JP2005003735A - 発光表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】７セグメントによる数字表示器や簡単な文字、キャラクタなどの表示器の背景色を変化させ、遊技機などにおいて、華やかな表示をすることができる安価な発光表示装置を提供する。
【解決手段】表示画像を変化させながら表示する表示器１の表面側に導光板２が重ねて設けられている。この導光板２はその裏面の所定の場所に凹凸が設けられており、この導光板２の側面には、導光板２内に光を導入できるように、発光素子３が設けられている。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえばパチンコ機やスロットマシンなどの遊技機などに用いられる、ＬＥＤなどの発光素子を用いて、７セグメントやドットマトリクス構造の数字、文字、キャラクタなどを表示する発光表示装置に関する。さらに詳しくは、数字や文字などを所望の背景色で表示をするのに適した華やかな発光表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の７セグメント構造の発光表示器は、たとえば図４に斜視およびそのＢ−Ｂ線の断面説明図が示されるような構造になっている。すなわち、反射ケース１３に７セグメントを構成する導光部１３ａが形成され、各セグメントごとに発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）チップ１２がリード１１にダイボンディングされ、金線１２１などによりワイヤボンディングされてその導光部１３ａ内に透光性の樹脂１４が充填されることにより形成されている。ＬＥＤは、陽極と陰極とを有し、各セグメントごとに２本のリードが必要となるが、陽極か陰極の一方のリードは、各セグメントで共通にすることができ、１桁の数字に対してリードとしては８〜１０本で形成されており（小数点の表示用もある）、縦方向の２つの長い辺（表示方向の両横側）または上下両側の辺に沿って複数本のリード１１が設けられている。
【０００３】
前述の導光部１３ａ内は、ＬＥＤ１２で発光した光をできるだけセグメント全体で明るく光るようにするため、白色系の光反射性の色にする必要があり、反射ケースは通常白色系のプラスティックにより樹脂成形されている。そして、表示面は各セグメントの表示色を認識しやすくするため、黒色などの暗色の塗装が施されている。この黒色塗装は、スクリーン印刷などにより黒色インクなどを印刷して乾燥させることにより形成されている（たとえば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１８２５８９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、数字などの発光表示装置は、その反射ケースが白色系のプラスティック成形品からなり、その表示面に黒色などの暗色塗装が施されている。しかし、通常の自動販売機における金額表示や駅の行き先表示などにおける時刻表示や案内表示などだけなら暗色背景で７セグメントなどによる赤色などの数字や文字の表示で問題ないが、パチンコ機やスロットマシンなどの遊技機では、華やかさが要求され、単純な暗色背景による表示では、アピール性に乏しいという問題がある。
【０００６】
一方、従来の７セグメント表示器で背景色を異なる色にするには、反射ケースの表面に塗装する色を派手な色に代えることはできるが、反射ケースの色を変えるだけでは、常に同じ色で変化に乏しい。そのため、背景色を変化させようとすると、各セグメントを分離しているケース内にさらに背景色用のＬＥＤを設ける必要があるが、ケースは前述のように、樹脂成形により形成されており、ケースが変形（とくに表面の平面度）しないように製造するには、ある程度の肉厚を必要とし、かつ、応力を逃がす空洞も必要とし、スペース的にもＬＥＤを設けることは不可能である。
【０００７】
また、たとえば基板上に７セグメントなどの表示部に相当する部分およびそれ以外の部分にＬＥＤを配置し、７セグメントの表示部のみを仕切ってそれぞれのセグメント全体で光らせるカバーを被せて、表示画像と背景とを別の色で発光させることも考えられるが、分断される非表示部それぞれにＬＥＤが必要となり、とくに背景色をフルカラーにしようとすると、それぞれに赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のＬＥＤが必要となり、非常にＬＥＤの数が多くなり、コストアップになる。さらに、表示画像と背景色とを同じ輝度で発光させると表示画像が見難くなり、駆動回路も別回路にする必要があるという問題がある。
【０００８】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、７セグメントによる数字表示器や簡単な文字、キャラクタなどの表示器の背景色を変化させ、遊技機などにおいて、華やかな表示をすることができる安価な発光表示装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による発光表示装置は、表示画像を変化させながら表示する表示器と、該表示器の表面側に重ねて設けられ、裏面の所定の場所に凹凸が施された導光板と、該導光板に光を導入できるように前記導光板の側面に設けられる発光素子とからなっている。
【００１０】
ここに表示画像とは、数字や文字、キャラクタ、図形などの表示状態を変化させ得る画像を意味する。また、凹凸とは、直線状の溝（ヘアライン）やシボ加工が施された状態を意味する。
【００１１】
この構造にすることによって、表示器による表示画像は、導光板を透過してそのまま表示され、導光板の側面に設けられる発光素子から導光板に入射される光は、導光板内で全反射を繰り返すが、凹凸が施された部分に当る光は凹凸部分で乱反射をし、その一部は導光板の表面から放射される。その結果、導光板の側面から入射される光の色に応じて、導光板の凹凸が設けられた部分が発光することになり、表示画像の周囲に相当する部分の全体に凹凸が設けられていれば、側面から入射する発光色を表示画像の背景とすることができる。
【００１２】
具体的には、前記表示器が、発光ダイオードを用いた７セグメント表示器からなり、前記導光板に設けられる凹凸が、該導光板の全体または７セグメントの表示部以外の部分に形成される構成にすることができる。発光ダイオードを用いた７セグメントでは、その輝度が大きいため、導光板に設けられる凹凸が導光板の全面に設けられ、全面で発光していても、７セグメント表示器による表示が打ち消されたり、変色することはなく、所定の背景色内に７セグメント表示器の表示をすることができる。また、７セグメントの表示部以外の部分に凹凸が設けられる構造にすることにより、７セグメント表示器による表示と導光板の背景色とが重ならないため、所定の背景色内に、より鮮明に７セグメントの表示をすることができる。
【００１３】
前記導光板の側面に設けられる発光素子が、赤、緑、青の発光素子を有し、該赤、緑、青の発光素子それぞれを独自にオンオフし得るように設けられることにより、赤、緑、青の発光素子のスイッチをオンオフするだけで、所望の背景色に変化させることができると共に、混色することによりフルカラーに近い色で所望の背景色にすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の発光表示装置について、図面を参照しながら説明をする。本発明による発光表示装置は、その一実施形態の分解説明図、組み立てた状態の斜視説明図および導光板のみを除去した状態の平面の説明図が図１に示されるように、表示画像を変化させながら表示する表示器１の表面側に導光板２が重ねて設けられている。この導光板２はその裏面の所定の場所に凹凸（凹凸部２ａ）が設けられており、この導光板２の側面には、導光板２内に光を導入できるように、発光素子３が設けられている。
【００１５】
表示器１は、たとえば７セグメントのＬＥＤを用いた数字表示器が、表示部の輝度が大きく、導光板と重ねても表示輝度を低下させることがないため、とくに好ましく用いられるが、本発明の表示装置には７セグメントの表示器に限定されるものではなく、文字などを表示する表示器や、液晶表示器、ＬＥＤによるドットマトリクス表示器でも構わない。要は、表示部の周囲（背景）を華やかにする必要のある表示器に適用することができる。
【００１６】
図１に示される例では、表示器１は７セグメントからなる数字表示器からなっており、その構成は、前述の図４に示される構造と同様の構造になっている。すなわち、リードフレームからなるリード１１上に、７セグメントの各セグメントごとに、ＬＥＤチップがボンディングされ、金線などのワイヤによりＬＥＤチップの電極が他のリード１１と接続され、反射ケース１３を被せて各セグメントを光学的に分離し、その各セグメントを構成する反射ケースの導光部内に透明樹脂１４を充填することにより形成されている。この反射ケース１３は、たとえば白色系の高耐熱スーパーエンプラ（たとえば液晶ポリマー）などのプラスティックの射出成形品からなっている。従来の反射ケースの表示面には、黒色の塗装が施されていたが、本発明の発光表示装置に用いられる表示器の表示面は、そのような塗装を施さないか、または目立ち難い淡い色に形成されることが好ましい。後述する導光板２からの光と混色するのを防止するためである。
【００１７】
図１には、１桁の数字表示器のみが示されているが、たとえば図３に３桁の例が示されるように、２桁以上の数字を１つのケースに形成したものでもよく、また、１桁の数字表示器を横に複数個並べて数桁の表示器としたものでもよい。さらに、縦方向にも数個並べた表示器でも構わない。このような場合、後述する導光板２を、これら表示器１の全体を覆うように形成することができ、表示器１が複数個の素子から形成されていても、その継目を隠すこともできる。
【００１８】
導光板２は、通常の液晶表示装置などのバックライトとして用いられるものと同様のものを用いることができ、側面から入射される発光素子の光を、適当に反射させて所定の方向に光を取り出すものである。すなわち、たとえばポリカーボネートやアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）などからなり、０．８〜２５ｍｍ程度の厚さに形成され、発光させたい領域の裏面（表示面と反対面）に凹凸部２ａが形成されている。発光させたい領域とは、たとえば前述の７セグメント表示器の場合、各セグメント以外の部分に形成されるが、ＬＥＤで形成される７セグメントのように、表示器１の表示画像の輝度が大きく、この導光板２から出る光に打ち消されることがないときは、全面に凹凸部２ａが設けられていても構わない。
【００１９】
凹凸は、前述のように、光を乱反射させるもので、平行な直線状に形成された溝（ヘアライン）でもよいし、皺のようにランダムに凸凹が形成されたシボでもよい。側面の発光素子から入射した光がこの導光板２内で全反射を繰り返しながら、裏面の凹凸部２ａで乱反射して表面側から放射されるように形成されている。すなわち、図２に、導光板２内に入射した光の経路が示されるように、導光板２内に入射した光は、凹凸部のない部分では全反射をする光が多く、導光板２内で全反射を繰り返しながら進み、凹凸部２ａに向かった光は、その凹凸部２ａでの入射角が変り、一部は導光板２の上面に向い、導光板２から出射される。出射できない光は再度導光板２内を全反射しながら、別の凹凸部２ａで反射して表面側に出射され、凹凸部２ａで反射して表面側に出た光が観察されるため、凹凸部２ａの部分が光って見える。この場合、導光板２の側面で、発光素子が設けられない側面には、光反射膜が設けられることにより、外に漏れ出る光が少なくなり、光を有効利用しやすい。
【００２０】
すなわち、通常のバックライトでは、表面側から均一な光を取り出したいため、裏面に光の強さに応じて反射量を調整した反射膜のパターンが形成される場合があるが、本発明による導光板２は、反射膜による反射パターンが形成されるのではなく、凹凸による反射で光を取り出す構成になっており、導光板２の裏面側から入射する光（表示器１で発光する光）はそのまま導光板２を通り抜け得るように形成されている。なお、導光板２と表示器１との間に空隙部を形成しておくことにより、導光板２との屈折率差が大きくなり、導光板２内で全反射をしやすく、導光板２から漏れ出る光を少なくすることができるため好ましい。
【００２１】
この凹凸の深さは発光素子３から入射する光の量と導光板２の大きさによるが、導光板２内で光が充分に全反射を繰り返して凹凸部２ａで上面側に反射する高さであればよい。図１に示されるヘアラインの例では、１６ｍｍ（縦）×２８ｍｍ（横）×２ｍｍ（厚さ）の導光板２で、０．０１５ｍｍ程度の深さの溝を０．０２ｍｍ程度の間隔で形成した。
【００２２】
発光素子３は、たとえばＬＥＤチップそのままでもよいし、ドーム状樹脂で被覆したランプ型またはチップ状の絶縁基板上にＬＥＤチップをマウントして樹脂で被覆したチップ型の発光素子でもよい。また、ＬＥＤでなくても、他の光源から光ファイバを介して入射されるものでもよく、また、大形の表示装置であれば、蛍光管や冷陰極管などの光源を用いることもできる。
【００２３】
発光素子３は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の発光素子が設けられることが、背景色をフルカラーで構成することができるため好ましい。ＬＥＤの場合、赤色発光素子はＩｎＧａＡｌＰ系化合物半導体を用いて作製することができ、緑色発光素子であればＧａＮ系化合物半導体やＧａＰ化合物半導体を用いて、また青色発光素子の場合もＧａＮ系化合物半導体を用いて作製することができ、それぞれ０．２２〜０．２６ｍｍ×０．２２〜０．２６ｍｍ程度の非常に小さいチップで、高輝度の発光を得ることができ、前述の例の大きさの導光板２で、図１に示されるように、左右にそれぞれ各色１個づつ設けることにより、充分に背景色を表示することができた。
【００２４】
図１に示されるように、各色の発光素子３（Ｒ）、３（Ｇ）、３（Ｂ）を、左右でたすきがけになるように配置することにより、導光板２内で、光を均一に拡散しやすいため好ましい。すなわち、導光板２の一側面の中心部から入光させれば、比較的全体に拡散させやすいが、端の方から入射させる場合には、対向する端部側への光の拡散が充分でなくなるため、対向する同じ色の発光素子は、その対向する他端部側に配置することにより、どの色の光も導光板２内の全体に拡散しやすい。
【００２５】
さらに、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの発光素子３を独立してオンオフさせ得るように、駆動回路が形成されることにより、所望の色の発光素子のみをオンにして背景色を制御することができると共に、２〜３色を混食させて中間の色の発光をさせることもでき、さらには、それぞれの発光素子の駆動電流を変化させ、輝度調整をして混色させることにより、殆どフルカラーの所望の色で、背景色を形成することができる。発光素子として、ＬＥＤを用いることにより、このような背景色の制御も容易に行うことができる。
【００２６】
この発光素子３は、図１（ｂ）に示されるように、導光板２の側面に直付けして設けてもよいし、図１（ｃ）に示されるように、導光板２とは少し距離をおいて配置してもよい。発光素子の指向特性に応じて、できるだけ導光板２内に入射して拡散しやすいように取り付けられる。また、図示されていないが、導光板側壁の一部に凹部を形成して、その中に発光素子を入れるようにしてもよい。さらに、図示されていないが、導光板２に入射しない光が表示面側に余り漏れないように、発光素子３の周囲を反射膜などで被覆し、発光素子３で発光する光の殆どを導光板２内に入射させるようにすることが望ましい。また、発光素子３が設けられる側壁は、導光板の対向する側壁に限定されるものではなく、周囲全体の側壁に設けられてもよく、また、１つの側壁のみに設けられてもよい。必要な発光量に応じて決定される。
【００２７】
さらに、図示されていないが、導光板内での発光が均一でない場合には、さらに表面側にポリカーボネートなどからなる光拡散板を設けることにより、導光板からの光を均一に発光させることができる。
【００２８】
本発明による発光表示装置によれば、７セグメントなどの表示器の上に、裏面の所望の範囲に凹凸が形成された導光板２が設けられ、その導光板２の側面から所望の色の光を入射し得るように形成されているため、導光板と僅かの発光素子を追加するだけで、表示器の表示部以外の背景を所望の色のカラーにすることができる。すなわち、導光板は光を伝搬する透明板であり、表示器で発光する表示画像の光は、表示面に対してほぼ垂直に放射されるため、そのまま導光板を通過して導光板の表面側から表示器の表示画像をそのまま観察することができる。
【００２９】
一方、導光板には、その側面から発光素子により所望の色の光が入射され、導光板と周囲の空気の屈折率差が大きいため、導光板内で全反射を繰り返しながら、その一部の光が導光板の裏面に設けられる凹凸により、上面側に反射して出射される。そのため、表示器の表示画像以外の部分（７セグメント表示器であれば、各セグメント以外の部分）に前述の凹凸を形成しておくことにより、光表示器の表示画像以外の部分を所望の色の背景色にすることができる。なお、前述のように、表示器がＬＥＤを用いた７セグメントであれば、導光板の全面に凹凸が形成されていても支障はない。
【００３０】
前述の例では、表示器の上に１枚の導光板を重ねる例であったが、２枚以上を重ね、それぞれに異なる図柄、たとえば富士山の図形などに合せた凹凸をその裏面に形成しておき、それらの図形と表示器の表示とを重ねて表示することができる。なお、導光板に異なる図柄などを形成しておき、重ねて表示する場合、２枚以上の導光板に設けられる発光素子をオンにする必要があるので、それぞれの発光素子の光が混色しないように、各発光素子からの光の漏れを防止するように、各発光素子を反射膜で被覆すると共に、導光板同士を離して、導光板同士で光が進まないようにする必要がある。通常は、導光板同士の間に間隙を設けることにより、空気の屈折率が小さいため、全反射しやすく、また、導光板の裏面に設けられる凹凸により上面側に反射し易いため、混色を防止することができる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、非常に安価な構成で、７セグメントなどの表示器の表示画像の背景を、所望の背景色にすることができる。その結果、遊技機などの表示面を非常に派手で、賑やかな画面にする場合でも、本発明の発光表示装置を用いることにより、所望の表示は明確に表示しながら、廻りを華やかにすることができ、ゲームの興趣をそそることができる。また、簡単な背景画と共に表示画像を表示する場合でも、本発明によれば、非常に安価な構成で複合画像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による発光表示装置の一実施形態を示す説明図である。
【図２】本発明による発光表示装置の導光板に設けられる凹凸部で発光する原理の説明図である。
【図３】本発明による発光表示装置の他の実施形態を示す説明図である。
【図４】従来の７セグメント表示器の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 表示器
２ 導光板
２ａ 凹凸部
３ 発光素子

Claims (3)

1. 表示画像を変化させながら表示する表示器と、該表示器の表面側に重ねて設けられ、裏面の所定の場所に凹凸が施された導光板と、該導光板に光を導入できるように前記導光板の側面に設けられる発光素子とからなる発光表示装置。
2. 前記表示器が、発光ダイオードを用いた７セグメント表示器からなり、前記導光板に設けられる凹凸が、該導光板の全体または７セグメントの表示部以外の部分に形成されてなる請求項１記載の発光表示装置。
3. 前記導光板の側面に設けられる発光素子が、赤、緑、青の発光素子を有し、該赤、緑、青の発光素子それぞれを独自にオンオフし得るように設けられてなる請求項１または２記載の発光表示装置。

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