JP2003528426A - 照明ディスプレイに適したライトガイド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ライトガイド（１）は、第１および第２の対向する主面（５、６）を有する導光光キャビティを画定するハウジング（３）と、光を主面の間に案内されるように一端からキャビティ内に向けるように配置された光源（１１）と、を備える。第１主面（５）は、光が、例えば、グラフィックディスプレイを照明するために使用されるように、光キャビティから放出されることを可能にする窓を備える。第１主面（５）に亙る光の分布を向上させるために、第２主面（６）は、光キャビティ内に面し光が光キャビティから上記窓を通って放出されるようにするために所定の構成で乱反射光抽出素子（２７）が取付けられた鏡面反射面（２４）を有するシート材料（２３）を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 発明の分野 本発明は、照明ディスプレイに使用するために適したライトガイドに関する。

【０００２】 発明の背景 一般的な照明の目的のためにおよびディスプレイに適用するために（例えば、
標識および広告を照明するためにおよび液晶ディスプレイを照明するために）ラ
イトガイドを使用することは、すでに周知である。しばしばライトボックスと呼
ばれる一形態では、ライトガイドは、光キャビティを画定する中空ボックス形状
構造を備え、他の形態では、中実の導光板を備える。両形態において、ガイドの
主面を、例えばライトガイドの縁に隣接して配置された少なくとも１つの細長い
光源から、その主面に対して略平行な方向で導波路に向けられた光によって照明
することができる。

【０００３】 中空ライトボックスの形態のライトガイドは、例えば、欧州特許出願公開第０
４９０２７９号、同第０３７７３０９号および同第０２９３１８２号と英国特許
出願公開第２３１０５２５号とに述べられている。それらライトボックスの各々
において、照明されている前面に亙って光をより一様に分散させることを目的と
して、プリズム状の光学フィルムが採用されている。さらに、「Ｔｈｉｎ Ｌｉ
ｇｈｔ Ｂｏｘ」と題され米国ミネソタ州Ｓｔ．ＰａｕｌのＭｉｎｎｅｓｏｔａ
Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙにより
１９９０年３月に発行されたＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｂｕｌｌｅｔｉｎでは、
グラフィックディスプレイを照明するための、Ｓｃｏｔｃｈ^ＴＭ Ｏｐｔｉｃａ
ｌ Ｌｉｇｈｔｉｎｇ ＦｉｌｍをＶ−５１１５Ｓｃｏｔｃｈ^ＴＭ Ｌｉｇｈｔ
Ｅｘｔｒａｃｔｏｒ Ｆｉｌｍの成形シートと組合せて使用する、ライトボッ
クスの設計および作成が述べられている。

【０００４】 中実の導光板の形態のライトガイドの場合、前面（すなわち、照明されている
面）に亙って光をより一様に分散させる目的で、板の後主面に一種の光抽出素子
を形成することが周知である。場合によっては、印刷された光抽出素子が使用さ
れ導光板の後面に直接取付けられる。その種の構成は、例えば、米国特許第５，
７３６，６８６号、同第５，６４９，７５４号、同第５，６００，４６２号、同
第５，３７７，０８４号、同第５，３６３，２９４号、同第５，２８９，３５１
号、同第５，２６２，９２８号、同第５，６６７，２８９号および同第３，２４
１，２５６号に述べられている。

【０００５】 米国特許第５，６１８，０９６号は、あらゆるタイプの発光パネルを述べてお
り、パネルのいずれかの領域から発せられた光の量を制御するために、パネルの
一方または両方の面に光抽出変形部を設ける可能性を言及している。また、その
変形部が、パネル部材に変形部を設けるために使用されるシートまたはフィルム
上に印刷されてよい、ということも言及されている。国際公開ＷＯ９２／０５５
３５号は、両面にドットマトリクスが設けられた透明パネルと、後面に取付けら
れた不透明な裏打ちシートと、を備える照明ディスプレイシステムを述べている
。照明されるイメージは、パネルの前面に配置された別のシート上に印刷される
。

【０００６】 先の開示で認められるように、照明の目的でライトガイドを構成する際に対処
すべき問題には、照明されているパネルに亙って明るさのレベルを一様にするこ
とと、周囲の状況を考慮して適当である照明のレベルをもたらすために必要な電
力の量を最低限にすることと、が含まれる。それら問題のうちの第１の問題に関
しては、パネルは、光源に最も近い領域においてより明るく照明される場合が多
く、それにより視覚的外観全体と照明の効果とが悪化する。それら問題のうちの
第２の問題に関しては、周囲の状況およびコストの観点から、照明の目的のため
に使用される電力量は可能な限り低く維持されるべきであるということが明らか
に非常に望ましい。さらに、電力がバッテリからもたらされる場合（ＬＣＤおよ
びコンピュータディスプレイが照明されている場合のように）、概して、利用さ
れる電力の量は、バッテリを可能な限り小さくかつ軽く維持することができるよ
うに最小限にされるべきである、ということもまた望ましい。

【０００７】 それらの事柄に加えて、あらゆる状況で使用するために適するがそれでもなお
高レベルの効率で機能する、寸法が大きく異なるライトガイドを、比較的容易に
かつ費用効率よく製造することができることが都合がよい。

【０００８】 発明の要約 本発明は、第１および第２の対向する主面を有する導光光キャビティを画定す
るハウジングと、光を主面の間に案内されるように一端からキャビティ内に向け
るように配置された少なくとも１つの光源と、を備え、第１主面が、光が光キャ
ビティから放出されることを可能にする窓を備え、第２主面が、キャビティ内に
面し光が光キャビティから上記窓を通って放出されるようにするために所定の構
成で乱反射光抽出素子が取付けられた鏡面反射面を有するシート材料を備える、
ライトガイドを提供する。

【０００９】 本文脈において「光抽出素子（ｌｉｇｈｔ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｅｌｅｍ
ｅｎｔ）」という用語は、光を、光キャビティから上記窓を通って放出されるよ
うな角度で反射することができる構造を示す。好ましい形態では、光抽出素子は
、乱反射材料で形成される印刷された素子である。本明細書で使用する「印刷さ
れた（ｐｒｉｎｔｅｄ）」という用語は、乱反射材料が、印刷面（少なくとも１
つの光抽出素子の形状は予め確定されている）と光抽出素子が形成される面との
間の一時的な接触を含む、従来からの印刷プロセスによって堆積される場合を含
む。それはまた、乱反射材料が、光抽出素子が形成される面の上の所定の位置に
突出されることにより堆積される場合も含む。

【００１０】 本発明によるライトガイドは、比較的低コストな材料を使用することによりか
つ大量生産に適した方法で、異なったサイズで製造することができ、利用可能な
光源を使用してディスプレイパネルの有効で一様で効率的な照明を可能とするこ
とができる。

【００１１】 例として、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。

【００１２】 詳細な説明 図１に示すライトガイド１は、光キャビティを画定するボックス状ハウジング
３を備える。ハウジング３は、対向する主面５、６と対向する細幅側面７、８お
よび９、１０とを有する。細幅側面の一方７に隣接して細長い光源１１が配置さ
れることにより、主面５、６の平面に対して略平行な方向で光キャビティ内に光
が向けられる。主面のうちの１つ（面５）は、窓を形成し、それを通って光が光
キャビティ内から放出され照明の目的のために使用されることが可能である。

【００１３】 ハウジング３内の光キャビティ１３は、図３の概略図において見ることができ
る。光源１１に隣接するハウジングの細幅側面７は、窓を形成する光学シート材
料１５を備え、光源１１からの光はその窓を通ってライトガイド１に入ることが
できる。好ましくは、シート材料１５は、光源から離れた側に構造面を有するこ
とにより、光源１１からの光の方向を変え、この窓を通過する光が面５、６の平
面に対して略平行な方向で優先的に光キャビティ１３に入ることを確実にする。
光学シート材料１５は、例えば、複数の平行な三角形のプリズムによって形成さ
れる一続きの畝および溝を備える構造面を有してよい。そのタイプのシート材料
の同様の使用は、欧州特許出願公開第０２９３１８２号において述べられている
。ライトガイド１において、材料１５は、好ましくは、プリズムが細長い光源に
対して平行に延在するように方向付けられる。適当なシート材料は、米国、ミネ
ソタ州、Ｓｔ．ＰａｕｌのＭｉｎｎｅｓｏｔａ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｎ
ｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙから商品名「Ｓｃｏｔｃｈ^ＴＭ Ｏｐｔ
ｉｃａｌ Ｌｉｇｈｔｉｎｇ Ｆｉｌｍ」で入手可能である。

【００１４】 窓１５と反対側のライトガイド１の細幅側面８は、光キャビティ１３内に面す
る側に反射面１７を有する。この反射面は、好ましくは高効率な鏡面反射面であ
り、いかなる適当な材料によって提供することも可能であるが、好ましくは、米
国特許第５，８８２，７７４号および国際公開ＷＯ９７／０１７７４号において
述べられているタイプの多層光学フィルムによって提供される。適当な代替材料
は、銀反射フィルム、例えば米国、ミネソタ州、Ｓｔ．ＰａｕｌのＭｉｎｎｅｓ
ｏｔａ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ
から商品名「Ｓｉｌｖｅｒｌｕｘ」で入手可能なフィルムである。

【００１５】 ライトガイドの他の２つの対向する細幅側面９、１０もまた、キャビティ内に
面している反射面１８を有する。この場合、反射面は、好ましくは、米国、ミネ
ソタ州、Ｓｔ．ＰａｕｌのＭｉｎｎｅｓｏｔａ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｎ
ｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙから商品名「Ｌｉｇｈｔ Ｅｎｈａｎｃ
ｅｍｅｎｔ Ｆｉｌｍ」で入手可能なフィルム材料によって提供される。しかし
ながら、他のいかなる適当な反射材料を使用することも可能である。概して、こ
れら細幅側面の長さ／幅比が１０より小さい場合は乱反射材料が好ましく、この
比が１０より大きい場合は鏡面反射材料が好ましい、ということが分かっている
。この比がライトガイド１の長さ／厚さ比（他にその「アスペクト比」として知
られる）に対応する、ということが認められよう。

【００１６】 ライトガイドの前面、すなわち窓５は、優先的に光を光源１１から面５、６の
間の光キャビティ１３に沿って案内し、光が所定角度で材料１９に入射した時に
のみ光キャビティを離れるのを可能にする、光学シート材料１９を備える。より
詳細には、シート材料１９は、光キャビティ内に面している平滑面と、光キャビ
ティから離れる方向に面している側に、複数の平行な三角形プリズムによって形
成された一続きの畝および溝を備える構造面と、を有し、それにより、光キャビ
ティ１３に沿って移動している材料１９に入射した光が、所定角度範囲内で材料
１９に入射した場合に完全に内部反射される。したがって、材料１９は、材料１
５と同じであってよく、この場合、材料は、プリズムが図２に示すような光源１
１の延在方向に対して直角の方向に延在するように、方向付けられる。そのタイ
プの材料の同様な使用は、欧州特許出願公開第０２９３１８２号に述べられてい
る。シート材料１９上のプリズム状構造を保護するために、ライトガイドハウジ
ングの外側において材料１９に隣接して別のパネル２１が配置されてよい。この
別のパネル２１は必須ではないが、設けられる場合、シート材料１９を通過する
光の一様性をさらに向上させるシート状の半透明光散乱材料からなってよい。

【００１７】 ライトガイド１の後面６は、光キャビティ１３内に面している高効率の鏡面反
射面２４を提供するシート材料２３を備える。反射面２４は、その反射率が、表
面に対して垂直以外の方向に入射する光に対して実質的に低減されず、少なくと
も９０％（好ましくは少なくとも９８％）であるようなものでなければならない
。好ましくは、シート材料２３は、米国特許第５，８８２，７７４号および国際
公開ＷＯ９７／０１７７４号において述べられているタイプの多層光学フィルム
である。特に比較的低アスペクト比（約１０未満）を有するライトガイドに適し
た適当な代替材料は、米国、ミネソタ州、Ｓｔ．ＰａｕｌのＭｉｎｎｅｓｏｔａ
Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙから商
品名「Ｓｉｌｖｅｒｌｕｘ」で入手可能である。

【００１８】 下により詳細に説明するように、鏡面反射面２４は、所定の構成の乱反射光抽
出素子を有することにより、光が制御された方法で、窓５を通って光キャビティ
１３から放出されるようにする。この場合、光抽出素子は、図４に示すように面
２４上に乱反射材料で形成されたドット２７のアレイを備える。

【００１９】 図２および図３において、光源１１は、３面のハウジング２５内に配置されて
いるように示されており、そのハウジングの開口側は、ライトガイド１の入口窓
を形成するシート材料１５に隣接して配置されている。ハウジング２５は、光源
１１が可能な限り多くの光を光キャビティ１３内に向けることを確実にする目的
で構成され、そのために、ハウジングの内面は、適当な高効率の乱反射材料、例
えば反射塗料かまたはシート材料で被覆されてよい。代替的に、光源１１に、光
源からの光を光キャビティ１３に向ける放物面反射器を設けることができ、ある
いは、それを適当な開口部を備えた光源に置換えることができる。光源１１に隣
接するライトガイドハウジングの細幅側面７にシート材料１５を使用することは
、好ましいが必須ではない。

【００２０】 上述したようなライトガイド１は、以下のように機能する。光源１１からの光
（おそらくはハウジング２５の壁における反射または方向転換に続き）は、窓材
料１５を通って光キャビティ１３に入り、反射され戻されることになる面１７に
向かってライトガイドの主面５、６に対して平行な方向を優先的に移動する。し
かしながら、後面２４の抽出素子（すなわち、ドット２７）に入射する光はすべ
て乱反射され、その結果、その光の一部は、光学シート材料１９を通過しライト
ガイドから出ることができる角度で、ライトガイドの前面５に突当る。

【００２１】 光がライトガイドから放出されるようにする種々の形態の光抽出素子を使用す
ることはすでに周知である。図１〜図３のライトガイドにおいて、光抽出素子２
７（上述したような）は、鏡面反射面２４上の乱反射材料で形成されたドットの
アレイからなる。光抽出素子の円形形状は必須ではないが、印刷プロセスによっ
て容易に形成することができるいかなる形状（例えば、正方形、三角形、線等）
であってもよく、形状および／またはサイズの混合からなってもよい。反射面２
４上の連続ラインの形態の光抽出素子もまた可能である。好ましくは、光抽出素
子２７は、反射面２４に直接印刷されることによって形成されるが、代替例とし
て、後に面２４に接着される透明シートに印刷されることも可能である。さらに
、印刷された光抽出素子を使用することが好ましいが、後述するように他の形態
も採用することができる。

【００２２】 ライトガイド１の反射面２４における印刷された光抽出素子２７は、ライトガ
イドの前面５に亙って所望の照明パターンを提供するように配置される。多くの
場合、面５の一様な照明が要求され、それは、乱反射素子２７によって覆われる
面２４の面積の割合が、光源１１からの距離（光源の延在する方向に対して直角
の方向に測定される）によって変化する（最も一般的には増大する）場合に、達
成することができる。それは、図４に模式的に示されており、図において、光抽
出素子２７によって覆われるシート材料２３の面２４の割合は、光源１１に隣接
する領域ではゼロであり、光源からの距離が増大するにしたがって増大する、と
いうことが分かる。図４では、光抽出素子２７の表面被覆率は、シート２３の他
端から近距離において最大値に達し、その後光源１１から最も遠い領域において
わずかに低減しているように示されている。この低減は、光キャビティ１３の遠
端において反射面１７の影響に適応するために提供される。すなわち、それに対
する必要（およびその程度）は、各場合において、ライトガイドの特定の構成に
よって確定される。図４は、単に模式的であり、光抽出素子２７の表面被覆率の
変化は、一般にこの図に示すように不連続的であるより連続的である、というこ
とは理解されなければならない。光抽出素子２７の表面被覆率のより一般的な変
化を図５に示す。図５は、表面被覆率が、光源１１から測定される光キャビティ
１３の長さの最初の１０％に亙ってゼロであり、その後線形に増大し、光源から
測定される光キャビティの長さの約９０％の距離で１００％（すなわち、全被覆
率）に達する、ということを示す。表面被覆率は、その後、光源１１から離れた
光キャビティ１３の端部においてわずかに減少する。

【００２３】 図６および図７は、概して図２〜図４に示すガイドと同様であるが光源１１と
反対側に（すなわち、ハウジング３の細幅側面８に隣接して）配置された追加の
光源１１’を利用する、ライトガイド３１を示す。光源１１’からの光が光キャ
ビティ１３に入るのを可能にするために、ハウジング３の側面８は、図３の反射
材料１７ではなく窓を形成する光学シート材料１５’を備える。さらに、ライト
ガイドの後面２４には、下により詳細に説明する光抽出ドット２７’の適当に変
更された構成が設けられる。

【００２４】 光源１１’は、光源１１と同様の３面ハウジング２５’内に配置されるが、光
源１１と同様に、代替的に、光源からの光を光キャビティに向けるためのパラボ
ラ反射器を設けることができ、あるいは、適当な開口部を備えた光源に置換える
ことができる。ハウジング２５’から光キャビティ１３内に窓を形成する材料１
５’は、好ましくは光学シート材料１５と同じである。

【００２５】 ライトガイド３１は、上述したガイド１と同様に機能するが、この場合は、両
光源１１、１１’からの光（おそらくは関連するハウジング２５、２５’の壁に
おける反射または方向転換に続いて）関連する窓材料１５、１５’を通って光キ
ャビティ１３に入り、光ハウジングの、光の一部が反射し戻る光キャビティの他
端に向かって、ライトガイドの主面５、６に対して平行な方向に優先的に移動す
る。後面２４の抽出素子（すなわち、ドット２７’）に入射する光はすべて乱反
射され、その結果、その光の一部は、光学シート材料１９を通過しライトガイド
から出ることができる角度でライトガイドの前面５に突当る。

【００２６】 図２〜図４のライトガイド１と同様に、ライトガイド３１の反射面２４の印刷
された光抽出ドット２７’は、ライトガイドの前面５に亙って所望の照明パター
ンを提供するように配置される。多くの場合、面５の一様な照明が要求され、そ
れは、乱反射ドット２７’によって覆われる面２４の面積の割合が、光源１１、
１１’からの距離（光源の延在する方向に対して直角の方向に測定される）によ
って、両光源から等距離の中心領域における最大まで変化する（最も一般的には
増大する）場合に、達成することができる。それは、図７に模式的に示されてお
り、図において、光抽出素子２７’によって覆われるシート材料２３の面２４の
割合は、光源１１、１１’に隣接する領域ではゼロであり、光源からの距離が増
大するにしたがって増大し、面の中心領域３３において最大値に達する、という
ことが分かる。図７は、単に模式的であり、光抽出ドット２７’の表面被覆率の
変化は、一般にこの図に示すように不連続的であるより連続的である、というこ
とは理解されなければならない。光抽出素子２７’の表面被覆率のより一般的な
変化を図８に示す。図８は、表面被覆率が、光源１１、１１’の各々から測定さ
れる光キャビティ１３の長さの最初の１０％に亙ってゼロであり、その後線形に
増大し、光源から測定される光キャビティの長さの４０％に近づく距離のある中
心領域で１００％（すなわち、全被覆率）に達する、ということを示す。

【００２７】 図４および図７は共に、光抽出素子２７、２７’によって提供される表面被覆
率が、一様なドットサイズを維持しながら表面２４の単位面積辺りのドットの数
を変化させることにより、変化することを示す。代替例として、抽出素子のサイ
ズを、表面２４の単位面積辺りの抽出素子の一定の数を維持しながら変化させる
ことができ、さらなる代替例として、抽出素子のサイズと単位面積辺りの数とを
変化させることができる。

【００２８】 場合によっては、光抽出素子２７、２７’の表面被覆率を光キャビティの横方
向に（すなわち、光源１１、１１’の延在する方向に対して平行な方向に）変化
させることが適当である場合もある。

【００２９】 図４および図７の抽出素子２７、２７’を、拡散反射器として機能し反射面２
４とおよび採用される印刷プロセスと適合するいずれかの適当な印刷媒体を使用
して印刷することができる。一つの適当な媒体は、高効率の拡散反射の艶消し白
インクである。シート材料の表面に印刷媒体を堆積させるために、スクリーン印
刷、グラビア印刷、オフセット印刷を含むあらゆる適当な印刷プロセスを使用す
ることができる。インクジェット印刷もまた採用されてよい。好ましいプロセス
では、印刷媒体は、従来からのシルクスクリーン印刷プロセスを使用して堆積さ
れる。それは、長期製作期間に適しているがそれでもなお抽出素子２７、２７’
のサイズに亙って適切な制御が維持されることを可能にする、多用途の比較的低
コストのプロセスであるためである。印刷媒体によって反射面２４を覆うべき程
度は、表面２４上に抽出素子２７、２７’の任意の線形に変化するパターンを提
供することと、ライトガイドの前面５の結果としての照明を抽出素子のまったく
無い場所での照明と比較することと、によって、特定のライトガイドに対して経
験的に確定することができる。そして、パターンは、要求される照明をもたらす
ためにその比較に基づいて調整される。

【００３０】 概して、ライトガイド１、３１の前面５に亙って照明のレベルを一定にするこ
とが要求されるが、所定の方法で前面５に亙って変化する照明のレベルを提供す
ることが望ましい場合もある。例えば、前面５に亙る照明のレベルを、照明され
ているイメージに一致させることができ、それによってイメージの明るい方の部
分がより多くの光を受け、イメージの暗い方の部分がそれより少ない光を受ける
。それは、例えば、まず、反射面２４に前面５の一様な照明を提供するために必
要な抽出素子２７、２７’のパターンを提供し、その後そのパターンにイメージ
によって決まる構成で配置されたさらなる抽出素子を重ねることによって、達成
することができる。例えば、さらなる抽出素子を、素子２７、２７’の上に直接
印刷することができ、あるいは、後にすでに印刷された表面２４に接着される別
個の透明シートに印刷することができる。代替態様として、ライトガイドの前面
５の光学シート材料１９の平滑面にさらなる抽出素子を提供することができ、そ
の場合、それらは、光キャビティ１３内からの入射光を反射すると共に透過させ
ることが可能な半透明材料で形成されなければならない。さらなる代替態様とし
て、抽出素子２７、２７’を反射面２４から（少なくともいくつかの領域におい
て）削除し、別の、イメージに関連する抽出素子を設けることができる。

【００３１】 先の段落において言及したタイプの構成を、図２および図３のような単一の光
源１１によって照明されるよう意図されたライトガイドについて、図９に模式的
に示す。ライトガイドの前面に一様な照明を提供するために必要な抽出素子２７
のパターンを有する反射面２４を、照明されるグラフィックイメージを有するシ
ート３５と組合せて示す。反射面２４上には、イメージに関連する構成で配置さ
れた別の抽出素子３９を有する透明シート３７が重ね合せられ、それによりイメ
ージの明るい方の部分がより多くの光を受け、イメージの暗い方の部分がそれよ
り少ない光を受ける。一般に、シート３５上のグラフィックイメージはデジタル
印刷されたイメージであり、その場合、イメージを印刷するために使用されるイ
メージデータファイルはまた、必要な場合はグラフィックイメージで使用される
インクの特質および人間の眼のスペクトル感度等の要素を考慮して、シート３７
上に抽出素子３９を印刷するためにも使用することができる。

【００３２】 図９は、別個のシート３７上に配置された別の抽出素子３９を示すが、代替的
にそれらを反射面２４上に配置することも可能である、ということが理解されよ
う。その場合、デジタル印刷プロセスを使用すると、必要な光抽出素子のすべて
（すなわち、素子２７と素子３９）を合せて表面２４上に容易に堆積することが
できる。

【００３３】 ライトガイド１、３１の光キャビティ１３の後面にシート材料２３を使用する
ことは、かかる材料は実際の印刷プロセス中のみでなく（シート材料が平坦な非
構造面を有するという事実が特定の利点である場合）ライトガイドの組立の前の
あらゆる後続の乾燥および保管段階中においても取扱いが容易であるため、都合
がよい。ライトガイドで使用する場合、反射シート材料２３は、光が後面６を通
って光キャビティ１３を離れないようにし、それにより前面５の照明の量を増大
させる。加えて、反射シート材料の表面におけるいかなる引掻き傷（例えば、ラ
イトガイドの取扱いまたは組立中にもたらされる可能性がある）も、前面５の照
明に悪影響を及ぼさない。さらに、抽出素子２７は平面反射面２４に印刷される
ため、抽出素子が規則的配列構造で配置される場合であってもより多くの妨害パ
ターンがもたらされる危険はない。

【００３４】 抽出素子２７、２７’を形成するために使用される印刷媒体は、それが適用さ
れるシート材料との適合性が要求される共に、その耐久性および乱反射特性が要
求されて選択される。高不透明な白インクが好ましく、スクリーン印刷プロセス
においてＵＶ硬化インクを使用することにより最良の印刷品質が得られる、とい
うことが分かった。スクリーン印刷により、シート材料２３上に堆積されるイン
ク層が、厚く、したがって比較的頑強でありかつかすれおよび変色の可能性が低
い、というさらなる利点が提供される。さらに、いくつかの印刷プロセスと異な
り、スクリーン印刷プロセスは、材料２３に対して高圧力の印加を必要とせず、
材料２３に対して損傷を与える可能性がより低い。それはまた、広範囲のサイズ
の広範囲の異なるシート材料に対して印刷媒体を塗布するためにも使用すること
ができる。しかしながら、光抽出素子２７、２７’を形成するために、例えばレ
ーザ印刷、インクジェット印刷、熱転写印刷およびサーマルインクジェット印刷
を含む他のプロセスが可能であるように、他の媒体を採用することができる。

【００３５】 場合によっては、抽出素子２７、２７’は、例えば被覆または噴霧プロセスを
使用する所望の構成での、シート材料の表面粗化あるいは乱反射材料（粒子を含
んでよい）の堆積を含む、他の方法によって形成されてよい。

【００３６】 図１〜図３または図６を参照して上述したような中空のライトガイドは、それ
が比較的軽量であるように製作することができる。それは、ライトガイドのサイ
ズが大型である（例えば大型の標識を照明するため）場合、特に手が届き難い場
所に取付けられる必要のある場合に、特に有利である。それはまた、より厚いラ
イトガイド（光キャビティ１３内により多くの光を入れる可能性を提供する）の
使用をより実際的にする。また、多くの異なるサイズのこのタイプのライトガイ
ドを、広く異なるアスペクト比（すなわち、異なる長さ／厚さ比）で製作するこ
とは比較的簡単である。例えば、このタイプのライトガイドを、５程度に小さく
１００程度に大きいアスペクト比で製作することができ、両方の場合で、効率的
に機能する。アスペクト比の小さいライトガイドは、光キャビティ１３に入った
光が窓５を通って放出される前に反射がより少ないという利点を提供する。した
がって、光抽出素子２７、２７’の構成に必要な精度のレベルがより低くなる。

【００３７】 照明標識の分野で特に重要なのは、図１〜図３および図６に示すタイプのライ
トガイドを、１０ｃｍ程度に小さい幅で、さらには標識のサイズによっては３ｃ
ｍ程度に小さい幅で製作することができる、という事実である。低アスペクト比
（一般に１０未満）を有し光源として従来の蛍光灯を使用するこのタイプのライ
トガイドは、中実のライトガイドを使用して得ることができる性能効率と好都合
に（場合によっては非常に好都合に）匹敵する性能効率を有することが分かった
。ライトガイドがより大きいアスペクト比を有する代替的な場合では、それらは
光源のある程度のずれを調整することが、中実のライトガイドより優れているこ
とが分かっている。

【００３８】 ライトガイド１、３１と共に採用される光源は、図示されるような細長い形態
を有する必要はない。例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む他の光源を採用
することができる。光源の形状によって、光をハウジング３の隣接する側面を通
って光キャビティ１３内に向けるために複数の光源が使用されてよい。その場合
、光抽出素子２７、２７’の表面被覆率もまた、光キャビティの横方向に（すな
わち、側面９、１０の間で）変化してよい。

【００３９】 図１〜図３および図６に示すライトガイドは、グラフィックディスプレイを照
明するために使用されるものとして上述したが、例えば液晶ディスプレイを照明
するため等他の目的のために使用することができる。

【００４０】 ここで、図１〜図３に示すタイプのライトガイドを組込んだ照明標識の例を説
明する。

【００４１】 前主面５を除くライトガイド１のハウジング３は、あらゆる適当な材料、例え
ばＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）による一体真空成形構成であってよい。代替的に、
ハウジングは、いずれかの適当な方法で互いに固定された、各々がハウジングの
一面を提供する例えばアクリル材料のいくつかの部分から形成されてよい。ハウ
ジングは、およそ６０×６０×４．５ｃｍである。

【００４２】 ハウジングの後主面６の内面は、フィルムの面に対して垂直な方向に少なくと
も９８％の反射率を有する、米国特許第５，８８２，７７４号および国際公開Ｗ
Ｏ９７／０１７７４号に述べられているタイプの鏡面反射の多層光学フィルムの
シート２３によって覆われる。ハウジング３内に面しているフィルム２３の面２
４は、図５に表されているように変化する表面被覆率を提供する印刷されたドッ
トパターンを有する。ドットパターンは、コンパクトディスクの印刷のために公
式化されたタイプの白色のＵＶ硬化インク（適当なインクは、イングランド、ハ
ンプシア州、ＥａｓｔｌｅｉｇｈのＮＯＲ−ＣＯＴＥから入手可能である）を使
用してフィルム２３の面２４上にスクリーン印刷された。インクによる面２４の
表面被覆率の変化は、面の単位面積辺りの一定のドットの数（約２０ドット／イ
ンチ（２．５４ｃｍ）を含むドットの横線に基づく）を維持しながらドットのサ
イズを変化させることによって達成することができる。

【００４３】 ハウジング３の１つの細幅側面７の内面は、プリズムがハウジング内に面しハ
ウジングのこの側の長縁に対して平行に延在するように配置される、上述した「
Ｓｃｏｔｃｈ^ＴＭＯｐｔｉｃａｌ Ｌｉｇｈｔｉｎｇ Ｆｉｌｍ」のシート１５
で覆われる。ハウジング３の対向する細長側面８の内面は、後主面６の内面と同
じであるがドットパターンが印刷されていない鏡面反射フィルム材料で覆われる
。ハウジング３の残りの２つの細幅側面９、１０の内面は、上述した「Ｌｉｇｈ
ｔ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｆｉｌｍ」で覆われる。

【００４４】 ハウジング３は、上述した「Ｓｃｏｔｃｈ^ＴＭＯｐｔｉｃａｌ Ｌｉｇｈｔｉ
ｎｇ Ｆｉｌｍ」のシート１９で、前主面５を形成して閉じられる。フィルムは
、プリズムがハウジングの外側にあり細幅側面７と細幅側面８との間を延在する
ように配置される。

【００４５】 このように形成されたライトガイドモジュールは、標識ハウジング内に取付け
られ、またそれには、高反射率のハウジング２５内において、ライトガイドハウ
ジング３の細幅側面７に隣接して配置され光をハウジング３内に向けるように配
置された、６０ｃｍ長の１４Ｗ蛍光管が設けられた。ハウジング３の前主面５は
、高度な一様性で、面５の正面に配置されたグラフィックイメージの有効な照明
を提供するために十分なレベルまで、照明された。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるライトガイドの斜視図である。

【図２】 図１に示すものと同様のライトガイドの模式的な斜視図であり、
ライトガイドが部分的に分解されている。

【図３】 図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩにおける分解形態のライトガイドの模式
的な断面図である。

【図４】 図１〜図３に示すタイプのライトガイドの後面を示す。

【図５】 図１〜図３に示すタイプのライトガイドの後面の特性を示すグラ
フである。

【図６】 別のライトガイドの図３と同様の図である。

【図７】 別のライトガイドの後面の図４と同様の図である。

【図８】 図７に示す後面についての、図５と同様のグラフである。

【図９】 図２および図３のライトガイドの変形された実施態様を示す。

───────────────────────────────────────────────────── 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，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ブルーノ・ミューラー ドイツ連邦共和国デー−40221デュッセル ドルフ、ドルマゲナー・シュトラーセ30番

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１および第２の対向する主面を有する導光光キャビティを
   画定するハウジングと、光を該主面の間に案内されるように一端から該キャビテ
   ィ内に向けるように配置された少なくとも１つの光源と、を具備し、該第１主面
   が、光が該光キャビティから放出されることを可能にする窓を備え、該第２主面
   が、該キャビティ内に面し光が該光キャビティから該窓を通って放出されるよう
   にするために所定の構成で乱反射光抽出素子が取付けられた鏡面反射面を有する
   シート材料を備えるライトガイド。
2. 【請求項２】 前記鏡面反射面が、あらゆる角度で該面に入射する光に対し
   て少なくとも９０％の反射率を有する、請求項１に記載のライトガイド。
3. 【請求項３】 前記鏡面反射面を有する前記シート材料は、前記ハウジング
   の内面に積層される、請求項１または２に記載のライトガイド。
4. 【請求項４】 前記光抽出素子は、乱反射材料で形成される印刷された素子
   である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のライトガイド。
5. 【請求項５】 前記光抽出素子が、前記鏡面反射面上に直接印刷される、請
   求項４に記載のライトガイド。
6. 【請求項６】 光抽出素子で覆われた前記鏡面反射面の面積の割合が、前記
   第２主面の全領域に亙って一定でない、請求項１〜５のいずれか１項に記載のラ
   イトガイド。
7. 【請求項７】 前記第２主面のいずれかの領域において、光抽出素子で覆わ
   れた前記鏡面反射面の前記面積の割合が前記光源からその領域の距離によって変
   化する、請求項６に記載のライトガイド。
8. 【請求項８】 光を、前記キャビティ内に前記最初に言及した光源と反対側
   の端部から、前記主面の間に案内されるように向けるように配置された第２光源
   を有する、請求項１〜７のいずれか１項に記載のライトガイド。
9. 【請求項９】 前記第１主面が、前記光キャビティから離れた側に複数の平
   行なプリズムを備える構造面を有する、請求項１〜８のいずれか１項に記載のラ
   イトガイド。
10. 【請求項１０】 照明されるディスプレイが、前記窓の正面に配置される、
    請求項１〜９のいずれか１項に記載のライトガイド。
11. 【請求項１１】 前記乱反射光抽出素子のうちの少なくともいくつかが、前
    記ディスプレイに関連する構成で前記鏡面反射面に取付けられる、請求項１０に
    記載のライトガイド。
12. 【請求項１２】 前記ディスプレイに関連する構成で、前記光キャビティ内
    に面している側に、前記窓に取付けられる乱反射光抽出素子を有する、請求項１
    ０に記載のライトガイド。
13. 【請求項１３】 実質的に、本明細書および添付図面のうちの図１〜図５、
    または図６〜図８、または図９によって変更された図１〜図５、または図９によ
    って変更された図６〜図８に図示されているライトガイド。