JP5865065B2 - 面発光装置、画像表示装置、及びテレビジョン受像装置 - Google Patents

面発光装置、画像表示装置、及びテレビジョン受像装置 Download PDF

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Description

本発明は、エッジライト方式のバックライトを有する面発光装置、並びに該面発光装置を備える画像表示装置及びテレビジョン受像装置に関する。
液晶表示装置は、薄型、低消費電力を特徴とし、近年、その表示品位の向上により、従来のCRTに代わるディスプレイとして普及しており、テレビジョン受像機(以下、TV受像機という)の画像表示装置としても幅広く用いられている。液晶表示装置は、自己発光型のデバイスとは異なり、光源としてのバックライトを必要とし、液晶の電気光学特性により決定される光透過率を制御して画像を表示する。
バックライトにはエッジライト方式(サイドライト方式、導光板方式)と直下型方式とがある。エッジライト型のバックライトを有する液晶表示装置の場合、矩形箱状のシャーシに、導光板、光学シート、及び光源モジュールを収納してなるバックライトユニットを液晶表示パネルの背面に配して構成される。光源モジュールは、細長い基板の平面に、複数のLEDを実装してなる。バックライトユニットが両側のエッジライト型である場合、光源モジュールは、矩形板状の導光板の一対の長側面に配される。LEDから発光し、導光板の長側面に入射した光は導光板の主面から出射して、液晶表示パネルの背面を照射する。
図9は、従来のエッジ型のバックライトを有するバックライトユニットのシャーシ1を示す平面図、図10はシャーシ1の角部の拡大平面図である。なお、図9及び図10において、導光板を省略している。
シャーシ1は両短手縁部の略中央部に位置決めピン15を、両長手縁部の端部に位置決めピン17を備えている。
シャーシ1の両短辺には導光板ホルダ12がそれぞれ設けられており、導光板ホルダ12は導光板(図示せず)の両短辺側部分を載置した状態で導光板を支持する。導光板の両短手縁部には、後述する突起部12aに対応する凹部が形成されている。導光板ホルダ12は、長手縁部の複数箇所に矩形の突起部12aを有し、長手方向の略中央部に、シャーシ1の位置決めピン15に対応する位置決めピン挿通孔12bを有する。導光板ホルダ12は、位置決めピン挿通孔12bに位置決めピン15を挿通してシャーシ1上に位置決めした後、長手方向の複数箇所でビス16によりシャーシ1にビス止めされる。そして、導光板ホルダ12の前記突起部12aに導光板の対応する凹部を嵌合した状態で、導光板が導光板ホルダ12上に載置され、固定される。
そして、シャーシ1の両長辺にヒートスプレッダ11がそれぞれ設けられている。ヒートスプレッダ11は平面視においてシャーシ1の長辺に沿って延びる矩形板状をなしており、長手両縁部側に突設され、複数箇所でシャーシ1にビス13によりビス止めする固定部11c,11dを有する。そして、ヒートスプレッダ11の外側の長手縁部から、直角に光源支持部11eが突出している。光源支持部11eはLEDを内側に向ける状態で光源モジュールを支持する。そして、ヒートスプレッダ11は、固定部11dの端部に、位置決めピン17に対応する位置決めピン挿通孔11fを有する。ヒートスプレッダ11は、位置決めピン挿通孔11fに位置決めピン17を挿通してシャーシ1上に位置決めした後、長手方向の複数箇所でビス13によりシャーシ1にビス止めされる。光源支持部11eにLEDが設けてあり、LEDにより生じた熱は、ヒートスプレッダ11を伝熱してシャーシ1の底面から放熱される。図9に示すように、ヒートスプレッダ11と導光板ホルダ12とはシャーシ1の角部で嵌合されている。
図11は導光板2、ヒートスプレッダ11、及び導光板ホルダ12の配置を示す模式的平面図、図12は導光板2、ヒートスプレッダ11、及び導光板ホルダ12の配置を示す模式的斜視図である。
図11に示すように、導光板ホルダ12をシャーシ1上に位置決めピン15により取り付ける際に、取付誤差aが生じる。そして、ヒートスプレッダ11をシャーシ1上に位置決めピン17により取り付ける際に、取付誤差bが生じる。従って、図11及び図12に示すように、導光板2とLED4とのクリアランスの誤差は、部品公差をαとした場合、(a+b+α)となる。このように、前記クリアランスは部品の取付誤差に影響されるため、変化幅が大きく、該クリアランスを一定に保持するのは困難である。該クリアランスの誤差が大きい場合、液晶表示パネルにおいて面方向に輝度ムラが生じる、製品間で輝度(光学特性)誤差がある等の品位上の問題が生じることになる。
特許文献1には、導光板とLEDとのクリアランスを一定に保つため、シャーシ上にヒートスプレッダをスライドさせる構造を設け、さらに導光板とヒートスプレッダとを接着剤で固定し、導光板とLEDとが一体化して動くようにしたバックライトユニットの発明が開示されている。
特許文献2には、導光板及び光源をそれぞれヒートスプレッダにビスで固定することで、導光板とLEDとのクリアランスを一定に保持するようにした面状照明装置の発明が開示されている。
特許文献3には、導光板とLEDとをコの字状のカバー(クリップ状)で固定して一体化することで、導光板とLEDとのクリアランスを一定に保持するようにした面状照明装置の発明が開示されている。
特開2011−134715号公報 特開2009−277641号公報 特開2004−39570号公報
特許文献1の場合、導光板とヒートスプレッダとを接着剤で固定する必要があり、作業が煩雑であるという問題がある。
特許文献2の場合、導光板にビス孔を設ける必要があり、導光板のコストアップに繋がるとともに、輝度ムラ等が生じて表示品位が悪くなるという問題がある。
特許文献3の場合、バー状の光源がカバー部材で被覆されるので放熱されにくいという問題がある。
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で導光板と光源とのクリアランスの誤差を小さくして導光板への入光効率を一定にし、放熱性を損なうことなく、表示パネルの面方向の輝度ムラ及び製品間の輝度誤差を抑制することができ、前記クリアランスの設計値を小さくして輝度を向上させることができる面発光装置、並びに該面発光装置を備える画像表示装置及びテレビジョン受像装置を提供することを目的とする。
本発明に係る面発光装置は、複数の光源を有する基板と、矩形板状をなし、矩形板の長手の縁部から直角に突出した光源支持部を有し、該光源支持部により前記基板を支持し前記光源の熱を放熱する放熱板と、前記光源からの光を側面から入射して主面から出射する導光板と、該導光板を支持する導光板支持板と、前記放熱板の矩形板部分及び前記導光板支持板が底面に取り付けられるシャーシとを備える面発光装置であって、前記放熱板を前記導光板支持板に固定してあり、前記放熱板は、前記側面と前記基板とが対向する方向に長い孔にビスを挿通した状態で前記シャーシに固定してあることを特徴とする。
本発明に係る面発光装置は、前記放熱板は前記導光板支持板に、ピンにより固定してあることを特徴とする。
本発明に係る面発光装置は、前記導光板及び前記導光板支持板は、略等しい熱膨張係数を有する材料からなることを特徴とする。
本発明に係る面発光装置は、前記導光板は、一側面から前記光源の光を入射するように構成され、前記放熱板の前記導光板支持板側の端部を、前記導光板支持板の前記光源側の端部に重ね合わせるように構成され、前記ピンは、前記導光板支持板側の前記光源側の端縁部寄りに設けられていることを特徴とする。
本発明に係る画像表示装置は、上述の面発光装置と、該面発光装置からの光を用いて画像を表示する表示パネルとを備えることを特徴とする。
本発明に係るテレビジョン受像装置は、テレビ放送信号を受信する受信部と、上述の画像表示装置とを備え、前記受信部が前記テレビ放送信号を受信して前記画像表示装置の前記表示パネルにテレビ画像を表示することを特徴とする。
本発明においては、放熱板と導光板支持板とが一体化しており、導光板支持板は導光板とも一体化され、すなわち放熱板、導光板支持板、及び導光板が一体化されるので、導光板支持板のシャーシへの取付誤差がある場合でも、導光板と基板とのクリアランスには影響しない。従って、前記クリアランスの誤差は、放熱板の導光板支持板への取付誤差、並びに放熱板、導光板支持板、及び導光板の部品公差のみに基づくことになり、小さくすることができる。よって、導光板への入光効率が一定になる。そして、前記クリアランスの誤差が小さくなることで該クリアランスの設計値を小さくすることができ、これにより入射効率を向上させることができる。
また、本発明の面発光装置は、ピンにより放熱板を前記導光板支持板に位置決めしてシャーシに固定することで、作業性が良好になる。そして、特許文献2のように導光板にビス孔を設けることで輝度ムラが生じることもない。さらに、特許文献3と異なり、放熱板の放熱性も良好である。
本発明においては、放熱板は、導光板の入射側面と基板とが対向する方向に長いビス挿通孔を有するので、該方向に放熱板をスライドさせて導光板支持板上に位置決めすることができる。従って、放熱板をビス止めするためのシャーシ上のビス穴の位置誤差が吸収され、導光板と基板とのクリアランスの誤差を小さくすることができる。
本発明においては、導光板及び前記導光板支持板は、略等しい熱膨張係数を有する材料からなるので、熱膨張及び収縮時に導光板と基板とのクリアランスの変化を抑制することができる。
本発明においては、片側エッジライト方式の場合に、放熱板が導光板支持板に固定される部分と、放熱板に支持された基板の平面との距離が短いので、熱膨張及び収縮時に導光板と基板とのクリアランスが変化するのを抑制することができる。
本発明の画像表示装置においては、面発光装置の導光板への入光効率が安定しているので、表示パネルの輝度ムラ及び製品間の輝度誤差が抑制される。そして、前記クリアランスの誤差が小さくなることで該クリアランスの設計値を小さくすることができ、これにより入射効率を向上させることができるので、輝度を向上させることができる。
本発明のテレビジョン受像装置においては、面発光装置の導光板への入光効率が安定しているので、表示パネルの輝度ムラ及び製品間の輝度誤差が抑制され、輝度を向上させることができる。
本発明の面発光装置によれば、放熱板と導光板支持板とが一体化しており、放熱板、導光板支持板、導光板が一体化されるので、導光板支持板のシャーシへの取付誤差がある場合でも、導光板と、光源を有する基板とのクリアランスには影響しない。従って、前記クリアランスの誤差は、放熱板の導光板支持板への取付誤差、並びに放熱板、導光板支持板、及び導光板の部品公差のみに基づくことになり、小さくすることができる。よって、導光板への入光効率が一定になる。従って、本発明の面発光装置を備える画像表示装置、テレビ受像装置において、表示パネルの面方向の輝度ムラ及び製品間の輝度誤差が抑制される。さらに、前記クリアランスの誤差が小さくなることで該クリアランスの設計値を小さくすることができ、これにより入射効率を向上させることができるので、表示パネルの輝度を向上させることができる。
そして、本発明の面発光装置によれば、ピンにより放熱板を前記導光板支持板に位置決めしてシャーシに固定することで、作業性が良好になる。そして、特許文献2のように導光板にビス孔を設けることで輝度ムラが生じることもない。さらに、特許文献3と異なり、放熱板の放熱性も良好である。
本発明の実施の形態に係るテレビジョン受像機を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る液晶表示装置を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る液晶表示装置を示す縦断面図である。 本発明の実施の形態に係るヒートスプレッダ及び導光板ホルダのシャーシへの取り付け部分を示す斜視図である。 図4の拡大図である。 ヒートスプレッダの導光板ホルダへの取り付け部分を示す断面図である。 導光板、ヒートスプレッダ、及び導光板ホルダの配置を示す模式的平面図である。 導光板、ヒートスプレッダ、及び導光板ホルダの配置を示す模式的斜視図である。 従来のエッジ型のバックライトを有するバックライトユニットのシャーシを示す平面図である。 従来のバックライトユニットのシャーシの角部を示す拡大平面図である。 従来のバックライトユニットの導光板、ヒートスプレッダ、及び導光板ホルダの配置を示す模式的平面図である。 従来のバックライトユニットの導光板、ヒートスプレッダ、及び導光板ホルダの配置を示す模式的斜視図である。
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
図1は、本発明に係るテレビジョン受像機(テレビジョン受像装置:以下、TV受像機という)100を示す斜視図である。TV受像機100は、後述するバックライトユニット9(面発光装置)を含む液晶表示装置(画像表示装置)10と、該液晶表示装置10を挾むようにして収容するキャビネット20,30と、電源40と、チューナ50と、スタンド60とを備える。液晶表示装置10は、全体として横長の略直方体をなし、縦置き状態でキャビネット20,30内に収容されている。
図2は液晶表示装置10を示す斜視図、図3は液晶表示装置10を示す縦断面図である。
液晶表示装置10は、液晶表示パネル7と、液晶表示パネル7の背面側に配された片側エッジライト型のバックライトユニット9とを備えている。液晶表示パネル7の表示面側にベゼル8が取り付けられている。そして、表示動作の際には、バックライトユニット9から面状の光が出射され、その光によって液晶表示パネル7の背面が照明される。
液晶表示パネル7は、液晶層と、一対のガラス基板と、偏光板とを有する。一対のガラス基板はシール材を挟んで互いに貼り合わされており、その間に液晶層が挟持されている。そして、偏光板は、一対のガラス基板の液晶層側とは反対側の面上にそれぞれ配されている。
バックライトユニット9は、シャーシ1と、導光板2と、光源モジュール5と、光学シート6とを有する。シャーシ1は、液晶表示パネル7側が開口された略箱状をなす。そして、シャーシ1に、導光板2、光学シート6及び光源モジュール5が収納される。
導光板2は矩形板状をなし、液晶表示パネル7側に対向する主面2aと、主面2aの反対面でシャーシ1に対向する裏面と、一対の長側面と、一対の短側面とを有する。そして、一方の長側面である側面2bが、導光板2内に光を導入するための光入射面として機能し、側面2bから導光板2内へ導入された光は、導光板2の主面2aから液晶表示パネル7側に向かって出射する。また、導光板2の両短手縁部には、後述する突起部12aに対応する凹部が形成されている。
光学シート6は、拡散シート、レンズシート及びDBEFシート(反射型偏光シート)等を含むシート群であり、導光板2の主面2a上に載置されている。そして、この光学シート6によって、導光板2の主面2aから出射された光の拡散及び集光等が行われる。
光源モジュール5は、導光板2内へ導入する光を生成するためのものであり、導光板2の側面2b側に配されている。光源モジュール5は基板3を有し、該基板3の平面には、複数のLED4が実装されている。基板3は、主面2aの長辺に沿って延び、前記平面に実装された複数のLED4が導光板2の側面2bと対向するように配される。
図4はバックライトユニット9における、ヒートスプレッダ11及び導光板ホルダ12のシャーシ1への取り付け部分を示す斜視図、図5は図4の拡大図、図6はヒートスプレッダ11の導光板ホルダ12への取り付け部分を示す断面図である。なお、図4乃至図6において、導光板は省略している。
上述した従来のバックライトユニットと同様に、導光板ホルダ12は、シャーシ1の両短辺に設けられており、導光板2の両短辺側部分を載置した状態で導光板2を支持する。導光板ホルダ12は、長手縁部の複数箇所に矩形の突起部12aを有し、長手方向の略中央部に、シャーシ1の位置決めピン15に対応する位置決めピン挿通孔12bを有し、短手縁部には位置決めピン14が設けられている。導光板ホルダ12は、位置決めピン挿通孔12bにシャーシ1の位置決めピン15を挿通してシャーシ1上に位置決めした後、長手方向の複数箇所でビス16によりシャーシ1にビス止めされる。そして、導光板ホルダ12の前記突起部12aに導光板の対応する凹部を嵌合した状態で、導光板2が導光板ホルダ12上に載置され、固定される。導光板2及び導光板ホルダ12は略等しい熱膨張係数を有する材料からなるのが好ましく、例えば、ともにポリカーボネートからなる場合が挙げられる。
本実施の形態のバックライトユニット9は片側エッジライトタイプであるので、ヒートスプレッダ11はシャーシ1の一長辺に設けられている。ヒートスプレッダ11は平面視においてシャーシ1の長辺に沿って延びる矩形板状をなしており、長手両縁部側に突設され、複数箇所でシャーシ1にビス13によりビス止めする固定部11c,11dを有する。そして、ヒートスプレッダ11の外側の長手縁部から、直角に光源支持部11eが突出している。光源支持部11eはLED4を内側に向ける状態で光源モジュール5を支持する。固定部11c,11dの各ビス止め箇所には、導光板2の端面2bに向かう方向(図4及び図5の上下方向)に長い長円状をなし、ビス13を挿通するビス挿通孔11aを有する。ヒートスプレッダ11の導光板ホルダ12側の端部には、位置決めピン14を挿通する位置決めピン挿通孔11bを有する。
導光板ホルダ12の端部にヒートスプレッダ11の端部を重ね、ヒートスプレッダ11の位置決めピン挿通孔11bに、導光板ホルダ12に設けられた位置決めピン14を挿通して、ヒートスプレッダ11を導光板ホルダ12上に位置決めする。図6に示すように、導光板ホルダ12の端部は下部がヒートスプレッダ11側に延出し、ヒートスプレッダ11の端部の上部が導光板ホルダ12側に延出しており、ヒートスプレッダ11と導光板ホルダ12とは面一になるように嵌合される。ビス挿通孔11aは上述したように長円状をなし、遊びを有するので、ヒートスプレッダ11を上下方向にスライドさせて、導光板ホルダ12上にヒートスプレッダ11を位置決めすることができる。従って、シャーシ1に設けられている、ビス13をビス止めするためのビス穴の寸法公差に影響されずに、位置決めが行われる。そして、ヒートスプレッダ11は、長手方向の複数箇所でビス13によりシャーシ1にビス止めされる。
なお、ヒートスプレッダ11と導光板ホルダ12とが重ね合わせ部分で面一になるように構成する場合には限定されない。また、位置決めピン挿通孔11bに位置決めピン14を挿通して位置決めする場合には限定されず、ヒートスプレッダ11及び導光板ホルダ12の一方に切り欠きを設け、他方に該切り欠きに係止させる突起部を設けて、ヒートスプレッダ11を導光板ホルダ12に位置決めすることにしてもよい。
図7は導光板2、ヒートスプレッダ11、及び導光板ホルダ12の配置を示す模式的平面図、図8は導光板2、ヒートスプレッダ11、及び導光板ホルダ12の配置を示す模式的斜視図である。
図7に示すように、導光板ホルダ12をシャーシ1上に位置決めピン15により取り付ける際に、取付誤差aが生じる。しかし、ヒートスプレッダ11は導光板ホルダ12と一体化されているので、取付誤差a分、位置決めピン15の位置も動く。そして、導光板2も導光板ホルダ12に一体化されるので、導光板2とLED4とのクリアランスには取付誤差aは影響しないことになる。さらに、上述したように、ビス挿通孔11aは長円状をなし、シャーシ1のヒートスプレッダ11を取り付けるためのビス穴の寸法公差を吸収するので、ヒートスプレッダ11のシャーシ1への取り付けにより前記クリアランスが変化するのが抑制されている。
従って、導光板2とLED4とのクリアランスの誤差は、ヒートスプレッダ11の導光板ホルダ12への取付誤差をb、部品公差をαとした場合、(b+α)となり、図11及び図12に示す従来のバックライトユニットのクリアランスの誤差である、(a+b+α)と比較して縮小している。
そして、本実施の形態においては、導光板2及び導光板ホルダ12がともにポリカーボネートからなり、熱膨張係数が等しいので、熱膨張及び収縮時に、導光板2及び導光板ホルダ12の伸縮の差により導光板2とLED4とのクリアランスが変化することがない。なお、導光板2及び導光板ホルダ12を同一材料から構成する場合には限定されないが、略熱膨張係数が等しい材料を用いるのが上記観点から好ましい。
導光板ホルダ12の導光板2と嵌合する突起部12aも光源モジュール5側に設けて、前記クリアランスの熱膨張及び収縮による影響を受けにくくするのが好ましい。
そして、位置決めピン14と、ヒートスプレッダ11に支持された基板3の平面との距離を短くすることにより、熱膨張及び収縮時に前記クリアランスの変化を抑制することができる。
以上のように、本実施の形態においては、導光板2とLED4とのクリアランスの誤差が低減化されているので、液晶表示装置10で、バックライトユニット9の光源モジュール5から導光板2への入光効率が一定化し、液晶表示パネル7の面方向の輝度ムラ及び製品間の輝度誤差が抑制される。
そして、前記クリアランスの誤差が小さくなることで、前記クリアランスの設計値を小さくすることができ、これにより入射効率を向上させ、液晶表示パネル7の輝度を向上させることができる。
また、本実施の形態のバックライトユニット9においては、位置決めピン14よりヒートスプレッダ11を導光板ホルダ12に位置決めした上で、シャーシ1に固定するので、作業性は良好である。そして、特許文献2のように導光板2にビス孔を設けることで輝度ムラが生じることもない。さらに、特許文献3と異なり、ヒートスプレッダ11の放熱性は良好である。
なお、本実施の形態においては、バックライトユニット9が片側エッジライト方式である場合につき説明しているがこれに限定されるものではなく、本発明の面発光装置は両側エッジライト方式のバックライトにも適用することができる。
今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲と均等の意味及び特許請求の範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
1 シャーシ
2 導光板
3 基板
4 LED
5 光源モジュール
6 光学シート
7 液晶表示パネル
9 バックライトユニット
10 液晶表示装置
11 ヒートスプレッダ
11a ビス挿通孔
11b 位置決めピン挿通孔
11c、11d 固定部
11e 光源支持部
12 導光板ホルダ
12a 突起部
12b 位置決めピン挿通孔
13、16 ビス
14、15 位置決めピン
20、30 キャビネット
40 電源
50 チューナ
60 スタンド
100 TV受像機

Claims (6)

  1. 複数の光源を有する基板と、矩形板状をなし、矩形板の長手の縁部から直角に突出した光源支持部を有し、該光源支持部により前記基板を支持し前記光源の熱を放熱する放熱板と、前記光源からの光を側面から入射して主面から出射する導光板と、該導光板を支持する導光板支持板と、前記放熱板の矩形板部分及び前記導光板支持板が底面に取り付けられるシャーシとを備える面発光装置であって
    前記放熱板を前記導光板支持板に固定してあり、
    前記放熱板は、前記側面と前記基板とが対向する方向に長い孔にビスを挿通した状態で前記シャーシに固定してあることを特徴とする面発光装置。
  2. 前記放熱板は前記導光板支持板に、ピンにより固定してあることを特徴とする請求項1に記載の面発光装置。
  3. 前記導光板及び前記導光板支持板は、略等しい熱膨張係数を有する材料からなることを特徴とする請求項1又は2に記載の面発光装置。
  4. 前記導光板は、一側面から前記光源の光を入射するように構成され、
    前記放熱板の前記導光板支持板側の端部を、前記導光板支持板の前記光源側の端部に重ね合わせるように構成され、
    前記ピンは、前記導光板支持板側の前記光源側の端縁部寄りに設けられていることを特徴とする請求項2又は3に記載の面発光装置。
  5. 請求項1からまでのいずれか1項に記載の面発光装置と、
    該面発光装置からの光を用いて画像を表示する表示パネルと
    を備えることを特徴とする画像表示装置。
  6. テレビ放送信号を受信する受信部と、
    請求項に記載の画像表示装置と
    を備え、
    前記受信部が前記テレビ放送信号を受信して前記画像表示装置の前記表示パネルにテレビ画像を表示することを特徴とするテレビジョン受像装置。
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