(57)【要約】【課題】  帯状の発光が滑らかに流れるように移動したり、色度グラデーションが連続的に変化する発光表示装置を、安価に提供する。【解決手段】  長尺状の導光体で、一方の端部にＬＥＤが配置され、長手方向の背面には入射光を正面へ反射出射させるプリズムパターンが配列形成される主導光部と、長尺状で、長手方向の一定範囲が主導光部に添いつつ配置され、一方の端部にＬＥＤが配置され、もう一方の端部が主導光部の側面側に細長い連結面で連結され、ＬＥＤの入射光が連結面から主導光部へ出射する副導光部とからなる。主導光部と副導光部のＬＥＤからの放射光を主導光部の正面から帯状に発光させ、ＬＥＤの発光強度や発光色を変化させることで、主導光部の帯状表示領域内の輝度グラデーションや発光色グラデーションを変化させた動的な演出表示を行うことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺状の導光体で、少なくとも一方の端部に該導光体に光を入射させるＬＥＤが１個以上配置され、長手方向の背面には該入射光を観察者方向である正面へ反射出射させる反射パターンが配列形成されることからなる主導光部と、
長尺状の導光体で、長手方向の一定範囲が前記主導光部に添いつつ配置され、その一方の端部に該導光体に光を入射させるＬＥＤが１個以上配置され、もう一方の端部が前記主導光部の側面側で細長い連結面で連結された１つ以上の副導光部とからなり、該連結面は、該ＬＥＤから副導光部への入射光が内面反射を伴って導光され該連結面から主導光部へと入射される際に、該入射光束が連結面の長手方向で均等となる形状を有しており、
前記主導光部のＬＥＤと前記副導光部のＬＥＤからの放射光を、該主導光部の正面から帯状に発光表示させ、
前記ＬＥＤの発光順序、発光強度や発光色を変化させることで、該主導光部の帯状表示領域内の輝度グラデーションや発光色グラデーションを変化させて、動的な演出表示を行うことを特徴とする発光表示装置。
【請求項２】
前記連結面が、前記主導光部のＬＥＤ側から遠ざかる方向へ向かうにつれ、次第に幅が広くなる形状であることを特徴とする請求項１に記載の発光表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、ＬＥＤを使用した発光表示装置に関する。詳しくは導光体の発光により動的な表現のできる発光表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  細長いライン状の発光装置であって、ライン上を発光する点や領域が移動することによって光の流れを表現する発光表示装置は、誘導灯、遊技機や自動販売機などの演出装置、広告看板、店舗ディスプレイ、車両用イルミネーションなど、様々な用途で用いられている。一般的に用いられているのは、多数のＬＥＤを配列させ、順次点滅させていく方式のものであるが、このような表示装置は、個々のＬＥＤの発光がツブ状に光って見えるものである。【０００３】  近年、家電や車両用イルミネーションなど、様々な分野において、光の流れを表現する発光表示装置へのニーズが高まっている。その目的は、光の流れによって移動する物体の進行方向を直感的に把握させるための表示であったり、イルミネーションとして動的な演出を行って高級感を持たせるためであったりする。ここで、従来用いられている、多数のＬＥＤを配列させた表示装置は、個々のＬＥＤがツブ状にギラついて光って見えることから過度に刺激的であり、注目をひきつける効果は高いものの、生活環境において、高級感や安らぎが求められるような表示には不向きであった。屋内や車両室内においては、グラデーションを持った帯状の発光が滑らかに流れるように移動する演出表示が望まれるケースが多い。【０００４】  ＬＥＤの前方に拡散板を設けることによって、ＬＥＤのツブ状感を減らすことは可能である。しかしながら、細長い範囲を拡散板によりＬＥＤのツブ状感なく発光させるためには、▲１▼後方散乱性の強い拡散板を用いる、▲２▼拡散板とＬＥＤとの距離を大きく取る、▲３▼拡散板の厚みを大きくする等の、いずれかの方法を取る必要がある。▲１▼の場合には光の透過率が低いため光の利用効率が悪化して暗くなってしまうという問題が発生する。▲２▼の場合には表示装置の奥行きが極端に厚くなってしまうという問題が発生する。▲３▼の場合は、▲１▼と▲２▼の中間的な状況となり、装置奥行きも厚くなり光の利用効率も悪化するという問題が発生する。【０００５】  こうした問題を回避するために、多数のＬＥＤを狭いピッチで配列する方法がある。この場合には、ＬＥＤの使用個数が多いことと、多数のＬＥＤを点灯駆動させる必要が生じるため、装置コストが高くなってしまうという問題が発生する。【０００６】  一方で、棒状の導光体の端面にＬＥＤを配置することで細長いライン状の領域を発光させる発光表示ユニットが実用化されている（特許文献１）。特許文献１には、こうした導光体ユニットを複数縦列させて光の流れを表現させる発光表示装置（イルミネーション装置）が提案されている。この表示装置では、帯状の発光がスムースに流れていくような発光方法を工夫しているが、個々のユニットの連結部にはＬＥＤ基板を配置する領域があり、この領域は発光しない。従って、連続的に滑らかに帯状発光が移動する演出のためには、問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−１４３２５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  本発明は上記のような状況に鑑み、帯状の発光が連続的に滑らかに流れるような表現が可能で、薄型で、光の利用効率も高い発光表示装置を、安価に提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  本発明は、従来の光の流れを表現するライン状の発光表示装置の課題を解決するべくなされたもので、
長尺状の導光体で、少なくとも一方の端部に該導光体に光を入射させるＬＥＤが１個以上配置され、長手方向の背面には該導光体への入射光を観察者方向である正面へ反射出射させる反射パターンが配列形成されることからなる主導光部と、
長尺状の導光体で、長手方向の一定範囲が前記主導光部に添いつつ配置され、その一方の端部に該導光体に光を入射させるＬＥＤが１個以上配置され、もう一方の端部が前記主導光部の側面側で細長い連結面で連結された１つ以上の副導光部とからなり、該連結面は、該ＬＥＤから副導光部への入射光が内面反射を伴って導光され該連結面から主導光部へと入射される際に、該入射光束が連結面の長手方向で均等となる形状を有しており、
前記主導光部のＬＥＤと前記副導光部のＬＥＤからの放射光を、該主導光部の正面から帯状に発光表示させ、
前記ＬＥＤの発光順序、発光強度や発光色を変化させることで、該主導光部の帯状表示領域内の輝度グラデーションや発光色グラデーションを変化させて、動的な演出表示を行うことを特徴とする発光表示装置である。【００１０】  本発明の発光表示装置は、前記連結面が、前記主導光部のＬＥＤ側から遠ざかる方向へ向かうにつれ、次第に幅が広くなる形状であることを特徴とする発光表示装置であることが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】  以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の表示装置の構成要素であるＬＥＤと導光体との代表的構成を示したもので、上方図は正面側（観察者側）から見た図で、下方図は、その側断面図である。図２は本発明の表示装置の斜視図である。図１及び図２において、導光体５とＬＥＤ１からなる一つの主導光部と導光体６と導光体７及びそれぞれに配置されたＬＥＤ２とＬＥＤ３からなる二つの副導光部とからなる基本構成である。主導光部の導光体５の背面側（観察者の反対側）には光を反射または拡散させて導光体外部へと出射させる反射パターンが形成されている。【００１２】  ＬＥＤ１からの光は導光体５の長手方向に向けて放射され、導光体内部を伝達し該反射パターンにより主導光部の導光体５の出射面（観察者側）から導光体外部へと出射されることで、主導光部は適切な輝度分布で発光する。副導光部の導光体６と導光体７は、主導光部の側面側にある連結面で連結されている。図１の下方図において、ハッチング部で示された８、９は、導光体６及び７が主導光部の側面にそれぞれ連結されている連結面を示している。【００１３】  図１において、ＬＥＤ２からの発光は導光体６の端部から内部へと入射される。導光体６の内部を伝達される光の大部分は外部へと出射されることなく内面反射を繰り返して連結面８まで到達し、当該連結面から導光体５へ入射される。主導光部導光体５に入射されＬＥＤ１から遠ざかる方向（終端側）へと内部を伝達する光は、その背面側に形成された反射パターンによって導光体５の出射面から外部へと出射される。【００１４】  前記と同様にして、ＬＥＤ３からの光は、導光体７を導光して連結面９から主導光部導光体５へと入射され、その出射面から出射される。【００１５】  ＬＥＤ１、ＬＥＤ２及びＬＥＤ３それぞれの発光強度を変化させることで、主導光部の正面側（観察者側）からの発光が流れるように変化する原理について説明する。【００１６】  図３はＬＥＤ１、２、３がそれぞれ発光したときの長手方向での主導光部からの発光輝度分布を示した図である。横軸は発光表示部のＬＥＤ側からの長手距離を示しており、縦軸は輝度の相対値を示している。当該例では発光表示部の長手方向の長さが３００ｍｍとなっている。ＬＥＤ１が１００％発光した時の輝度分布が１２、ＬＥＤ２が１００％発光した時の輝度分布が１７、ＬＥＤ３が１００％発光した時の輝度分布が２２である。【００１７】  図４は、前記３つのＬＥＤを同時点灯させながら、それらの発光強度を２０％ずつ変化させた時の主導光部の輝度分布の変化を示したものである。個々のＬＥＤからの光は、それぞれ干渉せずに独立した挙動を示すため、複数個のＬＥＤを同時点灯した時の輝度分布は、単純に個々のＬＥＤを点灯させたときの輝度分布の和となる。【００１８】  ここで、ＬＥＤ１、２、３の発光強度比とグラフ中の数字は以下である。
１２：ＬＥＤ１−１００％
１３：ＬＥＤ１−８０％  ＬＥＤ２−２０％
１４：ＬＥＤ１−６０％  ＬＥＤ２−４０％
１５：ＬＥＤ１−４０％  ＬＥＤ２−６０％
１６：ＬＥＤ１−２０％  ＬＥＤ２−８０％
１７：ＬＥＤ２−１００％
１８：ＬＥＤ２−８０％  ＬＥＤ３−２０％
１９：ＬＥＤ２−６０％  ＬＥＤ３−４０％
２０：ＬＥＤ２−４０％  ＬＥＤ３−６０％
２１：ＬＥＤ２−２０％  ＬＥＤ３−８０％
２２：ＬＥＤ３−１００％【００１９】  それぞれの状態での輝度分布のピーク値をグラフ中に矢印で示しているが、１２から２２へと状態が変化することによって、輝度ピークの位置は左から右へと（ＬＥＤ１側から終端側へと）移動していることがわかる。すなわち、ＬＥＤの発光強度を１２の状態から２２の状態へと変化させることで、輝度分布がＬＥＤ１側から終端側へと移動する。ここでは説明のために、ＬＥＤの発光強度を２０％ずつ変化させたグラフを代表的に示したが、実際にはより細かく連続的に変化させることによって、輝度分布が滑らかに１２の状態から２２の状態まで変化し、光が左から右へと滑らかに流れるような演出効果が得られることになる。また、上記の２２から１２の状態へと逆方向へと変化するようにＬＥＤの発光強度を連続的に変化させれば、光は右から左へと滑らかに流れるような演出効果が得られることになる。【００２０】  本発明において、滑らかに流れるような動的な演出を達成するには、主導光部からの発光が図３で示したような適切な輝度分布を有することが必須である。次に、本発明の発光表示装置において、主導光部から適切な輝度分布で発光させることのできる原理について説明する。【００２１】  図５は、導光体５内部での光の挙動を側面方向から模式的に示した側断面図である。ＬＥＤ１からの発光は、導光体５の端部から内部へと入射され、当該導光体と空気との界面で内面反射を繰り返しながら、導光体内部を導光する。反射パターン１１へと到達した光は、その一部は正面側（観察者側）へと出射され、一部は背面側（観察者の反対側）へと出射される。当該反射パターンを施す領域（発光領域）、その領域内でのピッチや高さを制御することで、出射光による発光する面積や輝度分布を制御することが可能となる。【００２２】  図１において、ＬＥＤ２及び３からの光は、導光体６及び７に入射し、その内部を導光して連結面８及び９から導光体５に入射して導光体内部を導光してから、前記発光領域へ到達し導光体５の出射面から出射する。図１に示すように、連結面８及び９は、それぞれＬＥＤ１側（始端側）から終端方向へ向かうにつれ次第に幅が広く（Ｈが高く）なる形状をしている。この形状により、導光体５への入射光束が連結面の長手方向に均等になり、ひいては導光体５の出射面からの発光が図３で示すような適切な輝度分布となる。【００２３】  ここで、図６に示すように、副導光部導光体６及び７の主導光部導光体５への連結面が、連結面２６及び２７のように、導光体５の長手方向でＨが一定の場合、副導光部から主導光部へ入射した光による導光体５の輝度分布は、図７の２８及び２９のように、一箇所に偏った分布となる。これに対して本発明の連結面は、始端側でＨが低く、終端側で高くなるので、連結面からの入射光による導光体５の輝度分布は、図７の１７及び２２のように、出射面全域で均一な分布とすることが可能となる。【００２４】  連結面の高さＨが高いほど、主導光部への入射光束は大きくなり、Ｈが低いほど小さくなる。主導光部導光体５へ入射した光は、その背面の反射パターンにより外部へと出射されるが、出射光束は導光体への入射光束に比例する。ここで、図１では、連結面８及び９のそれぞれへの到達光束密度は、始端側で高く、終端側に向かい低下する。そこで、光束密度の高い始端側でＨを低く、光束密度の小さい終端側でＨを高くすることで、連結面から主導光部への入射光束は長手方向で均一となる。【００２５】  前記の通り、主導光部導光体５の出射面からの出射光の輝度分布は、前記反射パターンのピッチや高さを適切に設計すること、そして前記連結面の長手方向の長さとＨを適切に設計することで、図３の曲線２２のような分布とすることが可能となる。【００２６】  また、図１における終端面１０に反射部材を設けて、前記輝度分布を変化させてもよい。【００２７】  本発明の発光表示装置では、前記のような輝度変化による演出表示に加えて、ＲＧＢの３つのチップを１つのパッケージとしたものなどを用いることで、色のグラデーションを動的に変化させる演出表示を行うことも可能である。図１において、ＬＥＤ１を青（Ｂ）、ＬＥＤ２を緑（Ｇ）、ＬＥＤ３を赤（Ｒ）で同時点灯すれば、青―水色―緑―黄―赤  とグラデーションで色が変化している表示となる。それぞれのＬＥＤの発光色や発光強度を変化させることによって、動的な演出表示が様々なバリエーションで行えることになる。一例として、先ずＬＥＤ１、２、３の全てを青に点灯させておいて、次に赤色の発光を、前記のように、ＬＥＤ１、２、３の発光強度を順次、連続的に変化させると、青色の地の上をマゼンタ色のグラデーションを持った帯状発光がＬＥＤ１側から終端側へと滑らかに移動する演出となる。【００２８】  本実施例においては、１つの主導光部と２つの副導光部を連結し、主導光部と各々の副導光部との一方の端部に、それぞれＬＥＤを配置した構造となっているが、本発明はこれに限定されるものではない。目的とする演出効果に応じて、副導光部の数を増減したり、ＬＥＤの数を増やしたりすることができる。【００２９】  本発明においては、発光領域は主導光体の背面に、自由な意匠で形成することが可能である。例えば図８において、ハッチング部が発光領域であるが、Ａのような波型、Ｂのような枝豆型、Ｃのような矢印型など、用途に応じて様々な形状とすることで、様々な意匠を付与できる。【００３０】  また、本発明においては、主導光体が直線状でなくともよい。該導光体内での光の導光に差し障りがない限りにおいて、例えば湾曲状としても良い。その例を図９に示したが、Ａのように全体が湾曲した形状や、Ｂのように波状に変形した形状など、用途に合わせて様々な形状とすることが出来る。【００３１】  さらに、本発明の発光表示装置では、図１で示した構成を一つの構成単位として、いくつもの構成単位を繋ぎ合わせるかたちで複数の導光体を一体化させた構造とすることができる。具体例を示すと、図１０のように両端から入光させて主導光部を一本の連続した長尺状とした構造や図１１のように４方向から入光させて主導光部を十字型とした構造、さらには図１２のように６方向から入光させて主導光部を６方向に伸びた放射状の星型とする構造などが挙げられる。【００３２】  このように、本発明の発光表示装置では、発光領域の形状、主導光体の形状、構成単位の組み合わせ方、などバリエーションが多彩であり、様々な利用方法が可能となる。【００３３】  本発明の表示装置においては、特に、複数のＬＥＤを同一の基盤上に載せることで、電子部品やハーネスのコストを抑えることができるため、大きな利点が生まれる。電子製品の中には、例えば家庭用エアコンディショナー室内機の表側構造体のように、一部が脱着式の構造体となっているものがある。このような部材を表示点灯させたい場合、脱着式の構造体に直接に電子部品を取り付けるにはコネクタなどを用いてハーネスを取り回す必要が生じる。このようにすると構造が複雑化するので、コストを押し上げる原因となると共に、メンテナンスを煩わしくしたり、故障を起こしやすくしたりする原因となる。これに対して、本発明によれば、本体に固定された（脱着しない）構造体側にＬＥＤ基盤を設置し、脱着する構造体側に該導光体を設置する仕組みとすることができ、構造が単純で、故障トラブルなどがない発光表示装置が可能となる。【００３４】  本発明の発光表示装置においては、表示に直接かかわるのは、主導光部の発光領域であって、表示にかかわらない副導光部やＬＥＤ基盤の設置部分などは、不透明な部材によって覆い、露出されないようにすることが好ましい。その理由は、第一は、美観的な理由からである。次には、ＬＥＤ基盤部分が露出していると、導光体に入射されず漏れ出る光が直接に観察者の視野に入ることになり、余計な光による表示品位低下を招く。また、本発明の発光表示装置では、そのままでも動的な発光表示が可能であるが、表示領域の前方に、光を拡散させる拡散板などを設けて導光体からの発光を拡散させて、拡散板面全体として発光させることも可能で、新たな意匠性を付与できる。さらには図６のように、発光表示装置自体は直接見えないところに配置されていて、主導光体から出射された光が、被照射物２３に照射され、照らされた光を間接的に観察するような使用方法も可能である。【００３５】  本発明の導光体の材料としては、透明性の高い熱可塑性樹脂が好適に用いられ、具体的には、ポリメチル（メタ）アクリレート、ポリカーボネート、ポリオレフィン系樹脂などを挙げることができる。該導光体は、対応する金型を用い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。【００３６】  本発明の主導光部と副導光部から成る導光体部材において、副導光部は、コントロールされた光を主導光部へと導くため、主導光部に細長い連結面で連結されていることを特徴とするが、当該導光体部材の成形をしやすくするためや機械的な強度を持たせるため、また電子部品へ組み込みやすくするために、主導光部と副導光部そして／又は副導光部同士とが連結面以外の箇所でも部分的に連結することが好ましい。図１４で、連結部２４は、前記目的のために設けられたものである、該連結部にも主導光体や副導光体から光が漏れこむため、該連結部はできるだけ小さくすることが望ましく、それにより余計な発光を抑えることや光の利用効率を上げることが可能となる。【００３７】  先に説明したように図５において、反射パターン１１へと到達した光は、一部は観察者側ではなく、背面側へと出射される。この背面側の後方（後ろ側）へ光を反射する材料（拡散反射性あるいは鏡面反射性）を配置することにより、背面側へ出射した光を観��者側へ反射させることで、反射光も表示に利用できるので、目的に応じてこうした構成としても良い。【００３８】  本発明の表示装置の一つの特徴として、導光体が透明なため背面側が透けて見えることが挙げられる。したがって、何らかの構造物の前方や別の表示パネルのような表示物の前方に本発明の表示装置を配置すると、当該表示装置が発光していないときは、後ろ側の前記構造物等が透けて見え、発光したときに本発明の表示装置の発光表示が見える、という使い方が可能である。具体的には、液晶パネルなどの前方に本発明の表示装置を配置することにより、重層的な表示ができることになる。【００３９】  さらには、主導光部の後ろ側へ一個以上のＬＥＤを観察者側に向けて発光するように追加して配置させることができる。例えば、後ろ側のＬＥＤの発光を、本発明の表示装置を透過して見ることができるようにそれぞれの発光を制御することで、ＬＥＤの点状の光と本発明の表示装置の帯状の光とで重層的に表示する表示装置を提供することが可能となる。
【発明の効果】
【００４０】  本発明の発光表示装置によれば、主導光体及び副導光体のそれぞれのＬＥＤからの発光が、主導光部のそれぞれ異なる位置をピークとしたなだらかな山状分布で発光し、その分布は重なり合っているので、ＬＥＤの発光強度を連続的に変化させることで主導光部からの帯状の発光が連続的に滑らかに移動する発光となる。これによって光が滑らかに流れるような演出表現が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】  本発明は、ライン上を発光する発光表示装置として利用できる。特には、車両用や遊技機用イルミネーションとして好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の発光表示装置の基本構成を示す図
【図２】本発明の発光表示装置の基本構成を示す斜視図
【図３】ＬＥＤ１、２、３それぞれを発光させたときの主導光体の輝度分布
【図４】ＬＥＤ１、２、３の発光強度を変化させたときの輝度分布の変化を説明する図
【図５】主導光体内部を伝達する光の挙動を説明する側断面図
【図６】連結面が不適切な比較例を示す図
【図７】実施例と比較例での輝度分布の差を説明する図
【図８】発光領域の意匠例を示す図
【図９】主導光体の形状例を示す図
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【図１３】本発明の発光表示装置を間接照明として使用する使用形態を示す図
【図１４】導光体の構造を示す斜視図
【符号の説明】
【００４３】１  主導光部の端部に配置されるＬＥＤ
２、３  副導光部の端部に配置されるＬＥＤ
４  発光表示装置
５  主導光部
６、７  副導光部
８、９、２６、２７  連結面
１０  終端面
１１  反射パターン
１２〜２２、２８、２９  輝度分布を示す曲線
２３  被照射物
２４  追加連結部
２５  発光領域
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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