JP5752893B2

JP5752893B2 - 表示装置

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Publication number: JP5752893B2
Application number: JP2010129328A
Authority: JP
Inventors: まどか恵星; 敏竹澤
Original assignee: Mimaki Engineering Co Ltd
Current assignee: Mimaki Engineering Co Ltd
Priority date: 2010-06-04
Filing date: 2010-06-04
Publication date: 2015-07-22
Anticipated expiration: 2030-06-04
Also published as: JP2011257449A

Description

本発明は、光源からの光を表示パネル（導光板）の側端部から入射させ、表示パネルに形成された所望の拡散パターン部分で拡散させることにより、この拡散パターン部分を光らせて表示させる、いわゆる面発光型の表示装置に用いられる表示パネル、およびその製造方法に関する。

上記表示装置の表示パネルは従来、例えば透明な表示パネルの表示面に、表示させたい図柄や文字等に対応させたエッチングを施して凹部を形成することにより、上記拡散パターンが形成されている。このようにして拡散パターンが形成された表示パネルに対して側端部から光源の光を入射させると、入射した光は、表示面のうち拡散パターンが形成されていない部分でほぼ全反射するとともに、拡散パターン部分（凹部）で拡散されて表示パネルの外部に出射される。そのため、外部に光が出射される拡散パターン部分を、拡散パターンが形成されていない部分に対して明るく浮かび上がるように光らせて表示させることができる。このように構成される面発光型の表示装置は、構成部品が少なく簡素な構成でありながら鮮明な表示が可能なため、近年様々な場所で看板等として用いられている。

表示パネルの凹部の形成方法としては、例えば切削工具を用いて形成する方法、成形金型を用いて凹部を含めた表示パネル全体を一体的に射出成形により形成する方法、図柄形状に対応したマスクを用いてケミカルエッチングにより形成する方法、表示面にレーザー光を照射させて形成する方法等が従来知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−２３６２１８号公報

ところで、前述した従来の凹部の形成方法のうち、切削工具を用いる方法においては、切削加工時に必然的に切削屑が発生し、その除去および廃棄に手間がかかるという課題があった。また、成形金型を用いる方法では、図柄形状毎の専用の成形金型が必要となり、製造コストの増大につながりやすいという課題があった。ケミカルエッチングによる方法では、図柄形状毎の専用のマスクに加えて処理液が必要となるために、製造コストが増大しがちであるという課題があった。さらに、レーザー光を照射させる方法では、確実に凹部を形成可能な高出力のレーザー照射装置が必要となり、製造コストが増大してしまうという課題があった。

また、最近においては、拡散パターンを単に明るく表示させるのみならず、使用目的に応じて例えば表示の明るさを拡散パターンの部分毎に細かく設定したいという要望がある。表示面に凹部を形成する従来の方法では、凹部の深さや形状等を変更することで、限られた範囲内で上記要望を満たすことができるものの、十分に満たすことが難しいという課題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、製造コストの増大を抑えつつ、細かな表示設定が可能な表示パネルおよび表示パネルの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る表示パネルは、側端に光が内部に入射可能な光入射面を有するとともに前面に略平面状に広がった表示面を有した平板状のパネル本体と、前記表示面に形成された拡散パターンとから構成される表示パネル（例えば、実施形態における前側表示パネル３、後側表示パネル４）であって、前記拡散パターンが、光を透過させるベース成分に光を拡散させる拡散成分を含有させて構成されるパターン形成層により形成される。

なお、前記拡散パターンが、前記表示面に前記パターン形成層をドット状に付着させて形成されたことが好ましい。

また、前記ベース成分が、ラジカル重合可能なエチレン性不飽和結合を有するラジカル重合性化合物と、光重合開始剤と、界面活性剤、重合禁止剤および前記拡散成分の分散剤からなる添加剤とを備えており、前記ベース成分は、紫外線が照射されて硬化する性質を有していることが好ましい。

本発明に係る表示パネルの製造方法は、側端に光が内部に入射可能な光入射面を有するとともに前面に略平面状に広がった表示面を有した平板状のパネル本体と、前記表示面に形成された拡散パターンとから構成される表示パネルの製造方法であって、光を透過させるベース成分に光を拡散させる拡散成分を含有させて構成されるパターン形成層を前記表示面に付着させて前記拡散パターンを形成する拡散パターン形成工程を備える。

なお、前記拡散パターン形成工程において、前記表示面に前記パターン形成層をドット状に付着させることが好ましい。

本発明に係る表示パネルは、平板状のパネル本体の表示面に形成される拡散パターンが、光を透過させるベース成分に光を拡散させる拡散成分を含有させたパターン形成層により形成されて構成される。そのため、表示面に凹部を形成することなく拡散パターンを簡便に形成できるので、製造コストを抑えつつ内部に入射させた光により確実に拡散パターンを表示させることができる。また、例えば拡散パターンの印刷量（印刷濃度）、拡散成分の種類および拡散成分の含有割合等を変えることで、使用目的に応じた細かな表示設定が可能となる。

なお、拡散パターンが、表示面にパターン形成層をドット状に付着させて形成されたことが好ましい。このように拡散パターンを形成すると、ドット状のパターン形成層の表面部分でも光が拡散させるので、鮮明に拡散パターンを表示させることができる。

また、ベース成分が、ラジカル重合可能なエチレン性不飽和結合を有するラジカル重合性化合物と、光重合開始剤と、界面活性剤、重合禁止剤および拡散成分の分散剤からなる添加剤とを備えており、ベース成分は、紫外線が照射されて硬化する性質を有していることが好ましい。例えば、溶剤揮発型のソルベルトインク等を用いた場合には、溶剤が揮発して硬化する前に隣り合うインク同士が一体化して滲むことがあるが、一方、紫外線硬化型のベース成分を用いた場合には、表面に付着した（ドット状の）インク同士が一体化する前に紫外線を照射して硬化させることができるので、インクの滲みを防止できる。

本発明に係る表示パネルの製造方法は、平板状のパネル本体の表示面に、光を透過させるベース成分に光を拡散させる拡散成分を含有させたパターン形成層を付着させて拡散パターンを形成する拡散パターン形成工程を備えている。そのため、表示面に凹部を形成することなく拡散パターンを簡便に形成でき、製造コストを抑えつつ確実に拡散パターンを表示させる表示パネルを製造可能となる。

なお、表示面にパターン形成層をドット状に付着させることが好ましい。この場合、ドット状のパターン形成層の表面部分でも光が拡散させるので、鮮明に拡散パターンを表示させることができる。

本発明に係る表示パネルを用いて構成された表示装置の斜視図である。図１中のＩＩ−ＩＩ部分の断面図である。拡散パターンを形成するために用いるプリンタ装置の斜視図である。実施例２に係る表示装置の断面図である。変形例としての多層拡散パターンの断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。

図１および２を参照しながら、本発明に係る方法により製造された前側表示パネル３および後側表示パネル４を用いて構成された面発光型の表示装置１について説明する。以下に説明する実施例１の表示装置１は、透明な前側表示パネル３（後側表示パネル４）の中に、例えば文字「Ａ」を青色、文字「Ｂ」を赤色、文字「Ｃ」をマゼンタでそれぞれ表示できる構成となっている。説明の便宜上、各図面において矢印方向で表示装置１の前後、左右および上下方向を示し、以下この方向を用いて説明を行う。

表示装置１は、光源２、前側表示パネル３および後側表示パネル４から構成され、上方に向けて開口した支持基台５の内部に光源２が収容されている。前側表示パネル３および後側表示パネル４は前後に貼り合わされ、その下部が支持基台５に挿入されて立設状態に保持されている。前後に貼り合わされた前側表示パネル３および後側表示パネル４の前後端部および上端部には、端部に達した光を効率良く内側に反射させるための白色の反射部材６が取り付けられている。

なお、図２では、各拡散パターンを分かり易く図示するために、前側表示パネル３と後側表示パネル４との間に隙間が形成された状態を図示しているが、実際には、前側表示パネル３と後側表示パネル４とは前後にほぼ密着されており、前側表示パネル３と後側表示パネル４との間に、下方から光源２の光が入射しないようになっている（後述する図４についても同様）。

光源２は、赤、緑または青色の光を発光する複数のＬＥＤ（図示せず）を備えて、左右に延びたユニットとして構成される。この光源２は支持基台５内に収容されて、上方（前側表示パネル３および後側表示パネル４の下端部）に向けて光を照射するようになっている。

前側表示パネル３は、矩形平板状の透明なアクリル板からなるパネル本体３Ｈの表示面３ｆに、所望形状の拡散パターン３ｂ（文字「Ｂ」），３ｃ（文字「Ｃ」）が形成されて構成される。パネル本体３Ｈの下端部には、パネル本体３Ｈの内部に光を入射可能な光入射面３ｄが形成されており、この光入射面３ｄに赤色カラーフィルタ３ｅが取り付けられている。この拡散パターン３ｂ，３ｃについては後述する。

後側表示パネル４は、上記前側表示パネル３と略同一形状の透明なアクリル板からなるパネル本体４Ｈの表示面４ｆに、所望形状の拡散パターン４ａ（文字「Ａ」），４ｃ（文字「Ｃ」）が形成されて構成される。パネル本体４Ｈの下端部には、パネル本体４Ｈの内部に光を入射可能な光入射面４ｄが形成されており、この光入射面４ｄに青色カラーフィルタ４ｅが取り付けられている。この拡散パターン４ａ，４ｃについては後述する。なお、パネル本体３Ｈ，４Ｈは、屈折率が例えば１.４８程度の透明度の高いアクリル板により構成されている。

以上ここまでは、表示装置１の構成について説明した。以下においては、この表示装置１の構成部材である前側表示パネル３（後側表示パネル４）の製造方法のうちで、特に拡散パターン３ｂ，３ｃ（拡散パターン４ａ，４ｃ）を形成する方法について説明する。これらの拡散パターンは、図３に示すようなプリンタ装置１０により印刷形成されるが、このプリンタ装置１０について以下に説明する。

プリンタ装置１０は、図３に示すように、プリンタ装置１０の土台部分であるベース部１１と、ベース部１１に対して前後にスライド移動可能に設けられた印刷ユニット２１とから構成される。ベース部１１は、複数の支持脚１２と、この支持脚１２により略水平に支持されて印刷対象物を吸着固定する載置テーブル１３とから構成される。

印刷ユニット２１は、内部に左右に延びたガイドレール２２を有し、このガイドレール２２に対して左右に往復移動可能にキャリッジ２３が取り付けられて構成される。キャリッジ２３には、紫外線照射により硬化する紫外線硬化型のインク（以下、ＵＶインクと称す）を下方に向けて吐出する複数のプリンタヘッド２４、およびこのプリンタヘッド２４の左右側方に一対となって配設されて下方に向けて紫外線を照射するＵＶ照射装置２５，２５が搭載されている。

プリンタヘッド２４から吐出されるＵＶインクとして、透明または半透明で光を透過させるベース液に、例えば屈折率が２.５〜２.７程度の酸化チタンからなる白色の顔料を含有させて構成され、全体として略透明なものが用いられる。上記ベース液は、例えばラジカル重合可能なエチレン性不飽和結合を有するラジカル重合性化合物と、光重合開始剤と、界面活性剤、重合禁止剤および顔料である酸化チタンの分散剤からなる添加剤とを成分として有している。なお、ベース液に含有させる顔料の色は特に限定されないが、上述のように白色のものを用いると効率良く光を拡散可能となる。

このように構成されるプリンタ装置１０は、印刷ユニット２１の内部に設けられた制御部２６により、ベース部１１に対する印刷ユニット２１の前後移動制御、ガイドレール２２に対するキャリッジ２３の左右移動制御、プリンタヘッド２４におけるＵＶインクの吐出制御、およびＵＶ照射装置２５における紫外線の照射制御が行われる。

以上、プリンタ装置１０の構成について説明した。以下においては、このプリンタ装置１０を用いて、パネル本体３Ｈに拡散パターン３ｂ，３ｃを形成ときの形成方法について説明する。

まず、パネル本体３Ｈを載置テーブル１３に載置して固定させる。そして、印刷ユニット２１を前後に移動させる作動と、キャリッジ２３を左右に移動させる作動とを組み合わせて行いながら、プリンタヘッド２４からＵＶインクを吐出させる制御を行うとともにＵＶ照射装置２５から紫外線を照射させる制御を行う。この工程が、特許請求の範囲における「拡散パターン形成工程」に該当する。これにより、パネル本体３Ｈに対して拡散パターン３ｂ（文字「Ｂ」），３ｃ（文字「Ｃ」）の形状にＵＶインクを付着させ、この付着したＵＶインクにＵＶ照射装置２５からの紫外線を照射して硬化させることで、パネル本体３Ｈに固定させることができる。

ここで、プリンタヘッド２４からＵＶインクを吐出させるときに、制御部２６により、パネル本体３Ｈに付着して隣接するＵＶインク同士が混ざり合わないように吐出制御が行われるとともに、付着したＵＶインクが平らに広がる前に（ＵＶインクを付着させた後速やかに）紫外線を照射してドット状のまま硬化させる照射制御が行われる（図２参照）。このように、ＵＶインクをドット状のまま硬化させて固定することで、ＵＶインクに含有される顔料としての酸化チタンばかりでなくＵＶインクの表面部分においても光を拡散させて、拡散パターン３ｂ，３ｃを明るく鮮明に表示させることが可能となる。

上述の説明からも分かるように、固定されたＵＶインクの形状に応じて光の拡散状態が微妙に変化し、それに伴って拡散パターンの表示状態（例えば明るさ）も変化する。そこで、プリンタ装置１０においては、プリンタヘッド２４およびＵＶ照射装置２５の作動を制御してＵＶインクの形状を変化させることにより、拡散パターンの表示状態を細かく設定できるようになっている。

また、パネル本体４Ｈもパネル本体３Ｈと同様にして、ＵＶインクが付着されるとともに紫外線が照射されて、拡散パターン４ａ（文字「Ａ」），４ｃ（文字「Ｃ」）が形成される（図２参照）。なお、パネル本体３Ｈの拡散パターン３ｃとパネル本体４Ｈの拡散パターン４ｃとは、表示装置１を前方から見たときに前後に重なる位置に形成される。ここで、図２に示すように、前側表示パネル３と後側表示パネル４とが、拡散パターンが形成された面を内側に向けて貼り合わされているので、拡散パターンの損傷を防止できる。

以上のようにして、各表示パネルに各拡散パターンが形成されるが、各表示パネルにおいては、発光エリアである表示面の面積に対するＵＶインクの付着面積の割合（以下、面積率と称す）を約５％以下に抑えられ、ドット状のＵＶインクが直径約０.１ｍｍ以下となって固定されている。このように構成することで、各ＵＶインクで確実に光を拡散させて拡散パターンを表示させつつ、光源２から光が照射されていないときの透明性を高めることが可能となる。さらには、面積率が２％以下となるように拡散パターンを形成することが好ましく、この場合には、光源２から光が照射されていないときの透明性を一層高めることができる。

このように、プリンタ装置１０を用いて拡散パターンを形成することにより、従来の拡散パターン形成方法で必要とされていた専用のマスクや成形金型が不要となって、製造コストを抑制できる。また、制御部２６の制御内容を変更するだけで、様々な文字や図柄の拡散パターンが形成可能となって汎用性を高めることができ、多種の表示パネルを少量ずつ生産するときに特に有効である。さらに、プリンタ装置１０を利用した場合、ＵＶインクを一気に付着させて硬化させることで拡散パターンを形成でき、例えばエッチングにより少しずつ凹部を形成する場合と比較して、短時間のうちに効率良く拡散パターンを形成できる。

以上、前側表示パネル３および後側表示パネル４の製造方法について説明した。以下においては、表示装置１の拡散パターンが表示される原理について、図２を参照しながら説明する。

まず、前側表示パネル３について説明すると、光源２から照射された白色光が赤色カラーフィルタ３ｅを透過することで赤色光となって光入射面３ｄから前側表示パネル３に入射し、前側表示パネル３の前後表面間でほぼ全反射しながら進行する。その進行過程で拡散パターン３ｂに達した赤色光は、拡散パターン３ｂを形成するＵＶインク（主として酸化チタン）で拡散されて、前側表示パネル３の外部に出射される。この外部に出射された赤色光により、拡散パターン３ｂ（文字「Ｂ」）を赤色に表示させることができる。

後側表示パネル４について説明すると、光源２からの白色光が青色カラーフィルタ４ｅを透過することで青色光となって光入射面４ｄから後側表示パネル４に入射し、後側表示パネル４の前後表面間でほぼ全反射しながら進行する。このように進行する青色光のうち、拡散パターン４ａに達した青色光は、拡散パターン４ａを形成するＵＶインク（主として酸化チタン）で拡散され、後側表示パネル４の外部に出射される。この外部に出射された青色光により、拡散パターン４ａ（文字「Ａ」）を青色に表示させることができる。また、前後に重なるように形成された拡散パターン３ｃ（文字「Ｃ」）および拡散パターン４ｃ（文字「Ｃ」）においては、それぞれ赤色光および青色光が外部に出射されており、これらの色が混ざることでマゼンタに表示させることができる。

一方、光源２から光が照射されていない状態では、上述したように各表示パネルに付着されたＵＶインクが略透明なので、前側表示パネル３および後側表示パネル４には各拡散パターンが表示されず全体が透明に見える。このように表示装置１は、光源２から光を照射させたときだけ、各拡散パターンを透明な表示パネルの中に鮮明に浮かび上がらせて表示させることができるようになっている。

次に、図４を参照しながら、実施例２に係る表示装置３０について説明する。この表示装置３０は、実施例１に係る表示装置１と比較して、後側表示パネル４の後側に背景用パネル３１を配設した点で異なっており、それ以外の点については表示装置１と同一構成となっている。そのため、表示装置１と同一構成の部分についは説明を省略し、異なる構成部分である背景用パネル３１について、まず説明する。

背景用パネル３１は、例えば矩形平板状の透明なアクリル板からなるパネル本体３１Ｈの前側表面に、前方から見たときに拡散パターン３ｂと前後に重なる位置（拡散パターン３ｂの後方）に背景図柄３１ｂが形成されて構成される。この背景図柄３１ｂは、プリンタ装置１０を用いて例えば黒色のＵＶインクを付着させて形成され、前後に光が透過しないように形成されている。なお、パネル本体３１Ｈは、透明なアクリル板以外にも、光を透過させない材料で形成されたものを用いても良い。

この表示装置３０は、光源２から光が照射されていない状態では、表示装置３０を前方から見たときに黒色の背景図柄３１ｂのみが見え、各拡散パターンは見えない。一方、光源２から光を照射させると、透明な背景に対して拡散パターン４ａ（文字「Ａ」）が青色で、黒色の背景図柄３１ｂに対して拡散パターン３ｂ（文字「Ｂ」）が赤色で、透明な背景に対して拡散パターン３ｃ（文字「Ｃ」）をマゼンタで表示することができる。

この表示装置３０のように、拡散パターンが形成された前側表示パネル３および後側表示パネル４に加えて、背景用の背景用パネル３１を設けることにより、拡散パターンと背景とを組み合わせた様々なバリエーションの表示が可能となる。

上述の実施例１および２において、隣接するＵＶインク同士を混ざらないような密度で１層分付着させて拡散パターンを形成した場合を例示したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、図５に示す表示パネル４０のように、透明なアクリル板からなるパネル本体４１Ｈの表面に、ＵＶインクを付着させることで第１層拡散パターン４２を形成し、この第１層拡散パターンに４２に重ねて第２層拡散パターン４３を形成することで、全体として多層構造となった多層拡散パターン４４を形成する構成も可能である。このとき、各ＵＶインクが付着した後、速やかに紫外線を照射することにより、各ＵＶインクをドット状のまま硬化させて固定させる。

このようにして製造された表示パネル４０の側端部から光を入射させると、多層拡散パターン４４部分で光が拡散される。このとき、第１層拡散パターン４２において拡散せず第２層拡散パターン４３に達した光が存在する場合であっても、第２層拡散パターン４３で確実に拡散させてパネル本体４１Ｈの外部に出射させ、多層拡散パターン４４を明るく鮮明に光らせることが可能となる。

また、例えば第１層拡散パターン４２および第２層拡散パターン４３を形成するＵＶインクとして、白色顔料（酸化チタン）が含有させず透明になったものを用いることも可能である。このＵＶインクを用いると、光源２から光が照射されていないときには多層拡散パターン４４部分が透明となって表示されず、一方、光源２から光を照射させたときには各ＵＶインクの表面部分において光を拡散させて、多層拡散パターン４４を浮かび上がらせて表示できる。

さらには、第１層拡散パターン４２のＵＶインクに含有される顔料と、第２層拡散パターン４３のＵＶインクに含有される顔料とを、互いに屈折率の異なるものを用いることにより、例えば同一種類の顔料を用いる場合に対して拡散状態を微妙に変化させることが可能となる。

上述の実施例１および２において、顔料として屈折率が２.５〜２.７程度の酸化チタンまたはジルコニアを用いた場合を例示したが、これらに代えて、アクリル板よりも大きな屈折率を有した他の顔料を用いることも可能である。他の顔料の一例としては、酸化チタン、硫化亜鉛、鉛白、酸化クロム、酸化鉄、酸化銅、ダイヤモンドおよびチタン酸ストロンチウムが挙げられる。

上述の実施例１および２において、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）を材料として形成されたパネル本体を例示して説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、光透過性の高い透明なアクリル−スチレン共重合樹脂、ポリカーボネートおよび（光学）ガラスのいずれかを材料として用いて形成されたパネル本体でも良い。

上述の実施例１および２においては、ドット状にＵＶインクを付着させた構成を例示して説明したが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、付着したＵＶインク同士が繋がり表示面に沿って広がった状態で（いわゆるベタ印刷で）固定させても良い。

３前側表示パネル（表示パネル）
３Ｈパネル本体
３ｂ，３ｃ拡散パターン
４後側表示パネル（表示パネル）
４Ｈパネル本体
４ａ，４ｃ拡散パターン

Claims

互いに貼り合わされている２枚の表示パネルを備えている表示装置であって、
前記表示パネルは、
側端に光が内部に入射可能な光入射面を有するとともに前面に略平面状に広がった表示面を有した平板状のパネル本体と、
前記表示面に形成された拡散パターンとから構成され、
前記拡散パターンが、光を透過させるベース成分に光を拡散させる拡散成分を含有させて構成されるパターン形成層により形成され、
前記拡散パターンが、前記拡散成分を含有させた前記ベース成分をプリンタヘッドから吐出させて前記表示面に付着させることによって、前記表示面に前記パターン形成層をドット状に付着させて形成され、
前記２枚の表示パネルの一方の前記拡散パターンの少なくとも一部と、前記２枚の表示パネルの他方の前記拡散パターンの少なくとも一部とは、前記表示面に直交する方向において互いに重なる位置で、前記２枚の表示パネルの互いに対向する前記表示面に形成されていることを特徴とする表示装置。
前記２枚の表示パネルの一方の前記拡散パターンの少なくとも一部と、前記２枚の表示パネルの他方の前記拡散パターンの少なくとも一部とは、前記表示面に直交する方向において互いに重なる位置で、前記２枚の表示パネルの互いに対向する前記表示面に形成されていて、互いに接していることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記パターン形成層は、
前記表示面に形成された第１層拡散パターンと、
前記第１層拡散パターンに重ねて形成された第２層拡散パターンとを備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の表示装置。
前記第１層拡散パターンおよび前記第２層拡散パターンは、屈折率が互いに異なる顔料を含むインクによって形成されていることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
前記ベース成分が、ラジカル重合可能なエチレン性不飽和結合を有するラジカル重合性化合物と、光重合開始剤と、界面活性剤、重合禁止剤および前記拡散成分の分散剤からなる添加剤とを備えており、
前記ベース成分は、紫外線が照射されて硬化する性質を有していることを特徴とする請求項１から請求項４までの何れかに記載の表示装置。