(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つ以上の光源と、該光源からの光を液晶パネル側に導いて照射する導光板と、前記光源及び導光板が固定されるシャーシと、前記導光板の光出射側に配置された、前記導光板からの光を入射して拡散するための光学部材とを有し、前記導光板を複数個配列して構成されるバックライトユニットにおいて、
前記複数の導光板毎に光の強度が制御可能に構成されており、
前記光学部材の光入射面と前記導光板までの距離をｈ、前記導光板の光出射面からの出射光の輝度ピーク値に対して輝度が５０％となる光線を半値光とした場合に該半値光の出射光線角度をθとしたとき、
１５．０ｍｍ＞ｈ、２０°≦θ≦６０°の条件を満たすことを特徴とするバックライトユニット。
【請求項２】
請求項１に記載のバックライトユニットにおいて、前記複数の導光板が、第１の方向もしくは該第１の方向と直交する第２の方向、或いは第１及び第２の方向に結合された連続体で構成されることを特徴とするバックライトユニット。
【請求項３】
請求項１に記載のバックライトユニットにおいて、前記ある導光板の中心から隣接する導光板の方向に距離Ｌ離れた地点、及び前記方向と直交する方向に距離Ｗ離れた地点でのそれぞれの光強度Ｉが、前記ある導光板の中心輝度を１としたとき、
０．１≦Ｉ≦０．６
の条件を満たすことを特徴とするバックライトユニット。
【請求項４】
請求項３に記載のバックライトユニットにおいて、
前記導光板は、前記光源からの光を該導光板の出射面方向に所定角度範囲内に導く微細光反射要素を有することを特徴とするバックライトユニット。
【請求項５】
請求項４に記載にバックライトユニットにおいて、前記微細光反射要素は、プリズム、マイクロレンズ、微細円錐台、凹凸溝、またはブラスト成形面であることを特徴とするバックライトユニット。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載のバックライトユニットを搭載し、液晶パネル、電源回路、信号処理回路、及び構造体を組み合わせたことを特徴とする映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像表示装置及びそれに用いられるバックライトユニットに関し、特に薄型化、高画質化に有利で、かつエリア調光（ローカルディミング）を行うのに好適なバックライトユニットおよびそれを用いた映像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置のバックライトユニットとして、例えば下記特許文献１に記載のようなサイドライト方式が用いられている。しかし、光源が画面の端に集中して配置されるため、放熱が困難であり、かつエリア調光及び大型化が困難という課題があった。これを解決する方式として、例えば下記特許文献２に記載のような、液晶パネルの背面に光源を多数敷き詰めてバックライトを構成する、いわゆる直下方式が知られている。
【０００３】
しかしながら、直下方式の場合は、薄型化を実現するためには光源数を増やす必要があるため、コストおよび消費電力が上昇してしまう。また、直下方式において光源数を減らそうとする場合、輝度ムラを低減するためには厚さ（光源から液晶パネルまでの距離）を増加させなければならず、映像表示装置の薄型化に不利となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2008-103162号公報
【特許文献２】特開2008-103200号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記サイドライト方式及び直下方式における各種過大に鑑みて為されたものであり、バックライトユニットの薄型化、高画質化（例えば高い動画コントラスト）に有利で、エリア調光（ローカルディミング）を行うのに好適なバックライトユニットおよびそれを用いた映像表示装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、少なくとも一つ以上の光源と、該光源からの光を液晶パネル側に導いて照射する導光板と、前記光源及び導光板が固定されるシャーシとを有し、前記導光板を複数個配列して構成されるバックライトユニットにおいて、前記バックライトユニットの照射面から導光板までの距離をｈ、前記導光板の光出射面からの出射光の半値光強度を示す角度をθとしたとき、１５．０ｍｍ＞ｈ、２０°≦θ≦６０°の条件を満たすことを特徴とする。
【０００７】
また本発明は、導光板の光入射部から端部までの長さをＬ、導光板の幅をＷ、前記バックライトユニットの照射面から導光板までの距離をｈとしたとき、１５．０ｍｍ＞ｈであり、かつ、ある導光板の中心から隣接する導光板の方向に距離Ｌ離れた地点、及び前記方向と直交する方向に距離Ｗ離れた地点でのそれぞれの光強度Ｉが、前記ある導光板の中心輝度を１としたとき、０．１≦Ｉ≦０．６の条件を満たすことを特徴とする。
【０００８】
上記複数の導光板が、第１の方向（例えば画面の水平方向）もしくは該第１の方向と直交する第２の方向（例えば画面の垂直方向）、或いは第１及び第２の方向に結合された連続体で構成されてもよい。また上記導光板の光出射側に、該前記導光板からの光を入射して拡散するための拡散板を配置し、前記バックライトユニットの照射面を前記拡散板の光入射面としてもよい。
【０００９】
また、上記導光板は、前記光源からの光を該導光板の出射面方向に所定角度範囲内に導く微細光反射要素を有してもよく、その微細光反射要素は、プリズム、マイクロレンズ、微細円錐台、凹凸溝、またはブラスト成形面であってもよい。
【００１０】
上述のバックライトユニットを搭載し、液晶パネル、電源回路、信号処理回路、及び構造体を組み合わせて映像表示装置が構成される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、薄型化、高画質化（例えば高輝度、高い動画コントラスト、高い輝度均一性）に有利で、エリア調光（ローカルディミング）を行うのに好適なバックライトユニットおよびそれを用いた映像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施例に係るバックライトユニットの画面垂直方向断面図。
【図２】本発明第１実施例に係るバックライトユニットの鳥瞰図を示す図。
【図３】連結導光板の一例を示す画面垂直方向の断面図。
【図４】連結導光板の一例を示す画面水平方向の断面図。
【図５】本発明第１実施例に係るバックライトユニットの配光分布を示す図。
【図６】光の出射角度と光強度との関係を示す図
【図７】本発明第１実施例に係るバックライトユニットの輝度分布特性を示す図。
【図８】本発明の第２実施例を示す図。
【図９】本発明の第３実施例を示す図。
【図１０】本発明の第４実施例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明における実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明の第１実施例に係るバックライトユニット断面図を示しており、この図１を参照して第１実施例について説明する。尚、図１は、本実施例にかかるバックライトユニットの画面垂直方向の断面を示しているが、画面水平方向の断面において図１に示すような構成としてもよい。
【００１５】
図１において、本実施例に係るバックライトユニットは、光を放出する複数の光源１（ａ）、１（ｂ）と、この光源１（ａ）、１（ｂ）のそれぞれからの光を紙面上方に導いて出射する導光板２（ａ）、２（ｂ）と、導光板２のそれぞれの背面側に設けられ、導光板２の背面から出射されるひかりを反射して誌面上方に導くための反射部材７、これら光源１、導光板２及び反射部材７が取り付けられる基板６と、この基板６が固定されるシャーシ３とを有している。バックライトの上面側、すなわち光出射側には、拡散板や拡散シート、及び／またはプリズム、微細レンズ或いは微細パターンが付されたシートなどを含む光学部材５が設けられており、これにより導光板２（ａ）、２（ｂ）からの光を拡散して空間的な（バックライトの光出射面における）輝度の均一性を向上している。かかる光学部材５は、微細周期構造やレンズ効果などの光の拡散効果や再帰効果などを有してもよく、そのようにすれば、さらに輝度の均一性が向上する。このように本実施例では、図１に示されるように、光源及び導光板の組が複数、画面垂直方向に配列されているが、画面水平方向に複数配列されている。また図１では図示の簡便のために光源及び導光板を２つのみ示しているが、当然これよりも多くしてもよい。
【００１６】
本実施例では、光源１（ａ）、（ｂ）は、例えば電極面に対して平行な方向に光を放出するサイドビュー型の発光ダイオード（ＬＥＤ）が用いられ、このサイドビュー型のＬＥＤが、シャーシ３の底面と平行に配置された平板状の基板６に実装されている。これにより、光源からのかかるサイドビュー型ＬＥＤは、セラミックパッケージあるいは長寿命樹脂パッケージなどで構成されるものを用いてもよい。また、光源としてサイドビュー型ＬＥＤではなく、電極面に対して垂直方向に光を放出するトップビュー型のＬＥＤを用いてもよい。トップビュー型のＬＥＤを用いる場合は、例えばＡＧＳＰ（Advanced Grade Solid-bump Process）、アルミナ、ガラエポ、ＰＣＢ、銅等の基材で構成された配線基板（図示せず）をシャーシ３の底面と直交する方向に折り曲げ、この折り曲げ面にトップビュー型ＬＥＤを実装し、このトップビュー型ＬＥＤが実装された配線基板を基板６に取り付ける。このようにすれば、トップビュー型ＬＥＤの光出射方向をシャーシ３の底面と平行にすることができる。
【００１７】
また、光源はＬＥＤに限らず、レーザなどの点光源でもよいし、ＣＣＦＬやＥＥＦＬなどの蛍光管でもよい。もしくは、点光源を複数配列し、線光源状にした光源ユニットを利用してもよい。さらには、光源１（ａ）及び１（ｂ）は、それぞれ例えば異なる色の光（例えばＲＧＢ）を放出する複数のＬＥＤを一組にしたものを用いてもよい。図示しないが、これら各色のＬＥＤからの光を混色させる光学部品を、ＬＥＤの組に設けてもよい。また、光源１（ａ）及び１（ｂ）は、それぞれ同じ色（白色）の光（例えばＲＧＢ）を放出するＬＥＤを用いてもよい。更にまた、それぞれの光源、または複数の光源を１組として、その発光強度を個別に制御できるようにしてもよい。尚、図１では、光源１（ａ）、（ｂ）はそれぞれ１つしか示されていないが、本実施例では紙面奥行き方向（画面水平方向）に複数個（例えば１つの導光板あたり３個）配列されているものとする。
【００１８】
導光板２（ａ）、(ｂ)は、例えばアクリル、ＰＭＭＡ、ゼオノア、ＢＭＣ、OZ、ポリカ、シリコン、ガラスなどの透明な樹脂材料で構成される。さらに、導光板２には、透過性、反射性、拡散性、配光分布を調整するための光学的な凹凸や、また透過率、反射率を部分的に調整するための空間的なパターニングを施していてもよい。これらの凹凸やパターニングは、例えば、ドット印刷で導光板２に形成してもよく、また、微細パターンや微細レンズが予め形成された金型で導光板２を射出成型することで形成してもよい。さらに、導光板２（ａ）、(ｂ)は、例えば拡散反射シート、ミラー、拡散シート、プリズムシート、拡散板、偏光選択性の反射フィルムなどの光学シートと組み合わせても良く、かかる光学シートを例えば蒸着、印刷で導光板２の表面又は背面に形成してもよい。
【００１９】
導光板２（ａ）、(ｂ)の各背面側（シャーシ３と対向する面側）に配置されている反射部材７としては、例えば拡散反射シート、アルミ反射シート、積層型反射シートなどが用いられる。
【００２０】
また、図示しないが、導光板２（ａ）、(ｂ)のシャーシ３または基板６に対する位置決めのために、導光板２（ａ）、(ｂ)、もしくは基板６或いはシャーシ３に、位置決め用、固定用のダボ、穴、溝が設けられていてもよい。
【００２１】
シャーシ３は、アルミ、スチール、マグネシウム、チタン合金などの金属で構成されており、プレス、ダイキャスト、削りだしなどにより成形されている。またシャーシ３は、金属ではなく、例えばアクリル、ＰＭＭＡ、ゼオノア、ＢＭＣ、OZ、ポリカ、シリコンなどの樹脂で構成してもよい。
【００２２】
バックライトの導光板が１つの導光板のみで構成される場合、大型化が進むと輝度均一化を図ることが困難になる。そこで、輝度均一性が高い導光板を複数組み合わせてバックライトユニットの導光板を構成することが考えられる。しかしながら、複数の導光板の各輝度分布は、光源１が配置される近傍の部分の輝度が高い傾向にあるため、複数の導光板間の境界で輝度差が発生し、バックライトユニット前面における輝度均一性が劣化する恐れがある。また、個々の導光体同士の間隙や溝が存在するため、当該間隙に暗線や輝線が発生し、バックライト全面における均一性が局所的に劣化する恐れもある。
【００２３】
かかる輝度均一性の劣化を解決するために、本実施例では、図１（ａ）に示されるように、導光板２（ａ）、２（ｂ）の入射面に光源１（ａ）、１（ｂ）が配置されており、ある光源１（ｂ）が、当該光源１（ｂ）に対応する導光板２（ｂ）に隣接する導光板２(ａ)の底面より下部に配置されるように構成している。これにより、光源１（ｂ）から導光板２（ｂ）の出射面（光学部材５と対向する面）に直接出射する光が導光板２（ａ）に遮られる。すなわち、導光板２（ａ）は、隣接導光板２（ｂ）の光源１（ｂ）から上方に出射する光を遮光する作用を有しながら、隣接導光板２（ｂ）の光入射面の部分に重ねられている。さらに、導光板２(ａ)の背面（シャーシ３側の面）には反射部材７が設けられているため、上述した遮光効果がより高められている。
【００２４】
ここで、バックライトユニットの照射面（本実施例では、バックライトユニットの照射面は、拡散板等の光学部材５の光入射面とする）から導光板までの距離をｈ、導光板２の光出射面からの出射光の半値光強度を示す角度がθであるとき、本実施例に係るバックライトユニットは、次の数１及び数２の条件を満足している
（数１）  １５．０ｍｍ＞ｈ
（数２）  ２０°≦θ≦６０°
ここで、半値光強度は、特定エリアの輝度ピーク値を１．０とした場合、輝度が０．５相当となる光源光線を半値光としている。本実施例は、この半値光強度に関する条件（数２）を満足するような上述したような拡散要素が導光板に取り付けられ、或いは形成されている。
【００２５】
これにより、隣接する導光板間の光の漏れ量を制御し、更に隣々接導光板への光漏れ量を抑制できるため、高いダイナミックコントラスト（動画コントラスト或いは動的コントラスト）、すなわち高画質化と省電力化を両立するバックライトユニットを提供できる。尚、バックライトユニット照射面を画像観察側（紙面の上方向）から見たときの各導光板２（ａ）、（ｂ）の面積（光出射面の面積）で定まる領域を、以下では、「エリア」と呼ぶものとする。
【００２６】
ここで、導光板２の光入射面から端部までの長さをＬとしたとき、距離ｈは長さＬに対して十分に小さいので、分割数が多く（例えば６４分割〜５１２分割など）ても、好適に導光板を配列することができ、薄型バックライトが実現できる。
【００２７】
直下方式では、電極面と直交する方向に光を放出するトップビュー方式のＬＥＤを、シャーシに対し平行に配置された平板基板に実装し、ＬＥＤからの光を混合するために必要な拡散距離（ＬＥＤから拡散板までの光の距離で、一般的に拡散距離は１６ｍｍ〜５０ｍｍと大きい）を設けて、各ＬＥＤによって生じるホットスポットや輝度ムラを低減している。直下方式でエリア制御を行う場合には、単位ＬＥＤ光源（白色の１個のＬＥＤで構成されるパッケージ、もしくはＲＧＢの３つのＬＥＤを一組とした集合体パッケージなど）１つもしくは複数個を単位領域として制御することが多い。ここで、エリア制御とは、バックライト照射面からの光の強度を局所的或いは部分的に制御することであり、本実施形態では上述したエリア毎に光の強度を制御することに相当する。このエリア制御は「ローカルディミング」とも呼ばれる。
【００２８】
このとき、隣接する単位ＬＥＤ光源の輝度ムラを低減するために、拡散距離による厚さを増加させて、隣接する各光源からの光を重畳させると、広範囲に光を照射し輝度ムラを低減することができる。この場合、拡散光を広げるのと同時にＬＥＤ上面の拡散板などに反射した光がある単位ＬＥＤ光源の領域から隣接領域に伝播し、当該隣接領域にも十分多くの光が照射する構成となる。すなわち、直下方式では隣接領域への光の漏れ光が増加するので、エリア制御時にある領域がＯＮ状態でその隣接領域がＯＦＦ状態となったときに、ほぼ、ＯＮ状態の領域の光が、ＯＦＦ状態の領域を相当照射することとなる。従って、直下方式におけるエリア制御では、所望の動的コントラストを得ることが困難となる。また、直下方式の場合、光源からの光の出射角度をレンズなどで広げるようにしているため、動画表示時のコントラストの劣化だけでなく、隣接領域相互間の光強度の影響を低減することが不十分となる。このためため、省電力効果も十分ではなくなる。
【００２９】
一方、本実施例では、導光板２の出射面からの出射光の半値光強度（ここでは、特定エリアの輝度ピーク値を１．０とした場合、輝度が０．５相当となる光源光線を半値光とする）の出射光線角度をθ（半値角度）としたとき、上述のように、数１及び数２に示された条件を満足するように構成しているので、隣接エリア間の光の漏れ量を制御し、隣々接エリアへの光漏れ量を抑制できるため、高い動的コントラスト（高画質化）と省電力化を両立するバックライトユニットを提供できる。
【００３０】
また、本実施例では、拡散距離ｈを直下方式と比べて小さくできるため、空間を伝播して隣々接エリアに漏れる光束量が低減でき、隣々接エリアがＯＦＦ状態の場合などでも動的コントラストを大きくすることができる。このため、黒の映像について深みのある黒が再現でき、また明暗のメリハリの利いた高画質な映像を液晶パネル８上に表示することができる。さらに、動画表示時に、エリア間の輝度分布の差が制御し易い。すなわち、例えば、あるエリア１がＯＮ状態、そのエリア１に隣接するエリア２がＯＦＦ状態であるとき、上記数２の条件、すなわち２０°≦θ≦６０°を満たすことにより、半値光線がエリア１からエリア２に漏れているが、その漏れる光量を抑えることができるので、隣接エリア同士の動的コントラストが確保できる。
【００３１】
さらに、エリア２に隣接する（すなわちエリア１に隣々接する）エリア３がＯＦＦ状態の場合、エリア１からエリア３に漏れる光量を殆ど抑制できるので、直下方式では再現できない高い動的コントラスト（〜30000：1）を実現できる。
【００３２】
さらには、本実施例では、隣接エリアに全く光が漏れないのではなく、所定量光を漏らしている。このため、連続的な動画信号に対応してエリア毎に光強度を制御しながらも、隣接エリア同士の輝度の急激な変化を抑え、滑らかな輝度変化を与えることができる。すなわち本実施例によれば、隣接エリア間の光漏れ量を適切に調節しているので、隣接エリア同士の動的コントラストと滑らかな輝度変化を両立し、高画質な映像を表示可能なバックライトシステムおよび映像表示装置を提供できる。
【００３３】
また、本実施例導光板２（ｂ）に重ねられた導光板２（ａ）の反射部材７により、光源１（ｂ）近傍における導光板２（ａ）の輝度上昇が抑えられると同時に、拡散距離ｈ（バックライトユニットの照射面から導光板までの距離ｈ）を所定値以内に確保しているため、隣接導光板間の隙間から発生する暗線ムラや輝度ムラを低減し、複数の導光板１と２の境目の輝度差が抑えることができる。これにより、輝度均一性が高い、大型のバックライトユニットを提供することも可能である。
【００３４】
さらに、光源１はバックライトユニット全面に配置されるため、光源１からの発熱の密度は小さくなり、放熱性が高いバックライトユニットを提供することが可能である。そして、かかるバックライトユニットに液晶パネル８と組み合わせることで、輝度均一性が高い、映像表示装置を提供できる。
【００３５】
図２は、図１に示された第１の実施例に係るバックライトユニットの鳥瞰図を示している。導光板２は、バックライトユニット上に１次元的（画面水平方向または画面垂直方向）もしくは２次元的（画面水平及び垂直方向）に配置されている。これら複数の導光板は、１次元的もしくは２次元的に互いに連結して一体化されていてもよい。導光板２（ａ）、２（ｂ）、２（ｃ）、２（ｄ）に注目すると、たとえば２次元的に連結して一体化する場合には、各導光板の境界に画面垂直方向に延びる溝４（ａ）、画面水平方向に延びる溝４（ｂ）を設けることが好ましい。このようにすれば、各導光板の光分布を分割することが可能となり、一体化した場合でも各導光板に最適な光量を配分できる。
【００３６】
この溝４（ａ）、（ｂ）は、例えばＶ字状、台形状、ストレート面を有する形状、或いは谷部にＲが形成された断面形状を有している。また導光板の成型時に型の抜き勾配を考慮して、溝４（ａ）、（ｂ）の壁面は、片側２度以上の型抜き勾配が付いている。また溝４（ａ）、（ｂ）の面は、全反射が生じるように型成型によるフラットに近い面（鏡面仕様）とされている。導光板２の厚みは光入射部から先端部９にかけて徐々に薄くなっているため、溝４（ａ）、（ｂ）の深さは、光入射部から先端部９に従い浅くなっている。また溝幅も、光入射部から先端部９にかけて小さくなる。本実施例では、溝４（ａ）、（ｂ）の幅の代表値（例えば平均値）よりも拡散距離ｈを十分に大きくしているので、溝４（ａ）、（ｂ）で乱反射された光を十分に拡散し、当該溝の部分において輝度ムラが生じることを抑制している。
【００３７】
また１次元的もしくは２次元的に連結して一体化した導光板２の明るさをそれぞれ個別に制御することにより、バックライトユニット上の明るさを局所的に制御することが可能になる。その結果、映像信号に合わせて制御することにより、コントラストを改善することが可能になる。
【００３８】
この連結して一体化した導光板の画面垂直方向（導光板２の光入射部から先端部に向かう方向）の断面図を図３に示している。また、連結導光板の画面水平方向の断面図を図４に示している。図３は、複数の導光板を画面垂直方向に連結した例を示しており、図４は、画面水平方向に１列の導光板を連結した例を示している。当然ながら、図２に示されるように、画面の垂直及び水平方向の両方向に導光板を連結してもよいこの連結導光板では、画面水平方向（光源の配列方向）の隣接導光板間の溝を形成しているが、この溝でにより暗部や輝線が生じ、光分布の特異線としての輝度ムラが生じる。しかしながら、上述のように、拡散距離ｈが溝の幅よりも充分に大きくされているので、溝によって発生する暗部や輝線が十部に拡散されて上述した輝度ムラが目立たなくなる。
【００３９】
また、図２〜図４に示された連結導光板においても、上記数１及び数２の条件を満足するように拡散距離ｈ及び導光板の拡散度合いが設定されている。これによって、連結導光板を用いたバックライトユニットにおいても、動的コントラスト（高画質化）と省電力化を両立するバックライトユニットを提供できる。
【００４０】
また導光板２が連結されているため、一部の光は隣接境界を越えて側面から隣接導光板に入射し、光が混合する。ここで発生する光源からの光の隣接導光板への漏れ量は、隣接導光板間に形成された溝の深さや形状により制御可能である。例えば、光入射部から反対の先端部にかけて、溝の深さを常に導光板２の厚みの半分とすれば、光漏れは約１０％〜５０％近くとなる。もちろん光源数や導光板２の幅により漏れ光は変化する。また、溝の深さを常に導光板２の厚みの約１／３とすると、光漏れ量は、２０％〜６０％と増加する。
【００４１】
エリア制御において、例えばある１枚の導光板を単独で光らせ、その導光板に隣接する８枚の導光板をＯＦＦとしたとき、上記ある導光板の中央部の輝度に対して少なくとも上下左右に隣接する各４枚の隣接導光板中央部の輝度が、約１０％〜６０％となるように、ある導光板から光が漏れていないと、スムーズな動画性能を得ることができない。従って、連結導光板において、隣接導光板間に形成される溝の深さは、導光板の厚さの１／２〜１／３とすることが好ましい。
【００４２】
次に本実施例における導光板の配光分布について図５を参照して説明する。図５は、単位エリアの導光板２（ａ）とその上面に配置された光学部材５（光学シート類や、あるいは微細周期構造を持つ拡散板など）から出射された光の配光分布を示す図であり、Ｚ軸はバックライト照射面（出射面）の法線方向、Ｘ軸が画面水平方向、Ｙ軸は画面垂直方向（本実施例では、ＬＥＤ光源の出射光軸の方向）を示している。
【００４３】
通常バックライトから出射される光線は、拡散板や光学シートに設けられた光のゲインを大きくして中心輝度を向上させるための配光特性調整要素よって光学的な影響を受けるため、所定の配光特性を有している。
【００４４】
本実施例では、それ以外に、従来蛍光管やＬＥＤ光源からの散乱光に角度特性を持たせ、制御された光線として、高コントラストとエリア制御時の隣接エリア間の光干渉を最適に制御したものである。
【００４５】
図６（ａ）および図６（ｂ）に、エリア制御を行っている従来のＬＥＤ直下方式のバックライトと本発明に係る方式（導光板エリアブロック配列方式）のバックライトの、それぞれの出射面の角度分布（出射光線角度に対する光輝度（強度）の特性）を示している。図６に示されるように、本実施例では、中心（法線方向）の輝度を１００％（相対強度１．０）とした場合に半値輝度５０％（相対強度０．５）の光線の角度は２０°〜６０°の範囲内に制御されている。
【００４６】
ここで、出射光の角度の下限値を２０°としているのは、実測値でも求められるが、動画再生時に隣接エリア間で輝度のＯＮ−ＯＦＦが連続して行われた場合に、エリアであるブロックの面発光の明るさが極端に変化し、エリアの形が見えてしまうことを避けるためである。以下では、この現象をブロックノイズという。
【００４７】
また、連結して一体化された導光板をつなぎ合わせる場合、そのつなぎ部では導光板同士が一体的に結合されていないために、導光板内部での導光板相互間の光の伝播が減少し、主として出射面からの拡散光の光漏れにより隣接エリアに光が伝播する。このとき、光の半値光の角度は上記下限値のように小さくなり、これは実験にて確認されている。
【００４８】
したがって、本実施例により、隣接エリア間での光漏れが最適に制御されていて、隣接エリアへの光漏れ量が大きすぎず、動画再生時での動的コントラストが3000：1〜100000：1となる。さらに、適度な光漏れ量をエリア間で共有しているため、大きな輝度変化がエリア同士で乗じない。このため、動画での輝度変化がエリア間で発生しても、滑らかな輝度変化に抑えられ、ブロックノイズを低減し、両方の性能を両立し実現できている。
【００４９】
一般的なＬＥＤ直下型バックライトは、この両立が難しく、滑らかな動画は再生できるが、隣接エリア間の光漏れ量が殆ど制御できずに、大きな漏れ量となる。このため、動画再生時の動的コントラストが、1000：1〜10000：1程度となりる。よって、本実施例に係る方式のバックライトは、直下方式に比べ３〜１０倍動的コントラストの性能を得ることができる。
【００５０】
図７に、本実施例に係るバックライトの輝度分布特性を示す。図７（ａ）は、基準エリアとその周辺の隣接エリア８枚での、基準エリアがＯＮ状態、残りの８枚エリアがＯＦＦ状態での光輝度分布（相対強度分布）を示している。
【００５１】
このとき、基準エリア周辺での光漏れによる隣接する８枚の各エリア中心での輝度は、基準エリアの中心輝度を１００％とした場合に、１０％〜６０％程度とすることが望ましい。これはシミュレーションにて設計した結果、動的コントラストを100000：1を実現するために必要な範囲である。図７（ａ）に示された例において、隣々接のエリアへの光漏れ量は可能な限り抑えなければならないので、１０%〜６０%以内であれば、図７（ａ）に示された輝度分布の減衰曲線から明らかなように、基準エリアから隣々接エリア光漏れ量を良好に低減することができる。換言すれば、本実施例に用に光漏れ量を１０％〜６０％程度に抑えなければ、隣々接エリアでの光漏れ量が増え、輝度分布の動的コントラストが大きく劣化することになる。
【００５２】
当然、図７（ａ）に示すように、輝度分布はエリア中心を基準にして対称の特性を有するほうが制御しやすいが、図７（ｂ）に示されるようにエリア中心を基準にして非対称とし、更に動的コントラストを向上させるようにしてもよい。そのためには、例えばエリア中心からの距離ａ１＝ｂ１近傍、Ａ１＝Ｂ１近傍の関係を実現し、これにて定義される線対称性、点対称性のある輝度分布を１０％〜６０％以内に最適制御し、抑えることが望ましい。
【実施例２】
【００５３】
図８に、本発明に係る第２の実施例を示す。
【００５４】
図８では、複数の導光板２を液晶側から見た平面図であり、４枚の導光板２が並んでいる。本実施例に係るバックライトユニットは、各導光板の光入射部１０に設けられた拡散部１４と、導光板の有効照射面１３までの導光拡散部１５を設けている。そして、導光拡散部１５の距離をｂ、光源１の個数をN、この導光板２の入射部の幅をＷ、入射部１０に配された光源１のピッチをＰ（光源１を入射部１０に均等配置する場合は、両サイド光源から端面１６までのピッチはＰ／2の距離となり、残りの中側に配列された光源ピッチをPと定義する）としたとき、下記数３及び数４の関係を満足するように構成する。
（数３）  Ｗ=Ｐ×Ｎ、
（数４）  Ｐ／２／√３≦ｂ≦Ｐ／２×√３
これにより、光源のピッチＰに関連して必要な導光拡散距離ｂを確保することができる。このため、例えばＬＥＤやレーザなどの光源からの光が拡散するのに十分な導光拡散距離ｂは、光源１の配列ピッチが広いと長い距離が必要であり、光源１の配列のピッチが短いと導光拡散距離ｂは短く確保されていれば、十分に隣接光源の光が混ざり合い、有効照射面１３に光源光が出力される。例えば、Ｗ＝４８ｍｍ、ＬＥＤを６個配列し、ピッチ約Ｐ＝８ｍｍとするとP／2／√3＝2.3mm、P／2×√3＝６．９ｍｍとなり、２．３ｍｍ≦ｂ≦６．９ｍｍを確保すれば、光源光を混合するのに十分な導光距離を得られる。これにより、光源の個体差による、輝度差や、色度差、配光分布差などを混合し平均化するため、それぞれの導光体から出射する光を色度、輝度、配光の観点で揃えることが可能となる。導光板２の入射部１０の光源光を拡散する拡散部１４が、拡散角度を法線に対して70度で光源の主要光を拡散させる場合は、光混合のための導光距離ｂ＝２．３ｍｍで十分である。一方、光源１の入射部１０の拡散角度が法線に対して、45度で拡散させる場合は、ｂ＝４mmであり、30度で光源主要光を拡散させる場合は、ｂ＝6.9mm必要となる。このとき、導光板２の有効照射面１３から、液晶８側の拡散板５までの距離ｈ（バックライトユニットの照射面と導光板までの距離がｈ）をｂと同じ距離にすれば、導光板２からの出射光の拡散に十分な距離ｈを確保でき、均一分布を持つバックライトを提供できる。
【００５５】
以上により、第２実施例によれば、ＬＥＤの選別購入の選別数を低減でき、安定した量産歩留まりが確保できる。すなわち、ＬＥＤやレーザダイオード（ＬＤ）は、光源メーカから購入時に、個々のバラツキが存在する。例えば、輝度バラツキや色調（色温度）や配光分布や面内分布や角度特性などがある。ある程度は、分布の集合体や類似特性により、光源メーカで分布を測定し、区分け分類して納品することができるため、詳細に分類すれば、均一な光源を揃えることができる。しかしながら、この場合、歩留まりが悪くなったり、それぞれの光源特性は同じ割合で取れるわけではなく、中心仕様に対して正規分布であったりする。このため、中心仕様からはずれた性能を持つ光源は、１枚のバックライトや導光板に使用するために、製品が取れるまで長い時間の在庫ストックを余儀なくされる。このため、光源単価とストック代が負荷され、高額な光源やバックライトとなってしまう。
【００５６】
一方、本実施例の構成であれば、光源を複数個使用する単位導光板を複数個使用するため、光源がある程度の仕様バラツキがあっても、許容し使用することができる。これは、導光距離を設けて、複数の光源光を拡散し混合するためである。これにより、歩留まり向上に貢献し、多数のＬＥＤを選別しなくても購入することが可能なので、光源コストを低減できる。ちなみに、１枚の導光板で使用する光源個数は２個以上で１２個まで並べることができる。光源がハイパワー、例えば５０ｌｍ〜２００ｌｍ／個の場合1枚の導光板に１個の光源となる場合でも、隣接導光板に端部から光漏れが生じ、光の混合が発生するため、本実施例は、光源の選別数を低減でき、光源の歩留まり向上を実現、コストを低減することが可能となる。ましてや、連続導光体の場合はさらに光の混合が十分に行われるので、光源の仕様条件が緩和され、低コスト化が望める。
【００５７】
ここで、本実施例では、バックライトユニットの照射面から導光板までの距離がｈのとき、１５．０ｍｍ＞ｈのとき、基準エリアの中心輝度を１．０とする場合、基準エリアの中心から隣接エリア方向へ距離L離れた地点、および前期方向と垂直をなす方向の距離W離れた地点、すなわち隣接する個々のエリアの中心近傍での光強度Ｉは、０．１≦Ｉ≦0.6以下とするバックライトユニットとする。これにより、隣接エリア間の光の漏れ量を制御し、隣々接エリアへの光漏れ量を抑制できるため、ダイナミックコントラスト（高画質）と省電力を両立するバックライトユニットを提供できる。
【実施例３】
【００５８】
図９に、本発明に係る第３の実施例を示す。
【００５９】
第１から第２の実施例に記載のバックライトユニットにおいて、上記拡散距離ｈの間隔を設けて、導光板２の上部に微細周期構造を有する拡散板５ないし拡散シート１７を少なくとも２種類以上設けることを特徴とするバックライトユニットを提案している。これにより拡散手段と距離ｈの相関作用により、導光板２の境界で発生する光量ムラをより低減でき、均一性の高いバックライトを提供できる。微細周期構造を有する拡散板５や光学シート１７は、市販のものでも十分な効果はあるが、微細周期が細かい三角型や類似断面をもつ構成であれば、光の角度を制御でき、拡散効果と光の再帰効果により、光の反射を繰り返し、境界ムラの暗部や明部のピーク輝度を低減できる。
【００６０】
また、上記光学シート１７は導光板２の上に載せられた構成になっても光の拡散効果や再帰効果が増幅し、導光板２間の境界の輝度ムラや個々の導光板面内の輝度ムラも低減できる。光学シート１７は、輝度向上シート、拡散性のシート、もしくはそれらの組み合わせでもよい。すると、導光板２からの出射光の配向分布が変化し、輝度ムラが改善される。その結果、輝度均一性が高いバックライトユニットを提供できる。
【００６１】
ここで、本発明では、１５．０ｍｍ＞ｈのとき、基準エリアの中心輝度を１．０とする場合、基準エリアの中心から隣接エリア方向へ距離L離れた地点、および前期方向と垂直をなす方向の距離W離れた地点、すなわち隣接する個々のエリアの中心近傍での光強度Ｉは、  0.1≦Ｉ≦0.6以下とするバックライトユニットとする。これにより、隣接エリア間の光の漏れ量を制御し、隣々接エリアへの光漏れ量を抑制できるため、ダイナミックコントラスト（高画質）と省電力を両立するバックライトユニットを提供できる。
【実施例４】
【００６２】
図１０に、本発明に係る第４の実施の形態を示す。バックライトを含み、液晶パネル８を追加して、映像表示装置を構成している。図１０は、構成断面図の一部を示している。また、電源１８、映像信号処理回路１９、バックライト用回路２０、シャーシ３、意匠部品２１との組み合わせで映像表示装置が構成される。この各部品を薄型化（厚さは８ｍｍ以下）することで、薄型のLEDバックライト搭載の液晶TV、液晶モニタを提供できる。厚さは、液晶パネルを装着して最薄部１０ｍｍ〜１９ｍｍ以下のモニタを実現できる。
【００６３】
また、輝度均一性が高い、高品位な映像を提供できるバックライトユニットを提供する。
以上、本発明を実施例によって説明したが、これらの実施の形態は、本発明の一実施例であって、本発明をこれらの実施形態だけに限定するものではない。本発明は、実施例に限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論当然である。
【符号の説明】
【００６４】
１  光源
２  導光板
３  シャーシ
４  境界溝
５  光学部材（拡散板）
６  基板
７  反射部材
８  液晶パネル
【図１】
0005401247.tif 000002
【図２】
0005401247.tif 000003
【図３】
0005401247.tif 000004
【図４】
0005401247.tif 000005
【図５】
0005401247.tif 000006
【図６】
0005401247.tif 000007
【図７】
0005401247.tif 000008
【図８】
0005401247.tif 000009
【図９】
0005401247.tif 000010
【図１０】
0005401247.tif 000011