JP6965618B2 - 面光源装置及びそれを用いた壁部材 - Google Patents

Description

本開示の実施形態は、面光源装置及びそれを用いた壁部材に関する。

面光源装置は、大別すると、光学部材の直下に光源を配置する直下型と、光学部材の側端面に光源を配置するエッジライト型に分類されている。上記面光源装置では、光源としてＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子または蛍光管等が使用されている。面光源装置では、光源付近のみが明るくなるのを防ぎ、面全体を均一に発光させるために様々な工夫がなされている。

特許文献１には、光源の消費電力を上げることなく十分な輝度値を確保すると共に、面状発光される光の輝度を均一化することを目的として、複数の冷陰極管と、当該複数の冷陰極管の投光方向に、全光線透過率が６２乃至７１％で、かつ、曇価が９０乃至９９％である、調光用ドットパターンが印刷された拡散板とを備え、上記調光用ドットパターンの各ドットは、冷陰極管の間隔を２４乃至４８分割した位置に配置され、さらに、各ドットの径は、冷陰極管からの距離に応じて０．１６乃至０．７ｍｍであるバックライト装置が開示されている。

特開２００５−１１７０２３号公報

ところで、近年、空間の雰囲気を演出してユーザに落ち着き感や快適感などを与える、いわゆる空間演出照明が注目されている。空間演出照明では、視覚的に違和感をもたらさないまたはユーザにストレスを与えないことが重要である。

上述した面光源装置を空間演出照明に適用した場合、当該装置が備える発光パネル全体から光が出射するため、他の発光しない部材と組み合わせて使用した場合に輝度の段差が生じ、面光源装置の境界が視認されるという問題が生じる。上記輝度の段差は、空間の雰囲気の演出に大きく影響を与える。

本開示は、ユーザに違和感や不快感を与えない自然な空間演出を可能にする技術を提供する。

上記課題を解決するために、光源と、前記光源が発する光を透過させ、一方の端部からもう一方の別の端部に向かうにつれて光透過率が減少し、且つ、前記別の端部において光を遮光する輝度調整層と、を備える面光源装置を提供する。

また、光源と、前記光源が発する光が入射する入光面と前記入光面に交差する方向に配置されて前記入光面から入射した光を面状に出射する出光面とを有する導光板と、を備える面光源装置であって、前記導光板の前記出光面には光吸収層または光反射層が設けられ、一方の端部からもう一方の別の端部に向かうにつれて前記光吸収層または前記光反射層の面積率が高くなる、面光源装置を提供する。

さらにまた、光源と、前記光源が発する光が入射する入光面と入射した前記光を拡散させて出射する出光面とを有する光拡散層と、を備える面光源装置であって、前記拡散層の出光面には、光吸収層または光反射層が設けられ、一方の端部からもう一方の別の端部に向かうにつれて前記光吸収層または前記光反射層の面積率が高くなる、面光源装置を提供する。

本開示によれば、ユーザに違和感や不快感を与えない自然な空間演出を可能にすることができる。上記以外の課題、構成及び効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。

本開示の面光源装置の利用例を示す図である。 実施例１の面光源装置を説明するための図である。 輝度調整シートの正面を拡大した図である。 面光源装置の適用例を説明するための図である。 変形例１の面光源装置を説明するための図である。 変形例２の面光源装置を説明するための図である。 変形例３の面光源装置を説明するための図である。 面光源装置の別の適用例を説明するための図である。

以下、図面に基づいて、本開示の実施例を説明する。なお、本開示の実施例は、後述する実施例に限定されるものではなく、その技術思想の範囲において、種々の変形が可能である。また、後述する各実施例の説明に使用する各図の対応部分には同一の符号を付して示し、重複する説明を省略する。

また、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、「直交」等の用語については、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。また、以下において「輝度調整シート」、「光拡散シート」、「意匠シート」という用語は、それぞれ「輝度調整層」、「光拡散層」、「意匠層」と読み替えてもよい。

[概要]
図１は、本開示の面光源装置の利用例を示す図である。図１に示された例では、本開示の面光源装置が居室を構成する三面の壁Ｗのうち天井付近の上方部分に内蔵されている。図１では、黒色で表された部分が発光領域であり、天井付近では壁Ｗが明るく発光し、天井から床に向かうにつれて輝度が減少している。ここで、壁Ｗと称している部分は、実際には面光源装置と複数の壁面パネルとを並べて形成した面を意匠シートで覆ったものである。

本開示の面光源装置は、発光面内の特定方向に沿って輝度が徐々に減少していくため、壁Ｗのうち発光している部分と発光していない部分との境界領域が認識されにくい。この空間演出効果により、例えば、この居室にいる人間はやすらぎを感じたり落ち着いたりする。なお、本開示の面光源装置は、壁以外に天井、床またはパーティションなどの什器に設けられてもよい。以下に、面光源装置の具体的な構成について説明する。また、図１では便宜上面光源装置の発光部分を黒色で表したが、以下では面光源装置の輝度の低い部分を黒色で表現する。

＜実施例１＞
図２は、実施例１の面光源装置１Ａを説明するための図である。図２には、（ａ）輝度分布のグラフと、（ｂ）面光源装置１Ａの分解断面図と、（ｃ）輝度調整シート１１の正面図と、が併せて示されている。実施例１の面光源装置１Ａは、エッジライト型の面光源装置１Ａであるが、通常の照明器具として用いられるものとは異なり、空間演出照明に用いられるものであり、空間の雰囲気を演出し、ユーザに優しい光空間を与える装置である。即ち、実施例１の面光源装置１Ａは、物体や文字の視認性を確保する目的の通常の照明装置とは異なり、空間の一部を光らせることで人にやすらぎを感じさせる装置である。

実施例１の面光源装置１Ａは、長尺状の光源１２と、光源１２に隣接して設けられて該光源１２からの光を面状に出射するための導光板１３と、導光板１３の裏面１３Ａに設けられた光反射シート１４と、導光板の出光面１３Ｂに設けられた輝度調整シート１１と、光拡散シート１５と、を備えている。

光源１２には、発光ダイオード（ＬＥＤ）、冷陰極管、白熱電球、レーザー発振装置等を用いることができるが、装置全体の小型化を図り易くする観点から、本実施例では点状のＬＥＤが用いられている。したがって、本実施例の光源１２は、長尺状の光源基板と、該光源基板に一定の間隔で実装された複数の点状ＬＥＤとからなる。つまり、導光板１３の四辺のうちの一辺に沿って、細長い光源基板上に複数のＬＥＤ素子が並べられており、導光板１３に光を入射させている。光源１２は、白色光であってもよいし特定の波長の光であってもよい。光源１２は、例えば、面光源装置１Ａが使用される居室の壁面とは異なる色の光を発光し、空間演出を強調したり空間に変化をつけることができる。

導光板１３は、矩形状の薄板を呈しており、互いに対向する一対の主面（面１３Ａおよび面１３Ｂ）と、一対の主面の間に画成された４つの側端面とを有する。導光板１３は、例えば透光性の高いアクリル樹脂等の樹脂材料によって形成されている。導光板１３は、４つの側端面のうちの一つが光源１２と対面するように配置されている。そして、この光源１２と対面する側端面は、光源１２からの光が入射する入光面１３Ｃとされている。該入光面１３Ｃとは反対側（すなわち、光源１２から離れる側）の側端面は、入光面１３Ｃと対向する対向面１３Ｄである。

導光板１３が有する一対の主面のうち、一方の面は裏面１３Ａとされ、もう一方の面は出光面１３Ｂとされている。裏面１３Ａには、例えば、光反射シート１４が設けられる。光反射シートには、白色の散乱反射シート、金属等の高い反射率を有する材料からなるシート、高い反射率を有する材料からなる薄膜（例えば金属薄膜）を表面層として含んだシート等を用いることができる。該光反射シートでの反射は、鏡面反射（正反射）でも良く、拡散反射でも良い。一方、出光面１３Ｂは、入光面１３Ｃと直交（すなわち、９０°で交差する）しており、入光面１３Ｃから入射した光を出射する。導光板１３は、出光面１３Ｂの表面凹凸または表面印刷もしくは内部拡散によって光を外部に取り出す。出光面１３Ｂには輝度調整シート１１が設けられている。

輝度調整シート１１は、光源１２が発する光を透過させ、一方の端部（入光面１３Ｃ側）からもう一方の別の端部（対向面１３Ｄ側）に向かうにつれて光透過率が減少し、且つ、当該別の端部において光を遮光するという特性を有する。ここで、「光を遮光する」とは、上記別の端部において、透過率が０であるのは勿論だが、透過率が約２０％以下を含む意味である。

輝度調整シート１１の上記特性は、例えば、以下の構成によって実現される。即ち、輝度調整シート１１は、光吸収層または光反射層が設けられ、入光面１３Ｃ側から対向面１３Ｄ側に向かうにつれて光吸収層または光反射層の面積率が高くなるように構成される。具体的には、例えば、ポリ塩化ビニルなどの透明な樹脂製のフィルムに吸光率が高い黒インクのパターンを印刷して光吸収層を形成するか、または上記フィルムを所望のパターンでマスクし、金属を蒸着させることにより光反射層を形成する。光反射層は、金属膜以外に白インキを印刷することによって形成されてもよい。光反射層を金属薄膜によって形成した場合、光は光反射層にて鏡面反射され、光反射層を白インキによって形成した場合、光は光反射層にて拡散反射される。

図２（ｃ）に示されるように、入光面１３Ｃ側から対向面１３Ｄ側に向かうにつれて光吸収層または光反射層のパターンの密度が高くなる。図２（ｃ）には、異なる２点での部分拡大図が示されており、入光面１３Ｃ側に近い点Ａにおける光吸収層（または光反射層）の面積率は対向面１３Ｄ側に近い点Ｂにおける光吸収層（または光反射層）の面積率よりも低いことが見て取れる。面積率の定義については後述する。

図３は、輝度調整シート１１の正面を拡大した図である。図３に示された例では、輝度調整シート１１は、透明フィルムの上に黒インクによるドット状のパターンで光吸収層が形成された構成となっている。ドット状のパターンは入光面１３Ｃ側から対向面１３Ｄ側に向かうにつれて間隔が狭くなっている。即ち、入光面１３Ｃ側から対向面１３Ｄ側に向かうにつれてフィルムに占める黒インクの面積率が高くなっている。なお、光吸収層のパターンは、格子状のドットパターンに限定されない。光の吸収層のパターンは、例えば、ストライプ状のパターンであってもよい。

「面積率」の定義について以下に説明する。輝度調整シート１１上のある点における面積率は、例えば、当該点を中心とする所定の大きさの円領域または矩形領域に含まれる光吸収層（または光反射層）のパターンの割合で決定される。即ち、面積率は上記円領域または矩形領域の面積に対する光吸収層（または光反射層）のパターンの面積である。或いは、面積率は、上記円領域または矩形領域に含まれるドットの数で定義されてもよい。また、面積率は、輝度調整シート１１を短冊状に分割し、各部分矩形に含まれる光吸収層（または光反射層）のパターンの割合で決定してもよい。なお、短冊の短手方向が、入光面１３Ｃ側から対向面１３Ｄ側へ向かう方向である。

輝度調整シート１１の導光板１３と接する面（光が入射する面）と反対側の面（光が出射する面）には光拡散シート１５が設けられている。光拡散シート１５には、光拡散機能を発揮し得る種々の構成を採用することができる。光拡散シート１５の拡散特性は、等方性であっても良く、異方性であっても良い。

以上のように構成されたエッジライト型の面光源装置１Ａでは、光源１２から出射した光は、入光面１３Ｃを介して導光板１３に入射する。導光板１３に入射した光は、出光面１３Ｂと空気層との界面、または裏面１３Ａと空気層との界面で全反射を繰り返しながら、入光面１３Ｃ側から対向面１３Ｄ側に進み、さらに出光面１３Ｂから出射する。

図２（ａ）には、上記輝度調整シート１１が設けられた面光源装置１Ａの輝度分布と輝度調整シート１１が設けられていない比較例の輝度分布とが併せて表示されている。図２（ａ）に示されるように、入光面１３Ｃでの輝度が最も大きく、入光面１３Ｃから対向面１３Ｄに行くにしたがって下に凸の曲線を描くように輝度が緩やかに減少し、そして、対向面１３Ｄでの輝度が０になっている。上で述べたように、対向面１３Ｄでの輝度は、必ずしも０でなくてもよい。

実施例１の面光源装置１Ａは、輝度調整シート１１を設けることによって、徐々に光が薄暗くなるグラデーションを得ることができ、輝度調整シート１１が設けられない面光源装置１Ａと比べてその境界部分を輝度の段差として認識されることがない。この演出効果は、光が人間に与えるストレスを軽減する。

このように構成された面光源装置１Ａによれば、光拡散シート１５から出射される光は、入光面１３Ｃ側で明るく、入光面１３Ｃ側から対向面１３Ｄ側にいくにつれて徐々に暗くなっていき対向面側１３Ｄの端部にて輝度が略０となる。このように明暗のグラデーションを付加することで、面光源装置１Ａの光源としての存在感を薄めることができると共に、空間の雰囲気を演出することができる。或いは、面光源装置１Ａはユーザに違和感や不快感を与えない自然な空間演出を可能にする。

＜実施例２＞
実施例２では、実施例１の面光源装置１Ａの適用例を説明する。
図４は、面光源装置１Ａの適用例を説明するための図である。図４では、面光源装置１Ａと他のパネル２とが段差のない平坦な平面を形成するように隣接して配置され、面光源装置１Ａと他のパネル２とがなす上記平面は意匠シート３で覆われている。言い換えると、図４に示すように、意匠シート３は輝度調整シート１１の出光面側に設けられている。なお、図４では、上記平面が水平面として描かれているが、実際には上記平面は、例えば、鉛直方向と平行な方向であり、面光源装置１Ａとパネル２とが壁部材として使用されていることを想定している。

意匠シート３は、光を透過する素材でできており、面光源装置１Ａが発光するとあたかも居室の壁が明るく発光しているかのように視認される。また、意匠シート３は、当該面光源装置１Ａを含まない周囲の部材と同様のパターンが設けられており、面光源装置１Ａが発光していない際は、意匠シート３の模様またはパターン等が視認され、周囲の部材と一体化して認識される。

意匠シート３に入射する光は輝度調整シート１１を通過して輝度にグラデーションができているため、上記の壁部材は、面光源装置１Ａが一方の端部からもう一方の端部に向かうにつれて輝度が減少し、且つ、当該もう一方の端部において輝度が０であるという特性を有する。そのため、面光源装置１Ａが発光している際にも面光源装置１Ａとパネル２との境界を認識されないという効果を奏する。そのため、違和感のない空間演出が可能となり、豊かな居室空間を実現することができる。

＜変形例１＞
図５は、変形例１の面光源装置１Ｂを説明するための図である。実施例１の面光源装置１Ａはエッジライト型であり、導光板１３の側面から光を入射させて入射方向とは垂直な方向に光を出射した。これに対して変形例１の面光源装置１Ｂは、導光板１３を有さず、光学部材の直下にＬＥＤ素子１６が配置された基板１７を有する直下型の面光源装置１Ｂである。

図５に示すように、直下型の面光源装置１Ｂの場合、エッジライト型の面光源装置とは異なり輝度分布に偏りが生じにくい。このような場合であっても輝度調整シート１１を設けることによって、一方の端部からもう一方の端部に向かうにつれて輝度が減少し、上記もう一方の端部において輝度が０であるように面光源装置１Ｂを発光させることができる。

したがって、変形例１の面光源装置１Ｂを使用した場合であっても、実施例１の面光源装置１Ａと同様にユーザに違和感や不快感を与えない自然な空間演出が可能である。

＜変形例２＞
図６は、変形例２の面光源装置１Ｃを説明するための図である。実施例１の面光源装置１Ａでは、輝度調整シート１１を設けることによって輝度分布の調整をした。変形例２の面光源装置１Ｃでは、輝度調整シート１１を設ける代わりに導光板１３の出光面１３Ｂに光吸収層（または光反射層）１８を設けることによって輝度分布の調整をする。光吸収層（または光反射層）１８は、輝度調整シート１１の製造時と同様の方法で形成することができる。すなわち、導光板１３の出光面１３Ｂに黒インクのパターンを印刷するかまたはパターン状にマスクして金属を蒸着させることによって光吸収層（または光反射層）１８を形成する。光吸収層（または光反射層）１８は、導光板１３の一方の端部からもう一方の別の端部に向かうにつれて面積率が高くなるように形成される。

変形例２の面光源装置１Ｃを使用した場合であっても、実施例１の面光源装置１Ａと同様にユーザに違和感や不快感を与えない自然な空間演出が可能である。

＜変形例３＞
図７は、変形例３の面光源装置１Ｄを説明するための図である。実施例１の面光源装置１Ａでは、輝度調整シート１１を設けることによって輝度分布の調整をした。変形例３の面光源装置１Ｄでは、輝度調整シート１１を設ける代わりに光拡散シート１５の一方の主面に光吸収層（または光反射層）１８を設けることによって輝度分布の調整をする。光吸収層（または光反射層）１８は、例えば、光拡散シート１５が有する二面のうち、導光板１３側の面に設けられる。

光吸収層（または光反射層）１８は、輝度調整シート１１の製造時と同様の方法で形成することができる。すなわち、光拡散シート１５の一方の主面に黒インクのパターンを印刷するかまたはパターン状にマスクして金属を蒸着させることによって光吸収層（または光反射層）１８を形成する。光吸収層（または光反射層）１８は、光拡散シート１５の一方の端部からもう一方の別の端部に向かうにつれて面積率が高くなるように形成される。

変形例３の面光源装置１Ｄを使用した場合であっても、実施例１の面光源装置１Ａと同様にユーザに違和感や不快感を与えない自然な空間演出が可能である。

＜変形例４＞
図８は、面光源装置１Ａの別の適用例を説明するための図である。実施例２では、面光源装置１Ａと別のパネル２とを一つの意匠シート３で覆った。変形例４では、面光源装置１Ａ単体の外側表面を意匠シート３で覆い、意匠シート３で覆った面光源装置１Ａと他のパネル２とを隣接して配置している。この場合、例えば、意匠シート３の模様は、他のパネルの模様と同一または調和するデザインとする。

図８のように面光源装置１Ａを壁部材として利用した場合であっても実施例２の場合と同様に、面光源装置１Ａが一方の端部からもう一方の端部に向かうにつれて輝度が減少し、且つ、当該もう一方の端部において輝度が０であるため、面光源装置１Ａが発光している際にも面光源装置１Ａとパネル２との境界を認識されない。そのため、違和感のない空間演出が可能となり、豊かな居室空間を実現することができる。

＜変形例５＞
実施例２の説明では、光拡散シート１５と意匠シート３とはそれぞれ別に設けられた例を説明した。面光源装置１Ａは光拡散シート１５を備えず、光拡散機能を有する意匠シートを輝度調整シート１１の出光面側に設けてもよい。このようにすると、面光源装置１Ａに必要な部品を少なくすることができ、製造工程を簡易にすることができる。

＜変形例６＞
実施例１の説明では、輝度調整シート１１の透過率は、光吸収層または光反射層の面積率を変更することで制御された。輝度調整シート１１の透過率は、光吸収層または光反射層の厚みまたは組成を変更することによって制御されてもよい。例えば、輝度調整シート１１の透過率は、光吸収層の吸収材料または光反射層の散乱材料の濃度を変更することによって制御されてもよい。

本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ…面光源装置
１１…輝度調整シート
１２…光源
１３…導光板
１４…光反射シート
１５…光拡散シート
１６…ＬＥＤ素子
１７…基板
１８…光吸収層（または光反射層）
２…パネル
３…意匠シート

Claims (3)

1. 光源と、
   一の側端面において前記光源と対向し、前記光源が発する光を透過させ、前記光源が対向する一の側端面から別の側端面に向かうにつれて光透過率が減少し、且つ、前記別の端部において光を遮光する輝度調整層と、
   を備え、
   前記輝度調整層は、光吸収層または光反射層が設けられ、
   前記光源が対向する一の側端面から前記別の側端面に向かうにつれて前記光吸収層または前記光反射層の面積率が高くなり、
   光を透過する意匠層が前記輝度調整層の出光面側に設けられ、
   前記発光面内の特定方向に沿って、下に凸の曲線を描くように輝度が緩やかに減少する
   ことを特徴とする面光源装置。
2. 前記輝度調整層の出光面側に光拡散層が設けられている、
   請求項１に記載の面光源装置。
3. 請求項１又は２に記載の面光源装置と、前記面光源装置に隣接して配置された別のパネルと、を備える壁部材。

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