JP2011210377A - 面状照明装置 - Google Patents

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浩 東山
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Abstract

【課題】光源素子の光射出領域と導光板の光入射面との密着状態を安定して維持でき、光を効率良く利用すると共に小型薄型化に有利な面状照明装置を提供する。
【解決手段】透明な樹脂板材からなる導光板51の光を入射させる端面513の所定位置に、一対のLED52の装着位置を規制するために、一対ずつ計4個の係止ブロック514が凸設され、各LED52には、前記係止ブロック514に嵌合する凹部522が一対ずつ形成されており、一対のLED52は光源用FPC53にCOF方式により直接搭載され、各係止ブロック514に対応する各LED52の凹部522を外挿して嵌合させた状態で前記光源用FPC53を導光板51の光入射端面513の光射出面511における光源側端部に貼着することにより、各LED52の光射出領域を導光板51の光入射端面513に密着させた装着状態が保持される。
【選択図】 図2

Description

この発明は、発光ダイオード(以下、LED(Light-Emitting Diode)という)等のスポット状に光を射出する光源素子(以下、点光源素子という)を光源とする面状照明装置に関する。
従来、液晶表示素子用のバックライトとして、導光板の一方の端面に光源を対面配置し、この光源から射出される光を導光板内に導き液晶表示素子に対向させた一方の主面の発光エリアから面状に射出させる、サイドライト方式の面発光バックライトが用いられている。この場合の光源としては、バックライトを含めた液晶表示モジュールを小型薄型化するために、LED等のチップ状の点光源素子が採用されている。(例えば特許文献1参照)
上述の点光源素子を用いる場合、冷陰極管等の線発光光源に比べて射出される絶対光量が少ないため、射出光の利用効率を高めることが要求される。点光源素子からの射出光を可及的に有効利用するには、まず、点光源素子の光射出面全体を導光板の光入射面とする端面にずれないように対面させ、射出光のロスを可及的に防止する必要がある。
特開平8−313902号公報
しかるに、液晶表示モジュールの小型薄型化を促進すべく、点光源素子をフレキシブル配線基板(FPC:Flexible Printed Circuit)に直接搭載するCOF(Chip On Film)方式を採用した場合、点光源素子を支持するFPCが可撓性であるため、点光源素子の光射出面が導光板の厚さ方向、即ち、導光板の一対の主面のうち一つの主面に対する法線と平行な方向(以下、Z方向という)にずれ易いという問題がある。点光源素子の光射出面が導光板の光入射端面からずれると、光の利用効率が大きく低下する。
本発明の目的は、点光源素子からの光の利用効率が低下することを防止できる面状照明装置を提供することである。
本発明の請求項1に記載の面状照明装置は、所定の向きに光を射出する光射出領域を有した光源素子と、
前記光射出領域から射出された光を端面から入射させ、一対の主面のうちの一つから面状に射出させる導光板と、を備え、
前記導光板の前記端面に前記光源素子の前記光射出領域を対面させた状態で互いに係止される凹部と凸部のうちの何れか一方が前記導光板に設けられ、前記凹部と前記凸部のうちの他方が前記光源素子に設けられていることを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の面状照明装置において、前記凸部は前記導光板の前記端面に平行な平面に対して傾いた外周側面を有し、前記凹部は前記導光板の前記端面に平行な平面に対して傾いた内周側面を有し、前記外周側面の全領域のうち、前記導光板の前記一つの主面および前記端面に平行な一つの直線と前記外周側面とが交わる一対の点のうち一つを含む一つの領域が、前記凹部と重なっていることを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の面状照明装置において、前記外周側面の全領域のうち、前記導光板の前記一つの主面および前記端面に平行な一つの直線と前記外周側面とが交わる一対の点を含む一対の領域が、前記凹部と重なっていることを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の面状照明装置において、前記凸部の前記外周側面が前記凹部によって取り囲まれていることを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の面状照明装置において、前記凹部および前記凸部が、前記光源素子の前記光射出領域が形成された面上において該光射出領域を挟んで互いに反対側となる領域にそれぞれ形成されていることを特徴とする。
請求項6に記載の発明は、請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の面状照明装置において、前記凹部または前記凸部のうちいずれか一方が、前記光源素子の前記光射出領域が形成された面上において該光射出領域を挟んで互いに反対側となる領域にそれぞれ形成されていることを特徴とする。
請求項7に記載の発明は、請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の面状照明装置において、前記光射出領域が平坦であることを特徴とする。
請求項8に記載の発明は、請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載の面状照明装置において、前記光射出領域の全体が前記導光板の前記端面と密着していることを特徴とする。
請求項9に記載の発明は、請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載の面状照明装置において、前記光源素子が設けられ、前記光源素子に駆動電流を供給するためのフレキシブル配線基板をさらに備え、前記フレキシブル配線基板のうち前記光源素子よりも該光源素子から光が射出される側に配置された所定の領域と、前記導光板の前記一対の主面のうちのいずれか一方の主面の所定の領域とが接合されていることを特徴とする。
請求項10に記載の発明は、請求項1乃至請求項9のいずれか一項に記載の面状照明装置において、前記凹部および前記凸部は、前記光源素子が前記導光板の前記端面と平行な面内で移動することを規制することを特徴とする。
請求項11に記載の発明は、請求項1乃至請求項10のいずれか一項に記載の面状照明装置において、前記導光板は直方体状であり、前記光源素子は外形が直方体をなす発光ダイオードであることを特徴とする。
本発明によれば、点光源素子からの光の利用効率が低下することを防止できる。
本発明の一実施形態としての液晶表示モジュールを示す模式的断面図である。 上記液晶表示モジュールの要部構成を示す分解斜視図である。 上記液晶表示モジュールで用いられている発光ダイオードを示す斜視図である。 (a)は本発明の他の実施形態としてのLEDを示す斜視図で、(b)はその平面図である。 上記LEDを実装する際の手順を示す段階別説明図で、(a)は装着前の状態を示し、(b)は装着状態を示している。
図1に示すように、第1の実施形態の液晶表示モジュールは、大きさの異なる2個の収納空間が2段重ねに形成され、前側が開放された片面開放型のフレームケース1を備えている。2個の収納空間は、側壁11の内面に形成されている仕切り棚12により仕切られており、扁平な直方体をなす空間の前室1aと、上面視において前記前室1aよりも仕切り棚12の面積分だけ面積が縮小された同じく扁平な直方体をなす空間の後室1bとからなる。このフレームケース1は、樹脂材料を用いて例えばインジェクション法等により一体成形されている。
フレームケース1の前室1a内には、液晶表示パネル2が収納されている。液晶表示パネル2は、一方の主面に電極(不図示)がそれぞれ形成された一対の矩形をなす前、後ガラス基板21、22を、それぞれの電極形成面を対向させて枠状シール材(不図示)により所定の間隙を保って接合し、枠状シール材で囲まれた前、後ガラス基板21、22間に液晶(不図示)を封入してなる。
前、後ガラス基板21、22のうちの後ガラス基板22には、一方の短手縁辺を前側ガラス基板21の対応する端面よりも外側へ突出させて、突出縁部221が形成されている。この突出縁部221の表面(電極形成面の延長面)には、液晶の駆動回路素子としてのドライバチップ3がCOG(Chip On Glass)方式により直接搭載されている。また、突出縁部221の端部には、両基板21、22の各電極に接続されている引回し配線の各接続端子(不図示)が並設されている。そして、この突出縁部221の接続端子列には、駆動制御信号供給用のフレキシブル配線基板(以下、FPC(Flexible Printed Circuit Board)という)4が導通接合されている。
上述のように構成された液晶表示パネル2は、後ガラス基板22の三辺の周縁部を仕切り棚12により支持された状態で、前室1a内に収納されている。すなわち、後ガラス基板22の四辺にそれぞれ対応する4方の各側壁に形成されている4方の各仕切り棚12のうち、突出縁部221に対応する方位の仕切り棚12の支持面121は、後室1bの底面を基準面として、他の3方の各仕切り棚12の支持面よりも所定寸法だけ低い位置に形成され、液晶表示パネル2を支持していない。この低い仕切り棚支持面121が形成されている側壁11の一部には切欠き部111が形成され、この切欠き部111からFPC4の入力側端部がフレームケース1外に引き出されている。
液晶表示パネル2の後側に配置された後室1b内には、面発光バックライトユニット5が収納設置されている。面発光バックライトユニット5は、図2にも示されるように、実質的に透明な矩形板からなる導光板51と、導光板51の光を入射させる端面(以下、光入射端面という)に設置された光源素子としてのLED52、LED52に対する給電配線回路が形成された光源用FPC53、及び導光板51の光射出面(液晶表示パネル2に対向させる前面)511に積層配置された光学シート積層体54、及び導光板31の後面512と対向配置されている光反射シート55等で構成されている。
導光板51は、ポリカーボネイト等の樹脂材料を用いて実質的に透明な扁平な直方体状に型成形されてなる。図2に示されるように、この導光板51のLED52が配置される側の光入射端面513には、LED52の装着位置を規制するための係止ブロック514が複数個凸設されている。
図2に示すように、本実施形態の係止ブロック514は、断面が二等辺三角形の三角柱をなし、その二等辺三角形の底辺に対応する側面を底面として凸設されている。本実施形態では、点光源素子として2個のLED52が配置されるため、各LED52に対して一対ずつ計4個の係止ブロック514が光入射面514の所定位置に配設されている。これら4個の係止ブロック514は、導光板51本体と一体に成形加工されている。LED52は平坦な光射出領域521を含む光射出面523が導光板51の光入射端面513と対向した状態で配置されている。この場合、光射出領域521の全体が導光板51の光入射端面513と密着している。
一方、LED52は略直方体状であり、LED52の光射出面523には、図3に示すように、導光板51の一対の主面511、512のうち一つの主面および光入射端面513に平行な方向(以下、X方向という。)に沿って、光射出領域521に対して両側に、前記係止ブロック514を収容した状態で係止される凹部522がそれぞれ形成されている。したがって、これら凹部522は、係止ブロック514と同じ三角柱の空間に形成されている。以下、導光板51の光入射端面513に対する法線と平行な方向をY方向という。
このように、本実施形態では、光源素子52の光射出領域521が形成された面上において光射出領域521を挟んで互いに反対側となる領域にそれぞれ一つずつ、凹部522が形成されている。また、導光板51には、一対の凹部522と対向する位置に、一対の係止ブロック514が形成されている。なお、光源素子52の光射出領域521が形成された面上において光射出領域521を挟んで互いに反対側となる領域にそれぞれ一つずつ、凹部と凸部とが形成されていてもよい。
2個のLED52は光源用FPC53にCOF(Chip On Film)方式により直接搭載され、このFPC(以下、光源用FPCという)53の一方の側縁部は、図1に示すように、導光板光射出面511の光源側端部に、光学シート積層体54に隣接させて、例えば両面粘着テープ等の接着部材(不図示)により接合されている。
そして、光源用FPC53の他方の側縁部は、フレームケース1における仕切り棚11の低く形成された前記支持面121に、同様に両面粘着テープ等により貼着されている。この側縁部と液晶表示パネル2の後ガラス基板突出縁部221との間には、例えばPET(Poly-Eethylene Trephthalate)等からなるスペーサ6が介装されている。
光源用FPC53の両側縁部を導光板光射出面511の光源側端部に貼着しているので、LED52から光が射出される向きを含むY方向に沿ってLED52が移動すること、即ち、Y方向のLED52の位置が規制される。また、光射出領域521の両側において凹部522と係止ブロック514とが互いに当接しているので、X方向およびZ方向に沿ってLED52がそれぞれ移動すること、即ち、X方向およびZ方向のLED52の位置が規制される。その結果、LED52が光射出領域521全体を導光板の光入射端面513の対応位置に密着させた初期の設置状態が安定して維持される。
なお、光源用FPC53には、図示されていないが、給電配線パターンと遮光膜としてのダミーパターンがフォトリソグラフィーにより形成されている。ダミーパターンは、照射光の輝度分布の均一化を促進するために設けられ、LED52から射出され光源用FPC53に入射した光の透過を遮断する。また、この光源用FPC53の入力側端部は、フレームケース1の側壁11に形成されている切欠き部(不図示)からフレームケース1外に引き出されている。
光学シート積層体54は、光拡散シート541と光の射出方向を揃える2枚のプリズムシート542、543とが導光板51の光射出面511上に順次積層配置されてなる。この場合、光源用FPC53の浮き上がりを防止するため、2枚のプリズムシート542、543の各光源側端部を光拡散シート541から延出させ、光源用FPC53に重畳させてある。
導光板51の後面512には、前記凹部522が形成された端部を除いた区域にわたり、導光板51に入射した光を内面反射させるための微細な凹凸パターン(不図示)が形成されている。本実施形態の凹凸パターンは、微細な突起が多数立設された梨地模様をなし、突起の立設密度はLED設置側の光入射端面513から遠ざかるに従い高くなるように設定されている。このように凹凸パターンを形成することにより、均一な光量分布の面状光が光射出面511から射出される。
そして、導光板51の後面512に対面させて、光反射シート55が設置されている。本実施形態の光反射シート55は、ポリエステルからなる金属成分を含まない多層膜フィルムで、反射率が可視光範囲の全波長光に対し90%以上と高く、厚さが65μm程度と極めて薄い。
上述のように構成された面発光バックライトユニット5においては、LED52から射出された光が、導光板51内に光入射端面513から入射し、この入射光が後面512の微細凹凸パターン(不図示)に入射すると、大部分は前面511に向けて内面反射され、前面511から面状に射出される。射出された光は光学シート積層体54を透過することにより、輝度分布が均一で正面輝度の高い面状照射光となって液晶表示パネル2に照射される。内面反射されずに導光板51外に射出した光は、光反射シート55により反射されて導光板51内に再入射し、面状照射光に供せられる。
以上のように、本実施形態の液晶表示モジュールにおいては、面発光バックライトユニット5の導光板51における光入射端面513の所定位置に係止ブロック514を一体に凸設し、光源素子としてのLED52には前記係止ブロック514全体を収容して嵌合可能な位置規制用凹部522を形成したから、一対のLED52がCOF搭載された光源用FPC53を上述した所定部位に貼着すると共に、前記係止ブロック514に対して前記凹部522を外挿して嵌合させることにより、一対のLED52が各光射出領域521全体を導光板51の光入射端面513における対応位置に密着させた初期のLED装着状態が安定して保持される。特に、LED52のX方向およびZ方向(導光板厚さ方向)へのズレが前記係止ブロック514と前記凹部522との係合効果により確実に防止される。このため、LED52からの光の利用効率が低下することを防止でき、その結果、射出光をロスすることなく効率良く利用して液晶表示パネル2に向けて常に均一且つ充分な光量の照射光を安定して射出することができる。
また、光源用FPC53を導光板51とフレームケース仕切り棚12の支持面121に貼着すれば、LED52自体は接着部材等を用いずに係止ブロック514に位置規制用凹部522を嵌合させだけで所定位置に装着できるから、面発光バックライトユニット5の組立て作業が簡単となり、液晶表示モジュールの製造工数が低減される。
次に、本発明の第2の実施形態について、図4(a)、(b)及び図5(a)、(b)に基づき説明する。なお、上記第1の実施形態と同一または対応する構成要素についてはそれぞれ同一または対応する符号を付して、その説明を省略する。
図4(a)、(b)に示すように、本実施形態のLED70の光射出面703には、光射出領域701の片側に位置規制用凹部702が形成されている。この位置規制用凹部702は、二等辺三角形の両側壁7021がY方向に対し角度θだけ傾いた傾斜三角柱の形状をなす空間に形成されている。
従って、図5(a)に示すように、導光板80の光入射端面801に凸設されている係止ブロック802も、位置規制用凹部702に嵌合可能に同一の傾斜三角柱に形成されている。なお、この係止ブロック802は、上記実施形態と同様に導光板80本体と一体成形することも可能であるが、インサート成形により設置してもよい。すなわち、足部と係止ブック802と同一の頭部を備えるインサート部品を別個に形成しておき、導光板80を樹脂成形する際にインサート成形により足部を導光板80本体に埋設した状態に植設する。これにより、一体成形する場合に比べて、成形用金型が簡素化される。
上述のLED70を導光板80に装着するには、図5(a)に示すように、2個のLED70がCOF搭載された光源用FPC53を、Y方向に対して略角度θだけ傾いた方向Aから導光板80の光入射端面801に近接させ、位置規制用凹部702を対応する係止ブロック802に外挿し嵌合させる。この後、光源用FPC53の導光板801に重なる方の側縁部を両面粘着テープ(不図示)で貼着する。
本実施形態においても、上述の第1実施形態と同様に、係止ブロック802は導光板80の光入射端面801に平行な平面に対して傾いた外周側面8021、8021を有し、凹部702は導光板80の端面801に平行な平面に対して傾いた内周側面7021、7021を有している。また本実施形態では、上述の第1実施形態と異なり、係止ブロック802の外周側面8021、8021が凹部702によって取り囲まれている。特に、外周側面8021、8021の全領域のうち、導光板80の一つの主面および光入射端面801に平行な一つの直線と外周側面8021、8021とが交わる一対の点を含む一対の領域が、凹部702と重なっている。
本実施形態では、第1の実施形態と同様に、光源用FPC53の両側縁部を導光板光射出面511の光源側端部に貼着しているので、LED70から光が射出される向きを含むY方向に沿ってLED70が移動すること、即ち、Y方向のLED70の位置が規制される。また、係止ブロック802のX方向に沿った両端面とZ方向に沿った両端面とが、位置規制用凹部702の各面にそれぞれ当接しているので、X方向およびZ方向に沿ってLED70がそれぞれ移動すること、即ち、X方向およびZ方向のLED70の位置が規制される。
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態においては、係止ブロックを導光板側に、これと嵌合させる凹部をLED側に、それぞれ設けたが、これに限らず、これとは逆に、係止ブロックをLED側に、これと係止させる凹部を導光板側に、それぞれ設ける構成としてもよい。
また、凹部および係止ブロックをLED側に設け、これらとそれぞれ係止させる係止ブロックおよび凹部を導光板側に設けてもよい。
また、導光板は、第1実施形態の凹部およびそれに係止させる係止ブロックと、第2実施形態の凹部およびそれに係止させる係止ブロックとを両方備えていてもよい。
また、一つのLEDは、第2実施形態の凹部またはそれに係止させる係止ブロックを一対備えていてもよい。
また、一つのLEDは、第1実施形態の凹部またはそれに係止させる係止ブロックと、第2実施形態の凹部またはそれに係止させる係止ブロックとを両方備えていてもよい。
さらに、嵌合させる凹部と凸部の形状は、三角柱に限らず、底面が台形の四角柱等、種々の形状が適用される。
またさらに、点光源素子をCOF搭載した光源用FPCは、導光板の光射出面に限らず、その反対側の光反射面に設置してもよい。
加えて、点光源素子としては、LEDに限らず、光を放射状に射出する他の種々の光源素子を用いることができることは、勿論である。
1 フレームケース
11 側壁
12 仕切り棚
121 支持面
2 液晶表示パネル
21、22 ガラス基板
23、24 偏光板
3 ドライバチップ
4 FPC(表示駆動信号供給用)
5 面発光バックライトユニット
51、80 導光板
511 光射出面
513、801 光入射端面
514、802 係止ブロック(凸部)
52、70 LED
521、701 光射出領域
522、702 凹部
523、703 光射出面
53 光源用FPC
54 光学シート積層体
55 光反射シート

Claims (11)

  1. 所定の向きに光を射出する光射出領域を有した光源素子と、
    前記光射出領域から射出された光を端面から入射させ、一対の主面のうちの一つから面状に射出させる導光板と、を備え、
    前記導光板の前記端面に前記光源素子の前記光射出領域を対面させた状態で互いに係止される凹部と凸部のうちの何れか一方が前記導光板に設けられ、前記凹部と前記凸部のうちの他方が前記光源素子に設けられていることを特徴とする面状照明装置。
  2. 前記凸部は前記導光板の前記端面に平行な平面に対して傾いた外周側面を有し、前記凹部は前記導光板の前記端面に平行な平面に対して傾いた内周側面を有し、前記外周側面の全領域のうち、前記導光板の前記一つの主面および前記端面に平行な一つの直線と前記外周側面とが交わる一対の点のうち一つを含む一つの領域が、前記凹部と重なっていることを特徴とする請求項1に記載の面状照明装置。
  3. 前記外周側面の全領域のうち、前記導光板の前記一つの主面および前記端面に平行な一つの直線と前記外周側面とが交わる一対の点を含む一対の領域が、前記凹部と重なっていることを特徴とする請求項2に記載の面状照明装置。
  4. 前記凸部の前記外周側面が前記凹部によって取り囲まれていることを特徴とする請求項3に記載の面状照明装置。
  5. 前記凹部および前記凸部が、前記光源素子の前記光射出領域が形成された面上において該光射出領域を挟んで互いに反対側となる領域にそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の面状照明装置。
  6. 前記凹部または前記凸部のうちいずれか一方が、前記光源素子の前記光射出領域が形成された面上において該光射出領域を挟んで互いに反対側となる領域にそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の面状照明装置。
  7. 前記光射出領域が平坦であることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の面状照明装置。
  8. 前記光射出領域の全体が前記導光板の前記端面と密着していることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載の面状照明装置。
  9. 前記光源素子が設けられ、前記光源素子に駆動電流を供給するためのフレキシブル配線基板をさらに備え、
    前記フレキシブル配線基板のうち前記光源素子よりも該光源素子から光が射出される側に配置された所定の領域と、前記導光板の前記一対の主面のうちのいずれか一方の主面の所定の領域とが接合されていることを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載の面状照明装置。
  10. 前記凹部および前記凸部は、前記光源素子が前記導光板の前記端面と平行な面内で移動することを規制することを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれか一項に記載の面状照明装置。
  11. 前記導光板は直方体状であり、前記光源素子は外形が直方体をなす発光ダイオードであることを特徴とする請求項1乃至請求項10のいずれか一項に記載の面状照明装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014115697A1 (ja) * 2013-01-28 2014-07-31 シャープ株式会社 照明装置、表示装置、及びテレビ受信装置

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WO2014115697A1 (ja) * 2013-01-28 2014-07-31 シャープ株式会社 照明装置、表示装置、及びテレビ受信装置

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