(57)【要約】      （修正有）【課題】薄型、軽量、高輝度、輝度均一性の高いバックライトユニットおよびこれを用いた映像表示装置を提供する。【解決手段】映像表示装置において、平面状に配置された複数の光源１と、該光源からの光を反射する反射部３０と、前記光源及び前記反射部で反射されて光を拡散する拡散部５とを含むバックライトユニットと、前記バックライトユニットの前記拡散部で拡散された光が入射される液晶表示部１０とを備える。そして、前記反射部は、拡散反射機能を持つ第１の反射部３と、第１の反射部よりも反射光の指向性が高い第２の反射部４を備える。【選択図】図１（ａ）
2008300268.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像表示装置において、
平面状に配置された複数の光源と、該光源からの光を反射する反射部と、前記光源及び前記反射部で反射されて光を拡散する拡散部とを含むバックライトユニットと、
前記バックライトユニットの前記拡散部で拡散された光が入射される液晶表示部と、を備え、
前記反射部は、少なくとも２種類以上の光学特性を有することを特徴とする映像表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の映像表示装置において、
前記反射部は、拡散機能を有する第1の反射部と、該第1の反射部よりも反射光の指向性が高い第２の反射部とを含むことを特徴とする映像表示装置。
【請求項３】
請求項２に記載の映像表示装置において、前記第1の反射部と前記第２の反射部が、同一面上もしくは別々の面上に設けられることを特徴とする映像表示装置。
【請求項４】
請求項１に記載の映像表示装置において、
前記反射部は、前記光源からの光を拡散しつつ反射する第１の反射特性と、該第１の反射特性よりも反射光の指向性が高い第２の反射特性を併せ持つ１つの材料または、それぞれの機能を持つ２つ以上の材料を組み合わせて構成されることを特徴とする映像表示装置。
【請求項５】
請求項２に記載の映像表示装置において、
前記第２の反射部の反射率が、８０％以上であることを特徴とする映像表示装置。
【請求項６】
請求項１に記載の映像表示装置において、
前記反射部は、前記光源の背面または前記複数の光源の相互間、もしくはその両方に設置されることを特徴とする映像表示装置。
【請求項７】
請求項２に記載の映像表示装置において、
前記第１の反射部は、前記光源の背面に配置され、前記第２の反射部は、前記光源の背面の、前記複数の光源の相互間に配置されることを特徴とする映像表示装置。
【請求項８】
請求項７に記載の映像表示装置において、
前記第１の反射部は、少なくとも前記各光源の幅より広い幅を持つことを特徴とする映像表示装置。
【請求項９】
請求項１に記載の映像表示装置において、
前記反射部は、光学樹脂、金属、またはガラスを用いて構成されることを特徴とする映像表示装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の映像表示装置において、
前記反射部は、基材に多層膜シートまたはミラーシートを貼り付けること、金属を蒸着すること、もしくは前記基材自体を鏡面仕上げすることで作製されることを特徴とする映像表示装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の映像表示装置において、更に、該映像表示装置のための電源、前記液晶表示部へ供給される映像信号を処理するための信号処理部を備えることを特徴とする映像表示装置。
【請求項１２】
請求項２に記載の映像表示装置において、前記第２の反射部は、その断面形状が略三角形状を為すことを特徴とする映像表示装置。
【請求項１３】
映像表示装置に用いられるバックライトユニットにおいて、
平面状に配置された複数の光源と、該光源からの光を反射する反射部と、前記光源及び前記反射部で反射されて光を拡散して液晶表示部に照射する拡散部とを備え、
前記反射部は、少なくとも２つ以上の反射特性を有することを特徴とするバックライトユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示素子を用いた映像表示装置に係り、特に、液晶表示素子に光を照射するためのバックライトユニットの改良に関する。
【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、大型化・高輝度化が可能な直下型方式が増えてきている。しかし、光源の真上では輝度が高く、光源間では輝度が暗くなるために輝度むらが発生するという問題があった。
【０００３】
これを解決するために、例えば特許文献１には、光源からの光を拡散するための拡散手段に、断面が鋸波上のプリズム条列を設けた技術を開示する。また特許文献２では、光源からの光を拡散するための拡散手段として、ヘーズ値が９５％以上の高いヘーズ値を持つ拡散手段を使用することを開示する。
【０００４】
【特許文献１】特開2006-195276号公報
【特許文献２】特開2004-127643号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
映像表示装置（液晶表示素子を含む液晶パネル部）の厚さ（奥行き）を薄型化すると、バックライトと液晶表示素子との間の光学的距離が短くなるため、上述の輝度むらがより一層目立つようになる。よって、映像表示装置を薄型化するためには、光源から液晶表示素子に照射される光をより均一化することが好ましい。
【０００６】
しかしながら、液晶表示素子に照射される光の均一化のために、特許文献１のように拡散手段にプリズムパターンを形成するとコストが上昇し、更に拡散手段による拡散度合いが高くなるために光源からの光の利用効率が低下し映像の明るさも低下させ得る。また特許文献２のようにヘーズ値の高い拡散手段を使用した場合も光源からの光の利用効率が低下する。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであって、その目的は、映像表示装置を薄型化させた場合でも、輝度むらを低減しつつ光の高効率化を可能にするための技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、特許請求の範囲に記載された構成を特徴とするものである。
【０００９】
すなわち、本発明は、光源からの光を反射するための反射部として、少なくとも２種類以上の光学特性を有する反射部を用いたことを特徴とするものである。より詳細には、かかる反射部は、拡散機能を有する第1の反射部と、該第1の反射部よりも反射光の指向性が高い第２の反射部とを含んで構成される。上記第１の反射部は前記光源の背面に配置され、前記第２の反射部は、前記光源の背面の、前記複数の光源の相互間に配置される。また上記第２の反射部の反射率は８０％以上としてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、映像表示装置において、輝度むらを低減しつつ光の高効率化を可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明における実施形態について、添付の図面を参照して説明する。
【００１２】
図１（ａ）に、本実施形態に係る映像表示装置の断面図を示す。尚、この断面図は、映像表示装置の垂直方向断面をその側面から見た図である。従って、本実施例の光源１は、映像表示装置の画面水平方向（左右方向）に延びて形成されている。かかる映像表示装置は、液晶表示部１０と、この液晶表示部１０に光を照射するためのバックライトユニット２０を備える。バックライトユニット２０は、平面状に配置された複数の光源１と、光源からの光を反射するための反射部３０と、光源１からの光及び反射部３０で反射された光を拡散するための拡散部５と、光源１、反射部３０及び拡散部５を保持もしくは支持するためのシャーシ２とを備えている。
【００１３】
バックライトユニットの薄型化が進むと、従来のバックライトユニットと同数の光源１を用いた場合、光源１からの直接光の照射範囲が狭くなって照射部の輝度が上がる一方で、光源の相互間では輝度が下がるため、輝度むらが大きくなる傾向がある。本実施形態では、互いに異なる複数の光学特性（反射特性）を持つ反射部３０を設け、これにより光源１の相互間を効果的に照らすことによって、かかる問題を解決するものである。
【００１４】
反射部３０は、は少なくとも、光源の光を拡散しながら反射する拡散反射機能を有する平面形状の第１の反射部３と、この第１の反射部３よりも反射光の指向性が高い高反射者機能を有し、光源１の相互間に配置される第２の反射部４とを含んでいる。この第２の反射部４の、垂直方向断面は、図１から示されるように略三角形状を為している。すなわち、第２の反射部４は、光源１の長手方向と平行な方向（すなわち画面水平方向）に伸びて構成される。しかしながら、本発明は、第２の反射部４の断面が三角形状に限定されるものではなく、後述するように平面形状でもよい。また図１（ｂ）（ｃ）に示すような４面以上を有する多面体でもよい。
【００１５】
拡散反射機能を有する材料は、反射光の指向性が少なく、入射光を比較的均一に照射するという特徴がある。しかしながら、バックライトユニットの反射部として、例えば拡散反射機能を有する材料のみを用いると、拡散度が高いため、光源間隙に十分な光が行き届かない場合があった。このため、光源間隙部での反射光は、光源直近に比べて暗くなり、輝度むらが発生しやすくなる。
一方、高反射機能（つまりほとんど光拡散しない反射光の指向性が高い）反射特性を有する材料は、８０％以上の高い反射率によって光源１の間隙にも、光源上部と同程度の光量を照射できる。例えば図１（ｄ）に示すように、バックライトユニットの厚み（奥行き）が、光源ピッチの１／２の場合、光源がランバーシャン分布で発光しているとすると、光源真上の直接光のエネルギーは１００となる。従って、光源間隙のエネルギーは５０、隣接する光源真上は２０となり、直接光のみでは、光源真上と間隙において、２０％の輝度むらが発生する。一方、光源から反射部に向けて出射した光の、およそ１／２のエネルギーの光が、液晶表示部側に向かって反射する。光源から光源間隙までを直接光が到達する距離を１とすると、反射光が到達する距離はおよそ１．５であるため、エネルギーはその二乗となるため、５０×（１／１．５）2×１／２＝１０となる。このとき反射部の反射率が８０％以上であれば、１０×０．８＝８のエネルギーを持つ光が光源間隙に向かって反射され、直接光＋反射光の和は、図１（ｄ）に示すグラフのように、輝度むらが３．３３％となり、輝度均一度を高める効果がある。
【００１６】
しかしながら、かかる反射光は、その指向性が高いため輝線が目立ちやすい。よって、バックライトユニットの反射部として、例えば高反射特性を持つ材料のみを用いると、光源１からある特定の範囲の角度で出射された光が、有限の大きさを持つ反射部に入射する。このため、かかる場合では、バックライトユニットを観測する目の高さによって、輝度むらが発生しやすくなり、視野角特性が劣化する場合がある。反射部が曲面や放物面形状である場合にも、指向性を強める働きがあるため、同様の問題が生じる場合がある。
【００１７】
本実施形態では、バックライトユニットの反射部３０は、上述のように光源の光を拡散しながら反射する拡散反射機能を有する平面形状の第１の反射部３と、この第１の反射部３よりも反射光の指向性が高い高反射者機能を有し、光源１の相互間に配置される第２の反射部とを含んでいる。すなわち、本実施例に係る反射部３０は、拡散反射機能と高反射機能の２種類の機能を有しているため、指向性は拡散反射機能によって打ち消され、かつ高反射機能により輝度が向上する。
【００１８】
図７は、上述の本実施形態に係るバックライトユニットを搭載した映像表示装置の一例を示しており、かかる映像表示装置を背面から見た概要を示している。かかる映像表示装置は、バックライトユニット、液晶表示素子などに電源を供給するための電源６、液晶表示素子に供給される映像信号に対して、コントラスト調整、フレームレート変換等の所定の信号処理を行う信号処理部７、及びスピーカ等の構造体８を備えている。
【００１９】
以下、本発明の実施例について、図２〜５を参照しつつ説明する。
【実施例１】
【００２０】
図２は、反射部３０の第１の実施例である。本実施例では、反射部３０は平面状に配列されており、拡散反射機能を持つ第１の反射部３と高反射機能を持つ第２の反射部は、反射部３０の同一面上に設けられて１枚のシート状に加工されている。この図から明らかなように、第１の反射部３は、それぞれの光源１の背面に配置されており、また第２の反射部４は、第１の反射部３の相互間、すなわち光源１の背面側の、光源１の相互間に配置されている。
【００２１】
拡散反射機能は、例えば拡散反射板を用いることで実現できる。また、高反射機能は、金属やカーボングラファイト、アクリル、ＰＭＭＡ、ＡＢＳ、ゼオノア、ＢＭＣ、OZ、ポリカ、ガラス、シリコン等を加工して基材とし、その上に多層膜シートやミラーシートを貼り付けたり、アルミ等の金属を蒸着したり、あるいは加工した金属を鏡面仕上げする等の方法により、作製することができる。
【実施例２】
【００２２】
図３は、反射部３０の第２の実施例である。本実施例では、第２の反射部４は、光の出射方向（液晶表示素子側）の突出した突起形状を為しており、その断面は三角形状を為している。この実施例も同様に、第１の反射部３は、それぞれの光源１の背面に配置されており、また第２の反射部４は、第１の反射部３の相互間、すなわち光源１の背面側の、光源１の相互間に配置されている。
【００２３】
本実施例においては、拡散反射機能は、三角形状の突起部の斜面において、離散的に複数設けている。すなわち、拡散反射機能と高反射機能は、反射部３０の同一面上あるいは別々の面上に設けられている。
【実施例３】
【００２４】
図４は、反射部３０の第３の実施例である。本実施例では、反射部３０に断面が三角形状の突起部を形成し、それに高反射機能を持たせることによって第２の反射部４を構成し、拡散反射機能を平面部に設けて第１の反射部３を構成している。この実施例も同様に、第１の反射部３は、それぞれの光源１の背面に配置されており、また第２の反射部４は、第１の反射部３の相互間、すなわち光源１の背面側の、光源１の相互間に配置されている。
【００２５】
第２の反射部３を構成する突起形状を光源１の相互間に配置することで、光源１からの光が突起形状によって高反射率で反射され、光源１の間隙に向けて照射される。また、拡散反射機能を有する平面状の第１の反射部３が光源１の下部に配置することで、光源１から反射部３０に向かう光が、拡散反射されて光源１の間隙を照射する。これらにより、輝度むらを低減する効果が得られる。このとき、逆に、光源下部に高反射機能を有する第１の反射部３を設置すると、光源１からの光が高反射率で反射して光源上部を照らすため、輝度むらが大きくなってしまう。
【００２６】
また、従来では、光源１から反射部３０に向かった光が、再び反射光として光源１に返り、光源１の上部の拡散部５に入射するとき、光源１を覆っているガラス管の影が拡散部５に投射される。この拡散部５に投射された光源１の影によって、輝度むらが生じる場合もある。この輝度むらは、バックライトユニットの厚み（奥行き）が光源１の配列ピッチに比べ大きいときには、殆ど目に見えず、問題にならない。しかしバックライトユニットの薄型化に伴って、バックライトユニットの厚みが光源１の配列ピッチよりも小さくなると、輝度むらが目立ちやすくなる。そこで本実施例では、第１の反射部４、すなわち拡散反射機能を持つ材料を、光源下部に、各光源１より広い幅で配置している。これにより、ガラス管の影による輝度むらを低減することができる。
【実施例４】
【００２７】
図５は、反射部３０の第４の実施例である。本実施例では、拡散反射機能を有する第１の反射部３と高反射機能を有する第２の反射部４とをそれぞれ異なる材料で別部材として形成し、それぞれを組み合わせて反射部３０を構成している。このようにすれば、反射部３０の構成が簡便となり、製造上にて反射部３０の組み立て性が向上するという効果を奏する。
【実施例５】
【００２８】
図６は、反射部３０の第５の実施例である。本実施例では、反射板３０の基材が拡散反射機能と高反射機能を持つ同一の材料から構成されている。このような反射板３０は、例えば、基材にブラスト処理等により梨地模様を加工し、その上にアルミ等の金属を蒸着する等の方法により作成される。
【００２９】
以下、上述した本発明の実施形態の効果について説明する。本実施形態は、映像表示装置において、平面状に配置された複数の光源と、該光源からの光を反射する反射部と、前記光源及び前記反射部で反射されて光を拡散する拡散部とを含むバックライトユニットと、前記バックライトユニットの前記拡散部で拡散された光が入射される液晶表示部と、を備え、前記反射部は、少なくとも２種類以上の光学特性を有することを特徴としている。これにより、高輝度・輝度均一性の高い薄型の映像表示装置もしくはバックライトユニットを提供できる。
【００３０】
また前記第1の反射部と前記第２の反射部が、同一面上もしくは別々の面上に設けられるので、輝度均一化の効果が得られる。
【００３１】
また、前記反射部は、前記光源からの光を拡散しつつ反射する第１の反射特性と、該第１の反射特性よりも反射光の指向性が高い第２の反射特性を併せ持つ１つの材料または、それぞれの機能を持つ２つ以上の材料を組み合わせて構成されるので、それぞれの光学特性が輝度分布あるいは輝度むらの互いの欠点を補うため設計が容易であり、反射部の寸法誤差感度や位置決め誤差感度を緩和できる。
【００３２】
また、前記第２の反射部の反射率が、８０％以上と高反射率であるので、光源の相互間にも光源の真上と同程度の輝度が得られ、高輝度で高い輝度均一性を得ることができる。
【００３３】
また、前記反射部は、前記光源の背面または前記複数の光源の相互間、もしくはその両方に設置されるので、光源の直下に進む光を光源の相互間に反射し、当該光源相互間の輝度を向上する効果がある。
【００３４】
また、前記第１の反射部は、前記光源の背面に配置され前記第２の反射部は、前記光源の背面の、前記複数の光源の相互間に配置されているので、拡散部表面を観察したときに、光源周囲に存在するガラス管の影を、拡散反射機能による拡散光で照射し、光源相互間の輝度を向上させることで、輝度均一化の効果がある。
【００３５】
また、前記第１の反射部は、少なくとも前記各光源の幅より広い幅を持つので、光源周囲に存在するガラス管の影を拡散させ、輝度むらを低減させる効果がある。
【００３６】
また、前記反射部は、光学樹脂、金属、またはガラスを用いて構成されるので、作製が容易であり、軽量化・低コスト化が可能である。
【００３７】
また前記反射部は、基材に多層膜シートまたはミラーシートを貼り付けること、金属を蒸着すること、もしくは前記基材自体を鏡面仕上げすることで作製されるので、作製が容易であり、作成期間の短縮化が可能である。
【００３８】
このように、本実施形態によれば、例えば液晶表示素子を用いた映像表示装置において、高輝度で、均一度の高い映像を得ることが可能となる。上記実施形態では、表示素子として液晶表示素子を例にして説明したが、パッシブ型表示素子であれば、どのようなものでも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１（ａ）】本発明の一実施形態を示す図。
【図１（ｂ）】本発明の一実施形態を示す図。
【図１（ｃ）】本発明の一実施形態を示す図。
【図１（ｄ）】本発明の一実施形態を示す図。
【図２】本発明の第１実施例を示す図。
【図３】本発明の第２実施例を示す図。
【図４】本発明の第３実施例を示す図。
【図５】本発明の第４実施例を示す図。
【図６】本発明の第５実施例を示す図。
【図７】本発明を適用した映像表示装置の一例を示す図。
【符号の説明】
【００４０】
１…光源、２…シャーシ、３…第１の反射部、４…第２の反射部、５…拡散部、６…電源、７…信号処理部、８…構造体、１０…液晶表示部、２０…バックライトユニット、３０…反射部
【図１（ａ）】
2008300268.tif 000003
【図１（ｂ）】
2008300268.tif 000004
【図１（ｃ）】
2008300268.tif 000005
【図１（ｄ）】
2008300268.tif 000006
【図２】
2008300268.tif 000007
【図３】
2008300268.tif 000008
【図４】
2008300268.tif 000009
【図５】
2008300268.tif 000010
【図６】
2008300268.tif 000011
【図７】
2008300268.tif 000012