JPH03274588A - 情報表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は蛍光発光を利用した情報表示装置に関し、さら
に詳しくは透明な窓材に情報表示機能を付加するための
技術の提供に関する。

〔従来の技術〕

近年、情報・通信分野の目ざましい発展につれ、情報表
示技術にも革新的な技術が次々と生み出されてきた。例
えば、テレビジ璽ンに代表されるＣＲＴ、液晶表示装置
（ＬＣＤ）、蛍光表示管（■ＦＤ）、プラズマデイスプ
レィ（Ｆ　Ｄ　Ｐ）などの表示技術が産業用・民生用を
問わず普及し、さらに各々の技術分野で大型化・軽量化
・フラット化・カラー化など時代に応じた技術革新への
努力が続けられている。

一方、電光表示に代表される壁面を使っての表示、広告
宣伝を目的とした各種サインデイスプレィあるいは装飾
効果を狙ったデイスプレィなど大型表示装置の分野にお
いてもカラー化・省スペース化・省エネルギー化などの
観点から多くの改善策が提案されている。

しかしながら、これらの表示装置の内、前者のものは主
として画像・文字・数字などの高密度情報を表示するも
ので、使用に際して特別な表示装置を必要とし、これら
が生活空間・スペースに占める割合は年々大きくなり、
生活の快適性あるいは空間・スペースの有効利用にとっ
て無視できない状態となってきた。一方、後者のものは
主として建築物壁面・屋上あるいは道路周辺などで用も
）られ、直接生活空間・スペースの有効利用を妨（デる
ことは°なかったが、美観あるいは不快さなど力）ら生
活空間の快適化の点で少なからぬ問題となっていた。

すなわち、本発明の意図する快適な生活空間・環境を維
持しつつ、特別なスペースを要することなく情報を表示
するといった技術の実現の観点からは、これらの技術に
は大なり小なり問題がありた。

〔発明の解決しようとする問題点〕

本発明は、ごく普通に使われている窓材、例えば建築物
・自動車・時計・各種音響製品などの窓ガラス・プラス
チックに情報表示機能を持たせることで、生活空間・ス
ペースなどを特別に使用することなく、時には透明窓材
であり、時には情報表示装置であったりする生活環境快
適化のための手段を提供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

前期の目的からすれば、既存の表示装置のほとんどは透
明窓材としての機能を持たず、本発明の実現手段には戊
り得ない。このため、本発明の目的に部分的に沿うもの
としては、建築物・広告塔などに限られるが、これらか
ら離れた場所から可視レーザ光線、例えばヘリウム−ネ
オン（Ｈｅ　−Ｎｅ）赤色レーザ光線を建築物・広告塔
などの外壁・表面に照射・走査し、文字・数字情報を表
示する方法が提案された。しかしながら、この方法では
確かに生活環境を著しく乱すといった弊害はなく、かつ
窓部を窓や情報表示部として使える技術にも成り得るが
、最大の問題は被照射体表面でのレーザ光線の輝度が極
めて弱く、情報表示能力に欠けるという点である。さら
にはレーザ発振場所を表示部位から離れた外部に求めな
ければならない点も問題が大きい。また、表示に用いら
れる色が実用的にはＨｅ−Ｎｅレーザの赤色、アルゴン
（Ａｒ）レーザの緑色などに限られる点も、情報伝達効
果・広告効果を小さくして〜）る。

本発明者はかかる透明窓材に情報表示機能を付与する技
術に関し鋭意研究の結果、透明窓材（こ蛍光材料を含有
せしめ、その背面からレーザ光線を照射・走査すること
で、透明窓材から蛍光発光による情報表示ができること
を見いだした。即ち、本発明ではレーザ光線の有無によ
り、透明窓材を窓面としたり、情報表示面としたり選択
することができる。

この場合、蛍光材料を含む透明基板材料としては、古く
から希土類元素をドーピングしたガラス材料と有機蛍光
色素を含有せしめたプラスチックが試みられてきたが、
希土類含有ガラス系では照射するレーザ光線に対する吸
収効率が低く、また、蛍光量子効率が低いとの問題から
、蛍光発光を利用した情報表示には必ずしも適当ではな
かった。

一方、有機蛍光色素を用いたプラスチック基板では吸収
効率・蛍光量子効率ともに色素の選定・組合せによって
はほぼ満足する発光輝度の蛍光が得られるが、水・酸素
などに対する化学的安定性、紫外線・熱に対する物理化
学的安定性などの耐久性に難点があり、実用上の大きな
障壁となっていた。　　このため、本発明ではまず高耐
久性の蛍光材料の研究に取り組み、その結果、蛍光色素
を分散した二酸化珪素膜を透明基板上に形成することで
、高耐久性の透明蛍光基板が得られることを見いだした
。すなわち蛍光色素の分散媒を二酸化珪素とすることで
耐水性・耐熱性・耐酸化性が大幅に改善され、その上好
都合なことに、分散媒をプラスチックから二酸化珪素と
することで高濃度の色素を会合を抑えて取り込むことも
でき、発光効率を高める効果が生まれることも見いだし
た。

さらに、このような二酸化珪素膜にはよく用いられてい
るゾル−ゲル膜を用いることもできるが、二酸化珪素を
過飽和に含む珪フッ化水素酸の水溶液中で形成する、い
わゆる液相析出法（Ｌ　ＰＤ法）で形成した二酸化珪素
膜を用いれば、先の分散媒効果が飛躍的に高まることを
見いだした。たとえば、第１図は本発明の有機蛍光色素
を含有した二酸化珪素膜の耐候性を、ポリメチルメタア
クリレート（ＰＭＭＡ）膜およびゾル−ゲル膜と比較し
たものであるが、本発明の二酸化珪素膜中の蛍光色素は
長期間に渡って耐えており、従来の材料よりも優でいる
ことがわかる。

以上のように、本発明での蛍光材料を含む透明基板とし
ては、望ましくは二酸化珪素を過飽和に含む珪フッ化水
素酸の水溶液に有機蛍光色素を添加して成る処理液と、
透明基板とを接触させて、該基板上に蛍光色素を含む二
酸化珪素膜を形成したものが用いられる。この場合、蛍
光色素を含む二酸化珪素膜の耐久性をより高めるため、
該被膜上に再度蛍光色素を含まない二酸化珪素膜を形成
してもよい。

また、蛍光色素を含む二酸化珪素膜の形成は透明基板の
両面でも、片面でもどちらでもよい。さらに、基板がプ
ラスチックの場合、先願特許（例えば特開昭６ｌ−１２
７３４）に示すように、蛍光色素を含む二酸化珪素膜の
形成に先立ち基板表面をブライマー処理することで、被
膜の密着力を高めることができる。

蛍光色素の二酸化珪素膜中での最適濃度は、厳密には蛍
光色素によって異なるが、ローダミン６Ｇを例にあげれ
ば１０−’　〜１０−”ｍｏ　１　／　ｌである。

このようにして得られた蛍光色素を含む透明窓材に、波
長が６５０ｎｍ以下のレーザ光線を照射すれば蛍光色素
は発光し、レーザ光線を迅速に走査すれば残像を含めて
強い輝度の表示情報を見ることができる。

レーザ光線の波長が６５０ｎｍ以下である必要性は、ス
トークスシフトにより放射される蛍光の波長が必ずレー
ザ光線の波長よりも長くなり、その結果蛍光の波長が７
２０ｎｍまでの可視光線領域を越えると、目に見える情
報にならないからである。このため、照射するレーザ光
線の波長は６５０ｎｍ以下が望ましく、このようなレー
ザの代表例としてはＨｅ−Ｎｅレーザ（波長６３２．８
ｎｍ）やＡｒレーザ（波長４８８または５１４゜５ｎｍ
）をあげることができる。なお、波長が可視光線領域以
下の窒素レーザ（Ｎ２、波長３３７゜１ｎｍ）’！用い
た場合には、照射あるいは走査するレーザ光線が目に見
えないため、放射される蛍光だけで情報を表示すること
が可能になり、表示装置としての視認性はいっそう高ま
る。

さらに、レーザ光線が照射される透明基板の表面を波長
以上のオーダーで粗面化しておくと、蛍光の放射量が増
すため発光輝度の増大につながる。

粗面化の手段としては蛍光色素を含む二酸化珪素表面を
摩耗により粗面化してもよいが、該被膜形成前の透明基
板の表面をサンドブラスト・ブラシ加工・化学的エツチ
ングなどにより処理することで予め粗面化した上に、蛍
光色素を含む二酸化珪素膜を形成するのが望ましい。

〔作用〕

本発明の情報表示装置では、透明基板上に形成された二
酸化珪素膜中の有機蛍光色素が、背面からのレーザ光線
照射によって励起され、発光することを利用しており、
透明な窓材に情報表示機能を付加することができる。本
発明の二酸化珪素膜は、二酸化珪素を過飽和に含む珪フ
ッ化水素酸に有機蛍光色素を添加して成る処理液と、透
明基板とを接触せしめることで形成されているため緻密
であり、情報表示装置の耐久性を著しく高めることが可
能になる。また、有機蛍光色素含有二酸化珪素被覆ガラ
スの表面を粗面化することによって、レーザ光線照射時
の蛍光発光効果を高めることができる。

〔実施例〕

以下に本発明の実施例について説明する。

罠良且１ 厚さ３ｍｍ、幅５０ｍｍ、　長さ１００ｍｍの白板カラ
ス（鉄分０．０１％のソーダライムガラス）の表面をエ
ツチング液（重量比でＮＨＪＦ：Ｈ２Ｓ　Ｏａ：　（Ｎ
　Ｈ４）２Ｓ　Ｏａ：　Ｈ２０壬１０：　３：　　１：
工０から成る）で３０秒間化学エツチングした。

工・ノチング後のガラス表面を電子顕微鏡で観察したと
ころ、凹凸の大きさが１−１０μｍの粗面となっていた
。

ついで、シリカゲルを飽和した３、０ｍｏｌ／１の濃度
の珪フッ化水素酸（Ｈ２Ｓ　ｉ　Ｆｓ）の水溶液２００
　ｍ　Ｍに金属アルミニウム０．８ｇを溶解させ、　さ
　ら；こＰＯＰＯＰ（１，４−七゛ス　［：２−（５−
フェニルオキサソ゛リル）］へ゛ンンンセ′００．１ｇ
添て処理酸を作製した。この処理液に、先の表面を化学
工、チングした白板ガラスを浸漬し、１６時間保持した
後取り出して洗浄・乾燥した。得られた被覆付きガラス
は無色透明であった。

塩３目４よ エツチングしていない平滑な表面の白板ガラスを用いて
、実施例１と同様に処理してＰＯＰＯＰ含有二酸化珪素
被覆ガラスを作製した。

これらの蛍光色素含有二酸化珪素被覆ガラスに、波長３
３７．１ｎｍのＮ２レーザ光線を照射したところ、照射
面の反対側から鮮やかな青色の発光が見られ、レーザ光
線を移動させると、発光部位もそれにつれて移動するこ
とが確認された。

第２図に発光スペクトルを示す。実施例１の粗面化した
蛍光色素含有二酸化珪素被覆ガラスの発光スペクトルｌ
は、比較例１の発光スペクトル２に比べて強度が大きく
、明らかにガラス表面を粗面化した効果が表われている
。

裏１０１ 実施例１と同様な手順で、１０−２ｍｏ　１　／　ｌの
ローダミン６Ｇを含む二酸化珪素膜で被覆されたフロー
ト板ガラスを作製した。ついでこの透明な淡桃色の被覆
付きガラスに、波長３３７．１ｎｍのＮ２レーザ光線を
照射したところ、照射面の反対側から黄緑色の発光が見
られた。第３図に発光スペクトルを示す。

上記で作製したローダミン６Ｇ含有二酸化珪素被覆カラ
スの耐候性をデユーパネル光コントロール　ウェザ−メ
ーターＤＰＷＬ−５Ｒ（スガ試験機株式会社）によって
評価した。エネルギー密度３．５ｍＷ／ｃ■２の紫外線
を７０　”Ｃで８時間照射した後、５０℃で４時間結露
させるサイクルを繰り返したところ、上記のローダミン
６Ｇ含有二酸化珪素被覆ガラスの吸光度は第１図のよう
に変化した。

處（」４主 ローダミン６Ｇ含有ＰＭＭＡ膜をガラス基板上に形成し
た。まず、縦１００　ｍｍ、横１００ｍｍ、厚さ１ｍｍ
のガラス板を充分に洗浄した後、乾燥して基板とした。

次に、ＰＭＭＡ５ｇをジエチレンジオキサイド１３ｇに
加え、完全に溶解するまでかくはんを続けた。次に、こ
の溶液にローダミン６Ｇ０．０２ｇを溶解させた後、ナ
イフツーターを用いて上記の基板上に塗布した。この基
板を室温の大気中で２４時間乾燥させたところ、厚さ３
０μｍのローダミン６Ｇ含有ＰＭＭＡ膜が得られた。

上記で作製したローダミン６Ｇ含有ＰＭＭＡ被覆ガラス
の耐候性を実施例２と同様に評価したところ、その吸光
度は第１図のように変化した。

ｋＥ目生１ ゾル−ゲル法を用いてローダミン６Ｇ含有二酸化珪素膜
をガラス基板上に形成した。まず、縦７５−１横２５ｍ
、厚さ１１１１１のスライドガラスを充分に洗浄した後
、乾燥して基板とした。次に、原料としてエチルシリケ
イト５ｔ（ＯＣ２１（ｓ＞４５０ｇ−エタノール７５．
２ｇ、　　３５％塩酸０．６ｇ、　　水４７ｇ、ローダ
ミン６ＧＯ１ｇを用い、それぞれを混合した後１時間か
くはんした。この溶液をさらに１時間放置し、浸漬法に
て上記の基板に塗布した。塗布時の引き上げ速度は１．
５ｇｍ／Ｓｅｅ、とした。この基板を室温の大気中で約
１６時間乾燥した後、１１０℃の電気炉中で７時間加熱
したところ、厚さ３００ｎｌｌのローダミン６Ｇ含有膜
が得られた。

上記で作製したゾル−ゲル法によるローダミン６Ｇ含有
二酸化珪素被覆ガラスの耐候性を実施例２と同様に評価
したところ、その吸光度は第１ＴＥＪのように変化した
。第１図において、実線は本願発明によるものであり、
点線は比較例を示している。

第１図からも明らかなように、本発明の蛍光色素含有二
酸化珪素被覆ガラスは吸光度の減少率がＰＭＭＡ膜を用
いたものよりも小さく、耐候性が優れていることがわか
る。また、二酸化珪素薄膜を用いた構造での比較では、
本発明で作製した蛍光色素含有二酸化珪素被覆ガラスの
方がゾル−ゲル法で作製したものよりもｉ１候性が優れ
ていることがわかる。

〔発明の効果〕

本発明の情報表示装置は、透明な窓に情報を表示するこ
とができるので、生活空間・スペースを有効利用するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例２、比較例２および比較例３で得られた
蛍光色素含有被膜付きガラスの耐候性を、吸光度の変化
として評価した結果である。第２図は、実施例１および
比較例１で得られた蛍光色素含有二酸化珪素被覆ガラス
に、Ｎ２レーザを照射した時の発光スペクトルである。 第３図は、実施例２で得られた蛍光色素含有二酸化珪素
被覆ガラスに、Ｎ２レーザを照射した時の発光スペクト
ルである。 第１１力 第２　口 執駿時　間　（ｈｒ） 第　３　　ｊ、ｉ 漢喪（ω戦）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）蛍光材料を含む透明基板の背面からレーザ光線を
   照射および走査することで、該透明蛍光体基板に蛍光発
   光による情報表示機能を持たせたことを特徴とする情報
   表示装置。
2. （２）透明蛍光体基板が有機色素を含む二酸化珪素膜で
   被覆されたガラスもしくは透明プラスチックから成るこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の情報表示装
   置。
3. （３）有機色素を含む二酸化珪素膜が、二酸化珪素を過
   飽和に含む珪フッ化水素酸に有機色素を添加して成る処
   理液と、透明基板とを接触せしめることで形成されるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の情報表示装
   置。
4. （４）レーザ光線の波長が６５０ナノメータ（ｎｍ）以
   下であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   情報表示装置。
5. （５）透明蛍光体基板の表面が、レーザ光線照射時の蛍
   光発光効果を高めるため、粗面化してあることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の情報表示装置。