JP2018097909A - Planar lighting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、面状照明装置に関する。 The present invention relates to a planar lighting device.
従来、例えば車載のインジケータ等の表示装置における液晶パネルを裏面側から照明する面状照明装置、いわゆるバックライトが知られている。面状照明装置は、光源から導光板内に導かれた光が、導光板における入光する端面から反対側の端面側へ向かうことで、導光板の出射面が発光し、表示装置を照明する。 2. Description of the Related Art Conventionally, a so-called backlight, for example, a planar illumination device that illuminates a liquid crystal panel in a display device such as an in-vehicle indicator from the back side is known. The planar illumination device illuminates the display device by causing the light guided from the light source into the light guide plate to go from the light incident end surface to the opposite end surface to emit light from the light exit surface of the light guide plate. .
しかしながら、従来の技術では、表示装置におけるスピードメータ等の指針の軸をとおすための貫通孔が導光板に存在する場合、光源とは反対側の領域である貫通孔の後ろ側において輝度が低下するおそれがあった。 However, in the conventional technique, when a through hole for passing through the axis of a pointer such as a speedometer in the display device exists in the light guide plate, the luminance is reduced on the rear side of the through hole, which is a region opposite to the light source. There was a fear.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、輝度を向上させることができる面状照明装置を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the above, Comprising: It aims at providing the planar illuminating device which can improve a brightness | luminance.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る面状照明装置は、光が導入される入光端面と前記入光端面の反対側の端面である反対端面との間に貫通孔が形成される導光板と、前記入光端面側に設けられ、前記反対端面側へ向けて前記光を発する光源と、を備える。また、前記導光板は、前記反対端面側から前記貫通孔に向かうほど厚さが薄い部位を有する。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a planar illumination device according to one aspect of the present invention includes a light incident end surface into which light is introduced and an opposite end surface that is an end surface opposite to the light incident end surface. And a light source that is provided on the light incident end face side and emits the light toward the opposite end face side. In addition, the light guide plate has a portion whose thickness decreases from the opposite end surface side toward the through hole.
本発明の一態様によれば、輝度を向上させることができる。 According to one embodiment of the present invention, luminance can be improved.
以下、実施形態に係る面状照明装置について図面を参照して説明する。なお、図面における各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、以下に示す実施形態では、「対称」といった表現を用いる場合があるが、厳密にこれらの状態を満たすことを要しない。 Hereinafter, a planar illumination device according to an embodiment will be described with reference to the drawings. In addition, the relationship of the dimension of each element in a drawing, the ratio of each element, etc. may differ from reality. Even between the drawings, there are cases in which portions having different dimensional relationships and ratios are included. In the embodiment described below, an expression such as “symmetric” may be used, but it is not necessary to strictly satisfy these conditions.
まず、図1を用いて、実施形態に係る面状照明装置100の構成例について説明する。図1は、実施形態に係る面状照明装置100の分解斜視図である。図1では、導光板21の出射面21d側を上側とした場合に、面状照明装置100を斜め上方向からみた図を示している。
First, a configuration example of the
なお、図1には、説明を分かりやすくするために、導光板21の出射面21dが発光する面側をZ軸正方向とする3次元の直交座標系を図示している。かかる直交座標系は、以下の説明で用いる他の図面においても示す場合がある。
In FIG. 1, for easy understanding, a three-dimensional orthogonal coordinate system in which the surface side on which the
図1に示した面状照明装置100は、例えば自動車内に設置されるインジケータを裏面から照明する、いわゆるバックライトである。なお、面状照明装置100の適用対象は、インジケータに限らず、照明表示が可能な表示装置であればよい。
The
図1に示すように、実施形態に係る面状照明装置100は、挿入部材10と、第1フレーム20と、導光板21と、反射シート22と、第2フレーム23と、回路基板31とを備えている。また、導光板21のZ軸正方向側である出射面21d側には、例えば液晶パネル等の図示しない表示部が設けられる。
As shown in FIG. 1, the
挿入部材10は、例えば黒色の樹脂材料等の光吸収部材で構成され、導光板21等に形成された貫通孔40に挿入される。挿入部材10は、導光板21における貫通孔40から漏れた光を吸収することで、出射面21d全体の輝度ムラを抑えることができる。
The
なお、挿入部材10は、黒色の樹脂材料に限定されるものではなく、光を吸収できる材料であれば足りる。また、挿入部材10は、光吸収部材に限定されるものではなく、光を反射する反射部材であってもよい。
The
第1フレーム20は、例えば、ポリカーボネート樹脂等の樹脂材料や、ゴム等の弾性材料等で構成される枠状の部材である。第1フレーム20は、第2フレーム23との間で、導光板21、反射シート22、回路基板31の側端面を覆うように収容する。これにより、各部材を固定できるとともに、導光板21の側端面21cや反対端面21bから外部へ光が漏れることを防止できる。
The
導光板21は、光源30からの光を導いて面状に発光させるものであり、例えばポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂等の透光性材料で構成される。また、導光板21は、光源30の光が導入される入光端面21aと、入光端面21aの反対側の端面である反対端面21bと、2つの側端面21cと、導光板21に導入された光を出射する出射面21dと、導光板21内に導入された光を反射する反射面21eとを有している。
The
導光板21は、光源30の光がX軸負方向側の入光端面21aを介して導光板21内部に導入され、光が出射面21dと反射面21eとの間を反射しながらX軸正方向側の反対端面21bへ向かう際に、光の一部が出射面21dへあたって外部へ出射することで発光する。
In the
導光板21は、反射面21e全体にわたって凹凸形状の反射素子(図示せず)を有する。つまり、反射素子の凹凸によって光が乱反射するため、出射面21d全体へ効率よく光を反射させる。かかる反射素子は、例えば、貫通孔40の近傍では、貫通孔40の入光端面21a側に近くなるほど凹凸の間隔が広くなり、貫通孔40の反対端面21b側に近くなるほど凹凸の間隔が狭くなっている。
The
これにより、貫通孔40の近傍では、入光端面21a側の貫通孔40付近に光が集中しにくくなり、かつ、貫通孔40の反対端面21b側付近に光が集中しやすくなる。なお、導光板21が反射素子を備える場合に限らず反射シート22が反射素子を備えることとしてもよい。
Thereby, in the vicinity of the through
また、導光板21は、入光端面21aと反対端面21bとの間に貫通孔40が形成される。上記したように、貫通孔40には、挿入部材10が導光板21のZ軸正方向側である出射面21d側から挿入されるとともに、スピードメータ等の指針の軸が挿入部材10に挿入される。なお、図1に示すように、導光板21以外に、反射シート22および第2フレーム23にも貫通孔が形成されるが、以下では、これらをまとめて貫通孔40と記載する。
The
反射シート22は、導光板21のZ軸負方向側である反射面21e側に積層され、導光板21の反射面21eから漏れた光を反射することで、漏れた光を導光板21へ戻す部材である。反射シート22は、例えば銀等の金属を蒸着したフィルム、鏡面加工を施したアルミ板等の金属板、またはポリマー薄膜の多層構造からなる反射層を備えたフィルム等で構成される。
The
第2フレーム23は、例えばアルミ等の金属板であり、Z軸正方向側である前面側に反射シート22および回路基板31が設けられる。第2フレーム23と反射シート22および回路基板31とは、例えば両面テープ等の固定部材で固定される。また、第2フレーム23の4つの側端面は、第1フレーム20と接して固定される。なお、第2フレーム23は、金属板に限定されず、樹脂材料を板状に加工したものでもよく、あるいは、金属および樹脂の複合構造体であっても良い。
The
回路基板31は、例えばフレキシブルプリント基板(FPC)であり、Z軸正方向側である主面側に複数の光源30が設けられる。また、回路基板31は、光源30へ給電を行うための回路が設けられる。
The
光源30は、例えばLED(Light Emitting Diode)であり、導光板21の入光端面21a沿って均等な間隔で配置される。光源30は、入光端面21a側から反対端面21b側へ向けて光を発する。なお、光源30は、必ずしも均一な間隔で配置される必要はなく、不均一な間隔で配置されてもよい。
The
ここで、従来の面状照明装置について説明する。従来の面状照明装置では、導光板に貫通孔が存在する場合、貫通孔の周辺、特に、光源とは反対側の領域である貫通孔の後ろ側には光が届きにくいため、輝度が低下するおそれがあった。 Here, a conventional planar illumination device will be described. In the conventional planar lighting device, when the light guide plate has a through hole, the brightness is reduced because light does not easily reach the periphery of the through hole, particularly the back side of the through hole, which is the area opposite to the light source. There was a risk.
そこで、実施形態に係る面状照明装置100では、貫通孔40の後ろ側の導光板21の厚みを薄くすることで光を出射しやすくした。具体的には、導光板21は、反対端面21b側から貫通孔40に向けて厚さが薄い部位である肉薄部50を有する。
Therefore, in the
つまり、実施形態に係る面状照明装置100では、貫通孔40の後ろ側を薄くすることで、肉薄部50における出射面21dに当たる光の回数が増えるため、少ない光でも効率良く光を出射することができる。したがって、実施形態に係る面状照明装置100によれば、輝度を向上させることができる。
That is, in the
なお、実施形態に係る面状照明装置100では、出射面21d側が反対端面21b側から貫通孔40側へ向かって厚さが薄くなる傾斜となる傾斜面50aが形成されるが、かかる点については、図2以降を用いて後述する。
In addition, in the
次に、図2を用いて、実施形態に係る導光板21について説明する。図2は、実施形態に係る導光板21の斜視図である。図2では、導光板21のうち、貫通孔40周辺を部分的に示している。
Next, the
図2に示すように、導光板21は、貫通孔40周りに肉薄部50を有する。肉薄部50は、例えば、導光板21を出射面21d(図1参照)側であるZ軸正方向側から削ることで形成される。
As shown in FIG. 2, the
肉薄部50は、傾斜面50a,50cと、底面50bとを有している。2つの傾斜面50aは、谷折り形状となるように1辺が互いに結合している。また、各傾斜面50aは、それぞれに対応する傾斜面50cと結合するとともに、共通の底面50bと結合している。底面50bは、貫通孔40における導光板21の周面に沿って設けられ、Z軸負方向側である反射面21e(図1参照)と対向する向きに配置される。
The
傾斜面50aは、傾斜面50cより傾斜勾配が緩やかである。なお、傾斜面50aおよび傾斜面50cの傾斜勾配は、同じであってもよいし、傾斜面50aが傾斜面50cより傾斜勾配が急であってもよい。
The
次に、図3を用いて、実施形態に係る面状照明装置100の上面視について説明する。図3は、実施形態に係る面状照明装置100の上面視図である。図3では、面状照明装置100をZ軸正方向側である出射面21d側から見た図を示している。なお、図3では、貫通孔40および肉薄部50を見やすくするために、挿入部材10の図示を省略している。
Next, the top view of the
図3に示すように、肉薄部50は、貫通孔40における導光板21の周面のうち、X軸正方向側である反対端面21b(図1参照)側の周面全体にわたって設けられる。具体的には、肉薄部50は、貫通孔40側からX軸正方向側である反対端面21b側へ延伸している。これにより、貫通孔40における反対端面21b側近傍において輝度が低下することを防止できる。
As shown in FIG. 3, the
なお、肉薄部50は、導光板21における貫通孔40の反対端面21b側の周面全体にわたって設けられることとしたが、これに限定されず、導光板21における貫通孔40の反対端面21b側の周面の少なくとも一部に肉薄部50が設けられればよい。例えば、貫通孔40の反対端面21b側の周面の一部に設ける場合、輝度のシミュレーション結果に基づいて輝度の低下が著しい位置に優先的に設けることが好ましい。
The
また、図3に示す上面視において、肉薄部50の傾斜面50a,50cおよび底面50bは、貫通孔40の中心を通るX軸方向の線に対して左右対称となるように配置される。これにより、貫通孔40の後ろ側において均一に輝度を向上させることができる。なお、肉薄部50は、左右対称に限定されず、均一に輝度を向上させることができればどのような配置であってもよい。
3, the
また、肉薄部50は、貫通孔40から反対端面21b(図1参照)の手前まで延伸しているが、貫通孔40から反対端面21bに至るまで延伸してもよい。これにより、反対端面21b近傍において輝度が低下することを防止できる。
The
また、図3に示す上面視において、肉薄部50の形状は、五角形としたが、これに限定されず他の多角形や円弧形状等、肉薄部50の形状は適宜変更可能である。
Further, in the top view shown in FIG. 3, the shape of the
次に、図4A〜図4Dを用いて、実施形態に係る面状照明装置100の断面について説明する。図4Aは、実施形態に係る面状照明装置100の断面図である。図4B〜図4Dは、実施形態の変形例に係る面状照明装置100の断面図(その1〜その3)である。図4Aでは、図3におけるA―A線で切断した断面図を示している。
Next, the cross section of the
図4Aに示すように、導光板21は、出射面21d側が凹んだ形状となることで肉薄部50が形成される。具体的には、肉薄部50の傾斜面50aおよび底面50bは、出射面21d側に形成される。これにより、導光板21のZ軸負方向側である反射面21eの反射素子(図示せず)の配置を変更する必要がないため、製造コストを抑えることができる。
As shown in FIG. 4A, the
また、傾斜面50aは、出射面21dの一部であり、反対端面21b(図1参照)側から貫通孔40側へ向かって下り傾斜である。つまり、導光板21は、反対端面21b側から貫通孔40側へ向かって厚さが薄くなる傾斜面50aが形成される。言い換えれば、傾斜面50aにおける導光板21は、反対端面21b側から貫通孔40側へ向かうほど厚さが薄くなるテーパ形状を有する。
The
つまり、導光板21の厚さを徐々に薄くすることで、出射面21dと肉薄部50との境界において、輝度が急激に変化することを防止できる。したがって、輝度ムラを抑えることができる。
That is, by gradually reducing the thickness of the
また、図4Aに示すように、底面50bは、導光板21のZ軸負方向側である反射面21eと対向する位置に設けられる。具体的には、底面50bは、傾斜角度が0度である。つまり、底面50bは、傾斜面50aより傾斜角度が小さい。言い換えれば、導光板21は、傾斜面50aの途中から貫通孔40に至るまで傾斜が緩やかになる。
As shown in FIG. 4A, the
これにより、底面50bと傾斜面50aとでは光の屈折方向が異なることとなる。つまり、底面50bの傾斜を緩くすることで、底面50bから出る光をZ軸正方向である出射面21d側へ屈折するようにする。これにより、底面50bの直上(Z軸正方向側)に光を導くことができるため、貫通孔40の後ろ側において輝度を向上させることができる。
Thus, the light refraction direction is different between the
なお、図4Aでは、底面50bは、傾斜角度を0度としたが、これに限定されず、傾斜面50aよりも傾斜角度が小さければよい。また、図4Aでは、底面50bと傾斜面50aとは、屈曲するように接続しているが、底面50bと傾斜面50aとは、なだらかに湾曲するように接続することとしてもよい。
In FIG. 4A, the
また、導光板21は、傾斜面50aより傾斜が緩やかな底面50bを有することとしたが、例えば、図4Bに示すように、底面50bを形成せずに、傾斜面50aのみ形成することとしてもよい。
In addition, the
図4Bに示す変形例では、導光板21は、反対端面21b側から貫通孔40に至るまで下り傾斜となる傾斜面50aが肉薄部50に形成される。具体的には、導光板21は、反対端面21b側から貫通孔40に向けてかけて厚みが薄くなり、貫通孔40における挿入部材10と接する位置では、導光板21の厚みが略ゼロとなる。
In the modification shown in FIG. 4B, the
これにより、底面50bを形成する工程を省くことができるため、製造工数を減らすことができる。なお、図4Bでは、導光板21は、挿入部材10と接する位置において厚みを略ゼロとしたが、導光板21の厚みが徐々に薄くなれば、挿入部材10と接する位置はゼロでなく、一定の厚みを有してもよい。
Thereby, since the process of forming the
また、上記では、導光板21の出射面21d側が凹んでいる場合について説明したが、例えば、図4Cに示すように、導光板21の反射面21e側が凹んでいてもよい。
Moreover, although the case where the
図4Cに示すように、導光板21の肉薄部50は、反射面21eが凹んだ形状を有する。具体的には、肉薄部50は、Z軸負方向側である反射面21e側において傾斜面50aおよび底面50bが形成される。
As shown in FIG. 4C, the
つまり、反射面21e側を凹ませることで、肉薄部50における出射面21dの高さ位置を低くすることなく導光板21の厚みを薄くすることができる。これにより、出射面21dからZ軸正方向側にある表示部までの距離を均一に保つことができるため、輝度ムラをより一層抑えることができる。
That is, by denting the
なお、図4Cでは、肉薄部50は、反射面21e側にのみ傾斜面50aおよび底面50bが形成されたが、出射面21dおよび反射面21e双方に傾斜面50aおよび底面50bが形成されてもよい。
In FIG. 4C, the
また、導光板21は、傾斜面50aが形成されることで、厚みを徐々に薄くするようにしたが、例えば、図4Dに示すように、傾斜面50aが形成されることなく、段階的に厚さを薄くすることとしてもよい。
Further, the
具体的には、図4Dに示すように、導光板21の肉薄部50は、導光板21の積層向きであるZ軸向きの高さ位置が異なる複数の面50dが形成される。複数の面50dは、反対端面21bから貫通孔40に近い位置に配置されるほど、高さ位置が低くなる、つまり厚さが薄くなる。
Specifically, as illustrated in FIG. 4D, the
なお、面50dは、2つに限定されるものではなく、複数であれば3つ以上であってもよい。また、図4Dに示した面50dの高さ位置は一例であり、輝度のシミュレーション結果に応じて最適な位置に変更されることが好ましい。
Note that the number of the
上述したように、実施形態に係る面状照明装置100において、導光板21は、光が導入される入光端面21aと入光端面21aの反対側の端面である反対端面21bとの間に貫通孔40が形成される。光源30は、入光端面21a側に設けられ、反対端面21b側へ向けて光を発する。また、導光板21は、反対端面21b側から貫通孔40に向かうほど厚さが薄い部位(肉薄部50)を有する。これにより、貫通孔40の後ろ側の輝度を向上させることができる。
As described above, in the
また、実施形態に係る面状照明装置100において、導光板21は、反対端面21b側から貫通孔40側へ向かって厚さが薄くなる傾斜となる傾斜面50aが肉薄部50に形成される。これにより、輝度ムラを抑えることができる。
Further, in the
また、実施形態に係る面状照明装置100において、導光板21は、傾斜面50aの途中から貫通孔40に至るまで傾斜が緩やかになる。これにより、底面50bの直上(Z軸正方向側)に光を導くことができるため、貫通孔40の後ろ側において輝度を向上させることができる。
Moreover, in the
また、実施形態に係る面状照明装置100において、傾斜面50aは、光を出射する出射面21d側に形成される。これにより、導光板21のZ軸負方向側である反射面21eの反射素子の配置を変更する必要がないため、製造コストを抑えることができる。
In the
また、実施形態に係る面状照明装置100において、導光板21は、貫通孔40における周面のうち、反対端面21b側の周面全体にわたって肉薄部50が設けられる。これにより、導光板21における貫通孔40の反対端面21b側において輝度が低下することを防止できる。
Moreover, in the
なお、上記した実施形態では、導光板21の出射面21dを矩形状で示した(図1参照)が、一部が湾曲した形状であってもよい。具体的には、導光板21は、反対端面21bが湾曲した形状であってもよい。
In the above-described embodiment, the
また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。 Further, the present invention is not limited by the above embodiment. What comprised suitably combining each component mentioned above is also contained in this invention. Further effects and modifications can be easily derived by those skilled in the art. Therefore, the broader aspect of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made.
21 導光板
21a 入光端面
21b 反対端面
30 光源
40 貫通孔
50 肉薄部
100 面状照明装置
21
Claims (5)
前記入光端面側に設けられ、前記反対端面側へ向けて前記光を発する光源と、
を備え、
前記導光板は、
前記反対端面側から前記貫通孔に向かうほど厚さが薄い部位を有する、
面状照明装置。 A light guide plate in which a through hole is formed between a light incident end surface into which light is introduced and an opposite end surface which is an end surface opposite to the light incident end surface;
A light source that is provided on the light incident end face side and emits the light toward the opposite end face side;
With
The light guide plate is
A portion having a thickness that is thinner toward the through hole from the opposite end surface side,
Planar lighting device.
前記反対端面側から前記貫通孔側へ向かって厚さが薄くなる傾斜となる傾斜面が前記部位に形成される、
請求項1に記載の面状照明装置。 The light guide plate is
An inclined surface is formed in the portion that becomes an inclined thickness that decreases from the opposite end surface side toward the through-hole side,
The planar illumination device according to claim 1.
前記傾斜面の途中から前記貫通孔に至るまで前記傾斜が緩やかになる、
請求項2に記載の面状照明装置。 The light guide plate is
The inclination becomes gentle from the middle of the inclined surface to the through hole,
The planar illumination device according to claim 2.
前記光を出射する出射面側に形成される、
請求項2または3に記載の面状照明装置。 The inclined surface is
Formed on the exit surface side for emitting the light,
The planar illumination device according to claim 2 or 3.
前記貫通孔における周面のうち、前記反対端面側の周面全体にわたって前記部位が設けられる、
請求項1〜4のいずれか一つに記載の面状照明装置。 The light guide plate is
Of the peripheral surface in the through hole, the portion is provided over the entire peripheral surface on the opposite end surface side.
The planar illuminating device as described in any one of Claims 1-4.
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