JPH11344944A - 透過形表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明では、発光ダイオ−ドの数を極力少なく
して省電力化を計ると共に柔らかな有色発光絵柄や文字
を同一光導面に種々な色彩で選択的に描く透過形表示装
置を得る。 【構成】色々な発光色の発光ダイオ−ドに電力を最適状
態で供給するための電源部を構成すると共に種々な状態
で発光ダイオ−ドを発光させる。種々な形状の板状で半
透明あるいは透明な光導路を構成する。その表面や裏面
に構成した色材による凸部や物理的な凹部によって構成
された有色発光部で書画を作る。また、この平板の何れ
かの辺に前記発光ダイオ−ドを挿入するための溝や孔を
作り、この孔に発光ダイオ−ドを挿入したり、光導路の
側面に密着したり、隙間をもたせて配置したりして光束
を光導路に導く。さらに、板を多層構造にしたり、種々
な形状で構成したり、発光ダイオ−ドの発光色に対して
色選択性を持たせたりしたりして書画を美くしく発光さ
せる透過形表示装置とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】最近発光ダイオ−ド（ＬＥＤ）の
効率が急速に向上して、照光ランプとして用いる趨勢に
なってきた。発光ダイオ−ドは、輝度はよいが光が直進
する性質を持っているため、目をいためるなどから照光
装置に適さないものとの考え方もあった。しかしなが
ら、発光ダイオ−ドが持つ魅力は、カラ−表示が可能な
ことやエレメントが非常に小型であること。また、電力
効率が著しく改善されてきたために可搬式装置へ用いれ
ば、電池の損耗が少ない装置が得られるなどの考え方か
ら再検討に、値する状況になってきた。しかしながら、
現在多用されている発光ダイオ−ドによる表示手段は、
コヒレント性の強い発光ダイオ−ドを表示面に対して直
角に配置しているため、発光ダイオ−ドの直進光を直接
見るなどしているため美観構成に欠けたり、目に悪影響
を与える。ところが、この発光ダイオ−ドの発する光
は、透明な円柱状や平坦や湾曲した板中で減衰が少なく
走行し、また、走行面に平行する表面に傷や溝と異物を
付着して凸部を作ると、この傷や溝や凸部で発光ダイオ
−ドから発生する光が乱反射したり、内部に屈折率の異
なる繊維状媒体を混入して発光部を作ると、光束と直角
方向に、この散乱による像がくっきり浮かび上がること
で、発光むらの少ない板状の間接光による表示装置が得
られる。さらに、光導路を透明体で構成すると、凹凸で
構成した絵柄や文字が表裏面から見ることができ、避難
灯等が一枚の光導路で構成できたり、厚みが薄い看板が
構成できたり、その消費電力も低減できる。さらに、部
分的に発光する現象を積極的に用いれば、人形の目だけ
を赤く光らせたり、そのほかの絵柄を間欠的に交互に光
らせることもできるために従来にない新規なグッツも得
られる。また、光導路を多数層で構成したり、それぞれ
の光導路に発光色の異なる発光ダイオ−ドを用いると、
発光面や、発光文字のみが種々な色彩で目視できるばか
りでなく、発光ダイオ−ドは開閉特性が良いので非刺激
性色材と刺激性発色材を光導路の同一面に混在固着させ
発光部とすれば、異なる発光色のダイオ−ドを開閉させ
ることで、同一面上に種々な色彩の書画を点滅して輝か
せることができ、従来にない看板や案内標識が得られ
る。本発明では発光面にむらの少なく、薄形で消費電力
の少ない多色な発光を呈する透過形表示装置を提供する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】図１４は 第一の従来技術の代表的案内
板等の構造を説明するための説明図であり、１３１は、
散乱光源体に線状発光する蛍光灯を用いた俗称サイドラ
イト方式と呼ばれている表示装置の説明図を図示したも
のである。この従来例では、主に避難灯や看板などに用
いられ、蛍光灯や白熱電球などの散乱発光源を用いてい
る。さらに、当該散乱光源体１３１は、反射枠体１３４
の中に組み込まれ、表示部１３２からわずかに離して、
発光体の熱を直接受けないように図示していない金具な
どによって取り付けられている。また時として、この枠
体１３４には電源や照光調節器なども組み込まれてい
る。さらに、この表示部２は、ガラスが用いられたり、
プラスチックスが用いられ、その板表面には、絵柄が印
刷されたり、彫刻が施されたり、また、スモ−ク状の面
を構成して、散乱光源１３１つまり蛍光灯からの光をや
わらげたり、２枚からなる表示板に光遮蔽物１３６をは
さみ込んで、２枚の表示板が光干渉を起こさない工夫も
している。ごく最近に至り、散乱効果の大きな光導路も
開発され輝きが一段と改善されてきた。また、ものによ
っては、散乱光源１３１を２枚の表示板１３２の内部に
組み込んだり、表示部の面に外部から直接光を当てたり
しているが、このように構成された散乱光源１３１から
発せられる光の大半が光導路と蛍光灯間、図では１３５
で示した部分の空中を走行するため、蛍光灯の光は、カ
バ−体や表示板で乱反射しながら表示面を貫通するが、
表示板の表裏面間を完全平行状態で走行することはな
い。また、この方式での消費電力は大きい。図１５は、
図１４の従来例を覇習した考え方をもとに、前記光源１
３１を発光ダイオ−ド１４３、１４３’で構成した第２
の従来例を図示したものである。この第２の従来例では
多数の発光ダイオ−ド１４３が、図示したようにプリン
ト基板１１３に取り付けられ、かつ枠体１３９の中に配
置され、表示部１３２からわずかに離して、図示してい
ない金具などによって取り付けられている。また時とし
てこの枠体１３９には電源なども組み込まれている。な
お１４４は飾り枠である。しかしながら、第２の従来例
図に示した発光ダイオ−ド１４３による表示装置では、
図中Ａに示したように発光ダイオ−ド１４３から発せら
れる光は、基本的には直進性を持ち、表示面１３２の表
面を走ったり、強い指向性を持ち隣接した発光ダイオ−
ド１４３と１４３’が発する光の重なり合う表示面１４
２のＢで示した部分の発光が異常に強く、光のむらが生
じる。この第２の従来例で発生するむら現象を避けよう
とするためには、図上の下側ばかりでなく上側や両側面
にも多くの発光ダイオ−ド１４３を配置する必要があ
る。このようなことから、パネル全体の消費電力は、発
光ダイオ−ドの数にほぼ比例するので、例え発光ダイオ
−ドの１個当たりの消費電力が少なくても、パネル全体
での消費電力は大きなものとなる。一方、従来の考え方
にもとずき発光ダイオ−ドを用いて絵柄を表現する電光
板式の従来例では、平面の表示面全面に発光ダイオ−ド
をマトリックス状に配置して、この発光ダイオ−ドを人
間の目のレスポンス以下の速度で順次点灯し、絵柄を作
っているか、或いは発光ダイオ−ドの表面にポジ写真な
どを配置して透過像を作っている。しかしながら、この
方法では、人間は発光ダイオ−ドの輝度を大きくすると
発光ダイオ−ドが発する光を直接見るので非常に明るく
感じるとともに、感情を錯乱し、人間には適合しない点
状の非常にどぎつい絵柄になる。また、非常に多くのダ
イオ−ドが必要になる。ところで、近年発光ダイオ−ド
の発光効率は、金属間化合物半導体を用いた超高輝度発
光ダイオ−ドが開発されたため長足の進歩を示し、さら
に、発光状態を緩和するものや、指向性を改善するため
に、発光ダイオ−ドそのものにポリエチレンやエポキシ
レンズなどを取り付けた結果、発光ダイオ−ドの発光角
は、１５度、３０度、４５度など広角になりつつある
が、基本的な直進性は失われていない。また、照明用ラ
ンプを目標にして検討が進められてきた結果、発光ダイ
オ−ドの発光効率は、白熱電球を上回り、種々な分野へ
の展開が可能となってきた。本発明は以上の点に鑑み、
情報機器や表示板やマスコットなどの産業分野に適合す
る小形で軽量な発光むらも少なく、かつ、消費電力が非
常に少ない多色透過形表示装置を提供するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】透明光導路上の溝を発
光させるものでは、溝が発光ダイオ−ドの色彩に従って
発光するため、昼光下ではほとんど目視できない欠点が
あり、かつ、多色選択性に欠ける欠点があるので、この
点を改善して色選択性を強化する。さらに、発光ダイオ
−ドの数を低減して省電力化を計るとともに、選択的な
多色絵柄や文字を同一表示面や裏面に作り出す透過形表
示装置を得る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

【０００５】種々な発光色の発光ダイオ−ドを最適状態
発光させるための間欠的或いは定常的に発光させるため
の電源部と、少なくても１個以上の発光ダイオ−ドと水
晶、ガラスなどの無機質透明体、エポキシ樹脂、ポリカ
−ボネ−イト、アクリル系樹脂などの有機質透明体を一
連の発光源に対して透明あるいは半透明か、目視したと
き透明あるいは半透明な少なくても一枚以上の湾曲した
り円弧状の板形光導路とする。前記発光ダイオ−ドを光
導路端に構成した穴に挿入したり、光導路の側面に密着
または狭接して配置すると共に、当該光導路の表面ある
いは裏面には色材を固着した凸部や物理的な凹凸面で構
成した書画面を混在さることによって発光部を構成する
と共に、当該発光部を発光ダイオ−ドの発光色に従って
表示面に書画を面状や線状や点状に選択的に種々な色彩
によって輝かす。

【０００６】光導路端に発光ダイオ−ド挿入するための
穴を構成したり、走行する光束を狭角にするために、た
だ単に光導路の側面に密着あるいは狭接した発光ダイオ
−ドを、単独あるいは混在配置することで、光導路面の
所望するする部分に構成された凹凸面からなる発光部を
多色で面状や線状や点状に選択的に輝かす。

【０００７】発光部をレ−ザ−加工によって加工した溝
は、光束と直角に構成されたり平行な溝でも発光するの
で、このレ−ザ−加工によって作られた凹面となる溝で
発光部を構成することもある。

【０００８】発光部を機械加工によって作られた溝は、
光束に平行する溝の発光量が著しく低減するが、光に感
応する色材を埋め込むことで溝全体が光束に対する角度
に関係なく発光するため、機械加工された溝に発光ダイ
オ−ドに感応する色材を埋め込むこともある。

【０００９】少なくても一枚以上の第１の板形光導路を
構成して、この板中に第２の光導路挿入するための溝部
を作る。さらに、この挿入溝に設置した少なくても一枚
以上の発光部を持つ第２の光導路を取り外しができるよ
うにすることもある。

【００１０】光導路の表面や裏面のいずれかの面を深彫
りすると共に、この深彫りの一部分を多色に輝かせるこ
ともある。

【００１１】発光部に自己刺激性色剤と被自己刺激性色
剤とを混在させることで発光ダイオ−ドの発光色に依存
しない色彩の書画を輝かせることもある。

【００１２】光導部を独立した積層形多数板で構成し、
当該それぞれの板にそれぞれ発光ダイオ−ドを取り付
け、当該発光ダイオ−ドを単独或いは一度に発光させる
こともある

【００１３】板状光導路を回転自在に構成し、かつ、光
導路面に発光部を構成することもある。

【００１４】

【実施の形態】

【００１５】

【作用】本発明では人間の目で見て透明や半透明で発光
ダイオ−ドの光束に対して透過性の良い有機質や無機質
の板で光導路を構成する。またこの光導路の側面に発光
ダイオ−ドを配置し、かつ、当該、光導路を構成する板
の表面や裏面に機械的な凹凸面を構成したり、色材を印
刷したりして凸面を構成し、さらに、この印刷した凸面
を光の減衰がない色材で構成する。また、この板に溝を
併存させたり、この溝に色材を埋めたりして発光ダイオ
−ドの光束に感応する発光部を構成し、書画を発光させ
るものであるが、この発明では凹凸部を構成する色材と
溝との発光関係を更に強調した多色な透過形表示装置に
関するものである。

【００１６】表１、表２は、透明板上で、現在市販され
ている代表的な色材と発光ダイオ−ドの発光色に対する
発光状態を実験によって求めたものである。

【００１７】表１は、特に有色インキの代表的な各色の
発光ダイオ−ドに対する発光評価をアクリル板上で求め
たものである。なお、表中◎印は良好に輝き、○はやや
良好で用途によって使用可能、△印は感応あり、−印は
全く反応なしと判定した実験結果である。この表１の実
験結果によれば、インキに用いている樹脂の種類によっ
て発光ダイオ−ドの発光色に対する特性が著しく異な
る。すなわち、STCはスチロ−ル系樹脂成分を用いたも
ので、この樹脂成分をバインダ−にした発色剤の発光ダ
イオ−ドに対する光感応性は、色素にあまり関係せず感
応性が劣り、ＳＢＸのアクリル系を用いたものは、良い
特性を示すことが明らかになった。つまり、光源に発光
ダイオ−ド用いたときには、蛍光灯のような光源で重要
視される光散乱特性より光透過特性が重要になる。この
ような色材を以下、非自己刺激性色材と呼ぶ。

【００１８】

【表１】

【００１９】表２は代表的な各社製の色材のアクリル板
上の発光ダイオ−ドに対する特性を実験的に求めたもの
である。この色材には外来光に反応して色材が持つ特性
で輝く反射塗料、蛍光塗料、蓄光塗料、夜光塗料などと
呼ばれる一連の色材があり、これを総称して以後、自己
刺激性色材と呼ぶこととする。

【００２０】

【表２】

【００２１】表１、２の実験結果をまとめると、おおむ
ね次のようになる。なお、実験による判定の判定記号
は、表１と同一である。これら色材のから得られた実験
結果をまとめると次の通りであった。 １．自己刺激性（蛍光、蓄光塗料やインキ）色材は発光
ダイオ−ドの発光色に関係なく、発光ダイオ−ドから光
刺激を受けると色材の色調に近い色で発光する傾向があ
る。 ２．非刺激性、刺激性色剤を問わず発光量を増加させる
には色剤に用いられているバインダの光特性が重要であ
る。 ３．色素が顔料の塗料では非刺激性色剤がほとんど発光
しない傾向にあり、インキでは発光ダイオ−ドの発光色
とバインダ−の分光特性が一致したとき良好に発光す
る。インキによるこの現象は、印刷や刷毛塗りなどの周
知な手段で構成した表裏面間を走行する光束が、インキ
によって作られた凸部で散乱して２次発光源となり、そ
れとともにこの凸部を構成した色剤が光フィルタ−とし
て作用して良好な有色の発光状態を呈するものと考えら
れる。 ４．光導路の厚みと色剤の塗布されている位置を特に強
力に発光させるには、発光ダイオ−ドの入射角を光導路
の側面に対して平行にするだけでなく、それ以外の最適
角度を持たせたり、表面と裏面に平行でなく角度を持た
せたりすることで、表示板の表面や裏面に構成した絵柄
部分の発光量を大きくすることができる。 ５．厚みを厚くすると刺激性色剤でも発光ダイオ−ドの
発光色に準じた色彩で発光させることができる。 ６．塗膜の厚みを厚すぎたり薄すぎたりしいように適切
なものとすることで色材の特性が発揮され最大光量が得
られた。 ７．任意な部分を所望の色で発光させたい時には、イン
キや塗膜の色調と発光ダイオ−ドの色調を合わせること
で、塗布した色剤部分のみ強力に発光させることができ
る。 ８．色素が自己刺激性のものは、光束に対して、おおむ
ね自己の発光色で良好に発光するが、バインダ−との関
係もあり全種が良好に発光するとはかぎらない。 ９．赤系の色材は、ほとんどのものが赤の発光ダイオ−
ドに対して良好に発光するが、特にアクリル系バインダ
−で良く発光した。これは、ほとんどのバインダ−の光
特性が赤の発光ダイオドの波長に適合している為であ
る。 １０．距離が発光源から遠ざかるように連続して構成さ
れた塗膜では、塗膜の長さに方向に対して光束が走るよ
うに、塗膜端部に発光ダイオ−ドの光束を与えると、長
手方向に光の減衰がみられる。所が、発光ダイオ−ドの
取り付けを傾けて、前記４項に述べたように発光ダイオ
−ドの光束が表裏面で大きく反射するように配置する
と、この減衰現象が緩和されほぼ均一な光量が塗膜全体
でに得られた。 １１．色材の裏面に白色の補助膜を重ね塗りすること
で、発光効率が増大することもある。 １２．背景色として光導路全面に白色の発色剤の重ね塗
りするばわいには、その色材の樹脂成分の分光特性が発
光ダイオ−ド全色の３２０ｎｍから７００ｎｍの波長域
をカバ−する必要がある。 １３．以上詳述した非刺激性や刺激性性色剤によって凸
面を作り発光部を構成する他、カッテングテ−プを用い
て有色な凸部を構成する方法も考えられるが、光導路と
テ−プ間に粘着層を構成せねばならぬので、この粘着層
の分光特性が発光量を左右し、蛍光灯用に市販されてい
る入手可能なテ−プは、あまり良い効果が得られなかっ
た。しかし、粘着層の改善を述上した現象を参照して試
みれば、使用に耐えるものが得られるものと推察でき
る。

【００２２】本発明では、さらに、光導路に凹部による
発光部を構成するが、この溝で構成した凹部の発光ダイ
オ−ドに対する特性を実験で確認した結果を整理して、
下記する。図２（イ）、（ロ）は、本発明による凹部と
して溝による発光部の状態を模式的に拡大して示した説
明図である。図２（イ）に於いてＳは、溝８の斜面を示
しＳ’は、光導路の表面を示したもので、溝８、８’の
間隔、ピッチをＰで示し、ｗは、溝の巾、ｄは溝の深さ
で、溝の切削角度を図中イとしてそれぞれ示した。図
（ロ）において矢印は、光束の移動方向を示している。
凹部で構成した発光部の発光効率は、溝の切り方に大き
きく依存することが実験によって確認でき要約すると下
記のようになる。 １．光量を増加させるには溝の巾に関係なく溝８の深さ
ｄを増やせばよい。このような観点からすると密度を大
きくする溝の加工方法は、レ−ザ−加工やエッチング加
工が好ましく、彫刻機作られた溝では、焼き付きを生じ
させないバイトの先端の角度に最適値（１８から１９
度）があり、この角度によって溝の深さと巾が決まる。
例えば、彫刻器による彫刻溝巾と理想的な深さとの関係
を求めるてみると、深さ１．５に対して 巾が１．４、
深さ１．０に対して巾が０．８、深さ０．６に対して巾
が０．９６ 以後 ０．９０ に対し０．６５、０．
５に対し０．３８となり、巾に対してかなり制約事項が
あることが解る。 ２．切り溝の本数が同じでも、深さｄや巾ｗを狭くし
て、ピッチＰを短く構成したときには、発光ダイオ−ド
の入射光に対して前方に位置する溝８aよりも後方に位
置する溝８bの輝きは低下する。 ３．図２の（ロ）で示すような光束の進行方向に対する
切り溝の角度θは、入射光に対して直角方向で最大輝度
となり、角度COSθの関係に従って変化し、入射光に対
して平行な方向の機械加工による溝ではほとんど光らな
い。 ４．すでに住友化学社発行のカタログで開示され周知に
なっている、溝の切り角度、図中のイを光の臨界角度
（アクリルの臨界角４２度）以上にすれば、良い反射が
得られるとされているが、この角度は、板に対しての輝
きの大小にあまり関係しないようである。すなわち、発
光ダイオ−ドが発する光が表裏面内をランダムな状態で
直進し、切り溝に対して臨界角以上の種々な方向の光が
存在するためと推察した。 ５．このようなことから溝の輝度は、溝の斜面Ｓ、つま
り、反射面の広さに依存するものと考えられる。 ６．機械加工で作られた、互いに平行した溝を効率良く
発光させるためには、溝の巾（ｗ）とピッチ（Ｐ）との
関係が重要である。図中Ｓ’で示した光導路の表面が残
存しない溝の切りかたは輝度を低下させる。 ７．平行に作られた溝の中を全面に渡り強く反射させる
には、印刷による凸部のケ−スと同なじように入射光と
平行にしないように、発光ダイオ−ドの取り付けを光導
路の面に対して最適角度を持たせることで、板の表裏面
での光束の反射を増加させれば溝が作られている面付近
の光量を増やし、溝の散乱光量を増加させる。 ７−１．発光ダイオ−ドを穴に挿入したときには、全面
に均一に光が分散するが、溝や凸部を構成する色剤など
目標物の光量は、低下する。 ７−２．発光ダイオ−ドを光導路の側面にから離して配
置したときには、光導路中での光束は、直進性が増し、
部分的に強く輝く。 ８．図２（ロ）で図示したような入射光、矢印に対して
升目状の斜め溝は、一見輝きを増大させものと考え勝ち
であるが、図３（ａ）に示した、切り溝のピッチＰを狭
く構成した機械加工による斜め溝による発光効果は、あ
まりない。 ９．補助剤を溝８に埋め込んだ時には下記する種々な効
果が生じる。 ９−１．透明な樹脂（ＡＢＳ用接着剤スチレン系）を溝
にわずか埋め込むと部分的に小さな点々状の輝きが発生
した発光が見受けられたが、さらに溝の深さ全体に樹脂
を埋め込むと輝度が低下した。これはスチレンの分光特
性や透過度が発光ダイオ−ドの特性と整合しないためで
ある。埋め込み剤としてエポシキ系などの発光ダイオ−
ドの発光特性に対して透明、透過度が良い樹脂であれば
部分的な強い強度の発光がみられる。 ９−２．蛍光ペンのインキを溝に埋め込むと部分的に強
い輝きを示した。 ９−３．非刺激性色剤の溝中への塗布は、塗布量を多く
していくと、溝の発光色は、色剤の色調に近づき、溝と
しての固有な発光状態が失われるが、発光量は、増大す
る。 ９−４．溝中に用いる埋め込み剤を最良に選定するれ
ば、光束と溝との発光色は、所望する色に近い色彩が作
れる。 ９−５．溝中に溝の深さの半分以上で透明接着剤を部分
的に塗布したりすると未発光の部分や光導路面に対して
特定の角度から発光ダイオ−ドの反射光が目視できた
り、目視できばい部分が生じたり、小さな点状の発光部
が構成できたりする。 １０．彫り込み溝では発光ダイオ−ドの色調に従って発
光するが溶剤で希釈した刺激性色剤や非刺激性色剤を埋
め込むと、毛細管現象によって溝全体の面に薄く色剤が
付着して、色剤に準じた色調の発光となる。 １１．レ−ザ−加工機で加工した０．５から２ｍｍ程度
の深溝では、色材の効果がでにくいが、各種発光色の発
光ダイオ−ドの光束に対して、あらゆる角度の溝も綺麗
な色彩で、かつ、発光ダイオ−ドの色調に従って発光す
る。 １２．レ−ザ−加工により文字の輪郭を深く彫り、さら
に、文字を０．０５ｍｍ程度の浅彫りにしてピッチ０．
０５、巾０．０３程度で輪郭内をベタに彫り込むと、光
束に対する角度に関係なく輪郭部が強調さ、れそれ以外
の文字全体の溝は良好に輝く。 １３．上記のような浅彫りした溝に色材を埋めると、発
光ダイオ−ドの光によって発光する溝の色調と色材の色
調との合成色が得られるが、この色調は、光の合成色や
色の合成色とは一致しないこともある。 １４．レ−ザ−加工した上記浅彫りしたべた溝に薄く、
表１番号１１番の色材を埋め込むと、蛍光灯による外来
光で光干渉を起こし、目視する角度によっては、小さな
点状のきらきらした輝きが見られ、さらに、光導路中を
走る発光ダイオ−ドの光発色と干渉した輝きもみられ
る。これは従来見受けない現象である。 １５．レ−ザ−加工による浅溝に対して外来光を強くし
ていくと、溝の輝きが薄れ白濁した文字になり文字の確
認はできる。また、深彫りした溝は、発光効果は、薄れ
ていくが、通常の明るさの外来光では非常に綺麗に発光
ダイオ−ドの色調で輝く。 １６．レ−ザ−加工機による点状のベタ彫りと線状のベ
タ彫りに輝度の差はみられなかった。 １７．レ−ザ−加工機による浅溝に非自己刺激性色材や
自己刺激性色材を埋め込んでも基本的な発光ダイオ−ド
に対する色材の特性は、失われない。また、薄い膜での
色調は、発光ダイオ−ドの発光色と合成したものとなっ
た。

【００２４】以上詳述したように、発光部に対する発光
ダイオ−ドの光束による輝きは、散乱光や白色に近い蛍
光灯を光源とした発光部と異質な現象を呈し、この現象
を積極的に用いることで種々な透過形表示装置が得られ
た。

【００２５】

【実施例１】以下図面に従って本発明の実施例について
詳述する。図１は、本発明に依る透過形表示装置の第１
の実施例の構成例を破断面図（イ）と正面図（ロ）とし
て図示したものである。なお、図中には同一機能の部所
は、同一数字で付番してあり、以下の図でも同様に同一
番号を付番する。図１において１は、水晶、ガラス、エ
ポキシ樹脂、ポリカ−ボネイト、アクリル系樹脂などの
一連の透明あるいは半透明な有機質や無機質媒体で構成
した板形光導路を示し、８は、角板光導路の上部に構成
した微少凹面、例えば砂目や溝で構成した第１発光部
で、当該光導路を目的にあわせ適宜湾曲したり、平坦で
あったり、円弧状に構成したりする。さらに、光導路１
の表裏の何れかの部分に印刷などで構成した凸部５で作
られた第２発光部を構成する。また、光導路１のいずれ
かの側面の一部分に発光ダイオ−ド３を挿入するための
孔２や必要に応じて欠接部２’、２”を機械加工によっ
て構成する。試作例では、厚み１０ｍｍで面積が２００
ｍｍから３００ｍｍのアクリル系角板を光導路１として
用いた。また、この光導路側面に発光ダイオ−ド３の挿
入するための深さ７ｍｍ、径５ｍｍの孔２を図示したよ
うにほぼ中央に作った。さらに、発光ダイオ−ド３は、
この孔２中に勘合するように挿入しただけでも良く、場
合によっては瞬間接着剤を用いて孔２中に固着してもよ
い。また、発光ダイオ−ドの直進性を生かすために、光
導路の欠接部２’２’’を構成して、その側面１２’、
１２’’に発光ダイオ−ド３’、３”を密着したりに狭
接して配置した。断面や正面図で図で示したように発光
ダイオ−ド３を、１の光導路に作った前記、５ｍｍ径の
孔２の中に配置し、発光ダイオ−ド３、３’、３”を図
１中に図示していない、後で詳述する電気制御回路にリ
−ド線４を介して接続し、発光ダイオ−ド３、３’、
３”を制御動作に従って発光するように構成した。而し
て、電源スイッチをオン状態にし発光ダイオ−ド３が発
光すると、光束が光導路１中を走行する。また、この光
束は、例えば、切り溝８で構成された第１の発光部に到
達すると、散乱を起こし、この散乱光は、透明な光導路
１の溝８にそって綺麗な光像を作り出す。続いてこの光
束は、さらに直進し、第２の発光部５に到達して、散乱
光パネルの開口面全面を発光ダイオ−ドの色彩に従って
映し出した。なお、溝の処理は、すでに述べた実験結果
よって適宜行う。このようにして発光ダイオ−ドの光源
によって作られた光束は、パネル面６上の所望する部所
に描かれた有色書画や溝を良好な光量や色彩に輝かせ
た。また、図１では単色発光の発光ダイオ−ドを用いた
事例としてリ−ド線４をただ単に２本で示したが、緑、
赤の２素子封入形発光ダイオ−ドでは、共通端子１本と
駆動線２本の計３本のリ−ド線、更に，３素子封入形発
光ダイオ−ドでは４本のリ−ド線を持ち、発光ダイオ−
ドを電圧レベルやダイオ−ドの発光色を変えたりするこ
とで、種々な色彩によるパネル面が発光できた。ここで
はリ−ド線形発光ダイオ−ドを図示したが、面実装発光
ダイオ−ドやダイオ−ドチップを組み込むこともでき
る。述上した試作例の消費電力は、１色光当たりわずか
０．０５Ｗであり、蛍光灯式表示装置に比べ１／１０以
下の電力で良好な輝度をもった透過形表示装置が構成で
きた。図では角形看板を例示したが、この形状は、多角
形でも円形でも楕円形でもよく場合によっては湾曲した
ものでもよく、さらに、角板をそれぞれ張り合わせ中空
筒にしてもよい。なお７はケ−ス、９はカバ−レイであ
る。

【００２６】発光ダイオ−ド光源としてその光束を透明
体板中に導き発光させると、溝は発光ダイオ−ドの発光
色に輝き色材部分は、自己刺激性色剤では如何なる色の
発光ダイオ−ド発光に対しても概ね色剤の光色に近い明
るい静かな発光を行うこと、また、非自己刺激性色剤で
は色剤の固有色と発光ダイオ−ドの色調が近いと色剤の
色調で発光することを実験デ−タが如実に示している。
さらに、発光ダイオ−ドは、任意な速度で点滅できるの
で、蛍光灯を光源に用いた表示装置に比べて点滅動作に
優れていること、発光ダイオ−ドは、ネオン灯に比べ輝
度は劣るもののネオン灯以上に種々な発光色を持ったり
混色が容易に得られる利点もある。図３は、前記特性を
総合して表示板上に所望する色彩の書画を発光させるよ
うに構成した本発明の基本動作を詳細に説明するための
説明図である。

【００２７】図３においてＦ1、Ｆ2、Ｆ3、Ｆ4、Ｆ5、
Ｆ6は表示板上に構成された絵柄や文字を示し、当該文
字は、透明あるいは半透明な光導路板１上に印刷や刷毛
塗りなどの周知な方法によって色材を塗布して凸部を構
成し、図１ですでに述べた発光部５とする。また、当該
発光部に用いる色剤は、後述するように所望する色調の
非自己刺激性色剤や自己刺激性色剤のそれぞれを単独か
混練して用いる。さらに、光導路板１上には切り溝によ
って構成した凹部Ｓ1、Ｓ2、Ｓ3、Ｓ4を図１に示した発
光部８とする。さらに、発光ダイオ−ド群Ｄ1、Ｄ2、Ｄ
3、Ｄ4をプリント基板Ｐに装着して光導路側面に配置す
るが、このダイオ−ド群Ｄ1、Ｄ2、Ｄ3、Ｄ4の内 Ｄ1、
Ｄ3を光導路１の側面に密着或いは狭間して配置する。
また、Ｄ2、 Ｄ4は、図示し、さらに、図１で述べたよ
うに光導路１の側面に作られたダイオ−ド挿入穴２中に
挿入配置する。このダイオ−ド群Ｄ1、Ｄ2、Ｄ3、Ｄ4
は、図示したように１個以上の個別ダイオ−ドｄ1・・
ｄ5によって構成される。現在市販されている高輝度発
光ダイオ−ド（１２００ｍｃｄ以上）の主な発光色は、
青、赤、黄、緑、橙、白などがあり、これらダイオ−ド
をダイオ−ド群Ｄnや個別ダイオ−ドｄnとして同一色の
色彩ものを配置したり、異なった色彩のもで配置して種
々な色彩の光源を実験的に得ているが、この各種ダイオ
−ドに対する実験結果を逐一述べると煩雑さが増し複雑
なるので以下代表的な実験結果についてだけ述べる。ま
た、色剤としてすでに述べた表１に示した１１番、紅色
で非自己刺激性色剤と表２番号２−２示した自己刺激性
色剤の内緑色を凸部の発光部として用い、更にこれに加
え、凹部の溝に表１の１１番として示した赤色を塗り込
んだ時の発光状態のものに限定して述べる。

【００２８】図３では光導路１の側面の穴の中に配置し
た発光ダイオ−ドＤ2群の内１個のダイオ−ドｄ2が発す
る面上の光束の広がり範囲を模式的楕円状の点線３１で
図示した。光導路側面に密着或いは狭間して配置したダ
イオ−ドｄ1は、点線３２で示したようにあまり広がり
を持たないので、この発光ダイオ−ドに緑の発光ダイオ
−ドを使用し点灯すると、このダイオ−ドから送出され
る光束は、進行方向に対して前方に刻み込まれた溝Ｓ1
やＳ2の一部が緑色に輝く、また、発光ダイオ−ドｄ1を
消灯して、ｄ2に赤の発光ダイオ−ドを用い、ｄ2の発光
ダイオ−ドを発光させると、このダイオ−ドから放出さ
れる光束は、点線で示したように良く広がるので溝Ｓ
3、Ｓ4のみならず、溝Ｓ1の一部やＳ2そしてＳ4まで赤
色で輝がやかせる。

【００２９】また、その後方部分に構成した色材、つま
り凸部によって構成された、ここでは片仮名のアがＦ
1、イがＦ2、２点破線で囲まれたウエオのＦ4や、英字
のＡがＦ3、ＢがＦ5、ＣがＦ6として仮に示した。ここ
で例えば、前方の絵柄を溝で構成し、後方の絵柄アＦ1
の印刷色を自己刺激性色材の表２中番号２−２で示した
５色の中の緑色を用いたとき、赤色の発光ダイオ−ドｄ
1を発光させても、この絵柄アのＦ1は、緑色に近い色彩
で発光する。つまり、溝の部分は、発光ダイオ−ドが発
光する色調の赤で発光し、印刷部分は、自己刺激性発光
色の緑で発光する。さらに、この発光ダイオ−ドを消灯
してｄ2を発光させ、発光色を青に変えると、前述した
ように溝Ｓ1やＳ2の部分は、赤から青に変化して発光す
るが、Ｆ1は、印刷色のまま綺麗な緑色で発光する。こ
こでは便宜上文字で示したが、ただ単に文字に止どまる
ことなく、無論絵柄でもある。

【００３０】一方、前方の絵柄を溝で構成し、後方の絵
柄アＦ1の印刷色を非自己刺激性色材の表１中番号１１
で示した紅色で構成したとき、赤色発光ダイオ−ドｄ1
を赤色で発光させると、この絵柄アのＦ1は、綺麗な色
彩の赤色で発光する。つまり、溝の部分は、発光ダイオ
−ドが発光する色調の赤で発光し、印刷部分は、非自己
刺激性凸部は色剤の発光色の赤で発光する。さらに、こ
の発光ダイオ−ドｄ1を消灯してのｄ2を発光させ発光色
を青に変えると、前述したように溝Ｓ1やＳ2の部分は、
赤から青に変化して発光するが、Ｆ1は、黒く変色して
ほとんど目視できなくなる。特に黒に変化するこの現象
は、従来の光合成や色合成の理論では良く解釈できない
が、非常に利用価値がある。また同様に、光の進行方向
に対して前方に刻み込まれた溝Ｓ1やＳ2に種々な色合い
の非自己刺激性色剤や自己刺激性色剤を埋め込むことで
色剤の特性と溝の特性を合わせ持った種々な色調で溝が
発光する。例えば、溝Ｓ1に表１の１１番で示した紅色
の色剤を用い、赤色発光ダイオ−ドｄ1を赤色で発光さ
せると、この溝は赤く綺麗に輝くが、発光ダイオ−ドの
ｄ2のみを発光させると溝の輪郭部がわずか青色に輝き
目視できなくなる。この状態は、溝に埋め込む色剤の量
にも関係する。つまり、色剤の特性を強調したいときに
は埋め込む色剤の量を多くして発光状態を色材の特性に
近づける。実験では、青の文字を印刷してこの文字に隣
接した他の文字の輪郭を彫り込み、この彫り込み部分に
前述した赤の色剤を埋め込んだ。そして赤色と青色のダ
イオ−ドの点滅を相互に行うと、あたかも青と赤の文字
がネオンサインが点滅しているかのように、光導路面に
浮き上がって点滅した。以上詳述したように、発光ダイ
オ−ドと透明光導路と色剤の醸し出す色彩は、常識とさ
れている従来の色合成では説明できない光干渉とも言え
る現象であり、いずれにしても透明体板上に種々な色彩
の書画が構成できた。

【００３１】図４、５は所望する部分を任意な色彩で発
光させるための発光ダイオドの配置例を図示したもので
ある。図４、図５に示すように発光ダイオ−ドの配置方
法で色彩を変えたり、光導路１に欠切部分や金属板など
によるＳＰ1,2,3,4,5に示すセパレ−タを設け、発光ダ
イオ−ドから発生する光を狭めたり、図５のように発光
ダイオ−ドが発光する光束を案内するためのガイド溝ｇ
1、ｇ2、ｇ3やｇ1’、ｇ2’、ｇ3’を構成するなどして
発光ダイオ−ドの光束を狭め、さらに、発光ダイオ−ド
をｄ1からｄnまでの発光状態を順次切り替え移動するこ
とで、多色な書画の発光状態があたかも移動したように
見える。

【００３２】

【実施例２】図６は、本発明に依る透過形表示装置の第
２の実施例として案内板としての構成例を図示したもの
である。なお、図中では図１と同一機能の部所は、同一
数字で付番してある。図６において１は、水晶、ガラ
ス、エポキシ樹脂、ポリカ−ボネイト、アクリル系樹脂
などの一連の透明あるいは半透明な有機質や無機質媒体
などを適宜選別して用いた板状光導路の構成図を示し、
５は、上記１の角板光導路の上部に構成した微少凸面、
例えば、すでに述べた自己刺激性や非自己刺激性色剤で
構成した発光部５である。この発光部は、文字ＡＢＣＤ
ＥＦ構成されている。また、光導路１の角の側面に配置
された発光ダイオ−ド３、３’、３’’は、光導路１の
いずれかの側面に構成された溝や孔の中に挿入される。
さらに、これら発光ダイオ−ド３、３’、３’’は、図
６に図示してない後述する制御回路に接続され、点滅動
作を交互におこなったり連続して定常的に点灯したりす
るように構成されている。このにように構成した第２の
実施例では、文字ＡＣＥを非自己刺激性色剤の赤色を印
刷や刷毛塗りで光導路１の同一面に塗布し、ＢＤＦを非
刺激性色剤の青で構成し、発光ダイオ−ド３を赤、３’
を青、３’’を緑色の発光ダイオ−ドと仮定する。そし
て、発光制御用電源回路から発光ダイオ−ド３’と
３’’が交互に点滅するように制御して発光させると、
文字文字ＡＣＥが赤く輝いた時には文字ＢＤＦは発光せ
ず、逆に文字ＢＤＦが青く輝いた時にはＡＣＥは発光し
ない。つまり発光ダイオ−ド３、３’が交互に点滅を繰
り返すと、赤い文字ＡＣＥと青い文字ＢＤＦが交互に発
光して、あたかもネオンサインのように綺麗に輝く。ま
た、発光ダイオ−ド３’’を緑色で連続して常時点灯し
ておくと、文字の発光色は、ダイオ−ドの発光色、赤、
青に依存した色彩で発光し、さらに、光導路の縁端部が
きれいなオレンジ色と青色で交互に発光する。例えば、
文字終了とかかれた文字をあざやかな赤色で発光させ、
パネル面にこの文字を浮き上がらせることもできるし
さらに終了の文字を同一パネル面に構成しても、いずれ
かの文字が制御信号に従って浮き上たように発光し、所
望する文字だけが目視できるようになる。第２の実施例
では光導路１をただ単に１枚の透明や半透明なもので構
成した態様を説明したが、この思想によって光導路を積
層構造や表示面を幾つかに区切り多段形に構成すれば、
全く新規な発光状態を示すメニュ−看板が構成できる。

【００３３】

【実施例３】図７は、以上詳述した実施例を具体的な事
例に適用するものであって、例えば、最も電力を無駄に
している表示装置の代表的な避難灯の事例を図示したも
のである。なお、図７ではすでに述べた同一機能に対す
る図中の記号は、前述した図面と同一数字で付番してあ
る。図７において１は一連の透明あるいは半透明な有機
質や無機質媒体を用い随時材料を選定すればよいが、発
光ダイオ−ドを５ｍｍ径のものを用いる時には８ｍｍか
ら１０ｍｍの厚みを持った透明なアクリル系樹脂を用い
る。このような樹脂を光導路１に用いる時には、表面に
静電防止剤やＵＶカット処理を行うことが好ましい。ま
た、できれば発光体と同色系や減衰の少ない染料を用い
て着色したり、すでに詳述ような色材として塗料や印刷
インキを用いて、書画、背景などを表面や裏面に印刷す
るすれば光導路１の表面や裏面で反射しながら走ってい
る光束の減衰が少なく、光束の後方に位置する書画も均
一な光量で発光する。図中５は、動作説明図例で述べた
ものと同じ、上記１の角板光導路の面にレ−ザ−加工、
ホトエッチング加工、機械加工、印刷や刷毛塗りで適宜
選択して構成した微少凹凸面で構成した発光部であっ
て、第３の実施例では、図中では人５’、また絵や文字
５’’を構成する。また、発光部５’、５’’を凸部２
５あるいは凹部２６で構成し、さらに、当該凸に微細な
凹凸面２５ａを構成すれば、絵柄や文字全体が発光する
が、この微少な凹部の溝を鋭い鋭角状で構成すれば強
く、逆に鈍角ではやわらかな発光となる。。さらに、逆
に絵柄や文字を凸面で構成し、それ以外の凹面に微細な
凹凸面を構成すれば文字や絵柄以外の背景の部分が発光
したり、すでにのべたような絵柄や文字を印刷などの手
法を用いて付加し、前記発光文字や絵柄と組み合わせれ
ば、美観構成が良いパネル面が構成できる。そして、光
導路１の側面を微少な凹凸で構成したり、綾部を面取り
することで、第２発光部７３が構成され、図示したよう
に文字の輪郭部分を強く発光させることで部分的な強調
発光枠も構成できる。光導路１の装飾枠体７中の側面
に、高輝度発光ダイオ−ド３、３’、３’’を挿入する
ための孔２、２’、２’’、２’’’を構成した。高輝
度発光ダイオ−ド３、３’３’’、３’’’を穴に挿入
し、当該発光ダイオ−ドは図示していない電気回路部に
結合され、後述する動作で発光する。さらに、発光ダイ
オ−ド３、３’は、ただ単にこの孔２中に挿入しても良
く、場合によっては瞬間接着剤を用いて孔２中に固着し
てもよい。また、発光ダイオ−ドに高輝度形をもちれば
非常に強く発光する避難灯が構成できる。さらに、シア
ノアクリレ−ト系の透明な瞬間接着剤を用いて発光ダイ
オ−ドを固着したときには輝度が向上できた。なお７１
は支柱である。第３の実施例の避難灯のように両面から
標識中の絵や文字を目視しなければいけない用途では、
いかんなく本発明での透明の効力が発揮できる。つま
り、図示した避難灯では、透明体で光導路を構成すれ
ば、両面から人や文字が認識できる。さらに、「非常
口」の文字のような左右対称文字では表面か裏面のいず
れかの一面のみに文字や絵柄を構成しただけで、表面や
裏面からも透過した同じ絵柄や文字が正しく読みとれ
た。

【００３４】

【実施例４】この実施例では、コ−ヒレント性を持つ発
光ダイオ−ド光束と透明もしくは半透明な光導路とを効
率よく結合し、さらに、光導路上に絵柄や文字などの発
光部を構成すれば光導路上に均一な発光が得られるばか
りでなく、その光導路が差し替えることのできる透過形
表示装置を提供するものである。

【００２９】図８（イ）は、本発明に依る透過形表示装
置の第１の実施例の構成例をさらに展開し光導路１を脱
着自在に構成した第４の実施例である。図４（ロ）は、
第４の実施例の破断面図（イ）と同一な思想にもとずき
脱着状態を変化させた実施例を斜視図として図示したも
のである。なお、図中には同一機能の部所は、同一数字
で付番してある。図８（イ）において１は、水晶、ガラ
ス、エポキシ樹脂、ポリカ−ボネイト、アクリル系樹脂
などの一連の透明あるいは半透明な有機質や無機質媒体
で構成した四角の板形第２の光導路１である。また、第
２の光導路は、１と同一な材料で構成された切り込み１
１によって分割された光導路３１、３１’、と光導路３
１とで構成し、当該切り込み部１１に第２の光導路１を
差し込めるように構成した。この３層からなる第１の光
導路は、接着したりネジ止めしたりして固着して構成す
るが、成形によって一体構造で構成してもよい。図８中
に記した５は、角板でできた第２の光導路１の面部に構
成した微少凸面、例えば前述した色剤で構成した発光部
５である。さらに第１の光導路３１、３１’、３１’’
のいずれかの下側面の一部に発光ダイオ−ド３を挿入す
るための溝や孔２を構成した。また、発光ダイオ−ド
は、この孔２中に勘合するように挿入しても良く、場合
によっては瞬間接着剤を用いて孔２中に固着してもよ
い。さらにこの実施例では、第１の光導路につくられた
切り込み１１の巾ｗは、光導路１のパネル面にほぼ並行
かややテ−パを持たせ脱着を容易なものとした。また、
切り込み１１の対向面には、微少な凹凸状の光散乱面
５、８を両面あるいはいずれかの一方の面に構成した。
また、必要に応じて、第１の光導路３１、３１’の裏面
にも発光部５や８を設ける。図８（ロ）において１は、
前述した構成例と同様に、水晶、ガラス、エポキシ樹
脂、ポリカ−ボネイト、アクリル系樹脂などの一連の透
明あるいは半透明な有機質や無機質媒体で構成した四角
の板形第２の光導路１を示し、ここで用いた光導路は、
先に述べた実施例と同一な材料で構成され、また、第１
のの光導路は、切り込み１１によって分割された光導路
３１、３１’、と光導路３１’’とで構成している。さ
らに、この第１の光導路３１や３１’を延長して表示板
の一部を構成すると共に、当該切り込み１１に第２の光
導路１を差し込んだ。つまり、図７（ロ）での切り込み
１１は、図（イ）に比べ光導路の面積を拡大して、装飾
枠体７と第２の光導路１挿入するための空隙１２を構成
し、さらに、７２の光導路を付加することによって袋状
に空隙１２をつくる。この実施例では第２の光導路１の
抜き差しを容易にするために、図（イ）に示してある第
１の光導路に構成した溝１１より溝の巾Ｗを広く構成し
た。以上のように構成した第４の実施例では、発光ダイ
オ−ド２で発光した光束は、第１の光導路光導路３１’
を走行し、光的に密に結合された切り込み１１に差し込
まれた第２の光導路１に導かれ、当該光導路１に構成さ
れた書画などによって構成された発光部８でまず散乱を
起こし発光を呈する。この書画による光は、第２の光導
路３１、３１’を透過して、表面や裏面から書画状の光
を人間に有色な文字や絵柄として認識させる。図８
（イ）、（ロ）では、断面図や表面図で図示したように
少なくても１個以上の発光ダイオ−ド３を光導路３１’
に作った孔２の中に配置し、この発光ダイオ−ド３は、
図示していない電気制御回路にリ−ド線４を介して接続
し、前記発光ダイオ−ドが制御動作に従って所定の色で
発光するように構成し、種々な色彩で書画を発光させ
た。この切り込み１１には図示していないが、透明フィ
ルム上に絵柄がポジで作られたポジフィルムなどの媒体
を挿入することもある。

【００３５】

【実施例５】図９は、本発明に依る透過形表示装置の第
５の実施例として案内板として光導路１を回転自在に構
成した事例を図示したものである。なお、図中では図１
と同一機能の部所は、同一数字で付番してある。図９に
おいて光導路１は、すでに詳述した実施例と同様な素材
を用いて構成した。５は、上記１の角板光導路の面に構
成した微少凸面、例えば、すでに実施例で述べた自己刺
激性や非自己刺激性色剤で構成した発光部５や溝８であ
る。この発光部５は、文字ＡＢＣＤＥＦで構成されてい
る。また、光導路１の側面に配置された発光ダイオ−ド
３、３’、３’’を、軸受けとなる電気的絶縁物や金属
などで構成された筒８１、８１’の穴８２、８２’中に
挿入する。当該、筒８１、８１’のそれぞれの１端は
光導路１のいずれかの側面に構成された軸受けとなる穴
８３、８３’に前記軸となる筒８１を摺動可能な状態で
挿入すると共に他の一端は、通常、支柱８０、８０’に
周知な方法によって固着することもあるが、場合によっ
て支柱には光導路１が回転運動したり往復運動したりす
るための動力源やそれに付随する機構部などを組み込む
こともある。さらに、当該支柱８０や基台８４には図示
していない電気的導線や制御回路が挿入できる溝や穴な
どを構成する。筒８１は上記したように発光ダイオ−ド
を挿入するが、この発光ダイオ−ドから発生する光が光
導路１に密に結合するように筒８１を構成し、光の損失
がこの結合部で生じないように筒８１を透過性のよい光
導路１と同一な素材を用いたり、金属筒で構成するとき
には、発光ダイオ−ドのリ−ド線が接触することがない
ようにして、内面に光沢処理を施し鏡筒するのが好まし
い。以上のように構成した本発明による第５の実施例で
は、図示していない電気回路によって定められた信号が
発光ダイオ−ド３、３’に送られ発光すると、光結合さ
れた光導路によって、当該光は、光導路１に導かれ、発
光ダイオ−ドの発光色彩や発光部の色彩にしたがって光
導路１の書画部分が有色で綺麗に輝く。また、当該光導
路１は、回転自在に構成されているので、光導路１は、
任意な角度に設定することができる。さらに、動力部を
組み込むことで光導路が回転したり往復運動したりする
ことができるが、発光ダイオ−ドから発する光は、光導
路１と良好に光結合し、如何なる状態にあっても光導路
１上に構成された書画を良好に輝かせた。さらに、述上
した光導路１は角形を主体にして述べてきたが、軸受け
が構成できる状態であれば、６角形であっても、楕円で
あってもその他の多角形で構成たり太い角棒や円柱や円
筒であったりしてもよい。

【００３６】

【電気的な駆動回路】この発明では種々色彩の発光ダイ
オ−ドが混在して用いられるから、発光ダイ−ドの接続
ミスが重大な不具合に結びつく。すでに周知なように発
光ダイオ−ドのジャンクション形は１．４Ｖから３Ｖの
駆動電圧で最適に発光するが、この値もメ−カによって
多少最適電圧が異なったり、化合物半導体による高輝度
発光ダイオド形の緑や青は２．５Ｖ以上の駆動電圧で最
適に発光するなど種々な値のものがある。しかしなが
ら、現在の所、一般的に用いられている抵抗減圧法と呼
ばれている発光ダイオ−ドの駆動方法では、発光ダイオ
−ドの発光色に適合する種々な抵抗値の減圧抵抗器をも
ちいなければならない。しかしながら、もしこのような
抵抗減圧法で、青色の発光ダイオ−ドの回路に駆動電圧
２．４Ｖ赤の発光ダイオ−ドを結合したときには、青色
の発光ダイオ−ドの駆動電圧が３．４Ｖであるからの駆
動電圧が２．４Ｖの赤色の発光ダイオ−ドに過剰電流が
流れ異常加熱したり破断していまう。さらに、この発明
のように、同色な発光ダイオ−ドを多数用いたり、その
使用数がまちまちであるような時には、発光ダイオ−ド
に個別に減圧抵抗を結合しなければならなくなるし、看
板のように表示板の側面に多数の発光ダイオ−ドを配置
するときには、配線ミスによる事故が多発する。これで
ははなはだ現実性に欠けるものとなる。そのため、発光
ダイオ−ドの数や発光ダイオ−ドの数に関係なく一定な
駆動条件が得られたり、ダイオ−ドの配線ミスが保護で
きる駆動回路が必修となる。このようなことから本発明
のでは、常時点灯回路でもダイオ−ドの配線ミスの保護
やダイオ−ドの数に関係しない発光条件が得られる駆動
回路を提供する。

【００３７】図１０は、定常的に発光ダイオ−ドを常時
発光させて置き、温度変化や配線ミス、さらに、発光ダ
イオ−ドの結合数を変えても最適に動作する制御回路の
１実施例を図示したものである。図１０で９１はドライ
ブ用トランジスタである。発光ダイオ−ドを定電流で駆
動する方法で、例えば、発光ダイオドが２個が最適条件
で発光するように回路常数を設定したと仮定して、この
回路に結合する発光ダイオ−ドをたまたま１個結合して
しまったとすれば、電流値が２個の時に最適な条件に設
定されているので、発光ダイオ−ドのインピ−ダンスが
異なっても、定電流性は失われず、発光ダイオ−ドに２
倍の過剰電流が流れ破損に結びつく。逆に、発光ダイオ
−ドを３個結合したとすれば、発光ダイオド１個あたり
に流れる電流は、２／３に減少し、輝度が不足する。本
発明の回路では、１種の定電流特性を持たせながら定電
圧性を付与するために、特にトランジスタの電流増幅率
ｈｆｅとバイアス抵抗器の抵抗値のあり方に着目して、
同色な発光ダイオ−ドが１個から十数個結合されてもほ
ぼ均一で最適な発光条件が得られる制御回路を得たもの
である。この発明で使用した回路は、図示したように図
示していない直流電源と発光ダイオ−ド３に電力を供給
するトランジスタ９１と、コレクタ−とトランジスタの
ベ−ス間に接続した源流抵抗器９２と、当該トランジス
タのエミッタ回路に同色の発光ダイオ−ドを１個から十
数個接続するようにして制御回路を構成する。また、発
光ダイオ−ド群の種類に従って、種類数の回路数１から
ｎ個独立した２点破線で囲んである駆動回路９３a,・・
・９３nを構成する。この回路の特長は、トランシスタ
−９１nに大きなｈｆｅのものを用いると定電流性が増
加し、逆にｈｆｅが小さいと定電流性がなくなり、ま
た、同様に小さな抵抗値の減流抵抗器９２nでは定電流
性が増加する特性がある。この両者のかねあいを発光ダ
イオ−ドの特性に合わせることで、上述したような簡単
な回路構成によって最適な駆動回路が得られた。この第
１の制御回路での発光ダイオ−ド３aや３nは、１個以上
の同色の発光ダイオ−ド群で構成する。また、発光ダイ
オ−ド群３aや３nをトランジスタ９３a、・・・９１nの
個々の駆動回路の電流容量が超えない範囲で、同一駆動
回路内に同色や電気的な発光特性や駆動条件がほぼそろ
った、発光ダイオ−ドを１個から多数個並列接続して駆
動しても、発光ダイオドの点灯数に対して光量が低減す
ることがなく輝度に差のない発光状態が得られた。さら
に、すべての駆動回路での常数を同一値で構成しても、
同一駆動回路３９n内に接続した負荷が、つまり、発光
ダイオ−ド群３nの色彩や特性が同一であったり製造メ
−カが同一であれば、それらを同一グル−プ構成にして
任意な何れの駆動回路回路９３nに接続しても最適状態
で発光する。そしてもし、発光ダイオ−ド群の中に誤っ
て駆動電圧の低い発光ダイオ−ドを混入し接続したとき
には、一番低い駆動電圧の発光ダイオ−ドが発光し、そ
れ以外の高い駆動電圧の発光ダイオ−ドは、発光しな
い。さらに、低い発光電圧の発光ダイオ−ドは破損する
ことがなく正常状態で発光する。また、このように駆動
電圧の異なる発光ダイオ−ドが混入して駆動回路９３n
に接続されても、発光ダイオ−ドの発光状態から、結合
ミスがあることが容易に察知でき、発光ダイオ−ドの破
損に結びつくことはない。

【００３８】図１１は第２の制御回路を提供するもので
ある。図１０に示した回路では発光ダイオ−ドを定常的
に発光させるものであるが、この１１図の回路では、図
１０の回路と異なった動作を行う。つまり、この回路
は、発光ダイオ−ド群を点滅させたり、赤の発光ダイオ
ド群と駆動電圧の差が少ない、青の発光ダイオ−ドと緑
の発光ダイオ−ドを１群として、その内、２群の発光ダ
イオ−ド群を交互に点滅させるような用途、例えばトイ
レの看板等に適合する回路である。図１１において、１
０３は発振回路であり、ここでは発振回路として汎用タ
イマ−ＩＣを用いた事例を示した。この発振回路は、図
示していない直流電源Ｖddに結合された３端子レギュレ
−タ１０２からフィルタ−１０１介してＩＣに適合する
電源電圧が供給されるように電気的に結合されている。
そして、この発振回路１０３の出力は、２回路に分岐さ
れ、その一方が反転トランジスタ−回路１０４に発振周
波が導かれるように接続される。また、この反転トラン
ジスタ−回路１０４からの発振周波は、すでに図１０の
説明で述べた同一な回路形式や常数で構成されている駆
動回路９３aに導かれる。そして、駆動回路９３aの中の
トランジスタ−のエッミタ−には少なくても１個以上で
発光色が異なるが、同一や近い駆動電圧特性の発光ダイ
オ−ド３aを接続する。一方、分岐された他の発振周波
の一方は、発振回路の出力端子からすでにのべた駆動回
路９３aと同一な回路形式や常数で構成された駆動回路
９３bに直接接合さ発振周波が与えられる。そして、ト
ランジスタ−のエッミタ−に少なくても１個以上の同一
特性の発光ダイオ−ド３bを接続する。上記したように
発光ダイオ−ドの発光制御回路を構成すると、駆動回路
に導かれる発振周波間では、位相が１８０度差を持ち、
発光ダイオ−ド３aと３bが発振周波数に従って交互に反
転した状態の点滅を繰り返す。このように構成すること
ですでに述べた光導路１にはこれら発光ダイオ−ドが発
光する光束を送り込む。ここで、発光ダイオ−ド３a赤
色の発光ダイオ−ド、３bを青色の発光ダイオ−ドとす
れば光導路１には赤色と青色の光束が交互に送りこまれ
る。また、発光ダイオ−ドの一方のみを点滅（フリッ
カ）動作させるときには分岐された信号の一方のみの回
路で発光ダイオ−ドを点滅させる。述上の回路は、ＰＮ
Ｐ形トランジスタについて述べたが、ＮＰＮ形トランジ
スタや演算増幅器の正転端子や反転端子を用いた反転回
路でもよく、ここに述べた思想にもとずいて、種々な組
み合わせのものが構成できる。

【００３９】本発明の基本的な構成は、透明な光導路１
上の発光部５や８を選択的に有色で発光させるのであ
り、さらに、透明光導路１の所望する位置に描かれた書
画を目的の色彩で発光をさせるものであるから、看板や
その類似装置の絵画の構成によって、発光ダイオ−ドの
配置位置や発光色がまちまちになる。したがって、前述
した実施例の回路のように発光ダイオ−ドを点滅させる
だけでは所望する発光効果が得られないこともある。こ
のようなことから、目的とする多彩な色を光導路１の面
上に作り出すには種々な発光色の発光ダイオ−ドを逐次
発光させることが必要になる。述上の目的にそって、逐
次発光ダイオ−ドを発光させるには、少なくても２種類
の方式が考えられる。まず、第一番目の方式は、第１番
目の発光ダイオ−ドを発光させ、この発光状態を保持し
ながら逐次順番にダイオ−ドを発光させ全体の発光ダイ
オ−ドが発光し終わったら全ダイオ−ド消灯する。第２
番目の方式は、発光ダイオ−ドを一個ずつ順番に発光さ
せるが、第１番目の発光が消灯するとき、逐次、次の発
光ダイオ−ドを発光させこの状態を繰り返す。この両者
を極端な回路変更を加えず簡便かつ安価に行える方式
が、図１３に図示した回路で、逐次発光ダイオ−ドを発
光させるための第３の制御回路を示したものである。図
１３に図示した回路では、上記した機能と発光ダイオ−
ドの走査状態を、もし、増加したいときには、基本回路
を変更することなく同一ＩＣを積み足すように増設する
だけで、発光ダイオ−ドの点灯数や点滅状態が簡単に増
設できる。図１３において図１１や図１２に示した回路
ブロックと同一の機能のものは同一番号を付番した。図
１３において１１０はバッファ回路用ＩＣであり、この
回路は、発振回路１０３の発振を安定させたり、発振回
路路からの信号をクロックパルスやリセットパルスとし
て用いるときに、各パルスのタイミングをとるための短
い時間の遅延要素を付加するための回路である。さらに
このバッファ回路に用いるＩＣ１１０は、３ステ−ト状
態が得られるようなゲイト回路を内蔵するものの方がが
好ましい。このＩＣは市販のごくありふれたＩＣを使用
したが、看板などへの使用することを考えると４回路以
上内蔵するＩＣを用いるのが好ましい。さらに、図１３
に置いて１１１は、フィリプフロップであり、この回路
は、各発光ダイオ−ドを遮断する時刻を同時に行う機能
を有すものである。また、１１２は、ラッチ回路でこの
ラッチ回路１１２は、入力するトリッガ信号に対して後
端てトリッガ−が掛かる機能を持ち、発振回路で発振す
るパルスに対して１パルスだけ遅れて保持機能に入る８
ビットのラッチ回路である。したがって、ラッチ回路１
１２の各ビットから出力信号を取り出せば１パルスだけ
遅れた並列信号が独立した状態で得られる。さらに、こ
のラッチ回路の各出力段をそれぞれ独立した、すでに図
１０や図１１に詳述した発光ダイオ−ドの駆動回路９３
に接続する。

【００４０】このように構成した本発明による発光ダイ
オドの第３の駆動回路は、発振回路１０３で所定のパル
ス巾を持った信号が作成される。当該信号は、発光ダイ
オ−ドの点灯時間を設定するための基本タイマ−とな
り、発信する信号は、直列信号を構成している。この信
号を前述したバッファ回路によって作られ、動作タイミ
ングに合わせわずか遅延させた信号パルスをラッチ回路
１１２のデ−タ入力端子に導き、発振回路１０３で発振
した１パルスに相当した遅延状態でラッチの立ち上がり
動作を行う。しかしながら、元来ラッチ回路は、入力信
号の状態を保持するだけの機能しかないので、このラッ
チ機能だけでは、発光ダイオ−ドの消灯時を設定するこ
とは、できない。そこで本発明では、さらに、消灯時を
設定するために、フィルプフロップ回路を付加し、当
該、フィルプフロップ回路１１１から得られた信号をラ
ッチ回路用ＩＣ１１２のクロックパルス信号端子ＣＫに
導き、フィルプフロップの出力信号を用いて各発光ダイ
オ−ドの消灯時を一致させた。なを、このフィルプフロ
ップが出力する信号は、ＢＣＤ並列信号であり、出力時
間は、このフィルップフロップ回路の出力端子の何れか
の出力端子を選ぶことで消灯時間を決定して、ラッチ回
路のリセット信号とする。

【００４１】図１４は、図１０の接続による発光ダイオ
−ドが８群３0から３7までを逐次点滅させる時のタイム
チャ−トを図示したものである。図中２−０から２−７
はラッチ回路の出力信号であり、図中ＯＳＣは発振回路
から出力するパルスで、横軸ｔは時間である。また、Ｒ
ＥＳはフィルプフロップ回路１１１から得られたリセッ
ト信号を意味しているが、当該リセットト信号ＲＥＳを
ラッチ回路１１２のＣＫ端子電気的導線で結合し、その
信号でラッチ動作をリセットした。

【００４２】この発明では、発光ダイオ−ド群は、赤、
青、緑や赤、青、黄色の３原色を基本として光導路１の
側面に穴を開けたり密着したりして１列や任意列で、図
１２の回路数に相当する８回路、例えば、発光ダイオ−
ド群を少なくても１駆動回路に１個用い、同色の赤、
黄、緑、赤、青、赤、青、緑で配列し逐次発光ダイオ−
ドを駆動する。そして、前記、それぞれが独立した駆動
回路０番から７番の回路によって図１１に示したタイム
チャ−トによって得られた信号、２−０から１−７によ
って発光ダイオ−ドを駆動することで光導路面に多彩な
色彩の書画を発光させた。実験によれば、池の中に咲い
ている赤色の蓮の花を赤く光らせたり、黒い色に変化さ
せて目視できない状態にしたり、水の色を強い青に光ら
せたり、目視しずらくしたり、木々の葉の色を緑や黄緑
で点滅させたり同一面上に多彩な書画の点滅像や走査発
光を構成することができた。本発明によって構成された
透過形表示装置は、点滅動作が不得意な蛍光灯による従
来形のサイドライト方式では到底構成不可能な絵柄が得
られるものである。また、この絵柄をネオン灯で構成す
るには、画素の模様が小さすぎ、さらに、種々な色彩の
超小型なネオン灯を用いなければならないので高価にな
るし、この発明で構成できるほど多彩なネオン灯は現存
しない。

【００４３】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によって得ら
れる透過形表示装置では、光導路が透明であることから
多層構造にして、それぞれの発色光の異なる発光ダイオ
−ドを各層に配置して、その発光を重ね合わせたりすれ
ば種々な色合いの絵柄が簡単に構成できる。また、避難
灯やトイレの標識のように表面や裏面のいづれの面から
も発光状態を確認できなければいけない用途でも、１枚
の光導路で簡単に表示面の書画が透過像として構成で
き、この像は、表裏面のいすれからも目視できることは
もとより、非常に小さな電力で表示装置が構成できるの
で多大な省電力効果がある。さらに、トイレの案内板の
男女の赤と青の絵柄を１枚板で構成された表示板の同一
面上に青色と赤色の２色で交互に発光させれば、動的な
表示となり、これらの発光像は、表裏面から良く目視で
き非常に人目を引きやすいので、従来あまり機能してい
ない不評なこの種看板が、非常に良くその機能を発揮す
る効果がある。看板の文字を種々な色彩で構成して、か
つ、非自己刺激性色材や自己刺激性色材を文字毎に選択
して用いれば、発光ダイオ−ドの発光状態や色彩によっ
て目視できる文字と目視できない文字が弁別でき全く新
規な表示装置も得られる。例えば、一枚板で構成した光
導路であっても、人形やトナカイなどの絵柄の中で、目
だけを赤色に点滅させたり、強調したい所を逐次発光さ
せるなどの新規な表示板も得られる効果もある。また、
この発光は、直接光でなく一種の散乱光であるから目に
優しく明度の良い表示装置が得られる。さらに、透明体
を光導路に用いているので、発光部を面の中央部に設け
ると、絵柄や文字があたかも透明空間に浮き出たような
種々な色彩の書画が構成できるばかりでなく、光導路が
薄い板であっても、光が良く通るので光導体の全面に発
光部を構成すれば薄形で軽量な透過形表示装置が得られ
る。発光ダイオ−ドを光源としてその光束を透明体板中
に導き凹凸面を発光させると、溝が発光ダイオ−ドの発
光色に輝き、色材部分は、自己刺激性色剤では如何なる
色の発光ダイオ−ド発光に対しても概ね色剤の光色に近
い明るい静かな発光を行うこと、また、非自己刺激性色
剤では色剤の固有色とほぼ発光ダイオ−ドの色調が近い
と色剤の色調に近い色調で発光するから、この現象を有
効に利用すれば色弁別が容易に行える効果もある。さら
に、発光ダイオ−ドは、任意な速度で点滅できるので、
蛍光灯を光源に用いた表示装置に比べて点滅動作に優れ
ているいることと、発光ダイオ−ドは、ネオン灯に比べ
輝度は劣るもののネオン灯以上に種々な発光色を持った
り混色が容易に得られるため従来にない表示装置が得ら
れる効果もある。さらに、光結合を利用して光導路を脱
着可能とすれば、チエン店の中の商店名や季節感によっ
て看板を変えたいときに、簡単な板のみを変更すればよ
いので、従来の看板では構成できない新規な看板が得れ
る効果も有する。また、光導路は、発光ダイオ−ドの配
置を工夫すれば四角形にこだわることなく種々な形状の
ものを用いることもでき美観にあふれた表示装置が得ら
れる。さらに、光導路を多層構造にすれば、上記色選択
性に加え、光干渉効果も生じ多彩な発色効果を出現でき
るなど種々な効果を有する透過形表示装置である。

【図面の簡単な説明】

【図１】（イ）第１の実施例の断面図。 （ロ）第１の実施例の正面図。

【図２】（イ）発光部を構成する溝の斜視図。 （ロ）溝の説明図。

【図３】第３の実施例の正面図。

【図４】発光ダイオ−ドの配置例図。

【図５】（イ）ダイオ−ドの配置例の断面図。 （ロ）ダイオ−ドの配置例の正面図。

【図６】第２の実施例の正面図。

【図７】（イ）第３の実施例の側断面図。 （ロ）第３の実施例の正面図。

【図８】（イ）第４の実施例の側断面図。 （ロ）第４の実施例（イ）の変形例の斜視図。

【図９】第５の実施例の正面図。

【図１０】電気回路図１。

【図１１】電気回路図２。

【図１２】電気回路図３。

【図１３】図１２による動作のタイムチャ−ト。

【図１４】（イ）第１の従来例の正面図。 （ロ）第１の従来例の断面図。

【図１５】（イ）第２の従来例の正面図。 （ロ）第２の従来例の断面図。

【符号の説明】

１、１’、１’’、１’’、１３、２１、３１、３
１’、３１’’、７３光導路。 ２、２’、２’’ 孔。 ３、３’、３0、３7、３ａ、３ｂ、ｄ1、ｄ2、ｄ3、 ｄ4、・・・ｄ5、１４３、１４３’ 発光ダイオ−ド。 Ｄ1、Ｄ2、Ｄ3、Ｄ4 発光ダイオ−ド群。 ４ 発光ダイオ−ドのリ−ド線。 ５、８、Ｆ1、Ｆ2、Ｆ3、Ｆ4、Ｆ5、Ｆ6、S1、S2、・・
・S3 発光部。 ４ ダイオ−ドのリ−ド線。 ６、１３４、１４４ パネル面や表示面。 ７ １３４、１３９ 枠体。 ９ カバ−レイ。 １１ 切り込み。 １２ 空隙。 １３ カバ−レイ。 ２５ 凸部。 ２６ 凹部。 ２５ａ 凹凸面。 ８０、８１’ 支柱。 ８１、８１’ 筒。 ８２、８２’ 穴。 ８４ 基台。 ７２ 溝。 ９３、９３a、b 駆動回路。 ９８ プリント基板。 １０１ 発振回路。 １０２ フィルタ−。 １０３ トランジスタ回路。 １０４ 反転トランジスタ回路。 １１０ バッファ回路。 １１１ フィルップフロップ回路。 １１２ ラッチ回路。 ２−０ ラッチ出力 ０桁。 ２−１ ラッチ出力 １桁。 ２−２ ラッチ出力 ２桁。 ２−３ ラッチ出力 ３桁。 ２−４ ラッチ出力 ４桁。 ２−５ ラッチ出力 ５桁。 ２−６ ラッチ出力 ６桁。 ２−７ ラッチ出力 ７桁。 Ａ 発光束。 ＡＢＣＤＥＦ 文字列や絵柄。 Ｂ 光の重なり部分。 ＢＣＤ 信号の形式 ＩＣ 集積回路。 ＵＶ 紫外線。 ＬＥＤ 発光ダイオ−ド。 ｍｃｄ ミリキャンデラ、光量の単位。 ＮＰＮ，ＰＮＰ トランジスタの種類。 ｎｍ ナノメ−タ、寸法の単位。 ＯＳＣ 発振周波。 Ｐ 溝の間隔、ピッチ。 ｗ、Ｗ 巾。 θ 角度。 ◎、○、△、− 実験結果の判定記号。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 間欠的や連続的に少なくても１個以上の
   発光ダイオ−ドの発光を書画の色彩に適合させて発光さ
   せるための電源部と、発光ダイオ−ドの光束が正面や裏
   面で囲まれた層間を走行する透明あるいは半透明の少な
   くても１枚以上の板形光導路とを有し、前記発光ダイオ
   −ドを当該光導路端に配置すると共に、光導路の表面あ
   るいは裏面には色材を固着した凸部や物理的な凹凸面で
   構成した書画による発光部を構成すると共に、当該発光
   部を発光ダイオ−ドの発光色に従って、面状や線状や点
   状に種々な色彩に輝かしめたことを特長とした透過形表
   示装置。
2. 【請求項２】 発光ダイオ−ドを光導路側面に構成した
   穴に挿入したり、光導路の側面に密着や狭接して配置す
   ることで光導路面に構成した発光部となる書画を発光ダ
   イオ−ドの発光色に従って面状や線状や点状に種々な色
   彩で選択的に同一表示面で輝かしめたを特長とした特許
   請求項１記載の透過形表示装置。
3. 【請求項３】 切り溝を有する第１の光導路と、当該光
   導路の側面に発光ダイオ−ドを配置する。また、少なく
   ても１枚以上の光導路で構成され、かつ当該光導部面に
   発光部を持つ第２の板状光導路とからなり、第１の光導
   路と第２の光導路を光結合して、第２の光導路を脱着可
   能としたことを特長とした特許請求項１記載の透過形表
   示装置。
4. 【請求項４】 光導部の表面や裏面のいずれかの面を深
   彫りすると共に、当該深彫り部分に色材を固着して書画
   を輝かせたことを特長とした請求項１記載の透過形表示
   装置。
5. 【請求項５】 発光部に自己刺激性色材と非自己刺激性
   色材とを混在させたことを特長とした特許請求項１記載
   の透過形表示装置。
6. 【請求項６】 発光部をレ−ザ−加工による溝で構成し
   たことを特長とした特許請求項１、２記載の透過形表示
   装置。
7. 【請求項７】 発光部を機械加工による溝で構成し、か
   つ、発光ダイオ−ドの光に選択的に感応する色材を埋め
   込んだことを特長とした特許請求項１、２記載の透過形
   表示装置。
8. 【請求項８】 光導部を独立した少なくても２枚以上の
   積層形多数板で構成し、当該それぞれの板にそれぞれ発
   光ダイオ−ドを取り付け、当該、発光ダイオ−ドを単独
   或いは１度に発光できるように構成したことを特長とし
   た請求項１、２、３記載の透過形表示装置。
9. 【請求項９】 光導路を回転自在に構成し光導路面に発
   光部を構成したことを特長とした請求項１、２記載の透
   過形表示装置。