WO2009148128A1 - プラスチックシートおよび電飾看板 - Google Patents

Abstract

　本発明は、簡単な構成で上方出射光を抑制し、下方へ効率よく出射できる電飾看板およびそれに用いられるプラスチックシートを提供することを課題とする。 　上記課題は、光透過性を有するプラスチックシートであって、その入射面に表面平滑なプリズム列が複数並べて配列されており、前記プリズムはプリズム列長手方向と直交する断面形状が出射面の法線に対し角度αをなす下方側の辺Ａおよび角度βをなす上方側の辺Ｂからなり、α＜βかつ４０度≦β≦８０度 を満たすことにより、一方の面からシートに対し垂直な方向から所定の拡散光を入射した時に、下方出射光束の積分値が、上方出射光束および下方出射光束の合計積分値の５５％以上であることを特徴とするプラスチックシートにより解決される。

Description

プラスチックシートおよび電飾看板

　看板などの照明に用いるプラスチックシートおよびこれを用いた電飾看板などに関する。

　従来の表示装置、例えば電飾看板は、一般に広告媒体を印刷した乳半板の下に、蛍光灯および反射板を設置し、等方的に光源から出射された光束を拡散させていた。
　近年、建物の高層化や、いわゆる郊外型のレストラン、コンビニエンスストアー、ガソリンスタンドの出現に伴い、遠方からの視認性を向上させるため、高所に取り付けられる電飾看板が増えている。
　これらの電飾看板は、上述のように等方的に光束が散乱するため、特に対象となる人のいない天空方向に向けても光束が出射し、エネルギーを無駄に消費するのみならず、不要光により夜空が明るくなってしまう、いわゆる光害と言われる問題を生じている。

　そこで特許文献１では、光源からの光を下方に偏向させるため、プリズムを備えた偏向シートが提案されている。そして特許文献１の偏向シートにおいては、プリズムの非有効面に微細な突起を設けることで、上方出射成分の原因となる非有効面に入射する光を散乱させて上方出射成分の低減を図っている。しかしながら、プリズムシートの光制御面の一方に対して微細突起を設けるためには、金型作製や成形が困難となることが予想される。

特開２０００－１９３８０９公報

　本発明の課題は、簡単な構成で上方出射光を抑制し、下方へ効率よく出射できる電飾看板およびそれに用いられるプラスチックシートを提供することである。

　上記課題は
　光透過性を有するプラスチックシートであり、その入射面に表面平滑なプリズム列が複数並べて配列されており、
前記プリズムはプリズム列長手方向と直交する断面形状が出射面の法線に対し角度αをなす下方側の辺Ａおよび角度βをなす上方側の辺Ｂからなり、
α＜βかつ４０度≦β≦８０度
を満たすことにより、一方の面からシートに対し垂直な方向から所定の拡散光を入射した時に、下方出射光束の積分値が、上方出射光束および下方出射光束の合計積分値の５５％以上であることを特徴とするプラスチックシートにより解決される。ここで、本明細書において所定の拡散光とは、上下方向に図４の輝度角度分布を有するものである。表は出射角が正方向についてのみ記載しているが、負方向についても同様である。

　さらにプリズム頂部に曲面部を有することを特徴としても良い。
　さらに０度＜α＜６０度の範囲内であるのが良い。
　また本発明は、上記のプラスチックシートと該プラスチックシートの入射面側に光源装置とを備える電飾看板である。

　本発明のシートは断面形状が特定である表面平滑なプリズムを備えていることにより、光源から発する拡散光束を、観察者の存在する下方向へ有効に偏向できる。
　またプリズム頂部に曲面部を設け、さらに曲面部のプリズムピッチに対する割合、および曲率半径を調整することにより、他の部材と接してもプリズム先端に傷付きが発生しにくく、また視野角特性の急激な変化を抑えることができる。
　さらに本発明のシートはプリズムの表面が平滑であるので、簡便に製造することができる。

本発明に係る電飾看板の構成の一例を示す図である。 本発明に係るプラスチックシートの断面を示す図である。 プリズム頂部の曲面部の拡大断面図である。 所定の拡散光の輝度角度分布である。 電飾看板を観察する状況の一例を示す図である。

　本発明のプラスチックシート１は図１に示すような、図柄を印刷した半透明板などの表示パネル４と、光源２および反射部材３との間に配置して使用される。

　プラスチックシート１の断面形状の例を図２に示す。この例は出射面が平端で、入射面に表面平滑なプリズム列を備えた構成である。プリズム断面は、出射面の法線に対し角度αをなす下方側の辺Ａおよび角度βをなす上方側の辺Ｂからなり、図２ではさらにプリズム頂部に局面部が円弧状に形成されている。
　入射面からプラスチックシート１に対し垂直な方向から所定の拡散光を入射した時、α＜βかつ４０度≦β≦８０度とすることにより下方へ偏向する光線の割合を大きくすることができる。

　α＞０度とすることが好ましい。αが負となるとプリズム形状は成形型の製造や成形品の離型が困難となるだけでなく、辺Ｂで屈折した光が辺Ａで反射して上方出射光となるからである。
　上方への光の出射を押さえる点から、０度＜α＜６０度とすることが好ましく、２０度≦α≦４５度とするのがより好ましい。また４０度≦β≦８０度であることが必要であり、４５度≦β＜８０度とすることがより好ましい。この範囲であると、光源が拡散光である場合でも有効に光を偏向することができる。

　４０度≦α＋β≦１０５度とすることが好ましい。この範囲であると光源が拡散光である場合でも有効に光を偏向することができる。またこの範囲より小さいと、成形が困難となったり、プリズム先端が破損しやすくなったりする、などの問題を生じる場合がある。

　プリズム頂部に円弧が形成される場合は、円弧の半径ｒに対するプリズム列のピッチｐの割合Ｒが５％以上３０％以下とすることが好ましい。これ以下であると傷付き防止効果が小さい場合があり、またこれ以上であるとプリズム列の光偏向効果が小さい場合がある。

　また一般の表示装置では正面方向から観察した場合の明るさムラを小さくすることが求められるのに対し、高所に設置される看板では下方から観察した場合の表示面内の明るさムラを小さくすることが求められる。好ましい明るさムラは、上下方向の視野角下方１０度から下方４５度の範囲では輝度変化率１５％／２度以内、より好ましくは上下方向の視野角下方２０度から下方４０の範囲度で、輝度変化率５％／３度以内である。
　これは、例えば表示部の直下からＬ（ｍ）離れた位置で目の高さから１０ｍ上方に設置された表示部の上下寸法１ｍ部分を見上げた時の角度（図５のθ１またはθ２）、および表示部上端と下端を見込む角度の大きさ（θ１－θ２）を考慮したものである。

　まず人の視野を考慮すると、近く（Ｌ≦１０ｍ）なると、上方４５度以上の角度で見上げる（表示装置としては下方４５度以上からの観察）場合での明るさおよび明るさムラの程度は重要ではない。つぎに遠方（Ｌ≧６０ｍ）から表示部を見上げた場合、表示部上端と下端を見込む角度の大きさ（θ１－θ２）が１度未満となり、表示が小さすぎると感じるので、やはり明るさおよび明るさムラの程度は重要ではない。このことを考慮すると、この例の場合は上方１０度以上４５度以下で見上げる（表示装置としては下方１０度以上４５度以下からの観察）場合での明るさおよび明るさムラの程度が重要となる。

　したがって上方に設置される看板としては上下方向の視野角下方１０度から４５度、特に下方２０から４０度の範囲において、見込み角２度～３度の範囲での明るさムラが重要となるのである。
　なお表示部の上下寸法が１ｍより大きい場合でも見込み視野上下１ｍについて評価している理由は、表示面上でそれ以上離れた部分同士に明るさの違いがあっても目立たないためである。
　本発明のプラスチックシート１は出射面のみにプリズム列を備えても良いし、両面に備えても良い。出射面側に表示部材４として光透過性の表示シートなどを配置または図柄を直接形成しやすい点で、図２のように出射面側が平坦であることが好ましい。

　本発明のプラスチックシート１は、光透過性の樹脂を用い、成形品の逆型より形状を転写することにより目的の成形品形状を得ることができる。具体的な成形方法の例として、押出成形、プレス成形、紫外線硬化樹脂を用いた紫外線硬化成形法等を用いることができる。しかし看板が屋外で使用される場合が多いことを考慮すると、耐紫外線性能に劣る紫外線硬化成形法以外の方法であるのが好ましい。より好ましくは、メタアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂など透明な樹脂を用い、押出成形を行なうことにより、生産性が高く、かつ、プリズム頂部が賦形戻りにより弧状の曲面部となった成形品を得ることができる。

　押出成形において、成形型に対して樹脂を充分に充填し型の転写性を向上させるためには、プリズムのピッチＰを大きくすることや、シート厚みｔを小さくすることが好ましい。プリズム列のピッチＰは、０．０３ｍｍ以上３ｍｍ以下であるのが好ましい。より好ましくは０．２ｍｍ以上である。０．０３ｍｍより小さいと成形が困難となる場合がある。また、３ｍｍより大きいとプリズム列のパターンが表示パネルを通して透けて目立つことがある。

　シート厚みｔは０．３ｍｍ以上５ｍｍ以下であるのが好ましい。より好ましくは０．５ｍｍ以上である。たとえば、前記した押出成形法での転写性を考慮すると、Ｐ／ｔの値は１以上であるのが好ましい。

　さらに、本発明のプラスチックシート１には出射面に光束を散乱させるための粗面化処理や低屈折材の印刷等を行なうことができる。また、本発明のプラスチックシート１には光拡散剤、帯電防止剤などを適便混合できる。

　本発明のプラスチックシート１の入射面側に、光源２を備えることで電飾看板用背面光源を構成することができる。
　前記プラスチックシート１の入射面側に備えられる光源２は、公知の種々のものを適用することができるが、拡散光を放射するものであるのが、入手が容易なことおよび構成が簡単であることから好ましい。
　光源２が図１のように線状光源や点状光源を線状に配列した光源である場合、光源長手方向とプリズム列長手方向を略一致させることが好ましい。光源配置に起因する明るさむらを軽減できる。

　前記背面光源の出射面側に表示部材４を配置することにより、電飾看板が得られる。表示部材４としては文字や絵が描かれた透明または半透明のシートまたはフィルムであってもよいし、液晶パネルのような透過型の画像表示素子であってもよい。あるいは、前記プラスチックシートの出射面に直接文字や画像が描いたものであってもよい。

　本発明の実施例を、図面とともに説明する。
　本発明のプラスチックシート１として、図２に示すような出射面が平端で、入射面に表面平滑なプリズム列を備えた構成のプリズムシートを準備した。該プリズムシートについて、α、βおよびＲを変えた場合の各々に対し、平行光および拡散光を入射した場合の視野角特性を以下に示す方法により計算し、下方出射光束の積分値が、上方出射光束および下方出射光束の合計積分値に占める割合を求めた。
　プリズム先端に、図３に示すような内接円となる円弧を設けた場合も併せて示すが、円弧の大きさはプリズムピッチに対する割合Ｒが、０％，１０％，２０％，３０％となるようにした（０％は円弧が無い場合である）。

＜計算法詳細＞
使用プログラム名：Optical Research Associates社ライトツールズ　Ｖｅｒ6.0.0
計算条件
・屈折率：１．５４９
・界面有効通過回数：百万回
・光線パワー閾値：０．１％
・積分計算方法：区分求積法　５°刻み

　表１に、上記計算で得られる、平行光を垂直に入射した場合に出射する光束のうち下方に出射する光束の割合を示す。

　表２に、上記計算で得られる、所定の拡散光を入射した場合に出射する光束のうち下方に出射する光束の割合を示す。

　表１は、入射光線が平行光であればほとんどの設計条件で下方へ出射する光線の割合を５５%以上とすることができることを示している。一方、光源が拡散性である場合には、表２に示すようにプリズム角度をα＜６０度かつ４０度≦β≦８０度とした時の一部の組み合わせでのみ下方へ出射する光束の割合を５５％以上とすることができる。すなわち、拡散光が入射する場合においては、入射面の表面平滑なプリズム列を備えるシートによって入射光を下方へ偏向して出射させることは、平行光が入射する場合に比べ容易ではないことが示されている。表２からは、特にα≦４５度、かつ、４０度≦β＜８０度とすることで下方へ出射する光束の割合を５５％以上とすることができることが判る。

　図１に示されるように、上記のプラスチックシート１のプリズム列が設けられた入射面側に光源２として蛍光管を配置し、さらに光源の背後に反射部材３を配置して電飾看板用の背面光源を作製した。作製された電飾看板用背面光源は下方から観察した時に明るく上方から観察した時には暗いものであった。
　得られた電飾看板用背面光源はその出射面側に文字や絵が描かれた透明または半透明の表示シートや液晶パネルなどの表示部材４を設けることで電飾看板を構成することができる。

１：プラスチックシート
２：光源
３：反射部材
４：表示部材

Claims (4)

1. 　光透過性を有するプラスチックシートであり、その入射面に表面平滑なプリズム列が複数並べて配列されており、
   前記プリズムはプリズム列長手方向と直交する断面形状が出射面の法線に対し角度αをなす下方側の辺Ａおよび角度βをなす上方側の辺Ｂからなり、
   α＜βかつ４０度≦β≦８０度
   を満たし、一方の面からシートに対し垂直な方向から所定の拡散光を入射した時に、下方出射光束の積分値が、上方出射光束および下方出射光束の合計積分値の５５％以上であることを特徴とするプラスチックシート。
2. 　前記プリズム頂部に曲面部を有することを特徴とする請求項１に記載のプラスチックシート。
3. 　０度＜α＜６０度を特徴とする請求項１または２に記載のプラスチックシート。
4. 　請求項１～３のいずれか１項に記載のプラスチックシートと該プラスチックシートの一方の面から光を入射させる光源装置とを備える電飾看板。

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