JP6365115B2

JP6365115B2 - 表示装置

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Publication number: JP6365115B2
Application number: JP2014170916A
Authority: JP
Inventors: 智和北村; 吉正大角; 靖宏田上; 佳彦 ▲高▼木; 紀久 ▲神▼▲崎▼; 篠原　正幸; 正幸篠原; 純也藤田; 孝光石川; 垣沼　剛; 剛垣沼; 潤岸本; 正明平松
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2014-08-25
Filing date: 2014-08-25
Publication date: 2018-08-01
Anticipated expiration: 2034-08-25
Also published as: JP2016045429A; CN106200110A; US20160054601A1; CN106200110B; US9798062B2

Description

本発明は、透明状態または不透明状態を切り替え可能な表示装置に関する。

従来より、透明状態となって光を透過させたり、あるいは不透明状態となって光を遮断する調光機能を有する素子が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

例えば、特許文献１に開示された調光フィルムは、２つの透明導電性樹脂基材と、その二つの基材に挟持され、樹脂マトリックス及び樹脂マトリックス中に分散した光調整懸濁液を含む調光層と、透明導電性樹脂基材と調光層との間に設けられ、有機バインダー樹脂及び二酸化ケイ素粒子を含有し、平均膜厚が30nm〜75nmであるプライマー層とを有する。そしてこの調光フィルムは、電界が印加されていなければ、光の散乱の無い鮮明な着色状態を維持し、一方、電界が印加されると透明な状態に転換される。

特開２０１３−２８０８２号公報

しかしながら、特許文献１に開示された調光フィルムでは、消色時における電界に対する応答時間が１秒〜５０秒以内であり、着色時における電界に対する応答時間が１秒〜１００秒以内であり、応答時間が長い。そのため、短時間で透明状態と不透明状態を切り替えることが求められる用途には、この調光フィルムは適していない。

そこで、本発明は、透明状態と不透明状態間の切り替えの応答速度を向上できる表示装置を提供することを目的とする。

本発明の一つの形態として、表示装置が提供される。この表示装置は、透明状態と不透明状態を切替可能な液晶パネルと、第１の光源と、液晶パネルの背面に配置され、かつ、透明な部材で形成され、第１の光源に対向する入射面と液晶パネルの背面と対向する出射面とを有し、入射面を介して入射した第１の光源からの光を内部で伝搬させて出射面から液晶パネルへ向けて出射させる導光板と、導光板を挟んで液晶パネルの反対側に配置された物体を照明する第２の光源と、第１の光源を点灯させている間、液晶パネルを不透明状態となるように制御し、かつ第２の光源を消灯し、一方、第２の光源を点灯させている間、液晶パネルを透明状態となるように制御し、かつ第１の光源を消灯する制御部とを有する。

この表示装置において、導光板の出射面または出射面と反対側の面の少なくとも一方には、導光板内を伝搬する光を出射面から出射させるように反射または屈折させる形状を有する複数のパターンが形成され、複数のパターンが形成された面に占める、その複数のパターンが形成された領域の面積の比率は３０％以下であるであることが好ましい。

またこの表示装置において、複数のパターンのそれぞれは、出射面と反対側の面に、第１の光源からの光の伝搬方向に沿って所定の間隔を空けて並べて設けられ、第１の光源から発して入射面から導光板内へ入射した光を出射面へ向けて全反射する角度だけ出射面と反対側の面に対して傾斜した反射面を有することが好ましい。

この場合において、導光板は、入射面と複数のパターンを挟んで対向するように形成された第２の入射面を有することが好ましい。そして第１の光源は、入射面と面するように配置される第１の発光素子と第２の入射面と面するように配置される第２の発光素子とを有することが好ましい。そして複数のパターンのそれぞれは、第２の発光素子から発して第２の入射面から導光板内へ入射した光を出射面へ向けて全反射する角度だけ出射面と反対側の面に対して傾斜した第２の反射面をさらに有することが好ましい。

またこの表示装置において、出射面と反対側の面から導光板に入射して出射面側へ透過する光に対する導光板のヘイズ値は２８％以下であることが好ましい。

またこの表示装置は、導光板と物体の間に、導光板と面する第１の面と物体と面する第２の面とを有するシート状に形成され、内部に第１の光源からの光の伝搬方向に沿って所定の間隔で配置された、その伝搬方向と交差する方向に延伸される複数の不透明な部材を有する方向選択性遮光部材をさらに有することが好ましい。

本発明に係る表示装置は、透明状態と不透明状態間の切り替えの応答速度を向上できるという効果を奏する。

本発明の一つの実施形態に係る表示装置の概略構成図である。（ａ）は、液晶パネルが不透明状態の場合の表示装置の概略正面図であり、（ｂ）は、液晶パネルが透明状態の場合の表示装置の概略正面図である。（ａ）は、導光板の側面断面図である。（ｂ）は、二方向から光が入射するように構成された導光板の側面断面図である。（ａ）は、変形例によるプリズムの反射面の形状を示す導光板の部分拡大側面断面図であり、（ｂ）は、他の変形例によるプリズムの反射面の形状を示す導光板の部分拡大側面断面図である。パターン密度及びヘイズ値と観察者による物体の見え方の関係を表すテーブルを示す図である。（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、パターン密度が30.0％以下、かつ、ヘイズ値が28％以下となるときのプリズムの配置パターンの一例を示す図である。変形例による、導光板の側面断面図である。他の変形例による、導光板の側面断面図である。さらに他の変形例による、導光板の側面断面図である。ルーバーフィルムを有する変形例による表示装置の概略構成図である。上記の実施形態または変形例による表示装置を有する弾球遊技機を遊技者側から見た、その弾球遊技機の概略斜視図である。

以下、本発明の実施形態による表示装置を、図を参照しつつ説明する。この表示装置は、観察者に提示する物体と観察者の間に配置した、透明状態と不透明状態とを切り替え可能な液晶パネルを利用する。そしてこの表示装置は、液晶パネルが不透明状態となっている間、液晶パネルの背面に配置された導光板を介して、その導光板の側面に配置された液晶パネル照明用の光源からの光によって液晶パネルを背面から照明して、画像または模様などを液晶パネルに表示するとともに、液晶パネル背後の物体の照明用の光源を消灯させることで、その物体を観察者から見えなくする。一方、この表示装置は、液晶パネルを透明状態とし、かつ、液晶パネル照明用の光源を消灯するとともに、物体照明用の光源を点灯させることで、観察者が液晶パネルを通してその物体を視認できるようにする。そのため、この表示装置は、液晶パネルの応答速度で物体の表示／非表示を切り替えることができる。
なお、以下では、説明の便宜上、観察者と対向する側を正面とし、その反対側を背面とする。

図１は、本発明の一つの実施形態に係る表示装置の概略構成図である。表示装置１は、液晶パネル２と、導光板３と、第１の光源４と、第２の光源５と、制御部６とを有する。

液晶パネル２は、制御部６から印加される電圧に応じて透明状態と不透明状態とを切り替えることが可能なパネルである。例えば、液晶パネル２は、液晶分子が封入された液晶層と、液晶層を挟んで対向するように配置される、ＩＴＯなどで形成された２枚の透明電極と、液晶層及び透明電極を挟んで対向するように配置される、ガラスまたは透明樹脂といった透明な２枚の透明基板と、液晶層、透明電極及び透明基板を挟んで対向するように配置される２枚の偏光板を有する。さらに、液晶層と透明電極の間に、液晶分子の配向方向を規定するための配向膜が形成されてもよい。また透明電極のうちの一方は、画素単位で印加する電圧を調整可能なように、マトリクス状に形成されてもよい。

２枚の配向膜は、例えば、液晶層内の液晶分子を所定方向に配向させる。例えば、液晶層に含まれる液晶分子がツイストネマティック型に配列される場合、２枚の配向膜は、配向方向が互いに直交するように配置される。また、２枚の偏光板は、それぞれ、特定方向の偏光面を持つ偏光成分を透過させる素子であり、例えば、液晶パネル２がノーマリー・ホワイト・モードで動作するように、その透過軸が互いに直交するように配置される。この場合、液晶層を挟む２枚の透明電極間に電場が印加されなければ、背面側に配置された偏光板を透過した光の偏光方向は、液晶層にて90°回転するので、その光は、正面側に配置された偏光板を透過できる。そのため、液晶パネルは透明となる。一方、液晶層を挟む２枚の透明電極間に電場が印加されると、液晶層内の液晶分子が電場の方向と平行な方向を向くようになるので、液晶層を透過する光の偏光面は回転しなくなる。そのため、背面側に配置された偏光板を透過した光は、正面側に配置された偏光板を透過できなくなるので、液晶パネルは不透明となる。

なお、各偏光板は、液晶パネル２がノーマリー・ブラック・モードで動作するように、その透過軸が互いに平行となるように配置されてもよい。この場合には、液晶層を挟む２枚の透明電極間に電場が印加されると、液晶パネルは透明となり、逆に、液晶層を挟む２枚の透明電極間に電場が印加されなければ、液晶パネルは不透明となる。

また、液晶パネル２は、上記の液晶パネルに限られず、制御部６からの制御信号に応じて透明状態と不透明状態とが切り替え可能な液晶パネルであればよい。

図２（ａ）は、液晶パネルが不透明状態の場合の表示装置の概略正面図であり、図２（ｂ）は、液晶パネルが透明状態の場合の表示装置の概略正面図である。図２（ａ）に示されるように、液晶パネル２が不透明状態の場合には、背後の物体１０は液晶パネル２の表示領域に隠れて観察者から物体１０を視認することはできない。一方、図２（ｂ）に示されるように、液晶パネル２が透明状態の場合には、観察者は、液晶パネル２の表示領域を介して背後の物体１０を視認できる。

導光板３は、第１の光源４が点灯している場合、第１の光源４からの光をその内部で伝搬させるとともに拡散させて、液晶パネル２へ向けて出射させることで液晶パネル２を照明する。また導光板３は、第２の光源５が点灯している場合、第２の光源５で照明された物体１０からの光を背面側から液晶パネル２側へ透過させる。そのために、導光板３は、液晶パネル２の液晶分子を駆動可能なアクティブ領域よりも大きい面積を持つシート状の部材であり、液晶パネル２の背面と対向するように配置される。また導光板３は、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマーといった、可視光に対して透明な樹脂を成型することで形成される。

導光板３の側面の一面に、第１の光源４と対向する入射面３ａが形成され、第１の光源４からの光は入射面３ａから導光板３の内部に入射する。そして導光板３の内部を伝搬した光は、背面側に位置する拡散面３ｂにて全反射された後、液晶パネル２の背面と対向する出射面３ｃから出射して、液晶パネル２に入射する。

また、第２の光源５が点灯している場合、第２の光源５からの光は、物体１０で反射または散乱された後、導光板３の拡散面３ｂから導光板３に入射し、そのまま導光板３を透過して、出射面３ｃから液晶パネル２へ向けて出射する。

図３（ａ）は、第１の光源４から導光板の入射面に垂直入射する光の伝搬方向に沿った、導光板３の側面断面図である。本実施形態では、入射面３ａは、拡散面３ｂ及び出射面３ｃと直交するように形成される。なお、入射面３ａは、第１の光源４から入射する光の指向性を高めるようコリメートレンズとして動作するように、第１の光源４へ向けて凸面状に形成されてもよい。

拡散面３ｂには、入射面３ａから入射した光を反射して、出射面３ｃ全体から均一に出射させ、かつ、液晶パネル２に対して略垂直に入射するように、複数のプリズム１１が形成されている。

複数のプリズム１１は、入射面３ａから入射した入射光の伝搬方向に沿って所定のピッチで並べて形成される。各プリズム１１は、拡散面３ｂにおいて、入射面３ａからの入射光の伝搬方向に対して略垂直な方向に延伸された略三角形状の溝として形成される。そして各プリズム１１は、拡散面３ｂに対して所定の角度をなす反射面１２を有する。所定の角度は、入射光の伝搬方向及び導光板３から光を出射させる方向に応じて決定される。本実施形態では、入射光の伝搬方向は拡散面３ｂに対して略平行であり、かつ導光板３は、出射面３ｃに対して略垂直に光を出射させる。そのため、各反射面１２は、例えば、拡散面３ｂに対して３７°〜４５°をなすように形成される。特に、各反射面１２は、反射面１２と拡散面３ｂとがなす角α（単位：°）が、下記の条件を満たすように設けられることが好ましい。
α < 90-tan^-1(sqrt(n²-1)) （１）
ここで、nは、導光板３の屈折率である。さらに、第１の光源４が発する光の半値角β（単位：°）が下記の条件を満たすように、第１の光源４が有する発光素子が選択されることが好ましい。
β < 109.74n-155.06 （２）
例えば、導光板３がＰＭＭＡ（屈折率n=1.49）で形成される場合、α<42.17°かつβ<8.5°となる。また、導光板３がポリカーボーネート（屈折率n=1.59）で形成される場合、α<38.97°かつβ<19.4°となる。

この場合、入射光の各反射面１２に対する入射角は臨界角よりも大きくなるため、矢印３０１に示されるように、入射光は各反射面１２において全反射する。そのため、導光板３は、第１の光源４からの入射光が拡散面３ｂ側から出射することを抑制して、液晶パネル２の照明に利用されない光量を抑制できる。
また、観察者が表示装置１を斜め方向から見た場合も、液晶パネル２が不透明状態となっている場合に、液晶パネル２に表示されるイメージを見えるようにするために、視野角がある程度以上確保されることが好ましい。例えば、視野角を15°以上確保するためには、反射面１２と拡散面３ｂとがなす角α、及び第１の光源４の半値角βが、下記の条件を満たすことが好ましい。
α < 1.4924n+40.274 （３）
β < -0.0327n+7.5127 （４）
例えば、導光板３がＰＭＭＡ（屈折率n=1.49）で形成される場合、α<42.5°かつβ<7.46°となる。また、導光板３がポリカーボーネート（屈折率n=1.59）で形成される場合、α<42.7°かつβ<7.46°となる。

また、出射面３ｃから出射される光の強度が場所によらず均一となるように、隣接するプリズム１１間のピッチは一定となるように形成されることが好ましい。

さらに、図３（ｂ）に示されるように、導光板３の互いに対向する二つの側面に、複数のプリズム１１を挟んで対向するように二つの入射面３ａ、３ｄが形成されてもよい。そして第１の光源４は、入射面３ａから導光板３へ入射する光を発する発光素子と、入射面３ｄから導光板３へ入射する光を発する発光素子とを有してもよい。この場合、各プリズム１１の両面が、例えば、拡散面３ｂに対して（１）式または（３）式を満たすように形成された反射面１２となり、それぞれ、入射光を、出射面３ｃ側へ向けて全反射する。また、入射面３ｄと対向して配置される発光素子として、例えば、（２）式または（４）式を満たす半値角を有するものが用いられる。

この変形例では、入射面３ａ側から入射し、出射面３ｃから出射する光が拡がる範囲（矢印３１１と３１２で挟まれる範囲）と、入射面３ｄ側から入射し、出射面３ｃから出射する光が拡がる範囲（矢印３１３と３１４で挟まれる範囲）とが、出射面３ｃの法線ｎに対して互いに逆向きなので、図３（ａ）に示された例よりも視野角が広くなる。

さらに他の変形例では、導光板３の入射面３ａと対向する側面は、導光板３の内部を伝搬する光を導光板３内へ向けて反射するように鏡面に形成されてもよい。この場合も、上記の変形例の効果と同様の効果が得られる。

また他の変形例によれば、入射面３ａは、図３（ａ）にて点線で示されるように、拡散面３ｂに対して例えば４５°の角度をなすように形成されてもよい。この場合も、入射面３ａから導光板３内に入射した光は、例えば、拡散面３ｂ及び出射面３ｃに略４５°で入射して全反射されることで導光板３内を伝搬する。この場合、導光板３内を伝搬してプリズム１１に達する光の反射面１２への入射角度が、臨界角未満となることがある。しかし、この場合でも、矢印３０２に示されるように、その光は反射面１２から出射する際に、拡散面３ｂ側へ向けて屈折するので、プリズム１１の光源４から遠い方の面から再度導光板３内に入射する。そのため、拡散面３ｂから背面側へ出射する光による光量の損失が抑制される。

さらに他の変形例によれば、図４（ａ）に示されるように、プリズム１１の反射面１２は、拡散面３ｂに対する反射面１２の傾斜角が出射面３ｃに近づくにつれて大きくなる複数の平面１２ａ、１２ｂにより形成されてもよい。あるいは、反射面１２は、入射面３ａに対して凹状かつ中心が出射面３ｃに対して平行となる円筒面で形成されてもよい。この場合、出射面３ｃから出射される光の指向性が高くなる。あるいは、図４（ｂ）に示されるように、プリズム１１の反射面１２は、入射面３ａに対して凸状になるように、拡散面３ｂに対する反射面１２の傾斜角が出射面３ｃに近づくにつれて大きくなる複数の平面１２ｃ、１２ｄにより形成されてもよい。あるいは、反射面１２は、入射面３ａに対して凸状かつ中心が出射面３ｃに対して平行となる円筒面で形成されてもよい。この場合には、導光板３に入射した光は、反射面１２で反射されることで拡がるので、視野角がより広くなる。

さらに、拡散面３ｂの面積に占める、プリズム１１が形成された領域の面積の比であるパターン密度は、液晶パネル２が透明状態となったときに、観察者が、導光板３の背後にある物体１０を、透明な部材を介して、あるいは、何もない空間を介して視認していると感じられるパターン密度の上限以下となることが好ましい。一方、パターン密度は、液晶パネル２が不透明状態なったときに、第１の光源４からの光で液晶パネル２に表示させた画像または模様などが観察者にとって視認可能なパターン密度の下限以上となることが好ましい。

あるいは、全透過光に対する拡散光の割合を表すヘイズ値が、液晶パネル２が透明状態となったときに、観察者が、導光板３の背後にある物体１０を、透明な部材を介して、あるいは、何もない空間を介して視認していると感じられるヘイズ値の上限以下となることが好ましい。

図５は、目視実験による、パターン密度及びヘイズ値と観察者による物体１０の見え方の関係を表すテーブルを示す。テーブル５００において、左端の列はパターン密度を表し、中央の列はヘイズ値を表し、右端の列は、視認結果を表す。この実験において、第２の光源５として、チップ型白色ＬＥＤ（LP-3020H196W）を１個使用した。また、ヘイズ値は、ヘイズメータHM-150L2（株式会社村上色彩技術研究所製）を用いて測定した。そして目視により、導光板３及び透明状態の液晶パネル２を介して第２の光源５で照明された物体１０を観察したときに、物体１０の前にある部材が透明な部材であると感じられたときをＯＫとし、物体１０の前に不透明な部材があると感じられたときをＮＧとした。

テーブル５００に示されるように、パターン密度が30％を超えるか、あるいは、ヘイズ値が28％を超えると、視認結果はＮＧとなる。そこで、例えば、パターン密度が30.0％以下となるように各プリズム１１は形成されることが好ましい。あるいは、ヘイズ値が28％以下となるように各プリズム１１は形成されることが好ましい。

図６（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、パターン密度が30.0％以下、かつ、ヘイズ値が28％以下となるときのプリズムの配置パターンの一例を示す図である。この例では、各プリズム１１について、入射光の伝搬方向に沿った長さWが27.5μmであり、かつ、入射光の伝搬方向に対して直交する方向の長さLが55μmである。そして例えば、パターン密度が略30.0％、かつ、ヘイズ値が略28％となる場合、図６（ａ）に示される配置パターン６０１のように、各プリズム１１は、50μmのピッチが50μmで千鳥足状に配置される。

あるいは、図６（ｂ）に示される配置パターン６０２のように、各プリズム１１は、格子状に配置されてもよい。この場合には、例えば、ピッチが100μmとなるように各プリズム１１は配置される。
あるいはまた、図６（ｃ）に示される配置パターン６０３のように、入射面３ａに対して直交する方向の列ごとに、プリズム１１の数が異なるように、各プリズム１１は配置されてもよい。

第１の光源４は、例えば、白色発光ダイオードまたは蛍光灯といった発光素子を有し、その発光面が導光板３の入射面３ａと対向するように配置される。例えば、第１の光源４は、その発光強度が最も強い方向が入射面３ｂに対して直交するように配置される。また、第１の光源４として、光の利用効率を高めるために、例えば、指向性がある発光素子を用いることが好ましい。あるいは、第１の光源４から発した光の指向性を高くするために、入射面３ｂと第１の光源４の間にコリメートレンズが配置されてもよい。なお、第１の光源４は、複数の発光素子を有してもよい。そして第１の光源４は、制御部６からの制御信号に応じて点灯または消灯する。

第２の光源５は、例えば、白色発光ダイオードまたは蛍光灯といった発光素子を有し、導光板３の背面側に配置された物体１０を照明するように配置される。なお、物体１０を特定の色の光源で照明したい場合には、その特定の色で発光するダイオードなどの発光素子が第２の光源５として利用されてもよい。なお、物体１０が不透明な物体である場合、物体１０で反射または散乱された光が導光板３へ入射するように、第２の光源５は、物体１０よりも導光板３に近い位置に配置されることが好ましい。また、第２の光源５は、複数の発光素子を有してもよい。例えば、第２の光源５は、物体１０の周囲を取り囲むように配置された複数の発光素子を有してもよい。さらに、第２の光源５自体が、液晶パネル２の表示領域を介して観察される物体であってもよい。さらに、第２の光源５からの光が導光板３の入射面３ａに直接入射しないように第２の光源５は配置されることが好ましい。そして第２の光源５は、第１の光源４と同様に、制御部６からの制御信号に応じて点灯または消灯する。

制御部６は、例えば、プロセッサと、メモリ回路と、液晶パネル２の駆動回路とを有する。そして制御部６は、上位の制御装置（図示せず）からの制御信号に応じて、液晶パネル２、第１の光源４及び第２の光源５を制御する。液晶パネル２の正面側に位置する観察者から物体１０を見えなくする場合には、制御部６は、液晶パネル２を不透明状態にする。また、制御部６は、第１の光源４を点灯させ、一方、第２の光源５を消灯する。逆に、液晶パネル２の正面側に位置する観察者から物体１０を見えるようにする場合には、制御部６は、液晶パネル２を透明状態にする。また、制御部６は、第１の光源４を消灯させ、一方、第２の光源５を点灯する。

以上に説明してきたように、この表示装置は、液晶パネルの透明状態と不透明状態とを制御部にて切り替えることで、液晶パネルの背後にある物体を観察者に視認可能としたり、あるいは、視認不能とする。そのため、この表示装置は、液晶パネルの応答速度で物体の表示／非表示を切り替えることができる。液晶パネルの応答速度は、100msec未満〜1sec未満であるので、この表示装置は、表示／非表示の切替の応答速度を向上できる。また、この表示装置では、液晶パネル、導光板とも、波長選択性はそれほど高くないので、観察者は、液晶パネル及び導光板を介して物体を見ても、その物体が着色されなくて済む。

変形例によれば、導光板３の拡散面３ｂに形成されるパターンは、物体１０側へ向けて拡散面３ｂから突出する台形形状のパターンであってもよい。

図７は、この変形例による、導光板３の側面断面図である。本実施形態では、入射面３ａは、拡散面３ｂ及び出射面３ｃと直交するように形成される。また拡散面３ｂには、入射面３ａから入射した光を反射して、出射面３ｃ全体から均一に出射させ、かつ、液晶パネル２に対して略垂直に入射するように、複数の台形状のプリズム２１が形成されている。

台形状のプリズム２１のそれぞれは、入射面３ａから入射した入射光の伝搬方向に沿って所定のピッチで並べて形成される。各プリズム２１は、拡散面３ｂにおいて、入射面３ａからの入射光の伝搬方向に対して略垂直な方向に沿った台形状の突起として形成される。そして各プリズム２１の光源４から遠い側の斜面２２は、矢印７０１で示されるように、導光板３内を伝搬する光の拡散面３ｂに対する角度が小さい場合には、その光を出射面３ｃ側へ全反射させるように形成されることが好ましい。さらに、矢印７０２で示されるように、導光板３内を伝搬する光の拡散面３ｂに対する角度がある程度大きく、その光を全反射できない場合でも、斜面２２から導光板３の外へ出た光が斜面２２で屈折されて拡散面３ｂ側へ向かうように、斜面２２は形成されることが好ましい。例えば、斜面２２は、拡散面３ｂに対して４５°の角度をなすように形成されることが好ましい。また、各プリズム２１の光源４に近い側の斜面については、特に制限は無く、導光板３の成型が容易な角度であればよい。

またこの変形例でも、パターン密度が30％以下、あるいは、ヘイズ値が28％以下となるように、各プリズム２１が形成されることが好ましい。例えば、入射光の伝搬方向に沿ったプリズム２１の幅は30μmであり、隣接する二つのプリズム２１間の間隔は100μmとなるように、各プリズム２１は形成されることが好ましい。

また他の変形例によれば、導光板３の拡散面３ｂは、導光板３内を伝搬する光を全反射するように平面に形成され、出射面３ｃ側に、台形状のプリズムが複数形成されてもよい。

図８は、この変形例による、導光板３の側面断面図である。本実施形態では、入射面３ａは、例えば、第１の光源４からの光の大部分が拡散面３ｂで全反射される角度で導光板３内を伝搬するように、拡散面３ｂに対して例えば４５°の角度をなすように形成される。そして第１の光源４も、その発光強度が最も強い方向が入射面３ａに対して直交するように配置される。この場合、入射面３ａから導光板３内に入射した光は、例えば、拡散面３ｂ及び出射面３ｃに略４５°で入射して全反射されることで導光板３内を伝搬する。また出射面３ｃには、拡散面３ｂで全反射された入射光を液晶パネル２側へ出射させるように、複数の台形状のプリズム３１が形成されている。

台形状のプリズム３１のそれぞれは、入射面３ａから入射した入射光の伝搬方向に沿って所定のピッチで並べて形成される。各プリズム３１は、出射面３ｃにおいて、入射面３ａからの入射光の伝搬方向に対して略垂直な方向に沿った台形状の突起として形成される。そして各プリズム３１の光源４から遠い側の斜面３２は、矢印８０１で示されるように、導光板３内を伝搬する光がその斜面３２において屈折することで、出射面３ｃに対して略直交する方向を向く光となるように形成されることが好ましい。例えば、斜面３２は、出射面３ｃに対して７０°〜８０°の角度をなすように形成されることが好ましい。また、各プリズム３１の光源４に近い側の斜面については、特に制限は無く、導光板３の成型が容易な角度であればよい。

またこの変形例でも、パターン密度が30％以下、あるいは、ヘイズ値が28％以下となるように、各プリズム３１が形成されることが好ましい。例えば、入射光の伝搬方向に沿ったプリズム３１の幅は30μmであり、隣接する二つのプリズム３１間の間隔は100μmとなるように、各プリズム３１は形成されることが好ましい。

さらに他の変形例によれば、導光板３の拡散面３ｂは、ノコギリ波状に形成されてもよい。図９は、この変形例による、導光板３の側面断面図である。この変形例では、拡散面３ｂは、入射面３ａから入射した入射光の伝搬方向に沿って所定のピッチで周期的に配置される三角形状のパターン４０を有する。各パターン４０は、第１の光源４から離れるほど導光板３の厚みが増すように形成された、相対的に広い第１の反射面４１と、第１の光源４から離れるほど導光板３の厚みが減るように形成された、第１の反射面４１よりも狭い第２の反射面４２を有する。第１の反射面４１は、導光板３内を伝搬する光を全反射できるように、出射面３ｃに対して、例えば、10°〜20°の角度をなすように形成される。一方、矢印９０１で示されるように、第１の反射面４１で反射されてから第２の反射面４２へ入射した光を全反射して、出射面３ｃに対して略垂直な方向を向くように、第２の反射面４２は、第１の反射面４１よりも出射面３ｃに対して大きな角度（例えば、70°〜80°）をなすように形成される。

さらに他の変形例によれば、導光板３は、フロントライト型の導光板であってもよい。

さらに他の変形例によれば、図１０に示されるように、導光板３と物体１０の間に、斜め方向から入射する光を遮るルーバーフィルム７が配置されてもよい。この場合、第２の光源５は、ルーバーフィルム７の影響を受けないように、ルーバーフィルム７よりも物体１０側に配置される。ルーバーフィルム７は、方向選択性遮光部材の一例であり、透明樹脂といった透明な部材で形成された板状の部材内に、例えば、導光板３と対向する面に対して直交し、かつ、第１の光源４からの光の伝搬方向と交差する方向に沿って延伸される複数の板状の不透明部材７１が第１の光源４からの光の伝搬方向に沿って所定のピッチで配置される。特に、複数の不透明部材７１は、プリズム１１が延伸される方向と略平行な方向に沿って延伸されることが好ましい。なお、所定のピッチは、例えば、その不透明部材７１の導光板３と対向する側の端部から物体１０と対向する側の端部までの幅以下とすることができる。そのため、第１の光源４からの光が導光板３の背面側から出射しても、この不透明部材７１により遮られ、物体１０がその光で照明されることが防止される。一方、この不透明部材７１は、ルーバーフィルム７の物体１０に面する面７２に垂直に入射する光を遮らない。そのため、第２の光源５から発して物体１０により反射または散乱されてルーバーフィルム７の面７２に垂直に入射する光は、導光板３及び液晶パネル２を透過して観察者に達することができる。そのため、ルーバーフィルム７があっても、液晶パネル２が透明状態となり、第２の光源５が点灯している間、観察者は、物体１０を視認できる。

この変形例において、導光板３の背面側へ漏れる第１の光源４からの光のうち、導光板３の拡散面３ｂの法線となす角がルーバーフィルム７の視野角以上となる光の光量が、導光板３の拡散面３ｂの法線となす角がルーバーフィルム７の視野角未満となる光の光量の２倍以上となるように、導光板３は形成されることが好ましい。あるいは、導光板３の背面側へ漏れる第１の光源４からの光のうち、導光板３の拡散面３ｂの法線となす角が45°以上となる光の光量が、導光板３の拡散面３ｂの法線となす角が45°未満となる光の光量の２倍以上となるように、導光板３は形成されることが好ましい。

この変形例によれば、導光板３から背面側へ出射した光が導光板の背後にある物体を照明することを抑制できるので、第１の光源が点灯している間において、観察者による導光板の背後にある物体の視認をより困難にできる。

さらに他の変形例によれば、導光板３と物体１０の間に、所定方向の偏光面を持つ偏光成分のみを透過させる偏光子が配置されてもよい。この場合、第２の光源４は、偏光子よりも物体１０側に配置される。またこの場合、偏光子の透過軸が、液晶パネル２が有する背面側の偏光板の透過軸と同じ方向を向くように、偏光子は配置されることが好ましい。

この変形例によれば、第１の光源４からの光は、偏光子を透過することで減衰し、さらに、物体１０で反射または散乱されることで偏光方向が変化すれば、その光は導光板３に再入射する前に偏光子を透過することで再度減衰される。一方、第２の光源５から発して物体１０により反射または散乱された光は、偏光子を透過することで一度だけ減衰される。したがって、この変形例によれば、第１の光源４からの光の一部が導光板３の背面側へ出射したとしても、その光の方が第２の光源５からの光よりも偏光子で減衰されるので、第１の光源が点灯している間において、観察者による導光板の背後にある物体の視認をより困難にできる。

さらに他の変形例によれば、第１の光源４からの光、あるいは環境光が物体１０を照明することを防止するために、物体１０の周囲を囲むように、不透明な部材で形成された遮光部材が設けられてもよい。この場合、遮光部材は、例えば、導光板３と対向する面が開放端となった中空状の箱型の部材とすることができる。そして例えば、遮光部材の開放端よりも、物体１０は導光板３から遠くなるように配置されることが好ましい。この場合、第２の光源５は、物体１０を照明できるように、第２の光源５も遮光部材の内部に配置されることが好ましい。

さらに他の変形例によれば、第１の光源４から発して導光板３へ入射せずに、あるいは導光板３の拡散面３ｂに最初に達したときに拡散面３ｂから背面側へ出射した光が物体１０で反射されて導光板３内に入射しないように、物体１０と導光板３は所定距離以上離して配置されることが好ましい。この場合、物体１０と導光板３の距離は、例えば、入射面３ａから反対側の側面までの導光板３の長さをLとすると、Lcos(π/4)以上とすることができる。これにより、物体１０の導光板３と対向する側の面が平面であり、かつ、導光板３と平行な場合でも、第１の光源４から発して物体１０で鏡面反射された光が導光板３へ入射することが防止される。

上記の実施形態または変形例による表示装置は、弾球遊技機または回胴遊技機といった遊技機に搭載されてもよい。
図１１は、上記の実施形態または変形例による表示装置を有する弾球遊技機を遊技者側から見た、その弾球遊技機の概略斜視図である。備えた弾球遊技機１００の概略斜視図である。図１１に示すように、弾球遊技機１００は、上部から中央部の大部分の領域に設けられ、遊技機本体である遊技盤１０１と、遊技盤１０１の下方に配設された球受け部１０２と、ハンドルを備えた操作部１０３と、遊技盤１０１の略中央に設けられた表示装置１０４とを有する。

また弾球遊技機１００は、遊技の演出のために、遊技盤１０１の前面において遊技盤１０１の下方に配置された固定役物部１０５と、遊技盤１０１と固定役物部１０５との間に配置された可動役物部１０６とを有する。また遊技盤１０１の側方にはレール１０７が配設されている。また遊技盤１０１上には多数の障害釘（図示せず）及び少なくとも一つの入賞装置１０８が設けられている。

操作部１０３は、遊技者の操作によるハンドルの回動量に応じて図示しない発射装置より所定の力で遊技球を発射する。発射された遊技球は、レール１０７に沿って上方へ移動し、多数の障害釘の間を落下する。そして遊技球が何れかの入賞装置１０８に入ったことを、図示しないセンサにより検知すると、遊技盤１０１の背面に設けられた主制御回路（図示せず）は、遊技球が入った入賞装置１０８に応じた所定個の遊技球を玉払い出し装置（図示せず）を介して球受け部１０２へ払い出す。さらに主制御回路は、遊技盤１０１の背面に設けられた演出用CPU（図示せず）を介して表示装置１０４を駆動する。

表示装置１０４は、上記の実施形態または変形例による表示装置の一例であり、液晶パネルの正面側が遊技者へ向くように遊技盤１０１に取り付けられる。そして表示装置１０４の制御部は、遊技の状態に応じた、演出用CPUからの制御信号に応じて、液晶パネルを透明状態として表示装置１０４の背後に配置された物体（図示せず）を遊技者が視認できるようにしたり、あるいは、液晶パネルを不透明状態として、液晶パネルに様々な画像あるいはグラフィックなどを表示させる。

このように、当業者は、本発明の範囲内で、実施される形態に合わせて様々な変更を行うことができる。

１表示装置
２液晶パネル
３導光板
３ａ、３ｄ入射面
３ｂ拡散面
３ｃ出射面
４第１の光源
５第２の光源
６制御部
７ルーバーフィルム
７１不透明部材
１０物体
１００弾球遊技機
１０１遊技盤
１０２球受け部
１０３操作部
１０４表示装置
１０５固定役物部
１０６可動役物部
１０７レール
１０８入賞装置

Claims

透明状態と不透明状態を切替可能であり、液晶層と、前記液晶層よりも背面側に配置され、所定の方向の偏光成分を透過させる透過軸を持つ偏光板とを有する液晶パネルと、
第１の光源と、
前記液晶パネルの背面に配置され、かつ、透明な部材で形成され、前記第１の光源に対向する入射面と前記液晶パネルの背面と対向する出射面とを有し、前記入射面を介して入射した前記第１の光源からの光を内部で伝搬させて前記出射面から前記液晶パネルへ向けて出射させる導光板と、
前記導光板を挟んで前記液晶パネルの反対側に配置された物体を照明する第２の光源と、
前記導光板と前記物体との間に配置され、前記所定の方向の偏光成分を透過させる透過軸を持つ偏光子と、
前記第１の光源を点灯させている間、前記液晶パネルを不透明状態となるように制御し、かつ前記第２の光源を消灯し、一方、前記第２の光源を点灯させている間、前記液晶パネルを透明状態となるように制御し、かつ前記第１の光源を消灯する制御部と、
を有することを特徴とする表示装置。
前記導光板の前記出射面または前記出射面と反対側の面の少なくとも一方には、前記導光板内を伝搬する光を前記出射面から出射させるように反射または屈折させる形状に形成された複数のパターンが形成され、前記複数のパターンが形成された面に占める、前記複数のパターンが形成された領域の面積の比率は３０％以下である、請求項１に記載の表示装置。
前記複数のパターンのそれぞれは、前記出射面と反対側の面に、前記第１の光源からの光の伝搬方向に沿って所定の間隔を空けて並べて設けられ、前記第１の光源から発して前記入射面から前記導光板内へ入射した光を前記出射面へ向けて全反射する角度だけ前記出射面と反対側の面に対して傾斜した反射面を有する、請求項２に記載の表示装置。
前記導光板は、前記入射面と前記複数のパターンを挟んで対向するように形成された第２の入射面を有し、
前記第１の光源は、前記入射面と面するように配置される第１の発光素子と前記第２の入射面と面するように配置される第２の発光素子とを有し、
前記複数のパターンのそれぞれは、前記第２の発光素子から発して前記第２の入射面から前記導光板内へ入射した光を前記出射面へ向けて全反射する角度だけ前記出射面と反対側の面に対して傾斜した第２の反射面をさらに有する、請求項３に記載の表示装置。
前記出射面と反対側の面から前記導光板に入射して前記出射面側へ透過する光に対する前記導光板のヘイズ値は２８％以下である、請求項１〜４の何れか一項に記載の表示装置。
前記導光板と前記物体の間に、前記導光板と面する第１の面と前記物体と面する第２の面とを有するシート状に形成され、内部に、前記第１の光源からの光の伝搬方向に沿って所定の間隔で配置された、当該伝搬方向と交差する方向に延伸される複数の不透明な部材を有する方向選択性遮光部材をさらに有する、請求項１〜５の何れか一項に記載の表示装置。