(57)【要約】  【課題】ＬＥＤの限られた光束を効率的に利用して高い正面輝度が得られ、微細プリズムの鏡面反射により特有の光沢感を有する発光表示盤を提供する。  【解決手段】導光板と、その端面に配置されたＬＥＤ光源とを有する表示盤であって、導光板の表示面に対向する裏面には連続稜線を成す微細プリズムが多数、表示部分に合わせて形成されており、導光体の入光部分には入射される光を入光辺に垂直な方向に集光する反射面が形成されている発光表示盤である。この表示盤は反射面での集光によって正面（法線方向）輝度の高い表示面を得る事が出来る。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導光板と、その端面に配置されたＬＥＤ光源とを有する表示盤であって、導光板の表示面に対向する裏面には連続稜線を成す微細プリズムが多数、表示部分に合わせて形成されており、導光体の入光部分には入射される光を入光辺に垂直な方向に集光する反射面が形成されていることを特徴とする発光表示盤。
【請求項２】
導光板裏面の微細プリズムの稜線が入光部分の入光辺とほぼ平行の直線状であることを特徴とする請求項１の発光表示盤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は平面上に特定の文字や図柄を発光表示させる電飾式表示板、電飾看板、標識、イルミネーション、アミューズメント用電飾に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アクリル樹脂などの高い透明性を有する導光板の表裏どちらかの面（一般的には裏面）の一部分に凹凸を形成し、端面に光源を配置して光を導光板に入射させると、凹凸を形成した部分のみが光を拡散反射（乱反射）するため光って見える。こうした原理を利用して図柄や文字を発光させる発光表示盤は、看板、案内板、標識、イルミネーション、などとしてすでに多方面で利用されている。
凹凸の形成方法としては、レーザービーム加工、サンドブラスト、化学的エッチング、印刷などが用いられる。また、光の反射を効率良く行う方法として、特許文献１では、微細な亀裂を発生させる方式が提案されており、既に実用化されている。（特許文献1）
【０００３】
また、特許文献２では、レーザービームの照射によって導光板の内部に空胞を発生させて、空砲による拡散反射を利用する発光表示盤も提案されており、こうしたものイルミネーションなどとして実用化されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１０５０９２号公報
【特許文献２】特開２００４−２４６２６０号公報
【０００５】
このように種々の方式があるが、これらはいずれも導光板内の光を拡散反射させるものである。光が全方向に出射されるためにいずれの角度からも光って見えるという利点を有するものの、正面方向に出射光を集めて高い正面輝度を得たい用途には適さない。
使用される光源としては蛍光放電管やＬＥＤなどがあるが、ＬＥＤを使用する場合、一つのＬＥＤからの光束は限られている。特に大面積の表示盤を高い輝度で発光させようとする場合には、多数のＬＥＤを並べる必要が生じ、省電力化という点で不利となる上、装置コストも上昇することとなる。また、拡散反射による発光は見た目に穏やかなイメージであり、斬新で強い印象を与えたい場合には適していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、ＬＥＤの限られた光束を効率的に利用して高い正面輝度が得られ、微細プリズムの鏡面反射により特有の光沢感を有する発光表示盤を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の発光表示盤は、導光板と、その端面に配置されたＬＥＤ光源とを有する表示盤であって、導光板の表示面に対向する裏面には連続稜線を成す微細プリズムが多数、表示部分に合わせて形成されており、導光体の入光部分には入射される光を入光辺に垂直な方向に集光する反射面が形成されていることを特徴とする発光表示盤である。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、入光部に形成された反射面の集光作用と微細プリズムの鏡面反射作用により、正面方向に集光された光を表示部分から出射させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に図面を用いて本発明の好適な実施形態を説明する。
【００１０】
図１は本発明に関わる発光表示盤の特徴を説明する斜視図である。導光板２への入光部分の入光辺となる端面にはＬＥＤ光源１が２個近接して配置されている。ここでは表示図柄例としてＸＹＺの三文字を示している。
導光板の裏面には、入光辺に平行な方向（Ｙ方向）に直線状の稜線を持つ微細プリズム５が図柄部３に形成されている。プリズムは鏡面反射性となっており、出射角度が法線方向付近で強くなるように反射させる形状となっている。入光部分には入射光を反射させる反射面４が形成されている。
【００１１】
本発明の導光板の発光原理について側面図２により説明する。導光板２の内部に入射された光は、表面と裏面の空気界面での内面反射を繰り返して伝播される。導光板の裏表とも完全な平滑面であれば全ての光が内面反射するため全く発光しない。導光板の図柄部分３の裏面には微細プリズム５が細かなピッチ（Ｐ）で配列形成されており、反射面に当たった光は出光面（表示面）側に反射され出射される。
【００１２】
図３および図４は、一つの微細プリズム断面とそこでの光路を示す側面図である。
法線方向にピークを持たせるための微細プリズムの断面形状としては、ＬＥＤを対向する２辺に配置する場合には、図３のようにプリズム反射面６を両側に持つ形状とし、反射面と法線との成す角度γを３０度付近にすることが好適である。プリズム断面形状は対称であるため、双方から進行してきた光がともに法線付近にピークを持つ分布で出射される。プリズム断面幅をＥ、高さをＤとした時、Ｅ／Ｄの比は小さ過ぎても大き過ぎても出射光率が低下する。Ｅ／Ｄの適正な範囲は概ね３から８である。
【００１３】
一方、ＬＥＤを１辺のみに配置する場合には、微細プリズムの断面形状は同じく図３のような対称形状であっても良いが、図４のように第一反射面７と第二反射面８とを持つ非対称形状とし、第一反射面の法線と成す角度δを７５度から８５度とし、第二反射面の成す角度εを３５度から４５度とすることがさらに好適である。
【００１４】
発光させたい図柄部分の裏面にこのような断面形状を持つ微細プリズムをＸ軸方向に適宜の間隔をおいて配列させる。このとき、導光板内の光束密度は入光部から離れるに従い低下するため、微細プリズムのＸ方向形成ピッチ（Ｐ）を小さくする、または高さ（Ｄ）を大きくする、の少なくともいずれかを順次変化させて輝度を均衡させることも場合により好適である。
【００１５】
次に、本発明の特徴である入光部分の反射面の働きを説明する。
図５、６のように入光辺に単純に光源が並んでいる場合、プリズムによる反射は鏡面反射性であるため、正面から観察した場合には、図５のように光源から真っ直ぐＸ方向に伸びたライン内のハッチング領域だけが光って見えることになる。また、傾いた角度から観察した場合には、図６のように、観察角度に伴って移動するライン内のハッチング領域のみが光って見える。このような発光は、発光表示盤としては望ましいものではない。
【００１６】
これに対して本発明では図７に示すように入光部分に光を反射する反射面４を設けている。反射面で反射された光と直接進行する光とが合わさることにより、図柄部分全体が光って見えるようになる。また、観察角度が傾いても一定の範囲内の角度であれば、図柄全体が発光して見える。
【００１７】
図８、９では、導光板内に入射された光路を示している。
一般的な表面実装型のＬＥＤの発光はランバート拡散に近い角度分布であり、導光体内に取り込まれる光はＹ方向、Ｚ方向ともに（半角）約４０度の広がりを持って入射されることになる。ここでＹ方向への広がりに注目すると、光が直線状の稜線を有するプリズム５で反射された場合、図８の正面図で示すように、出射光はＹ方向にさらに広がることになるため、正面方向で強い発光を得ることができない。（ここでは簡略化のため、Ｚ方向への広がり角は０度のときの光線を示したが、Ｚ方向への分布があってもＹ方向への広がりがプリズムでの反射によってさらに広がることは同様である。）これに対して、入光部分に斜面が形成されている場合には、図９で示されるように斜面が反射面４となって、ここでの反射によってＹ方向への広がりが角βで示される分布へと集光される。それに対応して図柄部分からの出射光も正面方向に集光され、正面方向で強い発光を得ることができる。
【００１８】
反射面が平面の場合には、反射面と入光辺との成す角度αは、６０度から８５度の範囲が好ましい。αの角度が大きすぎても小さすぎても広がり角度の分布は狭くならず、分布を狭くする上で７５度から８０度の範囲が特に好ましい。
【００１９】
図５、６、７、９ではＬＥＤが２個並んでいる実施例を示したが、本発明では、ＬＥＤの数は特に限定されるものではなく、図１０のように１個でも良い。また、ＬＥＤが３個以上になった場合もＬＥＤの個数に合わせて同様な入光部形状が反復された形態をとればよい。さらに、ＬＥＤ光源を配置する方向は１辺に限らず、対向する２辺に配置することも状況に応じて選択できる。
【００２０】
１つのＬＥＤ光源のサイズに対してＹ方向寸法に相対的に大きなエリアを発光させたい場合においては、図１１のように湾曲した反射面４を形成するメリットが大きくなる。湾曲した反射面を形成することにより、Ｙ方向寸法でＬＥＤ発光部サイズの４倍以上の幅を好適に発光できる。湾曲形状例としては正面から見たときの曲線が楕円や放物線を描くものが好適である。
【００２１】
微細プリズムの稜線は、代表的には直線であるが、入光辺に対して略平行となる緩やかな曲線であってもよく、稜線の方向によって出光角度が変化するため、最適な視覚的効果を得るよう選択できる。
【００２２】
導光板は、金型を用意してインジェクション成形することにより安価に量産することができる。微細プリズム形状は、対応する先端形状の刃物（バイト）を使用してＹ軸方向に引き切り加工することで高い平滑性で金型上に高精度に加工でき、成形によって金型上の凹凸の反転した形状が転写される。
【００２３】
微細プリズムの配列ピッチが大きすぎると一本一本の微細プリズムがラインとして視認されてしまうため、高精細感を創出するためにはできるだけ細ピッチであることが望ましいが、小さすぎる場合には成形時に正確な形状が転写されにくくなるため、概ね０．１mmから１mmの範囲が好適である。
【００２４】
導光板の材質としては、用いるＬＥＤの発光波長において高い透過率を持つものが望ましく、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、シクロオレフィン系樹脂、などが好適に用いられる。
【００２５】
このように本発明で使用される導光板では、第一に入光部反射面の作用によりＸＹ面内での光線分布がＸ方向へと集光され、第二に微細プリズムの鏡面反射の作用によりＸＺ面内での光線分布がＺ（正面）方向へと集光反射され出射される。双方の作用が合わさることにより正面（法線）方向にピークを持つ角度分布で発光する。したがって、従来の拡散反射させる方式の発光表示盤と比較して、同一の光源を用いて何倍も高い正面輝度で発光する。また、ザラツキ感が無い、鏡面反射特有のギラッとした光沢感、高精度感を持つ発光が得られる。
【００２６】
微細プリズムに到達した光の全てが反射されて表面へと出射されるわけではなく、裏面側へと屈折して出射される光もあるため、反射板を導光板裏側に設けることにより、発光の効率をさらに上げることができる。
【００２７】
また、複数枚の導光板を重層的に配置し、それぞれの導光板の端面にＬＥＤを配置して各層ごとにオンオフさせることにより、異なる図柄を表示したり、多色の発光を重層的に演出したりすることも可能である。
【００２８】
図７のように２個またはそれ以上のＬＥＤが並んでいる場合には、ＬＥＤを個別にオンオフさせる演出も可能である。一般的な拡散反射を利用する方式では、隣接するＬＥＤの光が交じり合った発光となるのに対して、本発明の発光表示盤では、それぞれのＬＥＤと入光部反射面の形成幅に対応した直線的に伸びるライン状が主に発光する。このため、同一の導光板に配列されたＬＥＤを個々にオンオフさせることによる演出が効果的に行えることになる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の発光表示盤の構成を示す斜視図
【図２】光の出射原理を説明する導光板側面図
【図３】微細プリズムの断面形状と出射方向を示す導光体側面図
【図４】微細プリズムの断面形状と出射方向を示す導光体側面図
【図５】発光状態を説明する正面図
【図６】発光状態を説明する斜視図
【図７】発光状態を説明する正面図
【図８】プリズムの稜線と光の出射方向を説明する正面図
【図９】反射面の集光作用を説明する正面図
【図１０】単一のＬＥＤを使用した実施例を示す正面図
【図１１】湾曲した反射面を設けた実施例を示す正面図
【符号の説明】
【００３０】
１  ＬＥＤ（発光ダイオード）
２  導光板
３  図柄
４  入光部反射面
５  微細プリズム
６  微細プリズムの反射面
７  微細プリズムの第一反射面
８  微細プリズムの第二反射面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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