专利名称：发光装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于显示器等的发光装置，尤其涉及利用导光板的发光装置。本申请基于2011年8月12日向日本提出专利申请2011-176739号的优先权，并将其内容援引至此。
背景技术：
近年来，作为用于广告用照明板等的发光装置的导光板，已知有下述导光板使用激光加工和机械加工，按照形成规定设计图案的方式对导光板背面实施凹状加工，形成点状的反射部，从而利用反射部将从导光板的端面入射的光反射散射后使图案发光。(例如参照专利文献I)。另一方面，在专利文献2中记载有利用在导光板上所形成的衍射光栅，使外部的观察者通过衍射光而能够目视确认到从端面入射的光。对衍射光栅而言，当入射白光时将该白光分光后按不同波长向不同角度衍射，因此利用衍射光栅而构成了某种图案，从而能够赋予利用外部光线的照射使图案发出彩虹色的光、或者在变化视点时观察到配色变化这样的视觉效果，所以衍射光栅被广泛用于装饰用途。专利文献1:国际公开第2007-123202号专利文献2:特表平3-503094号公报
发明内容
然而，专利文献I中记载的手法利用了入射至导光板的光的反射散乱，因此设计图案的发光色基本上和入射光的颜色相同，虽然能够使入射光颜色按场所来变化、或按时间来变化，但是存在下述限制基本上恒定区域的发光色无法避免与入射光颜色相同。此外，专利文献2中记载的发光装置是将图案整体作为衍射光栅的手法，并且能够赋予与衍射光栅特有的配色相关的视觉效果，但衍射光栅需要亚微米级的微小的图案，因此在重新制作包含大尺寸衍射光栅的图案时需要大量的成本和时间。本发明鉴于上述事项而完成，其目的在于简便地提供一种发光装置，在使形成于导光板上的反射面反射来自光源的光的导光板中，即使在光源的发光状态为恒定的情况下，该发光装置也能够给予在设计图案上的各种配色的视觉效果。 通过本发明的以下方法实现上述课题的解决。本发明提供发光装置，其具备透明导光板和使光向该导光板入射的光源，在上述导光板上形成有多个具有使入射的来自上述光源的光从发光面射出的出光面的点状发光凹部，在上述点状发光凹部的出光面上形成有作为恒定周期并列的凹槽的集合的衍射光栅。上述出光面优选是使来自上述光源的光反射并从上述发光面射出的反射面。上述出光面优选是使来自上述光源的光透过并从上述发光面射出的透射面。
上述点状发光凹部优选形成在与上述导光板的发光面相反的一侧的背面。上述光源优选设置在上述导光板的端面并使光从上述端面入射。上述衍射光栅的凹槽优选形成于垂直相交于含有该出光面的面与所述背面的交线的所述出光面内的线的方向。在上述衍射光栅中的凹槽的条数优选200 2000/mm。多个上述点状发光凹部的构成可以是被按照作为整体形成特定的外观的方式配置。优选的是，上述出光面相对于与上述导光板的上述发光面为相反一侧的背面的角
度为0° 90。。上述点状发光凹部相对于上述光源的角度e可构成为按照从特定的视点观察时在上述导光板的至少一部分区域内颜色为相同的方式调节。上述点状发光凹部相对于上述光源的角度e可构成为按照从特定的视点观察时在上述导光板的至少一部分区域内颜色不规则地分布的方式调整。上述光源可构成为将多个发光二极管或激光二极管排列在上述导光板的延伸方向。上述光源可构成为全部为白光源。根据本发明，通过在形成于导光板的反射面上形成衍射光栅，即使是在光源的发光状态为恒定的情况下，也能够给予各种配色的视觉效果。
图1是本发明的实施方式所涉及的发光装置的立体图。图2是本发明的实施方式所涉及的发光装置的剖视图。图3是本发明的实施方式所涉及的点状发光凹部的放大剖视图。图4是本发明的实施方式所涉及的点状发光凹部的俯视图。图5是本发明的实施方式所涉及的点状发光凹部的放大立体图。图6是点状发光凹部的放大立体图。图7是说明向点状发光凹部入射的光的剖视图。图8是示出点状发光凹部的示意图。图9是反射型衍射光栅的凹槽的放大剖视图。图10是示出点状发光凹部的示意图。图11是反射型衍射光栅的凹槽的放大剖视图。图12是示出图1所示的发光装置的制造方法的工序图。图13是示出图1所示的发光装置的制造方法的工序图。图14是示出图1所示的发光装置的制造方法的工序图。图15是本发明的其他的实施方式的发光装置的俯视图。图16是本发明的另一个其他的实施方式的发光装置的俯视图。图17是本发明的另一个实施方式的点状发光凹部的放大立体图。图18是表示点状发光凹部的其他的例子的图，Ca)是放大剖视图、(b)是俯视图。图19是点状发光凹部的其他的例子的放大剖视图。图20是示出本发明的其他的实施方式的发光装置的构成图。
图21是透射型衍射光栅的凹槽的放大剖视图。图22是示出点状发光凹部的示意图。图23是透射型衍射光栅的凹槽的放大剖视图。图24是表示本发明的另一个实施方式所涉及的发光装置的构成图。图25是表示本发明的另一个实施方式所涉及的发光装置立体图。图26是表示本发明的另一个实施方式所涉及的发光装置构成图。图27是表示本发明的另一个实施方式所涉及的发光装置立体图。
具体实施例方式下面，参照附图对本发明的发光装置进行说明。如图1和图2所示，发光装置I具备矩形板形状的导光板2和设置在导光板2的端面2a上的光源3,其将从光源3入射的光反射后使光从导光板2的发光面2b射出。此夕卜，在图1中，观察者位于导光板2的正上方的面，但假定观察者处于对于导光板2来说特定的方向和距离的位置。导光板2由丙烯酸树脂构成,厚度例如可以是0.1mm 10mm。导光板2优选具有充分的透光性，并不局限于丙烯酸树脂，可以使用由聚碳酸酯树脂、有机硅树脂、环聚烯烃树脂等合成树脂构成的板或玻璃板等。另外，导光板2的形状并不局限于矩形板形状，只要是能够形成作为端面2a、发光面2b以及背面2c而发挥功能的面即可。导光板2优选为恒定的厚度。光源3是白色发光二极管单元，并且按照向导光板内入射光的方式配置在导光板2的端面2a上。光源3可以是组合蓝色发光二极管和黄色荧光体而成的光源，也可以是使用红色、绿色、蓝色(所谓的RGB)的发光二极管而作为一个发光源的光源，或者也可以是除此之外的方式。作为光源3并不局限于发光二极管，也可以使用LD (激光二极管)等。在导光板2上形成有由多个点状发光凹部5构成的显示部6。如图3所示，点状发光凹部5是形成在与于导光板2的发光面2b相反的一侧的背面2c的切口，其具有将从光源3射出后从端面2a入射的光向发光面2b侧反射的反射面7 (出光面)。点状发光凹部5是使来自光源3的光照射到反射面7这样的形状。在图3的例子中，反射面7是随着向接近光源3的方向靠近(图3的右方)而逐渐下降的倾斜面。如图3所示，点状发光凹部5的沿着来自光源3的光的入射方向的剖面形状呈以形成于端面2a侧的反射面7为斜边的三角形。反射面7优选为平坦的面。图3表示与反射面7和背面2c垂直的剖面。如图4所示，点状发光凹部5的俯视形状略呈矩形。距离光源3最近的反射面7的边缘部(在图4中，在反射面7的四边中最接近光源3的下边7a)能够在俯视时垂直于来自光源3的入射光。此外，在俯视时，下边7a可以不与入射光垂直。点状发光凹部5只要形成在导光板2内、并为具有将来自光源3的光向发光面2b侧反射的反射面7的结构即可，其形状并不局限于图示例。例如，也可以是如图5 (a)所示的棱镜形状，也可以是如图5 (b)所示的三角锥、四角锥等多角锥，或者是如图5 (C)所示的角锥台形状。或者也可以是如图5 (d)所示的对圆柱或圆锥进行斜切而得到的形状。另外，也可以是形成于导光板2的贯通孔，也可以是形成在导光板2内的空间部。
反射面7相对于导光板2的背面2c的倾斜角度(图3所示的角度a )可以是0 90度。倾斜角度a也可以是超过0度、或90度以下(0度〈a <90度)。其中尤其优选30度 60度。此外，若该倾斜角度a过小则射出光的倾斜角度也会变大，从正面观察发光装置I时的点状发光凹部5的可视性会降低。若倾斜角度过大则光的入射角度超过临界角，透过反射面7的光的比例会增加，因此光的反射效率降低，并且从正面观察时的点状发光凹部5的可视性也会降低。从以上这样的观点出发，反射面7的倾斜角度优选30度 60度。通过使倾斜角度在该范围内，能够提高光的反射效率并且能够使反射光以近似垂直于发光面2b的角度射出，提高点状发光凹部5的可视性。倾斜角度a是指反射面7与背面2c所成的角度。具体而言,是反射面7和背面2c夹着点状发光凹部5所成角度。此外，在图示例中，背面2c与发光面2b是平行的，因此倾斜角度a也是反射面7相对发光面2b的倾斜角度。如图3所示，与点状发光凹部5的内面中的反射面7对置的对置面10可以是在接近光源的方向(图3的右方)逐渐下降的倾斜面，也可以是与背面2c垂直的面。显示部6按照多个点状发光凹部5形成规定图案的方式排列。在本实施方式的发光装置中，点状发光凹部5按照显示文字“A”的方式配置，但并不局限于此，可以排列为其他的文字、符号、图形、模样或者这些之中的2种以上的组合。如图6所示，衍射光栅8形成在反射面7上。衍射光栅是为了利用光栅状的图案使光衍射进而得到光谱(干涉条纹)而使用的光学元件，其是由恒定周期并列的凹槽的集合所构成的平面晶格。本实施方式的衍射光栅8由在反射面7上以恒定周期并列地形成的平行凹槽9构成。对于凹槽9的方向没有特别限定，但优选形成于反射面7内的线的方向上，所述反射面7内的线是与包括反射面7的面与背面2c的交线垂直相交的线。例如，在凹槽9的方向形成在与背面2c和反射面7的交线平行的方向(例如水平方向)上、而并非形成在与背面2c和反射面7的交线垂直相交的方向上的情况下，由于以下理由而不为优选。如图7所不,从光源3射出的光具有一定程度的宽度,分散了的光被导光板2的发光面2b和背面2c反射并且入射至反射面7。从光源3射出后向反射面7入射的光不仅是在水平方向上直接入射的光，也是反复反射后从上下方向以各种角度入射的光。此处，若考虑凹槽9的方向形成在与背面2c和反射面7的交线平行的方向上的情况，入射至衍射光栅8的光几乎都在凹槽方向和直角方向反射及分光，但其结果与入射至反射面7的光在上下方向分光相同，若从上下方向以各种角度向反射面7入射光，贝1J分光后的光在上下方向重叠，因此，结果观察者看到的光是分光后的光重叠而接近于白色。另一方面，在凹槽9的方向形成在与背面2c和反射面7的交线垂直相交的方向上时，被分光的光的方向仍然为与凹槽方向几乎呈直角的方向( 水平方向)，因此即使光从上下方向以各种角度入射至反射面7,被分光后的光也不会重叠而接近于白光的光。此外，如图9所示，衍射光栅8的凹槽9的形状是所谓的锯齿形状(所谓的炫彩衍射光栅)。衍射光栅8的每Imm的凹槽9的条数为200 2000。即，相邻的凹槽9彼此的间隔(凹槽9的间距)为0.5 y m 5 y m。不论是间距过小还是过大都不能够针对可见光得到充分的分光效果。此外，凹槽9的形状并不局限于锯齿形状，只要是显示出衍射作用的形状即可。例如，可以采用正弦波状或矩形状。接下来，对本实施方式的发光装置I的作用进行说明。如图3所不,从端面2a入射后传播到导光板2内的入射光LI的一部分在反射面7反射，此时被衍射光栅8分光后作为射出光L4从发光面2b侧射出。在发光装置I中，光源3并不局限于与端面2a对面的位置，也可以位于能够使光从发光面2b侧或者背面2c侧向导光板2入射的位置。如图3所不,从发光面2b侧入射的光L2的一部分在反射面7反射,此时被衍射光栅8分光后作为射出光L4从发光面2b侧射出。如下所述，衍射光栅8也可以是透射型的衍射光栅8。在这种情况下，从背面2c侧入射的光L3的一部分透过反射面7，此时被衍射光栅8分光后作为射出光L4从发光面2b侧射出。下面说明衍射光栅8中的光的衍射。假设使某一波长范围内的光从光源3向反射型衍射光栅8入射。如图8所示，在将衍射光栅8的凹槽9的方向矢量设定为b、将在晶格面(反射面7)内垂直于凹槽9的方向矢量设定为a以及将相对于a、b所规定的平面(晶格面)的法线矢量设定为P时，将a、p所规定的平面定义为主剖面13。13a是在主剖面13内且垂直于晶格面的线(法线)。首先，说明主剖面13内的衍射。如图9所示，如果波长入的光(入射光Lll)以入射角a I向衍射光栅8入射，则按照满足下述等式(I)的方式，以角度P I进行反射衍射(射出光L12)。(等式I)sin a 1+sin ^ I=Nm A (m=0, ±1,±2.“)(I)在等式(I)中，m是衍射次数，N是每Imm的凹槽9的条数。a I是入射光Lll相对于垂直于晶格面的线13a所成的角度，P I是射出光L12相对于线13a所成的角度。等式(I)表示入射角a I相同而波长不同的光以不同角度被反射衍射。利用该作用，以相同角度入射的白光被分光，从而能够根据观察者的观察角度而目视确认到不同的颜色。图10是对在入射光不在主剖面13内的情况下的在晶格面(反射面7)发生的光的反射进行说明的图。相对于主剖面13以角度Y倾斜的入射光L13在晶格面(反射面7)反射后作为射出光L14射出。入射光L13相对于主剖面13的角度Y、射出光L14相对于主剖面13的角度例如存在Y = Y ’的关系。 图11是表示将入射光L13投影到主剖面13上得到的线L13’和将射出光L14投影到主剖面13上得到的线L14’的图。如该图所示，若波长入的 光(入射光L13’)以入射角a 2入射，则按照满足下面等式(2)的方式，以角度￠2进行反射衍射(射出光L14’)。(等式2)
权利要求
1.一种发光装置，其特征在于， 具备透明导光板和使光向该导光板入射的光源， 在所述导光板上形成有多个具有使入射的来自所述光源的光从发光面射出的出光面的点状发光凹部， 在所述点状发光凹部的出光面上形成有作为恒定周期并列的凹槽的集合的衍射光栅。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于， 所述出光面是使来自所述光源的光反射并从所述发光面射出的反射面。
3.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于， 所述出光面是使来自所述光源的光透过并从所述发光面射出的透射面。
4.根据权利要求1 3的任意一项所述的发光装置，其特征在于， 所述点状发光凹部形成在与所述导光板的发光面相反一侧的背面。
5.根据权利要求1或2所述的发光装置，其特征在于， 所述光源设置在所述导光板的端面并使光从所述端面入射。
6.根据权利要求4所述的发光装置，其特征在于， 所述衍射光栅的凹槽形成于所述出光面内的、垂直相交于含有该出光面的面与所述背面的交线的线的方向。
7.根据权利要 求1 6任意一项所述的发光装置，其特征在于， 在所述衍射光栅中的凹槽的条数是200 2000/mm。
8.根据权利要求1 7任意一项所述的发光装置，其特征在于， 多个所述点状发光凹部被按照作为整体形成特定的外观的方式配置。
9.根据权利要求1 8的任意一项所述的发光装置，其特征在于， 所述出光面与背面、即相对于所述导光板的所述发光面在相反的一侧的背面所成的角度为0° 90。。
10.根据权利要求1 9任意一项所述的发光装置，其特征在于， 所述点状发光凹部相对于所述光源的角度e按照在从特定的视点观察时使在所述导光板的至少一部分区域内颜色为相同的方式被调节。
11.根据权利要求1 9任意一项记载的发光装置，其特征在于， 所述点状发光凹部相对于所述光源的角度e按照在从特定的视点观察时使在所述导光板的至少一部分区域内颜色为不规则地分布的方式被调整。
12.根据权利要求1 Ii任意一项所述的发光装置，其特征在于， 所述光源是将多个发光二极管或激光二极管配列在所述导光板延伸的方向上而形成的光源。
13.根据权利要求1 12任意一项所述的发光装置，其特征在于， 所述光源全部是白光源。
全文摘要
提供发光装置，该发光装置的特征在于，具备透明导光板和使光向该导光板入射的光源，上述导光板上形成有多个具有使入射的来自光源的光从发光面射出的出光面的点状发光凹部，在点状发光凹部的出光面上形成有作为恒定周期并列的凹槽的集合的衍射光栅。
文档编号G09F19/14GK103080995SQ201280002712
公开日2013年5月1日 申请日期2012年8月10日 优先权日2011年8月12日
发明者上片野充, 佐佐木秀树, 铃木连 申请人:株式会社藤仓