JP2011090020A - 内照式表示板 - Google Patents

Abstract

【課題】内照式表示パネル板の表示パネルに形成された立体図柄部の輝き感を鮮明に際立たせ、且つ図柄全体を明暗のムラ無く均一に照明し、装飾性、美観的に優れた発光表示を提供する。また、光源を長寿命化してランプ交換を不要とする。
【解決手段】透光性を有し立体的に隆起させた立体図柄が施された表示パネル４とともに、表示パネルを裏側から照明するための照明手段が設けられており、該照明手段は、透明部材からなる導光板６とその端面に配置されたLED７とを具備した内照式表示板である。導光板の表面には複数の微小プリズムが配列形成されており、該微小プリズムの稜線は、光源に向かって凹状に湾曲する円弧が同心円状に配列、または一定の規則性を持って配列する連続面となっていることを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、微小な凹凸を立体的に隆起させて装飾効果を高めた表示パネルを持つ内照式表示板に関する。特には遊技機に使用されると有効な内照式表示板に関する。

印刷等の方法により特定の絵柄を形成した透光性を有する表示パネルに対して、背面側より照明することにより発光表示させる内照式表示板は、商業看板、交通標識、遊技機などに広く利用されている。

表示パネルの絵柄の一部分に、微小な凹凸を隆起させた立体図柄を形成することが、装飾性を高める目的で行われることがある。立体図柄の代表的な形成方法としては、縮み印刷と呼ばれる細かな縮緬状の皺を形成させた印刷を施す方法があり、特に遊技機の機種タイトルを表示するパネルなどでは頻繁に使用されている（例：特許文献１）。ここで縮み印刷と呼ばれる方法は、印刷インキの硬化工程において先に表面を硬化させ皮張り状態とした後に内部を硬化させることで硬化歪みを利用して皺状の凹凸を発生させる印刷方法で、例として特許文献２では紫外線により硬化させる方法示されている。また、特許文献３においては、スクリーン印刷において粗いスクリーンメッシュと紫外線硬化型のインク使用し、インクを厚盛することにより膨隆を形成する方法が提案されている。

特開２００２−１７９８２号公報 特許２９４９１２１号公報 特開２００７−５５２１２号公報

このような立体図柄を形成した印刷パネルに背面より適切に照明がなされると、表面の細かな凹凸による光の屈折によってキラキラと輝いて一定の装飾効果が得られる。

従来、内照式表示板の照明手段としては、熱陰極蛍光管や冷陰極管が主に使用され、広い面積を照明する場合には複数本の蛍光管が並べて使用されている。ところが、このような蛍光管による照明方法では、蛍光管の直上が明るく（輝度が高く）、蛍光管から離れるに従い暗くなる輝度ムラの問題が生じる。輝度ムラは表示パネルと蛍光管との距離が近づくほど顕著となるため、ムラを目立たなくするためには蛍光管と表示パネルとを離す必要があり、照明装置の奥行きが大きくなるという問題がある。このような問題を解消する照明手段としては、導光板を使用するエッジライト方式や多数のLED光源を狭ピッチで配列させる方式なども利用されている。
しかしながら、立体図柄が形成された表示パネルに対して、その装飾効果を引き出しつつムラを抑えて照明するには、いずれの方法も難点がある。以下に縮み印刷の輝き感が得られる効果について説明する。

図1〜図３は、凹凸を有する立体図柄１が形成された表示パネルを横断面方向から見た図である。
図1では、パネルの裏側から強い指向性を持った平行光線が照射されている状態を示した。立体図柄部分は内部拡散が起きず、裏側からの光が図柄の凹凸形状によって界面屈折される。これによって裏側から照射される光の進行方向から観察する場合には、屈折しない部分3が強く光って見え、屈折する部分2は光って見えない。この明暗のコントラストによってキラキラと輝いているように見える。あるいはまた、照射される光の進行方向からずれた方向から観察した場合には、その方向に光を屈折する部分のみが強く光って見えることになり、同様の原理により明暗のコントラストが生じる。

図２では立体図柄１が形成された表示パネルに対して点状光源５から放射状に広がる光が照射されている状況を示している。このような照明であっても、立体図柄部の明暗は、その位置やパターンは変るものの、やはり強いコントラストを発生させる。しかしながら、立体図柄による光の表面屈折は小さな角度であり、一部の光は屈折されずに直進するために、観察者側からは光源が直接的に認識されてしまう。立体図柄部での輝度の面ムラは、通常の内部拡散性の印刷面でのムラよりもはるかに顕著に表れることになる。そのためにLEDのような点状光源を配列する場合には、個々のLEDに対応した強い輝点が発生してしまうため、特に美観的に好ましくないものとなる。また、蛍光管を用いた場合にも同様に光源の形状が認識されてしまう。径の太い熱陰極蛍光管を使用する場合には比較的目立たないものの、小さな径の冷陰極管を使用すると細い輝線となるため、やはり美観的に非常に好ましくない。光源と表示パネルとの距離を大きく広げると、表示パネルに到達する光の状態は図１の平行光を照射した場合に近づいてくるため、ムラの問題は軽微とすることができるが、この方法では装置の奥行きが極端に大きくなるばかりでなく、照明の効率も極端に悪化するため、実用性に欠ける。

図３においては、パネル裏側から指向性を持たない拡散光が照射された場合を示している。この場合には、立体図柄は全体的に光ってしまい、図柄表面凹凸部分の明暗のコントラストは著しく低下し、キラキラとした輝き感は得られないことになる。導光板を利用する場合には、薄型で輝度の面内均一性に優れた照明は得られるものの、一般的な導光板照明では導光板から出射される光は指向性に乏しく拡散性であるため、図３の状態に近く、輝き感が得られなくなる問題が生じる。

なお、図1および図２では縮み印刷部分の凹凸をパネル裏側に隆起させているが、表側に凹凸隆起させてあっても、これらの原理は同じである。また、表面の微小な立体的隆起を利用してキラキラとした装飾性を付与するパネルの形成方法としては、他にも、エンボス法や発泡法などもあるが、このような方法を用いても状況はほぼ同様である。

このような状況から、立体図柄を施した表示パネルを使用する内照式表示板では、立体図柄の輝き感は部分的にしか得られない、光源ランプの形状が直接的に視認されてしまう、照明装置の奥行きが大きい、ランプ交換のメンテナンスが必要、という種々の問題点がありながらも、熱陰極蛍光管を使用するケースが多いのが現状である。また、立体図柄の形成範囲が広いとランプのイメージが目立ってしまうため、その形成範囲を限定的とし、例えば絵柄の輪郭部分だけに使用するといった使いこなしが行われているのが現状である。

本発明は、表面に微小な凹凸を立体的に隆起させた立体図柄を有する表示パネルを用いて、その立体感を際立たせて装飾性を引き出し、かつパネル全体を著しい明暗のムラなく照明する手段を有した薄型の内照式表示板を安価に提供することを目的とする。

本発明は、透光性を有し立体的に隆起させた図柄が施された表示パネルと、その裏側から照明するための照明手段が設けられた内照式表示板であって、該照明手段は透明部材からなる導光板とその端面に配置されたLED光源とを具備しており、該導光板の裏面には複数の微小プリズムが配列形成されており、該微小プリズムは光源に向かって凹状となるような曲線状稜線を描く連続面となっていることを特徴とする内照式表示板である。

本発明の導光板の裏面に複数配列形成される微小プリズムの稜線は、光源に向かって凹状となるような同心円状もしくは同一半径の円弧状曲線で連続的に形成されているものか特に好ましい。

表示パネルに施された立体的図柄は、縮み印刷方式で印刷され、印刷部分の表面に皺状の凹凸を有するものが好ましい。

照明手段は、導光板周縁端面の複数箇所にLED光源を配置し、それぞれの光源に対応して光源に向かって凹状となる同心円状もしくは同一半径の円弧状の曲線状稜線を描く微小プリズムが導光板裏面に形成されたものであることが好ましい。

この発明に用いられる照明方法によれば、導光板から出射される高い指向性を有した光が表示パネル全体を均一に照明するため、立体図柄全体が強いコントラストを持ち明るく輝き感を持って表示される。

導光板から指向性を持った光が出射される原理について、導光板６の断面を示す図４により説明する。LED７が発した光は、入射端面8より導光板6の内部に入射され、上下の空気界面での反射を繰り返し伝播される。導光板の裏面には微小なプリズム反射面9が配列形成されており、プリズム反射面に当たった光は表示パネルの側に反射され出射される。ここで、プリズム反射面の角度αが約４５度にあるときには、出射光の配光角度分布10は法線付近にピークを持つ分布となる。

図５は一個のLED光源７と導光板６上のプリズム稜線１１が光源に向かって凹状の曲線となるように配列された場合を裏側から見た実施例である。図６の斜視図で示すように、LED７から入射部に入った光は導光板内を放射状に広がって伝播する。プリズム稜線１１がLED発光部を中心とした同心円状にとなるように配列されたプリズム反射面は、法線方向にピークを持つ強い指向性を有した光を出射させることになる。
入射面が平面であった場合、導光体内の光の広がり角度は導光板の材質の屈折率によって規定されアクリルの場合には約86度で広がることになる。したがって図５、６のようにＬＥＤをコーナー部に配置する場合、入射光はほぼ全域に広がることになる。一方で図７のように導光板の一辺にLEＤ７を配置する場合には入射光が広がらず暗領域１３となる領域が発生する。しかしながら入射部１２に凹凸を形成することによってより大きな角度まで広げて暗領域を小さくすることが可能となるため、このような配置も可能である。図５〜７においては、ＬＥＤを同心円状のプリズム配列の中心に1個配置した例を示したが、より高い照度を得るために、各位置に2個以上のＬＥＤを隣接させて配置してもよい。

しかしながら、実際の表示パネルにおいて、図５や図７のように一箇所にLEDを配置して表示面全域を照明することは不適切である場合も多い。第一の問題としては、多数のLEDを一箇所に集中して配置するとどうしても光源の幅が広くなってしまうため、同心円プリズムの中心から大きくずれてしまい、指向性が不適切に広がってしまうことである。また第二の問題としては、大電流を流す大光束のLEDでは発熱が起こるため、発熱源が集中することによって著しい温度上昇が起きてしまうことである。LEDは高温になると効率の低下や色度の変化や寿命の短縮などの悪影響がでるため、温度上昇はできるだけ抑えることが望ましい。したがって、一箇所にあまり多くのLEDを密集させて配置することは放熱の観点から不利となる。

このような観点から、表示パネルのサイズや形状に適するように導光板周縁端面の複数箇所にLEDを配置し、それぞれのLEDに対応して同心円状のプリズムを形成するレイアウトが適宜行える。図８〜１１にLEDとプリズムのレイアウト例を示した。図８では導光板６の対向する2辺それぞれの中心位置にLED７を配置したレイアウト例であり、図９は４つのコーナー部にLED７を配置したレイアウト例であり、図１０は長手一辺にLED７を間隔をあけて複数個配置したレイアウト例であり、図１１は対向する長手２辺にLED７を配置したレイアウト例である。ここに挙げたのは一例であり、LEDとプリズム配列とのレイアウトはこれらに限られるものではない。

表示板の用途によっては、法線方向からずれた斜めの方向の見栄えが重要となる場合がある。例えば遊技機の上部に設ける（タイトルなどの）表示板においては斜め下方向からの見栄えが重要となり、逆に遊技機の下部に設ける（タイトルなどの）表示板においては斜め上方向からの見栄えが重要となる。このような場合には導光板からの出射光を意図的に斜め方向へと出射させることで、斜め方向での明るさと縮み印刷部分の輝き感とを増強することが可能である。

図１２は導光板６のプリズム反射面９の角度αを45度よりも大きくした場合の断面図を示す。この様にすることで配光角度分布１０を角度βにピークがくるよう傾けることが可能となる。例えばαが65度のときβは40度程度となる。厳密にはαが一定であってもLEDからの距離によってβは多少変化する。
そして例えば図１０のようにLEDを長手下辺に配置することにより斜め上方への見栄えを重視した表示板とすることができる。

LEDをコーナー１箇所に配置する図５のレイアウトにおいては、導光板全面から均一性の高い出射光が得られるため、表示パネルと導光板との間隔をほぼゼロとしてしまうことも可能である。しかしながら、図７のようにLEDを一辺に配置する場合や、図８のように複数箇所に配置する場合には、LEDの両サイド部の暗領域１３や、異なる同心円パターンのつなぎ目となる稜線断続線１４などの不均一性が視認されてしまうことになる。こうした不均一性は導光板と表示パネルとの間に間隔を設けることによって目立たなくできる。間隔が広がるほど目立たなくなるが装置の奥行きが増えるデメリットがあるため、双方のバランスにより間隔を設定することが望ましい。代表的には１０〜５０mmの間隔を設けることが好適である。

導光体裏面に形成したプリズムに到達した全ての光が出光面側に反射されるのではなく、一定量の光は背面裏側にも漏れるため、明るさを重視する場合には、背面側に光反射性の部材を空気層を介して配置することが望ましい。また、導光体周囲の端面からも光は漏れるため、これらを有効に利用するためには端面にも光反射性の部材を配置することが望ましい。ただし、導光体背面に配置する反射性部材から反射されて表示パネルに到達する光は、導光板から直接に表示パネルに到達する光とはその方向が異なるために、立体図柄による輝き感を減じさせる効果を有する。このため、輝き感を最優先する目的においては、反射部材を配置しない方法も場合により有効である。輝き感を減じさせない観点からは、反射性部材を配置する場合にも、拡散反射性よりも鏡面反射性の部材を使用するほうが望ましい。

微小プリズムの配列形成された導光板は、凹凸を反転させた形状の金型を用意し、射出成形法（溶融させた樹脂を金型内に充填させる方法）、コンプレッション成形法（可塑性を有する樹脂板に加熱した金型を押し当て圧着させて形状を転写させる方法）などによって
製造でき、特に射出成形法により安価に量産できる。

面内での明るさを一定とすることは、微小プリズム反射面の密度のコントロールによって可能となる。すなわち、入射付近では疎となり離れるに従い密となるように、プリズムのピッチや高さ、あるいは双方を徐変させる。

出射光に指向性を付与させる上でプリズム反射面が鏡面反射性であることが必要であり、金型の加工方法としてダイアモンドバイトを使用して引ききり切削加工する方法により磨き工程無しで鏡面性の優れた微小プリズムを形成することが可能となり好適である。同心円状のプリズム切削は旋盤加工により可能となる。

また、プリズム稜線は同心円状の配列に限られるものではなく、図１３のように同一半径Rの円弧１１が直線上に並んでいる配列でもよい。この場合にはLED近傍での出射角度は、最適な方向からはややずれるものの、相似的な効果を引き出すことが可能である。このような同一径の円弧配列を採用すればフライス盤を用いてより容易にプリズム切削を行えるという利点がある。

光源として用いるLEDは、特に限定されるものではないが、導光板の端面に配置したときのスペースや導光板への入射効率を高くする観点からは、発光面が平坦な表面実装型のパッケージが好適である。赤、青、緑などの多色の発光ダイオードチップを一つのパッケージに収めたものを使用することで多色の照明装置とすることも可能となる。LED光源は点滅させて演出効果を持たせることも可能であり、さらに多色のLED光源を使用する場合には、照明装置による様々な演出が可能となる。照明手段として熱陰極蛍光管を使用とする場合には定期的なランプ交換が必要となるが、LEDは長寿命であるため、ランプ交換のメンテナンスは不要となる。

導光板の光入射部の板厚を、用いるLEDの発光領域を被う厚さとし、LEDと入射面とをできるだけ密接させて配置することで、LEDからの光束を効率よく導光板内に入射させ、有効に利用することができる。導光板の板厚は、全体に同一な平板形状としてもよいが、入射対向辺の端面から漏れる光を減少させる観点からは、入射対向辺に向かって徐々に薄くなるようなクサビ型とすることも場合により好適である。

本発明の内照式表示板は、表示パネルに形成された立体図柄の輝き感を鮮明に際立たせ、且つパネル全体を明暗のムラ無く均一に照明することができるので、装飾性、美的に優れた表示板が提供される。また、装置が薄型でランプ交換も不要となることから、従来は使用が難しかった種々の用途に広く使用可能となる。

平行光照明により立体図柄の輝き感が生じる原理を説明する横断面図 点光源発散照明光により立体図柄の輝き感が生じる説明する横断面図 拡散照明光により輝き感が失われる原理を説明する横断面図 導光板から指向性のある光が出射される原理を説明する横断面図 導光板表面のプリズム稜線とLEDの配置を示す図 導光板から指向性のある光が出射される原理を説明する斜視図 導光板表面のプリズム稜線とLEDの配置を示す図 導光板表面のプリズム稜線とLEDの配置を示す図 導光板表面のプリズム稜線とLEDの配置を示す図 導光板表面のプリズム稜線とLEDの配置を示す図 導光板表面のプリズム稜線とLEDの配置を示す図 導光板から斜め方向に光が出射される原理を説明する横断面図 導光板表面のプリズム稜線とLRDの配置を示す図

１．立体図柄
２．暗部（屈折する部分）
３．明部（屈折のない部分）
４．表示パネル
５. 点光源
６．導光板
７．光源（LED）
８．入射端面
９．プリズム反射面
１０．配光角度分布
１１．プリズム稜線
１２．入射部凹凸
１３. 暗領域
１４. 稜線断続線

Claims (4)

1. 透光性を有し立体的に隆起させた図柄が施された表示パネルと、その裏側から照明するための照明手段が設けられた内照式表示板であって、該照明手段は透明部材からなる導光板とその端面に配置されたLED光源とを具備しており、該導光板の裏面には複数の微小プリズムが配列形成されており、該微小プリズムは光源に向かって凹状となるような曲線状稜線を描く連続面となっていることを特徴とする内照式表示板。
2. 光源に向かって凹状となるような曲線状稜線が同心円状もしくは同一半径の円弧状で形成されている導光板を用いることを特徴とする請求項１の内照式表示板。
3. 立体的に隆起させた図柄が縮み印刷方式で印刷され、印刷部分の表面に皺状の凹凸を有する表示パネルを用いたものであることを特徴とする内照式表示板。
4. 照明手段が、導光板周縁端面の複数箇所にLED光源を配置し、それぞれの光源に対応して光源に向かって凹状となる同心円状もしくは同一半径の円弧状の稜線を描く微小プリズムを導光板表面に形成されたものであることを特徴とする請求項１、２又は３の内照式表示板。

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