JP2017183117A - 導光板および照明装置 - Google Patents

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秀 森戸
淳一 田向
Junichi Tamuki
淳一 田向
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Yukio Taniguchi
幸夫 谷口
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Abstract

【課題】光を取り出すための取出要素を目立たなくさせ、大面積化を図ることができる導光板を提供する。【解決手段】導光板30は、一対の主面41a,41bを有した、複数の取出導光層40を含む。取出導光層40は、一対の主面46a,46bを有するベース部45と、ベース部内に設けられた複数の光拡散部50と、を含む。さらに、複数の取出導光層40は、その主面41a、または、主面41bを一平面内に配置され、対向する入光側面の間に、両面発光する光源を備えることで、大面積の照明装置10を実現する。【選択図】図1

Description

本発明は、導光板および導光板を含んだ照明装置に係り、光を取り出すための取出要素を目立たなくさせるとともに、とりわけ大面積化を図ることができる導光板および照明装置に関する。
例えば特許文献1に開示されているように、導光板と、導光板の側面に対面するように配置された光源と、を用いた照明装置が知られている。この照明装置では、光源で発光された光は導光板の一対の主面で反射を繰り返して当該導光板内を進む。導光板の裏側の主面には、拡散性物質がパターニングされて設けられている。導光板内を進む光は、拡散性物質で進行方向を変化させられることにより、導光板の主面に全反射臨界角度未満の角度で入射し、この結果、当該主面を介して導光板から出射するようになる。すなわち、拡散性物質は導光板から光を取り出すための取出要素として機能する。そして、拡散性物質のパターンは、導光方向に沿った所望の出射光量分布を実現し得るように決定される。典型的な例として、導光方向に沿った各領域からの出射光量を均一化する場合には、光源から離間した領域において出射光量が低下しやすくなるといった傾向を鑑み、光源から離間するにつれて面積が増大するよう、拡散性物質のパターンが決定される。
しかしながら、このような導光板及び照明装置では、各領域からの出射光量を制御するための拡散性物質が視認されてしまうという不具合が生じている。とりわけ、拡散反射性物質がパターニングされている場合には、当該拡散性物質のパターンが視認されることになり、著しい意匠性の低下を招くこととなる。この点を鑑み、本出願人は、特許文献2に開示されているように、低屈折率層を設けて一部を隠ぺいしたり、または、特許文献3に開示されているように、拡散物質をアスペクト比の大きい領域に留めて、視認される拡散性物質のパターンを目立たなくした。
特開平10−160938号公報 特開2015−002115号公報 特開2015−26600号公報
特許文献2に開示されている導光板及び照明装置は、低屈折率層による「遮蔽効果」を用いて、拡散性物質のパターンを目立たなくするものであり、「照明装置」の照明機能を部分的に犠牲にするものである。また、特許文献3に開示されている導光板及び照明装置は、光取り出し要素の照明領域に占める割合を抑制するものであって、その結果、「照明装置」の照明機能を部分的に損なうことを余儀なくされ、とりわけ、「照明装置」の照明領域を拡大しようとすると、これらの問題が顕著となり、さらには、光源の射出光束の制約により輝度を維持しながら大面積化することは非常に難しく、輝度を維持しつつ、均一な照明の提供が困難となって、意匠性の低下や高級感の喪失等の外観上の問題が生じ、従来の照明装置の使用範囲が制限されてきた。
本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、光を取り出すための取出要素を目立たなくさせるとともに、高輝度、且つ、均一な照明を提供するという、照明機能を維持しつつ、大面積化を図ることができる導光板、及び、この導光板を含む照明装置を提供することを目的とする。
本発明による第1の導光板は、
互いに対向する第1主面及び第2主面と、前記第1主面及び前記第2主面の間の側面のうちの第1方向における一側に位置する部分からなる入光側面と、を有するベース部と、
前記ベース部内に設けられた複数の光拡散部と、を有する、取出導光層を、複数備え、
前記複数の取出導光層のうち、少なくとも一つの取出導光層は、当該一つの取出導光層の入光側面を、当該取出導光層と隣接する他の一つの取出導光層の前記一側に位置する前記入光側面と対向して、隣接配置されている。ここで、対向している、当該二つの入光側面は、略平行に対峙している。当該二つの入光側面の間の距離は、当該導光板の用途により定められる。
そもそも、光源として、平板で長尺状の光源、すなわち、単位長さあたりの出射光束が一定のものを想定すると、前記取出導光層を、m倍に相似拡大したとき、前記取出導光層の周囲の辺の長さはm倍、従って、光源の長さもm倍となって、入射光束がm倍となるものの、前記取出導光層の面積は、mの2剰倍(m2倍)となる。従って、前記取出導光層の輝度は、1/m倍となってしまい、導光板の輝度の大幅な低下を招くこととなる。このことより、上記した光源配置が、導光板の大面積化において、輝度の向上、さらには、照明の均一化を実現する。
本発明による第1の導光板において、
前記対向して隣接配置されている、前記一つの取出導光層と、当該他の一つの取出導光層は、前記対向している二つの前記入光側面の間に、一つの基準面を有し、
当該一つの取出導光層内の少なくとも一つの前記光拡散部と、当該他の一つの取出導光層内の一つの前記光拡散部が、前記基準面を対称とした面対称に配置されていてもよい。
ここで、2つの光拡散部が、一つの基準面を対称として、面対称に設けられているとは、前記基準面の一側にある一つの前記ベース部内にある、一つの前記光拡散部と、
前記基準面の他側にある他の前記ベース部内にある、他の一つの前記光拡散部が、当該基準面から等しい距離に配置されているのみならず、各々の光拡散部の立体的な形状が、互いに鏡像関係にあることを除いて等しいことを意味する。すなわち、立体的な形状の要素である、その高さ、幅、奥行きのみならず、立体を形作る周囲の形状などが等しい。
そして、前記基準面の一側にある一つの前記ベース部内にある、複数の前記光拡散部と、
前記基準面の他側にある他の前記ベース部内にある、各々に対応する複数の、他の前記光拡散部が、同様に面対称に設けられることで、前記一つのベース部を有する、前記基準面の一側にある、一つの前記取出導光層と、前記他のベース部を有する、前記基準面の他側にある、他の前記取出導光層の、各々の面照明そのものが、当該基準面を対称面として、面対称となるようにしてもよい。そのことにより、その二つの当該取出導光層の面照明領域全体を、均一な照明とすることを可能とする。
本発明による第1の導光板において、
前記複数の前記取出導光層の前記ベース部の前記一側に位置する入光側面とは、前記第1方向において反対側に位置する側面が、他の入光側面となり、いずれの取出導光層も、いずれかの前記入光側面を対向して、第1方向に連続して配置されていてもよい。
本発明による第1の導光板において、
前記複数の前記導光板の前記ベース部の、前記第1方向とは異なる第2方向の側にある、さらに他の側面が入光側面となり、いずれの取出導光層も、いずれかの前記入光側面を対向して、第1方向及び第2方向に連続して配置されていてもよい。ここで、第1方向と第2方向は、直交していてもよいし、非直交であってもよい。
本発明による第1の導光板において、
前記第1方向及び前記第2方向に連続して配置されている、前記取出導光層の配置が、正平面充填配置となっていてもよい。
ここで、平面充填とは、一つの平面内を、有限種類の平面図形、例えばタイルなどで隙間なく敷き詰めることをいい、その敷き詰めた、有限種類の平面図形からなる平面全体を称して、平面充填配置された平面、と称する。そして、正平面充填配置とは、その平面図形が正多角形である場合をいい、正三角形、正四角形、及び、正六角形を用いた配置がある。したがって、例えば、本発明による第1の導光板に備えられた、複数の前記取出導光層の、各々の第1主面の形状が、等しい大きさの正三角形であって、その正三角形を正平面充填配置で一つの平面上に並べるように、各々の前記取出導光層を配置することで、上記の正平面充填配置が得られる。
本発明による第1の導光板において、少なくとも一つの前記取出導光層は、前記第1方向に隣り合ういずれか二つの光拡散部が、当該二つの光拡散部の前記第1方向に沿った離間間隔dと、当該取出導光層の法線方向に沿った当該二つの光拡散部の高さh1,h2と、当該取出導光層の屈折率nと、前記第1主面及び前記第2主面のいずれか一方の側から当該取出導光層に隣接する層の屈折率nLと、を用いた次の式を満たすようにしてもよい。
tan(Arcsin(nL/n))≦d/(h1+h2)
本発明による第1の導光板において、少なくとも一つの前記取出導光層は、当該取出導光層の法線方向に沿った前記光拡散部の高さが、一定ではないようにしてもよい。
本発明による第1の導光板において、少なくとも一つの前記取出導光層は、少なくとも一つの光拡散部の当該取出導光層の法線方向に沿った高さが、当該一つの光拡散部よりも前記第1方向において一側に位置する少なくとも一つの他の光拡散部の当該取出導光層の法線方向に沿った高さよりも高くなってもよい。
本発明による第1の導光板において、少なくとも一つの前記取出導光層は、任意の一つの光拡散部の当該取出導光層の法線方向に沿った高さが、当該一つの光拡散部よりも前記第1方向において一側に位置する他の光拡散部の当該取出導光層の法線方向に沿った高さ以上となるようにしてもよい。
本発明による第1の導光板において、少なくとも一つの前記取出導光層は、当該取出導光層に隣接して配置された低屈折率層を、さらに備え、前記低屈折率層の屈折率は、当該取出導光層の前記ベース部の屈折率よりも低くなっていてもよい。
本発明による第1の導光板において、少なくとも一つの前記取出導光層が、前記低屈折率層の当該取出導光層とは反対の側に配置されたカバー層を、さらに備え、当該低屈折率層は、当該取出導光層と当該カバー層とを接合するための層であってもよい。
本発明による第1の導光板において、少なくとも一つの前記取出導光層が、前記低屈折率層の当該取出導光層とは反対の側に配置されたカバー層を、さらに備え、当該カバー層は、当該取出導光層の前記ベース部よりも高い耐擦傷性を有していてもよい。
本発明による第1の導光板において、少なくとも一つの前記取出導光層は、当該取出導光層に含まれる前記複数の光拡散部の間で、前記第1方向に沿った光拡散部の幅が一定となっていてもよい。
本発明による第1の導光板において、少なくとも一つの前記取出導光層は、当該取出導光層に含まれる前記複数の光拡散部の間で、前記第1方向に沿った光拡散部の配置ピッチが一定となっていてもよい。
本発明による第1の導光板において、少なくとも一つの前記取出導光層は、前記光拡散部のアスペクト比が0.1以上であってもよい。
本発明による第1の導光板において、少なくとも一つの前記取出導光層は、前記ベース部が、前記一対の主面のうちの一方の主面に前記第1方向に間隔をあけて複数の溝を形成され、前記光拡散部が、当該溝内に設けられていてもよい。
本発明による第1の導光板において、少なくとも一つの前記取出導光層は、前記光拡散部が、主部と、主部中に分散された拡散成分と、を有するようにしてもよい。前記拡散成分は、白色粒子、例えば酸化チタンが添加された、合成樹脂粒子、例えばアクリル樹脂粒子であるようにしてもよい。前記アクリル樹脂粒子は、前記光拡散部内に20%以上30%以下の重量%で含有されていてもよい。前記白色粒子の平均粒径(平均直径)は、1μm以上30μm以下であるようにしてもよい。前記導光板の法線方向に直交する断面における前記光拡散部の断面積は、前記白色粒子の平均粒径の二乗よりも大きくなっていてもよい。前記光拡散部の前記第1方向に沿った幅は、平均粒径(平均直径)以上であるようにしてもよい。
そして、2つの光拡散部が、基準面に対して面対称であることは、前記主部や前記拡散成分、さらには、それらの重量や重量割合を等しくすることも含めることができる。このことにより、各々のベース部内を導光された光の、各々の光拡散部による進行方向の変化を実質的に同一とし、このような面対称関係にある当該二つの光拡散部の組が複数存在することで、結果として、基準面に対して面対称である、一組の前記取出導光層からの取り出された照明光を等しくして、導光板全体の照明を均一なものとしてもよい。
本発明による第1の導光板において、少なくとも一つの前記取出導光層は、各光拡散部が、前記第1方向と非平行な方向に線状に延びていてもよい。
本発明による第1の照明装置は、上述した本発明による第1の導光板のいずれかと、
少なくとも、前記隣接配置されている前記一つの取出導光層と前記他の一つの取出導光層の間に配置された、光源と、を備えてもよい。光源の発光波長は、「可視光域全域」であってもよいし、一つの「単色」、または、「複数の単色の組み合わせ」であってもよい。さらには、可視光以外の発光波長を含むものであってもよい。
さらには、第1の導光板に備えられた、全ての当該取出導光板の間に、その一側方向及び他側方向へ光を放出する光源を配置するものとしてもよい。この場合、例えば、一つの前記取出導光層の前記第1主面が正三角形であると、その三つの側面を、対応する光源が照明するものと、その二つの側面を、対応する光源が照明するものが混在する。
特に、その三つの側面を、対応する光源が照明するものの場合には、当該取出導光層の当該側面側より、その中心に向かって(正三角形の重心に向かって。)、光源の照明が弱くなるため、当該側面側の光拡散部より、当該中心の光拡散部をより高くするものとしてもよい。また、第1の導光板に備えられた、全ての当該取出導光板の全ての側面に対応して、光源が配置されてもよい。
本発明による第1の照明装置は、
少なくとも一つの前記光源が、前記基準面の位置に配置されていてもよい。
本発明による第1の照明装置は、
少なくとも一つの前記光源に、光拡散機能部が設けられていてもよい。
本発明による第1の照明装置は、
前記光源からの光を遮蔽する、少なくとも一つの平板状光遮蔽体が設けられていてもよい。これは、照明光源における「ホットスポット」を隠すものであって、光源からの漏れ光を遮断する。もしくは、光源そのものを隠すものである。
本発明による第2の導光板は、第1の導光板の構成に加えて、少なくとも一つの当該取出導光層が、互いに対向する第1主面及び第2主面と、前記第1主面及び前記第2主面の間の側面のうちの第1方向における一側に位置する部分からなる入光側面と、を有する主導光層と、前記主導光層の前記第1主面上に設けられ且つ前記主導光層の屈折率よりも低い屈折率を有する低屈折率層と、
前記低屈折率層の側から前記主導光層と積層されており、
前記第1主面は、第1領域と第2領域とを含み、前記低屈折率層は、前記第1主面上の前記第1領域上のみに設けられ、
当該取出導光層は、前記第1方向に配列された複数の取出要素であって、各々が前記主導光層からの光の進行方向を変化させる、複数の取出要素を有し、
前記取出要素は、前記第1領域及び前記第2領域の両領域に対向する領域内に設けられている。
本発明による第2の導光板において、少なくとも一つの前記取出導光層が、一対の主面を有するベース部を、さらに有し、前記取出要素は、前記ベース部内に設けられた光拡散部であってもよい。このような第2の導光板において、当該取出導光層の前記光拡散部は、主部と、主部中に分散された拡散成分と、を有するようにしてもよい。前記拡散成分は、白色粒子、例えば酸化チタンが添加された、合成樹脂粒子、例えば、アクリル樹脂粒子であるようにしてもよい。前記アクリル樹脂粒子は、前記光拡散部内に20%以上30%以下の重量%で含有されていてもよい。前記白色粒子の平均粒径(平均直径)は、1μm以上30μm以下であるようにしてもよい。前記導光板の法線方向に直交する断面における前記光拡散部の断面積は、前記白色粒子の平均粒径の二乗よりも大きくなっていてもよい。前記光拡散部の前記第1方向に沿った幅は、平均粒径(平均直径)以上であるようにしてもよい。
本発明による第2の導光板において、
前記隣接配置されている、前記一つの取出導光層と、前記他の一つの取出導光層は、
前記対向する前記入光側面の間に位置する、一つの基準面を対称面として、
当該一つの取出導光層内の少なくとも一つの前記光拡散部と、当該他の一つの取出導光層内の一つの前記光拡散部が、面対称に設けられていてもよい。
本発明による第2の導光板において、
前記複数の前記導光板の各々の前記ベース部の、
前記第1方向において前記一側の反対側にある他の側面が、他の入光側面となり、
いずれの取出導光層も、いずれかの前記入光側面を対向して、第1方向に連続して配置されていてもよい。
本発明による第2の導光板において、
前記複数の前記導光板の各々の前記ベース部の、
前記第1方向とは異なる第2方向の側にある、さらに他の側面が入光側面となり、
いずれの取出導光層も、いずれかの前記入光側面を対向して、第1方向及び第2方向に連続して配置されていてもよい。ここで、第1方向と第2方向は、直交していてもよいし、非直交であってもよい。
本発明による第2の導光板において、
前記第1方向及び前記第2方向に連続して配置されている、前記取出導光層の配置が、正平面充填配置となっていてもよい。
本発明による第2の導光板において、少なくとも一つの前記取出導光層は、当該取出導光層の法線方向に沿った前記取出要素の高さが、一定ではないようにしてもよい。
本発明による第2の導光板において、少なくとも一つの前記取出導光層は、少なくとも一つの取出要素の当該取出導光層の法線方向に沿った高さが、当該一つの取出要素よりも前記第1方向において一側に位置する少なくとも一つの他の取出要素の前記取出導光層の法線方向に沿った高さよりも高くなっていてもよい。
本発明による第2の導光板において、少なくとも一つの前記取出導光層は、任意の一つの取出要素の当該取出導光層の法線方向に沿った高さが、当該一つの取出要素よりも前記第1方向において一側に位置する他の取出要素の当該取出導光層の法線方向に沿った高さ以上となっていてもよい。
本発明による第2の導光板において、少なくとも一つの前記取出導光層は、当該取出導光層が、前記一対の主面のうちの一方の主面に前記第1方向に間隔をあけて複数の溝を形成され、前記取出要素は、前記溝内に形成された光拡散部であってもよい。
本発明による第2の導光板において、少なくとも一つの前記取出導光層は、前記一方の主面が、前記一対の主面のうちの当該主導光層の側を向く面であってもよいし、或いは、前記一対の主面のうちの当該主導光層とは反対の側を向く面であってもよい。
本発明による第2の導光板において、少なくとも一つの前記取出導光層は、前記取出要素のアスペクト比が0.1以上であってもよい。
本発明による第2の導光板の少なくとも一つの前記取出導光層が、当該取出導光層の前記主導光層とは反対側に当該取出導光層と隣接するようにして設けられ且つ当該取出導光層の屈折率よりも低い屈折率を有する第2低屈折率層を、さらに備えるようにしてもよい。
本発明による第2の導光板の少なくとも一つの前記取出導光層が、前記第2低屈折率層の当該取出導光層とは反対の側に配置されたカバー層を、さらに備え、当該第2低屈折率層は、当該取出導光層と当該カバー層とを接合するための層であるようにしてもよい。
本発明による第2の導光板において、少なくとも一つの前記取出導光層は、前記カバー層が、当該取出導光層よりも高い耐擦傷性を有していてもよい。
本発明による第2の導光板において、少なくとも一つの前記取出導光層は、前記取出要素が、前記第2領域において、当該主導光層に隣接して配置され、当該取出要素と当該主導光層との屈折率差は、前記低屈折率層と当該主導光層との屈折率差よりも小さくなっていてもよい。
本発明による第2の導光板において、少なくとも一つの前記取出導光層は、当該取出導光層に含まれる前記複数の取出要素の間で、前記第1方向に沿った幅は一定となっていてもよい。
本発明による第2の導光板において、少なくとも一つの前記取出導光層は、当該取出導光層に含まれる前記複数の取出要素の間で、前記第1方向に沿ったピッチは一定となっていてもよい。
本発明による第2の導光板において、少なくとも一つの前記取出導光層は、各取出要素が、前記第1方向と非平行な方向に線状に延びていてもよい。
本発明による第2の導光板の少なくとも一つの前記取出導光層が、当該主導光層の前記第2主面上に設けられ且つ当該主導光層の屈折率よりも低い屈折率を有する第3低屈折率層を、さらに備えるようにしてもよい。
本発明による第2の導光板の少なくとも一つの前記取出導光層が、前記第3低屈折率層の当該主導光層とは反対の側に配置されたカバー層を、さらに備え、前記第3低屈折率層は、当該取出導光層と当該カバー層とを接合するための層であるようにしてもよい。
本発明による第2の導光板において、少なくとも一つの前記取出導光層は、前記カバー層が、前記主導光層よりも高い耐擦傷性を有していてもよい。
本発明による第2の照明装置は、上述した本発明による第2の導光板のいずれかと、
少なくとも、前記隣接配置されている前記一つの取出導光層と前記他の一つの取出導光層の間に配置された、光源と、を備えてもよい。光源の発光波長は、「可視光域全域」であってもよいし、一つの「単色」、または、「複数の単色の組み合わせ」であってもよい。さらには、可視光以外の発光波長を含むものであってもよい。
さらには、第2の導光板に備えられた、全ての当該取出導光板の間に、その一側方向及び他側方向へ光を放出する光源を配置するものとしてもよい。この場合、例えば、一つの前記取出導光層の前記第1主面が正三角形であると、その三つの側面を、対応する光源が照明するものと、その二つの側面を、対応する光源が照明するものが混在する。
特に、その三つの側面を、対応する光源が照明するものの場合には、当該取出導光層の当該側面側より、その中心に向かって(正三角形の重心に向かって。)、光源の照明が弱くなるため、当該側面側の光拡散部より、当該中心の光拡散部をより高くするものとしてもよい。また、第2の導光板に備えられた、全ての当該取出導光板の全ての側面に対応して、光源が配置されてもよい。
本発明による第2の照明装置は、
少なくとも一つの前記光源が、前記基準面の位置に配置されていてもよい。
本発明による第2の照明装置は、
少なくとも一つの前記光源に、光拡散機能部が設けられていてもよい。
本発明による第2の照明装置は、
前記光源からの光を遮蔽する、少なくとも一つの平板状光遮蔽体が設けられていてもよい。これは、照明光源における「ホットスポット」を隠すものであって、光源からの漏れ光を遮断する。もしくは、光源そのものを隠すものである。
本発明によれば、導光板から光を取り出すための取出要素を目立たなくさせるとともに、照明機能を維持しつつ、大面積化を図ることができる。
図1は、本発明の一実施の形態を説明するための図であって、照明装置および導光板を示す縦断面図である。 図2は、照明装置および導光板を示す部分斜視図である。 図3は、照明装置および導光板を示す平面図である。 図4は、図1の導光板を示す部分拡大図である。 図5は、図1に対応する図であって、導光板および照明装置の一変形例を示す図である。 図6は、本発明の一実施の形態を説明するための図であって、照明装置および導光板を示す縦断面図である。 図7は、照明装置および導光板を示す部分斜視図である。 図8は、照明装置および導光板を示す平面図である。 図9は、図6に対応する図であって、導光板の一変形例を示す図である。 図10は、図6に対応する図であって、導光板の他の変形例を示す図である。 図11は、図6と同様の視野において、導光板のさらに他の変形例を示す部分拡大図である。 図12は、導光板の他の変形例を示す平面図である。
以下、図面を参照して本発明の第1及び第2の実施の形態について説明する。図1〜図5、及び、図12は、本発明の第1の実施の形態及びその変形例を説明するための図である。一方、図6〜図11、及び、図12は、本発明の第2の実施の形態及びその変形例を説明するための図である。
なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。図1〜図3、図5〜図11は、一つの主導光層40と、一つの基準面FFを対称面として、その主導光層40に対して面対称となっている、他の主導光層40sの二つの主導光層(40、40s)からなる導光板30を例示してある。この基準面FFは、光源の中心線(図示していない。)を含み、少なくとも、導光板30の第1主面31aに直交する面である。但し、本発明の導光板を、図1〜図11の配置とすることで、この基準面FFを対称面とする対称性が無くとも、本発明の目的を達することができる(図示せず。)。
なお、本発明の第1及び第2の実施の形態についての説明に誤解が生じない範囲において、図が煩雑となることを避けるため、一つの主導光層40と、各々の入光側面46cを対向して、隣接している他の主導光層40sを、それぞれ構成する各構成要素を表す符号について、互いに面対称にある部分を、一部を除き、同一の符号で表している。さらに、図12は、前記取出導光層の前記隣接配置に加えて、前記取出導光層が、前記第1方向、及び、当該第一方向とは異なる第2方向に繰り返され、2次元方向に連続して接続している配置となっている、導光板30の平面図であり(一つの主導光層40と、他の主導光層40sのみ符号を付している。)、各々の主導光層の第一主面の形状を、全て、等しい大きさの正三角形とした、正平面充填配置の例を図示している。
そして、この正三角形の間の2点鎖線の位置の全てに光源を配することで、導光板30に備えられた、全ての主導光層の全ての側面に、対応する光源が配されている図を示すものとなっている。このような一次元配置、もしくは、二次元配置は、複数の取出導光板を同一の大きさで、同一の形状とすることに限定されず、複数の形状の取出導光板を混在させたり、複数の大きさの取出導光板を混在させてもよい。その場合には、それらの取出導光板の間に比較的大きく、不規則な隙間が生じてもよい。
また正平面充填配置には、この他、正四角形と、正六角形があり、やはり、それらの正多角形の間に、光源が配される。図12においては、主導光層40が、その3辺に平行に、3つの光源で照明されることとなるが、導光された光が、各辺から正三角形の重心に向かって進むことから、光拡散部は、各辺近傍より、重心近傍において、より多くの散乱を生じるように配するものとしてもよい。また、図12において、図内の、主導光層40と、主導光層40sの二つの主導光層の関係は、図1の断面形状を有するものと見做すこともできる。
以下の説明においては、一つの主導光層40と、他の主導光層40sの説明が冗長することを避けるため、主として、一つの主導光層40についてのみ説明するが、他の主導光層40s、その他の用い得る主導光層(図12における、40や、40s以外の主導光層など。)にも同様に適用可能である。
なお、本明細書において、「板」、「シート」、「フィルム」の用語は、呼称の違いのみに基づいて、互いから区別されるものではない。例えば、「板」はシートやフィルムと呼ばれ得るような部材も含む概念であり、したがって、「導光板」は、「導光シート」や「導光フィルム」と呼ばれる部材と呼称の違いのみにおいて区別され得ない。
また、「板面(シート面、フィルム面)」とは、対象となる板状(シート状、フィルム状)の部材を全体的かつ大局的に見た場合において対象となる板状部材(シート状部材、フィルム状部材)の平面方向と一致する面のことを指す。以下の第1の実施の形態においては、導光板の板面、導光板の取出導光層の板面、及び、取出導光層のベース部の板面は、互いに平行となっている。また、後述する第2の実施の形態においては、導光板の板面、導光板の主導光層の板面、導光板の取出導光層の板面、及び、取出導光層のベース部の板面は、互いに平行となっている。
さらに、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件並びにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「直交」、「同一」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。
<第1の実施の形態>
まず、第1の実施の形態について説明する。
図1〜図4は、本発明の第1の実施の形態を説明するための図である。このうち、図1〜図3は、それぞれ、照明装置10を示す縦断面図、部分斜視図および部分平面図である。図4は、図1の部分拡大図である。また、図1及び図4に示された断面は、図3のAA線に沿った断面を示している。
照明装置10は、面状に光を発光する装置であり、例えば室内または屋外の照明、広告用照明、表示装置用のバックライト等、種々の用途に使用され得る。但し、本発明の導光板及びその導光板を用いた照明装置は、この実施の形態に限られるものでなく、例えば、照明装置10の一方の面を覆う筐体11を透明なものとするか、除去し、「両面発光装置」としての用途に使用され得る。この場合には、非発光時は、「透明な窓」として、発光時は、「光る仕切り」もしくは面照明、もしくは情報表示として視認される。従って、本導光板及び照明装置の用途は、様々であり、その一部を、以下に列挙する。
・天窓:天井へ嵌め込み、昼間は、「透明な窓(非発光)」として、夜間は、「照明器具」として、機能させてもよい。また、光源20のON・OFFを、コードレス・リモートコントロールとしてもよい。さらには、「人感センサー」を設置して、通常は「透明パネル」であって、人が近付いたり、通り過ぎる時のみ「仕切り」となるようにしてもよい。同様の用途として、「鉄道駅のホームドアのガラス部分」、「内装パーテーション(ファーストフード店のカウンターの仕切り等)」、「ビジネスビルやホテル内のガラスパーテーション」、「リビングとキッチンカウンタの間の仕切り」、「階段やエスカレータの手すりのガラス部分」等に用いてもよい。窓ガラス、嵌め殺しの窓や、サッシフレームに光源を入れてもよい。これらの用途には、大きな面積の照明が強く求められるため、本発明の第1の導光板や、第2の導光板が好適である。
・非常灯:地下鉄や病院の非常灯として、消灯時は透明の仕切りとして、点灯時、すなわち、非常時は、避難方向などの情報を表示させてもよい。
・光るホワイトボード:消灯時は透明の仕切り板として、点灯時はその表面に書き込みできるホワイトボードとして用いてもよい。これらの用途も、大面積化が課題であって、本発明の第1の導光板や、第2の導光板が好適である。
・プロジェクションマッピングのスクリーン:本導光板及び照明装置は、その散乱機能により、外部からの光投影に対してスクリーンとしても機能する。この機能を活用し、消灯時は透明の仕切り板として、プロジェクション画像投影時はスクリーンとして、点灯時は照明として用いてもよい。これらの用途も、大面積化が課題であって、本発明の第1の導光板や、第2の導光板が好適である。
・ヘッドアップディスプレー(HUD)用スクリーン:上記のスクリーン機能を活用し、消灯時は透明の仕切り板として、HUD画像投影時はスクリーンとして、点灯時は照明として用いてもよい。
・サイネージパネル:半透過フィルムと積層して表示し、そのフィルムを交換可能としてもよい。すなわち、消灯時は透過性の情報表示として、点灯時は発光性の情報表示として用いてもよい。これらの用途も、大面積化が課題であって、本発明の第1の導光板や、第2の導光板が好適である。
・水族館の水槽:本導光板及び照明装置を水槽に用い、消灯時は透過性のある通常の水槽壁として、点灯時は水槽壁面の情報表示装置として用いてもよい。これらの用途も、大面積化が課題であって、本発明の第1の導光板や、第2の導光板が好適である。
・蛍光灯のグレア防止用ルーバ:点灯時、本導光板及び照明装置を、蛍光灯のグレア防止用ルーバに用いてもよい。蛍光灯からの直接光を散乱して、まぶしさを低減すると同時に、発光時は散乱発光による、まぶしくない光を蛍光灯の光に加えることができる
・自動車リアウインドウ用ハイマウントストップランプ:本導光板及び照明装置をリアウインドウに設けてハイマウントストップランプとしてもよい。消灯時は透明のウインドウとして、発光時、すなわち、ブレーキ作動時は、ストップランプとして機能させてもよい。このとき、特開2016−25039号公報に開示されている方法を用いて、一方向発光とし、自動車の外向きだけに発光させて、内向きには発光させなくしてもよい。
・自動車用テールランプ:本導光板及び照明装置を自動車用テールランプに用いてもよい。光拡散効果による主面からの発光を用いると同時に、入射側と反対側の側面からの出射光も活用してもよい。消灯時は透明なので、点灯時の消灯時のコントラストをつけることを可能とする。
図1〜図3に示すように、照明装置10は、いわゆるエッジライト型の照明装置として構成され、一例として、導光板30と、導光板30のほぼ中間に位置する、対向する光入射側面46cの間(隙間)に配置された発光体22を含む光源20と、を有している。導光板30は、複数の平板が隙間を介して組み合わされた形状とされている。
以下の説明において、説明の煩雑さを避けるため、その複数の平板の組み合わせである導光板30の内、一枚の平板について、代表させ、「導光板30」と称して、詳述する。このことは、他の一枚、さらには、複数ある場合の、その他の平板についても、同様であると同時に、複数の平板の全体である「導光板30」においても同様である。
導光板30は、一対の対向する主面として第1主面31a及び第2主面31bを有している。図示された第1の実施の形態では、第1主面31aが、照明装置10の発光面10aを形成している。照明装置10は、図1に二点鎖線で示すように、導光板30の第2主面31bに対面するようして設けられた筐体11を有する。筐体11は、その端部において、導光板30の側端面の全周に接続するようにして、導光板30の第2主面31bを覆っている。筐体11の内面は、金属等の高反射率材料からなる反射面として形成されている。
図示する例において、平板状の導光板30は、平面視において四角形形状に形成されている。したがって、一対の主面である第1主面31a及び第2主面31bも、四角形形状に形成され、且つ、導光板30の一対の主面31a,31b間に画成される側面は四つの面を含んでいる。導光板30の板面に沿って延びる第1方向d1に対向する二つの側面のうちの一方の側面が、入光面31cをなしている。図1及び図2に示すように、入光面31cに対面して光源20の発光体22が設けられている。図1に示すように、入光面31cから導光板30に入射した光L11,L12,L13は、第1方向(導光方向)d1に沿って入光面31cに対向する反対面31dに向け、概ね第1方向(導光方向)d1に沿って導光板30内を進むようになる。
光源20は、例えば、線状の冷陰極管等の蛍光灯や、点状のLED(発光ダイオード)や白熱電球等の種々の態様で構成され得る。光源20は、発光体22をその両面に備えている。以下の説明においては、発光体22の一方について、詳述するが、発光体22の他方についても同様である。また、光源20として、一方向発光光源と、一方向に進む光源光を、一側方向と他側方向に2分する機能を有する、プリズムや、球体レンズなどの光学素子を組み合わせた、光源を用いてもよい。第1の実施の形態において、光源20は、入光面31cの長手方向である第2方向d2に沿って、並べて配置された多数の点状発光体22、具体的には、多数の発光ダイオード(LED)によって、構成されている。各点状発光体22の出力、すなわち、各点状発光体22の点灯および消灯、及び/又は、各点状発光体22の点灯時の明るさは、他の点状発光体の出力から独立して調節され得ることが好ましい。なお、図示された例において、第1方向d1及び第2方向d2は、互いに直交し、且つ、ともに導光板30の板面に平行となっている。
次に、図1〜図4を参照して、導光板30についてさらに詳述する。導光板30は、一対の対向する主面41a,41bを含む平板状の取出導光層40を有している。取出導光層40は、その第1主面41aが導光板30の第1主面31aに近接する側に位置し且つその第2主面41bが導光板30の第2主面31bに近接する側に位置するよう、配置されている。さらに図示された例において、導光板30は、第1主面41aの側から取出導光層40に順に積層された第1低屈折率層55及び第1カバー層56と、第2主面41bの側から取出導光層40に順に積層された第2低屈折率層57及び第2カバー層58と、をさらに有している。
取出導光層40は、一対の対向する主面をなす第1主面46a及び第2主面46bを有したベース部45と、ベース部45内に設けられた光拡散部50と、を有している。図示された例において、ベース部45の第2主面46bには、第1方向d1に間を開けて複数の溝49が形成されている。光拡散部50は、溝49内に設けられている。ベース部45は、導光板30の外輪郭に対応して、平面視四角形形状の板状部材として形成されている。図示された例において、光拡散部50は、ベース部45の対応する溝49を埋めるようにして当該溝49の内部に配置されている。そして、取出導光層40の第1主面41aは
、ベース部45の第1主面46aによって形成され、取出導光層40の第2主面41bは、ベース部45の第2主面46bと光拡散部50の端面とによって形成されている。
ベース部45の一対の主面46a,46b間に、四つの側面が形成されている。そして、第1方向d1に対向する一対の側面46c,46dのうちの、第1方向d1における光源20に近接する一側に配置された入光側面46cが、導光板30の入光面31cを形成し、第1方向d1における光源20から離間する他側に配置された反対側面46dが、導光板30の反対面31dを形成している。
ベース部45は、光源20からの光を導光する部位であることから、高い透過率を有した材料、例えば、透明な樹脂材料から形成される。一方、光拡散部50は、入射光を拡散させる機能を有した層であり、取出導光層40内を進む光の進行方向を変化させる部位である。後述するように、光拡散部50で進行方向を曲げられた光は、取出導光層40から出射することが可能となる。すなわち、光拡散部50は、導光板30の取出導光層40内を導光されている光を導光板30から取り出すための取出要素として機能する。
このような光拡散部50は、図4に示すように、樹脂材料からなる主部50aと、主部50a中に分散された拡散成分50bと、を有するように構成され得る。ここで、拡散成分とは、反射や屈折等によって、光の進路方向を変化させる機能を発揮し得る成分のことである。拡散成分として、金属化合物、気体を含有した多孔質物質、金属化合物を周囲に保持した樹脂ビーズ、白色微粒子、さらには、単なる気泡が例示される。拡散成分をなす白色粒子として、酸化チタンが添加されたアクリル樹脂粒子を例示することができる。このアクリル樹脂粒子は、光拡散部内に20%以上30%以下の重量%で含有することができる。白色粒子の平均粒径(平均直径)は、例えば、1μm以上30μm以下とすることができる。光拡散部が白色粒子を含有することができるよう、導光板の法線方向に直交する断面における光拡散部の断面積は、白色粒子の平均粒径の二乗よりも大きくなっていてもよい。また、光拡散部が白色粒子を含有することができるよう、光拡散前記第1方向に沿った幅wを、平均粒径(平均直径)以上とすることができる。
なお、図示された光拡散部50は、ベース部45の溝49内に形成されてベース部45とともに四角形薄板状の取出導光層40をなす。したがって、各光拡散部50は、溝49に対応した形状及び配置にて構成されている。このため、以下においては、光拡散部50の形状および配置を代表として説明し、溝49の形状および配置を説明したこととする。
図1に示すように、複数の光拡散部50は、第1方向d1に配列されている。各光拡散部50は、配列方向である第1方向d1と非平行な方向に延びている。とりわけ図示された例では、図2に示すように、各光拡散部50は、第1方向d1と直交する第2方向d2に直線状に延びている。また、各光拡散部50は、その長手方向に直交する断面、すなわち第2方向d2に直交する断面において矩形形状となっている。また、光拡散部50の断面をなす矩形形状の一対の面は、導光板30の板面への法線方向ndに沿って延びている。
図示された例において、導光板30の板面への法線方向nd(図4参照)に沿った光拡散部50の高さh(図4参照)は、取出導光層40に含まれる複数の光拡散部50の間で、一定ではない。光拡散部50は、上述したように入射光を拡散させ導光板30からの出射を引き起こす取出要素として、機能する。したがって、光拡散部50の取出導光層40内における体積分布によって、取出導光層40からの出射光量分布を調整することができる。このため、導光方向d1に沿って光源20から離間した領域において出射光量が低下しやすくなるといった傾向を考慮した上で、光拡散部50の高さhを決定することにより、導光方向である第1方向d1における出射光量分布を制御することができる。
図示された例では、第1方向d1に沿った出射光量分布を均一化する観点から、光拡散部50の高さhが次のように決定されている。まず、少なくとも一つの光拡散部50の高さhが、当該一つの光拡散部50よりも第1方向d1において光源20に近接する一側に位置する少なくとも一つの他の光拡散部50の高さhよりも高くなっている。これにより、出射光量が低下しやすい導光方向に沿って光源20から離間した領域においても光拡散部50に入射しやすくなり、当該光源20から離間した領域において、出射光量を確保することが可能となる。さらに図示された例では、任意の一つの光拡散部50の高さが、当該一つの光拡散部50よりも第1方向d1において光源20に近接する一側に位置する他の光拡散部50の高さ以上となっている。或いは、任意の一つの光拡散部50の高さが、当該一つの光拡散部50よりも第1方向d1において光源20に近接する一側に位置する他の光拡散部50の高さより高くなっている。このような光拡散部50の高さhの分布によれば、光源20から離間するにつれて光拡散部50に入射しやすくすることができ、結果として、導光方向に沿った出射光量分布を効果的に均一化することができる。
その一方で、第1方向d1に沿った光拡散部50の幅wは、図示された例のように、取出導光層40に含まれる複数の光拡散部50の間で、一定となっていることが好ましい。同様に、第1方向d1に沿った光拡散部50のピッチも、図示された例のように、取出導光層40に含まれる複数の光拡散部50の間で、一定となっていることが好ましい。さらに、第1方向d1に隣り合う二つの光拡散部の当該第1方向d1に沿った離間間隔dも、図示された例のように、取出導光層40に含まれる複数の光拡散部50の間で、一定となっていることが好ましい。このような構成によれば、ベース部45と異なる透過率を有していることからベース部45と区別して視認されやすくなる光拡散部50を、目立たなくさせることができる。
以上のような取出導光層40の具体的な寸法は、一例として次のように設定され得る。まず、取出導光層40の板面への法線方向ndに沿った厚みを、2mm以上10mm以下とすることができる。また、第1方向d1に沿った光拡散部50の幅wを、1μm以上20μm以下とすることができる。さらに、隣り合う二つの光拡散部50の第1方向d1に沿った離間間隔dを、50μm以上500μm以下とすることができる。さらに、取出導光層40の板面への法線方向ndに沿った光拡散部50の高さhを、1μm以上50μm以下とすることができる。また、第1方向d1に沿った光拡散部50の幅wに対する、取出導光層40の板面への法線方向ndに沿った光拡散部50の高さhの比(h/w)、すなわち光拡散部50のアスペクト比を0.1以上10以下とすること、好ましくは1より大きくすることができる。光拡散部50のアスペクト比が高い場合、導光板30の板面への法線方向ndに沿った光拡散部50の投影面積を小さくしながら、導光板30内に或る程度の体積で光拡散部50を含ませることが可能となる。すなわち、図3に示すように、法線方向ndから導光板30を観察した際に、光拡散部50が目立ってしまうことを防止ながら、光拡散部50が取出要素として有効に機能することを可能にすることができる。
なお、ベース部45の一対の主面46a,46bのそれぞれにおいて全反射を繰り返すことによる導光を実現可能とするため、第1方向d1に隣り合ういずれか二つの光拡散部50が、
・当該二つの光拡散部50の第1方向d1に沿った離間間隔dと、
・当該二つの光拡散部50の取出導光層40の法線方向ndに沿った高さh1,h2と、
・取出導光層40の屈折率nと、
・光拡散部50が設けられている面46bの側から取出導光層40に隣接する層57の屈折率nLと、
を用いた次の式(a)を満たすようになっている。
tan(Arcsin(nL/n))≦d/(h1+h2)・・・式(a)
隣接層(図示された例では第2低屈折率層)57とベース部45との界面での全反射臨界角度θtは「Arcsin(nL/n)」となる。この全反射臨界角度θtが、図4における角度θa(=Arctan(d/(h1+h2)))よりも大きくなると、図4に示された二つの光拡散部50の間となる位置において、ベース部45の第2主面46bで全反射した光は、必ず、他側に位置する高さh2の光拡散部50へ入射して、ベース部45内での導光を継続することができなくなる。したがって、第1方向d1に隣り合ういずれか二つの光拡散部50が式(a)を満たす。好ましくは、第1方向d1に隣り合う任意の二つの光拡散部50が、すべて、式(a)を満たす。
以上のような構成からなる取出導光層40は、一具体例として、次のようにして製造され得る。まず、ベース部45を、例えば、電子線、紫外線等の電離放射線の照射により硬化する特徴を有するエポキシアクリレート等の硬化性材料を用いて、作製する。次に、硬化することによって光拡散部50の主部をなすようになる硬化性材料と、光拡散部50の拡散成分と、を含んだ未硬化で液状の組成物を用いて、光拡散部50を作製する。硬化することによって光拡散部50の主部をなすようになる硬化性材料として、電離放射線により硬化する特徴を有するウレタンアクリレート等の硬化性材料を用いることができる。まず、先に形成されたベース部45上に組成物を供給する。その後、ベース部45の溝49の内部に、ドクターブレードを用いながら、組成物を充填しつつ、該溝49外に溢出した余剰分の組成物を掻き落としていく。なお、掻き落としきれないことを原因としてベース部45の主面上へ拡散成分が残留することを回避するため、拡散成分の粒径は、1μm以上であること好ましく、また、溝49の幅の50%以下となっていることが好ましい。その後、溝49内の組成物に電離放射線を照射して硬化させることにより、光拡散部50が形成される。これにより、ベース部45及び光拡散部50を有する取出導光層40が作製される。
次に、導光板30に含まれるその他の層55,56,57,58について説明する。まず、取出導光層40の主面に隣接して配置された第1低屈折率層55及び第2低屈折率層57は、取出導光層40のベース部45よりも低い屈折率を有した層である。ここで説明する導光板30では、取出導光層40のベース部45と低屈折率層55,57との界面での反射、とりわけ屈折率差に起因した全反射により、光を導光することを期待している。このため、低屈折率層55,57の屈折率は、取出導光層40のベース部45の屈折率よりも、0.03以上低くなっていることが好ましく、0.06以上低くなっていることがより好ましい。なお、図示された例において、低屈折率層55,57は、粘着剤や接着剤等からなる接合層として形成されており、カバー層56,58を取出導光層40に貼合するための層として機能している。
一方、第1カバー層56及び第2カバー層58は、導光板30の一対の主面31a,31bを画成する層である。このようなカバー層56,58は、例えば、取出導光層40や低屈折率層55,57よりも耐擦傷性に優れたハードコート層として形成され得る。なお、本件明細書で言及する耐擦傷性は、JISK5600−5−4(1999年)に準拠して実施される鉛筆硬度試験での試験結果に基づいて評価される。
次に、以上のような構成からなる照明装置10及び導光板30の作用について説明する。
まず、図1に示すように、光源20をなす発光体22で発光された光は、入光面31cを介し、導光板30の取出導光層40内に入射する。取出導光層40をなす材料の屈折率が、通常、1.4〜1.6であることに起因して、図1に示すように、屈折率1の空気層から取出導光層40のベース部45内に入射した光L11,L12,L13の進行方向は、ベース部45の入光側面46c(導光板30の入光面31c)への法線方向に対して、すなわち第1方向d1に対して大きく傾斜することはない。そして、取出導光層40のベース部45へ入射した光L11,L12,L13の多くは、ベース部45の第1主面46aおよび第2主面46bにおいて、反射、とりわけベース部45とベース部45に隣接する低屈折率層55,57との屈折率差に起因した全反射を繰り返し、ベース部45の入光側面46cと反対側面46dとを結ぶ導光方向、とりわけ図示された例では第1方向d1へ進んでいく。
ただし、取出導光層40内には、第1方向d1に間隔をあけて光拡散部50が設けられている。光拡散部50は、ベース部45の溝49内に形成され、取出導光層40の法線方向ndに沿って取出導光層40の第2主面41bから取出導光層40内に延び出している。したがって、取出導光層40のベース部45内を進む光は、この光拡散部50に入射することもある。そして、図1に示すように、ベース部45内を進む光は、光拡散部50に入射すると、光拡散部50での拡散機能によって進行方向を曲げられる。
この結果、光拡散部50で拡散された光は、全反射臨界角度以下の角度で取出導光層40の第1主面41aに入射し、第1主面41aを介して取出導光層40から出射するようになる。このような光は、第1低屈折率層55及び第1カバー層56を透過して、発光面10aをなす第1主面31aを介して導光板30から照明光として出射する。この際、光拡散部50での拡散によって、導光板30の第2主面31bに向かう光も生じるが、このような光は、筐体11の内面で反射して導光板30に再入射し、その後、導光板30から照明光として出射する或いは導光板30内を導光される。
なお、光拡散部50は、導光方向である第1方向に配列されている。したがって、取出導光層40のベース部45内を進行する光は、導光方向に沿った各区域において、光拡散部50に入射する。このため、取出導光層40のベース部45内を進んでいる光は、導光方向に沿った各区域において、導光板30から出射するようになる。とりわけ上述したように光拡散部50の高さhが調節されている場合には、導光方向に沿って光源に近接する側での出射光量が多くなり且つ導光方向に沿って光源から離間する側での出射光量が少なくなるといった傾向を効果的に解消し、導光方向に沿った各位置からの出射光量の分布を効果的に均一化することができる。より具体的には、少なくとも一つの光拡散部50の高さhが、当該一つの光拡散部50よりも第1方向d1において光源側に位置する少なくとも一つの他の光拡散部50の高さよりも高い場合、より好ましくは、任意の一つの光拡散部50の高さhが、当該一つの光拡散部50よりも第1方向d1において光源側に位置する他の光拡散部50の高さh以上または他の光拡散部50の高さhよりも高い場合、導光方向に沿った各位置からの出射光量の分布を効果的に均一化することが可能となる。
以上のようにして、導光板30から光が出射することにより、照明装置10の発光面10aが照明光を発光する。
ところで、従来の導光板では、裏面に設けた拡散性物質の密度を導光方向に沿って変化させることによって出射光量を制御していた。したがって、従来の導光板では、拡散性物質が、パターンを持って、導光板の裏面に設けられていた。そして、拡散性物質のパターンが視認されることにより、意匠性の低下や高級感の喪失等の外観上の問題から、従来の照明装置の使用範囲が制限されてきた。加えて、拡散反射パターンの面積変化だけでは、出射光量の全体的な分布を制御することしかできず、自由な出射光量制御を実現することが不可能であった。
そこで、導光板の光取出要素となる光拡散部の高さを調整することにより、導光板からの出射光量の導光方向に沿った分布を制御しており、法線方向から導光板を観察した場合、光拡散部間での高さの変化は感知され難いものとしたが、大面積化を図ろうとすると、光拡散部の高さの差が非常に大きくなり、製造安定性に欠けるものとなっていた。特に、光拡散部50の存在自体を感知し難くするために、光拡散部50の第1方向d1に沿った幅wを小さくする手法においては、この課題が顕著となる。
これに対して、以上のような第1の実施の形態によれば、導光板30から光を取り出すための取出要素として機能する光拡散部50を効果的に目立たなくさせつつ、光拡散部の高さの差を抑制し、導光板30、すなわち、照明装置10の大面積化を図ることを可能として、照明装置10の照明領域の隅々まで均一な照明とすることが可能となる。結果として、導光板30から光を取り出すための取出要素が感知されることによって照明装置10のデザイン性が損なわれたり、導光板30から取り出された光の明るさが不均一となることを、効果的に回避し、均一な照明を提供するという照明機能を維持しつつ、大面積化を図ることができ、これにより、種々の設置位置に対して照明装置10を調和させることができる。
また、第1の実施の形態によれば、取出導光層40に隣接して低屈折率層55,57が設けられている。そして、取出導光層40のベース部45内を進む光が反射する界面が、ベース部45と低屈折率層55,57との間に形成されている。すなわち、取出導光層40のベース部45内を進む光が反射する界面が露出していない。このため、取出導光層40のベース部45内を進む光が反射することを予定された界面の損傷や異物付着を効果的に防止することができる。これにより、導光板30内における導光のための光の反射が阻害されることを効果的に防止することができる。さらに、第1の実施の形態では、ベース部45や低屈折率層55,57よりも耐擦傷性に優れたカバー層56,58によって、導光板30の表面が形成されている。したがって、導光板30を進む光が反射することを予定された界面の損傷や異物付着をより効果的に防止することができる。
なお、上述した第1の実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。以下、図面を適宜参照しながら、変形の一例について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した実施の形態と同様に構成され得る部分について、上述の実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いることとし、重複する説明を省略する。
上述した第1の実施の形態において、ベース部45の第2主面46bに溝49が形成され、取出導光層40の第2主面41b上に光拡散部50が設けられている例を示したが、これに限られない。ベース部45の第1主面46aに溝49が形成され、取出導光層40の第1主面41a上に光拡散部50が配置されるようにしてもよい。また、ベース部45の第1主面46a及び第2主面46bのそれぞれに溝49が形成され、取出導光層40の第1主面41a上及び第2主面41b上の両方に光拡散部50が配置されるようにしてもよい。
また、上述した第1の実施の形態において、導光板30が、第1低屈折率層55、第1カバー層56、第2低屈折率層57及び第2カバー層58を有する例を示した。このような例においては、導光板30からの光の取出しを促進するため、第1低屈折率層55及び第1カバー層56の少なくとも一方が、拡散成分を含有していることが好ましい。また、導光板30からの光の取出しを促進するため、第2低屈折率層57及び第2カバー層58の少なくとも一方が、拡散成分を含有していることが好ましい。その一方で、第1低屈折率層55、第1カバー層56、第2低屈折率層57及び第2カバー層58は、必須ではなく、一以上を導光板30から省くことができる。
さらに、上述した第1の実施の形態において、導光板30の第2主面31bが筐体11によって覆われ、導光板30の第1主面31a側にのみ発光面10aが形成される例を示したが、これに限られない。図5に示すように、導光板30の第2主面31b側にも発光面が形成されるようにしてもよい。すなわち、照明装置10が、対向する一対の発光面を有するようにしてもよい。
さらに、上述した第1の実施の形態において、導光板30の第1主面31aが照明装置10の発光面10aをなす例を示したが、これに限られない。導光板30の第1主面31aに対向する位置に、導光板30からの出射光の進行方向を偏向するための偏向手段が設けられ、この偏向手段によって照明装置10の発光面10aが形成されるようにしてもよい。偏向手段としては、出光側にプリズム面又はレンズ面を形成された集光シートが例示される。 なお、以上において上述した第1の実施の形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。
また、光源は、少なくとも、隣接配置されている、一つの取出導光層40と他の一つの取出導光層40sの間の隙間に配置されるが、その位置は、その隙間の中間であっても、何れかの取出導光層(40、または、40s)の側に近づけてもよいし、さらには、何れかの取出導光層(40、または、40s)の側に接していてもよい。また、この隙間を、拡散性の合成樹脂で埋めて、光源20からの照明光を、適宜、拡散させることで、光源20からの光の偏りを解消しつつ、その2つの取出導光層(40と40s)を結合し、固定させてもよい。この拡散性の合成樹脂は、光源の光拡散機能部の一例であって、上記したアクリル樹脂粒子を、透明な合成樹脂に分散させ、光源20の発光体22の上を覆うように設けてもよいし、部分的に設けてもよい。 さらに、光源20の光を遮断する、平板状光遮蔽体として、ステンレスなどの光遮蔽性のみならず、熱拡散性を有し、薄く軽量、且つ、耐久性を有する、金属板や、同様の特性を有する、炭素繊維板を用い得る。
次に、第2の実施の形態について説明する。以下に説明する導光版30は、当該導光板の主面のうちの一部分の領域のみから光を取り出すように構成されている。以下に説明する第2の実施の形態は、導光版30が、主導光層70と、主導光層70及び取出導光層40との間にパターニングして配置された第1低屈折率層61と、を更に有する点において、上述した第1の実施の形態と異なっている。以下における第2の実施の形態の説明においては、第1の実施の形態の対応する部分と同一の符号を付し、重複する説明を極力省略する。
図6〜図8は、本発明の第2の実施の形態を説明するための図である。このうち、図6〜図8は、それぞれ、照明装置10を示す縦断面図、部分斜視図および平面図である。図6に示された断面は、図8のA−A線に沿った断面を示している。
照明装置10は、最表面10aのうちの一部分が面状に光を発光する装置であり、例えば室内または屋外の照明、広告用照明、表示装置用のバックライト等、種々の用途に使用され得る。図6〜図8に示すように、照明装置10は、いわゆるエッジライト型の照明装置として構成され、導光板30と、導光板30の側方に配置された発光体22を含む光源20と、を有している。導光板30は、平板状に形成され、一対の対向する主面として第1主面31a及び第2主面31bを有している。図示された第2の実施の形態では、第1主面31aが、照明装置10の最表面10aを形成している。照明装置10は、図6に二点鎖線で示すように、導光板30の第2主面31bに対面するようして設けられた筐体11を有する。筐体11は、その端部において、導光板30の側端面の全周に接続するようにして、導光板30の第2主面31bを覆っている。筐体11の内面は、金属等の高反射率材料からなる反射面として形成されている。
図示する例において、平板状の導光板30は、平面視において四角形形状に形成されている。したがって、一対の主面である第1主面31a及び第2主面31bも、四角形形状に形成され、且つ、導光板30の一対の主面31a,31b間に画成される側面は四つの面を含んでいる。導光板30の板面に沿って延びる第1方向d1に対向する二つの側面のうちの一方の側面が、入光面31cをなしている。図6及び図7に示すように、入光面31cに対面して光源20の発光体22が設けられている。図6に示すように、入光面31cから導光板30に入射した光L61,L62は、第1方向(導光方向)d1に沿って入光面31cに対向する反対面31dに向け、概ね第1方向(導光方向)d1に沿って導光板30内を進むようになる。
光源20は、上述した第1の実施の形態と同一に構成され得る。図示された第2の実施の形態において、光源20は、入光面31cの長手方向である第2方向d2に沿って、並べて配置された多数の点状発光体22、具体的には、多数の発光ダイオード(LED)によって、構成されている。なお、図示された例において、第1方向d1及び第2方向d2は、互いに直交し、且つ、ともに導光板30の板面に平行となっている。
次に、図6〜図8を参照して、導光板30についてさらに詳述する。導光板30は、一対の対向する第1主面71a及び第2主面71bを含む平板状の主導光層70と、主導光層70の第1主面71a上に設けられた第1低屈折率層(パターニング低屈折率層)61と、第1低屈折率層61の側から主導光層70と積層された取出導光層40と、を有している。図8によく示されているように、主導光層70の第1主面71aは、第1領域Z1と第2領域Z2とを含んでいる。上述したように、ここで説明する照明装置10の最表面10aは、その一部の領域において、光を発光する。そして、第1領域Z1は、発光しない領域に対面し、第2領域Z2は、発光する領域に対面する。第1低屈折率層61は、第1主面71a上の第1領域Z1上のみに設けられており、第2領域Z2上には設けられていない。また、図6及び図7に示すように、図示された例において、導光板30は、取出導光層40の主導光層70とは反対側に順に積層された第2低屈折率層(表側低屈折率層)62及び第1カバー層(表側カバー層)66と、主導光層70の取出導光層40とは反対側に順に積層された第3低屈折率層(裏側低屈折率層)63及び第2カバー層(裏側カバー層)67と、をさらに有している。以下、各層について説明していく。
まず、主導光層70について説明する。主導光層70は、その第1主面71aが導光板30の第1主面31aに近接する側に位置し且つその第2主面71bが導光板30の第2主面31bに近接する側に位置するよう、配置されている。主導光層70は、導光板30の外輪郭に対応して、平面視四角形形状の板状部材として形成されている。主導光層70の一対の主面71a,71b間に、四つの側面が形成されている。そして、第1方向d1に対向する一対の側面71c,71dのうちの、第1方向d1における光源20に近接する一側に配置された入光側面71cが、導光板30の入光面31cを形成し、第1方向d1における光源20から離間する他側に配置された反対側面71dが、導光板30の反対面31dを形成している。すなわち、図7に示すように、光源20の発光体22は、主導光層70の側面に対向して配置されている。主導光層70は、光源20からの光を導光する部位であることから、高い透過率を有した材料、例えば、透明な樹脂材料から形成される。
図8に示すように、第1領域Z1及び第2領域Z2は、主導光層70の第1主面71a上において、第1方向d1に沿って区画されている。図示された例では、第1方向d1における中央に第2領域Z2が配置され、第1方向d1における第2領域Z2の両外方に第1領域Z1が設けられている。しかしながら、第1領域Z1及び第2領域Z2の範囲は、照明装置10の最表面10aのうちの光らせたい部分に対応して決定される。したがって、図示された例に限られず、第1領域Z1及び第2領域Z2の範囲は、種々の態様で配置され得る。例えば、第1領域Z1及び第2領域Z2は、主導光層70の第1主面71a上において、第2方向d2に沿って区画されていてもよいし、第1方向d1及び第2方向d2の両方に沿って区画されていてもよい。さらには、第1方向d1及び第2方向d2が所定のパターンをなすように区画されていてもよい。
次に、第1低屈折率層61について説明する。第1低屈折率層61は、第1領域Z1において主導光層70に隣接して配置され、主導光層70との間に界面を形成している。第1低屈折率層61は、主導光層70よりも低い屈折率を有した層である。ここで説明する導光板30の主導光層70では、主導光層70と第1低屈折率層61との界面での反射、とりわけ屈折率差に起因した全反射により、光を導光することを期待している。このため、第1低屈折率層61の屈折率は、主導光層70の屈折率よりも、0.03以上低くなっていることが好ましく、0.06以上低くなっていることがより好ましい。なお、第1低屈折率層61は、主導光層70と取出導光層40とを接合するための接合層(例えば、粘着層や接着層)であってもよい。
次に、取出導光層40について説明する。取出導光層40は、第1方向d1に配列された複数の取出要素53を有している。取出要素53は、主導光層70からの光の進行方向を変化させる。後述するように、取出要素53で進行方向を曲げられた光は、導光板30から出射することが可能となる。すなわち、取出要素53は、導光板30内を導光されている光を導光板30から取り出すための要素として機能する。ただし、取出要素53は、発光する領域に対応する第2領域Z2に対向する区域に配置されるだけでなく、発光しない領域に対応する第1領域Z1bに対向する区域にも配置されている。以下、図6〜図8に示された取出導光層40の一例について詳述する。なお、図6〜図10に示された第2の実施の形態の取出導光層40は、上述した第1の実施の形態の取出導光層と同様に構成され得る。
図6〜図8に示された例において、取出導光層40は、一対の対向する主面41a,41bを含む平板状に形成されている。そして、取出導光層40は、その第1主面41aが導光板30の第1主面31aに近接する側に位置し且つその第2主面41bが導光板30の第2主面31bに近接する側に位置するよう、配置されている。図示された例において、取出導光層40は、主導光層70よりも、照明装置10の最表面10aをなす導光板30の第1主面31aに近接する側に位置している。
取出導光層40は、一対の対向する主面をなす第1主面46a及び第2主面46bを有したベース部45と、ベース部45内に設けられた光拡散部50と、を有している。図示された例において、ベース部45の第2主面46bには、第1方向d1に間を開けて複数の溝49が形成されている。光拡散部50は、溝49内に設けられている。ベース部45は、導光板30の外輪郭に対応して、平面視四角形形状の板状部材として形成されている。図示された例において、光拡散部50は、ベース部45の対応する溝49を埋めるようにして当該溝49の内部に配置されている。そして、取出導光層40の第1主面41aは、ベース部45の第1主面46aによって形成され、取出導光層40の第2主面41bは、ベース部45の第2主面46bと光拡散部50の端面とによって形成されている。
ベース部45の一対の主面46a,46b間に、四つの側面が形成されている。そして、第1方向d1に対向する一対の側面46c,46dのうちの、第1方向d1における光源20に近接する一側に配置された入光側面46cが、導光板30の入光面31cの一部分を形成し、第1方向d1における光源20から離間する他側に配置された反対側面46dが、導光板30の反対面31dの一部分を形成している。ただし、光源20の発光体22は、ベース部45の入光側面46cに対面する位置には配置されていない。
ベース部45は、後述するように少なくとも第2領域Z2に対向する領域において光源20からの光を導光する。したがって、ベース部45は、高い透過率を有した材料、例えば、透明な樹脂材料から形成される。一方、光拡散部50は、入射光を拡散させる機能を有した層である。そして、図6〜図8に示された例では、この光拡散部50が、取出導光層40内を進む光の進行方向を変化させる取出要素53を形成している。したがって、光拡散部50は、第1領域Z1及び第2領域Z2の両領域に対向する領域内に設けられている。このような光拡散部50は、上述の第1の実施の形態と同様に、樹脂材料からなる主部50a(図4参照)と、主部中に分散された拡散成分50b(図4参照)と、を有するように構成され得る。
ここで、拡散成分とは、反射や屈折等によって、光の進路方向を変化させる機能を発揮し得る成分のことである。拡散成分として、金属化合物、気体を含有した多孔質物質、金属化合物を周囲に保持した樹脂ビーズ、白色微粒子、さらには、単なる気泡が例示される。拡散成分をなす白色粒子として、酸化チタンが添加されたアクリル樹脂粒子を例示することができる。このアクリル樹脂粒子は、光拡散部内に20%以上30%以下の重量%で含有することができる。白色粒子の平均粒径(平均直径)は、例えば、1μm以上30μm以下とすることができる。光拡散部が白色粒子を含有することができるよう、導光板の法線方向に直交する断面における光拡散部の断面積は、白色粒子の平均粒径の二乗よりも大きくなっていてもよい。また、光拡散部が白色粒子を含有することができるよう、光拡散前記第1方向に沿った幅wを、平均粒径(平均直径)以上とすることができる。
なお、図示された光拡散部50は、ベース部45の溝49内に形成されてベース部45とともに四角形薄板状の取出導光層40をなす。したがって、各光拡散部50は、溝49に対応した形状及び配置にて構成されている。このため、以下においては、光拡散部50の形状および配置を代表として説明し、溝49の形状および配置を説明したこととする。
図6に示すように、複数の光拡散部50は、第1方向d1に配列されている。各光拡散部50は、配列方向である第1方向d1と非平行な方向に延びている。とりわけ図示された例では、図7に示すように、各光拡散部50は、第1方向d1と直交する第2方向d2に直線状に延びている。また、各光拡散部50は、その長手方向に直交する断面、すなわち第2方向d2に直交する断面において矩形形状となっている。また、光拡散部50の断面をなす矩形形状の一対の面は、導光板30の板面への法線方向ndに沿って延びている。
図示された例において、導光板30の板面への法線方向ndに沿った光拡散部50の高さh(図6参照)は、取出導光層40に含まれる複数の光拡散部50の間で、一定ではない。光拡散部50は、上述したように入射光を拡散させ導光板30からの出射を引き起こす取出要素として、機能する。したがって、光拡散部50の取出導光層40内における体積分布によって、取出導光層40からの出射光量分布を調整することができる。このため、導光方向d1に沿って光源20から離間した領域において出射光量が低下しやすくなるといった傾向を考慮した上で、光拡散部50の高さhを決定することにより、導光方向である第1方向d1における出射光量分布を制御することができる。
図示された例では、第1方向d1に沿った出射光量分布を均一化する観点から、光拡散部50の高さhが次のように決定されている。まず、少なくとも一つの光拡散部50の高さhが、当該一つの光拡散部50よりも第1方向d1において光源20に近接する一側に位置する少なくとも一つの他の光拡散部50の高さhよりも高くなっている。これにより、出射光量が低下しやすい導光方向に沿って光源20から離間した領域においても光拡散部50に入射しやすくなり、当該光源20から離間した領域において、出射光量を確保することが可能となる。さらに図示された例では、任意の一つの光拡散部50の高さが、当該一つの光拡散部50よりも第1方向d1において光源20に近接する一側に位置する他の光拡散部50の高さ以上となっている。或いは、任意の一つの光拡散部50の高さが、当該一つの光拡散部50よりも第1方向d1において光源20に近接する一側に位置する他の光拡散部50の高さより高くなっている。このような光拡散部50の高さhの分布によれば、光源20から離間するにつれて光拡散部50に入射しやすくすることができ、結果として、導光方向に沿った出射光量分布を効果的に均一化することができる。
その一方で、第1方向d1に沿った光拡散部50の幅wは、図示された例のように、取出導光層40に含まれる複数の光拡散部50の間で、一定となっていることが好ましい。同様に、第1方向d1に沿った光拡散部50のピッチも、図示された例のように、取出導光層40に含まれる複数の光拡散部50の間で、一定となっていることが好ましい。さらに、第1方向d1に隣り合う二つの光拡散部の当該第1方向d1に沿った離間間隔dも、図示された例のように、取出導光層40に含まれる複数の光拡散部50の間で、一定となっていることが好ましい。このような構成によれば、ベース部45と異なる透過率を有していることからベース部45と区別して視認されやすくなる光拡散部50を、目立たなくさせることができる。
以上のような取出導光層40の具体的な寸法は、上述の第1の実施の形態と同様に設定することができる。
以上のような構成からなる取出導光層40は、第1の実施の形態において説明した取出導光層40の製造方法と同様にして製造され得る。
次に、導光板30に含まれるその他の層62,63,66,67について説明する。まず、取出導光層40の第1主面41aに隣接して配置された第2低屈折率層62及び主導光層70の第2主面71bに隣接して配置された第3低屈折率層63は、それぞれ隣接する取出導光層40のベース部45または主導光層70よりも低い屈折率を有した層である。ここで説明する導光板30では、取出導光層40のベース部45及び主導光層70と第2及び第3低屈折率層62,63との界面での反射、とりわけ屈折率差に起因した全反射により、光を導光することを期待している。このため、第2低屈折率層62の屈折率は、取出導光層40のベース部45の屈折率よりも、0.03以上低くなっていることが好ましく、0.06以上低くなっていることがより好ましい。第3低屈折率層63の屈折率は、主導光層70の屈折率よりも、0.03以上低くなっていることが好ましく、0.06以上低くなっていることがより好ましい。なお、図示された例において、第2及び第3低屈折率層62,63は、粘着剤や接着剤等からなる接合層として形成されており、カバー層66,67を取出導光層40又は主導光層70に貼合するための層として機能している。
一方、第1カバー層66及び第2カバー層67は、導光板30の一対の主面31a,31bを画成する層である。このようなカバー層66,67は、例えば、取出導光層40、主導光層70、低屈折率層61,62,63よりも耐擦傷性に優れたハードコート層として形成され得る。なお、本件明細書で言及する耐擦傷性は、JISK5600−5−4(1999年)に準拠して実施される鉛筆硬度試験での試験結果に基づいて評価される。
次に、以上のような構成からなる照明装置10及び導光板30の作用について説明する。
まず、図6に示すように、光源20をなす発光体22で発光された光は、入光面31cを介し、導光板30の主導光層70内に入射する。主導光層70をなす材料の屈折率が、通常、1.4〜1.6であることに起因して、図6に示すように、屈折率1の空気層から主導光層70内に入射した光L61,L62の進行方向は、主導光層70の入光側面71c(導光板30の入光面31c)への法線方向に対して、すなわち第1方向d1に対して大きく傾斜することはない。そして、主導光層70へ入射した光L61,L62の多くは、主導光層70の第1主面71aおよび第2主面71bにおいて、反射、とりわけ主導光層70と主導光層70に隣接する第1及び第3低屈折率層61,63との屈折率差に起因した全反射を繰り返し、主導光層70の入光側面71cと反対側面71dとを結ぶ導光方向、とりわけ図示された例では第1方向d1へ進んでいく。すなわち、第1低屈折率層61が設けられている第1領域Z1に対面する区域において、光源20からの光は、導光板30の主導光層70内を進み、積極的に導光板30から取り出されることはない。
第2領域Z2に対面する区域に進んだ光L61,L62の多くは、次に、主導光層70の第2主面71b及び取出導光層40のベース部45の第1主面46aにおいて、反射、とりわけ主導光層70と主導光層70に隣接する第3低屈折率層63との屈折率差並びに取出導光層40のベース部45と第2低屈折率層62との屈折率差に起因した全反射を繰り返す。この反射により、導光板30の入光面31cと反対面31dとを結ぶ導光方向、とりわけ図示された例では第1方向d1に、導光板30内を光が引き続き導光される。
ただし、取出導光層40内には、第1方向d1に間隔をあけて光拡散部50が設けられている。光拡散部50は、ベース部45の溝49内に形成され、取出導光層40の法線方向ndに沿って取出導光層40の第2主面41bから取出導光層40内に延び出している。したがって、取出導光層40のベース部45内を進む光は、この光拡散部50に入射することもある。そして、図6に示すように、ベース部45内を進む光は、光拡散部50に入射すると、光拡散部50での拡散機能によって進行方向を曲げられる。
この結果、光拡散部50で拡散された光は、全反射臨界角度以下の角度で取出導光層40の第1主面41aに入射し、第1主面41aを介して取出導光層40から出射するようになる。このような光は、第2低屈折率層62及び第1カバー層66を透過して、照明装置10の最表面10aをなす第1主面31aを介して導光板30から照明光として出射する。この際、光拡散部50での拡散によって、導光板30の第2主面31bに向かう光も生じるが、このような光は、筐体11の内面で反射して、導光板30に再入射し、その後、導光板30から照明光として出射する或いは導光板30内を導光される。
なお、光拡散部50は、導光方向である第1方向d1に配列されている。したがって、導光板30内における第2領域Z2に対面する区域を進行する光は、導光方向に沿った各領域において、光拡散部50に入射することができる。このため、取出導光層40のベース部45内を進んでいる光は、導光方向に沿った各領域において、導光板30から出射するようになる。とりわけ上述したように光拡散部50の高さhが調節されている場合には、導光方向に沿って光源20に近接する側での出射光量が多くなり且つ導光方向に沿って光源から離間する側での出射光量が少なくなるといった傾向を効果的に解消し、導光方向に沿った各領域からの出射光量の分布を効果的に均一化することができる。より具体的には、少なくとも一つの光拡散部50の高さhが、当該一つの光拡散部50よりも第1方向d1において光源側に位置する少なくとも一つの他の光拡散部50の高さよりも高い場合、より好ましくは、任意の一つの光拡散部50の高さhが、当該一つの光拡散部50よりも第1方向d1において光源側に位置する他の光拡散部50の高さh以上または他の光拡散部50の高さhよりも高い場合、導光方向に沿った各位置からの出射光量の分布を効果的に均一化することが可能となる。
以上のようにして、導光板30のうちの第1低屈折率層61が設けられていない第2領域Z2に対面する区域から光が出射することにより、照明装置10の最表面10aのうちの第2領域Z2に対面する区域が照明光を発光する。その一方で、導光板30のうちの第1低屈折率層61が設けられている第1領域Z1に対面する区域では、取出要素53としての光拡散部50を有した取出導光層40に光が入射しない。このため、照明装置10の最表面10aのうちの第1領域Z1に対面する区域は、少なくとも十分な明るさで発光することはない。
上述したように、従来の導光板では、裏面に設けた拡散性物質の密度を導光方向に沿って変化させることによって出射光量を制御していた。したがって、従来の導光板では、拡散性物質が、パターンを持って、導光板の裏面に設けられていた。そして、拡散性物質のパターンが視認されることにより、意匠性の低下や高級感の喪失等の外観上の問題から、従来の照明装置の使用範囲が制限されてきた。加えて、拡散反射パターンの面積変化だけでは、出射光量の全体的な分布を制御することしかできず、自由な出射光量制御を実現することが不可能であった。
そして、このような不具合を解消するため、照明装置及び導光板において、導光板の取出要素となる光拡散部の高さを調整することにより、導光板からの出射光量の導光方向に沿った分布を制御している。そして、法線方向から導光板を観察した場合、光拡散部間での高さの変化は感知され難いものとしたが、大面積化を図ろうとすると、光拡散部の高さの差が非常に大きくなり、製造安定性に欠けるものとなっていた。特に、光拡散部50の存在自体を感知し難くするために、光拡散部50の第1方向d1に沿った幅wを小さくする手法においては、この課題が顕著となるだけでなく、発光時の「仕切り」としての性能を低下させるものであった。
とりわけ、第2の実施の形態では、最表面10aのうちの発光部に対面する第2領域Z2だけでなく、最表面10aのうちの非発光部に対面する第1領域Z1にも、取出要素53が配置されている。このため、最表面10aを観察した際に、取出要素53の有無によって取出要素53の存在がより顕著に感知されてしまうことを防止し、取出要素53を効果的に目立たなくさせることができる。
これに対して、以上のような第2の実施の形態によれば、導光板30から光を取り出すための取出要素として機能する光拡散部50を効果的に目立たなくさせつつ、光拡散部の高さの差を抑制し、導光板30、すなわち、照明装置10の大面積化を図ることを可能として、照明装置10の照明領域の隅々まで均一な照明とすることが可能となる。結果として、導光板30から光を取り出すための取出要素が感知されることによって照明装置10のデザイン性が損なわれたり、導光板30から取り出された光の明るさが不均一となることを、効果的に回避し、均一な照明を提供するという照明機能を維持しつつ、大面積化を図ることができ、これにより、種々の設置位置に対して照明装置10を調和させることができる。
また、第2の実施の形態によれば、取出導光層40及び主導光層70を挟むようにして第2及び第3低屈折率層62,63が設けられている。そして、取出導光層40のベース部45及び主導光層70内を進む光が反射する界面が、取出導光層40のベース部45と第2低屈折率層62との間および主導光層70と第3低屈折率層63との間に形成されている。すなわち、取出導光層40のベース部45内および主導光層70内を進む光が反射する界面が露出していない。このため、取出導光層40のベース部45内および主導光層70内を進む光が反射することを予定された界面の損傷や異物付着を効果的に防止することができる。これにより、導光板30内における導光のための光の反射が阻害されることを効果的に防止することができる。さらに、第2の実施の形態では、ベース部45、主導光層70および低屈折率層62,63よりも耐擦傷性に優れたカバー層66,67によって、導光板30の表面が形成されている。したがって、導光板30を進む光が反射するこ
とを予定された界面の損傷や異物付着をより効果的に防止することができる。
なお、上述した第2の実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。以下、図面を適宜参照しながら、変形の一例について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した実施の形態と同様に構成され得る部分について、上述の実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いることとし、重複する説明を省略する。
上述した第2の実施の形態において、ベース部45の第2主面46bに溝49が形成され、取出導光層40の第2主面41b上に光拡散部50が設けられている例を示したが、これに限られない。図9に示すように、ベース部45の第1主面46aに溝49が形成され、取出導光層40の第1主面41a上に光拡散部50が配置されるようにしてもよい。また、ベース部45の第1主面46a及び第2主面46bのそれぞれに溝49が形成され、取出導光層40の第1主面41a上及び第2主面41b上の両方に光拡散部50が配置されるようにしてもよい。
また、上述した第2の実施の形態において、導光板30が、第2低屈折率層62、第1カバー層66、第3低屈折率層63及び第2カバー層67を有する例を示した。このような例においては、導光板30からの光の取出しを促進するため、第2低屈折率層62及び第1カバー層66の少なくとも一方が、拡散成分を含有していることが好ましい。また、導光板30からの光の取出しを促進するため、第3低屈折率層63及び第2カバー層67の少なくとも一方が、拡散成分を含有していることが好ましい。その一方で、第2低屈折率層62、第1カバー層66、第3低屈折率層63及び第2カバー層67は、必須ではなく、一以上を導光板30から省くことができる。
さらに、上述した第2の実施の形態において、導光板30の第2主面31bが筐体11によって覆われ、導光板30の第1主面31aのみが発光する例を示したが、これに限られない。図10に示すように、導光板30の第1主面31a及び第2主面31bの両方が発光するようにしてもよい。すなわち、照明装置10が、対向する一対の発光面を有するようにしてもよい。
さらに、上述した第2の実施の形態において、導光板30の第1主面31aが照明装置10の発光面をなす例を示したが、これに限られない。導光板30の第1主面31aに対向する位置に、導光板30からの出射光の進行方向を偏向するための偏向手段が設けられ、この偏向手段によって照明装置10の発光面10aが形成されるようにしてもよい。偏向手段としては、出光側にプリズム面又はレンズ面を形成された集光シートが例示される。
さらに、上述した第2の実施の形態において、取出導光層40及び取出要素53の一例を示したが、上述した例に限定されない。例えば、取出要素53としては、従来の導光板に用いられている種々の取出要素を用いることができる。例えば、取出導光層40が、シート状の主部と、主部中に分散された拡散成分と、を有し、且つ、取出要素53として機能する拡散成分が、取出導光層40内のうちの第1領域Z1及び第2領域Z2の両領域に対向する領域内に設けられるようにしてもよい。このような例においても、発光する領域と発光しない領域とを含む導光板30において取出要素53を目立たなくさせることができる。
取出導光層40及び光拡散部50のさらに他の例が、図11に示されている。図11に示された例では、上述した第2の実施の形態と同様に、取出導光層40は、第1方向d1に配列された複数の取出要素53を有している。取出要素53は、第1領域Z1及び第2領域Z2の両領域に対向する領域内に設けられている。とりわけ、取出要素53は、第2領域Z2において主導光層70に隣接して配置されている。そして、取出要素53と主導光層70との屈折率差は、第1低屈折率層61と主導光層70との屈折率差よりも小さい。好ましくは、取出要素53は、主導光層70と同一の屈折率を有している。この結果、導光板30の主導光層70内を進む光は、第2領域Z2において、主導光層70と取出要素53との界面で反射することなく、主導光層70から取出要素53へと入射することができる。その一方で、第2領域Z2において、主導光層70の第1主面71aは、取出要素53が設けられていない位置で空気と界面を形成しており、空気との界面に入射する光は全反射して引き続き主導光層70内を進む。
図11に示された例において、取出要素53は、主導光層70の板面に対して傾斜した一対の側面を有している。とりわけ図11に示された例では、取出要素53の断面形状は、上底が主導光層70の側を向くようにして配置された等脚台形形状となっている。この取出要素53は、第2方向d2に柱状に延びるようになっていてもよい。第2領域Z2において主導光層70の第1主面71aを介し取出要素53に入射した光L11は、取出要素53の側面54で反射し、進行方向を変化させ導光板30から出射するようになる。このような変形例によっても、発光する領域と発光しない領域とを含む導光板30において取出要素53を目立たなくさせることができる。
図11に示された例では、取出要素53によって形成される取出導光層40の主導光層70とは反対側に第1カバー層66が設けられている。そして、この第1カバー層66が、照明装置10の最表面10aを形成している。また、図11に示された例では、主導光層70の反対側面71dに対面する位置に第2の光源が設けられ、主導光層70の反対側面71dが第2の入光面として機能するようにしてもよい。
なお、以上において上述した第2の実施の形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。
10 照明装置
10a 最表面
11 筐体
20 光源
22 発光体
30 導光板
31a 第1主面
31b 第2主面
31c 入光面
31d 反対面
40 取出導光層
40s 取出導光層
41a 第1主面
41b 第2主面
45 ベース部
46a 第1主面
46b 第2主面
46c 入光側面
46d 反対側面
49 溝
50 光拡散部
FF 基準面
53 取出要素
54 側面
61 第1低屈折率層
62 第2低屈折率層
63 第3低屈折率層
66 第1カバー層
67 第2カバー層
70 主導光層
70 主導光層
70s 主導光層
71a 第1主面
71b 第2主面
71c 入光側面
71d 反対側面

Claims (18)

  1. 互いに対向する第1主面及び第2主面と、前記第1主面及び前記第2主面の間の側面のうちの第1方向における一側に位置する部分からなる入光側面と、を有するベース部と、
    前記ベース部内に設けられた複数の光拡散部と、を有する、取出導光層を、複数備え、
    前記複数の取出導光層のうち、少なくとも一つの取出導光層は、当該一つの取出導光層の入光側面を、当該取出導光層と隣接する他の一つの取出導光層の前記一側に位置する前記入光側面と対向して、隣接配置されている、導光板。
  2. 請求項1に記載の導光板において、
    前記対向して隣接配置されている、前記一つの取出導光層と、当該他の一つの取出導光層は、前記対向している二つの前記入光側面の間に、一つの基準面を有し、
    当該一つの取出導光層内の少なくとも一つの前記光拡散部と、当該他の一つの取出導光層内の一つの前記光拡散部が、前記基準面を対称とした面対称に配置されている、導光板。
  3. 請求項1または2に記載の導光板において、
    前記複数の前記取出導光層の前記ベース部の前記一側に位置する入光側面とは、前記第1方向において反対側に位置する側面が、他の入光側面となり、
    いずれの取出導光層も、いずれかの前記入光側面を対向して、第1方向に連続して配置されている、導光板。
  4. 請求項3に記載の導光板において、
    前記複数の前記導光板の前記ベース部の、前記第1方向とは異なる第2方向の側にある、さらに他の側面が入光側面となり、いずれの取出導光層も、いずれかの前記入光側面を対向して、第1方向及び第2方向に連続して配置されている、導光板。
  5. 請求項4に記載の導光板において、
    前記第1方向及び前記第2方向に連続して配置されている、前記取出導光層の配置が、正平面充填配置となっている、導光板。
  6. 請求項1〜5のいずれか一項に記載の導光板において、少なくとも一つの前記取出導光層は、前記第1方向に隣り合ういずれか二つの光拡散部が、当該二つの光拡散部の前記第1方向に沿った離間間隔dと、当該取出導光層の法線方向に沿った当該二つの光拡散部の高さh1,h2と、当該取出導光層の屈折率nと、前記第1主面及び前記第2主面のいずれか一方の側から当該取出導光層に隣接する層の屈折率nLと、を用いた次の式を満たす、導光板。
    tan(Arcsin(nL/n))≦d/(h1+h2)
  7. 請求項1〜6のいずれか一項に記載の導光板において、少なくとも一つの前記取出導光層は、当該取出導光層の法線方向に沿った前記光拡散部の高さが、一定ではない、導光板。
  8. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の導光板において、少なくとも一つの前記取出導光層は、少なくとも一つの光拡散部の当該取出導光層の法線方向に沿った高さが、当該一つの光拡散部よりも前記第1方向において一側に位置する少なくとも一つの他の光拡散部の当該取出導光層の法線方向に沿った高さよりも高い、導光板。
  9. 請求項1〜8のいずれか一項に記載の導光板において、少なくとも一つの前記取出導光層は、任意の一つの光拡散部の当該取出導光層の法線方向に沿った高さが、当該一つの光拡散部よりも前記第1方向において一側に位置する他の光拡散部の当該取出導光層の法線方向に沿った高さ以上である、導光板。
  10. 請求項1〜9のいずれか一項に記載の導光板において、少なくとも一つの前記取出導光層は、当該取出導光層に隣接して配置された低屈折率層を、さらに備え、
    当該低屈折率層の屈折率は、当該取出導光層の前記ベース部の屈折率よりも低い、導光板。
  11. 請求項10に記載の導光板において、少なくとも一つの前記取出導光層は、前記低屈折率層の当該取出導光層とは反対の側に配置されたカバー層を、さらに備え、
    当該低屈折率層は、当該取出導光層と当該カバー層とを接合するための層である、導光板。
  12. 請求項11に記載の導光板において、前記カバー層は、当該取出導光層の前記ベース部よりも高い耐擦傷性を有している、導光板。
  13. 請求項1〜12のいずれか一項に記載の導光板において、少なくとも一つの前記取出導光層は、前記ベース部が、前記第1主面及び前記第2主面のいずれか一方の主面に前記第1方向に間隔をあけて複数の溝を形成され、前記光拡散部が、当該溝内に設けられている、導光板。
  14. 請求項1〜13のいずれか一項に記載の導光板において、少なくとも一つの前記取出導光層は、各光拡散部が、前記第1方向と非平行な方向に線状に延びている、導光板。
  15. 請求項1〜14のいずれか一項に記載の導光板と、
    少なくとも、前記隣接配置されている前記一つの取出導光層と前記他の一つの取出導光層の間に配置された、光源と、を備える、照明装置。
  16. 請求項15に記載の照明装置において、
    少なくとも一つの前記光源は、前記基準面の位置に配置されている、照明装置。
  17. 請求項15または16に記載の照明装置において、
    少なくとも一つの前記光源は、光拡散機能部が設けられている、照明装置。
  18. 請求項15〜17のいずれか一項に記載の照明装置において、
    前記光源からの光を遮蔽する、少なくとも一つの平板状光遮蔽体が設けられている、照明装置。
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