JP2015194606A - 内照表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】視認性と経済性の双方経路を両立させた内照表示装置の提供。
【解決手段】内照表示装置１０は、少なくとも内底面に正反射性材料１８を有する筐体１２と、筐体１２内に配置される少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）１４と、筐体１２の内底面に対向するように筐体１２に取付けられ、外部から筐体１２に入射する光の少なくとも一部を再帰性反射するとともに、筐体１２の内底面に面する側に照射する光の一部を反射する再帰性反射材料１６とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、内照式の表示装置に関する。

従来、道路標識や広告等の内照方式の表示体において、発光面全体から均一に光を発する面状発光体を使用することが知られている。例えば特許文献１には、「少なくとも１つの発光面（１１）とその発光面（１１）を限定して導光空間（１０）を形成するハウジング（１００）とから成る箱体（１）と、該箱体（１）の導光空間（１０）内に配置された少なくとも１つの光ファイバー（２）と、その光ファイバー（２）に供給された光を、光ファイバー（２）の側面から導光空間（１０）に漏光させる漏光手段（４）とを含んでなる発光体（２０）と、該発光面（１１）の導光空間（１０）側に存在し、前記発光体（２０）から導光空間（１０）に漏光した光が、発光面（１１）から箱体外部へ放出されるに際し、放出される光が発光面（１１）の全域にわたって略均一的な輝度が得られるようにする光均一化手段（３）とを含んでなる発光ユニットにおいて、前記発光体（２０）の光ファイバー（２）は、その光ファイバー（２）の一端に位置し箱体（１）外部と連通する光入射端（２１）と、その光ファイバー（２）の他端に位置し箱体（１）外部と連通する光出射端（２２）とを有し、前記漏光手段（４）は、前記発光体の光ファイバー（２）の周面の一部分に、光ファイバー（２）の長さ方向に大略沿って配置されていることを特徴とする、発光ユニット」が記載されている。

また、光透過性の再帰反射材料と、該再帰反射材料の背面側に配置した光源とを有する内照表示装置も知られている。例えば特許文献２には、「光透過性の基材（１２）と、その基材（１２）の表面を被覆する様に固着された光透過性の再帰反射シート（１１）とを含んでなる積層体からなり、全体として光透過性を有する反射材（１）において、前記基材（１２）の裏面には複数の凹部（１２１）が形成され、前記再帰反射シート（１１）の反射面（１０）には複数の凸部（１１１）が形成されていることを特徴とする、反射材」と、当該反射材及び光源（２）を箱体（３）内に配置してなる内照表示装置（１００）が記載されている。

さらに特許文献３には、「発光体部、再帰反射ボード及びケーシング部で構成されている表示装置であって、蓄光部材を再帰反射ボードへ設けて発光体の非点灯時に自らを発光させるようにし、該再帰反射ボードは、再帰反射する反射体部及び誘導部からなる表示装置」が記載されている。

特開平１１−１４２６５２号公報 特開２００１−２０２０４０号公報 特開２００６−０９１４６６号公報

大地震等の非常時に避難誘導するための避難誘導灯等の表示装置は、視認性の観点からはなるべく発光輝度が高く明るさのムラの少ないものが求められる一方で、経済性の観点からは、構造がシンプルでかつ低コストのものが望まれる。また、災害発生等に伴う停電時にも、表示装置として機能することが望まれる。

表示面全体が発光する面発光体は、輝度や明るさの均一性の点では有利であるが、構造が複雑で高コストとなりやすい。一方、近年急速に普及している発光ダイオード（ＬＥＤ）は比較的低電力で高い輝度が得られるが、ＬＥＤは実質点光源であるので、ＬＥＤを多数使用しないと明るさのムラの少ない表示装置を実現することが難しい。

そこで本発明は、視認性と経済性の双方を両立させ、災害発生等に伴う停電時にも表示装置として機能し得る内照表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、正反射性材料を少なくとも内底面に有する筐体と、前記筐体内に配置される少なくとも１つの発光ダイオードと、光透過性の再帰性反射材料であって、前記筐体の前記内底面に対向するように前記筐体に取付けられ、外部から前記筐体に入射する光の少なくとも一部を再帰性反射するとともに、前記再帰性反射材料の前記内底面に面する側に照射される光の一部を反射する、再帰性反射材料と、を備える、内照表示装置を提供する。

本発明によれば、ＬＥＤが配置された筐体内に設けた正反射性材料と、正反射性材料に対向配置された再帰性反射材料との組み合わせにより、災害発生に伴う停電時にも表示装置として機能するとともに、平均輝度が高く、明るさのムラの少ない内照表示装置が提供される。

本発明の好適な実施形態に係る内照表示装置の分解斜視図である。 図１の内照表示装置の概略断面図である。 内照表示装置の表示面の概略図であり、照度測定を行った箇所を示す図である。

本発明に係る内照表示装置は、正反射性材料を少なくとも内底面に有する筐体と、筐体内に配置される少なくとも１つの発光ダイオードと、光透過性の再帰性反射材料とを備えることを特徴とする。この再帰性反射材料は、筐体の内底面に対向するように筐体に取付けられ、外部から筐体に入射する光の少なくとも一部を再帰性反射するとともに、該再帰性反射材料の内底面に面する側に照射される光の一部を反射する。

本明細書において、「正反射性」とは、一方向からの光が、ほぼ拡散することなく、別のほぼ一方向に反射される性質をいう。本明細書で「光」という場合は、特に断らない限り、可視域の光をいう。よって、「光透過性」とは、少なくとも可視域の光の一部を透過する性質をいうものとする。

図１は、本発明の好適な実施形態に係る内照表示装置１０の分解斜視図であり、図２は内照表示装置１０の概略断面図である。内照表示装置１０は、筐体１２と、筐体１２内に配置される少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）１４と、筐体１２の内底面に対向するように筐体１２に取付けられた再帰性反射材料１６とを備える。なお図２では、明瞭化のために筐体の厚さ方向（上下方向）の縮尺を拡大している。

筐体１２は、図示例では平面形状が略矩形の箱状部材であり、再帰性反射材料１６が取り付けられる上面部は開口しており、その少なくともその内底面に正反射性材料１８を有する。正反射性材料１８は、入光する光を実質的に鏡面反射する材料であり、好ましくは９５％以上、より好ましくは９７％以上の反射率を有する。また正反射性材料１８は、板状又はシート状の正反射性材料を、樹脂製又は金属製等の筐体１２の内底面に貼り付けることによって形成してもよいし、金属蒸着等によって形成してもよい。また正反射性材料１８は、少なくとも筐体１２の内底面に設けられるが、筐体１２の内側面２０にも設けられることが好ましい。なお、筐体１２の平面形状は、矩形に限定されるものではなく、表示装置の機能や表示デザインに応じて、円形や多角形、もしくは不定形の種々の形状をとることができる。

再帰性反射材料１６は、筐体１２とは反対側の第１の面２２において、入射した光をその入射方向に反射（いわゆる再帰反射）する材料であり、表示装置外部より入射した光に対し再帰性反射性能を発揮することができる。一方、筐体１２の内底面に面する第２の面２４においては再帰反射性を具備する必要はない。また再帰性反射材料１６は、板状又はシート状の部材として提供可能であり、再帰性反射材料１６が比較的柔軟なシート状部材である場合は、図示するように、筐体１２と再帰性反射材料１６との間に透明又は半透明の支持板２６を設け、再帰性反射材料１６の撓みを防止することができる。

また、再帰性反射材１６は、光透過性を備えており、可視域の光に対し、例えば２０％以上、３０％以上、より好ましくは４０％以上の全光線透過率を有する。再帰性反射材１６が光透過性を有することで、筐体１２内に備えたＬＥＤ１４の光で効率良く第１の面２２上の表示面を照らすことができる。

ＬＥＤ１４は、電力供給によって発光する発光体であり、例えば、ガリウム砒素、窒化ガリウム等の化合物に電流を流して光を発光させる発光素子が使用可能であるが、図２に示すように、ＬＥＤ１４上部に略半球ドーム状の配光レンズ２８を配置し、ＬＥＤ１４からの光の出射強度を制御（例えば光の強度分布が±８０°においてピークとなる）してもよい。また図示例では、１つのＬＥＤ１４が筐体１２の内底面の略中央に配置されているが、複数のＬＥＤを任意の位置に適当な間隔で配置してもよい。例えば、筐体１２の側面や底面の端部に、１つ以上のＬＥＤ１４を配列することも可能である。

また図１に示すように、ＬＥＤ１４には、独立した電源、例えば太陽光発電パネル（ソーラーパネル）２９及びバッテリー（電源）３０を備えた太陽光発電システム３１を電気的に接続してもよく、これによりＬＥＤ１４は、別途の電源を用意しなくとも、太陽光発電パネル２９の受光によって発光することができる。つまり内照表示装置１０は、ＬＥＤ１４に電力供給するように構成された太陽光発電システム３１に接続されることにより、昼間時は太陽光等によってＬＥＤ１４が発光する表示装置として使用できる一方、夜間は再帰性反射材料１６によって自動車のヘッドライトや通行者の懐中電灯の等を再帰反射する表示装置として使用可能である。なお図２では、太陽光発電システムは図示を省略している。

このように、表示装置１０が独立した発電システムを有することで、災害時において停電が発生しても、ＬＥＤ１４の電源を確保できる。また、ＬＥＤ光源を使用できない場合にも、再帰性反射材料１６を備えることで、車のヘッドライトや懐中電灯等の外部光の存在により表示機能を維持することができる。なお、太陽光発電システム３１が、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、あるいはキャパシタ等を用いて蓄電機能を備えることで、夜間も電源を確保できるようにすることもできる。

再帰反射性材料１６の再帰反射性構造には、特に限定はなく、既存の種々の構造を使用できる。例えば、「ビーズ型」と呼ばれる微小球レンズ構造を用いることもできるし、あるいは、「プリズム型」と呼ばれる、角すい形状を備えたキューブコーナー素子構造を使用してもよい。

図２を参照しつつ、プリズム型再帰性反射材料１６の構成等について説明する。再帰性反射材料１６は、上述の第１の面２２を有する表面層３２と、表面層３２の第１の面２２とは反対側の面に取付けられ、微細構造を有するキューブコーナー層３４と、キューブコーナー層３４の、表面層３２に取付けられた側とは反対側に取付けられたシーリングフィルム３６とを有し、シーリングフィルム３６と支持板２６とが接着層３８によって互いに接着されている。キューブコーナー層３４とシーリングフィルム３６との間には空気層４０が形成され、またシーリングフィルム３６は部分的に表面層３２側に隆起し、その隆起部分４２はキューブコーナー層３４の微細構造内に食い込むようになっている。なお表面層３２（第１の面２２）には、画像や文字等の視覚情報４４が、印刷等により形成されており、表示装置１０の表示面を形成している。

接着層３８は、例えば透明のポリアクリル系樹脂が使用可能であり、これに酸化チタンを含有させることもできる。またシーリングフィルム３６は、例えば酸化チタンを含有したポリエステル系樹脂が使用可能であり、後述するように光透過性及び光反射性の双方を具備する。

シーリングフィルム３６は一定の反射率、すなわちＬＥＤ１４からの光を反射し又は透過する性質を有する。例えば、ＬＥＤ１４からの光のうち、シーリングフィルム３６の隆起部分４２に到達した光の少なくとも一部は、キューブコーナー層３４の微細構造を通過しないので変向されずにそのまま表面層３２から出射し（矢印４６）、シーリングフィルム３６の隆起部分４２以外の部分に到達した光の少なくとも一部は、キューブコーナー層３４の微細構造によって変向されて表面層３２から出射する（矢印４８）。また、シーリングフィルム３６は一定の反射率を有するので、ＬＥＤ１４からの光の一部はシーリングフィルム３６と正反射性材料１８との間で繰り返し反射され、最終的には表面層３２から出射する（矢印５０）。

本願発明では、筐体１２の内面に正反射性材料を設けているので、光が矢印５０のような経路を経た場合でも減衰（拡散・吸収）が少なく、結果として表示装置としての明るさを高めることができる。また光が矢印５０のような経路に沿って進む場合は、光は表面層３２の周縁部近傍から出射される傾向が強いので、本実施形態のように１つのＬＥＤを筐体の中央に配置した場合であっても、中央と周縁部とで明るさのムラが減少する。

筐体１２の内面に設けられる正反射性材料１８の反射率は、好ましくは９５％以上であり、より好ましくは９７％以上である。このように高い反射率の正反射性材料１８を使用することより、ＬＥＤ１４の光を効率良く表示面の照明に利用できる。またシーリングフィルム３６の面（図１では第２の面２４、すなわち再帰性反射材料１６の裏面に相当）の反射率は、高いほど上述の矢印５０のような経路に沿って移動する光の量が増えるので照度ムラは向上する一方、低いほど表示装置全体の輝度が向上する。そこで再帰性反射材料１６の裏面の反射率の下限は４０％が好ましく、より好ましくは５０％であり、一方上限は、９０％が好ましく、より好ましくは８０％である。

図２における寸法ｄは、筐体底面と支持体２６との距離である。ここで距離ｄは、大きいほど表示面中央部と周縁部との照度差が小さくなる一方、小さいほど表示装置全体の輝度が向上する。そこで距離ｄの下限は３０ｍｍが好ましく、より好ましくは３５ｍｍであり、一方上限は、８０ｍｍが好ましく、より好ましくは５０ｍｍである。

以下、本発明に係る内照表示装置の非限定的実施例を、比較例とともに説明する。先ず、実施例１では、平面形状が概ねＡ３サイズ（２９７×４２０ｍｍ）の矩形である厚み０．５ｍｍのアルミニウム製の筐体を用意し、該筐体の内底面及び内側面に、正反射性材料として３Ｍ社製のデイライティングフィルム（品番：ＤＦ２０００ＭＡ、厚さ０．６ｍｍ、反射率９６．８％）を貼付した。そして該筐体の内底面の中央に、３Ｍ社製ＬＥＤモジュール（品番：ＶＬ３−８０００）を１つ配置した。次に、支持板として三菱レーヨン社製アクリル拡散板（品番：ＥＸ４３２、厚さ３ｍｍ）を筐体の上面部に取付け、さらに該支持板に、再帰性反射材料として３Ｍ社製の超高輝度反射シート広角プリズム型（品番：４０９０Ｔ）を取付けた。なお筐体底面と支持体との距離ｄは、３５ｍｍであった。

実施例２は、再帰性反射材料を３Ｍ社製の超高輝度反射シート広角プリズム型（品番：４０９０Ｔ）から同社製の超高輝度反射シート広角プリズム型（品番：４０９０）に置換したことを除けば、実施例１と同等である。なお品番４０９０Ｔ及び４０９０は、図２に示した再帰性反射材料１６と概ね同等の構造を有し、それらの光線透過率はそれぞれ、３９．４％及び２３．１％であった。また品番４０９０Ｔ及び４０９０の裏面、すなわち筐体の内底面に面する側の面における反射率は、それぞれ５７．３％及び７１．２％であった。なお実施例、比較例において、全光線透過率および反射率等の光学測定は、いずれもＪＩＳ Ｋ７３６１−１に準じて行った。

比較例１は、正反射性材料を３Ｍ社製のデイライティングフィルム（品番：ＤＦ２０００ＭＡ、厚さ０．６ｍｍ）から同社製のライトエンハンスメントフィルム（ＬＥＦ）（品番：３６３５−１００）に置換したことを除けば、実施例１と同等である。なおＬＥＦ（品番：３６３５−１００）は、一般に高反射材料としてパネル内面等に使用され得る拡散反射板（拡散反射率９３．５％）である。

比較例２は、正反射性材料を３Ｍ社製のデイライティングフィルム（品番：ＤＦ２０００ＭＡ、厚さ０．６ｍｍ）から同社製のスコッチカル（登録商標）フィルム（品番：ＳＣ００１）に置換したことを除けば、実施例１と同等である。なおスコッチカル（登録商標）フィルム（品番：ＳＣ００１）は、一般に白材料としてパネル内面等に使用され得る拡散反射板（拡散反射率８６．６％）である。

比較例３は、再帰性反射材料を使用していないことを除けば、実施例１と同等である。

上述の実施例及び比較例に係る内照表示装置の評価は以下のようにして行った。先ず、ＬＥＤモジュールの通電開始後（発光開始後）から１５分を経過した時点で、再帰性反射材料の第１の面（筐体とは反対側の面）上の２点において照度（ルクス）の測定を行った。当該２点は、図３に示すように、略Ａ３サイズの再帰性反射材料（表示面）の中央（位置Ｐ１）と、該表示面の１つの角部近傍（具体的には角部から縦方向に１０ｍｍ、横方向に１０ｍｍ内側の位置）（位置Ｐ２）との２箇所に設定した。なお図３に示す寸法数値の単位はｍｍ（ミリメートル）である。また照度の測定には、コニカミノルタ社製の色彩照度計（品番：ＣＬ−２００）を用いた。

また表示面全体の均一性を表す指標として、位置Ｐ１での照度に対する位置Ｐ２の照度（Ｐ２／Ｐ１）を求めた。さらに、表示面全体の明るさを示す指標として、該表示面の平均輝度（カンデラ／ｍ²）を測定した。なお輝度は、ニコン社製のデジタル一眼レフカメラ（品番：Ｄ９０）を用いて得たデータを解析処理することにより求めた。

以上の結果をまとめたものが表１である。同表からわかるように、実施例１及び２では、比較例に比べ高い照度均一性（Ｐ２／Ｐ１）が得られた。また実施例１及び２は、再帰性反射材料を使用していない比較例３を除けば、いずれの比較例に対しても有意に高い平均輝度が得られた。

表２は、本発明の実施例及び比較例に係る内照表示装置の器具効率の測定結果を示す。実施例１及び２、並びに比較例１及び２は表１に記載のものと同等である。

表２に記載の実施例及び比較例に係る内照表示装置の器具効率は、以下のようにして測定した。先ず、ＬＥＤを発光させて、各表示装置の光束（ルーメン）を積分球を用いて測定し、測定された光束をＬＥＤに供給した電力（Ｗ）で除算して各表示装置の発光効率（ｌｍ／Ｗ）を求めた。次にこれらの発光効率を、ＬＥＤモジュール単体で測定した発光効率（表２に「参考」として記載）で除算し、各表示装置についての器具効率（％）を求めた。なお測定は、コニカミノルタ社製ＩＰＳ１０００モデル、測光器ＣＡＳ１４０ＣＴを用いて、測定環境温度（Ｔａ）２５℃にて実施した。

表２からわかるように、実施例は比較例に比べ光束が高く、故に表示装置としての器具効率も高かった。

本発明によれば、実質点光源のＬＥＤを１つのみ具備する場合であっても、輝度（発光効率）の低下が少なく、照度の均一性の高い内照表示装置が提供される。

１０ 内照表示装置
１２ 筐体
１４ ＬＥＤ
１６ 再帰性反射材料
１８ 正反射性材料
２６ 支持板
３１ 太陽光発電システム
３２ 表面層
３４ キューブコーナー層
３６ シーリングフィルム
４４ 視覚情報

Claims (5)

1. 正反射性材料を少なくとも内底面に有する筐体と、
   前記筐体内に配置される少なくとも１つの発光ダイオードと、
   光透過性の再帰性反射材料であって、前記筐体の前記内底面に対向するように前記筐体に取付けられ、外部から前記筐体に入射する光の少なくとも一部を再帰性反射するとともに、前記再帰性反射材料の前記内底面に面する側に照射される光の一部を反射する、再帰性反射材料と、
   を備える、内照表示装置。
2. 前記再帰性反射材料の、前記筐体の前記内底面に面する側の面の反射率は、４０％以上かつ８０％以下である、請求項１に記載の内照表示装置。
3. 前記正反射性材料の反射率は９５％以上である、請求項１又は２に記載の内照表示装置。
4. 前記再帰性反射材料の全光線透過率は２０％以上である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の内照表示装置。
5. 前記発光ダイオードに電力を供給するように構成された太陽光発電システムをさらに有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の内照表示装置。

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