JP2002519708A

JP2002519708A - 背面照光式看板の低損失表面拡散体フィルムおよびそれを用いた方法

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Publication number: JP2002519708A
Application number: JP2000556263A
Authority: JP
Inventors: ジー．フレイアー，デビット; ティー．ストランド，ニール; アール．ケイター，スコット; エル．ディヤック，フランク
Original assignee: ミネソタマイニングアンドマニュファクチャリングカンパニー
Priority date: 1998-06-25
Filing date: 1999-02-17
Publication date: 2002-07-02
Also published as: DE69912125D1; EP1088247B1; DE69912125T2; CN1306624A; KR20010053089A; EP1088247A1; BR9911484A; AU3296699A; CN1165780C; WO1999067663A1; US6282821B1; KR100608528B1

Abstract

(57)【要約】照光式看板の半透明面用の低損失拡散体フィルムが提供される。このフィルムは、吸光性がほとんどなく、部分透過性および部分反射性を有する。背面照光式の看板で使用されている従来のフィルムを上回って著しく輝度効率と輝度が改善される。また、照光標識キャビティの拡散体フィルムおよび内面の選択に役立つ輝度効率予測方程式も提供される。照光標識キャビティの内面をライニングする拡散体フィルムと拡散反射フィルムを組み合わせたときの効果は、単独で作用させたときの効果の合計を予想外に上回る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】発明の分野本発明は、照明効果を増大させるために看板業界で使用される拡散体フィルム
に関する。

【０００２】発明の背景照光標識は、近代的な国々のいたるところに存在する。この標識は、見る人を
啓発したり、楽しませたり、情報を提供したり、警告に与えたりすることができ
る。この標識は、近くから見るようにも、遠くから見るようにも設計できる。特
に薄暗い昼間や夜間には、観測者にメッセージが見えるようにするために照光が
行われる。

【０００３】照灯するにはエネルギーを必要である。近代的な国々では簡単に電力を供給で
きるが、エネルギーの代金を支払う者は、より効率的な電力の供給およびより効
率的な電力の利用を常に求めている。経済的および環境上の理由から、照光標識
の照灯に要するエネルギーを無駄にすべきではない。

【０００４】照光標識には、「正面照光式」と「背面照光式」がある。前者は一般に、標識
の周囲から標識に対してある角度で光を照射する広告掲示板または他のディスプ
レーなどの標識を含む。後者は一般に、光が透けて見え、表面にメッセージまた
は画像が配置されている半透明の表面を有する。半透明面から発出する光の均一
性は重要である。半透明の表面は、観測者が標識ハウジング内の点状または線状
の光源をはっきり見分けられないように光を拡散させるいくつかの素子を含んで
いることが多い。また、今日の一般的な背面照光式看板では、見る標識の内部か
ら光の３０％未満を逃げ出させている。より効率的な照光システムが必要とされ
ているのは明らかである。

【０００５】照光標識は、任意の形状にすることができる。光源は、ネオン、蛍光、白熱、
ハロゲン、高輝度放電（ＨＩＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）または光ファイバ
であることができる。標識は、建造物と一体構成にしたり、建造物に備品として
取り付けたり、自立型にしたり、他の装置や設備の一部にすることができる。光
は、連続的、周期的、偶発的、または不規則に照灯できる。標識の照光を行う場
合はいつでも、使用電力を無駄にすべきではない。

【０００６】照光標識キャビティは、任意の幾何学構成にすることができる。

【０００７】意図するメッセージを伝達するために複雑な幾何学的外周形状を有する照光標
識は、外周内部に意図するメッセージを含むユークリッド幾何学に依存する照光
標識とは、全く異なるタイプの標識である。業界では、前者のタイプの照光の例
を「チャンネルレター」と呼ぶが、総称して「複雑形照光標識」と呼ぶこともで
きる。後者は、標識の外周が伝達対象メッセージと無関係なために「標識キャビ
ネット（ｓｉｇｎｃａｂｉｎｅｔ）」と呼ばれている。

【０００８】標識キャビネットの非限定的例として、長方形、長円形、円形、楕円形、およ
び他のユークリッド幾何学形状のものが含まれる。複雑形照光標識の非限定的例
として、文字、輪郭、シルエット、記号、または、それ以外の、宣伝、啓発、警
告等を助ける顧客所望の形状などがある。

【０００９】ユークリッド幾何学的な標識キャビネットの照光は、複雑形照光標識よりも意
外性に乏しい。これは、光源が、標識の観察領域と実質的に同一の形状を持って
いなければ、配光することさえ極めて困難だからである。

【００１０】発明の概要照光式看板の技術で必要とされているのは、照光標識の輝度効率を向上させる
ことができ、したがって明るさ（ブライトネス）を増加させることができ、また
は電力消費を減少させることができるか、もしくはこれらの利点の組合せを実現
できる、照光標識の半透明面と組み合わせて使用される拡散層である。

【００１１】「輝度効率」とは、照光標識キャビティの半透明表面から出る総光束（ルーメ
ン単位）を、照光標識キャビティ内の光源が発光する総光束で割ったものを意味
する。

【００１２】本発明の一面は、構造一体性を提供するために必要に応じて透明な非拡散性の
基板に任意に積層され、少なくとも塗装壁程度の反射性を備えた内面を有する照
光標識キャビティの半透明面の少なくとも一部分と協働させて使用する、部分拡
散反射性と部分拡散透過性を備えた低損失の拡散体フィルムであって、そのよう
なフィルムが付加されていない照光標識を上回る照光標識の輝度効率の増加が得
られる拡散体フィルムである。

【００１３】構造一体性のために複合ラミネートが存在する場合には、標識キャビネットの
内側に最も近い層として低損失拡散体フィルムが存在することが好ましい。

【００１４】照光標識キャビティ内側から本発明の拡散体フィルムに入射した光は、拡散体
フィルムによって部分的に反射され、部分的に透過される。反射光は、照光標識
のキャビティに戻される。透過光は、拡散体フィルムと、存在していれば任意に
拡散体フィルムの複合ラミネートとを透過し、反射すること無く照光標識を出て
観察者に達する。

【００１５】そのような光が本発明の低損失屈折率フィルムに達するときに著しい吸光がな
いので、本発明の拡散体フィルムによる輝度効率が提供される。

【００１６】したがって、「低損失」とは、そのような光が、照光標識の内側から本発明の
拡散体フィルムに達するときに、本発明の拡散体フィルムに光が吸収されないこ
とを意味する。本発明の拡散体フィルムは、部分透過にしても部分反射にしても
低損失である。拡散体フィルムに達する１００ルーメンについて、５８ルーメン
が反射されて照光標識キャビティに戻され、４１ルーメンが半透明面を透過でき
る。しかし、１ルーメンは拡散体フィルムに吸収されて輝度効率から失われたと
考えられる。これは、本発明の拡散体フィルムを使用したときの輝度効率が９９
になることを意味する。この予想外の輝度効率により、エネルギー消費または照
明効果、あるいはその両方について、そのような優れた輝度効率を考慮に入れる
ように照光標識のエンジニアリング科学全体を書き直すことができる。

【００１７】照光標識の半透明面での何らかの著しい吸光が、拡散体フィルムと半透明面と
の複合ラミネートの内部、すなわち、本発明の拡散体フィルムを照光標識の半透
明面に接着させ、または支持させるのにそれぞれ必要となりうる任意の接着材層
および基板層で発生することがある。

【００１８】また、著しい吸光は、拡散体フィルムを透過する光に対してのみ影響を及ぼす
。フィルムの内側から照光標識キャビティに戻る光の反射は、著しい吸光を伴わ
ずに発生する。

【００１９】拡散体フィルムの反射率Ｒが約５０％を越えるとき、照光標識キャビティ内の
光源によって発せられる光は、平均で数回、表面および壁で反射された後に照光
標識の半透明面を出る。照光標識キャビティにおけるこの光再利用は、半透明面
の表面の向こう側に透過光で均一に照光する必要がある場合に重要である。本発
明の拡散体フィルムは、輝度効率の損失を最小限するとともに、照光標識キャビ
ティ内で反射される光の再利用プロセスの効率を意外なほど増加させる。

【００２０】本発明の低損失拡散体フィルムは、任意ではあるが好ましくは、照光標識キャ
ビティの壁をライニングする拡散反射フィルム、拡散反射型の多層偏光子やミラ
ー、および微細孔膜（熱誘導型の相分離膜など）と組み合わせて使用される。

【００２１】簡単に述べると、そのようなフィルムは、照光標識ハウジングの少なくとも内
面の一部分に利用される。低損失拡散体フィルムは、光源からの光のルーメン、
または拡散パネルや照光キャビネットで反射される光のルーメンを捕捉し、その
ような光が最終的に標識ハウジングの半透明面から出るまで、ほとんど損失する
ことなくそのような光を再放射する。

【００２２】本発明の拡散体フィルムは、部分透過性と部分反射性の両方を備えたフィルム
からなる群より選択されることが好ましい。そのようなフィルムの非限定的例と
して、Ｓｃｏｔｃｈｃａｌ（商標）３６３５−３０および７０ディフューザーフ
ィルムおよびＳｃｏｔｃｈｃａｌ（商標）３６３０−２０ディフューザーフィル
ムなどがある。

【００２３】「フィルム」は、照光標識キャビティまたはその半透明面と接触する前に存在
する薄い柔軟なシートを意味する。

【００２４】「拡散反射フィルム」は、鏡面にならない反射型のフィルムを意味する。「反
射性の」は、米国材料試験協会（ＡＳＴＭ）の規格ＡＳＴＭＥ１１６４−９４
によって制定されている工業規格中に記載の名詞「反射」の形容詞である。

【００２５】「輝度均一性」は、半透明面から発出する光のルーメン値が、表面上の多数の
位置において実質的に均一であることを意味し、それによって、標識ハウジング
内の光源の位置がはっきり分からない標識が得られる。照光標識キャビティの半
透明面上の異なる二地点における輝度の極値どうしの比の関数である均一性は、
最適には１．０である。

【００２６】照光標識キャビティのフィルムをライニングした内面は、ＡＳＴＭＥ１１６
４−９４を使用して測定したときに少なくとも８０％の反射率を有しており、そ
して白色粒子を充填したポリオレフィンフィルム、不相溶ポリマーのブレンド、
ポリオレフィン多層フィルム、微孔性ポリオレフィンおよびポリエステルフィル
ム、ふっ化ポリオレフィンフィルム、白色粒子を充填した塩化ビニルポリマーフ
ィルム、白色粒子を充填したアクリルフィルム、エチレンビニルアセテートフィ
ルムと一緒に共押し出しされたポリオレフィンフィルム、およびそれらの組合せ
からなる群より選択される拡散反射フィルムを含むことが、任意ではあるが更に
好ましい。

【００２７】本発明のもう１つの面は、半透明面と、（ａ）半透明面に適用される前述の拡
散体フィルム、および（ｂ）内面の少なくとも一部に適用される、ＡＳＴＭＥ
１１６４−９４を使用して測定したときに反射率が少なくとも８０％であるフィ
ルムを含む内面と、を有する照光標識である。

【００２８】本発明の更に別の面は、照光標識キャビティをライニングし、照光標識キャビ
ティの半透明面上で拡散体フィルムとして利用するのに最適なフィルムを選択す
るために照光標識キャビティの輝度効率を予測する方法であって、（ａ）データを集めて以下の方程式（１）を解く段階と、

【数３】（ｂ）照光標識キャビティの任意の幾何学形状の輝度効率を最大にするフィル
ムを使用した照光標識キャビティを作製する段階と、を備える輝度効率予測方法である。

【００２９】上記の方程式（１）を使用することにより、照光標識産業の主問題が解決する
。照光標識産業において、半透明面の照光の均一性は必須である。背面照光標識
の設計は、従来、均一性に影響を及ぼす光学特性に焦点をあててきた。適切な均
一性を保証するためにいくつもの標準が登場した。

【００３０】１．反射（正面部および壁）および透過（正面部のみ）の角度分布は、正反射
性と対立する乱反射性でなくてはならない。

【００３１】２．正面部の反射率（Ｒ）は、少なくとも６０％でなくてはならない。実質的
に６０％を越える反射率は均一性を更に向上するが、輝度効率が犠牲になる。し
たがって、一般に設計目標として採用されるのはＲ≒０．６０である。散乱粒子
（ＴｉＯ₂など）を加えることによってＲ≒０．６０を達成する正面部材料であ
れば、通常、Ｒ≒０．６０で反射および透過の拡散角度分布が保証される。

【００３２】３．直接経路で正面部に当たる光の割合（ｆ）は、できる限り小さくなくては
ならない。達成可能な最小値は、通常、キャビネット断面の縦横比によって決ま
る。０．２５程度の小さい値は、内蔵チャネルレターに代表される深型キャビネ
ットで一般に実現される。従来の標識キャビネットに代表される浅型キャビネッ
トは一般に０．５０に近い値を有する。

【００３３】Ｎの値も、キャビネット断面の縦横比によって大方決まる。深型キャビネット
の典型はＮ≒２．５であると考えられている。１．０程度の小さい値は、極めて
浅いキャビネットで可能である。

【００３４】（均一性要件による制約を受けない）残りの光学特性は、壁の反射率Ｒ（ベク
トルＲ）、拡散層の吸光率（Ａ）、およびいずれか任意の接着剤層および基板層
の吸光率（α）である。ベクトルＲの増加およびＡとαの減少に伴って効率が増
加する。

【００３５】本発明の方程式（１）の利用は、α≒０を保持しながら実質的にＡを減少させ
ることを目指すものである。

【００３６】本発明の特徴は、本発明の拡散体フィルムが低損失であり、照光標識キャビテ
ィの内面の拡散反射フィルムと組み合わせることによって輝度効率を意外なほど
増加させることができることである。

【００３７】本発明の利点は、照光標識キャビティの半透明面の輝度効率を増加させる拡散
体フィルムを使用することである。

【００３８】本発明の別の利点は、フィルムの選択に際して方程式（１）を利用して、α≒
０を保持しながらＡを減少させて輝度効率を増加させる照光標識を作製できるこ
とである。

【００３９】本発明の他の特徴および利点は、添付図面と組み合わせた本発明の実施形態の
説明から分かるであろう。

【００４０】発明の実施形態図１に、照光標識キャビティの半透明面として使える拡散体フィルムの任意の
構造を示す。ラミネート１０は、拡散体フィルム１２、接着剤１４、基板１６を
含む。基板１６および接着剤１４は、フィルム１２に十分な構造一体性が無い場
合、または、照光標識が直面する風、日光、雨、熱、寒さ等の環境条件に耐える
耐性が不十分な場合にのみ必要となる。

【００４１】拡散体フィルム１２の非限定的例として、Ｓｃｏｔｃｈｃａｌ^TM ３６３５−
３０、３６３５−７０、３６３０−２０、Ｐａｎａｆｌｅｘ^TM ９３０、９４５
、６００、６３５、６４５、ならびに拡散性で硬質のアクリル、ポリカーボネー
ト、およびＰＥＴＧプラスチックなどがある。また、更に好ましくは、米国特許
第４，５３９，２５６号（Ｓｈｉｐｍａｎ他）、同第４，７２６，９８９号（Ｍ
ｒｏｚｉｎｓｋｉ）、および同第５，１２０，５９４号（Ｍｒｏｚｉｎｓｋｉ）
に開示されている微細孔膜を使用することもできる。

【００４２】フィルム１２の厚さは約０．０１ｍｍ〜約６．３５ｍｍにすることができるが
、好ましくは約０．０２ｍｍ〜約０．７ｍｍであり、最も好ましくは約０．０５
ｍｍ〜約０．０８ｍｍである。

【００４３】フィルム１２の反射率は、約０．５０〜約０．７、好ましくは約０．５５〜約
０．６５にすることができる。

【００４４】フィルム１２の透過率は約０．３０〜約０．５０、好ましくは約０．３５〜約
０．４５にすることができる。

【００４５】フィルム１２の吸光率は約０．００〜約０．１５、好ましくは約０．００〜約
０．０３にすることができる。

【００４６】接着剤１４の非限定的な例として、Ｓａｔａｓ（セータス）編「感圧接着剤ハ
ンドブック（ＨａｎｄｂｏｏｋｏｆＰｒｅｓｓｕｒｅＳｅｎｓｉｔｉｖｅ
Ａｄｈｅｓｉｖｅｓ）」第２版（ＶａｎＮｏｓｔｒａｎｄ，ＮｅｗＹｏｒ
ｋ，１９８９）に開示されているアクリル接着剤等の感圧接着剤などがある。フ
ィルム１４の厚さは約０．００２ｍｍ〜約０．１０ｍｍ、好ましくは約０．１ｍ
ｍ〜約０．１０ｍｍすることができる。

【００４７】接着剤層１４の別の選択枝として、必要とされる看板、基板の性質、および当
業者に公知の他の要因に基づいて選択されるものもある。例えば、用途によって
は感圧接着剤が好ましいこともある。感圧接着剤は、感圧接着性の他に、接着剤
が凝固または硬化する前にスライドさせたり再配置したりできる点が有利である
。標識グラフィクス用の感圧接着剤として営利的に優れている感圧接着剤は、米
国ミネソタ州セントポールの３Ｍ社製からＳｃｏｔｃｈｃａｌ^TMおよびＳｃｏｔ
ｃｈｃａｌ^TM Ｐｌｕｓというブランド名で販売されているイメージグラフィッ
クウェブに使用されている。この利便性を有する感圧接着剤は種々の特許に開示
されている。これらの接着剤の中には、米国特許第５，１４１，７９０号（Ｃａ
ｌｈｏｕｎ他）、同第５，２２９，２０７号（Ｐａｑｕｅｔｔｅ他）、同第５，
２９６，２７７号（Ｗｉｌｓｏｎ他）、同第５，３６２，５１６号（Ｗｉｌｓｏ
ｎ他）、ＰＣＴ国際公表第ＷＯ９７／１８２４６号、同第ＷＯ９７／３１０７６
号、同第ＷＯ９７／３１０７７号、および同第ＷＯ９８／２９５１６号に開示さ
れているものもある。剥離ライナーを使用して、必要になるまで接着剤層を保護
することもできる。

【００４８】任意の基板１６の非限定的例として、ポリカーボネート（米国マサチューセッ
ツ州ピッツフィールドのゼネラルエレクトリック社（ＧｅｎｅｒａｌＥｌｅｃ
ｔｒｉｃＣｏ．）製のＬｅｘａｎ^TMブランドのポリカーボネート、アトハース
アメリカズ社（ＡｔｏｈａａｓＡｍｅｒｉｃａｓＩｎｃ．）製のＩｍｐｌｅ
ｘ（登録商標）Ｐｌｕｓインパクトアクリルシート、およびテネシー州ジョンソ
ンシティのイーストマンケミカル社（ＥａｓｔｍａｎＣｈｅｍｉｃａｌ）製の
Ｓｐｅｃｔａｒ^TMコポリマーなど）が含まれる。基板１６の厚さは約０．０２ｍ
ｍ〜約６．３ｍｍ、好ましくは約２．５４ｍｍ〜約５．１ｍｍにすることができ
る。

【００４９】図２に、照光標識の構造に拡散体フィルムラミネートを使用した場合を示す照
光標識２０の断面図を示す。図２は、輝度効率を最大にする照光標識キャビティ
を作製するフィルムを選定するために、どのように方程式（１）を利用できるか
を示すものでもある。

【００５０】標識２０は、半透明の正面側２４、２つの側壁内面２６、１つの背壁内面２８
、および光源３０を有し、全体として２２で示されているハウジングを備えてい
る。

【００５１】低損失拡散体フィルム１２は、半透明面２４の少なくとも一部、任意の広さの
表面積であるが好ましくは半透明面２４の全面、に施すことができる。表面２４
の残りの領域があれば、基板１６で構成することできる。

【００５２】任意ではあるが好ましくは、内面２６と２８は、反射率Ｒ（ベクトルＲ）を少
なくとも約０．６０に向上させる任意の材料から作製できる。反射率は、好まし
くは少なくとも約０．８０にすべきであるが、これはＴｉＯ₂含有塗料を使用し
た塗装面によって提供される。更に好ましくは、反射率は少なくとも約０．９０
にすべきであるが、これは、同時係属出願中の同出願人のＰＣＴ特許出願第
号（Ｄｅｙａｋ他）、米国特許第４，５３９，２５６号（Ｓｈｉｐｍａ
ｎ他）、同第４，７２６，９８９号（Ｍｒｏｚｉｎｓｋｉ）、および同第５，１
２０，５９４号（Ｍｒｏｚｉｎｓｋｉ）に開示されている拡散反射フィルムを使
用することによって提供できる。

【００５３】表面２６および２８のフィルムに関する別の選択枝は、ＰＣＴ国際公表第ＷＯ
９７／０１７７４号および同第ＷＯ９７／０１７８が開示されており、白色粒子
が充填されたポリオレフィンフィルム（米国ペンシルバニア州ピッツバーグのＰ
ＰＧによって販売されているＴｅｓｌｉｎ^TMブランドのフィルムなど）、不相溶
性ポリマーのブレンド（米国デラウェア州ウィルミントンのデュポン社（ＤｕＰ
ｏｎｔ）製のＭｅｌｉｎｅｘ^TMブランドのポリエステル／ポリプロピレンフィル
ムなど）、微孔性ポリエステルフィルム、ポリオレフィン多層フィルム（米国デ
ラウェア州ウィルミントンのデュポン社（ＤｕＰｏｎｔ）から市販されているＴ
ｙｖｅｋ^TMブランドのポリオレフィンフィルムなど）、ふっ化ポリオレフィンフ
ィルム（ポリテトラフルオロエチレンなど）、白色粒子を充填した塩化ビニルポ
リマーフィルム、白色粒子を充填したアクリルフィルム、エチレンビニルアセテ
ートフィルムと一緒に共押し出しされたポリオレフィンフィルム（同時係属出願
中の同出願人のＰＣＴ特許出願ＵＳ９７／１８２９５号に開示されているもの、
およびＰＣＴ国際公表第ＷＯ９７／３２２２４号、同第ＷＯ９７／３２２２５、
同第ＷＯ９７／３２２７および同第ＷＯ９７／３２２３０号に記載の第１の複屈
折相と屈折率の異なる第２の相とを有するフィルムなど）等がある。

【００５４】そのようなフィルムは、米国特許第４，５３９，２５６号（Ｓｈｉｐｍａｎ他
）、同第４，７２６，９８９号（Ｍｒｏｚｉｎｓｋｉ）、および同第５，１２０
，５９４号（Ｍｒｏｚｉｎｓｋｉ）に開示されている熱誘導型層分離フィルムで
あることが好ましい。

【００５５】表面２６および２８のフィルムは、一般に、接着剤で被覆された主表面を有す
る。そのような接着剤は一般にフィルムの底面（関連実施形態に応じて、連続的
または各部）にあり、それによってフィルムを標識キャビネットの壁、パネル、
テーブル、床、安定器、変形物、または他の基板上に確実に貼り付けることがで
きる。接着剤の種類は、必要とされる看板、基板の性質、および当業者に公知の
他の要因に基づいて選択される。例えば、用途によっては感圧接着剤が好ましい
こともある。感圧接着剤は、感圧接着性の他に、接着剤が凝固または硬化する前
にスライドさせたり位置決めし直したりできる点が有利である。標識グラフィク
ス用の感圧接着剤として営利的に優れている感圧接着剤は、米国ミネソタ州セン
トポールの３Ｍ社からＳｃｏｔｃｈｃａｌ^TMおよびＳｃｏｔｃｈｃａｌ^TM Ｐｌ
ｕｓというブランド名で販売されているイメージグラフィックウェブに使用され
ている。この便利性を有する感圧接着剤は種々の特許に開示されている。これら
の接着剤の中には、米国特許第５，１４１，７９０号（Ｃａｌｈｏｕｎ他）、同
第５，２２９，２０７号（Ｐａｑｕｅｔｔｅ他）、同第５，２９６，２７７号（
Ｗｉｌｓｏｎ他）、同第５，３６２，５１６号（Ｗｉｌｓｏｎ他）、ＰＣＴ国際
公表第ＷＯ９７／１８２４６号、同第ＷＯ９７／３１０７６号、同第ＷＯ９７／
３１０７７号、および同第ＷＯ９８／２９５１６号に開示されているものもある
。剥離ライナーを使用して、必要になるまで接着剤層を保護することもできる。

【００５６】拡散体フィルムの反対側の主表面に公知の方法で積層を行う場合、接着剤の変
わりに機械的留め具を使用することもできる。機械的留め具の非限定的例として
、ＰＣＴ特許出願第０８／９３０９５７号（Ｌｏｎｃａｒ）に開示されているＳ
ｃｏｔｃｈｍａｔｅ^TMおよびＤｕａｌＬｏｃｋ^TM固定システムなどがある。

【００５７】接着剤付きのそのようなフィルムの厚さは約５０μｍ〜約５００μｍ、好まし
くは約７５μｍ〜約３７５μｍである。この厚さにすることにより、前記接着剤
で裏打ちされたフィルムを、標識２０のハウジングの内側の寸法を実質的に変更
することなく、電気技術基準等の規定を遵守した状態で、図２に記載のハウジン
グ２２の内面２６と２８のいずれに貼り付けることもできる。

【００５８】光源３０は、単一にすることも複数にすることもでき、また、前述タイプのど
れであってもよい。照明工学の目標は、光源３０から発出する光１ルーメン（Ｌ
）当たりの、標識２０の半透明面２４から出てくるルーメン数（Ｌ）を最大にす
ることである。図２に記載されているように、１ルーメンの形で表したとき、標
識２０内において、内面２６および２８からは反射率Ｒ（ベクトルＲ）、半透明
面２４からは反射率Ｒで反射する。表面２４から観測者への光のルーメンの透過
率Ｔのために、拡散体フィルム１２の吸光率Ａ（および、図２に記載されていな
い任意の接着剤１４および基板１６の吸光率α）は最小でなければならない。

【００５９】図２は、直角に形作られた照光標識２０の簡易図である。市場取引要件のため
に、種々の形状および深さの照光標識キャビティが本発明のフィルムおよび予測
方程式の恩恵を受ける。例えば、直径１７．１４５ｃｍ（６．７５インチ）の正
面部を備えた、直径１７．１４５ｃｍ（６．７５インチ）、深さ１２．０６５ｃ
ｍ（４．７５インチ）の円形筒状キャビネットの輝度効率を、既に分かっている
Ｒの４つ値、既に分かっているＲ（ベクトルＲ）、Ａ、およびαの３つの組み合
わせ、および既に分かっている１つの値ｆから構成される組合せのそれぞれにつ
いて測定した。１２種類の測定効率のすべてに対して最良可能の適合をもたらす
ようにＮを選択すると、前述の値は実験誤差内（Δε〜＋／−０．０５）で方程
式（１）の予測と一致した。そのようにして得たＮの推定値（Ｎ＝２．５）は、
キャビネットの幾何学形状と、壁２６と２８ならびに正面部２４の拡散反射特性
とに基づく予想値と一致していた。このように方程式（１）は、本発明または他
の標識工学の影響の大きさを評価しうる優れた予測モデルとなる。

【００６０】以下の実施例により、本発明の実施形態の特徴を更に明らかにする。

【００６１】実施例及び本発明の有用性以下の実施例により、低損失を呈する拡散体フィルムを利用することによって
得られる本発明の予想外の利点を明らかにする。更に詳細には、拡散反射フィル
ムと組み合わせた拡散体フィルムは、輝度効率を意外なほど増大させる。最も詳
細には、反射率Ｒ（ベクトルＲ）が０．９を越えて増加して０．９８に近づくと
、輝度効率εは、前述の方程式（１）にしたがって、当該方程式によって予測さ
れる通りに幾何学的に増加する。換言すると、内面２６および２８をライニング
する拡散体フィルム１２および拡散反射フィルムの好適な組合せにより、浅型お
よび深型の両方のキャビネットで輝度効率が１００％に近づく。

【００６２】図３および図４に、総称的な深型（ｆ＝０．２５、Ｎ＝２．５）および浅型（
ｆ＝０．５０、Ｎ＝１．０）片面標識キャビネットの輝度効率に対する、各種の
拡散体フィルム材料の予測影響をそれぞれ示す。大部分のキャビネットは、これ
ら２つの極端例と同じまたはその間にあると考えられる。

【００６３】各図中、輝度効率εは、４種類の拡散体フィルムのＲ（ベクトルＲ）の関数と
してプロットされている。これらは、３Ｍ社製のＰａｎａｆｌｅｘ６４５フレキ
シブル標識基材、ユタ州ソルトレイクシティのヤングエレクトリックサイン社（
ＹｏｕｎｇＥｌｅｃｔｒｉｃＳｉｇｎＣｏ．）から市販されている０．４
７ｃｍ（３／１６インチ）の拡散型Ｐｌｅｘｉｇｌａｓｓ（アクリル）、厚さ０
．３１ｃｍ（１／８インチ）の透明なＰｌｅｘｉｇｌａｓｓシートに積層された
３Ｍ社製の３６３５−３０半透明Ｓｃｏｔｃｈｃａｌフィルム、および、やはり
０．３１ｃｍの透明なＰｌｅｘｉｇｌａｓｓに積層された前述のシップマン（Ｓ
ｈｉｐｍａｎ）およびムロジンスキー（Ｍｒｏｚｉｎｓｋｉ）特許に基づいて作
製された０．０７ｍｍ（３ミル）のオイルイン微細孔膜である。

【００６４】Ｐａｎａｆｌｅｘ材およびＰｌｅｘｉｇｌａｓｓ材は、今日の照光標識産業で
利用されている一般的な外面材である。Ｓｃｏｔｃｈｃａｌ３６３５−３０フィ
ルムは、一般に外面材としては使用されない既存の３Ｍ社製品である。各ラミネ
ートの拡散成分の反射率Ｒと透過率Ｔ＝（１−Ｒ−Ａ）とをラムダ−１９分光光
度計で測定し、１から減算することによって吸光率（Ａ）を計算した。結果を、
下記の第１表にまとめた。

【００６５】

【表１】

【００６６】ＰａｆａｎｌｅｘもＰｌａｘｉｇｌａｓｓも構造基板に積層を必要としないの
で、これらの材料についてはα＝０である。Ｐｌｅｘｉｇｌａｓｓの吸光性は、
測定不可能なほど小さいので、Ｓｃｏｔｃｈｃａｌフィルムおよびオイルイン膜
についても同様に、α≒０と考えることができる。

【００６７】図３から分かるように、十分に塗装された内壁の反射率Ｒ（ベクトルＲ）は、
いくつかのフィルムの反射率と同様に、各図表の横座標に沿って示されている。
塗装は、今日、工業で利用されている最も一般的な壁処理法である。最も好まし
い内面処理の代表は、０．２８ｍｍ（１１ミル）のオイルイン微細孔膜、または
０．９を越える同様反射率を有する、それに代わる材料である。

【００６８】図３によれば、今日のチャネルレターの多くは、輝度効率が約３０％である。
そのようなレターの内壁を、０．２８ｍｍのオイルイン微細孔膜でライニングす
ると、輝度効率が６２％に増加する。また、Ｐｌｅｘｉｇａｌ面を３６３５−３
０フィルムに交換すると、輝度効率は３８％に増加する。

【００６９】０．２８ｍｍのオイルイン膜および３６３５−３０フィルムを組み合わせると
、輝度効率は７６％に増加する。これらベンチマークテストの結果を下記の第２
表にまとめた。観測者の目は、主として輝度の相対的増加に対して敏感である。
５０％増加が認識可能な境界である。１００パーセントの増加ははっきりと分か
る。同様に、照明列を削除しても輝度を維持し続けるには、輝度効率を５０％（
ベースライン３列）〜１００％（ベースライン２列）増加することが要求される
。オイルイン微細孔膜だけ、低損失拡散体フィルムだけ、およびそれら２つの組
合せ、によってもたらされる相対的な増加を第２表に記載する。前述の基準によ
れば、オイルイン微細孔膜だけ場合の利点はかなり大きい。しかし、本発明の低
損失拡散体フィルムと組み合わせた場合の微細孔膜の利点は予想外に大きく、実
質的に前述利益を上回る。これら低損失拡散体フィルムだけのものは、それほど
大きくはない。

【００７０】普通の（浅型の）標識キャビネットの今日のベースラインは、（深型の）チャ
ネルレターの場合ほど十分に定められていない。Ｐｌａｘｉｇｌａｓｓ面および
Ｐａｎａｆｌｅｘ面の両方でそうであるように、塗装（ベクトルＲ≒０．８０）
および非塗装（０．６０＜ベクトルＲ＜０．８０）のいずれのキャビネットも広
く使用されている。高効率のベースライン（塗装キャビネット、Ｐｌａｘｉｇｌ
ａｓｓ面）を想定すると、０．２８ｍｍのオイルイン膜で内壁をライニングする
ことによって輝度効率は５２％から７１％に増加する。Ｐｌｅｘｉｇａｌ面を３
６３５−３０フィルムに交換すると、輝度効率は６４％に増加する。０．２８ｍ
ｍのオイルイン膜および３６３５−３０フィルムを組み合わせると、輝度効率は
８７％に増加する。これらのベンチマークテストの結果を、対応相対増加と一緒
に第２表にまとめた。

【００７１】前述の基準により、浅型キャビネットでは、オイルイン膜ライニングだけの場
合の利点も、低損失拡散体フィルムだけの場合の利点もあまり大きくない。しか
しながら、組み合わせると、それらの利点は意外なほど大きくなる。これらの結
果の詳細は、ベースラインの選択よって異なる。オイルイン膜の利点は、ベース
ラインのＲ（ベクトルＲ）が小さほど大きくなり、また、基準線のＡが大きいほ
ど大きい。これに代わる具体的なシナリオを、図４から直接に推理することがで
きる。

【００７２】

【表２】

【００７３】以下の実施例では、基準のＲが小さく、基準のＡが小さい場合の浅型キャビネ
ットにおいて、高反射性内面および低損失の表面拡散体の両方の利点を考える。
この状況において、高反射性ライナだけ場合の恩恵、低損失の表面拡散体だけの
利点、およびこれら２つを組み合わせた場合の恩恵は、いずれもかなり大きい。

【００７４】下記の第３表は、一般的な浅型片面標識キャビネットの半透明面の測定によっ
て得られる平均輝度に対する拡散体フィルムの影響を示す。当該キャビネットは
、幅１．２３ｍ（４フィート）×高さ１．２３ｍ×深さ０．２３ｍ（９インチ）
である。キャビネットは、縦１．２３ｍ（４フィート）の４本の平行な蛍光灯管
によって照明されている。ベアアルミニウムの内側背面および側面、および０．
３０ｍｍ（１２ミル）のオイルアウト膜（Ｒ≒０．９９）でライニングされた内
側背面および側面について測定を行った。半透明表面の上面の等間隔に設けた５
つの点と、中間部の等間隔に設けた１９の点と、下面の等間隔に設けた５つの点
において、直角入射時の輝度を測定した。中間部の間隔を更に細かくすることに
より、電球の最小距離を構成できる。フートランベルト単位の平均輝度（カンデ
ラ／ｍ²を３．４２６で割ったもの）は、２９個の測定値の相加平均として計算
した。７種類の拡散体フィルム候補のそれぞれに対して測定を行った。これらは
、Ｐａｎａｆｌｅｘ−９４５、Ｐａｎａｆｌｅｘ−６４５、Ｐａｎａｆｌｅｘ−
９５０標識表面基板とＳｃｏｔｃｈｃａｌ３６３０−２０フィルム、Ｓｃｏｔ
ｃｈｃａｌ３６３５−３０フィルム、Ｓｃｏｔｃｈｃａｌ３６３５−７０フ
ィルム、および０．０７ｍｍ（３ミル）微細孔膜である。Ｓｃｏｔｃｈｃａｌフ
ィルムおよび膜のそれぞれを、吸光性を持たない３／１６インチ透明Ｐｌｅｘｉ
ｇｌａｓｓで積層した。各拡散フィルムの小型サンプルの反射性と透過性を、ラ
ムダ（Ｌａｍｂｄａ）−１９分光光度計で測定した。結果を、下記の第３表に記
載する。

【００７５】

【表３】

【００７６】相対的測定平均輝度は、第３表の第６および第７コラムに記載されている。ベ
ースラインは、Ｐａｂａｆｌｅｘ９４５半透明表面を備えたベアアルミニウムの
内側背面および側面である。このベースラインと他のすべての測定値を比較する
ことにより、改良の増加の割合が分かりやすくなる。膜ライナー付きおよび膜ラ
イナー無しの両方の測定平均輝度は、次の３グループのいずれかに分類される。

【００７７】（１）Ｐａｎｆｌｅｘ−９４５、Ｐａｎａｆｌｅｘ−６４５、およびＰａｎａ
ｆｌｅｘ−９５０フィルムは、他の拡散体と比べて、比較に値する高い吸光性を
有し、比較に値する低い輝度を呈する。

【００７８】（２）Ｓｃｏｔｃｈｃａｌ３６３５−２０フィルム、Ｓｃｏｔｃｈｃａｌ
３６３５−３０フィルム、および厚さ０．０７ｍｍのオイルイン膜は、比較に値
する低い吸光性を有し、比較に値する高い輝度を呈する。これらは、Ｐａｎａｆ
ｌｅｘ９４５のベースラインに対して約２／３倍の増加をもたらす。

【００７９】（３）Ｓｃｏｔｃｈｃａｌ３６３５−７０フィルムは、Ｓｃｏｔｃｈｃａｌ
３６３５−２０フィルム、Ｓｃｏｔｃｈｃａｌ３６３５−３０フィルム、お
よび０．０７ｍｍ膜に匹敵する吸光性を有し、しかも、著しく高い輝度を呈する
。これは、すべての拡散体フィルム候補の中で最も低い、その著しく低い反射率
Ｒの結果である。試験を行ったすべての材料の中で、Ｓｃｏｔｃｈｃａｌ３６
３５−７０フィルムだけが０．６０を実質的に下回る反射率Ｒを有し、また、Ｓ
ｃｏｔｃｈｃａｌ３６３５−７０だけが視認可能な不均一性を呈する。Ｓｃｏ
ｔｃｈｃａｌ３６３５−７０は、高輝度ではあるが、適切な均一性を提供しな
いので、適切な表面材料ではない。

【００８０】反射率が低いまたは高い背面および側面の、低吸光性と高輝度の間の相関関係
は、第３表の結果から明らかである。また、前述の基準により、反射性の高いラ
イナーだけの場合、低損失の表面拡散体だけの場合、およびその２つの組合せの
場合の利点の意味も明らかである。

【００８１】これら７種類の表面材料のそれぞれの相対予測効率を第３表の最後のコラムに
示す。これらは、ベアアルミニウムについてはｆ＝０．５０、Ｎ＝１．０、Ｒ＝
０．６０とし、０．３０ｍｍのオイルアウト膜についてはＲ＝０．９９として、
前述の方程式（１）から予測したものである。測定によって得られた平均輝度は
、この効率に比例している。比例定数が一定である限り、相対輝度と相対効率は
等しい。しかし、半透明面と透過する光の角度分布が前方散乱方向に更に最高度
に達すると、比例定数は予想外に増加する。そして、半透明面の反射率が減少す
ると透過角度分散が更に最高度に達すると予測される。これは、恐らく、Ｓｃｏ
ｔｃｈｃａｌ３６３５−７０フィルムの相対輝度と相対効率との相違に対応す
るものであろう。それ以外の差異は、予測方程式（１）およびＲとＡのラムダ−
１９測定値の予想不確定度の範囲内である。これらは、方程式（１）を利用して
浅型キャビネットの輝度効率を予測できることを実証するものである。深型キャ
ビネットの場合の前述の検証と組合せることにより、方程式（１）を使用するこ
とによって広範囲にわたる幾何学形状のキャビネットの効率を予測できることが
実証される。

【００８２】図５は、第３表に記載の各拡散体フィルムについて、（半透明面に直接当てる
ミノルタ社製の光度計モデルＬＳ１１０を使用して）第３表の記載と同じアルミ
ニウム標識キャビティに対して６．４ｃｍ間隔で行った実際の輝度測定結果を示
すグラフである。上に列挙した３種類の分類の区別は、図５のグラフから歴然と
分かる。３６３５−７０フィルムは、照光標識の半透明面を通して光源各点がは
っきりと分かるので、拡散型の照光標識としては不適格である。Ｐａｎａｆｌｅ
ｘ６４５、９４５、および９５０フィルムは、拡散性に優れているが、輝度は
、より好適な３６３５−３０および３６３０−２０フィルムならびに０．０７ｍ
ｍ微細孔膜より少なかった。輝度が高くなると、光源の位置の見え方が、よりは
っきりしてくる。

【００８３】図６は、第３表で確認されたものと同じ拡散体フィルム候補を利用して、膜で
ライニングした標識キャビティのグラフである。図３および第３表と同じ３種類
のまとまりが生じたが、次の２つの重要かつ予想外の効果が明らかとなった。

【００８４】（１）ベアアルミニウムの標識キャビティで使用したとき、すべての拡散体候
補の輝度が増加した。

【００８５】（２）光源の識別がはるかに分かりにくくなった、すなわち、照光標識の半透
明面の横幅方向の起動測定値のラインが平らになった。この効果の利点は、前述
の好適拡散体フィルムでは更に顕著で好都合である。光源について、その存在を
示すのは３６３５−７０フィルムだけである。

【００８６】図５と図６を比較することにより、すべての拡散体フィルムで輝度が増加する
ことから、吸光性による輝度損失の無い本発明の好適フィルムの拡散体品質の明
白な証拠、本発明を使用した輝度効率の照明に至るまで、本発明の多くの意外な
利点が明らかになる。

【００８７】照光標識技術は、方程式（１）の利用と組み合わせることによって、光源の種
類、光源の位置、および輝度効率の制限によって限定されない方向を取れること
が図５および図６から分かる。したがって、従来の制限が解消された。

【００８８】本発明は、前述の実施形態に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】照光標識キャビティの半透明表面上の拡散体フィルムラミネートの一実施例の
断面図である。

【図２】本発明の照光標識キャビティ予測方程式（１）に関する断面図である。

【図３】方程式（１）を使用して、種々の拡散体フィルムを使った「深型」照光標識キ
ャビティの輝度効率を予測したグラフである。

【図４】方程式（１）を使用して、種々の拡散体フィルムを使った「浅型」照光標識キ
ャビティの輝度効率を予測したグラフである。

【図５】種々の拡散体フィルムを使ったアルミニウム照光標識キャビティの実測値のグ
ラフである。

【図６】内面に拡散反射フィルムを有する、種々の拡散体フィルムを使った照光標識キ
ャビティの実測値のグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者ケイター，スコットアール．アメリカ合衆国，ミネソタ 55133−3427，セントポール，ピー．オー．ボックス 33427 (72)発明者ディヤック，フランクエル．アメリカ合衆国，ミネソタ 55133−3427，セントポール，ピー．オー．ボックス 33427 Ｆターム(参考） 2H042 BA02 BA20 DA02 DA11 DA21 DB01 DE04 5C096 AA01 AA05 AA24 BA01 BB07 BB08 BB27 BB34 CA02 CA12 CA25 CA26 CA32 CB01 CE06 CE07 CE17 CE22 CE30 CF02 CF04 CF09 DA01 EA01 EA02 EA04 EA10 EB04 FA01 FA02 FA03 FA09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】構造一体性を提供するために必要に応じて透明な非拡散性の
基板に任意に積層され、少なくとも塗装壁程度の反射性を備えた内面を有する照
光標識キャビティの半透明面の少なくとも一部分と協働させて使用する、部分拡
散反射性と部分拡散透過性を備えた低損失の拡散体フィルムであって、そのよう
なフィルムが付加されていない照光標識を上回る照光標識の輝度効率の増加が得
られる拡散体フィルムを有する物品。
【請求項２】前記内面は、ＴｉＯ₂含有塗料と、拡散反射フィルムと、半
鏡面反射フィルムと、拡散反射フィルムを積層または被覆した鏡面反射フィルム
とから成る群より選択されたフィルムを含む、請求項１に記載の物品。
【請求項３】以下の方程式（１）【数１】によって予測される輝度効率の増加が少なくとも約５０％である、請求項１また
は請求項２に記載の物品。
【請求項４】前記拡散体フィルムがオイルイン微細孔膜を含む、請求項１
〜３のいずれか一項に記載の物品。
【請求項５】前記膜は、主表面上に感圧接着剤層を有し、前記膜および接
着剤の厚さは、約０．０１２ｍｍから約６．４５ｍｍである、請求項１〜４のい
ずれか一項に記載の物品。
【請求項６】前記拡散体フィルムを、前記照光標識の半透明面の実質的に
全領域に付加する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の物品。
【請求項７】前記拡散体フィルムの反射率は約０．５〜約０．７であり、
前記拡散体フィルムの透過率は約０．３〜約０．５であり、前記拡散体フィルム
の吸光率は約０．００〜約０．１５である、請求項１〜６のいずれか一項に記載
の物品。
【請求項８】半透明面と内面とを有する照光標識であって、（ａ）前記半透明面に付加される請求項１〜７のいずれか一項に記載の拡散体
フィルムと、（ｂ）前記内面の少なくとも一部に付加された、ＡＳＴＭＥ１１６４−９４
を使用して測定したときに少なくとも８０％の反射率を有するフィルムと、を備える照光標識。
【請求項９】前記内面フィルムは、ＡＳＴＭＥ１１６４−９４を使用し
て測定したときに少なくとも９０％の反射率を有しており、そして白色粒子を充
填したポリオレフィンフィルム、不相溶ポリマーのブレンド、ポリオレフィン多
層フィルム、微孔性ポリオレフィンおよびポリエステルフィルム、ふっ化ポリオ
レフィンフィルム、白色粒子を充填した塩化ビニルポリマーフィルム、白色粒子
を充填したアクリルフィルム、エチレンビニルアセテートフィルムと一緒に共押
し出しされたポリオレフィンフィルム、およびそれらの組合せからなる群より選
択される拡散反射フィルムである、請求項８に記載の標識。
【請求項１０】照光標識キャビティをライニングし、前記照光標識キャビ
ティの半透明面上で拡散体フィルムとして利用するのに最適なフィルムを選択す
るために前記照光標識キャビティの輝度効率を予測する方法であって、（ａ）データを集めて以下の方程式（１）を解く段階と、【数２】（ｂ）照光標識キャビティの任意の幾何学形状の前記輝度効率を最大にするフ
ィルムを使用した照光標識キャビティを作製する段階と、を含む方法。
【請求項１１】前記付加する段階は、前記フィルムを前記半透明面に接着
することを含む、請求項１０に記載の方法。