JPH0456806A - 蛍光発光装置および蛍光を発光させる方法 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は新規なデイスプレィ装置を主用途とする発光装
置に関する。より詳しくは、受光面と発光面とを持つ蛍
光性染料含有プラスチック光ファイバーなどの透明蛍光
発光体とそれを取り囲む透明な保持体からなり、かつ主
として保持体を通過する光を光源とする発光装置に関す
る。

さらには、受光面と発光面とを持つ透明蛍光発光体を特
定な透明保持体で取り囲んだ該保持体外部からの光線を
、該保持体中を通過させ、次いで透明蛍光発光体の受光
面で受光させ、蛍光に変換して発光面から該透明蛍光発
光体外部へ発光させる方法に関する。

［従来技術］ 蛍光性染料含有プラスチック光ファイバーなどの受光面
と発光面とを持つ透明蛍光発光体（該光ファイバーと略
す）は、該光フアイバー側面の受光面から周囲の光を受
けると含有する蛍光染料の特性にしたがって特定波長の
光を主として端面や、側面につけた傷などの発光面から
発光させる光機能があり、−独特の視覚的効果を有する
。視覚的面白味があり、また加工性や着色の自由度が大
きいことから、様々な形態に成形されたデイスプレィ装
置を主用途とする発光装置が製造されている。

しかし、該光ファイバーが充分に発光して高い視覚的効
果を得るためには、受光面で受ける光量を大きくするこ
とが必要であり、このために強力な光源を設置するか、
受光量を大にするため該光ファイバーの長さを長くして
その側面積を太き（しなければならなかった。このため
、該光ファイバーの劣化が促進されて発光量が低下した
り、装置の小型化や設計形態の自由度に関して制限があ
るという欠点があった。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は上記の点に鑑み、強力な光源を設置したり、該
光ファイバーの長さを長くしたすせずに高い視覚的効果
を得ることができるデイスプレィ装置を主用途とする発
光装置を提供することを目的とする。

［課題を解決する手段］ 本発明者らは上記の目的に沿って鋭意検討した結果、該
光ファイバーを取り囲む光透過性の優れた保持体からの
光を該光ファイバーの受光面に供給するとその発光面か
ら効率良く発光させることができ、従来の廃光装置より
高い視覚的効果を何する発光装置を提供することができ
ることを見いだし、本発明に到達した。

本発明の第１発明は、 透明蛍光発光体外部からの光線を該発光体内部に受光す
る機能を有する受光面および該受光光線が蛍光に変換さ
れることにより発生する蛍光を該発光体外部へ発光させ
る機能を有する発光面とを有する任意形状の透明蛍光発
光体が、任意形状を有する光透過率５０％以上の透明保
持体中に、面積比で該受光面の５０％以上を該保持体に
よって囲繞されるように保持されてなることを特徴とす
る蛍光発光装置である。

本発明の第２発明は、 受光面と発光面とを持つ透明蛍光発光体が例えば蛍光性
染料含有プラスチック光ファイバーなどからなる繊維状
または円柱状形態を有するものであることを特徴とする
請求項（１）に記載の蛍光発光装置である。

本発明の第３発明は、 透明保持体の光透過率が７０％以上であることを特徴と
する請求項（１）に記載の蛍光発光装置である。

本発明の第４発明は、 透明保持体の任意の面に接して、または近接して、一個
以上の保持体照射用光源および／または反射面を設けた
ことを特徴とする請求項（１）に記載の蛍光発光装置で
ある。

本発明の第５発明は、 プラスチックがポリスチレン系樹脂、ポリメタクリレー
ト系樹脂、ポリカーボネート系樹脂からなる群から選ば
れた少なくとも一つであることを特徴とする請求項（２
）に記載の蛍光発光装置である。

本発明の第６発明は、 光透過率５０％以上の透明保持体外部から該保持体中に
入光した光線が、該保持体外部へ実質的に散乱すること
なく該保持体中を透過し、次いで該透過光はその受光面
の面積比で５０％以上の面が該保持体中に保持される透
明蛍光発光体の受光面に受光されて、該発光体中で蛍光
に変換され、変換された蛍光は該発光体の発光面から該
発光体外部へ発光されることを特徴とする蛍光を発光さ
せる方法である。

本発明の第７発明は、 受光面と発光面とを持つ透明蛍光発光体が蛍光性染料含
有プラスチック光ファイバーであることを特徴とする請
求項（６）に記載の蛍光を発光させる方法である。

本発明の第８発明は、 透明保持体の光透過率が７０％以上であることを特徴と
する請求項（６）に記載の蛍光を発光させる方法である
。

本発明の第９発明は、 透明保持体の任意の面に接しておよび／または近接して
、一個以上の光源および／または反射面を設けたことを
特徴とする請求項（６）に記載の蛍光を発光させる方法
である。

本発明の第１０発明は、 プラスチックがポリスチレン系樹脂、ポリメタクリレー
ト系樹脂、ポリカーボネート系樹脂からなる群から選ば
れた少なくとも一つであることを特徴とする請求項（７
）に記載の蛍光を発光させる方法である。

本発明の保持体を構成する材質は光透過率が５０％以上
であれば特に限定されるものではなく、熱可塑性樹脂、
熱硬化性樹脂などのプラスチックス、ガラス、セラミッ
クス、ゴムなどいずれでもよい。

しかし、形状の多様性、穴開は加工性、取り扱い性、光
透過性、該光ファイバーとの接着性などの点で、ポリス
チレン系樹脂、ポリメタアクリレート系樹脂（メチルメ
タアクリレート、フェニル酢酸メタアクリレートなどの
メタアクリル酸エステルを構成モノマーとするホモポリ
マー、コポリマーを含む）、アクリロニトリル−ブタジ
ェン−スチレン系樹脂、アクリロニトリル−スチレン系
樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカ
ーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアセタール
系樹脂等の樹脂が好ましい。

透明蛍光発光体（該光ファイバー）を構成する材質も光
透過率８０％以上の材質であれば特に限定されるもので
はなく、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂などのプラスチッ
クス、ガラス、セラミックス、ゴムなどいずれでもよい
。

しかし、形状の多様性、加工性、光透過性、該保持体と
の接着性などの点で、上記の透明性の良い樹脂が好まし
い。

従って、透明蛍光発光体は、ポリスチレン系樹脂、ポリ
メタアクリレート系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリカー
ボネート系樹脂などの光透過性の良好な樹脂からなる任
意形状のもの、例えばファイバー、板、棒、円柱や中空
円柱、角柱や中空角柱、螺旋体、樹枝状体などの中に蛍
光染料を含有させたものである。例えばファイバー状の
ものを例にとると受光面である該ファイバー側面で周囲
の光を受けると、含有する蛍光染料の特性に従って特定
の波長の光を発光面である端面や、側面につけた偏部か
ら強（発光させる機能を有し、強く発光する蛍光により
独特の視覚効果を発揮するものである。これら材料自体
は既に市販されており、それらのいずれを用いてもよく
特に制限はない。しかしそれらの中でも光透過率の高い
蛍光染料含有透明蛍光発光体をコア部分とし、その外側
にコア部分より小さな屈折率を持つ透明クラッド層を有
するファイバー状またはロッド状のものを用いると強い
蛍光を発するためのデイスプレィ用としてさらに大きな
効果が得られる。

本発明において用いる蛍光染料は紫外線や可視光線など
により蛍光を発するものであれば無機物でも有機物でも
よく、特に限定されるものではない。また蛍光染料の配
合量は通常５重量％以下である。さらに増感作用のある
物質などを配合してもよい。

本発明において、「受光面と発光面とを持つ透明蛍光発
光体の受光面の５０％以上が、光透過率５０％以上の保
持体中にある」ということは、具体的な形態としては透
明蛍光発光体、例えばファイバー状のものの全部または
一部を保持体中に設置した穴に差し込む、あるいは貫通
させるなどの態様により、該ファイバーの受光面である
側面の合計の面積で５０％以上を保持体が取り囲むある
いは囲繞するようにしであるということである。

従って、本発明の発光装置の該ファイバーの受光面に供
給される光は、主として、光透過率の高い保持体を通過
した光とするように構成されている。

該保持体の屈折率は空気より大きいので、周囲から一定
の入射角をもって保持体中に入った光は保持体と空気の
境界を反射面として反射を繰り返しながら進行し、その
入射光は実質的に外部へ散乱することなく保持体内にあ
る該ファイバーの受光面である側面に達する。保持体を
用いない場合は、外部光源から照射される光はファイバ
ーに達するまでに散乱し、ファイバーに集光されること
にはならない。このようにして、保持体に照射された周
囲の光が該光ファイバーの受光面に効率良くいわば集光
されるので、保持体を用いずに該光ファイバーのみを用
いた場合よりも大きな発光効果を得ることができる。

保持体中に入った光が保持体内にある該ファイバーの受
光面に達するまでの距離や、受光面から該ファイバーの
発光面までの距離は蛍光の発光量に関係があり、これら
の距離の二乗に反比例して発光量が小さくなるので、極
端に長い距離の場合には本発明の効果が充分に達成でき
ないこともあり得るので、このことを充分にまた適宜に
計算して蛍光発光装置を設計するのがよい。

また、光源の強さも蛍光の発光量に関係があるので充分
に計算して蛍光発光装置を設計する必要がある。前述の
ように保持体のない場合に比較して光源の強さは小さく
てよいが、やはりデイスプレー効果を上げるような発光
量が得られるように選択するのが好ましい。光源の強さ
を時間とともに変化させるとまた違ったデイスプレィ効
果を上げることができる。

また、本発明の発光装置の保持体の任意の面に接してお
よび／または近接して強力な光源を用いても、該ファイ
バーは保持体で取り囲まれているので熱による劣化を受
は難い。

また、光透過率の高い保持体と該ファイバーが発する着
色光が鮮やかなコントラストを形成してデイスプレーの
効果が高められる。

従って、本発明の効果を充分に発揮するためには保持体
の光透過率は５０％以上である。好ましくは、保持体の
光透過率は７０％以上である。さらに好ましくは、８５
％以上である。

上記の効果を得るためには、該ファイバーを保持体中に
設置した穴に差し込むとか、貫通させるとかして、該フ
ァイバーの受光面である側面の５０％以上を保持体が取
り囲むあるいは囲繞するようにするが、市販の蛍光性染
料台をプラスチック光ファイバーを用いる場合、保持体
中にあるファイバーの長さはファイバー径により一定で
はないがそのファイバー直径の５倍長さ以上が保持体中
にあることが好ましく、１０倍長さ以上とすれば効果が
大きくなりさらに好ましい。

保持体内を通過する光の光源は特に限定されるものでは
ない。本発明では、周囲の環境光を光源としてもよいが
、保持体の任意の面に接して、あるいは近接して、一個
以上の光源および／または反射面（ハーフミラ−を含む
）を設けると効果が大きくなる。

本発明で用いる光源や反射面の材質、照射方法なども特
に限定されるものではない。

また、周囲から保持体内に入った光の一部を、保持体と
空気の境界を反射面として反射を繰り返しながら効率良
く進行させるには、光を保持体の面のうち狭面から入射
し、広面で反射を繰り返すように光源の設置場所、入射
面の形状（例えば、７字型にする）等を工夫するのがよ
い。

また、光源からの光の入射効率を良くしたり、光源と保
持体の入射面との接触をよくしたりするには、公知の方
法で光源にカバーを設ける、入射面と同じ形状の光フア
イバーバンドルを用いて光を入射する、接触面を平滑に
するなどの工夫をするのがよい。

光源の色を時間とともに変化させるとまた違った効果を
得ることができる。

本発明の保持体の形状は特に限定されるものではなく、
板状、球状、円柱状、中空円柱状、角柱状、中空角柱状
、これらの組み合わせ、その他任意の形状のいずれでも
よい。

本発明の発光装置は、アイキャンチ、掲示板、店舗看板
、ネームプレート、案内板などのデイスプレィ装置や、
置物、照明器具、花瓶、アクセサリ−１食器類の取っ手
等に使用できる。

本発明において該ファイバーや保持体に、加工性や透明
性などの光学的特性、機械的特性等の特性を妨げない範
囲でその使用目的に応じて各種樹脂、無機あるいは有機
フィラー、酸化防止剤、滑剤、有機あるいは無機系顔料
、紫外線防止剤、分散剤、中和剤、可塑剤などを添加す
ることができる。

［実施例コ 以下、本発明を実施例によって詳しく述べるが、本発明
の要旨を逸脱しない限り、これらの実施例に限定される
ものではない。

資材として用いた樹脂は特に記載のないかぎり市販品を
用いた。

なお下記実施例のポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ
と略す）の光透過率はいずれも８５％であった。

実」１例」− １ｍｍφの蛍光性染料含有プラスチック光ファイバー（
コア材；ポリスチレン、クラッド材；ポリ酢酸ビニル）
１を保持体としての透明アクリル板（ＰＭＭＡ１厚さ１
０ｍ、　　１５ｃｍＸ　１５ｃｍ）　２Ａに埋設し複数
ファイバ一端面により構成される数字の１が美しく赤色
に発光して目視できるような、イの方向から蛍光燈（図
示せず）により白色光を照射するデイスプレィｇｒＩｔ
の例を第１図に示した。保持体２Ａがなく、単に光ファ
イバー１が同様に配列している場合には本実施例と比較
し明らかに端面の発光が弱い。

光ファイバーは市販の赤色蛍光染料を０．２重量％含む
ものである。

実ｉ鮭２工 ０．５ｍｍφの蛍光性染料合音プラスチック光ファイバ
ー（実施例１と同一構成）１を透明アクリル板（ＰＭＭ
Ａ、厚さ８ｍｍ、　　１５ｃｍＸ　１５ｃｍ）２Ｂに埋
設し複数ファイバ一端面により構成される数字の２が美
しくかつ強く発光して目視できるようなデイスプレィ装
置において、光の入射効率をよくするために内部を鏡面
加工したカバー５を設けた光源としての白色蛍光燈４Ａ
を用い、さらに光源からの光の入射面をＶ字にカットし
く２１）、また透明アクリル板（ＰＭＭＡ、厚さ８＋ｎ
＋ｍ）２Ｂの端面に反射板３Ａを設けた例を第２図に示
した。

実」Ｌ例Ｊ工 ＬＬ九二と同様にして蛍光性染料含有プラスチック光フ
ァイバー１を透明アクリル板（ＰＭＭＡ１厚さ１０ｍｍ
１１５ｃｍＸ　１５ｃｍ）　２Ｃ（１）および（２）に
埋設し複数ファイバーの端面により構成される数字の３
が発光して、前面および背面からも良く目視できるよう
なデイスプレィ装置の例を第３図に示した。透明アクリ
ル板（ＰＭＭＡ１厚さ１０＋ｎ＋、　１５ｃｍＸ　１５
ｃｍ）　２Ｃ（１）および（２）の間には両面反射板３
Ｂを設けた。

実］１例」Ｌ ｍと同一の蛍光性染料含何プラスチック光ファイバー１
を透明アクリル円筒（ＰＭＭＡ。

外径４０　ｍｍ、内径１８ｍｌ１１１長さ３０ｃｍ）２
Ｄを貫通して埋設した発光装置の例を第４図に示した。

支１監ｉ ｍと同じ蛍光性染料含有プラスチック光ファイバー１を
透明アクリル円筒（ＰＭＭＡ１外径４０ｍ１１、内径１
８ｍｍ、高さ３０ｃ１１）２Ｄに埋設し、該アクリル円
ｆｉ２Ｄの下部端面にそれと同じ断面形状を持つファイ
バーバンドル６を接続し、ファイバーバンドル６の一方
の端部を光源ボックス４Ｂに接続し、模様が発光して目
視できるようなデイスプレィ装置の例を第５図（Ａ）に
示した。上記ファイバーバンドル６の形態の例を第５図
（Ｂ）に示した。５Ａは光源である。

支り肚１ ｍと同じ蛍光性染料含有プラスチック光ファイバー１を
、保持体としてのガラスからなるグラス２Ｅやジョツキ
２Ｆの取っ手の中に埋設し、それが美しく発光して目視
できるようにした例を第６図（Ａ）および第６図（Ｂ）
に示した。

［発明の効果コ 本発明は上記のように、蛍光性染料含有プラスチック光
ファイバーなどの受光面と発光面とを持つ透明蛍光発光
体と、それを取り囲む透明な保持体を主構成要素とし、
かつ保持体を通過する光が主光源であるような、デイス
プレィ装置を主用途とする発光装置である。

強力な光源を設置したり、またファイバー長さ長くした
りしなくても、蛍光性染料含有プラスチック光ファイバ
ーなどの透明蛍光発光体が、保持体に照射された光が集
光されることにより強く蛍光を発光し、独特の視覚効果
が得られる発光装置であるので、広い分野で用いること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第５図（Ａ）は本発明の発光装置を説明する
説明図である。第５図（Ｂ）はファイバーバンドル６の
例の説明図である。第６図（Ａ）および第６図（Ｂ）は
グラス２Ｅやジョツキ２Ｆの取っ手の中に蛍光性染料含
有プラスチック光ファイバー１を埋設し、それが美しく
発光して目視できるようにした例の説明図である。 イエ光の照射方向 １：蛍光性染料含有プラスチック光ファイバー２Ａ１２
Ｂ、２Ｃ：保持体としてのアクリル板２Ｄ：保持体とし
てのアクリル円筒 ２Ｅニゲラス、２Ｆニジｅツキ ２１：受光面のＶ字カット ３Ａ：反射板、３Ｄ二両面反射板 ４Ａ、４Ｂ：光源 ５：光源のカバー ５Ａ：・光源 ６：ファイバーバンドル 第１図 第２図 Ｂ 第３図 第４図

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）透明蛍光発光体外部からの光線を該発光体内部に
   受光する機能を有する受光面および該受光光線が蛍光に
   変換されることにより発生する蛍光を該発光体外部へ発
   光させる機能を有する発光面とを有する任意形状の透明
   蛍光発光体が、任意形状を有する光透過率５０％以上の
   透明保持体中に、面積比で該受光面の５０％以上を該保
   持体によって囲繞されるように保持されてなることを特
   徴とする蛍光発光装置。
2. （２）受光面と発光面とを持つ透明蛍光発光体が蛍光性
   染料含有プラスチック光ファイバーであることを特徴と
   する請求項（１）に記載の蛍光発光装置。
3. （３）透明保持体の光透過率が７０％以上であることを
   特徴とする請求項（１）に記載の蛍光発光装置。
4. （４）透明保持体の任意の面に接しておよび／または近
   接して、一個以上の光源および／または反射面を設けた
   ことを特徴とする請求項（１）に記載の蛍光蛍光発光装
   置。
5. （５）プラスチックがポリスチレン系樹脂、ポリメタク
   リレート系樹脂、ポリカーボネート系樹脂からなる群か
   ら選ばれた少なくとも一つであることを特徴とする請求
   項（２）に記載の蛍光発光装置。
6. （６）光透過率５０％以上の透明保持体外部から該保持
   体中に入光した光線が、該保持体外部へ実質的に散乱す
   ることなく該保持体中を透過し、次いで該透過光はその
   受光面の面積比で５０％以上の面が該保持体中に保持さ
   れる透明蛍光発光体の受光面に受光されて、該発光体中
   で蛍光に変換され、変換された蛍光は該発光体の発光面
   から該発光体外部へ発光されることを特徴とする蛍光を
   発光させる方法。
7. （７）受光面と発光面とを持つ透明蛍光発光体が蛍光性
   染料含有プラスチック光ファイバーであることを特徴と
   する請求項（６）に記載の蛍光を発光させる方法。
8. （８）透明保持体の光透過率が７０％以上であることを
   特徴とする請求項（６）に記載の蛍光を発光させる方法
   。
9. （９）透明保持体の任意の面に接しておよび／または近
   接して、一個以上の光源および／または反射面を設けた
   ことを特徴とする請求項（６）に記載の蛍光を発光させ
   る方法。
10. （１０）プラスチックがポリスチレン系樹脂、ポリメタ
    クリレート系樹脂、ポリカーボネート系樹脂からなる群
    から選ばれた少なくとも一つであることを特徴とする請
    求項（７）に記載の蛍光を発光させる方法。