JP4371948B2 - バックライト装置および液晶表示装置 - Google Patents

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本発明は、バックライト装置に関するものであり、特に、両面発光タイプのバックライト装置に関するものである。
昨今、日本ではIT革命といわれており、その技術を利用するため、携帯電話をはじめとする数多くの情報端末機器が開発されている。そして、このような情報端末機器においては、携帯性の高いものが望まれている。そのため、情報端末機器における表示装置としては、液晶表示装置等が使用されているものが多い。そして、特に、携帯性を確保しながらも、表示面積の向上を図るために、両面表示可能な液晶表示装置が種々開発されている。
このような液晶表示装置において、光源として使用されるバックライト装置(両面発光型バックライト装置)としては、例えば図11(a)に示すようなものが挙げられる(特許文献1)。この図に示すようなバックライト装置119は、まず、光源103からの光をリフレクター105によって反射させながら、導光板101へと導くようになっている。そして、導光板101の端面から導かれてきた光は、導光板101内部に埋設された乱反射部106によって、導光板101の両面(発光面101e・101f)から等しい発光輝度を有する光(出射光)として出射されるようになっている。
また、図11(b)に示すようなバックライト装置119(特許文献2)は、反射板を備えないようにしながらも、複数個のパターン107(例えば導光板101内部に縦横に一定に形成された孔型パターン)を含むように構成された単一の導光板101によって、等しい発光輝度を有する光(出射光)を出射するようになっている。
また、図11(c)に示すようなバックライト装置119(特許文献3)では、2枚の導光板101・102の間に、両面が反射面となった反射板111を配設している。そのため、両方の導光板101・102から均等な光が出射するようになっている。
特開平7−120623号公報 特開平2002−258284号公報 特開平2001−290445号公報
しかしながら、上記特許文献1〜3におけるバックライト装置119では、液晶表示面の両方を同じ発光輝度とすることを特徴としている。そのため、例えば携帯電話のように、両面表示画面の一方の発光輝度を高く、他方を低く変更(調整)させたい場合、特許文献1〜3におけるバックライト装置119では、両方の液晶表示面を各々異なる発光輝度に変更することは難しい。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、両面表示可能な液晶表示装置(液晶表示パネル)の明るさ(輝度等)を容易に変更するためのバックライト装置を提供することにある。
本発明は、光源からの光を受け、その光を導いて出射させる出射部を有した導光板を、複数重なるように配設させたバックライト装置であって、少なくとも1つの導光板の厚みが、他の導光板の厚みと異なるようになっていることを特徴としている。
具体的に説明すると、上記光源からの光が入光する上記導光板の側端部から成る入光部にあって、少なくとも1つの導光板における入光部の厚みが、他の導光板における入光部の厚みと異なるようになっていることが好ましい。
上記のように光源からの光を受け、その光を導いて出射させる出射部を有した導光板を、複数重なるように配設させたバックライト装置(例えば両面発光タイプのバックライト装置)にあっては、各導光板からの出射される光(出射光)の輝度や光量は、光源から各導光板に入射した光量に依存する。つまり、入射光量が多ければ、導光板からの発光輝度も高くなる一方、入射光量が少なければ、発光輝度も低くなる。そこで、本発明では、導光板の厚みを種々変更(異なるように)させている。
特に、光源からの光が直接入射してくる導光板の入光部の厚みを種々変更させている。これにより、入光部の厚みに応じて、効率よく、導光板の発光輝度が変更できるようになる。
つまり、本発明のバックライト装置は、単純に導光板の厚み(特に入光部の厚み)を変更するだけで、導光板の発光輝度を容易に変更させることができる。したがって、高機能化したバックライト装置といえる。
また、本発明では、少なくとも1つの導光板における上記入光部の厚みと、その入光部に対向する導光板の側端部から成る終端部の厚みとが、異なるようになっていることが好ましい。
これによると、導光板の縦断面の形状が、例えばくさび型のようになる。このような形状であれば、導光板内部を光が効率よく伝搬していくためバックライト装置からの出射光(バックライト)の発光効率が良くなるという利点がある。
また、本発明は、上記導光板における少なくとも1つの出射部が、他の導光板の出射部と異なる面積を有していることが好ましい。
例えば、両面表示可能な液晶表示装置に本発明のバックライト装置(両面発光タイプのバックライト装置)を使用するの場合、表面の液晶表示パネルと裏面の液晶表示パネルとのサイズ(面積)が異なる場合がある。
かかる場合に、本発明のバックライト装置であれば、表面の液晶表示パネル・裏面の液晶表示パネルに対応させることができる。例えば、大サイズの表面の液晶表示パネルには、大サイズの導光板の出射部(出射面)を対応させるように配設させる一方、小サイズの液晶表示パネルには、小サイズの導光板の出射部を対応させるように配設させることができる。そのため、バックライト装置の軽量化・小型化を図ることができる。ただし、光源からの光を受け、その光を導いて出射させる出射部を有した導光板を、複数重なるように配設させたバックライト装置である本発明は、上記導光板における少なくとも1つの出射部が、他の導光板の出射部と異なる面積を有している場合に限定されるわけではない。
例えば、バックライト装置では、上記導光板における少なくとも1つの出射部が、他の導光板の出射部と同じ面積を有していてもよく、特に、上記光源が、上記導光板にて対向する複数の側端部に配置され、上記光源からの光が入光する上記導光板の側端部から成る入光部とする場合に、以下のようになっていると好ましい。
すなわち、1つの上記光源の光が入ることになる少なくとも1つの導光板の上記入光部を入光部Cとするとともに、他の導光板の上記入光部を入光部Dとし、他の1つの上記光源の光が入る少なくとも1つの導光板の上記入光部を入光部Eとするとともに、他の導光板の上記入光部を入光部Fとすると、上記入光部C、上記入光部D、上記入光部E、上記入光部F、の厚み関係は、上記入光部C>上記入光部F>上記入光部E>上記入光部D、になっていると好ましい。
なお、以上のようなバックライト装置を搭載する液晶表示装置も本発明といえる。
本発明のバックライト装置によれば、複数ある導光板の厚み(入光部等の厚み)を変更することで、例えば両面表示可能な液晶表示装置(液晶表示パネル)の明るさ(輝度等)を容易に変更できる。
〔実施の形態1〕
本発明の実施の一形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。
〈バックライト装置の構成について〉
図10は、本発明のバックライト装置19の斜視図であり、図1は、図10の矢視J−J’線概略断面図である。
バックライト装置19は、液晶表示パネル(不図示)に光(バックライト光)を照射するものであり、LED(light Emitting Diode)3、反射シート(反射膜)11、導光板1・2、光学シート12・12、およびホルダー13を含むように構成されている。なお、このバックライト装置19は、両面発光タイプの液晶表示装置に使用するものであるので、2枚の液晶表示パネルの間に配設されている(2枚の液晶表示パネルの非表示面側にて挟まれるように配設されている)。
LED3は、光(光線)を発光するものであり(すなわち、光源であり)、例えば厚み0.8mm程度の白色LED等が挙げられる。ただし、本発明のバックライト装置19では、光源としてLEDに限定されるものではなく、例えば蛍光管のような光源であっても構わない。
反射シート11は、光利用効率の向上を図るために、LED3からの光や導光板1・2内部を伝搬する光を漏洩させることなく液晶表示パネルに向けて反射させるものである。特に、本発明では、両面発光タイプの液晶表示装置に使用するものであるので、反射シート11の両面がともに反射機能を有するようになっている。
なお、反射シート11は、可視光領域の光(400nm〜700nm程度の光)を効率よく反射させることが好ましい。そこで、本発明のバックライト装置19における反射シート11は、600nmの光を98%以上の反射率で反射させるため、ポリエステル系の樹脂等から成る多層膜構造となっている。
導光板(第1導光板1・第2導光板2)は、LED3からの光を平面光に変換させるためのものであり、光の内部伝搬可能な透明樹脂〔例えばPMMA(ポリメチルメタクリレート)やPC(ポリカーボネート)の樹脂等〕から構成される平面導光体(面状導光体)である。なお、この導光板1・2においては、LED3からの光が入射してくる箇所(導光板1・2の側端部)を入光部1a・2a、LED3からの光を液晶表示パネルへと出射させる面(箇所)を発光面(出射部)1c・2c、およびこの発光面1c・2cに対向する面を反射面1d・2dと表現する。
光学シート12・12は液晶表示パネルに入射する光の放射特性を偏向させることで、その液晶表示パネルの単位面積あたりの輝度を向上させるものである。なお、この光学シート12・12の材料や種類は特に限定されるものではないが、ポリエステル系の基材から成るレンズシート(例えば発光面1c・2c側の光学シート12・12の一面に24μm程度のピッチで凸レンズを形成させたシート)やPET(ポリエチレンテレフタレート)から成る拡散シートであっても構わない。
ホルダー13は、上記のLED3、反射シート11、導光板1・2、および光学シート12・12を搭載する枠体である。具体的には、導光板1・2の周囲から発光面1c・2c以外に光が漏れないよう、導光板1・2を取り囲み、各部材(LED3、反射シート11、導光板1・2、光学シート12・12)を固定するために部材である。なお、このホルダー13の材料としては、特に限定されることはなく、例えばPC(ポリカーボネート)等の白色樹脂等であれば構わない。
なお、本発明のバックライト装置19の配設構造は、両面反射可能な反射シート11を第1導光板1と第2導光板2とによって挟持するようになっている。そして、これらの挟持している第1導光板1・第2導光板2において、反射シート11に近接する側の面を反射面1d・2d(第1導光板1の反射面1d、第2導光板2の反射面2d)、反射面1d・2dに対向する面を発光面1c・2c(第1導光板1の発光面1c、第2導光板2の発光面2c)とし、その発光面1c・2c側には、光学シート12・12が取り付けられるようになっている。
また、これらの反射シート11、導光板1・2、光学シート12・12から成る導光板ユニット18は、開口13aを有するホルダー13に取り付けられるようになっており、さらに、導光板ユニット18とホルダー13との間隔にLED3を配設させることで、本発明のバックライト装置19は構成されるようになっている。
〈本発明の特徴的な構成・効果について〉
本発明のバックライト装置19では、図1に示すように、第1導光板1・第2導光板2が互いに異なった厚みを有するようになっている。具体的には、LED3からの光が入射してくる第1導光板1の入光部1aの厚みと、第2導光板2の入光部2aの厚みとが異なるようになっている。なお、入光部1aの厚みを「厚みA」、入光部2aの厚みを「厚みB」とすると、厚みの関係は、「厚みA」>「厚みB」となっている。
このように入光部1a・2aの厚みを異なるように構成すると、厚みの大きい入光部1a(例えば0.6mm程度)を有する第1導光板1には、多くの光量(第2導光板2よりも多い光量)が取り込まれる一方、厚みの小さい入光部2a(例えば0.2mm程度)を有する第2導光板2には、第1導光板1よりも少ない光量が取り込まれるようになる。つまり、LED3から導光板1・2への入光効率がそれぞれ変化するようになる(第1導光板1・第2導光板2の厚みを変化させることで、入光効率をコントロールしている)。
その結果、第1導光板1の発光面1cから液晶表示パネル(第1導光板1の発光面1c側に設けられた液晶表示パネル)に到達する光は、第2導光板2の発光面2cから出射する光よりも多くなる一方、第2導光板2の発光面2cから液晶表示パネル(第2導光板2の発光面2c側に設けられた液晶表示パネル)に到達する光は、第1導光板1の発光面1cから出射する光よりも少なくなる。
すると、本発明のバックライト装置19を用いた液晶表示装置は、両方の液晶表示パネルにおける一方(例えば表面)の発光輝度が高く、他方(例えば裏面)の発光輝度が低くなった両面表示可能な液晶表示装置となる。つまり、本発明のバックライト装置19は、単純に導光板1・2の厚みを変更するだけで、導光板1・2の発光輝度を互いに、かつ容易に変更させることができるので高機能化したバックライト装置といえる。
また、従来のように、例えば両面表示のために2台の液晶表示装置を背中合わせで配設せるような必要がないので(小型で両面表示可能な液晶表示装置となるので)、液晶表示装置の設置場所を効率的に利用できる。
その上、表面・裏面の導光板(例えば、表面側:第1導光板1、裏側:第2導光板2)からの発光輝度を変化させるために、例えば2種類(2つ)のLEDを設ける必要はないので、バックライト装置19のコスト削減を図ることもできる(つまり、1種類のLEDのみで発光輝度を変化させたバックライト装置19となるので、コスト削減を図ることもできる)。
つまり、本発明のバックライト装置では、少なくとも1つの導光板の厚みが、他の導光板の厚みと異なるようになっていることを特徴としており、特に、少なくとも1つの導光板における入光部の厚みが、他の導光板における入光部の厚みと異なるようになっているだけで、高機能化・小型化・低コスト化を図れるようになっている。
〔実施の形態2〕
本発明の第2の実施形態について説明する。なお、実施の形態1で用いた部材と同様の機能を有する部材については、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
実施の形態1では、各々の発光強度の異なった両面表示可能な液晶表示装置とするために、バックライト装置19における第1導光板1・第2導光板2の入光部1a・2aを含む全域に渡る厚みを、互いに異ならせるようにしている(図1参照)。
しかし、本発明のバックライト装置19では、このように入光部1a・2aからLED3の光が最終的に伝搬していく終端部1b・2b(入光部1a・2aに対向する導光板1・2の側端部である終端部1b・2b)までに渡る厚みを同程度にしておく必要はない。
例えば図2に示すように、LED3近傍に位置する第1導光板1の入光部1aの厚みを第2導光板2の入光部2aの厚みよりも大きな「厚みC」、第2導光板2の入光部2aの厚みを第1導光板1の入光部1aの厚みよりも小さな「厚みD」とする一方、第1導光板1の終端部1bの厚みを第2導光板2の終端部2bの厚みよりも小さな「厚みE」、第2導光板2の終端部2bの厚みを第1導光板1の終端部1bの厚みよりも大きな「厚みF」としてもよい。
なお、上記の厚みの関係は、例えば「厚みC」>「厚みF」>「厚みE」>「厚みD」となっている。しかし、要は、入光部1aの厚みである「厚みC」が、入光部2aの厚みである「厚みD」よりも厚く、終端部1bの厚みである「厚みE」が、終端部2bの厚みである「厚みF」よりも薄ければよい(「厚みC」>「厚みD」、「厚みE」<「厚みF」の関係であればよい)。
このように一枚状の導光板(第1導光板1・第2導光板2)における全域に渡って同程度の厚み(入光部1a・2aから終端部1b・2bに至るまでの厚みを同程度)にしておかなくとも、少なくとも入光部1aと入光部2aとの厚みが異なっていれば、LED3から導光板1・2への入光効率がそれぞれ変化するようになる。
したがって、第1導光板1の発光面1cから液晶表示パネルに到達する光は、第2導光板2の発光面2cから出射する光よりも多くなる一方、第2導光板2の発光面2cからから液晶表示パネルに到達する光は、第1導光板1の発光面1cから出射する光よりも少なくなる。そのため、実施の形態1同様、本発明のバックライト装置19を用いた液晶表示装置は、両方の液晶表示パネルにおける一方の発光輝度が高く、他方の発光輝度が低くなった両面表示可能な液晶表示装置となる。
なお、このように導光板1・2の入光部1a・2aから終端部1b・2bに至るまでの厚みを徐々に変更させた(単調増加または単調減少させて連続するように変更させた)導光板1・2は、くさび形の導光板1・2と表現することができる。
また、このようなくさび形の導光板1・2は、実施の形態1に示すような、入光部1a・2aから終端部1b・1bに至るまでの厚みが一定の導光板に比べて、導光板内部を光が効率よく伝搬していく。そのため、バックライト装置からの出射光(バックライト)の発光効率が良くなり、高輝度が得られるという有利な効果も生じる。
なお、複数ある導光板(例えば第1導光板1・第2導光板2)における全ての導光板がくさび形の形状を有しておく必要はなく、少なくとも1つの導光板がくさび形の形状をしているだけでもよい。
〔実施の形態3〕
本発明の第3の実施形態について説明する。なお、実施の形態1・2で用いた部材と同様の機能を有する部材については、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
実施の形態1・2では、各々の発光強度の異なった両面表示可能な液晶表示装置に用いられるバックライト装置19を説明している。そして、このような両面表示可能な液晶表示装置を用いた電子機器の一例として、図3に示すような携帯端末29が挙げられる。図3(a)に示すように、この携帯端末29では、外装21を開けると、大画面の液晶表示パネル22を視認できるキーボード付き情報端末機となる。一方、図3(b)に示すように、外装21を閉じると小画面の液晶表示パネル23を視認できる携帯電話となる。
このような携帯端末29に、本発明のバックライト装置19を使用する場合、小画面の液晶表示パネル23に対応する導光板(例えば第2導光板2)の大きさを、大画面の液晶表示パネル22に対応する導光板(例えば第1導光板1)と同程度のサイズ(面積)に設計する必要はない。
したがって、図4・図5に示すように、第2導光板2のサイズを、第1導光板1のサイズよりも小型化してもよい。
このように、液晶表示パネル22・23に対応させて、バックライト装置19の導光板1・2のサイズを変更させると、液晶表示パネル22・23に見合った光量を供給できる。特に、発光輝度の高い第1導光板1と大画面の液晶表示パネル22とを対応させる一方、発光輝度の低い第2導光板2と小画面の液晶表示パネル23とを対応させると、大画面ゆえ大きな発光輝度を必要とする場合に、LED3の光を入射効率の高い第1導光板1が対応し、小画面ゆえ小さな発光輝度でもよい場合に、入射効率の低い第2導光板2が対応することになるので、LED3の光量を有効利用することができる。
なお、上述では、両面表示可能な液晶表示装置に用いるバックライト装置を例に挙げて説明したが、多面表示可能な液晶表示装置も考えられる。かかる場合、本発明のバックライト装置では、液晶表示装置の具備された液晶表示パネルの個数に応じた導光板を備えるようにし、かつ少なくとも1つの導光板のサイズが、他の導光板のサイズと異ならせるようにすることもできる。
〔実施の形態4〕
本発明の第4の実施形態について説明する。なお、実施の形態1〜3で用いた部材と同様の機能を有する部材については、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
実施の形態1〜3では、図1・図2・図4・図5に示すように、例えば四角上の導光板1・2における一辺(側端部)の近傍にLED3を複数配設している。すると、入光部1a・2aから導光板1・2に入射してきたLED3の光(光線)が、終端部1b・2bに進むにつれて徐々に光成分が減少してしまう。なぜなら、入光部1a・2aから終端部1b・2bに到達するまでの間に、液晶表示パネルに向かって、LED3の光が反射させられるためである。
そこで、本発明では、LED3は、導光板1・2の側端部に向かって光を発光するようにして、複数設けるようにしている。具体的には、図6〜図9に示すように、終端部1b・2b側の近傍にも、LED3を配設するようになっている。つまり、導光板1・2において対向する側端部(入光部1a・2a、終端部1b・2b)からLED3の光を照射するようになっている(LED3による光の進行方向が、対向するようになっている)。
そのため、導光板1・2の一辺の近傍(1つの側端部)からLED3の光を照射する場合に比べて、高い発光輝度を得られるようになった両面発光タイプのバックライト装置19となる。なお、図6〜図9に示すように、終端部1b・2b近傍にLED3を設けた場合、終端部1b・2b側からも導光板1・2に光が入光することにもなるので、終端部を入光部と表現しても構わない。
〔その他の実施の形態〕
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
例えば、導光板1・2における発光面1c・2cのサイズ、入光部1a・2aの厚みは、必要に応じて適切なサイズ、厚みを設定することが好ましい。また、発光面1c・2cの発光輝度を均斉化させるために、反射面1d・2dに例えば20μm程度のピッチで凸レンズ加工を施してもよい。また、反射面1d・2d、発光面1c・2c、入光部1a・2a等にも凸レンズ加工や凹レンズ加工を施しても構わない。
なお、本発明のバックライト装置は、下記のように表現することもできる。
本発明は、表裏の両面が発光するバックライトであって、導光板端面の入光部の厚みが異なる表裏2枚の導光板を特徴とする両面発光バックライト装置である。
また、本発明は、入光部が2箇所以上あることを特徴とする両面発光バックライト装置ともいえる。
また、本発明は、導光板の形状がくさび形をしていることを特徴とする両面発光バックライト装置ともいえる。
また、本発明は、導光板の形状がくさび形であり、かつ、入光部が2箇所以上あることを特徴とする両面発光バックライト装置ともいえる。
また、本発明は、表裏が異なる大きさの発光面を有する導光板を特徴とする両面発光バックライト装置ともいえる。
例えば両面発光タイプの液晶表示装置に使用されるバックライト装置に有用である。
本発明のバックライト装置の概略断面図(縦断面図)であり、具体的には、後述の図10における矢視J−J’線の概略断面図である。 図1の他の一例を示す概略断面図である。 両面発光タイプのバックライト装置を用いた液晶表示装置を使用した電子機器の一例である携帯端末の斜視図であり、(a)は携帯端末の外装を開いた場合の斜視図であり、(b)は携帯端末の外装を閉じた場合の斜視図である。 図1・図2の他の一例を示す概略断面図である。 図1〜図3の他の一例を示す概略断面図である。 2つのLEDを設けたバックライト装置の概略断面図である。 図6の他の一例を示す概略断面図である。 図6・図7の他の一例を示す概略断面図である。 図6〜図8の他の一例を示す概略断面図である。 本発明のバックライト装置の斜視図である。 従来のバックライト装置の概略断面図(縦断面)であり、(a)は導光板内部に乱反射部の設けられたバックライト装置の概略断面図であり、(b)は複数個のパターンを含むように構成された単一の導光板を具備するバックライト装置の概略断面図であり、(c)は2枚の導光板の間に、両面が反射面となった反射板を具備したバックライト装置の概略断面図である。
符号の説明
1 第1導光板
1a 第1導光板の入光部(第1導光板の側端部)
1b 第1導光板の終端部(第1導光板の側端部)
1c 第1導光板の発光面(第1導光板の出射部)
1d 第1導光板の反射面
2 第2導光板
2a 第2導光板の入光部(第2導光板の側端部)
2b 第2導光板の終端部(第2導光板の側端部)
2c 第2導光板の発光面(第2導光板の出射部)
2d 第2導光板の反射面
3 LED(光源)
19 バックライト装置

Claims (2)

  1. 光源からの光を受け、その光を導いて出射させる出射部を有した導光板を、複数重なるように配設させたバックライト装置において、
    上記導光板における少なくとも1つの出射部が、他の導光板の出射部と同じ面積を有しており、
    上記光源は、上記導光板にて対向する複数の側端部に配置され、
    上記光源からの光が入光する上記導光板の側端部から成る入光部とする場合に、
    1つの上記光源の光が入ることになる少なくとも1つの導光板の上記入光部を入光部Cとするとともに、他の導光板の上記入光部を入光部Dとし、
    他の1つの上記光源の光が入る少なくとも1つの導光板の上記入光部を入光部Eとするとともに、他の導光板の上記入光部を入光部Fとすると、
    上記入光部C、上記入光部D、上記入光部E、上記入光部F、の厚み関係は、上記入光部C>上記入光部F>上記入光部E>上記入光部D、となることを特徴とするバックライト装置。
  2. 請求項1に記載のバックライト装置を搭載することを特徴とする液晶表示装置。
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