JPWO2013024812A1 - 発光装置 - Google Patents

Abstract

透明な導光板と、該導光板に光を入射させる光源とを備え、前記導光板には、入射した光源からの光を発光面から出射させる出光面を有するドット状発光凹部が複数形成され、ドット状発光凹部の出光面には、一定周期の並列した溝の集合である回折格子が形成されている発光装置を提供する。

Description

本発明は、ディスプレイなどに用いられる発光装置に関し、詳しくは導光板を利用した発光装置に関する。
本願は、２０１１年８月１２日に日本に出願された特願２０１１−１７６７３９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

近年、広告用ライトパネル等の発光装置に用いられる導光板として、導光板の裏面にレーザー加工や機械加工を用いて、所定のデザインとなるように凹状の加工を施し、ドット状の反射部を形成することによって、導光板の端面から入射した光を反射部で反射散乱してデザインを発光させるものが知られている（例えば特許文献１参照）。

一方、特許文献２には、導光板上に形成された回折格子によって、端面から入射した光を回折光によって外部の観察者に視認させるとする記述が見られる。
回折格子は白色光を入射すると、それを分光して波長毎に違った角度に回折するので、あるデザインを回折格子で構成することにより、外光の照射によりデザインが虹色に輝いたり、視点を変えると色合いが変化して見えたりするような視覚効果を与えることが可能となるので、広く装飾用途に使用される。

国際公開第２００７−１２３２０２号 特表平３−５０３０９４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の手法は、導光板に入射する光の反射散乱を利用しているため、デザインの発光色は基本的に入射する光の色と同一であり、入射する光の色を場所ごとに変化させたり、時間ごとに変化させたりすることは可能であるが、基本的に一定領域の発光色は入射光の色と同じにならざるを得ないという制限があった。

また、特許文献２に記載されている発光装置は、デザイン全体を回折格子とする手法であり、回折格子特有の色合いに関する視覚効果を与えることできるが、回折格子はサブミクロンレベルの微細なパターンを必要とするため、大きなサイズの回折格子を含んだデザインを新規に製作するには多大のコストと時間を要する。

本発明は、上記事項に鑑みてなされたものであって、導光板に形成された反射面に光源からの光を反射させる導光板において、光源の発光状態が一定であっても、デザインに様々な色合いの視覚効果を与えることができる発光装置を簡便に提供することを目的とする。

上記課題に対し、本発明の以下の手段により解決を図る。
本発明は、透明な導光板と、該導光板に光を入射させる光源とを備え、前記導光板には、入射した前記光源からの光を発光面から出射させる出光面を有するドット状発光凹部が複数形成され、前記ドット状発光凹部の出光面には、一定周期の並列した溝の集合である回折格子が形成されている発光装置を提供する。
前記出光面は、前記光源からの光を反射させ前記発光面から出射させる反射面であることが好ましい。
前記出光面は、前記光源からの光を透過させ前記発光面から出射させる透過面であることが好ましい。
前記ドット状発光凹部は、前記導光板の発光面とは反対側の裏面に形成されていることが好ましい。
前記光源は、前記導光板の端面に設けられ、前記端面から光を入射させることが好ましい。

前記回折格子の溝は、その出光面を含む面と前記裏面の交線に直交する前記出光面内の線の方向に形成されていることが好ましい。
前記回折格子における溝の本数は、１ｍｍあたり２００以上２０００以下であることが好ましい。
複数の前記ドット状発光凹部は、全体として特定の意匠を形成するように配置されている構成であってよい。
前記出光面は、前記導光板の前記発光面とは反対側の裏面に対する角度が０°以上９０°以下であることが好ましい。

前記ドット状発光凹部の前記光源に対する角度θは、特定の視点からみたときに前記導光板の少なくとも一部の領域内で色が同じになるように調節されている構成としてもよい。

前記ドット状発光凹部の前記光源に対する角度θは、特定の視点からみたときに前記導光板の少なくとも一部の領域内で色が不規則に分布するように調整されている構成としてもよい。

前記光源は、複数の発光ダイオード又はレーザーダイオードを前記導光板の延在する方向に配列したものである構成としてもよい。
前記光源がすべて白色光源である構成としてもよい。

本発明によれば、導光板に形成された反射面に回折格子を形成したことによって、光源の発光状態が一定であっても、様々な色合いの視覚効果を与えることができる。

本発明の実施形態に係る発光装置の斜視図である。 本発明の実施形態に係る発光装置の断面図である。 本発明の実施形態に係るドット状発光凹部の拡大断面図である。 本発明の実施形態に係るドット状発光凹部の平面図である。 本発明の実施形態に係るドット状発光凹部の拡大斜視図である。 ドット状発光凹部の拡大斜視図である。 ドット状発光凹部へ入射する光を説明する断面図である。 ドット状発光凹部を示す模式図である。 反射型回折格子の溝の拡大断面図である。 ドット状発光凹部を示す模式図である。 反射型回折格子の溝の拡大断面図である。 図１に示す発光装置の製造方法を示す工程図である。 図１に示す発光装置の製造方法を示す工程図である。 図１に示す発光装置の製造方法を示す工程図である。 本発明の別の実施形態に係る発光装置の平面図である。 本発明のさらに別の実施形態に係る発光装置の平面図である。 本発明の別の実施形態に係るドット状発光凹部の拡大斜視図である。 ドット状発光凹部の他の例を示す図であり、（ａ）は拡大断面図、（ｂ）は平面図である。 ドット状発光凹部の他の例の拡大断面図である。 本発明の別の実施形態に係る発光装置を示す構成図である。 透過型回折格子の溝の拡大断面図である。 ドット状発光凹部を示す模式図である。 透過型回折格子の溝の拡大断面図である。 本発明の別の実施形態に係る発光装置を示す構成図である。 本発明の別の実施形態に係る発光装置を示す斜視図である。 本発明の別の実施形態に係る発光装置を示す構成図である。 本発明の別の実施形態に係る発光装置を示す斜視図である。

以下、本発明の発光装置を、図面を参照して説明する。
図１及び図２に示すように、発光装置１は、矩形板形状の導光板２と、導光板２の端面２ａに設けられた光源３とを備えており、光源３から入射した光を反射して、導光板２の発光面２ｂから出射するものである。なお、図１においては、観察者は導光板２に対して上方正面に位置しているが、観察者は、導光板２に対して特定の方向及び距離にいると想定されている。

導光板２は、アクリル樹脂からなり、厚さは、例えば０．１ｍｍ〜１０ｍｍとすることができる。導光板２は、充分な光透過性を有することが好ましく、アクリル樹脂に限らず、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂、シクロポリオレフィン樹脂等の合成樹脂からなる板や、ガラス板等を用いることができる。また、導光板２の形状は、矩形板形状に限らず、端面２ａ、発光面２ｂ、及び裏面２ｃとして機能する面が形成可能であればよい。導光板２は一定の厚さであることが好ましい。

光源３は、白色発光ダイオードユニットであり、導光板２の端面２ａに、導光板内に光を入射するように配置されている。光源３は、青色発光ダイオードと黄色蛍光体を組み合わせたものでも良いし、赤色・緑色・青色（所謂ＲＧＢ）の発光ダイオードを用いて一つの発光源としたものでも良い、あるいはそれ以外の方式でも良い。光源３としては、発光ダイオードに限ることはなく、ＬＤ（レーザーダイオード）などを用いることもできる。

導光板２には、複数のドット状発光凹部５からなる表示部６が形成されている。図３に示すように、ドット状発光凹部５は、導光板２の発光面２ｂとは反対側の裏面２ｃに形成された切欠きであり、光源３から出射されて端面２ａから入射した光を発光面２ｂ側に反射する反射面７（出光面）を有する。ドット状発光凹部５は、光源３からの光が反射面７に当たるような形状とされる。図３の例では、反射面７は、光源３に近づく方向（図３の右方）に行くに従って徐々に下降する傾斜面である。
図３に示すように、ドット状発光凹部５の光源３からの光の入射方向に沿った断面形状は、端面２ａ側に形成された反射面７を斜辺とする三角形をなしている。反射面７は、平坦であることが好ましい。図３は、反射面７と裏面２ｃの双方に垂直な断面を示す。
図４に示すように、ドット状発光凹部５の平面視した形状は略矩形とされている。光源３に最も近い反射面７の縁部（図４では反射面７の４つの辺のうち最も光源３に近い下辺７ａ）は、平面視において光源３からの入射光に対し垂直とすることができる。なお、下辺７ａは平面視で入射光に対し垂直でなくてもよい。

ドット状発光凹部５は、導光板２内に形成されて光源３からの光を発光面２ｂ側に反射する反射面７を有する構造であればよく、その形状は図示例に限定されない。例えば、図５（ａ）に示すようなプリズム形状でも良いし、図５（ｂ）に示すような三角錐、四角錐等の多角錐、あるいは図５（ｃ）に示すような角錘台形状でも良い。あるいは、図５（ｄ）に示すように、円柱や円錐を斜めに切り落とした形状でも良い。
また、導光板２に形成された貫通孔であってもよいし、導光板２内に形成された空間部であってもよい。

導光板２の裏面２ｃに対する反射面７の傾斜角度（図３に示す角度α）は、０度以上９０度以下とすることができる。傾斜角度αは、０度を越え、９０度以下（０度＜α≦９０度）としてもよい。なかでも特に、３０度以上６０度以下が好ましい。
また、この傾斜角度αは、小さすぎれば出射光の傾斜角度も大きくなり、発光装置１を正面から見たときのドット状発光凹部５の視認性が低下する。傾斜角度が大きすぎれば、光の入射角度が臨界角を超え、反射面７を透過する光の割合が増加するため、光の反射効率が低下し、やはり正面から見たときのドット状発光凹部５の視認性が低下する。
以上のような観点から、反射面７の傾斜角度は、３０度以上６０度以下が好ましい。傾斜角度をこの範囲とすることによって、光の反射効率を高くするとともに、反射光を発光面２ｂに対し垂直に近い角度で出射させ、ドット状発光凹部５の視認性を高めることができる。
傾斜角度αとは、反射面７と裏面２ｃのなす角度である。具体的には、反射面７と裏面２ｃとがドット状発光凹部５を挟んでなす角度である。
なお、図示例では裏面２ｃと発光面２ｂは平行であるため、傾斜角度αは、発光面２ｂに対する反射面７の傾斜角度でもある。

図３に示すように、ドット状発光凹部５の内面のうち反射面７に対向する対向面１０は、光源３に近づく方向（図３の右方）に徐々に下降する傾斜面であってもよいし、裏面２ｃに垂直な面であってもよい。

表示部６は、複数のドット状発光凹部５が所定のパターンをなすように配列されている。本実施形態の発光装置においては、ドット状発光凹部５は、文字「Ａ」を示すように配置されているが、これに限ることはなく、他の文字、記号、図形、模様、またはこれらのうち２以上の組み合わせをなすように配列させてよい。

図６に示すように、反射面７には、回折格子８が形成されている。回折格子は、格子状のパターンにより光を回折させてスペクトル（干渉縞）を得るために用いられる光学素子であり、一定周期の並列した溝の集合からなる平面格子である。
本実施形態の回折格子８は、反射面７上に一定周期で並列に形成された平行な溝９から構成されている。溝９の方向は、特に限定されるものではないが、反射面７を含む面と、裏面２ｃとの交線に直交する線であって、反射面７内の線の方向に形成されていることが望ましい。

例えば、溝９の方向が裏面２ｃと反射面７の交線に直交する方向ではなく、裏面２ｃと反射面７の交線に平行な方向（例えば水平方向）に形成されている場合、以下の理由により好ましくない。
図７に示すように、光源３から出射される光は、ある程度の広がりを有しており、広がった光は、導光板２の発光面２ｂ及び裏面２ｃで反射しながら反射面７に入射される。光源３から出射されて反射面７に入射される光は、水平に直接入射する光だけでなく、反射を繰り返して上下方向から様々な角度で入射することとなる。

ここで、溝９の方向が裏面２ｃと反射面７の交線に平行な方向に形成されている場合を考えると、回折格子８に入射した光はほぼ溝方向と直角方向に反射・分光されることになるが、これは結局反射面７に入射した光が上下方向に分光されていることと同じであるので、反射面７に上下方向から様々な角度で光が入射すると、分光された光も上下方向に重なってしまうため、結果として観察者から見える光は分光された光が重なって、白色に近くなってしまう。

一方、溝９の方向が裏面２ｃと反射面７の交線に直交する方向に形成されている場合、分光される光の方向はやはり溝方向とほぼ直角方向（≒水平方向）であるため、反射面７に上下方向から様々な角度で光が入射しても、分光された光が重なって白色光に近くなってしまうことがない。

また、図９に示すように、回折格子８の溝９の形状は、所謂鋸歯形状（所謂ブレーズド回折格子）である。
回折格子８の１ｍｍあたりの溝９の本数は、２００以上２０００以下とされている。即ち、隣り合う溝９同士の間隔（溝９のピッチ）は、０．５μｍ以上５μｍ以下とされている。ピッチが小さすぎても大きすぎても可視光に対しては充分な分光の効果が得られない。
なお、溝９の形状は、鋸歯形状に限ることはなく、回折作用を示す形状であればよい。例えば、正弦波状、矩形状を採用することができる。

次に、本実施形態の発光装置１の作用について説明する。
図３に示すように、端面２ａから入射して導光板２内を伝搬する入射光Ｌ１の一部は、反射面７で反射し、その際、回折格子８で分光されて発光面２ｂ側から出射光Ｌ４として出射する。

発光装置１では、光源３は、端面２ａに対面する位置に限らず、発光面２ｂ側または裏面２ｃ側から光を導光板２に入射させることができる位置にあってもよい。
図３に示すように、発光面２ｂ側から入射した光Ｌ２の一部は、反射面７で反射し、その際、回折格子８によって分光されて発光面２ｂ側から出射光Ｌ４として出射する。
後述するように、回折格子８は、透過型の回折格子８であってもよい。この場合には、裏面２ｃ側から入射した光Ｌ３の一部は、反射面７を透過し、その際、回折格子８で分光されて発光面２ｂ側から出射光Ｌ４として出射する。

以下、回折格子８における光の回折について説明する。光源３からある波長範囲の光が、反射型回折格子８に入射されることを想定する。
図８に示すように、回折格子８の溝９の方向ベクトルをｂとし、格子面（反射面７）内で溝９に垂直な方向ベクトルをａとし、ａ、ｂが規定する平面（格子面）に対する法線ベクトルをｐとしたとき、ａ，ｐが規定する平面を主断面１３と定義する。１３ａは主断面１３内にあって格子面に垂直な線（法線）である。
まず、主断面１３内での回折について説明する。図９に示すように、波長λの光（入射光Ｌ１１）は、入射角α１で回折格子８に入射すると、以下の数式（１）を満たすように、角度β１で反射回折する（出射光Ｌ１２）。

ここで、ｍは回折次数であり、Ｎは１ｍｍあたりの溝９の本数である。α１は、入射光Ｌ１１が、格子面に垂直な線１３ａに対してなす角度であり、β１は出射光Ｌ１２が線１３ａに対してなす角度である。

数式（１）は、入射角α１が同一な、異なる波長の光は、異なる角度で反射回折されることを表している。
この作用により、同じ角度で入射した白色光は分光されて、観察者は見る角度に応じて、異なる色を視認することができる。

図１０は、入射光が主断面１３内にない場合における、格子面（反射面７）での光の反射を説明する図である。
主断面１３に対し角度γで傾斜した入射光Ｌ１３は、格子面（反射面７）で反射し、出射光Ｌ１４として出射する。入射光Ｌ１３の主断面１３に対する角度γと、出射光Ｌ１４の主断面１３に対する角度γ’とは、例えばγ＝γ’の関係がある。

図１１は、入射光Ｌ１３を主断面１３に投影した線Ｌ１３’と、出射光Ｌ１４を主断面１３に投影した線Ｌ１４’とを示す図である。この図に示すように、波長λの光（入射光Ｌ１３’）が入射角α２で入射すると、以下の数式（２）を満たすように、角度β２で反射回折する（出射光Ｌ１４’）。

ここで、ｍは回折次数であり、Ｎは１ｍｍあたりの溝９の本数であり、α２は、入射光Ｌ１３を主断面１３へ投影した線Ｌ１３’が、格子面に垂直な線１３ａに対してなす角度であり、β２は、出射光Ｌ１４を主断面１３へ投影した線Ｌ１４’が、線１３ａに対してなす角度であり、γは入射光Ｌ１３の主断面１３に対する角度である。

本実施形態によれば、光源３から出射された光が、反射面７に形成された回折格子８によって分光反射されて異なる波長の光が異なる方向に反射される。光源３と複数のドット状発光凹部５の相対的な位置関係（角度関係）はそれぞれ異なるので、各々のドット状発光凹部５の形状が回折格子部分を含めて同一形状で同じ向きであっても、分光反射される光の空間的な角度分布はそれぞれ異なる。従って特定の視点から発光装置１を見た場合、各々のドットは基本的に異なる色で見えることになる。また、視点を移動するとそれに伴い、各ドットの色合いも変化するため、光源３の発光状態が一定であっても、色合いが変化するような視覚効果を与えることができる。

逆に、光源３と複数のドット状発光凹部５の相対的な位置関係はそれぞれ異なっていても、例えばドット状発光凹部５の向き（角度）を調整することにより、特定の方向に、同一の色が分光反射されるように設定することも可能となる。

次に、発光装置１を製造する方法の一例について、図１２〜図１４を参照して説明する。
図１２に示すように、基部２１の下面に刃部２２が突出して形成された加工具２３を使用する。刃部２２は、ドット状発光凹部５に応じた形状とし、その反射面７にあたる部分２２ａには回折格子が形成されている。δは刃部２２の頂角である。
図１３に示すように、加工具２３を、刃部２２の形成方向に沿って下降させて刃部２２を導光板２の裏面２ｃに押し込む。この際、刃部２２と導光板２のうち一方または両方を導光板２の材料の軟化点以上の温度に加熱しておくことができる。押し込んだ後、導光板材料を軟化点温度以下になるまで冷却し、図１４に示すように、加工具２３を上昇させて刃部２２を引き抜く。加熱方法は、ヒータ、超音波、高周波、赤外線、レーザ等、各種の加熱法をとることができる。
また、刃部２２の部分２２ａの角度（裏面２ｃに対する角度）を調節することによって、形成されるドット状発光凹部５の反射面７の裏面２ｃに対する角度（図３の角度α）を調整することも可能である。

これによって、導光板２の裏面２ｃに、刃部２２に沿う形状のドット状発光凹部５が形成される。
そして、加工具２３を水平移動させて、同様の操作を繰り返すことによって、複数のドット状発光凹部５からなる表示部６を形成し、発光装置１を得る。
加工具２３を使用する製造方法によれば、正確な形状のドット状発光凹部５を任意の位置に形成できるので、自由なデザインの導光板を製作することができる。

また、回折格子面の形成された小さな刃を有する加工具２３が基本的に１つあれば様々なデザインの導光板を製作できるので、デザインが変わるたびに高価な回折格子を製作する必要がなく、大幅なコストダウンが可能となる。
このような製造方法は、ドット状発光凹部を1個ずつ形成する方法であるため大量生産にはあまり適さないが、同じ製品を大量生産する場合には、このような方法で製作した導光板をマスターとして電鋳法等で型取りし、この型を用いて射出成形やプレス成形を行う方法で対応することも可能である。

次に、別の実施形態の発光装置１Ｂについて説明する。図１５に示すように、発光装置１Ｂは、ドット状発光凹部３５の配置と向きが発光装置１（図１等）のドット状発光凹部５とは異なる。
発光装置１Ｂは、光源３Ｂとして、白色点光源を採用した形態であり、平面視において矩形状の導光板２Ｂの下部中央に配置されている。

ドット状発光凹部３５は、４×４のマトリックス状に配置した例を示している。個々のドット状発光凹部３５は、回折格子の形状、ピッチが同一である。この例では、すべてのドット状発光凹部３５は、裏面２ｃに対する出光面７の傾斜角度が互いに等しい。
個々のドット状発光凹部３５の溝の向きは、ドット状発光凹部３５の中央と、光源３Ｂの中央を結んだ直線に対して一定の角度θ傾くように配置されている。この角度θは、ドット状発光凹部３５の反射面から、導光板の平面に垂直方向に同一の波長の光が反射回折される角度として設定されている。このような配置とすることにより、全てのドット状発光凹部から、導光板の平面に垂直方向に、特定の同一波長の光が反射されることになるので、視点を無限遠に設定すると、全てのドット状発光凹部が同じ色に見えることになる。

なお、上述した実施形態では、ドット状発光凹部３５を４×４のマトリックス状に配置したが、ドット状発光凹部３５の数や配置方法はこれに限ることはない。また、導光板全体が同じ色に見えるように設定するのみならず、導光板に設定した個々の領域においてドット状発光凹部３５が同じ色に見えるように設定してもよい。

さらにこの角度θを個別に調整することにより、有限の位置に設定した視点に対しても、個別に特定の色を視認させるようにすることが可能となる。
このように、ある設定された視点に対して個々のドット状発光凹部３５を個別に任意の色で見えるようにすることができるので、例えば導光板全面にドット状発光凹部３５を配置し、全面を同じ色で見せるようにすることも可能であるし、特定の領域を特定の色で見せるようにすることも可能となる。

また、各ドット状発光凹部が少なくとも一部の領域内でランダム（不規則）な色になる、即ち、色が不規則に分布するように演出することもできる。各ドット状発光凹部をランダムな色とする場合は、導光板２全体に配置されたドット状発光凹部の前記角度θを所定範囲の角度範囲から乱数を用いて定めることが好ましい。

また、図１６のように、ある領域を赤、ある領域を青、ある領域を緑、ある領域を白というように視認させることも可能である。

ドット状発光凹部５について視認される色の調整は、溝の角度θ（図１５参照）に限らず、反射面７の傾斜角度（図３に示す角度α）の調節によっても可能である。このため、ドット状発光凹部５の色は、反射面７の傾斜角度αと溝の角度θのうちいずれか一方または両方の調整により設定できる。反射面７の傾斜角度は光の反射効率にも影響を与えるため、反射面７の傾斜角度αと溝の角度θによる色調整には、反射効率も含めた総合的な考慮が必要である。

ドット状発光凹部５の色は、観察者の位置によって変化する。発光装置１の通常の使用態様では、観察者の位置は変動することが多いため、予め設定された特定の一色のみが視認されるような設計は難しいが、所定範囲の色相に属する色のいずれかを視認させる設計は可能である。
例えば、１つのドット状発光凹部５については、色相環上の黄から赤の範囲のいずれかの色を視認させ、他の１つのドット状発光凹部５については、緑から青の範囲のいずれかの色を視認させるような設計は可能である。この場合には、ドット状発光凹部５の色は観察者の位置によって変化するが、その変化は上記範囲に限定される。
また、一部のドット状発光凹部５については特定範囲の色を呈し、他の一部のドット状発光凹部５については上述のランダムな色を呈するような設計も可能である。

図１８および図１９は、裏面２ｃに対する出光面７（反射面または透過面）の傾斜角度が、図３の場合とは異なるドット状発光凹部５の例を示す図である。
図１８は、ドット状発光凹部５の一例であるドット状発光凹部５Ａを示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。図１８（ａ）に示すように、ドット状発光凹部５Ａは、裏面２ｃからの深さが一定である凹部である。
出光面７（７Ａ）はドット状発光凹部５Ａの天面であって、（裏面２ｃに対する）傾斜角度は０度である。図１８（ｂ）に示すように、ドット状発光凹部５Ａの平面視形状は略矩形としてよい。

端面２ａから入射して導光板２内を伝搬する入射光Ｌ１の一部は、出光面７Ａ（反射面）で反射し、その際、回折格子８で分光されて発光面２ｂ側から出射光Ｌ４として出射する。
発光面２ｂ側からの入射光Ｌ２の一部は、出光面７Ａ（反射面）で反射し、その際、回折格子８によって分光されて発光面２ｂ側から出射光Ｌ４として出射する。
裏面２ｃ側からの入射光Ｌ３の一部は、出光面７Ａ（透過面）を透過し、その際、回折格子８で分光されて発光面２ｂ側から出射光Ｌ４として出射する。

図１９は、裏面２ｃに対する出光面７（反射面）の傾斜角度αが９０度であるドット状発光凹部５Ｂの断面図である。
導光板２内を伝搬する入射光Ｌ１は、出光面７（７Ｂ）（反射面）で反射する際に回折格子８で分光されて発光面２ｂ側から出射光Ｌ４として出射する。

図２０は、本発明の発光装置の別の実施形態を示すもので、ここに示す発光装置１Ｃでは、導光板２は、壁部１１に形成された開口部１２に嵌め込まれている。
導光板２は、壁部１１の前面１１ａ側に発光面２ｂを向けて設置されている。導光板２は床面Ｆ１に対し垂直な姿勢とすることができる。
光源３は、壁部１１の背面１１ｂ側において、背面１１ｂから離れた位置に設置されている。光源３は、前面１１ａ側にいる観察者Ｗ１からは壁部１１に遮られて見えない位置に設置するのが好ましい。光源３は、床面Ｆ１に近い高さ位置に設けることができる。観察者Ｗ１は、導光板２を通して背景（裏面２ｃ側）を視認できる。
光源３から出射され、裏面２ｃ側から導光板２に入射した光Ｌ３は、出光面７（透過面）を透過する際に回折格子８で分光されて発光面２ｂ側から出射光Ｌ４として出射する（図３参照）。
なお、光源３と導光板２との間にレンズを設けて、このレンズによって、光源３からの光を平行化してから導光板２に入射させてもよい。

以下、透過型の回折格子８における光の回折について説明する。前述の反射型の回折格子８における光の回折についての説明において既に述べた構成については、同一符号を付して説明を省略する。
まず、主断面１３（図８参照）内での回折については、図２１に示すように、波長λの光（入射光Ｌ２１）が入射角α３で回折格子８に入射すると、以下の数式（３）を満たすように、角度β３で透過回折する（透過光Ｌ２２）。

ここで、ｍは回折次数であり、Ｎは１ｍｍあたりの溝９の本数である。α３は、入射光Ｌ２１が、格子面に垂直な線１３ａに対してなす角度であり、β３は透過光Ｌ２２が線１３ａに対してなす角度である。

数式（３）は、入射角α３が同一な、異なる波長の光は、異なる角度で透過回折されることを表している。
この作用により、同じ角度で入射した白色光は分光されて、観察者は見る角度に応じて、異なる色を視認することができる。

図２２は、入射光が主断面１３内にない場合における、格子面（透過面７）での光の透過を説明する図である。
主断面１３に対し角度γで傾斜した入射光Ｌ２３は、格子面（透過面７）を透過し、透過光Ｌ２４となる。角度γ”は、透過光Ｌ２４の主断面１３に対する角度である。

図２３は、入射光Ｌ２３を主断面１３に投影した線Ｌ２３’と、透過光Ｌ２４を主断面１３に投影した線Ｌ２４’とを示す図である。この図に示すように、波長λの光（入射光Ｌ２３’）が入射角α４で入射すると、以下の数式（４）を満たすように、角度β４で透過回折する（透過光Ｌ２４’）。

ここで、ｍは回折次数であり、Ｎは１ｍｍあたりの溝９の本数であり、α４は、入射光Ｌ２３を主断面１３へ投影した線Ｌ２３’が、格子面に垂直な線１３ａに対してなす角度であり、β４は、出射光Ｌ２４を主断面１３へ投影した線Ｌ２４’が線１３ａに対してなす角度であり、γは入射光Ｌ２３の主断面１３に対する角度である。なお、数式（１）〜（４）の左辺の「＋」は「±」としてもよい。

本実施形態（発光装置１Ｃ）においても、光源３からの光が、出光面７（透過面）の回折格子８によって分光されて、異なる波長の光が異なる方向に出射する。このため、各々のドット状発光凹部５は基本的に異なる色で見える。

図２４は、本発明の発光装置の別の実施形態を示すもので、ここに示す発光装置１Ｄは、光源３が、壁部１１の前面１１ａ側に設けられている点で、図２０の発光装置１Ｃと異なる。光源３は、前面１１ａから前方に離れた位置に設置されている。
光源３から出射された入射光Ｌ２は、出光面７（反射面）で反射する際に回折格子８によって分光されて発光面２ｂ側から出射光Ｌ４として出射する。

図２５は、本発明の発光装置のさらに別の実施形態を示すもので、ここに示す発光装置１Ｅは、導光板２に代えて導光板３２が用いられていること以外は図２０の発光装置１Ｃと同じ構成である。
導光板３２では、ドット状発光凹部５は、裏面２ｃではなく発光面２ｂに形成されている。
導光板３２は、壁部１１の前面１１ａ側に発光面２ｂを向けて設置されている。
光源３から出射され、裏面２ｃ側から導光板３２に入射した光Ｌ５は、出光面７を透過する際に回折格子８で分光されて発光面２ｂ側から出射光Ｌ４として出射する。

図２６は、本発明の発光装置のさらに別の実施形態を示すもので、ここに示す発光装置１Ｆは、光源３が、壁部１１の前面１１ａ側に設けられている点で、図２５の発光装置１Ｅと異なる。
光源３および導光板３２以外の構成は図２５の発光装置１Ｅと同じとすることができる。
光源３から出射された光Ｌ６は、出光面７（反射面）で反射する際に回折格子８によって分光されて発光面２ｂ側から出射光Ｌ４として出射する。

図２７は、本発明の発光装置のさらに別の実施形態を示すもので、ここに示す発光装置１Ｇは、導光板２と、２つの光源３Ａ、３Ｂを備えている。
光源３Ａは、略矩形の導光板２の辺２Ａの端面２ａに形成され、光源３Ｂは、導光板２の辺２Ａに隣接する辺２Ｂの端面２ａに形成されている。
ドット状発光凹部５は、光源３Ａ、３Ｂの位置に対応して、光源３Ａ、３Ｂからの光を発光面２ｂ側に反射できる位置および方向に形成される。
具体的には、ドット状発光凹部５は、光源３Ａからの光を反射する反射面７を有するドット状発光凹部５１ａ、５１ｂ、５１ｃと、光源３Ｂからの光を反射する反射面７を有するドット状発光凹部５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄとを有する。
ドット状発光凹部５は、光源３Ａ、３Ｂ毎に、その光源から発する光を反射するドット状発光凹部５が、互いに異なるパターンをなすように配置することができる。
光源３Ａ、３Ｂのいずれか一方のみを点灯することにより、光源３Ａ、３Ｂに応じて異なったパターンを表示させることができる。
光源の数は、２に限らず、３以上の任意の数としてもよい。

なお、本発明の技術範囲は上記の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において、種々の変更を加えることが可能である。例えば、以上で説明した各実施形態では、回折格子を直線状の溝としたが、これに限ることはなく、図１７に示すような同心円上の複数の溝によって構成されていてもよい。さらに、所謂ホログラムパターンとしてもよい。
ドット状発光凹部の反射面には、ＡｇやＡｌ、多層膜等の反射コーティングを施しても良い。この反射コーティングを施すことにより、反射面に全反射臨界角を超えた角度で光が入射しても安定して分光反射が行えるようになる。

また、光源は白色点光源としていたが、完全な白色光である必要はなく、例えば赤と緑の光の混合した黄色の光でも良いし、赤と青と緑の光が混合されたある色の光でも良い。分光によって元の光の色と異なる色の光が視認されれば、本発明の効果としては同等である。
特にＬＥＤの場合、単色光であっても波長範囲が比較的広く、分光によってより純粋な色の単色光を視認させることも可能なので、そのような単色光でもよい。

また、光源は１個で説明していたが、複数個使用しても良い。即ち、光源は、複数の発光ダイオード又はレーザーダイオードを導光板の延在する方向に配列したものとしても良い。ただしドット状発光凹部に入射する光の角度が水平方向に複数存在することになり、分光した光が重なることになるため、あまり多くの光源を密に配置してしまうと、白色光に近づいてしまい、分光の効果が薄れてしまうこととなる。複数個の光源を設置しておき、それを順次あるいは不規則に１個ずつ点灯すれば、光の重なりを気にすることなく、ドットの色合いを変化させることが可能となる。

１、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ 発光装置
２、２Ｂ 導光板
２ａ 導光板の端面
２ｂ 導光板の発光面
２ｃ 導光板の裏面
３、３Ｂ 光源
５、５Ａ、５Ｂ、３５ ドット状発光凹部（凹状の切り欠き）
６ 表示部
７、７Ａ、７Ｂ 反射面、透過面、出光面
８ 回折格子
９ 回折格子の溝
１１ 壁部
１１ａ 壁部前面
１１ｂ 壁部背面
１２ 壁部の開口部
２１ 加工具の基部
２２ 加工具の刃部
２２ａ 刃部の反射面にあたる部分
２３ 加工具
Ｌ１ 導光板内を伝播する入射光
Ｌ２ 発光面側から入射した光
Ｌ３ 裏面側から入射した光
Ｌ４ 出射光
Ｗ１ 観察者
α 反射面の傾斜角度

Claims (13)

1. 透明な導光板と、該導光板に光を入射させる光源とを備え、
   前記導光板には、入射した前記光源からの光を発光面から出射させる出光面を有するドット状発光凹部が複数形成され、前記ドット状発光凹部の出光面には、一定周期の並列した溝の集合である回折格子が形成されている発光装置。
2. 前記出光面は、前記光源からの光を反射させ前記発光面から出射させる反射面である請求項１に記載の発光装置。
3. 前記出光面は、前記光源からの光を透過させ前記発光面から出射させる透過面である請求項１に記載の発光装置。
4. 前記ドット状発光凹部は、前記導光板の発光面とは反対側の裏面に形成されている請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発光装置。
5. 前記光源は、前記導光板の端面に設けられ、前記端面から光を入射させる請求項１または２に記載の発光装置。
6. 前記回折格子の溝は、その出光面を含む面と前記裏面の交線に直交する前記出光面内の線の方向に形成されている請求項４に記載の発光装置。
7. 前記回折格子における溝の本数は、１ｍｍあたり２００以上２０００以下である請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の発光装置。
8. 複数の前記ドット状発光凹部は、全体として特定の意匠を形成するように配置されている請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の発光装置。
9. 前記出光面は、前記導光板の前記発光面とは反対側の裏面に対する角度が０°以上９０°以下である請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の発光装置。
10. 前記ドット状発光凹部の前記光源に対する角度θは、特定の視点からみたときに前記導光板の少なくとも一部の領域内で色が同じになるように調節されている請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の発光装置。
11. 前記ドット状発光凹部の前記光源に対する角度θは、特定の視点からみたときに前記導光板の少なくとも一部の領域内で色が不規則に分布するように調整されている請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の発光装置。
12. 前記光源は、複数の発光ダイオード又はレーザーダイオードを前記導光板の延在する方向に配列したものである請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の発光装置。
13. 前記光源がすべて白色光源である請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の発光装置。

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