JP2013243052A - 光源モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】より均一な光強度を得る。
【解決手段】LEDデバイス22からの光線のうちの光軸からの角度が大きい光線は導光板24の光入射面25で反射され、そのうちの一部の光線(f),(g)は蛍光体ドット23に入射される。そして、蛍光体ドット23に含有された蛍光体微粒子が入射光線によって励起されて発光し、そのうちの光軸からの角度が小さい光線(h),(i)は導光板24内に入射される。こうして、蛍光体ドット23を発光点として利用することによって、発光点の数を略2倍にして導光板24内への入射斑を減少させ、導光板24の光入射面25側に生ずる入射光強度のリップルが発生するリップル発生領域28を減少させる。その結果、導光板24の光入射面4側に生ずるデッドスペースを少なくすると共に、より均一な光強度を得ることができる。
【選択図】図2

Description

この発明は、例えばLED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)等を光源として用いた光源モジュールに関する。
従来より、上述のような光源モジュールとして、特開2012‐9794号公報(特許文献1)に開示された発光装置を用いたものがある。この従来の発光装置においては、長尺状の矩形の基板上に、複数の発光部を島状に設けて構成されている。
上記発光部は、LEDチップと上記LEDチップを被覆する蛍光体含有樹脂を含んで構成されており、上記基板の長手方向に沿って一次元的に設けられている。また、隣り合う発光部の間の非発光部には白色樹脂が設けられ、上記発光部と上記非発光部とは交互に配列されている。
上記発光装置は、その光放射面が、ポリカーボネートやアクリルからなるシート状の導光板の一端面(光入射面)に対向するように配置されて、バックライトユニットを形成している。
図7は、上記従来の発光装置を用いたバックライトユニットの概念図である。帯状のプリント基板1上には、LEDデバイス2が所定の間隔で一次元的に配列されている。そして、プリント基板1は、その光放射面が導光板3の一端面でなる光入射面4に対向するように設置されている。尚、図7では、LEDチップを被覆する上記蛍光体含有樹脂や、上記非発光部に設けられた上記白色樹脂は省略している。
上記構成を有するバックライトユニットはエッジ型バックライトであり、LEDデバイス2から出射された光は、アクリル樹脂製の導光板3の光入射面4から導光板3中に取り込まれ、導光板3の内部における任意の場所で、一側面でなる光出射面5に対向する平面6に設けられた反射フィルムや反射ドットによって拡散反射されて、光出射面5から出射される。こうして、導光板3の光出射面5から出射された光は、液晶パネルや広告フィルムのバックライトとして使用される。
しかしながら、上記従来のエッジ型バックライトには、以下のような問題がある。
図8は、図7に示す従来のエッジ型バックライトの光出射面5側から見た側面図における部分拡大図である。図8において、LEDデバイス2からの光線のうち光軸からの角度が小さい光線(a),(b),…は、導光板3内に取り込まれる。ところが、上記光軸からの角度が大きい光線(c),…は、導光板3の光入射面4で反射される。その場合に、光入射面4からの入射光強度のプリント基板1の延在方向への分布にはリップルが生ずる。
このように、上記導光板3の光入射面4側には、入射光強度のリップルが発生するリップル発生領域7が生ずる。そのために、導光板3の光入射面4側には、出射光強度に斑があるためバックライトとして使用できないデッドスペースが生ずるという問題がある。
上述のような問題は、上記従来の発光装置を直下型バックライトに用いた場合も同様に生ずる。
図9は、上記従来の発光装置を用いた直下型バックライトの断面図である。図9において、帯状のプリント基板11上には、LEDデバイス12が所定の間隔で一次元的に配列されている。さらに、複数のプリント基板11が平行に配列されて、LEDデバイス12は二次的に配列されている。そして各プリント基板11は、その光放射面がシート状の拡散板13の一側面でなる光入射面14に対向するように設置されている。
上記LEDデバイス12から出射された光は、拡散板13の光入射面14から拡散板13中に取り込まれ、拡散板13内で拡散されて光入射面14に対向する光出射面15から出射される。こうして、拡散板13の光出射面15から出射された光は、液晶パネルのバックライトやシーリングライトや平面発光板として使用される。
上記従来の直下型バックライトの場合にも、図8に示す従来のエッジ型バックライトの場合と同様に、LEDデバイス12からの光線のうち光軸からの角度が大きい光線の一部は拡散板13の光入射面14で反射される。したがって、光入射面14からの入射光強度の平面分布にはリップルが生ずる。
このように、上記拡散板13の光入射面14側には、入射光強度のリップルが発生するリップル発生領域16が生ずる。然も、光入射面14と光出射面15との間の距離が近いため、光入射面14側での入射光強度のリップルは取りも直さず光出射面15からの出射光の強度斑として現れる。そこで、拡散板13の厚みを大きくして入射光を拡散し、出射光の強度斑を少しでも減少させる必要がある。
すなわち、図9に示す従来の直下型バックライトにおいては、出射光の強度斑を減少させるために、本来ならば不必要な厚み方向へのリップル発生領域16分のデッドスペースが生ずるという問題がある。
特開2012‐9794号公報
そこで、この発明の課題は、より均一な光強度が得られる光源モジュールを提供することにある。
上記課題を解決するため、この発明の光源モジュールは、
基板と、
上記基板の一面上に搭載された複数の光源と、
上記基板の上記一面上における各光源の間に設けられると共に、蛍光体含有樹脂でなる複数の蛍光体ドットと、
光入射面を有すると共に、上記光入射面を上記基板の上記一面に対向させて配置された光学シートと
を備えたことを特徴としている。
上記構成によれば、基板の一面上に搭載された複数の光源から出射された光の一部は、上記基板の上記一面に対向する光入射面を有する光学シート内に入射される。さらに、上記複数の光源から出射された光の他の一部は、上記光学シートの上記光入射面で反射される。こうして、上記光学シートの上記光入射面で反射された光の一部は、上記基板の上記一面上に設けられた複数の蛍光体ドットに入射されて、上記蛍光体ドットに含有された蛍光体を発光させる。
したがって、上記基板上に設けられた上記蛍光体ドットを発光点として利用することができ、発光点の数を本来の上記光源による発光点の数よりも大幅に増やすことができる。そのため、上記光学シート内への入射斑を減少させることができ、上記光学シートへの入射光強度の分布に生ずるリップルを大幅に減少させることができる。
すなわち、上記光学シートの光入射面側に生ずる、出射光強度に斑があるため使用できないデッドスペースを少なくできると共に、より均一な光強度を得ることができるのである。
さらに、発光点の数を上記光源の数よりも大幅に増やすことができるので、上記基板上に搭載される上記光源の数を減らすことが可能になる。
さらに、上記蛍光体ドットに含有された蛍光体は、上記蛍光体ドットに入射された光の波長を他の波長に変換することができる。したがって、上記蛍光体によって、上記光源からの光の色を補正することができる。
また、1実施の形態の光源モジュールでは、
上記基板は、帯状の基板であり、
上記複数の光源は、上記帯状の基板上に直線状に配列されており、
上記複数の蛍光体ドットは、上記帯状の基板上における各光源の間に設けられており、
上記光学シートは、上記光入射面が一端面であり、上記一端面に略直交する一側面が光出射面となる導光板である。
この実施の形態によれば、導光板への入射光強度の分布に生ずるリップルを大幅に減少させることができ、上記導光板の光入射面側に生ずるデッドスペースをより少なくすると共に、より均一な光強度が得られるエッジ型の光源モジュールを提供することができる。
また、1実施の形態の光源モジュールでは、
上記基板は、帯状の基板であり、
上記複数の光源は、上記帯状の基板上に直線状に配列されており、
上記複数の蛍光体ドットは、上記帯状の基板上における各光源の間に設けられており、
上記光源および上記蛍光体ドットが設けられた複数の上記帯状の基板は、平行に配列されて面光源を形成しており、
上記光学シートは、上記光入射面が一側面であり、上記一側面に対向する他側面が光出射面となる拡散板である。
この実施の形態によれば、拡散板への入射光強度の分布に生ずるリップルを大幅に減少させることができ、上記拡散板の光入射面側に生ずるデッドスペースをより少なくすると共に、より均一な光強度が得られる直下型の光源モジュールを提供することができる。
さらに、上記拡散板の光入射面側に生ずるデッドスペースをより少なくできるため、その分だけ本直下型の光源モジュールの厚みを薄くすることができる。したがって、本直下型の光源モジュールを用いる装置の厚みも薄く形成することができる。
また、1実施の形態の光源モジュールでは、
上記基板は、上記複数の光源が一面上に直線状に配列された帯状の第1基板と、上記複数の蛍光体ドットが一面上に直線状に配列された上記第1基板とは異なる帯状の第2基板とが、平行に且つ交互に配列されてなり、
上記光学シートは、上記光入射面が一側面であり、上記一側面に対向する他側面が光出射面となる拡散板である。
この実施の形態によれば、拡散板への入射光強度の分布に生ずるリップルを大幅に減少させることができ、上記拡散板の光入射面側に生ずるデッドスペースをより少なくすると共に、より均一な光強度が得られる直下型の光源モジュールを提供することができる。
さらに、上記拡散板の光入射面側に生ずるデッドスペースをより少なくできるため、その分だけ本直下型の光源モジュールの厚みを薄くすることができる。したがって、本直下型の光源モジュールを用いる装置の厚みも薄く形成することができる。
その際に、上記光源が設けられた上記帯状の第1基板と、上記蛍光体ドットが設けられた上記帯状の第2基板とは、夫々の専用の工程で形成することができる。したがって、上記光源と上記蛍光体ドットとが設けられた上記帯状の基板を形成する場合に比べて、各基板の形成が容易になる。
以上より明らかなように、この発明の光源モジュールは、複数の光源から出射されて光学シートの光入射面で反射された光の一部を、上記基板上に設けられた複数の蛍光体ドットに入射させて、上記蛍光体ドットに含有された蛍光体を発光させるので、上記基板上に設けられた上記蛍光体ドットを発光点として利用することができ、発光点の数を本来の上記光源による発光点の数よりも大幅に増やすことができる。したがって、上記光学シート内への光入射斑を減少させることができ、上記光学シートへの入射光強度の分布に生ずるリップルを大幅に減少させることができる。
すなわち、この発明によれば、上記光学シートの光入射面側に生ずるデッドスペースを少なくすることができると共に、より均一な光強度が得られる光源モジュールを提供することができるのである。
さらに、発光点の数を上記光源の数よりも大幅に増やすことができるので、上記基板上に搭載される上記光源の数を減らすことが可能になる。
さらに、上記蛍光体ドットに含有された蛍光体は、上記蛍光体ドットに入射された光の波長を他の波長に変換することができる。したがって、上記蛍光体によって、上記光源からの光の色を補正することができる。
この発明の光源モジュールとしてのエッジ型バックライトの概念図である。 図1に示すエッジ型バックライトの側面拡大図である。 この発明の光源モジュールとしての直下型バックライトを用いた液晶表示装置の斜視図である。 図3におけるA‐A'矢視断面図である。 図4における直下型バックライトの断面拡大図である。 LEDバーがバックライト台座上に平行に配列された状態を示す図である。 従来の発光装置を用いたエッジ型バックライトの概念図である。 図7に示す従来のエッジ型バックライトの側面拡大図である。 従来の直下型バックライトの断面拡大図である。
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
・第1実施の形態
図1は、第1実施の形態の光源モジュールの一例としてのエッジ型バックライトにおける概念図である。
図1において、上記基板の一例としての帯状のプリント基板21上には、複数のLEDデバイス22が所定の間隔で一次元的に配列されている。尚、LEDデバイス22は、LED素子を蛍光体を含有する蛍光体含有樹脂で被覆して構成してもよい。また、プリント基板21における各LEDデバイス22の間には、点状の蛍光体含有樹脂である蛍光体ドット23が印刷されて配置されている。上記構成を有するプリント基板21は、その光放射面が導光板24の一端面でなる光入射面25に対向して設置されている。尚、導光板24は、アクリル,ポリカーボネイト,ガラス等の透明体によって構成されている。
上記構成を有するエッジ型バックライトにおいて、LEDデバイス22から出射された光は、導光板24の光入射面25から導光板24中に入射され、導光板24の内部における任意の場所で、一側面でなる光出射面26に対向する平面27に設けられた反射フィルムや反射ドットによって拡散反射されて、光出射面26から出射される。
上記蛍光体ドット23は、蛍光体微粒子を透光性のシリコーン樹脂に分散させた蛍光体含有樹脂を、プリント基板21上に印刷することによって形成されている。尚、この発明においては上記蛍光体含有樹脂の印刷方法について特に限定するものではなく、ドットプリンターによる印刷やスクリーン印刷による印刷方法が適用できる。但し、何れの印刷方法の場合にも、シート状のプリント基板に対して、複数の蛍光体ドット23をマトリクス状に形成した後、一方向に配列された各蛍光体ドット23間にLEDデバイス22をダイボンド等によって搭載する。そして、ワイヤボンディングを行った後、上記一方向に沿って分割して帯状のプリント基板21が得られる。
図2は、図1に示すエッジ型バックライトの光出射面26側から見た側面図における部分拡大図である。図2において、LEDデバイス22からの光線のうち光軸からの角度が小さい光線(d),(e),…は、導光板24内に入射される。ところが、上記光軸からの角度が大きい光線(f),(g),…は、導光板24の光入射面25で反射される。
第1実施の形態においては、一次元的に配列されている各LEDデバイス22の間に点状の蛍光体ドット23が配置されている。そのため、導光板24の光入射面25で反射された光線のうちの一部の光線(f),(g)は、蛍光体ドット23に入射される。その場合、蛍光体ドット23に含有されている蛍光体微粒子は、入射された光線によって励起されて発光する。そして、蛍光体微粒子の励起によって発光した蛍光体ドット23からの光線のうち光軸からの角度が小さい光線(h),(i)は、破線の矢印で示すように光入射面25から導光板24内に入射される。
すなわち、第1実施の形態においては、通常は迷光となるような上記導光板24の光入射面25で反射された光線(f),(g)によって、各LEDデバイス22の間に配置された蛍光体ドット23を発光させて、導光板24内に入射させることができる。したがって、プリント基板21上に設けられた蛍光体ドット23を発光点として利用することができ、本来のLEDデバイス22による発光点の略2倍の数の発光点を有することになる。
そのため、上記LEDデバイス22の発光斑や導光板24内への入射斑を減少させることができ、導光板24への入射光強度の分布に生ずるリップルを大幅に減少させることができる。
このように、上記導光板24の光入射面25側に生ずる入射光強度のリップルが発生するリップル発生領域28を、減少させることができる。そのために、導光板24の光入射面4側に生ずる、出射光強度に斑があるためバックライトとして使用できないデッドスペースを、少なくすることができるのである。
すなわち、第1実施の形態によれば、より均一な光強度が得られる光源モジュールを提供することができるのである。
さらには、上記プリント基板21上に設けられた発光点の数を本来のLEDデバイス22による発光点の略2倍にすることができるため、プリント基板21上に形成されるLEDデバイス22数を減らすことが可能になる。
尚、上記第1実施の形態においては、上記構成を有する光源モジュールをバックライトに使用する場合を例に説明している。しかしながら、この発明はバックライト用に限定するものではなく、平面発光板等にも使用することができる。
・第2実施の形態
図3は、光源モジュールの他の例としての直下型バックライトが用いられた液晶表示装置における斜視図である。また、図4は、図3におけるA‐A'矢視断面図である。
図3および図4において、本直下型バックライトは、複数のLEDバー31が平行に敷設されたバックライト台座32と、拡散板33を含む光学シート34とを、この順に積層して構成されている。この直下型バックライトには、液晶パネル35が積層されて、液晶パネル35のバックライトとして機能する。尚、個々のLEDバー31は、上記第1実施の形態におけるLEDデバイス22および蛍光体ドット23が形成されたプリント基板21と同じ構成を有している。
図5は、第2実施の形態における直下型バックライトの断面図である。図5において、上記基板の一例としての帯状のプリント基板36上には、複数のLEDデバイス37が所定の間隔で一次元的に配列されている。尚、LEDデバイス37は、LED素子を蛍光体を含有する蛍光体含有樹脂で被覆して構成してもよい。また、プリント基板36における各LEDデバイス37の間には、点状の蛍光体含有樹脂である蛍光体ドット38が印刷されて配置されている。こうして、LEDバー31が構成されている。
上記構成を有する複数のLEDバー31は、図6に示すように、バックライト台座32上に平行に配列されて敷設されて、面光源を形成している。そして、バックライト台座32は、複数のプリント基板36の光放射面が拡散板33の一側面でなる光入射面39に対向するように設置されている。
上記LEDデバイス37から出射された光は、拡散板33の光入射面39から拡散板33内に入射され、拡散板33内で拡散されて、光入射面39に対向する光出射面40から液晶パネル35に向けて出射される。
上記蛍光体ドット38は、上記第1実施の形態の場合と同様に、蛍光体微粒子を透光性のシリコーン樹脂に分散させた蛍光体含有樹脂を、プリント基板36上に、例えばドットプリンターによる印刷やスクリーン印刷による印刷方法によって形成されている。但し、何れの印刷方法の場合にも、シート状のプリント基板に対して、複数の蛍光体ドット38をマトリクス状に形成した後、一方向に配列された各蛍光体ドット38間にLEDデバイス37をダイボンド等によって搭載する。そして、ワイヤボンディングを行った後、上記一方向に沿って分割して帯状のプリント基板36が得られる。
上記LEDデバイス37から出射された光線のうち光軸からの角度が小さい光線(j),(k),…は、拡散板33内に入射される。しかしながら、上記光軸からの角度が大きい光線(l),(m),…は、拡散板33の入射面39で反射される。
第2実施の形態においては、上記一方向に配列されている各LEDデバイス37の間に点状の蛍光体ドット38が配置されている。そのために、拡散板33の光入射面39で反射された光線のうちの一部の光線(l),(m)は、蛍光体ドット38に入射される。その場合、蛍光体ドット38に含有されている蛍光体微粒子は、入射された光線によって励起されて発光する。そして、蛍光体微粒子の励起によって発光した蛍光体ドット38からの光線のうち光軸からの角度が小さい光線(n),(o)は、破線の矢印で示すように光入射面39から拡散板33内に入射される。
すなわち、第2実施の形態においては、通常は迷光となるような拡散板33の入射面39で反射された光線(l),(m)によって、各LEDデバイス37の間に配置された蛍光体ドット38を発光させて、拡散板33内に入射させることができる。したがって、プリント基板36上に設けられた蛍光体ドット38を、発光点として利用することができ、本来のLEDデバイス37による発光点の略2倍の数の発光点を有することになる。
そのため、上記LEDデバイス37の発光斑や拡散板33内への入射斑を減少させることができ、拡散板33への入射光強度の分布に生ずるリップルを大幅に減少させることができる。
このように、上記拡散板33の光入射面39側に生ずる入射光強度のリップルが発生するリップル発生領域41を、減少させることができる。そのため、拡散板33の光入射面39側に生ずる、出射光強度に斑があるためバックライトとして使用できないデッドスペースを、少なくすることができるのである。
すなわち、第2実施の形態によれば、より均一な光強度が得られる光源モジュールを提供することができるのである。
また、上記拡散板33の光入射面39側に生ずるデッドスペースをより少なくすることができるため、その分だけ拡散板33の厚み(つまり、直下型バックライトの厚み)を薄くすることができる。したがって、直下型バックライトを用いる液晶表示装置等の装置の厚みも薄く形成することができるのである。
さらには、上記プリント基板36上に設けられた発光点の数を本来のLEDデバイス37による発光点の略2倍にすることができるため、バックライト台座32上に配列されるLEDデバイス37の数を、減らすことが可能になる。
さらに、複数の上記帯状のプリント基板36(LEDバー31)を平行に配列して面光源を形成するので、上記面光源の形成が容易であると共に、プリント基板36を上記第1実施の形態におけるプリント基板21としても用いることができる。
尚、上記第2実施の形態においては、LEDデバイス37が所定の間隔で一次元的に配列された帯状のプリント基板36における各LEDデバイス37の間に、蛍光体ドット38が配置されたLEDバー31を、バックライト台座32上に平行に配列して、面光源を形成している。しかしながら、この発明はこれに限定されるものではなく、LEDデバイスが所定の間隔で一次元的に配列された帯状の第1プリント基板と、蛍光体ドットが上記所定の間隔で一次元的に配置された帯状の第2プリント基板とを、バックライト台座上に平行に配列して、矩形に配置された4個の上記LEDデバイスの略中央に上記蛍光体ドットが位置するように面光源を形成してもよい。
この場合には、上記LEDデバイスが搭載された帯状の第1プリント基板と、蛍光体ドットが形成された帯状の第2プリント基板とを、夫々の専用の工程で形成することができる。したがって、LEDデバイス37と蛍光体ドット38とが設けられた帯状のプリント基板36を形成する場合に比べて、各基板の形成が容易になる。
また、上記第2実施の形態においては、上記構成を有する光源モジュールをバックライトに使用する場合を例に説明している。しかしながら、この発明はバックライト用に限定するものではなく、シーリングライトや平面発光板等にも使用することができる。
ところで、上記第1実施の形態および上記第2実施の形態において、プリント基板21およびプリント基板36上に印刷されている蛍光体ドット23,38に含有されている蛍光体は、LEDデバイス22,37からの光の波長を他の波長の光に変換できる。そのため、上記各実施の形態における擬似的な点光源としての機能の他に、LEDデバイス22,37からの光の色を補正する機能をも有する。したがって、例えば、青色LEDを黄色蛍光体を含有する蛍光体含有樹脂で被覆してなる疑似白色LEDをLEDデバイス22,37として用い、赤色蛍光体を含有する蛍光体含有樹脂を蛍光体ドット23,38として用いることによって、LEDデバイス22,37の赤色成分を蛍光体ドット23,38で補償することができる。
その他、青色LEDを赤色および緑色蛍光体を含有する蛍光体含有樹脂で被覆したLEDデバイス22,37を用い、黄色あるいは黄緑色蛍光体を含有する蛍光体ドット23,38を用いることによって、4色カラーフィルターを使用した液晶ディスプレイの場合におけるLEDデバイス22,37の黄色成分を補償することができる。
ここで、上記LEDデバイス22,37からの光の色と蛍光体ドット23,38中の蛍光体の色との組合せは上述した組合せに限定されるものではなく、目的に応じて適宜選択した色を組合せればよい。
尚、上記各実施の形態においては、上記光源としてLEDデバイス22,37を用いているが、蛍光体の励起光を出射できればこれに限るものではない。
21,36…プリント基板、
22,37…LEDデバイス、
23,38…蛍光体ドット、
24…導光板、
25,39…光入射面、
26,40…光出射面、
28,41…リップル発生領域、
31…LEDバー、
32…バックライト台座、
33…拡散板、
34…光学シート、
35…液晶パネル。

Claims (4)

  1. 基板と、
    上記基板の一面上に搭載された複数の光源と、
    上記基板の上記一面上における各光源の間に設けられると共に、蛍光体含有樹脂でなる複数の蛍光体ドットと、
    光入射面を有すると共に、上記光入射面を上記基板の上記一面に対向させて配置された光学シートと
    を備えたことを特徴とする光源モジュール。
  2. 請求項1に記載の光源モジュールにおいて、
    上記基板は、帯状の基板であり、
    上記複数の光源は、上記帯状の基板上に直線状に配列されており、
    上記複数の蛍光体ドットは、上記帯状の基板上における各光源の間に設けられており、
    上記光学シートは、上記光入射面が一端面であり、上記一端面に略直交する一側面が光出射面となる導光板である
    ことを特徴とする光源モジュール。
  3. 請求項1に記載の光源モジュールにおいて、
    上記基板は、帯状の基板であり、
    上記複数の光源は、上記帯状の基板上に直線状に配列されており、
    上記複数の蛍光体ドットは、上記帯状の基板上における各光源の間に設けられており、
    上記光源および上記蛍光体ドットが設けられた複数の上記帯状の基板は、平行に配列されて面光源を形成しており、
    上記光学シートは、上記光入射面が一側面であり、上記一側面に対向する他側面が光出射面となる拡散板である
    ことを特徴とする光源モジュール。
  4. 請求項1に記載の光源モジュールにおいて、
    上記基板は、上記複数の光源が一面上に直線状に配列された帯状の第1基板と、上記複数の蛍光体ドットが一面上に直線状に配列された上記第1基板とは異なる帯状の第2基板とが、平行に且つ交互に配列されてなり、
    上記光学シートは、上記光入射面が一側面であり、上記一側面に対向する他側面が光出射面となる拡散板である
    ことを特徴とする光源モジュール。
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