JP2020043022A - 面状発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、導光板の端部から光を導入して発光させる面状発光装置の、端部の発光しない部分の大きさを減らした面状発光装置を提供する。【解決手段】本発明の面状発光装置は、光源と、導光板と、光源の光を導光板に導入する導入部と、導光板に導入された光を導光板から射出する発光面と、を、有し、導光板は、発光面と接する、互いに対向する２の端面を有し、導入部は、２の端面を拡張した仮想的な２の面の間に、配置されることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、面状発光装置に関する。

液晶表示装置のバックライトや、各種装置の光源として、導光板の端面から光源の光を入射させ、面状に発光させる面状発光装置が知られている。

従来の面状発光装置を図５に示す。導光板１１０の２つの端面１１７から、光源１１４（発光ダイオードなど）の光が入射される（図５のＹ軸の正の方向および負の方向。細い矢印で示す）。導光板１１０は、透明、もしくは光源１１４の光を内部で散乱するように乳白色の材料が用いられる。入射した光は、導光板１１０の中で反射を繰り返し、発光面１１６から外部に取り出される（図５のＺ軸方向。太い矢印で示す）。面状発光装置１０５から光を取り出す発光面１１６は、サンドブラスト処理などによって粗面になっている。また、入射した光を効率よく発光面１１６から取り出すために、導光板１１０の底面（発光面１１６に対向）には、底面反射膜１１５が形成されている。このような面状発光装置１０５は、特許文献１などで知られている。

特開平６−３００９２４号公報

面状発光装置１０５を各種装置に実装する際、各種装置の内部の寸法や構造によって、面状発光装置１０５の外形寸法が、制約を受ける場合がある。面状発光装置１０５の機能として必要な部分は発光面１１６だけである。しかし、図５に示すように導光板１１０の両端面１１７の外側には、光源１１４（発光ダイオードなど。以下、発光ダイオードを例にとって説明する）が配置される。光源１１４は発光ダイオード素子だけでなく、その端子や回路、さらに光を効率よく射出するための、鏡やレンズなどの光学系が含まれる。これらを一つのパッケージにまとめると、光源１１４の大きさは例えば数ｍｍから数ｃｍ程度になる。この光源１１４の大きさは、面状発光装置１０５を実装する上で障害となり、各種装置の設計自由度を阻害する大きな要因となっていた。

図６を用いて、面状発光装置１０５を実装する各種装置の例として、面状発光装置付きスピーカー１０１について説明する。面状発光装置付きスピーカー１０１は、楽曲の信号が入力されると、楽曲のテンポに同期して面状発光装置１０５が点滅したり、楽曲の周波数成分に基づいて発光色が変わったりする。これによって、楽曲の聴取環境の雰囲気を盛り上げることができる。

図６の面状発光装置付きスピーカー１０１は、スピーカーの筐体１０２に、ウーハースピーカー１０３が２つ、トゥイータースピーカー１０４が１つ配置され、さらに面状発光装置１０５が２つ配置されている。面状発光装置付きスピーカー１０１には、無線もしくは有線で音楽信号が入力される。図示していないが、面状発光装置付きスピーカー１０１には、入力された楽曲の信号を解析し、面状発光装置１０５の発光状態を制御する制御部と、入力された楽曲の信号を増幅しスピーカーに供給するアンプ部が内蔵されている。また面状発光装置１０５、制御部、およびアンプ部を駆動する電力は、外部から供給または内蔵するバッテリーから供給される。

面状発光装置付きスピーカー１０１は、聴取環境の雰囲気をより盛り上げるために、明るく光っていると、ユーザーが感じることが求められる。そのためには、光源１１４の光量を増やすだけでなく、面状発光装置１０５の発光面１１６の面積を大きくすることが有効である。しかし、従来の面状発光装置１０５の外形寸法は、両方の端面１１７の外側に配置された光源１１４（発光ダイオード、端子、回路、光学系など）まで含まれてしまう。そのため面状光源付きスピーカー１０１の筐体１０２の内寸（図６において、点線で示す）ぎりぎりまで発光させたい場合でも、従来の面状発光装置１０５では、光源１１４の寸法の分だけ、発光面１１６の幅を狭めなければならなかった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、端部の発光しない部分の大きさを減らした面状発光装置を提供するものである。

本発明の面状発光装置は、光源と、導光板と、前記光源の光を前記導光板に導入する導入部と、前記導光板に導入された前記光を前記導光板から射出する発光面と、を、有する面状発光装置であって、前記導光板は、前記発光面と接する、互いに対向する２の端面を有し、前記導入部は、前記２の端面を拡張した仮想的な２の面の間に、配置されることを特徴とする。

本発明によれば、面状発光装置の両端の発光しない部分の大きさを減らし、各種装置に実装する際の、設計自由度を向上させる面状発光装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る面状発光装置付きスピーカーの外観の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る面状発光装置の外観の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る面状発光装置の外観の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る面状発光装置の外観の一例を示す図である。 従来の面状発光装置の外観を示す図である。 従来の面状発光装置付きスピーカーの外観を示す図である。

以下、本発明の面状発光装置に係る実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、図１のような面状発光装置付きスピーカー１を例にとって説明するが、これに限るものではない。例えば、ディスクプレーヤーのディスクを載置するトレイの照明など、実装スペースが限られている各種装置に実装される面状発光装置に対しても、本発明は適用可能である。

図１は、本発明の面状発光装置５を実装した面状発光装置付きスピーカー１である。基本的な構成は、従来の面状発光装置付きスピーカー（図６）と同様である。ただし、後述の構成により、面状発光装置５の長手方向（Ｙ軸方向）の外形寸法を、発光面１６の幅と同じにすることができる。これによって、筐体２の内寸（図１において、点線で示す）まで、面状発光装置５の発光面１６を広げることができる。

図２は、本発明の実施形態に係る面状発光装置５の外観を示す図である。図２に示すように、面状発光装置５は、光源１４と、導光板１０と、光導入部１３（導入部）とを備える。図２（ａ）は、面状発光装置５をＺ軸方向から見た図である。図２（ｂ）は面状発光装置５をＸ軸方向から見た図である。図２（ｂ）で太い矢印は、面状発光装置５から射出される光を示す。光は、Ｚ軸の正の方向に射出される。

光源１４は、発光ダイオード素子と、発光ダイオード素子を発光させるために必要な回路や端子を含む。また光源１４は、発光ダイオード素子の発光を効率よく出射させるための鏡やレンズなどの光学系を含んでいる。これらを含めて一つのパッケージとしたものを、光源１４とする。なお、光源１４は発光ダイオードに限らず、白熱電球、蛍光灯などでもよい。

導光板１０には、光源１４の光を導入するための光導入部１３が設けられている。光源１４から出射された光は、光導入部１３に入射し、導光板１０の内部に導かれる（図２（ａ）において、細い矢印で示す）。光導入部１３は、導光板１０の長手方向の軸（Ｙ軸）に対して斜めに配置されている。具体的には、導光板１０の長手方向の軸に対して、全反射が生じる臨界角、もしくは臨界角よりも入射角が大きい角度で入射するように配置されている。これにより、導光板１０に入射した光は、導光板１０の内部で反射を繰り返しながら伝搬する。

導光板１０は、例えばアクリルで形成される。上述の臨界角は一般的なアクリルの場合４２．２度である。アクリルは透明なものを用いるが、乳白色のアクリルを用いて、導光板１０内部で光を散乱させてもよい。これらの構造により、光源１４より入射した光が、導光板１０内部に、より均一に広がるようになり、面状発光装置５の発光の均一性が高まる。なお、入射角は臨界角、もしくは臨界角よりも大きい角度が好ましが、これに限るものではなく、臨界角よりも入射角が小さくてもよい。ただし、臨界角よりも小さい入射角の場合は、側面反射膜１１があるほうが好ましい。導光板１０の長手方向の軸に対して、直角に入射する場合は、導光板１０の内部で光が広がり難くなる。

図２では、光導入部１３から光が導光板１０に入射する方向は、導光板１０のＹ軸の中心方向を向いているが、これに限るものではなく、外側方向に向いていてもよい。どのような向きに配置するかは、面状発光装置５を実装する各種装置の内寸を考慮して決定すればよい。また、より均一に発光面１６から光が出射されるように配置してもよい。光導入部１３の入射方向が、導光板１０の外側方向を向いて配置された場合、２つの光源１４の位置が近接するため、２つの光源１４の回路基板を共通化し、小型化や、低コスト化を図ることもできる。

光導入部１３は、導光板１０と一体に形成されている。一体に形成されることにより、光導入部１３と、導光板１０と、の境界がなくなるため、光源１４より入射した光が、少ない損失で導光板１０に入射される。なお、導光板１０と、光導入部１３と、を別々に形成し、接続してもよい。また、光導入部１３は、必ずしも導光板１０から突出した形状でなくてもよい。例えば、導光板１０に切欠き状、もしくは穴状の凹部を設けてもよい。また、平坦な導光板１０の面に光源１４の光を入射させてもよい。光導入部１３を凹部とした場合、光源１４の一部または全部を、凹部の中に収納してもよい。これによって、面状発光装置５の幅（Ｘ軸方向）を、小さくすることができる。

導光板１０に入射した光は、導光板１０の内部で反射を繰り返したのち、発光面１６より、面状発光装置５の外部に出射される。発光面１６は、導光板１０内部で反射する光を取り出しやすいように、サンドブラスト処理などによって、表面を粗面にしてもよい。

面状発光装置５の光導入部１３は、導光板１０の端面（端面反射膜１２の位置）を仮想的に拡張した面の間（２の端面を拡張した仮想的な２の面の間）に配置されている。仮想的な面は、図２において点線で示す。さらに光源１４も同様に、導光板１０の端面を拡張した仮想的な２つの面の間に配置されている。そのため面状発光装置５のＹ軸方向の外形寸法は、２つの端面（端面反射膜１２の位置）で決定される。これにより、図１の面状発光装置付きスピーカー１に、面状発光装置５を実装した場合、筐体２の外壁の板厚ぎりぎりまで発光面１６とすることができる。発光面１６が広くなるため、ユーザーはより明るく発光しているように感じ、聴取環境の雰囲気を盛り上げることができる。

なお、図２では、光源１４も導光板１０の端面（端面反射膜１２の位置）を仮想的に拡張した面の間に配置しているが、光源１４の大きさによっては、光源１４の一部またはすべてを、端面（端面反射膜１２の位置）を仮想的に拡張した面の間の外側に配置してもよい。光源１４から出射される光の方向が、Ｙ軸に対して傾斜しているため、面状発光装置５のＹ軸方向の寸法を小さくなる。そのため、面状発光装置５のＹ軸方向の寸法の大部分を発光させることができる。

導光板１０は、光源１４より入射した光を、より効率よく発光面１６から取り出すため、導光板１０の端面、側面、および底面に反射膜（端面反射膜１２、側面反射膜１１、および底面反射膜１５）を設けるとよい。反射膜の形成は、アルミニウムなどの金属材料の蒸着やスパッタ、またメッキや塗装によって行う。また図示していないが、光導入部１３に対して反射膜を形成してもよい。

従来技術を示す図５では、端面１１７から光源１１４の光を入射させているため、端面１１７に反射膜を配置することができなかった。もしくは、端面１１７に反射膜を配置する場合は、ハーフミラーにする必要があった。そのため、導光板１１０の内部を伝搬する光の一部が、端面１１７から外部へ逃げてしまい、効率よく発光面１１６から射出させることができなかった。本発明では、端面（端面反射膜１２の位置）から光源１４の光を入射させないので、反射率の高い端面反射膜１２を設けることが可能である。これにより、導光板１０内部を伝搬する光を、より効率よく発光面１６から取り出すことができる。

上述の実施形態では、面状発光装置５はＹ軸方向に長い形状であるとして説明したが、これに限るものではない。導光板１０のＸ軸方向の寸法が、Ｙ軸方向の寸法より大きくても、本発明を実施することが可能である。

また、上述の実施形態では、導光板１０（光導入部１３を除く）は、直方体として説明した。すなわち、図２のように発光面１６と端面（端面反射膜１２の位置）は接しているとして説明したが、これに限るものではない。例えば、発光面１６と端面（端面反射膜１２の位置）との間に、１つ、もしくはそれ以上の数の面を有する多面体であってもよい。本実施形態において、発光面１６と、端面と、が接しているとは、このような構造も含む概念である。同様に、端面（端面反射膜１２の位置）と、底面（底面反射膜１５の位置）と、の間に、１つ、もしくはそれ以上の数の面を有する多面体であってもよい。さらに、２つの端面は完全に平行でなくてもよく、また発光面１６と、底面と、が完全に平行でなくてもよく、対向していればよい。また、各面は平面である必要はなく、曲面でもよい。

（変形例１）
図３に、本発明の実施形態の変形例を示す。基本的な構成は、図２の面状発光装置５と同様であるが、光導入部１３および光源１４が１つである。そのため、コストダウンを図ることができる。光源１４の数は、図３の１つ、図２の２つ、に限るものではなく、面状発光装置５に要求される明るさや、発光の均一性などから、適宜増減することが可能である。

（変形例２）
図４に、本発明の実施形態の変形例を示す。基本的な構成は、図２の面状発光装置５と同様であるが、図４（ａ）のように、導光板１０の２つの側面（側面反射膜１１の位置）それぞれに、光導入部１３と光源１４とが設けられている。これによって、面状発光装置５の明るさを、より向上させることができる。図４（ａ）では、導光板１０の２つの側面に、光導入部１３が対向するように配置されているが、これに限るものではなく、２つの側面に交互に光導入部１３が配置されてもよい。また、各側面に配置される光導入部１３と光源１４の数は、適宜設定可能である。

上述の実施形態は、いずれも導光板１０の側面に光導入部１３を設けている。このため、面状発光装置５のＺ軸方向の厚さは増加しない。このため、面状発光装置５のＺ軸方向の実装スペースが限られている各種装置でも、容易に実装することができる。また、光源１４から入射した光が、直接発光面１６に照射されないため、発光面１６の明るさの均一性を高める点でも有利である。

（変形例３）
図２の、光導入部１３と光源１４とを、導光板１０の底面（底面反射膜１５の位置）に設けてもよい。これにより、面状発光装置５の側面側に突出する部分がなくなるため、側面側に十分な実装スペースが確保できない各種機器に実装する場合に好適である。また、上述の変形例２と変形例３とを組み合わせて、側面と底面の両方に光導入部１３と光源１４を配置することも可能である。これによって、より面状発光装置５の明るさを向上させることが可能となる。

（変形例４）
上述の光導入部１３は、いずれも光源１４の光の入射方向に沿って、直線状の形状をしているが、これに限るものではなく、曲線状であってもよい。光導入部１３の側面に反射膜を形成するか、または光導入部１３の側面において光源１４の光が全反射するように、側面の曲率を設定すれば、光源１４の光は、曲線状の光導入部１３を通って、導光板１０の内部に導かれる。これによって、面状発光装置５を実装する各種装置の内部に障害物がある場合でも、光導入部１３の形状を適宜変えることによって、障害物を回避する設計が容易になる。また、図２のように、面状発光装置５の内側に入射方向を向けて光導入部１３を配置した場合でも、光導入部１３を曲線状に曲げることによって、２つの光源１４を近接させ、回路基板を共通化し、コストダウンを図ることもできる。

以上説明したように、本実施形態の面状発光装置は、光源と、導光板と、光源の光を導光板に導入する光導入部と、導光板に導入された光を導光板から射出する発光面と、を有している。導光板は、発光面と接する、互いに対向する２つの端面を有し、光導入部は、２つの端面を拡張した仮想的な２つの面の間に、配置されている。この構造により、面状発光装置の導光板の外形寸法まで発光させることができる。

また、本実施形態の面状発光装置では、光源は、仮想的な２つの面の間に配置される。これにより光源まで含めても、面状発光装置の外形寸法まで発光させることができる。

また、本実施形態の面状発光装置では、端面に導光板内部を伝搬する光を反射する反射面を有する。端面に光導入部がないため、端面に反射率の高い反射膜を形成できる。そのため、導光板内部を伝搬する光を高い効率で発光面から取り出すことができる。

また、本実施形態の面状発光装置では、２つの端面は互いに平行である。これにより、導光板内部を伝搬する光を、２つの端面の間で、効率よく反射させることが可能である。

また、本実施形態の面状発光装置では、光導入部は、端面の法線の方向に対して、光源の光の導入の方向が直角以外の角度を有するように配置されている。これにより、光源から導光板に入射した光が、導光板内部で、より反射を繰り返しやすくなり、発光の均一性を高めることができる。

また、本実施形態の面状発光装置では、導光板は、発光面と対向する底面を有し、発光面と端面と底面と、は異なる側面をさらに有し、光導入部は、側面に配置される。これにより、導光板の発光方向の厚さを薄くすることができる。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う面状発光装置もまた本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、面状発光装置に好適に採用され得る。

１…面状発光装置付きスピーカー
２…筐体
３…ウーハースピーカー
４…トゥイータースピーカー
５…面状発光装置
１０…導光板
１１…側面反射膜
１２…端面反射膜
１３…光導入部
１４…光源
１５…底面反射膜
１６…発光面
１７…端面
１０１…面状発光装置付きスピーカー
１０２…筐体
１０３…ウーハースピーカー
１０４…トゥイータースピーカー
１０５…面状発光装置
１１０…導光板
１１４…光源
１１５…底面反射膜
１１６…発光面
１１７…端面

Claims (6)

1. 光源と、
   導光板と、
   前記光源の光を前記導光板に導入する導入部と、
   前記導光板に導入された前記光を前記導光板から射出する発光面と、
   を、有する面状発光装置であって、
   前記導光板は、前記発光面と接する、互いに対向する２の端面を有し、
   前記導入部は、前記２の端面を拡張した仮想的な２の面の間に、配置されることを特徴とする面状発光装置。
2. 前記光源は、前記仮想的な２の面の間に配置されることを特徴とする請求項１記載の面状発光装置。
3. 前記端面は、前記導光板内部を伝搬する前記光を反射する反射面を有することを特徴とする請求項１または２に記載の面状発光装置。
4. 前記２の端面は互いに平行であることを特徴とする請求項１から３いずれかに記載の面状発光装置。
5. 前記導入部は、前記端面の法線の方向に対して、前記導入の方向が直角以外の角度を有するように配置されていることを特徴とする請求項４記載の面状発光装置。
6. 前記導光板は、前記発光面と対向する底面を有し、
   前記導光板は、前記発光面と前記端面と前記底面と、は異なる側面をさらに有し、
   前記導入部は、前記側面に配置されていることを特徴とする請求項１から５いずれかに記載の面状発光装置。