JP2011028064A - 光照射装置 - Google Patents

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Masaki Inoue
正樹 井上
Hiroshige Haneda
博成 羽田
Kiyoyuki Kaburagi
清幸 蕪木
Kazuaki Yano
一晃 矢野
Ken Kataoka
研 片岡
Kenji Ishida
賢志 石田
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Abstract

【課題】ブラックマトリックスや配線の背後に位置するシール剤を確実に硬化することできる光照射装置を提供する。
【解決手段】光照射装置は、第1光源部11と第2光源部12を有し、第1光源部11は、透光性基板31側を向くように形成された第1保持面11aと、第1保持面11aに配置された複数のLED21とを有し、第2光源部12は、透光性基板31側を向くように形成された第2保持面12aと、第2保持面12aに配置された複数のLED22とを有し、第1光源部11と第2光源部12は、第1光源部11と第2光源部12の長手方向の仮想線X1,X2が、透光性基板31の移動方向Yに対して90°以外の角度で交差するように配置されており、第1保持面11aと第2保持面12aは、一方の保持面が透光性基板31の移動方向側に向いており、他方の保持面が透光性基板31の移動方向とは反対方向側に向いている。
【選択図】図1

Description

本発明は、液晶パネル等の組立工程において、2枚の透光性基板を貼り合わせために光硬化型のシール剤で透光性基板を貼り合わせる光照射装置に関する。
液晶画面は、透光性基板である液晶パネルとそれを制御するドライバおよび液晶パネルを裏面から照明するバックライトから構成されている。液晶パネルは液晶を封入し、それに印加する電圧を制御することによりバックライトからの光を透過させたり遮光したりして、画面を表示させる。
通常、液晶パネルは、カラーフィルタ基板とTFT基板からなる2枚の透光性基板から構成されており、一方の透光性基板には液晶を駆動するための駆動素子、例えばTFT素子(薄膜トランジスタ)や、透明導電膜で形成された液晶駆動電極が形成されている。他方の透光性基板にはブラックマトリックスと呼ばれる遮光膜や、カラー液晶パネルの場合はカラーフィルタ等が形成されている。
ここで、液晶パネルにおいて、画像を見る側(表側)がカラーフィルタ基板であり、反対側(裏側)がTFT基板となる。
ブラックマトリックスは、例えば、クロム蒸着膜や黒色の樹脂等で形成されており、画像の表示に関係のない液晶以外の部分、即ち、TFT素子や配線の部分等からバックライトからの光が漏れて画像を乱さないように、目隠しの役割を果たしている。
液晶パネルの製造方法としては、滴下工法(One Drop Fill)と呼ばれる製造方法があり、近年採用されはじめている。
この工法は、図9に示すような透光性基板上に、光硬化型のシール剤による囲み(画面表示部分)を形成し、その中に液晶を滴下し、液晶が滴下された透光性基板上に別の透光性基板を載せ、その透光性基板に光を照射してシール剤を硬化させ、2枚の透光性基板を貼り合わせるものである。
シール剤は、シール剤で囲まれた領域に存在する液晶が漏れないようにする機能も兼用するものであり、画面表示部分を囲むように細い線状に塗布され、その線の幅は1〜1.5mm程度である。
図10は、それぞれ液晶パネルとなる透光性基板の端部の一部を拡大して示した断面図である。
同図に示すように、表側(画像を見る側)の透光性基板31の内面のシール剤4付近にはシール剤4近辺において生じ易い画像の乱れを防止するためのブラックマトリックス5が配置され、裏側の透光性基板32の内面のシール剤には各液晶駆動素子からの配線6が横断して配置されている。
従来は、このブラックマトリックス5やシール剤4が設けられる、いわゆる額縁と呼ばれる画面周辺部には余裕があり、ブラックマトリックス5を設ける位置とシール剤4を設ける位置とが、図10に示すように重なるようなことはなく、離れて配置されていた。そのため、表側の透光性基板31、即ち、ブラックマトリックス5が形成されているカラーフィルタ側から光をシール剤4に照射してシール剤4を硬化させることが可能であった。
しかし、近年、例えば、ノートパソコンを例にとると、液晶の表示面積は大きくなり、パソコンは小さくなる傾向にある。そのため、上記額縁と呼ばれる部分の面積をどんどん小さくすることが要求され、図10に示すように、ブラックマトリックス5とシール剤4とが重なるように設けられるようになってきた。
このため、表側の透光性基板側31からブラックマトリックス5に対して直交するように光を照射したのでは、ブラックマトリックス5によって光が遮られ、ブラックマトリックス5の背後に位置するシール剤4に光が照射されず、シール剤4の硬化が十分になされないという問題があった。また、裏側の透光性基板側32から、配線6に対して直交するように光を照射した場合でも、配線6によって光が遮られ、配線6背後に位置するシール剤に光が照射されず、シール剤の硬化が十分になされいという同様の問題があった。
このような問題を解決するために、従来、ブラックマトリックス5が形成された表側の透光性基板31側から光を照射する場合に、透光性基板31に対して斜め方向から光を照射する技術が提案されている。この技術は特許文献1(特開2003−207790)に記載されている。
図11を用いて、透光性基板に対して斜め方向から光を照射して、シール剤に光が照射される状態を説明する。
なお、図11では、裏側の透光性基板の内面に配設された液晶駆動素子を駆動する配線は省略している。
図11に示すように、ブラックマトリックス5が形成された表側の透光性基板31側から光を照射する場合に、透光性基板31に対して斜め方向から光を照射する。
図中、照射される光を模式的にL1〜L5で示す。
光L1、L2は、ブラックマトリックス5によって遮光され、ブラックマトリックス5の背後に位置するシール剤4には照射されないものである。
一方、光L3〜L5は、透光性基板31に対して斜め方向から照射されることにより、ブラックマトリックス5の背後に回り込み、ブラックマトリックス5の背後に位置するシール剤4に照射される。
なお、光が照射された部分のシール剤4が硬化する際には、光が照射されたシール剤4の周辺であって、光が直接照射されていないシール剤4も光反応が若干進み硬化するものである。
つまり、図11では、ブラックマトリックス5の背後であって、光L3の近傍部分も、光が直接照射されていない部分であるが、シール剤4が硬化するものである。
しかしながら、透光性基板31に対して斜め方向から光を照射しても、依然として、ブラックマトリックス5の背後に位置するシール剤4の一部には光が照射されず、しかも、光反応が進まず、シール剤が硬化しない領域が存在するものである。
図11の領域Aは、光が照射されず、しかも、光反応が進まずシール剤が硬化しない領域である。
特開2003−207790号公報
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、ブラックマトリックスや配線が形成された透光性基板へ光を照射しても、ブラックマトリックスや配線の背後に位置するシール剤を確実に硬化することできる光照射装置を提供することにある。
請求項1に記載の光照射装置は、2枚の透光性基板を張り合わせるシール剤に光源部から放射される光を照射してシール剤を硬化させる光照射装置において、前記光源部は、第1光源部と第2光源部を有し、前記第1光源部は、前記透光性基板側を向くように形成された第1保持面と、当該第1保持面に配置された複数のLEDとを有し、前記第2光源部は、前記透光性基板側を向くように形成された第2保持面と、当該第2保持面に配置された複数のLEDとを有し、前記第1光源部と前記第2光源部は、当該第1光源部と第2光源部の長手方向の仮想線が、前記透光性基板の移動方向に対して90°以外の角度で交差するように配置されており、前記第1保持面と前記第2保持面は、一方の保持面が前記透光性基板の移動方向側に向いており、他方の保持面が前記透光性基板の移動方向とは反対方向側に向いていることを特徴とする光照射装置。
請求項2に記載の光照射装置は、請求項1に記載の光照射装置であって、特に、前記第1光源部には、複数の第1保持面が形成されており、前記第2光源部には、複数の第2保持面が形成されており、前記隣接する第1保持面同士の間、及び/又は、前記隣接する第2保持面同士の間に、前記透光性基板側に向いた反射面が形成されていることを特徴とする。
請求項3に記載の光照射装置は、請求項1に記載の光照射装置であって、特に、前記第1保持面と前記第2保持面が交互に連続して形成され、前記第1保持面には、複数のLEDが間隔を空けて配置されており、前記第2保持面には、複数のLEDが間隔を空けて配置されており、前記第1保持面の隣接するLEDの間に位置する部分が、前記第2保持面に配置されたLEDから放射された光を反射する反射面になっており、前記第2保持面の隣接するLEDの間に位置する部分が、前記第1保持面に配置されたLEDから放射された光を反射する反射面になっていることを特徴とする。
本願発明の光照射装置は、光源部が、第1光源部と第2光源部を有し、第1光源部は、前記透光性基板側を向くように形成された第1保持面と、この第1保持面に配置された複数のLEDとを有し、第2光源部は、透光性基板側を向くように形成された第2保持面と、この第2保持面に配置された複数のLEDとを有し、第1光源部と第2光源部は、第1光源部と第2光源部の長手方向の仮想線が、透光性基板の移動方向に対して90°以外の角度で交差するように配置されており、第1保持面と前記第2保持面は、一方の保持面が透光性基板の移動方向側に向いており、他方の保持面が透光性基板の移動方向とは反対方向側に向いている構造であるので、第1光源部から放射された光と、第2光源部から放射された光が、透光性基板に対して異なる斜め方向から照射されものであり、透光性基板に形成されたブラックマトリックスや配線の背後に位置するシール剤に確実に光が照射され、シール剤を確実に硬化させることができる。
さらに、本願発明の光照射装置は、第1光源部には、複数の第1保持面が形成されており、第2光源部には、複数の第2保持面が形成されており、隣接する第1保持面同士の間、及び/又は、隣接する第2保持面同士の間に、透光性基板側に向いた反射面が形成されているので、第1保持面及び/又は第2保持面に配置されたLEDから放射された光を、効率よく透光性基板に照射することができる。
さらに、本願発明の光照射装置は、第1保持面と第2保持面が交互に連続して形成されているので、光源部を一体構造にすることができ、光源部と透光性基板の位置合わせを容易にすることができ、さらに、第1保持面には、複数のLEDが間隔を空けて配置されており、第2保持面には、複数のLEDが間隔を空けて配置されており、第1保持面の隣接するLEDの間に位置する部分が、第2保持面に配置されたLEDから放射された光を反射する反射面になっており、第2保持面の隣接するLEDの間に位置する部分が、第1保持面に配置されたLEDから放射された光を反射する反射面になっているので、第1保持面及と第2保持面に配置されたLEDから放射された光を、効率よく透光性基板に照射することができる。
本発明の光照射装置の構成の概略を示す説明図である。 透光性基板に対する本発明の光照射装置の配置関係を示す説明図である。 第1光源部と第2光源部をLEDの光軸方向から見た平面図である。 LEDの説明図である。 本発明の光照射装置を用いた場合のシール剤に光が照射される状態を説明する説明図である。 本発明の光照射装置の光源部の他の実施例の説明図である。 本発明の光照射装置の光源部の他の実施例の説明図である。 図7に示す光源部の断面説明図である。 液晶パネルの説明図である。 液晶パネルとなる透光性基板の端部の一部を拡大して示した断面図である。 従来の光照射装置を用いた場合のシール剤に光が照射される状態を説明する説明図である。
図1は、本願発明の光照射装置の断面説明図であり、図2は、透光性基板に対する本願発明の光照射装置の配置関係を示す説明図であり、図3は、本願発明の光照射装置の光源部の正面図である。
図1、図2に示すように、2枚の透光性基板31、32の間には、両者を貼り合わせるための光硬化型のシール剤4が形成されており、表側(画像を見る側)の透光性基板31の内面にはブラックマトリックス5が配置されている。
図2に示すように、ブラックマトリックス5は、重ね合わされた透光性基板31、32の長手方向の端面と短手方向の端面にそれぞれ平行になるように形成されており、略四角形に形成されている。
また、シール剤4は、ブラックマトリックス5と反対側の透光性基板32との間に形成されており、図2に示すように、シール剤4は、透光性基板31と直交する方向からでは、ブラックマトリックス5の背後に隠れて見えない位置に形成されている。
本願発明の光照射装置は、光源部1を有しており、光源部1は、第1光源部11と第2光源部12から構成されている。
第1光源部11は、透光性基板31側を向くように形成された第1保持面11aと、この第1保持面11aに配置された複数のLED21とを有している。
第2光源部12は、透光性基板31側を向くように形成された第2保持面12aと、この第2保持面12aに配置された複数のLED22とを有している。
図2に示すように、第1光源部11は、透光性基板31の上方であって、第1光源部11の長手方向の仮想線X1が、透光性基板31の移動方向Yに対して90°以外の角度で交差するように配置されている。本実施例では、第1光源部11の長手方向の仮想線X1と透光性基板31の移動方向Yとの交差角度θ1は145°である。
図2に示すように、第2光源部12は、透光性基板31の上方であって、第2光源部12の長手方向の仮想線X2が、透光性基板31の移動方向Yに対して90°以外の角度で交差するように配置されている。本実施例では、第2光源部12の長手方向の仮想線X2と透光性基板31の移動方向Yとの交差角度θ2は145°である。
図1に示すように、第1光源部11の第1保持面11aは、透光性基板31の移動方向Y側に向いており、第2光源部12の第1保持面12aは、透光性基板31の移動方向Yとは反対方向側に向いている。
第1光源部11の複数のLED21は、その光軸Z1が、透光性基板31と交差するように、第1保持面11aに配置されている。
第2光源部12の複数のLED22は、その光軸Z2が、透光性基板31と交差するように、第2保持面12aに配置されている。
つまり、第1光源部11の複数のLED21と第2光源部12の複数のLED22から放射された光は、透光性基板31に対して異なる斜め方向から照射される構造になっている。
図3は、第1光源部と第2光源部をLEDの光軸方向から見た平面図である。
図3(a)に示すように、第1光源部11の第1保持面11aは、略長方形の形状をしており、この第1保持面11aに、複数のLED21が等間隔に並ぶように配置されている。
図3(b)に示すように、第2光源部12の第2保持面12aは、略長方形の形状をしており、この第2保持面12aに、複数のLED22が等間隔に並ぶように配置されている。
この実施例で示すLEDは、InGa1-xN型LEDである。
図4を用いてLED21,22を説明する。
LED21、22は、アルミナ基板23の上にバファ層24が形成されており、このバファ層24の上にP型層(GaN)25が形成され、さらに活性層26を介してN型層(GaN)27が形成されている。
また、P型層(GaN)25とN型層(GaN)27の上面には、それぞれITO膜28が形成されており、それぞれのITO膜28上に電極29が形成されている。
図1、図3では、LED21,22が、第1保持面11aと第2保持面12aの表面上に設けられて突出するように描写されているが、第1保持面11aと第2保持面12aに凹部が形成され、その凹部に一つずつLED21,22が埋め込まれるように配置されてもよい。
或いは、第1保持面11aと第2保持面12aに凹部が形成され、その凹部に複数個のLED21,22を配置した構造であってもよい。
光硬化型のシール剤としては300nm〜500nm程度に吸収特性を持つものがあるが、液晶の製造工程では、液晶の光配向を行った後、液晶の封止工程となるため、封止工程では光配向を行った液晶に影響しない波長、及び、光硬化型のシール剤が適宜選択される。例えば、液晶の配向制御を436nm以下の波長で光配向制御を行った場合、液晶の配向に影響しない436nm以上の波長を照射して光硬化型のシール剤を効果するものである。当然、シール剤との光反応波長と一致するものである。
次に、図5を用いて、本願発明の光照射装置を用いた場合のシール剤に光が照射される状態を説明する。
透光性基板31は、図中、左から右にY方向に移動するものであり、先ず、最初に、第1光源部11からの光(L1〜L5)が透光性基板31に対して斜め方向から照射される。
光L1、L2は、ブラックマトリックス5によって遮光され、ブラックマトリックス5の背後に位置するシール剤4には照射されないものである。
一方、光L3〜L5は、透光性基板31に対して斜め方向から照射されることにより、ブラックマトリックス5の背後に回り込み、ブラックマトリックス5の背後に位置するシール剤4に照射される。
次に、透光性基板31が移動し、第2光源部12からの光(L6〜L10)が透光性基板31に対して斜め方向から照射される。
光L6、L7は、ブラックマトリックス5によって遮光され、ブラックマトリックス5の背後に位置するシール剤4には照射されないものである。
一方、光L8〜L10は、透光性基板31に対して斜め方向から照射されることにより、ブラックマトリックス5の背後に回り込み、ブラックマトリックス5の背後に位置するシール剤4に照射される。
つまり、ブラックマトリックス5の背後に位置するシール剤4には、異なった斜め方向からの光が照射されることになり、従来の斜め一方向から光が照射される構造に比べて、ブラックマトリックス5によって遮光されて光が照射されないシール剤4の領域を小さくできる。
シール剤4は、光が直接照射されていない領域でも、光が照射された領域の近傍では、光反応が進み硬化するものであり、光が照射されない領域を小さくすることによって、この光が照射されない領域全ても光反応を起こさせることができる。
つまり、本願発明の光照射装置によれば、ブラックマトリックス5の背後に位置するシール剤4において、光が照射されない領域を小さくでき、この結果、シール剤4全体を確実に硬化させることできる。
なお、図5では、ブラックマトリクス5が形成された透光性基板31の方向から光を照射した場合の説明であるが、図5では不図示である配線が形成された透光性基板32の方向から光を照射した場合であっても、配線の背後に位置するシール剤4において、光が照射されない領域を小さくでき、この結果、シール剤4全体を確実に硬化させることできる。
次に、光源部の他の実施例を図6を用いて説明する。
なお、この実施例は、第1光源部を用いて説明するが、第2光源部にも適用できるものである。
第1光源部11は、透光性基板31側を向くように形成された複数の第1保持面11aと、それぞれの第1保持面11aにLED21が配置されている。
さらに、隣接する第1保持面11a同士の間には、LED21から放射された光を透光性基板31の方向に反射する、透光性基板31側に向いた反射面11bが形成されている。
この反射面11bは、反射面11bから反射した光が透光性基板31に対して斜め方向から入射するように、透光性基板31に対して特定の角度を有する構造となっている。
このような構造にすることにより、それぞれのLED21から放射された光を効率よく、透光性基板に照射することができる。
図6では、LED21が、第1保持面11aの表面上に設けられて突出するように描写されているが、第1保持面11aに凹部が形成され、その凹部に一つずつLED21が埋め込まれるように配置されてもよい。
或いは、第1保持面11aに凹部が形成され、その凹部に複数個のLED21を配置した構造であってもよい。
次に、光源部の他の実施例を図7、図8を用いて説明する。
図7は、光源部をLEDが配置された方向から見た斜視図であり、図8(a)は、図7において、異なる第1保持面11aに設けられた各々のLED21を通る線で切った断面図であり、図8(b)は、図7において、異なる第2保持面12aに設けられた各々のLED22を通る線で切った断面図である。
この実施例では、第1光源部11の第1保持面11aと、第2光源部12の第2保持面12aが交互に連続して形成されている。
そして、第1光源部11の第1保持面11aは、透光性基板31の移動方向Y側に向いており、第2光源部12の第1保持面12aは、透光性基板31の移動方向Yとは反対方向側に向いている。
そして、第1保持面11aに複数のLED21が間隔を空けて配置されており、第2保持面12aにも複数のLED22が間隔を空けて配置されている。
LED21は、第1光源部11の長手方向の仮想線X1に沿って配置されており、LED22は、第2光源部12の長手方向の仮想線X2に沿って配置されている。
そして、第1保持面11aの隣接するLED21の間に位置する部分が、第2保持面12aに配置されたLED22から放射された光を反射する反射面11bになっている。
さらに、第2保持面12aの隣接するLED22の間に位置する部分が、第1保持面11aに配置されたLED21から放射された光を反射する反射面12bになっている。
つまり、第1保持面11aに配置されたLED21から放射された光は、第2保持面12aのLED22が配置されていない部分の反射面12bで反射し、透光性基板31に対して斜め方向から照射することになる。
また、第2保持面12aに配置されたLED22から放射された光は、第1保持面11aのLED21が配置されていない部分の反射面11bで反射し、透光性基板31に対して斜め方向から照射することになる。
このような構造にすることにより、第1光源部11と第2光源部12を一体的に構成することができ、光源部と透光性基板の位置合わせを容易にすることができ、しかも、それぞれのLEDから放射された光を効率よく、透光性基板に照射することができる。
図7、図8では、LED21,22が、第1保持面11aと第2保持面12aの表面上に設けられて突出するように描写されているが、第1保持面11aと第2保持面12aに凹部が形成され、その凹部に一つずつLED21,22が埋め込まれるように配置されてもよい。
或いは、第1保持面11aと第2保持面12aに凹部が形成され、その凹部に複数個のLED21,22を配置した構造であってもよい。
第1保持面11aと第2保持面12aに凹部が形成され、それぞれの保持面の凹部に複数のLEDが1つの群として配置されている場合は、第1保持面11aに形成される反射面11bは、複数のLED21からなるLED21群と他の位置に形成された複数のLED21からなるLED21群の間の位置が反射面11bとなり、第2保持面12aに形成される反射面12bは、複数のLED22からなるLED22群と他の位置に形成された複数のLED22からなるLED22群の間の位置が反射面12bとなる。
1 光源部
11 第1光源部
11a 第1保持面
11b 反射面
12 第2光源部
12a 第2保持面
12b 反射面
21 LED
22 LED
31 透光性基板
32 透光性基板
4 シール剤
5 ブラックマトリックス

Claims (3)

  1. 2枚の透光性基板を張り合わせるシール剤に光源部から放射される光を照射してシール剤を硬化させる光照射装置において、
    前記光源部は、第1光源部と第2光源部を有し、
    前記第1光源部は、前記透光性基板側を向くように形成された第1保持面と、当該第1保持面に配置された複数のLEDとを有し、
    前記第2光源部は、前記透光性基板側を向くように形成された第2保持面と、当該第2保持面に配置された複数のLEDとを有し、
    前記第1光源部と前記第2光源部は、当該第1光源部と第2光源部の長手方向の仮想線が、前記透光性基板の移動方向に対して90°以外の角度で交差するように配置されており、
    前記第1保持面と前記第2保持面は、一方の保持面が前記透光性基板の移動方向側に向いており、他方の保持面が前記透光性基板の移動方向とは反対方向側に向いていることを特徴とする光照射装置。
  2. 前記第1光源部には、複数の第1保持面が形成されており、
    前記第2光源部には、複数の第2保持面が形成されており、
    前記隣接する第1保持面同士の間、及び/又は、前記隣接する第2保持面同士の間に、前記透光性基板側に向いた反射面が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の光照射装置。
  3. 前記第1保持面と前記第2保持面が交互に連続して形成され、
    前記第1保持面には、複数のLEDが間隔を空けて配置されており、
    前記第2保持面には、複数のLEDが間隔を空けて配置されており、
    前記第1保持面の隣接するLEDの間に位置する部分が、前記第2保持面に配置されたLEDから放射された光を反射する反射面になっており、
    前記第2保持面の隣接するLEDの間に位置する部分が、前記第1保持面に配置されたLEDから放射された光を反射する反射面になっていることを特徴とする請求項1に記載の光照射装置。
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