JP5558612B1 - 蓄光発光積層体及びそれを用いた蓄光発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高い蓄光効率と大きな発光強度を有する蓄光発光積層体及びそれを用いた蓄光発光装置を提供する。
【解決手段】透明な導光層１９と、導光層１９に密接した蓄光材層２３とを有する蓄光発光部２４を２以上積み重ねて形成される蓄光発光積層体１２であって、導光層１９は、１０〜５００μｍの厚さを有し、蓄光材層２３は、１０〜４００μｍの厚さで、導光層１９上に当接して分散配置される蓄光材粒子２２と、蓄光材粒子２２の間に形成される導光路２８とを有している。
【選択図】図４

Description

本発明は、高い蓄光効率と大きな発光強度を有する蓄光発光積層体及びそれを用いた蓄光発光装置に関する。

夜間や暗所における案内表示を行うものとして、例えば、特許文献１には、蓄光材料を含む樹脂組成物が塗布された透明板からなる表示手段と、表示手段に紫外線を照射する紫外線光源と、紫外線光源に電力を間欠的に与える光源点灯制御手段とを備えた表示装置が開示されている。また、特許文献２には、酸化系蓄光物の粉砕物を板状に成形した蓄光材と、白色のＬＥＤの光源とを備え、光源を点滅制御して、光源が発光した光エネルギーの一部を蓄光材に蓄積し、光源が消灯している間に蓄光材に蓄積した光エネルギーを残光として発光する案内表示板が開示されている。更に、特許文献３には、表示部を有する表示板と、表示板の裏面に設けられ、蓄光剤を混入した蓄光シートと、蓄光シートの裏面に設けられ、光を均一状に分散しながら透過させる乳白色プレートと、乳白色プレートの裏面に設けられる導光板と、導光板の裏面位置に配置され、蓄光シートに光を照射するＬＥＤライトと、ＬＥＤライトと導光板の裏面側に設けられ、蓄光シートの隠蔽層機能を有する鏡面反射板とを備え、ＬＥＤライトの点灯と消灯を繰返し、ＬＥＤライトの点灯時に光を蓄光シートに蓄光し、ＬＥＤライトの消灯時に蓄光シートを発光させて表示部を視認させる表示器が開示されている。

特開平９−２３０８１２号公報 特開２００９−９８４２１号公報 特開２０１１−６５１１６号公報

しかしながら、特許文献１の表示装置の表示手段では蓄光材料が透明板上に重なり合って、特許文献２の案内表示板の蓄光材では酸化系蓄光物の粉砕物が重なり合って、特許文献３の蓄光シート中では蓄光剤が重なり合って存在している。このため、表示手段、蓄光材、蓄光シート（以下、単に蓄光発光器という）に向けて外部から光を照射すると、光の照射方向の下流側に存在する蓄光材料、酸化系蓄光物の粉砕物、蓄光剤（以下、単に蓄光発光物という）は、上流側に存在する蓄光発光物により光が遮られて（影が形成されて）、光が届かないことになる。このため、使用している蓄光発光物の中で、実際に蓄光して発光する蓄光発光物は部分的となり、発光強度が低いという問題を有している。

このため、使用する蓄光発光物の量を増加することにより、光を照射した際に蓄光される蓄光発光物の量を多くして、大きな発光強度を確保することが行われているが、蓄光発光物は高価なため、使用量が多くなると製造コストが増加するという問題が生じる。また、蓄光発光物の粒径を大きくすることにより、蓄光発光物からの発光強度を向上させることも可能であるが、蓄光発光物の粒径を大きくすると、蓄光発光器を作製する際に種々の問題が生じる。例えば、特許文献１の表示装置では、表示手段を形成する際、作製した樹脂組成物において蓄光材料が沈降により分離するという問題が生じ、更に、スクリーン印刷により樹脂組成物を透明板に塗布しようとすると、粒径の大きな蓄光材料はスクリーンメッシュを通過することができないという問題が生じる。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、高い蓄光効率と大きな発光強度を有する蓄光発光積層体及びそれを用いた蓄光発光装置を提供することを目的とする。

前記目的に沿う第１の発明に係る蓄光発光積層体は、透明な導光層と、該導光層に密接した蓄光材層とを有する蓄光発光部を２以上積み重ねて形成される蓄光発光積層体であって、
前記導光層は、１０〜５００μｍの厚さを有し、
前記蓄光材層は、１０〜４００μｍの厚さで、前記導光層上に当接して分散配置される蓄光材粒子と、該蓄光材粒子の間に形成される導光路とを有し、しかも前記導光層は、粒径が該導光層の厚さの０．５〜５０％の範囲となる透明粒子Ｐを、０．１〜７０体積％有する。

第１の発明に係る蓄光発光積層体において、前記蓄光材層は、粒径が前記蓄光材粒子の平均粒径の０．５〜５０％の範囲となる透明粒子Ｑを、０．１〜７０体積％有するのが好ましい。

また、前記目的に沿う第２の発明に係る蓄光発光積層体は、透明な導光層と、該導光層に密接した蓄光材層とを有する蓄光発光部を２以上積み重ねて形成される蓄光発光積層体であって、
前記導光層は、１０〜５００μｍの厚さを有し、
前記蓄光材層は、１０〜４００μｍの厚さで、前記導光層上に当接して分散配置される蓄光材粒子と、該蓄光材粒子の間に形成される導光路とを有し、しかも前記蓄光材層は、粒径が前記蓄光材粒子の平均粒径の０．５〜５０％の範囲となる透明粒子Ｑを、０．１〜７０体積％有することが好ましい。

前記目的に沿う第３の発明に係る蓄光発光装置は、第１、第２の発明に係る蓄光発光積層体を備えた蓄光発光手段を有している。

第３の発明に係る蓄光発光装置において、前記蓄光発光積層体の前記蓄光材粒子は長残光性とすることができる。
ここで、長残光性とは、蓄光が停止した後に開始する発光の継続時間が、例えば、５〜１５時間であることをいう。

第３の発明に係る蓄光発光装置において、太陽光を受光し集光して前記蓄光発光積層体の表面に現れている前記導光層に向けて放射する太陽光供給手段を有する構成とすることができる。

第３の発明に係る蓄光発光装置において、前記蓄光発光積層体の前記蓄光材粒子は短残光性であって、ソーラーパネルを備え、該ソーラーパネルで発電した電力を充電しながら一部を出力する太陽光発電手段と、該太陽光発電手段から供給される電力で発光する発光部を備えた光源手段と、前記蓄光発光積層体の表面に現れている前記導光層に対して平行に配置され、前記発光部で発生した光を受光し該導光層に向けて均一に照射する板状の受光照射手段とを有する構成としてもよい。
ここで、短残光性とは、蓄光が停止した後に開始する発光の継続時間が、例えば、１０秒間〜１０分間であることをいう。

第３の発明に係る蓄光発光装置において、前記発光部は近紫外線領域の光を放出するＬＥＤであることが好ましい。

第３の発明に係る蓄光発光装置において、前記発光部の点灯時間及び消灯時間をそれぞれ制御して、前記蓄光発光積層体の平均発光強度が調節されることが好ましい。
ここで、平均発光強度とは、発光の継続時間内における発光の積分強度をさす。

第３の発明に係る蓄光発光装置において、太陽光を受光し集光して前記受光照射手段に供給する太陽光集光部を有する構成とすることもできる。

第１、第２の発明に係る蓄光発光積層体及び第３の発明に係る蓄光発光装置においては、蓄光発光部では、導光層から蓄光材層に入射した光の一部は蓄光材層の蓄光材粒子で反射されて導光層に入射し、入射した光の一部は導光層で反射されて再び蓄光材層に入射することになる。このため、光は導光層から蓄光材層に対して種々の方向から入射することになって、蓄光材層に含まれる蓄光材粒子が、光の照射方向に重なり合って存在していても、蓄光材粒子に光を照射することが可能になる。そして、蓄光材層には導光路が存在するため、導光路に入射した光の一部は蓄光材層を通過して蓄光材層（蓄光発光部）の外部に放出され、残部は導光路の周囲に存在している蓄光材粒子と乱反射を繰返しながら導光路を通過して蓄光材層（蓄光発光部）の外部に放出される。その結果、蓄光材層に含まれる蓄光材粒子を効率的に蓄光させることができる。
また、蓄光発光部の外部に放出された光は、隣り合う蓄光発光部の導光層に入射し、入射した光の一部は、この蓄光発光部を通過して、更に隣り合う蓄光発光部の導光層に入射する。このため、蓄光発光積層体を構成している各蓄光発光部に光を入射させることができ、各蓄光発光部に含まれる蓄光材粒子に十分な蓄光を行うことが可能になり、蓄光発光積層体では高い蓄光効率が達成される。そして、蓄光発光積層体を構成している各蓄光発光部の蓄光材層で発光した光は、一部は直接、残部は蓄光材層中の導光路を通過して、隣り合う蓄光発光部の導光層に入射することができるので、蓄光発光積層体中の各蓄光発光部で発光した光を、蓄光発光積層体の外部に効率的に放射させることができる。その結果、蓄光発光積層体では大きな発光強度が実現できる。

第１の発明に係る蓄光発光積層体において、導光層が、粒径が導光層の厚さの０．５〜５０％の範囲となる透明粒子Ｐを、０．１〜７０体積％有する場合、導光層内に透明粒子Ｐを分散させることができ、導光層内に入射した光を透明粒子Ｐに入射させて屈折及び乱反射を生じさせ、導光層内に入射した光を効率的に拡散させることができる。これにより、導光層の他面に当接して配置される蓄光材層の蓄光材粒子に対して種々の方向から光を照射することができる。

第１、第２の発明に係る蓄光発光積層体において、蓄光材層が、粒径が蓄光材粒子の平均粒径の０．５〜５０％の範囲となる透明粒子Ｑを、０．１〜７０体積％有する場合、蓄光材粒子間に透明粒子Ｑを分散させることができ、透明粒子Ｑと導光路が連結することによる新たな光導通路が形成されるため、蓄光材層に入射した光は蓄光材層を効率的に通過することができる。更に、透明粒子Ｑに入射した光は透明粒子Ｑで屈折及び乱反射を起こし蓄光材層の光導通路内に拡散するため、光導通路の周囲に存在する蓄光材粒子の蓄光効率を向上させて発光効率を向上させることができると共に、蓄光材粒子で発光した光を蓄光材層から効率的に放出させることができる。

第３の発明に係る蓄光発光装置において、蓄光発光積層体の蓄光材粒子が長残光性である場合、屋外であれば太陽光を、屋内であれば照明機器等からの光を、蓄光発光積層体の表面に現れている蓄光材層を介して蓄光発光積層体内に取り込んで、蓄光材粒子の蓄光を行うことができ、夜間に蓄光材粒子の発光を連続して行うことができる。

第３の発明に係る蓄光発光装置において、太陽光を受光し集光して蓄光発光積層体の表面に現れている導光層に向けて放射する太陽光供給手段を有する場合、蓄光発光積層体内に光を直接取り込むことが困難であっても、蓄光材粒子の蓄光を行うことができ、夜間に蓄光材粒子の発光を連続して行うことができる。

第３の発明に係る蓄光発光装置において、蓄光発光積層体の蓄光材粒子が短残光性である場合、発光強度の大きな光を得ることができる。そして、ソーラーパネルを備え、ソーラーパネルで発電した電力を充電しながら一部を出力する太陽光発電手段と、太陽光発電手段から供給される電力で発光する発光部を備えた光源手段と、蓄光発光積層体の表面に現れている導光層に対して平行に配置され、発光部で発生した光を受光し導光層に向けて均一に照射する板状の受光照射手段とを有する場合、蓄光材粒子が発光して蓄光量が減衰しても、光源手段を用いて蓄光材粒子の蓄光状態を安価に（容易に）回復させることができる。これにより、蓄光発光装置において、一定強度の発光状態を長時間に亘って安価に（容易に）継続させることができる。

第３の発明に係る蓄光発光装置において、発光部が近紫外線領域の光を放出するＬＥＤである場合、蓄光材粒子の蓄光を短時間で効率的に行って一定強さ（一定光量）の発光を行うことができる。

第３の発明に係る蓄光発光装置において、発光部の点灯時間及び消灯時間をそれぞれ制御して、蓄光発光積層体の平均発光強度が調節される場合、例えば、海抜表示パネル、避難場所表示パネル、緊急時避難誘導パネル等のように、通常時（非使用目的時）は光害防止の観点から明るさを抑え、緊急時（使用目的時）にのみ明るさを強くする運用が容易に可能となる。

第３の発明に係る蓄光発光装置において、太陽光を受光し集光して受光照射手段に供給する太陽光集光部を有する場合、蓄光発光積層体内に太陽光を直接取り込むことが困難であっても、蓄光材粒子の蓄光を行うことができる。

（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係る蓄光発光装置の正面図、側断面図である。 図１（Ｂ）のＲ−Ｒ矢視図である。 蓄光発光手段の説明図である。 蓄光発光積層体の説明図である。 蓄光発光積層体の作用の説明図である。 本発明の第１の実施の形態に係る蓄光発光装置の変形例の説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、本発明の第２の実施の形態に係る蓄光発光装置の正面図、側断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、本発明第２の実施の形態に係る蓄光発光装置の変形例の正面図、側断面図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１（Ａ）、（Ｂ）、図２に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る蓄光発光装置１０は、例えば、情報を記載した表示パネル１１を暗所で背面側から照明して、情報を表示するものである。そして、蓄光発光装置１０は、短残光性の蓄光材粒子２２（図４参照）を含む蓄光発光積層体１２を備えた蓄光発光手段１３と、ソーラーパネル１４を備え、ソーラーパネル１４で発電した電力をバッテリー１５に充電し、ソーラーパネル１４が非発電状態の際にバッテリー１５に充電した電力を出力する太陽光発電手段１６と、太陽光発電手段１６から供給される電力で発光して近紫外線領域の光を放出するＬＥＤ１７（発光部の一例）を備えた光源手段１８と、ＬＥＤ１７で発生した光を受入れて、蓄光発光積層体１２の表面に現れている導光層１９（図３参照）に向けて均一に照射する板状の受光照射手段２０とを有している。なお、符号２１は、表示パネル１１、蓄光発光手段１３、太陽光発電手段１６の一部、光源手段１８、及び受光照射手段２０を保護する収納ケースである。以下、詳細に説明する。

図３に示すように、蓄光発光積層体１２は、透明な導光層１９と、導光層１９に密接した蓄光材層２３とを有する蓄光発光部２４を２以上（図１では２）積み重ねて形成されている。ここで、蓄光発光積層体１２の積層方向の一方側の表面には導光層１９が現れ、他方側の表面には蓄光材層２３が現れている。そして、蓄光発光積層体１２の表面に現れた導光層１９には反射層２５が当接して設けられている。反射層２５はハーフミラー特性を備えた、例えば、厚さが１０〜２００ｎｍのアルミニウム薄膜であり、反射層２５に対して所定距離、例えば、０を超え０．５ｍｍ以下の隙間ｇを設けて板状の受光照射手段２０が対向配置している。即ち、受光照射手段２０は、蓄光発光積層体１２の表面に現れている導光層１９に対して平行に配置されている。また、蓄光発光積層体１２の表面に現れた蓄光材層２３には、導光層１９と同一厚さ、同一構成の導光層２６が当接して設けられ、導光層２６には更に透明の表面保護層２７（例えば、厚さが０．２〜３ｍｍのアクリル樹脂層）が設けられている。

図４に示すように、導光層１９は、１０〜５００μｍの厚さｔ１を有し、例えばアクリル樹脂等の透明樹脂で形成されている。蓄光材層２３は、１０〜４００μｍの厚さｔ２で、導光層１９上に当接して分散配置される蓄光材粒子２２（例えば、粒径が１０〜２００μｍ）と、蓄光材粒子２２の間に形成される導光路２８とを有している。導光層１９の厚さｔ１を１０〜５００μｍとすることで、導光層１９を通過する光の強度減衰を抑制することができると共に、導光層１９内を進行して導光層１９と蓄光材層２３との界面で反射した光を導光層１９で多重反射させて導光層１９を通過させることができる。蓄光材層２３の厚さｔ２が１０〜４００μｍの場合、蓄光材粒子２２の粒径を調整することで、形成される導光路２８が蓄光材層２３を貫通する状態にすることが容易となる。これにより、蓄光材層２３に入射した光の一部は蓄光材層２３を容易に通過することができ、蓄光材層２３に当接する導光層１９に入射することができる。また、導光路２８の周囲に存在する蓄光材粒子２２で発光した光は、導光路２８を介して蓄光材層２３を容易に通過して、蓄光材層２３に当接する導光層１９に入射することができる。

反射層２５を設けることにより、反射層２５を介して導光層１９に入射した光が、導光層１９と蓄光材層２３との界面で反射して導光層１９から外部に放出されることを防止できる。また、導光層２６を設けることで、蓄光材層２３を導光層１９、２６で挟持することができ、蓄光発光積層体１２の積層方向における対称性を高めることができ、蓄光発光積層体１２の積層方向における非対称変形を防止できる。なお、受光照射手段２０は、反射層２５に当接させてもよい。

図４に示すように、導光層１９、２６中には、導光層１９、２６の厚さｔ１の０．５〜５０％の範囲の粒径を有する透明粒子Ｐが、０．１〜７０体積％含有されている。透明粒子Ｐの粒径が導光層１９、２６の厚さｔ１の０．５〜５０％の範囲とすることで、導光層１９、２６中に透明粒子Ｐを分散させることができる。これにより、導光層１９、２６内を進行する光を透明粒子Ｐに入射させて屈折及び乱反射を生じさせることができ、導光層１９、２６内に入射した光を効率的に拡散させることができる。その結果、導光層１９に当接する蓄光材層２３、導光層２６に当接する表面保護層２７に対してそれぞれ種々の方向から光を照射することができる。ここで、透明粒子Ｐの粒径が導光層１９、２６の厚さｔ１の０．５％未満では、光の拡散効率が低くなって好ましくない。一方、透明粒子Ｐの粒径が導光層１９、２６の厚さｔ１の５０％を超えると、光の減衰が大きくなって好ましくない。また、透明粒子Ｐの含有量が０．１体積％未満では、導光層１９、２６内に入射した光の拡散効率が低くなって好ましくない。一方、透明粒子Ｐの含有量が７０体積％超では、導光層１９、２６を通過する光の減衰が大きくなって好ましくない。

蓄光材層２３中には、蓄光材粒子２２の平均粒径の０．５〜５０％の範囲の粒径を有する透明粒子Ｑが、０．１〜７０体積％含有されている。透明粒子Ｑの粒径が蓄光材粒子２２の平均粒径の０．５〜５０％の範囲とすることで、蓄光材粒子２２間に透明粒子Ｑを分散させることができ、透明粒子Ｑと導光路２８が連結することによる新たな光導通路を形成することができる。その結果、蓄光材層２３に入射した光は蓄光材層２３を効率的に通過することができる。更に、透明粒子Ｑに入射した光は透明粒子Ｑで屈折及び乱反射を起こし蓄光材層２３の光導通路内に放出されるため、光導通路の周囲に存在する蓄光材粒子２２の蓄光効率を向上させて発光効率を向上させることができる。そして、蓄光材粒子２２の蓄光により発光した光は、光導通路を通過して蓄光材層２３から効率的に放出することができる。ここで、透明粒子Ｑの粒径が蓄光材粒子２２の平均粒径の０．５％未満では、光の拡散効率が低くなって好ましくない。一方、透明粒子Ｑの粒径が蓄光材粒子２２の平均粒径の５０％を超えると、光の減衰が大きくなって好ましくない。また、透明粒子Ｑの含有量が０．１体積％未満では、透明粒子Ｑと導光路２８との連結が不十分となり、効果的な光導通路を形成することができず好ましくない。一方、透明粒子Ｑの含有量が７０体積％超では、蓄光材層２３を通過する光の減衰が大きくなって好ましくない。

透明粒子Ｐ、Ｑは、導光層１９、２６を形成している透明樹脂と同一組成であっても、異なる組成であってもよい。また、短残光性の蓄光材粒子２２は、希土類元素ドープ量を最適化したアルカリ土類アルミン酸塩等の結晶性セラミックスや結晶化ガラスからなる蓄光材を粉砕したものである。ここで、希土類元素として、例えば、エルビウムやディスプロシウム等を使用することができ、希土類元素の種類及び添加量をそれそれ調節することで、発光時間を１０〜６００秒の範囲で調節することができる。

太陽光発電手段１６は、収納ケース２１に取り付けられ、太陽光を受光して発電を行うソーラーパネル１４と、ソーラーパネル１４で発電した電力を充電するバッテリー１５と、バッテリー１５の充放電量を調節する充放電制御部（図示せず）とを有している。
光源手段１８は、太陽光発電手段１６のバッテリー１５から供給される電力で発光するＬＥＤ１７と、バッテリー１５からＬＥＤ１７に供給する電力を入り切りする点滅器２９とを有している。ＬＥＤ１７から放射される光が、近紫外線領域であるため、蓄光材粒子２２の蓄光を短時間で効率的に行うことができる。また、ＬＥＤ１７の点灯時間を調節して蓄光材粒子２２の蓄光量を変化させて、蓄光材粒子２２の発光強度を調節することができる。また、ＬＥＤ１７の消灯時間を調節して蓄光材粒子２２の発光強度の変動を一定範囲にすることができる。これにより、蓄光発光積層体１２の平均発光強度を調整することができる。

受光照射手段２０は、図２に示すように、例えば、透明樹脂製の透明板３０と、透明板３０に一定間隔（例えば、０．１〜３ｍｍ）で縦横に形成された複数のスリット３１（例えば、幅が５０〜２００μｍ）と、スリット３１内に充填された透明ビーズ（図示せず）とを有している。また、スリット３１や透明ビーズの配置される面は広い面積での高角散乱性を高めるため、必要に応じて傾斜されて配置してもよい。なお、透明ビーズは、透明板３０と同一材質又は異種材質であってもよい。このような構成とすることで、透明板３０に入射した光の一部はスリット３１との界面間で多重反射を繰返しながら透明板３０内に拡散し、透明ビーズに入射した光は、透明ビーズ間及び透明ビーズとスリット３１の界面との間で乱反射を繰返す。その結果、ＬＥＤ１７で発光した光を受光し、板状の受光照射手段２０から均一に放射することができる。これにより、受光照射手段２０を用いて、蓄光発光積層体１２の表面に現れている導光層１９を均一に照射することができる。

従って、蓄光発光装置１０では、短残光性の蓄光材粒子２２を用いた蓄光発光部２４の欠点、即ち、一定強度の光の放射が可能であるが蓄光量が短時間で減衰するという問題を、ランニングコストの低い太陽光発電手段１６を用いて光源手段１８を稼働させて補うこと（蓄光材粒子２２の蓄光状態を回復すること）ができる。これにより、蓄光発光装置１０において、一定強度の発光状態を長時間に亘って安価に継続させることができる。

続いて、蓄光発光装置１０に設けられた蓄光発光積層体１２の作用について説明する。
図５に示すように、蓄光発光積層体１２を構成している蓄光発光部２４が、導光層１９と、導光層１９に当接する蓄光材層２３とを有するので、導光層１９に入射した光は大きく減衰することなく蓄光材層２３に入射する。そして、蓄光材層２３に入射した光の中で、導光路２８内に入射した光の一部は導光路２８を直進して導光路２８から蓄光材層２３の外部に放射され、残部は導光路２８の周囲に存在する蓄光材粒子２２で乱反射（散乱）を繰返しながら導光路２８内を進行して導光路２８から蓄光材層２３の外部に放射される。なお、蓄光材層２３の厚さは１０〜４００μｍであるため、導光路２８内での乱反射（散乱）の回数が少なくなって、蓄光材層２３から外部に放射される光の減衰が抑制される。一方、導光層１９から蓄光材層２３に入射した光の中で、蓄光材層２３の蓄光材粒子２２に入射した光は蓄光材粒子２２で乱反射（散乱）して導光層１９に入射し、導光層１９で乱反射されて蓄光材層２３に種々の方向から入射する。そして、入射した光の一部は導光路２８内を進行して（直進、多重反射を繰返して）導光路２８から蓄光材層２３の外部に放射される。

従って、蓄光発光部２４では、導光層１９を介して蓄光材層２３に対して種々の方向から光を照射することができ、蓄光材層２３に含まれる蓄光材粒子２２が、光の照射方向に重なり合って存在していても、蓄光材粒子２２に光を照射することができる。更に、導光路２８の周囲に存在している蓄光材粒子２２は、導光路２８内で乱反射する光によって照射される。そして、蓄光発光部２４に導光層１９側から光を照射すると、照射した光の一部は蓄光材層２３を通過して蓄光発光部２４の外部に放射されるので、蓄光発光積層体１２に対して、積層方向に沿って光を照射すると、光の照射方向の下流側に存在する蓄光発光部２４の導光層１９に光を入射させることができる。

蓄光発光積層体１２を構成している蓄光発光部２４の発光で発生した光の中で、導光層２６側に進行して導光路２８内に進入した光は、一部は導光路２８内を直進し、残部は導光路２８内で多重反射を繰返して、導光層２６に入射する。そして、導光層２６に入射した光の一部は、導光層２６から外部に放出され、表示パネル１１を通過する。一方、蓄光発光部２４の発光で発生した光の中で、反射層２５側に進行して導光路２８内に進入した光は、一部は導光路２８内を直進し、残部は導光路２８内で多重反射を繰返して反射層２５に入射し、反射されて蓄光発光積層体１２に戻される。そして、蓄光発光積層体１２に戻された光の中で、導光路２８内に進入した光は、一部は導光路２８内を直進し、残部は導光路２８内で多重反射を繰返して、導光層２６に到達する。そして、導光層２６に入射した光の一部は、導光層２６から外部に放出され、表示パネル１１を通過する。

図６に、変形例に係る蓄光発光装置３２を示す。
蓄光発光装置３２は蓄光発光装置１０と比較して、太陽光を受光して集光する太陽光集光部３３と、太陽光集光部３３と接続し、受光照射手段２０に太陽光を供給する太陽光搬送部３４とを備えた太陽光供給手段３５を有することが特徴となっている。従って、同一の構成部材には同一の符号を付して、太陽光供給手段３５についてのみ説明する。

太陽光集光部３３は、太陽光を集光する、例えばフレネルレンズ等の集光鏡や平板状に効率的な集光ができる集光板を用いて構成することができる。太陽光搬送部３４は、例えば、一端側が太陽光集光部３３の受光器に接続される光ファイバ３６と、光ファイバ３６の他端側に接続され、光ファイバ３６を通過した太陽光を複数の光放射口３７から受光照射手段２０の透明板３０に向けて放射する光分配器３８とを有している。また、太陽光搬送部３４は、透明性の高い光導波路フィルムを用いて構成することもできる。更に、太陽光集光部３３を集光板を用いて構成する場合、太陽光搬送部３４を設けず、集光板と透明板３０とを直接接続してもよい。これらの手段により、太陽光集光部３３で集めた太陽光を板状の受光照射手段２０から蓄光発光積層体１２の表面に現れている導光層１９に向けて均一に放射することができる。従って、昼間時は、太陽光を取り込んで蓄光材粒子２２の蓄光を行うので、太陽光発電手段１６における充電量を増大させることができ、雨天によりソーラーパネル１４における発電量が低下しても、蓄光発光装置１０を安定して稼働させることができる。

次に、図７に示す本発明の第２の実施の形態に係る蓄光発光装置３９について説明する。
蓄光発光装置３９は、第１の実施の形態に係る蓄光発光装置１０と比較して、太陽光発電手段１６と、光源手段１８と、受光照射手段２０が設けられていないこと、蓄光発光積層体１２に設けられた反射層２５はハーフミラー特性を備えていないこと、蓄光発光手段４０に設けられた蓄光発光積層体１２に含まれる蓄光材粒子２２が長残光性であることが特徴となっている。従って、同一の構成部材には同一の符号を付して、蓄光発光手段４０についてのみ説明する。

表示パネル１１を介して蓄光発光手段４０の導光層２６に入射した光は、導光層２６の厚さが１０〜５００μｍであるので、導光層２６を通過する際に大きく減衰せず、導光層２６に当接する蓄光材層２３に入射する。蓄光材層２３に入射した光の一部は蓄光材層２３の蓄光材粒子２２で反射されて導光層２６に入射し、入射した光の一部は導光層２６で反射されて再び蓄光材層２３に入射することになる。このため、光は導光層２６から蓄光材層２３に対して種々の方向から入射することになって、蓄光材層２３に含まれる蓄光材粒子２２が、光の照射方向に重なり合って存在していても、蓄光材粒子２２に光を照射することが可能になる。そして、蓄光材層２３には導光路２８が存在するため、導光路２８に入射した光の一部は蓄光材層２３を通過して蓄光材層２３の外部に放出され、残部は導光路２８の周囲に存在している蓄光材粒子２２と乱反射を繰返しながら導光路２８を通過して蓄光材層２３の外部に放出される。その結果、蓄光材層２３に含まれる蓄光材粒子２２を効率的に蓄光させることができる。

長残光性の蓄光材粒子２２は、希土類元素ドープ量を最適化したアルカリ土類アルミン酸塩等の結晶性セラミックスや結晶化ガラスからなる蓄光材を粉砕したものである。ここで、希土類元素として、例えば、エルビウムやディスプロシウム等を使用することができ、希土類元素の種類及び添加量をそれそれ調節することで、蓄光を停止してから、例えば、５〜１５時間に亘って連続して発光することができる。そして、蓄光発光積層体１２の蓄光材層２３で発光した光の中で、蓄光発光積層体１２に当接して設けられた導光層２６に入射した光は蓄光発光積層体１２の外部に放出される。一方、蓄光発光積層体１２に当接して設けられた反射層２５に入射した光は、反射層２５で反射されて蓄光発光積層体１２に戻され、導光層２６に到達した光が蓄光発光手段４０の外部に放出される。
従って、蓄光発光装置３９では、屋外であれば太陽光を取り込んで、屋内であれが照明光を取り込んで蓄光材粒子２２の蓄光を行うことができ、屋外であれば夜間に、屋内であれば照明が停止した際に、蓄光材粒子２２の発光を行うことができる。

図８（Ａ）、（Ｂ）に、変形例に係る蓄光発光装置４１を示す。
蓄光発光装置４１は蓄光発光装置３９と比較して、蓄光発光手段４０に設けられた蓄光発光積層体１２の表面に現れている導光層１９に向けて均一に光を照射する板状の受光照射手段２０を配置したこと、受光照射手段２０（透明板３０）に太陽光を供給する太陽光供給手段３５を設けたことが特徴となっている。従って、同一の構成部材には同一の符号を付して、詳細な説明は省略し、蓄光発光装置４１の作用についてのみ説明する。

蓄光発光装置４１では、表示パネル１１を介して蓄光発光手段４０の導光層２６に光が入射し、蓄光材層２３に含まれる蓄光材粒子２２を蓄光することができる。更に、太陽光集光部３３で集めた太陽光を受光照射手段２０から蓄光発光積層体１２の表面に現れている導光層１９に向けて均一に照射することができ、蓄光材層２３に含まれる蓄光材粒子２２を蓄光することができる。このような構成とすることにより、例えば、蓄光発光装置４１が屋内に設置されて使用される際、停電等により照明光等の光を取り込むことができない場合が発生しても、蓄光発光積層体１２内の蓄光材粒子２２の蓄光を確実に行うことができる。

以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載した構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
更に、本実施の形態とその他の実施の形態や変形例にそれぞれ含まれる構成要素を組合わせたものも、本発明に含まれる。

１０：蓄光発光装置、１１：表示パネル、１２：蓄光発光積層体、１３：蓄光発光手段、１４：ソーラーパネル、１５：バッテリー、１６：太陽光発電手段、１７：ＬＥＤ、１８：光源手段、１９：導光層、２０：受光照射手段、２１：収納ケース、２２：蓄光材粒子、２３：蓄光材層、２４：蓄光発光部、２５：反射層、２６：導光層、２７：表面保護層、２８：導光路、２９：点滅器、３０：透明板、３１：スリット、３２：蓄光発光装置、３３：太陽光集光部、３４：太陽光搬送部、３５：太陽光供給手段、３６：光ファイバ、３７：光放射口、３８：光分配器、３９：蓄光発光装置、４０：蓄光発光手段、４１：蓄光発光装置

Claims (12)

1. 透明な導光層と、該導光層に密接した蓄光材層とを有する蓄光発光部を２以上積み重ねて形成される蓄光発光積層体であって、
   前記導光層は、１０〜５００μｍの厚さを有し、
   前記蓄光材層は、１０〜４００μｍの厚さで、前記導光層上に当接して分散配置される蓄光材粒子と、該蓄光材粒子の間に形成される導光路とを有し、しかも前記導光層は、粒径が該導光層の厚さの０．５〜５０％の範囲となる透明粒子Ｐを、０．１〜７０体積％有することを特徴とする蓄光発光積層体。
2. 請求項１記載の蓄光発光積層体において、前記蓄光材層は、粒径が前記蓄光材粒子の平均粒径の０．５〜５０％の範囲となる透明粒子Ｑを、０．１〜７０体積％有することを特徴とする蓄光発光積層体。
3. 透明な導光層と、該導光層に密接した蓄光材層とを有する蓄光発光部を２以上積み重ねて形成される蓄光発光積層体であって、
   前記導光層は、１０〜５００μｍの厚さを有し、
   前記蓄光材層は、１０〜４００μｍの厚さで、前記導光層上に当接して分散配置される蓄光材粒子と、該蓄光材粒子の間に形成される導光路とを有し、しかも前記蓄光材層は、粒径が前記蓄光材粒子の平均粒径の０．５〜５０％の範囲となる透明粒子Ｑを、０．１〜７０体積％有することを特徴とする蓄光発光積層体。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄光発光積層体を備えた蓄光発光手段を有していることを特徴とする蓄光発光装置。
5. 請求項４記載の蓄光発光装置において、前記蓄光発光積層体の前記蓄光材粒子は長残光性であることを特徴とする蓄光発光装置。
6. 請求項５記載の蓄光発光装置において、太陽光を受光し集光して前記蓄光発光積層体の表面に現れている前記導光層に向けて放射する太陽光供給手段を有することを特徴とする蓄光発光装置。
7. 透明な導光層と、該導光層に密接した蓄光材層とを有する蓄光発光部を２以上積み重ねて形成され、前記導光層は、１０〜５００μｍの厚さを有し、前記蓄光材層は、１０〜４００μｍの厚さで、前記導光層上に当接して分散配置される蓄光材粒子と、該蓄光材粒子の間に形成される導光路とを有する蓄光発光積層体を備えた蓄光発光手段を有している蓄光発光装置であって、
   前記蓄光発光積層体の前記蓄光材粒子は長残光性であり、かつ太陽光を受光し集光して前記蓄光発光積層体の表面に現れている前記導光層に向けて放射する太陽光供給手段を有することを特徴とする蓄光発光装置。
8. 透明な導光層と、該導光層に密接した蓄光材層とを有する蓄光発光部を２以上積み重ねて形成され、前記導光層は、１０〜５００μｍの厚さを有し、前記蓄光材層は、１０〜４００μｍの厚さで、前記導光層上に当接して分散配置される蓄光材粒子と、該蓄光材粒子の間に形成される導光路とを有する蓄光発光積層体を備えた蓄光発光手段を有している蓄光発光装置であって、前記蓄光発光積層体の前記蓄光材粒子は短残光性であって、ソーラーパネルを備え、該ソーラーパネルで発電した電力を充電しながら一部を出力する太陽光発電手段と、該太陽光発電手段から供給される電力で発光する発光部を備えた光源手段と、前記蓄光発光積層体の表面に現れている前記導光層に対して平行に配置され、前記発光部で発生した光を受光し該導光層に向けて均一に照射する板状の受光照射手段とを有することを特徴とする蓄光発光装置。
9. 請求項４記載の蓄光発光装置において、前記蓄光発光積層体の前記蓄光材粒子は短残光性であって、ソーラーパネルを備え、該ソーラーパネルで発電した電力を充電しながら一部を出力する太陽光発電手段と、該太陽光発電手段から供給される電力で発光する発光部を備えた光源手段と、前記蓄光発光積層体の表面に現れている前記導光層に対して平行に配置され、前記発光部で発生した光を受光し該導光層に向けて均一に照射する板状の受光照射手段とを有することを特徴とする蓄光発光装置。
10. 請求項９記載の蓄光発光装置において、前記発光部は近紫外線領域の光を放出するＬＥＤであることを特徴とする蓄光発光装置。
11. 請求項９又は１０記載の蓄光発光装置において、前記発光部の点灯時間及び消灯時間をそれぞれ制御して、前記蓄光発光積層体の平均発光強度が調節されることを特徴とする蓄光発光装置。
12. 請求項９〜１１のいずれか１項に記載の蓄光発光装置において、太陽光を受光し集光して前記受光照射手段に供給する太陽光集光部を有することを特徴とする蓄光発光装置。

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