JP2007234483A - 導光板、バックライト装置、及び液晶表示装置 - Google Patents

導光板、バックライト装置、及び液晶表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】導光板に入射する光の入射効率を高めつつ、バックライト装置の輝度の均一化を図り得る導光板、それを用いたバックライト装置、及び液晶表示装置を提供する。
【解決手段】光源3と、光源3から出射された光を取り込んで内部で多重反射させた後に出射面1aから外部へと出射する導光板1とを備えたバックライト装置において、導光板1は、出射面1aの裏側に、光源3の外形に沿って形成された凹部2を備えている。光源3は、凹部2の内部に配置される。出射面1aにおける、少なくとも導光板1の厚み方向において光源3と重なる領域B1には減光処理が施される。減光処理を施す領域は、領域B1とその周辺の領域B2及びB3とを合わせた領域Aであるのが好ましい。また、減光処理として、パターン印刷又はシボ加工を施すのが好ましい。
【選択図】図3

Description

本発明は、バックライト装置、これを構成する導光板、更には当該バックライト装置を用いた液晶表示装置に関する。
近年、ノートパソコンや携帯電話といった携帯機器の表示装置として、液晶表示装置が採用されている。このような携帯機器に使用される液晶表示装置においては、液晶表示装置の薄型化を図るため、導光板の側面に光源が配置されたエッジライト方式のバックライト装置(照明装置)が採用されている。
図11は、従来からのエッジライト方式のバックライト装置を示す図であり、図11(a)はバックライト装置全体を示す斜視図、図11(b)は光源付近の概略構成を示す断面図である。図11(a)及び(b)に示すように、バックライト装置は、導光板31と、導光板31の側面31cに隣接して配置された光源33と、ランプリフレクタ32とを備えている。光源33は、直管形の蛍光管である。光源33から出射された光のうち一部は直接導光板31に入射し、残りはランプリフレクタ32で何度か反射された後に導光板31に入射する。
導光板31において、一方の主面は出射面31aとなっている。出射面31aとなっていない他方の主面(裏面)31bには、光源33からの光を効率良く出射面31aに導くため、反射シート34が取り付けられている。同様に、光源33が隣接していない側面31d〜31fにも、反射シート(図示せず)、又は反射率の高い部材を配置(図示せず)することができ、この場合、光の利用効率の更なる向上が図られる。
よって、導光板31に入射した光は、導光板31の内部で反射を繰り返した後、導光板31の出射面31aから外部へと出射される。図11の例では、光源33は、蛍光管であるが、その他、光源として発光ダイオードが用いられる場合もある。なお、出射面31aの上には、光学層(図示せず)が配置される。光学層は、例えば、拡散板、拡散シート、プリズムシート、反射/偏光シート等を順に積層して形成されている。
ところで、図11に示すエッジライト方式のバックライト装置においては、上述したように、光源33からの出射光のうち直接導光板31に入射しない光は、ランプリフレクタ32で何度か反射された後に導光板31に入射する。よって、ランプリフレクタ32によって一部の光が吸収されるため、光の損失が生じている。このため、図11に示すエッジライト方式のバックライト装置においては、導光板31への光の入射効率が低いという問題がある。
このような問題を解決するため、例えば、導光板の中央に溝を設け、その溝に蛍光管を嵌め込んで構成されたバックライト装置が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。特許文献1に開示のバックライト装置においては、溝は裏面側から設けられており、溝の内面が、蛍光管(光源)から出射された光の入射面となる。このため、特許文献1に開示のバックライト装置によれば、導光板の入射面の面積は拡大され、光源からの出射光の大部分は直接導光板に入射する。よって、図11に示したバックライト装置に比べて、導光板への光の入射効率が向上することとなる。
特開平8−62426号公報(第1図−第2図)
しかしながら、上記特許文献1に開示されたバックライト装置においては、中央部分の輝度が他の部分の輝度に比べて急激に高くなってしまう。このため、上記特許文献1に開示されたバックライト装置を備えた液晶表示装置においては、導光板の出射面に従来と同様の光学層を設けても、表示品位が低下してしまう。
本発明の目的は、導光板に入射する光の入射効率を高めつつ、バックライト装置の輝度の均一化を図り得る導光板、それを用いたバックライト装置、及び液晶表示装置を提供することにある。
上記目的を達成するために本発明におけるバックライト装置は、光源と、前記光源から出射された光を内部で多重反射させた後に出射面となる主面から外部へと出射する導光板とを備えたバックライト装置であって、前記導光板は、前記出射面の裏側に、前記光源の外形に沿って形成された凹部を備え、前記光源は、前記凹部の内部に配置され、前記出射面における、少なくとも前記導光板の厚み方向において前記光源と重なる領域に、減光処理が施されていることを特徴とする。
また、上記目的を達成するために本発明における導光板は、光源から出射された光を取り込んで内部で多重反射させた後に出射面となる主面から外部へと出射する導光板であって、前記出射面の裏側に、前記光源の外形に沿って形成され、且つ、内部に前記光源が配置される凹部を備え、前記凹部の内部に前記光源が配置されたときに、前記出射面における、少なくとも前記導光板の厚み方向において前記光源と重なる領域に、減光処理が施されていることを特徴とする。
更に、上記目的を達成するために本発明における液晶表示装置は、上記本発明におけるバックライト装置と、液晶表示パネルとを備えたことを特徴とする。
以上のように本発明によれば、光源は導光板の側面に配置されず、導光板に埋め込まれた状態で配置される。このため、従来に比べて、光源からの出射光の損失が抑制され、その結果、導光板に入射する光の入射効率の向上が図られる。更に、導光板の出射面において、出射面側から見たときに光源と重なる領域には、減光処理が施されている。このため、導光板の出射面において、光源の真上の領域やその周辺領域の輝度が他の領域の輝度に比べて高くなり過ぎず、バックライト装置の輝度の均一性を高めることができる。この結果、液晶表示装置の表示品位の低下も抑制される。
本発明におけるバックライト装置は、光源と、前記光源から出射された光を内部で多重反射させた後に出射面となる主面から外部へと出射する導光板とを備えたバックライト装置であって、前記導光板は、前記出射面の裏側に、前記光源の外形に沿って形成された凹部を備え、前記光源は、前記凹部の内部に配置され、前記出射面における、少なくとも前記導光板の厚み方向において前記光源と重なる領域に、減光処理が施されていることを特徴とする。
上記本発明におけるバックライト装置においては、前記光源として、直管形、U字形、L字形又は環形の蛍光管を用いることができる。また、前記光源としては、一の方向における輝度が最も高くなる光を出射する光源、例えば、発光ダイオードを用いることもできる。この場合、前記光源は、輝度が最も高くなる方向が前記導光板の厚み方向に一致するように配置される。更に、上記本発明におけるバックライト装置においては、前記減光処
理として、パターン印刷またはシボ加工が施されているのが好ましい。
また、本発明における導光板は、光源から出射された光を取り込んで内部で多重反射させた後に出射面となる主面から外部へと出射する導光板であって、前記出射面の裏側に、前記光源の外形に沿って形成され、且つ、内部に前記光源が配置される凹部を備え、前記凹部の内部に前記光源が配置されたときに、前記出射面における、少なくとも前記導光板の厚み方向において前記光源と重なる領域に、減光処理が施されていることを特徴とする。
上記本発明における導光板においては、前記減光処理として、パターン印刷またはシボ加工が施されているのが好ましい。
更に、本発明における液晶表示装置は、上記本発明におけるバックライト装置と、液晶表示パネルとを備えたことを特徴とする。
(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態1におけるバックライト装置、導光板、及び液晶表示装置について、図1〜図4を参照しながら説明する。最初に、本実施の形態1におけるバックライト装置及び導光板について図1〜図3を用いて説明する。図1は、本発明の実施の形態1におけるバックライト装置及び導光板の構成を示す図であり、図1(a)は側面図、図1(b)は上面図である。図2は、図1に示したバックライト装置及び導光板を示す斜視図である。図3は、図2とは異なる角度から図1に示したバックライト装置及び導光板を示す斜視図である。図3においては、後述する反射シート4は破線で図示している。
図1〜図3に示すように、バックライト装置は、光源3と、導光板1とを備えている。本実施の形態1において、光源3は、直管形の蛍光管である。導光板1において、一方の主面は出射面1aとなっている。出射面1aの裏側の他方の主面(以下「裏面」とする。)1bには、反射シート4が取り付けられている。また、出射面1aの上には、例えば、拡散板、拡散シート、プリズムシート、反射/偏光シート等を順に積層して形成された光学層(図示せず)が配置される。
このように、導光板1は、背景技術において図11に示した導光板31と同様の構成を備えている。よって、本実施の形態1におけるバックライト装置においても、背景技術において図11に示したバックライト装置と同様に、光源3から出射された光は、導光板1の内部で多重反射し、その後、出射面1aから外部へと出射する。但し、本実施の形態1におけるバックライト装置及び導光板1は、以下の点で、背景技術において図11に示したバックライト装置及び導光板31と異なっている。
図1〜図3に示すように、導光板1は、裏面1b側に、光源3の外形に沿って形成された凹部2を備えている。光源3は、凹部2の内部に、凹部2の側面2aと側面2bとに挟まれるように配置されている。本実施の形態1においては、導光板1に形成された凹部2の側面2a及び2bや、底面2cが、光源3からの出射光の入射面となっている。また、このため、本実施の形態1においては、導光板1の4つの側面1c〜1f全てに反射シートが取り付けられている。
更に、図1(a)、図1(b)及び図2に示すように、出射面1aにおける厚み方向(図1(a)において矢印で示す方向)において光源3と重なる領域B1に減光処理が施されている。本実施の形態1では、更に、領域B1の周辺の領域B2及びB3にも減光処理が施されている。図1及び図2において領域Aは、領域B1〜B3を合わせた領域を示している。
また、本実施の形態1では、減光処理としてパターン印刷が施されている。このため、領域Aには、光反射性のインクによって、無数のドット8(ドットパターン)が形成されている。この無数のドット8により、領域Aから出射される光は、ドット8が形成されていない領域から出射される光よりも、大きく減衰される。
更に、本実施の形態1において、ドット8は、その大きさや密度が、領域B1で最も大きく、領域B1から離れるに従って小さくなるように形成されている。これは、ドット8が形成されていない場合は、領域B1における輝度が最も高くなるからである。また、各ドット8の大きさは、最大長(例えば、楕円形の場合は長径、長方形の場合は長辺、円形の場合は直径)が5mm以下となるように形成されているのが好ましい。ドット8の最大長が5mmを超えると、ドット8による表示品位の低下が生じ易くなるからである。更に、隣接するドット間の距離は、ドットの最大長の3倍以下とするのが好ましい。隣接するドット間の距離が3倍を超えると、減光効果を得るのが難しくなるからである。
以上のように本実施の形態1においては、パターン印刷が、光源3を覆うように、導光板1の出射面1aに施されている。このため、本実施の形態1においては、導光板の内部に光源が配置された従来のバックライト装置と異なり、光源3の真上の領域B1やその周辺領域B2及びB3の輝度が他の領域の輝度に比べて高くなり過ぎることはない。よって、本実施の形態1によれば、導光板1の内部に光源3が配置されているにもかかわらず、バックライト装置の輝度の均一化が図られる。
更に、本実施の形態1によれば、導光板1の内部に光源3を配置することによる効果も得ることができる。つまり、本実施の形態1によれば、光源3が導光板1の内部に配置され、ランプリフレクタが必要ないため、背景技術において図11に示したバックライト装置に比べ、製造コストの低減化や装置サイズの小型化を図ることができる。更に、ランプリフレクタによる光損失が生じないため、バックライト装置の照明光の光量アップを図ることもできる。
また、図1〜図3に示した例では、減光処理として、パターン印刷が用いられているが、本実施の形態1はこれに限定されるものではない。本実施の形態1では、減光処理は、光の散乱や吸収を生じさせる処理であれば良く、その他、減光処理として、領域Aにシボ加工を施す態様であっても良い。
更に、本実施の形態1において、減光処理は、厚み方向において光源3と重なる導光板1の一部分5やそれに隣接する部分6の内部に、光の散乱や吸収を行う部材を混入することであっても良い。図1〜図3において、7は、部分5及び6以外の部分を示している。
また、図1〜図3に示した例では、減光処理(パターン印刷)は、光源3と厚み方向において重なる領域B1とそれに隣接する領域B2及びB3とを含む領域Aに施されているが、本実施の形態1はこれに限定されるものではない。本実施の形態1においては、減光処理は、少なくとも、領域B1に施されていれば良い。減光処理が施される領域の大きさは、光源3の種類や出射特性等に応じて、バックライト装置の輝度が均一化されるように設定するのが好ましい。
また、図示されていないが、図1〜図3の例では、光源3と凹部2との間には、光源3の位置決めを行うため、光源3の全体にわたって、又は光源3の両端部において、樹脂材料を充填することができる。但し、光源3として蛍光管を用いた場合は、寿命に達した蛍光管を簡単に交換できることが求められる。このため、本実施の形態1は、例えば、図4に示す態様としても良い。
図4は、本発明の実施の形態1におけるバックライト装置及び導光板の他の例を示す斜視図である。なお、図4中の図1〜図3において示された符号が付された部分は、図1〜図3において当該符号が付された部分と同一の部分である。図4においても、反射シート4は破線で示している。
図4の例では、光源(蛍光管)3の取り付けは、光源3を両端から固定部材9によって押さえ込むことによって行われている。固定部材9は、樹脂材料などによって形成されており、凹部2に嵌め込まれている。図4の例によれば、固定部材9を取り外すだけで、光源3を取替えることができる。
また、図1〜図4に示した例では、導光板1は、一体的に形成されているが、本実施の形態1においては、導光板1は、複数個の部材で形成されていても良い。図5は、本発明の実施の形態1における導光板の他の例を示す斜視図である。図5の例では、導光板10は、一体的に形成されておらず、光透過性の導光ブロック11及び12と、光透過性の連結部材13とを備えている。導光ブロック11と導光ブロック12とは、連結部材13によって連結される。図5において、11a及び12aは、それぞれ、連結部材13の取り付けを容易にするために、導光ブロック11又は12に設けられた段差である。
また、導光ブロック11及び12と連結部材13とは、板状に形成されている。更に、連結部材13の厚みは導光ブロック11及び12の厚みよりも薄くなっている。このため、導光ブロック11と導光ブロック12とを連結部材13によって連結すると、導光ブロック11と導光ブロック12との間の隙間によって、光源(図5において図示せず)を配置するための凹部2が形成される。また、このとき、連結部材13は、凹部2の底面を構成する。
更に、出射面の一部を構成する連結部材13の主面には、図1〜図3に示した例と同様に、パターン印刷によって複数のドット8が形成されている。また、ドット8は、厚み方向において光源と重なる領域よりも広い範囲にわたっている。
このように、導光板10は、複数個の部材によって構成されており、図1〜図4に示した導光板1と異なっている。但し、図5の例においても、無数のドット8により、光源の真上の領域とその周辺領域とを合わせた領域Aの輝度が他の領域の輝度に比べて高くなり過ぎることはない。よって、導光板10を用いて構成したバックライト装置においても、輝度の均一化が図られる。
ここで、本実施の形態1における液晶表示装置について説明する。図6は、本発明の実施の形態1における液晶表示装置を示す斜視図である。図6に示すように、液晶表示装置は、バックライト装置と、液晶表示パネル18とを備えている。図6に示すバックライト装置は、図1〜図3に示したバックライト装置と同様のものである。図6中の図1〜図3において示された符号が付された部分は、図1〜図3において当該符号が付された部分と同一の部分である。
また、液晶表示パネル18は、複数個の画素がマトリクス状に配置されたマトリクス基板15と、複数個のカラーフィルタや共通電極等が設けられたフィルター基板17と、これらの間に挟みこまれた液晶層16とを備えている。図6において、19は、表示領域を示している。
このように、本実施の形態1における液晶表示装置は、図1〜図3に示したバックライト装置を備えている。このため、液晶表示パネル18は、均一な輝度で照明される。よっ
て、本実施の形態1における液晶表示装置においては、導光板10の内部に光源が配置されているにも関わらず、表示領域19における表示品位の低下は抑制されている。
(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態2におけるバックライト装置、導光板、及び液晶表示装置について、図7〜図8を参照しながら説明する。図7は、本発明の実施の形態2におけるバックライト装置及び導光板を示す斜視図である。図8は、図7とは異なる角度から本発明の実施の形態2におけるバックライト装置及び導光板を示す斜視図である。なお、図7及び図8中の図1〜図3において示された符号が付された部分は、図1〜図3において当該符号が付された部分と同一の部分である。図8においても、反射シート4は破線で図示している。
図7及び図8に示すように、本実施の形態2におけるバックライト装置は、実施の形態1におけるバックライト装置と異なり、2本の直管形の蛍光管を光源3として備えている。また、これに合わせて、導光板20には2つの凹部2が平行に形成され、更に、導光板20の出射面20aにおいては、光源3毎にパターン印刷が施されている。つまり、一方の光源3に対応する領域A1と、他方の光源3に対応する領域A2との2箇所にパターン印刷が施されている。領域A1及びA2は、厚み方向において光源と重なる領域B1とその周辺領域B2及びB3とを合わせた領域である。
なお、上記した相違点以外については、本実施の形態2におけるバックライト装置及び導光板20は、実施の形態1におけるバックライト装置及び導光板1と同様に構成されている。図7及び図8において、20bは導光板20の裏面を示し、20c〜20fは導光板20の側面を示している。
このように、本実施の形態2によれば、バックライト装置の光量の増大化を図ることができる。また、本実施の形態2においても、実施の形態1と同様に、バックライト装置の輝度の均一化が図られる。更に、図7に示す出射面20aの上に、光学層(図6参照)を配置し、その上に液晶表示パネル(図6参照)を配置することで、本実施の形態2における液晶表示装置を得ることができる。
(実施の形態3)
次に、本発明の実施の形態3におけるバックライト装置、導光板、及び液晶表示装置について、図9〜図10を参照しながら説明する。図9は、本発明の実施の形態3におけるバックライト装置及び導光板を示す斜視図である。図10は、図9とは異なる角度から本発明の実施の形態3におけるバックライト装置及び導光板を示す斜視図である。なお、図9及び図10中の図1〜図3において示された符号が付された部分は、図1〜図3において当該符号が付された部分と同一の部分である。図10においても、反射シート4は破線で図示している。
図9及び図10に示すように、本実施の形態3におけるバックライト装置は、実施の形態1におけるバックライト装置と異なり、環形の蛍光管を光源23として備えている。また、光源23の形状に合わせて、導光板21には、環状の凹部22が形成されている。更に、パターン印刷によって無数のドット8が形成された領域Aも、環状を呈している。
なお、本実施の形態2においても、領域Aは、出射面21aにおける厚み方向において光源23と重なる領域B1とその周辺領域B2及びB3とを合わせた領域である。また、上記した相違点以外については、本実施の形態3におけるバックライト装置及び導光板21は、実施の形態1におけるバックライト装置及び導光板1と同様に構成されている。図9及び図10において、21bは導光板21の裏面を示し、21c〜21fは導光板21の
側面を示している。
このように、本実施の形態3においては、光源23の形状を環形としているため、光源23の長さを実施の形態1よりも長くすることができ、バックライト装置の光量の増大化を図ることができる。また、本実施の形態3においても、実施の形態1と同様に、バックライト装置の輝度の均一化が図られる。更に、図9に示す出射面21aの上に、光学層(図6参照)を配置し、その上に液晶表示パネル(図6参照)を配置することで、本実施の形態3における液晶表示装置を得ることができる。
本発明において、光源の形状や個数は、実施の形態1〜3に限定されるものではない。つまり、光源として、直管形や環形以外の蛍光管、例えば、U字形やL字形の蛍光管を用いることもできる。また、光源は、3つ以上配置されていても良い。
更に、実施の形態1〜3においては、光源3として蛍光管が用いられた例を示しているが、本発明において、光源の種類は特に限定されるものではない。本発明においては、その他、光源として、一の方向における輝度が最も高くなる光を出射する光源、例えば、発光ダイオードを用いることもできる。この場合、光源は、輝度が最も高くなる方向が導光板の厚み方向に一致するように配置される。また、発光ダイオードを用いる場合は、光量の確保のため、導光板の凹部に複数個の発光ダイオードを配列することもできる。
以上のように、本発明におけるバックライト装置及び導光板は、液晶表示装置の構成部材として用いることができる。よって、本発明におけるバックライト装置、導光板、及び液晶表示装置は、産業上の利用可能性を有するものである。
図1は、本発明の実施の形態1におけるバックライト装置及び導光板の構成を示す図であり、図1(a)は側面図、図1(b)は上面図である。 図2は、図1に示したバックライト装置及び導光板を示す斜視図である。 図3は、図2とは異なる角度から図1に示したバックライト装置及び導光板を示す斜視図である。 図4は、本発明の実施の形態1におけるバックライト装置及び導光板の他の例を示す斜視図である。 図5は、本発明の実施の形態1における導光板の他の例を示す斜視図である。 図6は、本発明の実施の形態1における液晶表示装置を示す斜視図である。 図7は、本発明の実施の形態2におけるバックライト装置及び導光板を示す斜視図である。 図8は、図7とは異なる角度から本発明の実施の形態2におけるバックライト装置及び導光板を示す斜視図である。 図9は、本発明の実施の形態3におけるバックライト装置及び導光板を示す斜視図である。 図10は、図9とは異なる角度から本発明の実施の形態3におけるバックライト装置及び導光板を示す斜視図である。 図11は、従来からのエッジライト方式のバックライト装置の概略構成を示す斜視図であり、図11(a)はバックライト装置全体を示す斜視図、図11(b)は光源付近の概略構成を示す断面図である。
符号の説明
1、10、20、21 導光板
1a、20a、21a 出射面
1b、20b、21b 裏面
1c〜1f、20c〜20f、21c〜21f 側面
2、22 凹部
2a、2b 凹部の側面
2c 凹部の底面
3、23 光源
4 反射シート
5、6、7 導光板の一部分
8 ドット
9 固定部材
11、12 導光ブロック
11a、12a 段差
13 連結部材
14 光学層
15 マトリクス基板
16 液晶層
17 フィルター基板
18 液晶表示パネル
19 表示領域

Claims (8)

  1. 光源と、前記光源から出射された光を内部で多重反射させた後に出射面となる主面から外部へと出射する導光板とを備えたバックライト装置であって、
    前記導光板は、前記出射面の裏側に、前記光源の外形に沿って形成された凹部を備え、
    前記光源は、前記凹部の内部に配置され、
    前記出射面における、少なくとも前記導光板の厚み方向において前記光源と重なる領域に、減光処理が施されていることを特徴とするバックライト装置。
  2. 前記光源が、直管形、U字形、L字形又は環形の蛍光管である請求項1に記載のバックライト装置。
  3. 前記光源が、一の方向における輝度が最も高くなる光を出射し、且つ、輝度が最も高くなる方向が前記導光板の厚み方向に一致するように配置される請求項1に記載のバックライト装置。
  4. 前記減光処理として、パターン印刷またはシボ加工が施されている請求項1に記載のバックライト装置。
  5. 前記導光板が、複数の光透過性の導光ブロックと、光透過性の連結部材とを備え、
    前記複数の光透過性の導光ブロックそれぞれは、前記連結部材によって連結され、
    前記導光ブロック間の隙間によって、前記凹部が形成されている請求項1に記載のバックライト装置。
  6. 光源から出射された光を取り込んで内部で多重反射させた後に出射面となる主面から外部へと出射する導光板であって、
    前記出射面の裏側に、前記光源の外形に沿って形成され、且つ、内部に前記光源が配置される凹部を備え、
    前記凹部の内部に前記光源が配置されたときに、前記出射面における、少なくとも前記導光板の厚み方向において前記光源と重なる領域に、減光処理が施されていることを特徴とする導光板。
  7. 前記減光処理として、パターン印刷またはシボ加工が施されている請求項6に記載の導光板。
  8. 上記請求項1〜5のいずれかに記載のバックライト装置と、液晶表示パネルとを備えたことを特徴とする液晶表示装置。
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