着によって設けた反射性の物質、第二導光部材４の一面に形成されたプリズム状の溝部、あるいは第二導光部材４の一面に貼り付けられた反射シート等によって構成される。なお、第二反射部１２は第一導光部材３の幅方向に複数設けてもよいし、第二導光部材４の第二入光部１０から反対側の端面にまで亘って設けてもよい。前者の場合には、第二出光部１１から均一に光が出射されるようにするため、第二反射部１２を図２に示されるように第一導光部材３に近い程疎となり第一導光部材３から離れる程密となるように形成してもよい。

前記面発光装置１を利用する場合、光源２を発光させる。光源２から発せられた光は、第一入光部５から第一導光部材３に導入され、第一反射部７や全反射面８で反射して第一出光部６に至り、第一出光部６から第二導光部材４側に向けて出射される。そして、このように第一出光部６から出射された光は、第二入光部１０から第二導光部材４に導入され、第二反射部１２で反射して第二出光部１１から出射され、これにより第二導光部材４が面発光する。

ここで、第一導光部材３の各全反射面８は、図３に示されるように第一出光部６側の側端部が、第一出光部６側に行く程第一導光部材３の厚み方向における内側に位置するように湾曲した第一反射ガイド面９となっている。各全反射面８の第一反射ガイド面９は、第一反射部７で反射した後に第一導光部材３の厚み方向における外側部分を第一反射部７と反対側に向かって進行する光を全反射させて第一出光部６側に導く役割を担う。

また、第一反射ガイド面９で反射した光は第一出光部６から第一導光部材３の厚み方向に傾いた方向に出射されるため、この光が第二導光部材４に入射すると、第二導光部材４の第二入光部１０側の端部から抜け出る可能性がある。そこで、本実施形態の第二導光部材４は、第二入光部１０側の側端部における厚み方向の両面の夫々を、第二入光部１０側に行く程互いに近づくように傾斜した第二反射ガイド面１３としている。第二反射ガイド面１３は第二導光部材４の厚み方向の中心を通る中心線を中心にした線対称形状に形成されている。なお、第二出光部１１を構成する一面において第二入光部１０側の側端部を除く部分は第二導光部材４の厚み方向と直交する面部となっている。

各第二反射ガイド面１３は、図３に示されるように第二導光部材４の第二入光部１０を構成する側端面に対して厚み方向に傾いた状態で入射した光を反射する。すなわち、両第二反射ガイド面１３のうちの第二出光部１１側の第二反射ガイド面１３にあっては、第二入光部１０側から入射した光を第二出光部１１側に向けて反射する。また、第二反射部１２側の第二反射ガイド面１３にあっては、第二入光部１０側から入射した光を第二反射部１２側に向けて反射する。このため第一導光部材３の第一反射ガイド面９で反射した後に第二入光部１０から第二導光部材４に入射した光は、第二導光部材４の第二入光部１０側の側端部から漏れ出し難くなる。従って、第二導光部材４の第二入光部１０から離れた箇所において発光量が低下することを抑制でき、第二導光部材４の全体を均一に発光させることが可能になる。

なお、本実施形態では、両第一反射ガイド面９を第一出光部６側に行く互いに近づくように湾曲した曲面としたが、第一導光部材３の長手方向と直交する断面において直線状をなし、第一出光部６側に行く程互いに近づくように傾斜した傾斜面で構成してもよい。また、本実施形態では、第一導光部材３の厚み方向における両面全体を略楕円弧状にしたことで、第一導光部材３の第一出光部６側の側端部における厚み方向の両面を第一反射ガイド面９とした。しかし、第一導光部材３は、厚み方向の両面における第一出光部６側の側端部のみを曲面又は傾斜面として第一反射ガイド面９を形成する等してもよい。すなわち、第一導光部材３の厚み方向の両面の少なくとも第一出光部６側の側端部を第一反射ガイド面９とすればよい。また、本実施形態では、両第二反射ガイド面１３を第二入光部１０側に行く程互いに近づくように傾斜した断面直線状の傾斜面としたが、第二入光部１０側に行く程互いに近づくように湾曲した曲面としてもよい。

図６及び図７には面発光装置１を備えた面発光パネル１５が示されており、以下、この面発光パネル１５について説明する。

面発光パネル１５は例えば住宅の壁や天井に沿って設けられて住宅用の照明等に用いられるものである。図７に示されるように面発光パネル１５は、矩形板状のパネル本体１６と、パネル本体１６の幅方向の両側端部に取り付けられた端部カバー１７を備えている。

各端部カバー１７はパネル本体１６の対応する側端面を覆うようにパネル本体１６の長手方向の全長に亘って設けられている。一方の端部カバー１７の内側には、光源２と、パネル本体１６の当該端部カバー１７側の端面に沿う第一導光部材３が設けられている。光源２は当該端部カバー１７の長手方向の一端部に設けられている。第一導光部材３はパネル本体１６の側端面から外側方に離間して設けられている。また、第一導光部材３の長手方向の一端面で構成される第一入光部５は光源２に対向している。

図６に示されるようにパネル本体１６の一面である表面には、シート状で可撓性を有する第二導光部材４が設けられている。第二導光部材４は第二反射部１２をパネル本体１６側に向け且つ第二出光部１１をパネル本体１６と反対側に向けた状態で、パネル本体１６の全体に亘って設けられている。

図７に示されるように第二導光部材４の第二入光部１０側（第一導光部材３側）の側端部はパネル本体１６の端面よりも外側方に突出している。該突出部分はパネル本体１６の厚み方向に屈曲可能な屈曲可能部１８となっている。屈曲可能部１８はパネル本体１６の厚み内に収まるように屈曲されて対応する端部カバー１７内に導入されている。これにより屈曲可能部１８の端面となる第二入光部１０は、同じくパネル本体１６の厚み内に収められた第一導光部材３の第一出光部６に対向して配置されている。勿論、本例においても、第一導光部材３には第一反射ガイド面９が設けられ、第二導光部材４には第二反射ガイド面１３が設けられている。

面発光パネル１５を利用するには、光源２を発光させる。これにより光源２から発せられた光は第一導光部材３を介して第二導光部材４に導入され、両端部カバー１７の間においてパネル本体１６の表面に設けられた第二導光部材４が面状に発光する。

以上説明した面発光パネル１５は、パネル本体１６の表面に沿って設けられたシート状の第二導光部材４を発光させて照明等に利用することができる。また、シート状の第二導光部材４は可撓性を有するので、本実施形態のように第二導光部材４の第二入光部１０側の端部を屈曲可能部１８とし、この屈曲可能部１８を屈曲して第二入光部１０を第一導光部材３の第一出光部６に対向させることができる。このため、第一導光部材３や光源２の設置位置の自由度が増す。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、必要に応じて任意に且つ適宜に変更・選択して採用できるものである。

１ 面発光装置
２ 光源
３ 第一導光部材
４ 第二導光部材
５ 第一入光部
６ 第一出光部
７ 第一反射部
９ 第一反射ガイド面
１０ 第二入光部
１１ 第二出光部
１２ 第二反射部
１３ 第二反射ガイド面
１５ 面発光パネル
１６ パネル本体

Claims (2)

1. 光源と、線状の第一導光部材と、この第一導光部材よりも厚みの小さい面状の第二導光部材を備え、
   前記第一導光部材は、
   長さ方向の端面で構成されて前記光源から発せられた光が入射する第一入光部と、
   幅方向における一方の側面で構成された第一出光部と、
   前記幅方向における他方の側面に設けられて前記第一入光部から入射した光を前記第一出光部側に反射する第一反射部とを有し、
   前記第二導光部材は、
   前記第一出光部に対向する側端面で構成されて前記第一出光部から出射した光が入射する第二入光部と、
   厚み方向における一方の面で構成された第二出光部と、
   厚み方向における他方の面に設けられて前記第二入光部から入射した光を前記第二出光部側に反射させる第二反射部を有し、
   前記第一導光部材の前記第一出光部側の側端部における厚み方向の両面を前記第一出光部側に行く程互いに近づく第一反射ガイド面とし、前記第二導光部材の前記第二入光部側の側端部における厚み方向の両面を前記第二入光部側に行く程互いに近づく第二反射ガイド面としたことを特徴とする面発光装置。
2. パネル本体と、請求項１に記載の面発光装置を備えた面発光パネルであって、前記第二導光部材が可撓性を有するシート状に形成されたものであり、この第二導光部材が前記パネル本体の表面に沿って設けられたことを特徴とする面発光パネル。

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