JP6276676B2 - 導光部材、発光体及び看板 - Google Patents

Description

本発明は、主に照明及び表示の用途に用いられる導光部材、発光体及び看板に関する。

従来から屋内外の照明用の光源として、又は広告等の表示用の光源として、白熱灯、蛍光灯、放電灯、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機エレクトロルミネセンス（有機ＥＬ）等が広く使用されている。特に、発光ダイオードを用いた光源は長寿命であり経済性にも優れることから、近年ますます広く使用されている。また、基板上にこれらの光源を複数配列して、これに透光性を有する樹脂で覆うことにより、発光ダイオード等を直接視認することのない発光体も、一般に知られている。

例えば、列状に配列された多数の発光体素子と導電線とを設け、少なくとも発光面側を透光性とした可撓被包体にて全体を被包して成る、折曲可能な発光表示体がある（特許文献１）。

この発光表示体は、任意の方向に折り曲げ可能であるためネオンサイン等の製作を素人でも簡単に行うことができる上、寿命が長く消費電力の少ない発光体素子を使用しているためメンテナンスや経済性の点にも優れている。さらに、発光体素子の一方の端子が予め導電線と接続されて発光体素子が互いに連結一体化されているので、成形型内への内包工程の作業性を高めることができる。

また、例えば、可撓性を有するシート状基材に配線を設けてなるフレキシブル配線板に発光チップが搭載され、上記発光チップ及びフレキシブル配線板は、その全体を柔軟性を有する封止樹脂で封止され、この封止樹脂の外形は上記フレキシブル配線板に垂直な方向に関して一定の厚さを持つ板状をなし、上記封止樹脂のうち少なくとも上記フレキシブル配線板の上記発光チップが搭載された面の側に相当する部分は透光性を有することを特徴とする、フレキシブル発光表示体がある（特許文献２）。

このフレキシブル発光表示体は、全体を厚さ方向に自由に曲げて湾曲させることができる。また、封止樹脂のうち発光チップが搭載された面の側に相当する部分が透光性を有するので、フレキシブル配線板と実質的に平行な二つの面及びこれらに隣り合う側面を通して外部に光を出射することができる。これにより、側面の湾曲に応じた曲線、例えば文字やキャラクタ等を表示することができる。

しかし、特許文献１に記載の発光表示体は、発光体素子の各部から可撓被包体の表面までの距離が一定ではないことから、可撓被包体全体を通して出射光が不均一になるという問題点があった。また、発光表示体の作製には、多数の発光体素子を可撓芯材に内包したり、導電線のうち一方をスパイラル状に巻き付けたりする作業が伴うので、手間とコストがかかるという問題点も有していた。従って、出射光が均一な光となり、作製に必要な手間とコストを抑えた発光体の開発が望まれていた。

また、特許文献２に記載のフレキシブル発光表示体は、フレキシブル配線板に複数の発光チップを間隔を空けて搭載したとき、封止樹脂又は光拡散層から出射される光も、間隔をあけて不均一になってしまうという問題点があった。つまり、外部から発光チップ及び発せられる光が視認できるので、光が発光体の近くが明るくその周囲が暗くなり、明るく発光する部位が間隔を開けて視認されるという問題点があった。従って、光源を所定の間隔で並べてこれを樹脂等の被包体で被包したときに、均一な光を発する発光体の開発が望まれていた。

公開実用新案第昭６１−１６５５８５号公報 特開平０９−０５０２５３号公報

本発明は、このような課題を鑑みなされたものであり、作製に必要な手間とコストを抑えた、均一な光を出射する導光部材及び発光体を提供することを主目的とする。

本発明は、上述の主目的を達成するために、以下の手段を採った。

本発明にかかる導光部材は、
透光性を有する素材からなり、長尺の部材に形成された内側導光部と、
透光性を有する素材からなり、前記内側導光部の長手方向に対して少なくとも上面、左側面及び右側面を覆う外側導光部と、
を有しており、
前記内側導光部の底面は、光源からの光が入射される入射面を形成し、
前記外側導光部の少なくとも上面、左側面及び右側面は、前記光源からの光を出射する出射面を形成し、
前記内側導光部の光の拡散率と前記外側導光部の光の拡散率とが異なることを特徴とする。

本発明の導光部材によれば、内側導光部の光の拡散率と外側導光部の光の拡散率とが異なるので、光源から発せられた光は導光部材の内部で大きく拡散させたり、外部で大きく拡散させたりと拡散状態を部位によって変更することができる。この拡散率の異なる部材を重ねて使用することによって、複雑な拡散効果を与え、出射面からより均一な光を出射することができる。従って、この導光部材の視認者にとって、均一な光を発する美観に優れたものとすることができる。また、拡散率の異なる素材を重ね合わせることによって、外部に出射する光の照度を調整することができる。

また、本発明にかかる導光部材において、前記内側導光部の光の透過率と前記外側導光部の光の透過率とが異なることを特徴とするものであってもよい。かかる構成を採用することによって、例えば、内側導光部には、透過率の高い素材を使用することによって、光の減衰を極力抑えた状態で出射面から均一な光を出射することができる。

さらに、本発明にかかる導光部材において、前記光源から前記入射面に入射された光の一部が、前記出射面から略均一な光として出射されることを特徴とするものであってもよい。内側導光部と外側導光部との拡散率及び／又は透過率を調整することによって、より均一な照度の光を出射させることができる。また、この導光部材の視認者は、出射される光が均一になるほど、本導光部材を隔てた内部から光源の形状を視認できなくなる。つまり、光源を所定の間隔で並べて発光させたときのブツブツ感を軽減又は解消することができる。

さらに、本発明にかかる導光部材において、前記外側導光部の光の透過率は、前記内側導光部の光の透過率よりも小さいことを特徴とするものであってもよい。かかる構成を採用することによって、内側導光部を通過する光の減衰を抑え、より明るく光る導光部材を提供することができる。

さらに、本発明にかかる導光部材において、前記外側導光部の光の拡散率は、前記内側導光部の光の拡散率よりも大きいことを特徴とするものであってもよい。かかる構成を採用することによって、内側導光部と比べて外側導光部において光の拡散がより頻繁に発生するようになり、光の減衰を抑えつつ、導光部材を隔てて視認したときの光の不均一さを解消することができる。

さらに、本発明にかかる導光部材において、前記外側導光部は、前記光源から近いほど厚く、遠いほど薄くなることを特徴とするものであってもよい。光源から近い場所では、導光部を通過する距離が短いため、光の拡散が低くなる可能性があるが、光源に近い外側導光部の厚さを厚くすることによって、光を外側導光部で大きく拡散させることによって、光源に近い部位においても均一な光を出射することができる。また、このような手段を採用することによって、側面を視認部として使用することも可能になる。

さらに、本発明にかかる導光部材において、内側導光部が導光部材の水平方向の断面積に占める割合は、内側導光部の底面から上面に向かうにつれて徐々に大きくなることを特徴とするものであってもよい。かかる構成を採用することによって、入射面から入射された光は、光源から近い場所では外側光源部を長い距離通らねばならず拡散及び反射して弱くなり、遠い場所では外側光源部を短い距離通ればよいので拡散及び反射による影響を近い場所と比較して小さくすることができる。これにより、光源から出射面までの距離に関わらず均一な光を出射することができる。

さらに、本発明にかかる導光部材において、前記外側導光部は、複数層からなることを特徴とするものであってもよい。かかる構成を採用することによって、外側導光部内での拡散率を変化させたりすることができ、より上面及び両側面から出射する光の照度及び均一さを調整しやすくすることができる。

さらに、本発明にかかる導光部材において、前記内側導光部及び前記外側導光部は可撓性を有する素材からなることを特徴とするものであってもよい。かかる構成を採用することによって、本導光部材は柔軟に湾曲させて使用することができる。導光部材は側面を発光面として使用することができるので、側面を使用することによって、直線のみならず曲線も表すことができる。そのため、導光部材によって表現できる文字、図形等の種類を多くすることができる。

さらに、本発明にかかる導光部材において、前記内側導光部及び前記外側導光部は熱可塑性樹脂からなり、一体成形されていることを特徴とするものであってもよい。かかる構成を採用することによって、継ぎ目のない美観に優れた導光部材とすることができる。また、一体成形により本導光部材の大量生産が可能となるので、生産コストの低減に資する。

さらに、本発明にかかる導光部材において、前記導光部材の端面は、下方側に切欠部を備えていることを特徴とするものであってもよい。かかる構成を採用することによって、複数の導光部材を連結した際に、光源の接続部を切欠部の位置に配置することができる。そのため、光源の接続部材を導光部材の範囲内に配置することができるようになる。

また、本発明にかかる発光体は、
前述したいずれかの導光部材と、
複数の前記光源が所定の間隔で設けられた、シート形状を有する基板と、
を有していることを特徴とする。

本発明の発光体によれば、基板上に設けられた複数の光源から発せられた不均一な光は、導光部材の入射面から入射し、一部が拡散及び反射し、均一な光となって出射面から出射される。拡散及び反射の過程では、特に外側導光部の光の透過率が低くかつ反射率を高くすることによって、内側導光部よりも外側導光部において拡散及び反射が起こりやすくすることができる。また、基板はシート形状をしてなるから湾曲させることができる。導光部材も可撓性を有する素材からなるから、本発光体は湾曲させて使用することができ、文字等の曲線を表現することができる。

さらに、本発明にかかる発光体において、前記導光部材の底面は、複数の前記光源を収納するための凹部底面を備えることを特徴とするものであってもよい。かかる構成を採用することによって、複数の光源が設けられた基板と導光部材とが干渉することなく接合され、美観にも優れた発光体とすることができる。

さらに、本発明にかかる発光体において、前記導光部材の底面は、前記基板を載置する底面板と嵌合するための延出部を備えることを特徴とするものであってもよい。かかる構成を採用することによって、基板と導光部材とがずれることなく固定し、接合することができる。

さらに、本発明にかかる看板は、前述した導光部材を発光部として使用したものである。かかる看板とすることによって、表示情報等を明るく光らせて見やすい看板を提供することができる。

図１は、第１実施形態にかかる発光体５０の一部分解斜視図である。 図２は、第１実施形態にかかる発光体５０を湾曲させた状態を示す斜視図である。 図３は、第１実施形態にかかる発光体５０を使用した看板１００を示す概略図である。 図４は、第２実施形態にかかる発光体５０を示す斜視図である。 図５Ａは、第３実施形態にかかる発光体５０を示す端面図である。図５Ｂは、第４実施形態にかかる発光体５０を示す端面図である。 図６Ａ及び図６Ｂは、本実施形態にかかる導光部材１０の変形例を示す端面図である。

本発明にかかる導光部材１０及び発光体５０の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下に説明する実施の形態及び図面は、本発明の実施形態の一部を例示するものであり、これらの構成に限定する目的に使用されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更することができる。なお、各図において対応する構成要素には同一又は類似の符号が付されている。また、説明の便宜上、図１の矢印が示す方向をそれぞれ上面側、底面側、右側面側、左側面側及び端面側として説明する。

（第１実施形態）
第１実施形態にかかる発光体５０を図１に示す。図１は、本実施形態にかかる発光体５０を示す一部分解斜視図である。本実施形態にかかる発光体５０は、内側導光部１１及び外側導光部１２からなる導光部材１０と、基板２０に設けられた複数の光源２１と、基板２０が載置される底面板２２と、を備えている。この発光体５０は、光源２１から出射された光を、導光部材１０の底面（入射面）１５から入射し、内側導光部１１及び外側導光部１２の二つの導光部を通過させることにより、出射される光の減衰を抑えつつ、かつ適度に拡散・反射させて均一な光として出射させることができる。

光源２１は、発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用するとよい。ＬＥＤの色は特に限定するものではなく、白色の他、有色の発光ダイオードを使用してもよいし、順次発光色が変化するものであってもよい。光源２１は、図１に示すように、電子回路基板であるシート形状の基板２０の上に所定の間隔で設けられる。なお、複数の光源２１の間隔は、限定するものではないが、５ｍｍ〜１５ｍｍ程度の間隔に配置するとよい。基板２０は、フレキシブルな素材で作製されており、導光部材１０の底面形状に合わせて、細長い板状に形成されている。底面板２２は、基板２０を保持するためのものであり、同様にフレキシブルな素材で作製される。また、底面板２２には、導光部材１０と接合したときに互いにずれたり、移動したりすることを防止するために、導光部材１０と当接する底面板凸部２３が左右に２箇所設けられている。基板２０は、平面と垂直な方向に湾曲させることができる。

導光部材１０は、図２に示すように、内側導光部１１及び外側導光部１２の樹脂が二層状に一体に成形されてなる棒状部材である。使用される樹脂は、塩化ビニル、ウレタン、シリコン等柔軟性を有する熱可塑性樹脂を使用することが好ましいが、これらの樹脂に限定されるものではない。内側導光部１１は透光性及び拡散性を有する樹脂からなる長尺の棒状に形成されている。特に透過率は限定するものではないが、光源２１から頂点までの距離（α）が１０ｍｍ〜１８ｍｍの場合、２ｍｍ厚の透過率が７０％〜８０％のものを使用するとよい。外側導光部１２は透光性及び拡散性を有する樹脂からなり、光源２１に対向する底面、すなわち入射面１５を除き、内側導光部１１の上面及び左右側面を覆っている。外側導光部１２の厚さは、特に限定するものではないが、光源２１から頂点までの距離（α）が１０ｍｍ〜１８ｍｍの場合、０．５ｍｍ〜３ｍｍ程度に設定するとよい。外側導光部１２の透過率は、内側導光部１１の拡散率及び透過率とは異なる拡散率及び透過率に設定される。好ましくは、外側導光部１２の拡散率の方が内側導光部１１より高く、外側導光部１２の透過率の方が内側導光部１１より低くなるように設定するとよい。２ｍｍ厚の外側導光部１２の透過率が６０％〜７０％程度に設定するよい。このように、内側導光部１１において、光は拡散させるものの透過率を高く設定して、光の減衰を防止しつつ、外側導光部１２で高い拡散性を有する素材を使用することによって光をより拡散させて表面から出射する光を均一化させることで、高い照度を保ちつつ均一な光を発する発光体５０を提供することができる。外側導光部１２のみであると、内部に空間が形成されるため発光体５０から出射する光の照度を高くすることができるものの、ＬＥＤの光は直進性が強いため一定方向が極端に明るく光って見えるようになるが、内側導光部１１を設けることで光の照度を確保しつつ均一性を確保することができる。内側導光部１１と外側導光部１２は、押出成形等で２種類の樹脂を同時に射出することによって作製することができる。

導光部材１０の内側導光部１１は、底面の両側から下方に延出して形成された延出部１３を有しており、この延出部１３が底面板２２の底面板凸部２３の両側から挟み込むように配置されることによって、導光部材１０が基板２０に対して横方向にずれるのを防止している。

こうして作製された導光部材１０と基板２０とからなる発光体５０の使用方法を説明する。基板２０は配線（図示しない。）で互いに繋がれており、前記配線の両端部は外部電源（図示しない。）に繋がれている。まず、外部電源から前記配線を通じて光源２１に通電する。光源２１から発せられた光は、導光部材１０の底面に相当する入射面１５から、透光性を有する内側導光部１１を拡散しつつ外側導光部１２へ通過する。このとき内側導光部１１によって拡散しつつ外側導光部１２へ通過していく。そして、外側導光部１２へ達した光は、外側導光部１２によって内側導光部１１より大きく拡散及び反射しながら通過して、外側導光部１２の上面及び左右側面から出射される。外側導光部１２の光の透過率は内側導光部１１の光の透過率より小さいので、また、外側導光部１２の光の拡散率は内側導光部１１の光の拡散率より大きいので、出射面から出射する際には、より均一な光として出射される。

こうして作製された発光体５０は、上面及び両側側面から均一な光を出射するので、上面及び両側面のいずれの面も発光面として使用することができる。また、本発明にかかる発光体５０は、基板２０、底面板２２及び導光部材１０のいずれも湾曲させることができるので、図２に示すように、発光体５０全体を湾曲させて使用することができる。そのため、側面を利用することによってカーブした発光面を形成することもできる。従って、図３に示したように、直線部分は上面を利用し、カーブした部分は側面を利用することによって、文字、図形等の情報を表示できる表示用途又は装飾用途に好適な看板１００の一部として使用することもできる。

（第２実施形態）
第２実施形態にかかる発光体５０の斜視図が図４に示されている。第２実施形態にかかる発光体５０は、第１実施形態と比較して端面の形態が第１実施形態と異なるのみであり、その他は同一である。

第２実施形態にかかる発光体５０は、導光部材１０の端面１８の下方側に切欠部１９を有しており、基板２０がその分短く形成されており、発光体５０の端面の下方に空間が形成されている。かかる構成を採用することによって、複数の導光部材１０を連結した際に、光源２１の接続部を切欠部１９の位置に配置することができる。そのため、光源２１の接続部材９０を導光部材１０の断面の範囲内に配置することができる。

（第３実施形態）
第３実施形態にかかる発光体５０の端面図が図５Ａに示されている。第３実施形態にかかる発光体５０は、第１実施形態と比較して導光部材１０の内側導光部１１と外側導光部１２との断面形状が異なるのみで、その他は同一である。

第３実施形態にかかる導光部材１０の断面形状は、外側導光部１２が光源２１に近くなるほど、厚さが徐々に厚くなるように形成されている。言い換えると、内側導光部１１が導光部材１０の水平方向の断面積に占める割合は、内側導光部１１の底面から上面に向かうにつれて徐々に大きくなるように形成されている。光源２１に近い側面は、光源からの光の直進性が高く、光源２１の光が十分に拡散しないおそれがある。また、光源２１に近い部分が明るく光る可能性がある。そこで、光源２１から近くて強い光は外側導光部１２を長く通過させることによって、拡散及び反射の程度が大きくなり、逆に光源２１から遠くなるにつれて拡散及び反射の程度を徐々に小さくすることによって、拡散及び反射の程度を小さくすることによって、光源２１から出射された不均一な光は外側導光部１２の変動する厚さによって均一な明るさでかつ十分な拡散がなされる。これにより、側面においても、均一な明るさと拡散状態を有する光を出射することができる。これにより、側面を出射面とした場合でも上面の光った状態とほぼ同様の状態にすることができる。

（第４実施形態）
第４実施形態にかかる発光体５０の端面図が図５Ｂに示されている。第４実施形態にかかる発光体５０は、第１実施形態と比較して導光部材１０の外側導光部１２の断面形状が異なるのみで、その他は同一である。第４実施形態にかかる外側導光部１２は、第１実施形態にかかる外側導光部１２が一層で作製されているのに対し、二層で形成されている点が異なる。外側導光部１２を二層に形成することによって、拡散状態をさらに複雑にさせることができ、より均一化した光を上面又は両側側面から出射することができるようになる。なお、外側導光部１２は一層又は二層に限定されるものではなく、複数層形成してもよい。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得る。

上述した実施形態においては、底面には外側導光部を形成していないが、図６Ａに示すように、底面に外側導光部１２を設けても構わない。また、内側導光部１１の断面形状も特に限定するものではなく、種々の形態を採用することができる。例えば、図６Ｂに示すように、円形の一部に形成したりしてもよい。

上述した実施形態で示すように、照明用途又は表示用途に好適な導光部材、発光体、又は照明看板として利用することができる。

１０…導光部材、１１…内側導光部、１２…外側導光部、１３…延出部、１５…入射面、１８…端面、１９…切欠部、２０…基板、２１…光源、２２…底面板、２３…底面板凸部、５０…発光体、９０…接続部材、１００…看板

Claims (10)

1. 拡散性を有し、２ｍｍ厚で透過率７０％〜８０％の透過率を有する透光性を有する素材からなるとともに、底面に対して平行の断面積に占める割合は、前記底面から上面に向かうにつれて徐々に大きくなる長尺の部材に形成された内側導光部と、
   拡散性を有し、２ｍｍ厚で透過率６０％〜７０％の透過率を有する透光性を有する素材からなり、前記内側導光部の長手方向に対して少なくとも上面、左側面及び右側面を覆い、前記内側導光部の側面側は光源に近くなるほど厚さが徐々に厚くなるように形成されている外側導光部と、
   を有しており、
   前記内側導光部の底面は、光源からの光が入射される入射面を形成し、
   前記外側導光部の少なくとも上面、左側面及び右側面は、前記光源からの光を出射する出射面を形成し、
   前記内側導光部の光の拡散率と前記外側導光部の光の拡散率及び透過率が異なることを特徴とする導光部材。
2. 前記底面には、前記外側導光部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の導光部材。
3. 前記光源から前記入射面に入射された光の一部が、前記出射面から略均一な光として出射されることを特徴とする請求項１又は２に記載の導光部材。
4. 前記外側導光部の光の拡散率は、前記内側導光部の光の拡散率よりも大きいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の導光部材。
5. 前記外側導光部は、複数層からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の導光部材。
6. 前記内側導光部及び前記外側導光部は可撓性を有する素材からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の導光部材。
7. 前記内側導光部及び前記外側導光部は熱可塑性樹脂からなり、一体成形されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の導光部材。
8. 前記導光部材の端面は、下方側に切欠部を有していることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の導光部材。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の導光部材と、
   複数の前記光源が所定の間隔で設けられた、シート形状を有する基板と、
   を備えていることを特徴とする発光体。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の導光部材を発光部として使用した看板。
    

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