(57)【要約】【課題】  温度変化に影響を受けず安定して均一な面状光を出射することができるバックライト装置、表示装置および机型表示装置を提供する。【解決手段】  バックライト装置は、導光板３の側面が厚み方向に対して傾斜する傾斜面３３となっており、この傾斜面３３が液晶表示パネル１に臨んでいる。発光素子２は、導光板３の第２主面３２に向かって光を出射するように設けられており、すなわち導光板３の背面側から液晶表示パネル１に向かう方向に光を出射するように設けられる。この出射光の光軸が、導光板３の傾斜面３３と交差するように、発光素子２は、導光板３の端部近傍に配置される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を表示する表示面を有する液晶表示パネルの前記表示面とは反対の背面側に配置され、前記表示パネルに対して面状光を照射するバックライト装置において、
前記液晶表示パネルの背面側に該液晶表示パネルと対向して配置される平板状の導光板であって、一方主面が前記表示パネルに対向し、該一方主面が前記面状光を出射する出射面であり、少なくとも１つの側面が、前記表示パネルに臨むように、厚み方向に対して傾斜する傾斜面を有する導光板と、
前記導光板の他方主面に向かって光を出射する発光部であって、光軸が前記傾斜面と交差するように配置される発光部とを備えることを特徴とするバックライト装置。
【請求項２】
前記導光板は、前記傾斜面の外表面に設けられる、前記光源から照射される光を反射する反射面を有することを特徴とする請求項１記載のバックライト装置。
【請求項３】
表示パネルと、
請求項１または２記載のバックライト装置と、を有することを特徴とする表示装置。
【請求項４】
平板状の筐体であって、厚み方向一方に開口する筐体と、
前記表示面が前記開口から露出するように前記筐体に収容される請求項３記載の表示装置と、
前記筐体を厚み方向他方から支持する脚部と、を有することを特徴とする机型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示パネルに背面側から面状光を照射するバックライト装置、表示装置および机型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ（light emitting diode）などの半導体発光素子は、使用寿命が長く、消費電力も少ないことから、各種発光装置の光源として用いられている。発光装置としては、シーリングライトなどの照明装置や液晶表示装置のバックライト装置などがあり、いずれも面状光を照射する発光装置である。このような発光装置には、半導体発光素子をマトリクス状に配置して、発光させる方向と出射方向とが平行となるように、各半導体発光素子から光を出射させる直下型と、半導体発光素子から出射される光を導光板の一側部に入射させ、導光板の内部で反射、拡散させて一主面から出射させるエッジライト型とがある。
【０００３】
エッジライト型発光装置は、直下型と比べて、発光面積が同じ場合には、半導体発光素子の数を少なくすることができ、薄型化も容易である。
【０００４】
エッジライト型発光装置では、上記のように導光板を必須とするが、導光板を用いる第１の例では、光源を、その光軸が導光板の面方向に平行な方向となるように、導光板の側面に対向させて配置させる。導光板を用いる第２の例では、特許文献１記載のように、導光板が、くの字状に折り曲げられ、その端面に光源からの光を入射させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２４９６１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
発光装置の内部は、光源が発光するときに発生する熱および光源への供給電流などを制御する集積回路が動作するときに発生する熱などにより、温度が一定せず変化する。導光板は、透明の合成樹脂材料で構成されるので、発光装置内部の温度変化によって、主面と平行な方向に伸縮する。
【０００７】
このように導光体が、温度変化によって伸縮すると、上記第１の例では、光源と光の入射面である端面との距離が変化したり、上記第２の例では、光軸と光の入射面である端面との位置関係にずれが生じることとなる。
【０００８】
端面との距離が変化したり端面との位置関係がずれると、一部の光が端面に入射せずに漏れ光となったり、導光体内部で所望の反射、散乱が生じずに面輝度の変化や面輝度のむらが発生してしまう。
【０００９】
本発明の目的は、温度変化に影響を受けず安定して均一な面状光を出射することができるバックライト装置、表示装置および机型表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、画像を表示する表示面を有する液晶表示パネルの前記表示面とは反対の背面側に配置され、前記表示パネルに対して面状光を照射するバックライト装置において、
前記液晶表示パネルの背面側に該液晶表示パネルと対向して配置される平板状の導光板であって、一方主面が前記表示パネルに対向し、該一方主面が前記面状光を出射する出射面であり、少なくとも１つの側面が、前記表示パネルに臨むように、厚み方向に対して傾斜する傾斜面を有する導光板と、
前記導光板の他方主面に向かって光を出射する発光部であって、光軸が前記傾斜面と交差するように配置される発光部とを備えることを特徴とするバックライト装置である。
【００１１】
また本発明は、前記導光板は、前記傾斜面の外表面に設けられる、前記光源から照射される光を反射する反射面を有することを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、表示パネルと、
上記のバックライト装置と、を有することを特徴とする表示装置である。
【００１３】
また本発明は、平板状の筐体であって、厚み方向一方に開口する筐体と、
前記表示面が前記開口から露出するように前記筐体に収容される上記の表示装置と、
前記筐体を厚み方向他方から支持する脚部と、を有することを特徴とする机型表示装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、液晶表示パネルの背面側に該液晶表示パネルと対向して配置される平板状の導光板が、一方主面が前記表示パネルに対向し、該一方主面が前記面状光を出射する出射面であり、少なくとも１つの側面が、前記表示パネルに臨むように、厚み方向に対して傾斜する傾斜面を有する。発光部は、導光板の他方主面に向かって光を出射し、かつ光軸が前記傾斜面と交差するように配置される。
【００１５】
発光素子からの光は、導光板の他方主面から入射するように構成されており、温度変化によって導光板が面方向に伸縮したとしても、発光素子と導光板の他方主面との距離は変化しないので、導光板の伸縮に起因する光漏れや輝度むらの発生を防止することができ、温度変化に影響を受けず安定して均一な面状光を出射することができる。
【００１６】
また本発明によれば、前記導光板は、前記傾斜面の外表面に設けられる、前記光源から照射される光を反射する反射面を有する。
【００１７】
発光部に比較的指向角の大きな光源などを用いた場合であっても、反射部材を設けることで、光が導光板と反射部材との境界面で反射されるので、傾斜面から光が漏れ出ることを確実に防止することができる。
【００１８】
また本発明によれば、表示パネルと、上記のバックライト装置と、を有する表示装置は、温度変化に影響を受けない高品質な画像表示を行うことができる。
【００１９】
また本発明によれば、厚み方向一方に開口する筐体の該開口から表示面が露出するように表示装置が筐体に収容され、表示装置が収容された筐体は、脚部によって厚み方向他方から支持される。
【００２０】
机型表示装置では、表示面が鉛直方向上方を向くことになるので、重力により、導光板には、常に発光部に向かう力が付加され、導光板が発光部または距離確保部材に押し付けられた状態にある。このような状態では、表示装置内部に温度変化が生じて導光板が伸縮しても、発光部と導光板との距離が変化することを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態である表示装置１０の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第２実施形態である表示装置１０Ａの一部を拡大して示す拡大模式図である。
【図３】導光板３の他の態様を示す模式図である。
【図４】本発明の第３実施形態である机型表示装置２０の外観図である。
【図５】天板部２１の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、本発明の第１実施形態である表示装置１０の構成を示す模式図である。図１（ａ）は、相対的に装置内部の温度が低い状態を示し、図１（ｂ）は、相対的に装置内部の温度が高い状態を示す。図１において、実線で示している光線は、光束に含まれる複数の光線のうち、光軸を含む平面を通る光線の一部を図示している。
【００２３】
表示装置１０は、液晶表示パネル１、発光素子２、導光板３、光学シート４、抑え枠材５、放熱筐体６、反射シート７、フレーム８およびベゼル９を有する。
【００２４】
液晶表示パネル１は、画像を表示する表示面を有し、透過型または半透過型である。表示パネル１の背面側から面状光が照射されることで、画像を表示する。
【００２５】
発光素子２は、たとえば、ＬＥＤ（light emitting diode）などの白色光を出射する半導体発光素子で実現される光源である。複数の発光素子２は直線状に配列されて、たとえば実装基板などを介して放熱筐体６に固定される。
【００２６】
導光板３は、矩形板状に形成され、発光素子２から出射される光を内部に入射させ、入射させた光を内部で拡散、反射させ、液晶表示パネル１に対向する第１主面３１から面状光として出射する。
【００２７】
導光板３の材質には、たとえば、メタクリル系樹脂またはポリカーボネート系樹脂などの合成樹脂が主に用いられる。合成樹脂は、熱膨張係数が比較的大きいため、わずかな温度変化でも大きく伸縮する。板状部材では、厚み方向よりも主面に平行な面方向に伸縮しやすい。
【００２８】
光学シート４は、導光板３の第１主面３１に設けられ、第１主面３１から出射される面状光を集光、屈折または拡散させるなどして、より均一な面状光を液晶表示パネル１に照射させる。
【００２９】
抑え枠材５は、断面Ｌ字状に形成される枠部材であって、放熱筐体６とともに発光素子２および導光板３を収容する筐体となる。抑え枠材５は、導光板３の外周縁部を抑えて放熱筐体６と導光板３を挟持する。
【００３０】
放熱筐体６は、発光素子２を固定するための筐体の一部であり、さらに発光素子２の動作により発生した熱を伝熱させ、外表面から放熱することで、発光素子２を冷却する。放熱性を高めるために、放熱筐体６は、たとえばアルミニウムなど伝熱抵抗の小さい金属材料で構成される。
【００３１】
反射シート７は、導光板３の第１主面（以下では、「出射面」ということがある）３１とは反対側の他方主面３２に対向するように設けられ、導光板３の内部に入射した光が他方主面３２から出射された場合に、出射された光を反射して再度導光板３内部に入射させる。反射シート７は、拡散反射する高反射率を有するものであればどのような構成であってもよく、たとえば樹脂シートや樹脂シートの表面に金属薄膜を蒸着させて形成される。
【００３２】
フレーム８は、表示装置１０およびバックライト装置の全体形状を規定する骨格筐体であり、枠部および底部からなり、底部に対向する上面部は、導光板３から出射される光を外部に照射するために開放されている。また、複数の発光素子２が直線状に配置される枠部の一つの辺部分は、放熱筐体６に置き換えられている。
【００３３】
本発明のバックライト装置は、表示装置１０を構成する部材のうち、発光素子２、導光板３、光学シート４、抑え枠材５、放熱筐体６、反射シート７、フレーム８から構成される。
【００３４】
液晶表示パネル１は、バックライト装置の抑え枠材５の開口を塞ぐように配置される。抑え枠材５の開口からは面状光が出射され、液晶表示パネル１の背面に照射される。液晶表示パネル１は、ベゼル９によって外周縁が抑えられベゼル９と押さえ枠材５とによって挟持されて固定される。
【００３５】
本発明は、導光板３の側面が厚み方向に対して傾斜する傾斜面３３となっており、この傾斜面３３が液晶表示パネル１に臨んでいる。そして発光素子２は、導光板３の第２主面３２に向かって光を出射するように設けられており、すなわち導光板３の背面側から液晶表示パネル１に向かう方向に光を出射するように設けられる。この出射光の光軸が、導光板３の傾斜面３３と交差するように、発光素子２は、導光板３の端部近傍に配置される。
【００３６】
傾斜面３３が液晶表示パネル１に臨むように傾斜しているので、発光素子２から出射され、導光板３の第２主面３２から導光板３の内部に入射した光は、傾斜面３３で反射して導光板３内部を面方向に進行する。光路が面方向となった光は、従来の導光板と同様に各主面や側面などで反射、拡散されて第１主面３１から面状光として出射される。導光板３に設けられた傾斜面３３は、入射光の光路を略直角方向に変換する、いわゆる光路変換部となるものである。
【００３７】
傾斜面３３の厚み方向に対する傾斜角度は、上記のような作用を考慮し、第２主面３２から導光板３の内部に入射した光が傾斜面３３を透過することなく傾斜面３３で全反射するように定めればよい。傾斜面３３は、導光板３と空気との境界面となるので、導光板３３の材質の屈折率がわかれば、傾斜面３３における臨界角が求まる。発光素子２の光軸を第２主面３２に直交するように配置することで、発光素子２から出射された光は屈折することなく導光板３内部に入射してほぼ傾斜面３３に到達するので、この入射光の入射角が、求めた臨界角以上となるように傾斜面３３の傾斜角度を決定する。
【００３８】
装置内部の温度が比較的低い場合には、図１（ａ）に示すように、導光板３が面方向に収縮し、装置内部の温度が比較的高い場合には、図１（ｂ）に示すように、導光板３が面方向に伸張する。
【００３９】
発光素子２からの光は、導光板３の第２主面３２から入射するので、温度変化によって導光板３が面方向に伸縮したとしても、発光素子２と導光板３の第２主面３２との距離は変化しない。したがって、導光板３の伸縮に起因する光漏れや輝度むらの発生を防止することができ、温度変化に影響を受けず安定して均一な面状光を出射することができる。
【００４０】
表示装置１０の内部で想定される最高温度のときの導光板３の面方向寸法、すなわち最大寸法と、表示装置１０の内部で想定される最低温度のときの導光板３の面方向寸法、すなわち最小寸法は、導光板３の材質などから予測することができる。導光板３は、表示装置１０内の温度が変化した場合に、最大寸法と最小寸法との範囲内で伸縮する。したがって、導光板３の側面の位置が温度変化に応じて面方向に変位する範囲も予測することができる。したがって、傾斜面３３は、上記のようにして決定した傾斜角度であって、傾斜面３３を第２主面３２上に投影したときの面方向長さを、予測した変位の範囲内で常に発光素子２の光軸が傾斜面３３と交差するような長さに設定する。
【００４１】
なお、図１に示す例では、導光板３の相対する２つの側面がいずれも傾斜面となっている構成を示しているが、これに限らず矩形状の導光板３の４つの側面のうち、少なくとも１つの側面が上記のような傾斜面となり、発光素子２が配置されていればよく、４つの側面全てが傾斜面であってもよい。
【００４２】
図２は、本発明の第２実施形態である表示装置１０Ａの一部を拡大して示す拡大模式図である。図２では、導光板３の傾斜面３３の周辺部分を拡大して示している。
【００４３】
第２実施形態は、導光板３の傾斜面３３を覆うように反射部材３４が設けられていること以外は第１実施形態と同様であるので、他の構成については説明を省略する。
【００４４】
反射部材３４は、発光素子２から出射される光を反射することができるものであればよく、たとえば、銀、アルミニウムなどの金属材料を箔状、薄板状などに加工したものを傾斜面３３に貼り付けたり、粒子状の金属材料を含むペーストなどを塗布したりして形成することができる。
【００４５】
発光素子２として比較的指向角の大きなＬＥＤ光源などを用いた場合、発光素子２から出射された光束に含まれる光線のうち、一部の光線については、傾斜面３３で反射せずに透過してしまうおそれがある。
【００４６】
傾斜面３３の表面を覆うように反射部材３４を設けることで、このような透過のおそれがある一部の光線は、導光板３と反射部材３４との境界面で確実に反射されるので、傾斜面３３から一部の光線が漏れ出ることを防止することができる。
【００４７】
上記の実施形態では、導光板３の側面全体が１つの傾斜面３３からなる場合、言い換えれば、導光板３の第１主面３１の縁辺と第２主面３２との縁辺とが傾斜面３３のみで接続される場合について説明したが、発光素子２からの入射光を全反射する傾斜角度で、導光板３が伸縮しても常に光軸が交差するような寸法に形成されていれば、導光板３の側面が、複数の面からなっていてもよい。
【００４８】
図３は、導光板３の他の態様を示す模式図である。図３（ａ）に示す態様では、第１主面３１の縁辺から傾斜面３３が連なり、傾斜面３３と第２主面３２との間に、導光板３の厚み方向に平行な平面３５が設けられる。この態様では導光板３の側面が、傾斜面３３と平面３５とから構成される。また、図３（ｂ）に示す態様では、第２主面３２の縁辺から傾斜面３３が連なり、傾斜面３３と第１主面３１との間に、導光板３の厚み方向に平行な平面３６が設けられる。この態様では導光板３の側面が、傾斜面３３と平面３６とから構成される。
【００４９】
さらに、傾斜面３３は、傾斜角度と寸法が上記の条件を満たすものであれば、平坦面とは限らず、曲面であってもよい。図３（ｃ）に示す態様では、傾斜面３３が外方に向かって凸の曲面となっている。図３（ｄ）に示す態様では、側面の形状は図３（ａ）に示す態様と同様であり、第２主面３２の縁部分、すなわち傾斜面３３の下方側に相当する部分が厚み方向に突出している。
【００５０】
図４は、本発明の第３実施形態である机型表示装置２０の外観図である。机型表示装置２０は、天板部２１と、天板部２１を支持する脚部２２とを有する。天板部２１は、表示装置１０と、表示装置１０を収容する天板筐体２３と、天板筐体２３の上部に設けられ、透明ガラスからなるテーブルガラス２４とを含む。
【００５１】
机型表示装置２０は、画像を表示する表示装置としての機能と机としての機能を併せ持ち、天板部２１のテーブルガラス２４上には、たとえば電話機４０、書類の束４１、その他種々の物体を載置することができる。表示装置１０の表示面は、テーブルガラス２４に対向するように配置されるので、テーブルガラス２４を通して表示装置１０の表示面に表示された画像を見ることができるようになっている。
【００５２】
図５は、天板部２１の構成を示す模式図である。天板筐体２３は、平板状に形成され、厚み方向一方に開口している。この開口は、鉛直方向上方に開口しており、テーブルガラス２４は開口を覆うように配置される。表示装置１０は、表示面が天板筐体２３の開口に望むように天板筐体２３内に収容される。
【００５３】
表示装置１０を天板筐体２３内に固定するために、たとえば、天板筐体２３の底面に、表示装置１０を鉛直方向下方側から支持する支持部材２５を設け、表示装置１０の表示面とテーブルガラス２４の鉛直方向下方側の主面とを接着固定する接着層２６を設ける。表示面に表示された画像が見えるようにするために、接着層２６は、表示装置１０の表示面からの光を透過する材質とする必要がある。接着層２６には、たとえば、アクリル系紫外線硬化型樹脂接着剤、エポキシ系紫外線硬化型樹脂接着剤など透明性に優れ、ガラス同士またはガラスと樹脂との接着性に優れた光硬化型の樹脂接着剤を用いることが好ましい。
【００５４】
天板筐体２３に収容された状態の表示装置１０は、鉛直方向上側から、液晶表示パネル１、光学シート４、導光板３、反射シート７および発光素子２の順に並ぶことになる。また、各部材は常に鉛直方向下方向きの重力が付加された状態にあり、導光板３には、常に発光素子２に向かう力が付加される。
【００５５】
前述のように導光板３は、温度が変化したときには面方向に伸縮するので、導光板３の第２主面３２側にある発光素子２と導光板３との距離は導光板３が伸縮しても変化しない。しかしながら、表示面が水平方向を向く姿勢など表示装置１０の姿勢によっては、導光板３の伸縮時に導光板３が発光素子２から離間するおそれがある。
【００５６】
机型表示装置２０のように表示面が鉛直方向上方を向く姿勢であれば、重力により、導光板３には、常に発光素子２に向かう力が付加され、導光板３が発光素子２側に押し付けられた状態にある。このような状態では、表示装置１０内部に温度変化が生じて導光板３が伸縮しても、導光板３が発光素子２から離間することがないので、発光素子２と導光板３との距離が変化することを確実に防止することができる。また、導光板３が発光素子２直接接触しないように、リブなどの距離確保部材を設け、このリブに導光板３を密着させて、発光素子２と導光板３の距離を一定に保持するようにしてもよい。
【００５７】
なお、表示装置１０の表示面が鉛直方向上方を向く姿勢は、机型表示装置２０以外にも床面に埋め込まれるフロア一体型の表示装置でも同じであるので、机型表示装置２０と同様の効果を奏する。
【符号の説明】
【００５８】
１  液晶表示パネル
２  発光素子
３  導光板
４  光学シート
５  抑え枠材
６  放熱筐体
７  反射シート
８  フレーム
９  ベゼル
１０，１０Ａ  表示装置
２０  机型表示装置
２１  天板部
２２  脚部
２３  天板筐体
２４  テーブルガラス
３３  傾斜面
３４  反射部材
【図１】
2015103466.tif 000003
【図２】
2015103466.tif 000004
【図３】
2015103466.tif 000005
【図４】
2015103466.tif 000006
【図５】
2015103466.tif 000007