JP2011023115A - 液晶表示装置の照明装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】液晶表示素子での輝度ムラの発生を極力防止することができる液晶表示装置の照明装置を提供する。
【解決手段】光源7と、光源7が発した光の一部を反射する正反射面9と光源7が発した光の他一部を反射する副反射面11とを備えた第1の反射面13と、副反射面9で反射した光を反射する第2の反射面13と、正反射面9で反射した光を反射して液晶表示素子3に照射すると共に、第2の反射面15で反射した光を液晶表示素子3に照射する第3の反射面17とを有する液晶表示装置5の照明装置1である。
【選択図】図3

Description

本発明は、液晶表示装置の照明装置に係り、光源が発した光を反射面で反射して液晶表示素子を照明するものに関する。
図5は、従来の照明装置200(図6参照)が使用されている液晶表示装置202が、自動車のスピードメータ204に設置されている状態を示す図である。
図5中の参照符号206は、速度を示す指針であり、参照符号208は文字板であり、参照符号210は文字板208に印刷された目盛りであり、参照符号212は、トリップノブであり、参照符号214は、ウォーニングランプである。
液晶表示装置202は、図6や図7で示すように、配線板216とLCDホルダ218と液晶表示素子222とを備えている。なお、LCDホルダ218は、スピードメータ204のケース228(図5参照)とは別体で構成されている。
液晶表示装置202の照明装置200では、LCDホルダ218の両側にLED220を設け、LCDホルダ218や配線板216の一部に反射面224,226を設けてあり、LED220が発した光を、直接的もしくは間接的に、液晶表示素子222に導いている。
なお、従来の技術に関連する特許文献として、たとえば、特許文献1を掲げることができる。
特開2005−24306号公報
ところで、上記従来の照明装置200では、単に反射面224,226を設けた構成であるので、液晶表示素子222に照射される光量にばらつきが生じ、液晶表示素子222において輝度ムラが発生するという問題がある。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、液晶表示素子での輝度ムラの発生を極力防止することができる液晶表示装置の照明装置を提供することを目的とする。
請求項1に記載の発明は、光源と、前記光源が発した光の一部を反射する正反射面と前記光源が発した光の他一部を反射する副反射面とを備えた第1の反射面と、前記副反射面で反射した光を反射する第2の反射面と、前記正反射面で反射した光を反射して液晶表示素子に照射すると共に、前記第2の反射面で反射した光を前記液晶表示素子に照射する第3の反射面とを有する液晶表示装置の照明装置である。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の液晶表示装置の照明装置において、前記液晶表示素子は、平板状に形成されており、平板状の配線板に設置されるLCDホルダを介し前記配線板と平行になるようにして、前記配線板に設置されるようになっており、前記第1の反射面は、前記配線板に設置されたLCDホルダで保持されている液晶表示素子である設置済み液晶表示素子の横方向では、前記設置済み液晶表示素子の両端部から僅かに離れ、前記設置済み液晶表示素子の厚さ向では、前記液晶表示素子と前記配線板との間で、前記設置済み液晶表示素子の縦方向では、前記液晶表示素子に沿って、前記LCDホルダに形成されており、前記第2の反射面は、前記配線板の、前記設置済み液晶表示素子に対向している面に設けられており、前記第3の反射面は、所定形状の面をこの中心線のところで所定の角度だけ曲げた山形状に形成されており、前記設置済み液晶表示素子の厚さ方向から見たときに前記中心線が前記設置済み液晶表示素子の横方向の中心線と一致し、前記設置済み液晶表示素子側に凸になるようにして、前記設置済み液晶表示素子から離れ、前記配線板に設けられており、前記光源は、前記第1の反射面の近傍で前記第1の反射面から離れて設けられている液晶表示装置の照明装置である。
請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の液晶表示装置の照明装置において、前記副反射面は、1つの前記第1の反射面に対して複数形成されている液晶表示装置の照明装置である。
請求項4に記載の発明は、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の液晶表示装置の照明装置において、前記光源が発した光が、前記設置済み液晶表示素子に直接照射されることを防止するための遮光部を有する液晶表示装置の照明装置である。
本発明によれば、液晶表示素子での輝度ムラの発生を極力防止することができる液晶表示装置の照明装置を提供することができるという効果を奏する。
本発明の実施形態に係る液晶表示装置や照明装置の概略構成を示す斜視図である。 図1に示す液晶表示装置の照明装置から液晶表示素子を取り除いた状態を示す図である。 図1におけるIII断面を示す図である。 図3におけるIV部の拡大図である。 従来の照明装置が使用されている液晶表示装置が、自動車のスピードメータに設置されている状態を示す図である。 従来の液晶表示装置の概略構成を示す斜視図である。 図6におけるVII−VII断面を示す図である。
図1は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置5や照明装置1の概略構成を示す斜視図であり、図2は、図1に示す液晶表示装置5や照明装置1から液晶表示素子3を取り除いた状態を示す図である。図3は、図1におけるIII断面を示す図であり、図4は、図3におけるIV部の拡大図である。
液晶表示装置の照明装置(以下、単に「照明装置」という場合がある。)1は、液晶表示装置5に設けられている液晶表示素子3をこの背面から照明をする装置であり、LED7等の光源と、正反射面9と副反射面11とを備えた第1の反射面13と、第2の反射面15と、第3の反射面17とを備えている。
そして、LED7が発した光の一部が正反射面9で反射され、LED7が発した光の他の一部が副反射面11で反射されるように構成されている。また、第2の反射面15が、副反射面11で反射した光を反射し、第3の反射面が、正反射面9で反射した光を反射して液晶表示素子3に照射すると共に、第2の反射面15で反射した光を液晶表示素子3にたとえば、補足的に照射するように構成されている(図3や図4の矢印参照)。
なお、LED7が発した光の総てが、第1の反射面13と第2の反射面15とに照射されて反射されるわけではなく、LED7が発した光のさらなる他の一部は、第3の反射面17やその他の部分に直接照射されるようになっている。また、詳しくは後述する遮光部19を設けることにより、LED7が発した光のうちで液晶表示素子3に直接照射される光は、ほぼ「0」になる。
液晶表示素子3は、矩形な平板状に形成されている。また、液晶表示素子3は、平板状の配線板(LED7に電力を供給し液晶表示装置3に制御信号を送るための配線等が形成されている配線板)21に設置されるLCDホルダ23を介し配線板21と平行になるようにして、配線板21に設置されるようになっている。
すなわち、配線板21の厚さ方向と液晶表示素子3の厚さとがお互いに一致し、配線板21が液晶表示素子3の背面から所定の距離だけ離れるようにして、液晶表示素子3が設置されるようになっている。また、配線板21にLCDホルダ23を設置しLCDホルダ23に液晶表示素子3を設置した状態では、配線板21とLCDホルダ23と液晶表示素子3とは、一体になっている。
第1の反射面13は、LCDホルダ23に形成されている。また、配線板21に設置されたLCDホルダ23で保持されている液晶表示素子3である設置済み液晶表示素子3の横方向では、第1の反射面13は、設置済み液晶表示素子3の両端部から僅かに離れている。また、設置済み液晶表示素子3の厚さ向では、第1の反射面13は、液晶表示素子3と配線板21との間に位置している。また、設置済み液晶表示素子3の縦方向では、第1の反射面13は、液晶表示素子3に沿って長く設けられている。なお、第1の反射面13は、設置済み液晶表示素子3の横方向で、設置済み液晶表示素子3の両端部に設けられているので、2箇所に設けられていることになる。
第2の反射面15は、配線板21の、設置済み液晶表示素子3に対向している面(配線板21の厚さ方向の一方の平面)に設けられている。
第3の反射面17は、たとえば、矩形な平面をこの中心線(幅方向の中心を通って縦方向に延伸している中心線)C1のところで所定の角度だけ曲げて山形にした形状にされている。そして、設置済み液晶表示素子3の厚さ方向から見たときに第3の反射面17の中心線C1が設置済み液晶表示素子3の横方向の中心線と一致している。また、第3の反射面17は、設置済み液晶表示素子3側に凸になるようにして、設置済み液晶表示素子3から離れ、配線板21と設置済み液晶表示素子3との間で、配線板21に一体的に設けられている。
LED7は、第1の反射面13の近傍で第1の反射面13から離れて、配線板21に一体的に設けられている。LED7も、設置済み液晶表示素子3の横方向で、設置済み液晶表示素子3の両端部に設けられているので、2箇所に設けられていることになる。
なお、副反射面11が、1つの第1の反射面13に対して、1つ形成されていてもよいし、複数形成されていてもよい。ここで、1つの副反射面11とは、1つの平面もしくは急激な折曲がりの無い1つの曲面(曲率が一定であるか滑らかに変化している1つの曲面)で形成されているものである。このことは、他の反射面についても同様である。さらには、1つの第1の反射面に対して正反射面9が複数形成されていてもよい。
また、この明細書では、各反射面9,11,13,15,17が平面で構成されているが、球面や円柱側面等の曲面で凹状や凸状に形成されていてもよい。
また、液晶表示装置5の照明装置1には、LED7が発した光が、設置済み液晶表示素子3に直接照射されることを防止するための遮光部19が設けられている。遮光部19は、たとえば、LED7の近くでLCDホルダ23に設けられている。
照明装置1についてさらに詳しく説明すると、LCDホルダ23は、本体部25と係止片27と第1の反射面形成部29と遮光部19とを備えて構成されている。
本体部25は、矩形な筒状に形成されており、この軸方向(高さ方向;図3の上下方向)の一端部側で液晶表示素子3を一体的に支持するように構成されている。なお、本体部25で支持されている液晶表示素子3は、この厚さ方向が本体部25の軸方向と一致するようにして、本体部25の軸方向における一端部側(図3では上側)の開口部を塞いでいる。また、本体部25に支持されている液晶表示素子3は、表示面が、本体部25の軸方向の一端部側(図3では上側)に向いており、背面が、本体部25の軸方向の他端部側(図3では下側)を向いている。
係止片27は、LCDホルダ23を配線板21に設置するためのものであり、たとえば2つ(一対)設けられている。各係止片27は、本体部25の縦方向では、本体部25の両端部で本体部25の外周に設けられており、本体部25の横方向では、本体部25の中央に設けられており、本体部25の高さ方向では、本体部25の他端部側に突出している。各係合片27の突出している部位は弾性を備えている。
配線板21には、一対の係合片27が入り込んで係合する一対の係合孔31が設けられている。そして、配線板21にLCDホルダ23を設置する途中で係合片27が弾性変形し、LCDホルダ23を配線板21に設置し終えたときに、係合片27の復元力でLCDホルダ23が配線板21に一体的に設置されるように構成されている。
第1の反射面形成部29は、本体部25の横方向(図3では左右方向)の両端部に設けられている。したがって、すでに理解されるように、第1の反射面形成部29は、2箇所(一対)設けられていることになる。また、第1の反射面形成部29は、本体部25(LCDホルダ23)の中心を通り、本体部25(LCDホルダ23)の縦方向と高さ方向とに展開している平面に対して、対称に形成されている。
ここで、第1の反射面形成部29に形成されている第1の反射面13についてさらに詳しく説明する。なお、一対の第1の反射面13は、対称になっているので、ここでは、図1〜図3で左側に位置しているものについて説明する。
第1の反射面形成部29は、所定の長さ(本体部25の縦方向の寸法とほぼ同じ長さ)と所定の幅とを備えた平板状の素材を、第1の曲げ部33、第2の曲げ部35、第3の曲げ部37、第4の曲げ部39とで所定の角度だけ曲げた形状に形成されている。なお、各曲げ部33,35,37,39は、直線状になっており、素材の幅方向でお互いが所定の間隔だけ離れて素材の長手方向(図3や図4の紙面に直交する方向)に延びている。各曲げ部33,35,37,39で素材が曲げられていることにより、細長い矩形な平板状である第1の部位41、第2の部位43、第3の部位45、第4の部位47、第5の部位49が形成されている。
LCDホルダ23の本体部25の横方向の両端部であって本体部25の高さ方向の他端部側(図3や図4では下側)には、矩形状の一対の切り欠き51が形成されている。また、第1の反射面形成部29は、前述した素材の長手方向と本体部25の縦方向とがお互いに一致し、本体部25の横方向の端部から突出し、本体部25の切り欠き51を覆うようにして、本体部25に一体で設けられている。
そして、第1の部位41は、本体部25の切り欠き51の底部(図3では切り欠き51の上端)のところで本体部25につながっていると共に、この幅方向が本体部25の横方向と一致し、この厚さ方向が本体部25の高さ方向と一致するようにして、本体部25から横方向(図4では左の方向)に突出し展開している。
第1の部位41につながっている第2の部位43は、斜めに展開している。すなわち、第2の部位43は、この幅方向や厚さ方向が、本体部25の高さ方向や本体部25の横方向に対して斜めに展開している。また、第2の部位43における第1の部位41とは反対側に位置している部位(第3の部位45側の部位)は、本体部25の高さ方向で、第1の部位41側の部位よりも本体部25の他端部側(図4では下側)に位置しており、本体部25の横方向で、第1の部位41側の部位よりも第1の部位41から離れている(図4では左側に位置している)。
第2の部位43につながっている第3の部位45は、第1の部位41と平行になっており、第3の部位45における第2の部位43とは反対側に位置している部位(第4の部位47側の部位)は、本体部25の横方向で、第2の部位43側の部位よりも第2の部位43から離れている。
第3の部位45につながっている第4の部位47は、第2の部位43と同様に斜めに展開している(たとえば、第2の部位43とほぼ平行に展開している)。そして、第4の部位47における第3の部位45とは反対側に位置している部位(第5の部位49側の部位)は、本体部25の高さ方向で、第3の部位45側の部位よりも本体部25の他端部側に位置しており、本体部25の横方向で、第3の部位45側の部位よりも第3の部位45から離れている。
第4の部位47につながっている第5の部位49は、この幅方向が本体部25の高さ方向と一致し、この厚さ方向が本体部25の横方向と一致している。また、第5の部位49における第5の部位49とは反対側に位置している部位(図4では下端)は、本体部25の高さ方向で、本体部25の他端部と同じところに位置している。すなわち、切り欠き51が設けられていない本体部25の他端部(本体部25の高さ方向における他端部)と、第5の部位49における第4の部位47とは反対側に位置している端部(図3や図4における下端部)とは同一平面上に位置している。
なお、第2の部位43の幅と第4の部位47との幅とは、たとえば、お互いがほぼ等しくなっていると共に、第1の部位41の幅や第3の部位45の幅や第5の部位49の幅よりも大きくなっている。また、第1の反射面形成部29の長手方向(素材の長手方向;本体部25では縦方向)における両端部には、三角形状の一対の壁部材53が設けられている。
そして、液晶表示素子3が設置されているLCDホルダ23を配線板21に設置した状態では、LCDホルダ23と液晶表示素子3と配線板21とで、ほぼ閉じた空間55が形成されるようになっている。空間55は、本体部25の内部空間(矩形状の内部空間)57と第1の反射面形成部29の一対の内部空間(三角柱状の内部空間)59とで構成されており、空間57と空間59とは、本体部25に設けられている切り欠き51のところでお互いがつながっている。
また、液晶表示素子3が設置されているLCDホルダ23を配線板21に設置した状態では、液晶表示素子3の厚さ方向とLCDホルダ23(LCDホルダの本体部25)の高さ方向と配線板21の厚さ方向と照明装置1の高さ方向とがお互いに一致しており、液晶表示素子3の横方向とLCDホルダ23の本体部25の横方向と配線板21の横方向と照明装置1の横方向とがお互いに一致しており、液晶表示素子3の縦方向とLCDホルダ23の本体部25の縦方向と配線板21の縦方向と照明装置1の縦方向とがお互いに一致している。
第3の反射面17は、第3の反射面形成部材61により形成されている。第3の反射面形成部材61は、所定の長さ(本体部25の縦方向の寸法とほぼ同じ長さ)と所定の幅(本体部25の横方向の寸法よりも短い幅)とを備えた平板状の素材を、曲げ部で所定の角度だけ曲げた形状であって頂角が180°に近い鈍角である「V」形状に形成されている。なお、曲げ部は、直線状の曲げ線C1であり、曲げ線C1は、素材の幅方向の中央部で、素材の長手方向に延びている。曲げ部で素材が曲げられていることにより、第1の部位63、第2の部位65が形成されている。そして、第1の反射面形成部29と同様に対称になっている。
第3の反射面形成部材61は、たとえば接着剤を用いて配線板21に一体的に設けられている。第3の反射面形成部材61が、配線板(液晶表示素子3が設置されているLCDホルダ23が設置されている配線板)21に設置されている状態では、第3の反射面形成部材61は、内部空間55内に存在しており、液晶表示素子3側に凸になっている。また、LCDホルダ23の高さ方向から見た場合、第3の反射面形成部材61の曲げ線C1が、LCDホルダ23(液晶表示素子3)の中心を通り、LCDホルダ23の縦方向に延伸している。さらに、第3の反射面形成部材61は、内部空間55(内部空間57)の縦方向の全長にわたって存在している。
配線板21の厚さ方向の一方の面(LCDホルダ23が設置されたときに、LCDホルダ23の本体部25や液晶表示素子3が位置している側の面)には、白色の印刷(たとえば、シルクスクリーン印刷)67がされている。そして白色の印刷がされている面が第2の反射面15になっている。これにより、光がたとえば乱反射されるようになっている。
また、第1の反射面形成部29における内側の面や、第3の反射面形成部材61の凸側の面(液晶表示素子3に面している面)にも、同様にして白色の印刷がされている。なお、本体部25の内側の面の全面や、遮光部19の各部位69,71の表面の全面に白色の印刷がされていてもよい。すなわち、LCDホルダ23の内側の全面に白色の印刷がされていてもよい。さらには、第1の反射面形成部29における内側の面や、第3の反射面形成部材61の凸側の面や、遮光部19の表面の少なくともいずれかが、鏡面状に形成されていてもよい。
そして、第1の反射面形成部29の内側の面のうちで第2の部位43に形成されている面が、第1の反射面13の正反射面9を形成しており、第1の反射面形成部29の内側の面のうちで第4の部位47に形成されている面が、副反射面11を形成している。また、第3の反射面形成部材61の凸側の面が、第3の反射面17を形成している。
なお、第1の反射面形成部29の内側の面のうちの第4の部位47の面に加えて、第1の反射面形成部29の内側の面のうちの第1の部位41の面、第1の反射面形成部29の内側の面のうちの第4の部位47の面、第1の反射面形成部29の内側の面のうちの第5の部位49の面のうちの少なくともいずれかの面が、副反射面11を形成している構成であってもよい。これにより、副反射面11が、1つの第1の反射面13について複数形成されていることなる。
LED7は、第1の反射面形成部29と同様にして対称に配置されており、第1の反射面形成部29で形成されている内部59空間の内側で、配線板21に設けられており、主に第1の反射面形成部29(第1の反射面形成部29の内面)に向かって光(たとえば、白色光)を発するようになっている。LED7は、第1の反射面形成部29の縦方向(図4の紙面に直交する方向)では、第1の反射面形成部29の中央部に1つ設けられている(照明装置1全体では2つ)が、第1の反射面形成部29の縦方向で、所定に間隔をあけて、複数個のLED7が設けられていてもよい。
遮光部19は、所定の長さと所定の幅とを備えて板状に形成された第1の部位69と、所定の長さと所定の幅とを備えて板状に形成された第2の部位71とで構成されている。なお、遮光部19も、第1の反射面形成部29と同様に対称に設けられている。
遮光部19の第1の部位69は、この長手方向(図4の紙面に直交する方向)がLCDホルダ23の本体部25の縦方向と一致し、この幅方向がLCDホルダ23の本体部25の高さ方向と一致するようにして、LCDホルダ23の本体部25の切り欠き51の底部から、LCDホルダ23の本体部25の高さ方向に(図4の上から下に向かって)展開している。遮光部19の第1の部位69が設けられていることにより、切り欠き51の実際の幅寸法(切り欠き51の深さ;LCDホルダ23の本体部25の高さ方向における切り欠き51の寸法)が小さくなっている。
遮光部19の第2の部位71は、この長手方向(図4の紙面に直交する方向)がLCDホルダ23の本体部25の縦方向と一致し、この幅方向がLCDホルダ23の本体部25の横方向と一致するようにして、LCDホルダ23の本体部25の切り欠き51の底部から、LCDホルダ23の中心側に展開している(図4の左から右に向かって展開している)。これにより、遮光部19の第2の部位71が設けられている部位では、LCDホルダ23の本体部25の横方向の内寸が小さくなっている(一対の第2の部位71により第2の部位71の幅寸法の2倍だけ小さくなっている)。
次に、照明装置1における主な光路について説明する。
図3に矢印で示すように、LED7が発した光が、正反射面9で反射される。正反射面9で反射された光は、第3の反射面17に向かって進み第3の反射面17で反射される。第3の反射面17で反射された光は、液晶表示素子3に照射される。
また、図4に矢印で示すように、LED7が発した光が、副反射面11で反射される。副反射面11で反射された光は、第2の反射面15に向かって進み第2の反射面15で反射される。第2の反射面15で反射された光は、第3の反射面17に向かって進み第3の反射面17で反射される。第3の反射面17で反射された光は、液晶表示素子3にたとえば補助的に照射される。
なお、上記説明は、主な光の光路を示したものであり、より精確には、図3や図4に矢印で示した光以外の光も存在する。
照明装置1によれば、第1の反射面13を正反射面9と副反射面11とに分け、正反射面9や副反射面11で反射された光を、第2の反射面15や第3の反射面17を介して、液晶表示素子3に照射することにより、液晶表示素子3における輝度の低下を防ぎつつ液晶表示素子3での輝度ムラの発生を極力防止することができる。
また、照明装置1において、副反射面11を1つの第1の反射面13に対して複数形成すれば、液晶表示装置3に照射される光が一層均一になるような調整を容易に行うことができる。
また、照明装置1によれば、LED7が発した光が液晶表示素子3に直接照射されることを防止するための遮光部19を設けてあるので、液晶表示素子3に照射される光が一層均一になるように光量が調整され、液晶表示素子3における輝度ムラの発生を一層抑制することができる。
1 照明装置
3 液晶表示素子
5 液晶表示装置
7 LED(光源)
9 正反射面
11 副反射面
13 第1の反射面
15 第2の反射面
17 第3の反射面
19 遮光部
21 配線板
23 LCDホルダ

Claims (4)

  1. 光源と;
    前記光源が発した光の一部を反射する正反射面と前記光源が発した光の他一部を反射する副反射面とを備えた第1の反射面と;
    前記副反射面で反射した光を反射する第2の反射面と;
    前記正反射面で反射した光を反射して液晶表示素子に照射すると共に、前記第2の反射面で反射した光を前記液晶表示素子に照射する第3の反射面と;
    を有することを特徴とする液晶表示装置の照明装置。
  2. 請求項1に記載の液晶表示装置の照明装置において、
    前記液晶表示素子は、平板状に形成されており、平板状の配線板に設置されるLCDホルダを介し前記配線板と平行になるようにして、前記配線板に設置されるようになっており、
    前記第1の反射面は、前記配線板に設置されたLCDホルダで保持されている液晶表示素子である設置済み液晶表示素子の横方向では、前記設置済み液晶表示素子の両端部から僅かに離れ、前記設置済み液晶表示素子の厚さ向では、前記液晶表示素子と前記配線板との間で、前記設置済み液晶表示素子の縦方向では、前記液晶表示素子に沿って、前記LCDホルダに形成されており、
    前記第2の反射面は、前記配線板の、前記設置済み液晶表示素子に対向している面に設けられており、
    前記第3の反射面は、所定形状の面をこの中心線のところで所定の角度だけ曲げた山形状に形成されており、前記設置済み液晶表示素子の厚さ方向から見たときに前記中心線が前記設置済み液晶表示素子の横方向の中心線と一致し、前記設置済み液晶表示素子側に凸になるようにして、前記設置済み液晶表示素子から離れ、前記配線板に設けられており、
    前記光源は、前記第1の反射面の近傍で前記第1の反射面から離れて設けられていることを特徴とする液晶表示装置の照明装置。
  3. 請求項1または請求項2に記載の液晶表示装置の照明装置において、
    前記副反射面は、1つの前記第1の反射面に対して複数形成されていることを特徴とする液晶表示装置の照明装置。
  4. 請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の液晶表示装置の照明装置において、
    前記光源が発した光が、前記設置済み液晶表示素子に直接照射されることを防止するための遮光部を有することを特徴とする液晶表示装置の照明装置。
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