(57)【要約】【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こと。【解決手段】  本発明に係る映像表示装置は、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（３、４）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素子へ照射する拡散部（５）とを含むバックライトユニットを備える。そして、前記反射部は、前記光源からの光を拡散して反射する拡散反射部（４）を含み、前記拡散反射部の上面から拡散部の下面までの高さをａ、前記複数の光源間のピッチをｂ、前記光源の径をｃとしたとき、１／３≦ａ／(ｂ−ｃ)≦１／２の条件を満足することを特徴とする。【選択図】  図２
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【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、前記光源からの光を拡散して反射する拡散反射部を含み、
前記拡散反射部の上面から拡散部の下面までの高さをａ、前記複数の光源間のピッチをｂ、前記光源の径をｃとしたとき、下記数１の条件を満足することを特徴とする映像表示装置。
（数１）  １／３≦ａ／(ｂ−ｃ)≦１／２
【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、傾きの異なる、少なくとも２つ以上の複数の面を含むことを特徴とする映像表示装置。
【請求項３】
請求項１に記載の映像表示装置において、
前記拡散反射部は、前記液晶表示部の表示面と直交する方向において、前記光源と対応する位置に配置さ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、
前記拡散反射部は、少なくとも光源の径より広い幅を有することを特徴とする映像表示装置。
【請求項５】
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６】
請求項１に記載の映像表示装置において、
前記複数の光源は、均等のピッチ、もしくは異なるピッチ、あるいは複数１組とし、この組を異なるピッチで配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１に記載の映像表示装置において、
前記反射部は、更に前記拡散反射部よりも反射光の指向性が高い高反射部を含み、該高反射部は、８０％以上の反射率を有することを特徴とする映像表示装置。
【請求項８】
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、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１０】
請求項７に記載の映像表示装置において、
前記高反射部は、平面、多面体、非球面、自由曲面、曲面と平面の組み合わせで構成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】
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へ照射する拡散部とを備え、
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、前記光源からの光を拡散して反射する拡散反射部を含み、
前記拡散反射部の上面から拡散部の下面までの高さをａ、前記複数の光源間のピッチをｂ、前記光源の径をｃとしたとき、下記数１の条件を満足することを特徴とするバックライトユニット。
（数１）  １／３≦ａ／(ｂ−ｃ)≦１／２
【請求項１３】
請求項１〜１２に記載の映像表示装置およびバックライトユニットにおいて、
上記数１は、光源部の最下面から拡散反射部の上面までの高さをｄ（ｍｍ）としたとき、０＜ｄ＜５（ｍｍ）の条件を満足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される。
【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、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、前記光源からの光を拡散して反射する拡散反射部を含み、前記拡散反射部の上面から拡散部の下面までの高さをａ、前記複数の光源間のピッチをｂ、前記光源の径をｃとしたとき、下記数１の条件を満足することを特徴とする。
（数１）  １／３≦ａ／(ｂ−ｃ)≦１／２
前記反射部は、傾きの異なる、少なくとも２つ以上の複数の面を含んでもよい。また前記拡散反射部は、前記液晶表示部の表示面と直交する方向において、前記光源と対応する位置に配置されていてもよい。また前記拡散反射部は、少なくとも光源の径より広い幅を有してもよい。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てもよい。また前記複数の光源は、均等のピッチ、もしくは異なるピッチ、あるいは複数１組とし、この組を異なるピッチで配置されてもよい。また前記反射部は、更に前記拡散反射部よりも反射光の指向性が高い高反射部を含み、該高反射部は、８０％以上の反射率を有すものであってもよい。この高反射部は、平面、多面体、非球面、自由曲面、曲面と平面の組み合わせで構成されてもよい。
【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】
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。
【００１３】
図１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、光源１は、映像表示装置の画面水平方向（左右方向）に延びて形成される。かかる映像表示装置は、液晶表示素子１０と、この液晶表示素子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。
【００１４】
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。
【００１５】
反射部３０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拡散反射部３と、この拡散反射部３よりも反射光の指向性が高い高反射機能を有し、光源１の相互間に配置される高反射部４とを含んでいる。この高反射部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、高反射部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、高反射部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４面以上を有する多面体でもよい。
【００１６】
図５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２０、液晶表示素子１０などに電源を供給するための電源７、液晶表示素子１０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８、及びスピーカ等の構造体６を備えている。
【００１７】
以下、本発明の実施例について、図２〜４を参照しつつ説明する。
【００１８】
図２は、本発明に係るのバックライトユニットの拡大断面図を示す。ここで、拡散反射部４の上面から拡散部５の下面までの高さをａ、前記光源のピッチをｂ、光源の径をｃとする。
【００１９】
図３に、本実施例に係るバックライトユニットにおける２つの光源から発せられる直接光の分布を示す。図３において、光源１の配列方向（画面垂直方向）の距離、縦軸は光量を示している。
【００２０】
ここで、光源１は、座標０（図３の距離０ｍｍの点）と座標２３（図３の距離２３ｍｍの点）に、ピッチ２３(mm)の間隔で設けられていることとする。光源１の発光分布は、光源１からの出射角度をθとしたとき、ＣＯＳ４θに近似できる。反射部３０を特に設けない場合、バックライトユニットの薄型化に伴って、光源１の相互間へ直接光が届かなくなり、輝度むらが発生する。また、反射部３０として平面状のみの反射部を設けた場合、輝度むら（（最大輝度−最小輝度）／最大輝度×１００）は７０％となり、大きい。そのため反射部は、光源１の管軸と傾きが異なる面を少なくとも１つ以上有している必要がある。
【００２１】
そこで本実施例では、例えば光源１の相互間に、８０％以上の反射率を有する高反射機能を持つ高反射部４を、その断面が三角形状になるように設けている。これにより、高反射部４からの反射光は光源１の相互間の方向に照射され、光源１の相互間の輝度が向上し、輝度むらを低減することが可能である。反射部４は、平面、多面体、非球面、自由曲面、もしくは曲面と平面との組み合わせで構成される。また、反射部は、金属やカーボングラファイト、アクリル、ＡＢＳ、ＰＭＭＡ、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。
【００２２】
このとき、本実施例に係るバックライトユニットは、拡散反射部４の上面から拡散部５の下面までの高さをａ、複数の光源１間のピッチをｂ、光源１の径をｃとしたとき、下記数１の条件を満足するように構成される。
（数１）  １／３≦ａ／(ｂ−ｃ)≦１／２
上記数１は、光源部の最下面から拡散反射部の上面までの高さをｄ（ｍｍ）としたとき、０＜ｄ＜５（ｍｍ）の条件を満足することを特徴とするバックライトユニット。
【００２３】
ｄ≧５（ｍｍ）より大きくなると、光源が拡散部の下面に接してしまう現象が起こるため、拡散光を広げることが不可能となり、輝度均一化を図れない。従って、上記条件は、一般的な拡散光源を用いた場合の限界値となっている。
【００２４】
バックライトユニット２０の光出射面における輝度むらは、反射面からバックライトユニット２０の光出射面までの距離ａ、複数の光源１間のピッチｂ及び光源１の径ｃの大きさに依存する。従って、これらの関係を適切に調整すれば輝度むらが低減される。本発明者等による実験の結果、上記ａ，ｂ，ｃが上記数１に示された条件を満足する場合に輝度むらがほぼ最小になるとの結果を得た。すなわち本実施例は、上記ａ，ｂ，ｃを数１に示された条件を満足するように拡散反射部４の配置位置、光源１の配列ピッチ、及び光源１の径をそれぞれ適宜設定することで輝度むらを低減しようとするものである。このように各要素が配置されたバックライトユニットにおける光量分布の一例を図４に示す。
【００２５】
図４は、本実施例に係るバックライトユニットの光量の一例分布を示すものであり、この分布は、光源１からの直接光、反射光およびそれらの和の分布を含んでいる。上記数１を満たすとき、輝度むらは１５％まで低減され、さらに拡散部５を配置することにより、輝度むらを５％以内に抑制することが可能である。
【００２６】
反射部３０は、光源１の直下（背面）または光源１の相互間あるいはその両方に配置されてもよい。反射部を光源１の直下に配置する場合、この反射部を例えば平面状とすると、光源１からの直接光と重なる範囲に反射光が照射されるため、光源真上の輝度がさらに高くなり、輝度むらがますます大きくなる傾向がある。そのため反射部を光源１の直下（背面）に配置する場合には、反射部の傾き角を２０°以上とし、反射光を、光源の方向を避けて横に逃がす必要がある。しかしながら、反射部に傾きをつけるためには、光源１の位置をシャーシ底面からある程度離す必要があるため、バックライトユニット（及び映像表示装置）の薄型化には不向きである。従って、バックライトユニット（及び映像表示装置）の薄型化および輝度むら低減のためには、例えば図１や図２に示されるように、例えば画面垂直方向の断面が三角形状の反射部（高反射部４）を光源１の相互間に設けることが好ましい。
【００２７】
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）が薄くなるほど目立ちやすくなる。そこで本実施例では、光源１の直下（背面）に、拡散反射部４を設けることで、ガラス管の影による輝度むらを低減することを可能としている。また、この拡散反射部４は、その幅が少なくとも各光源１の径よりも広い幅とされているので、光源１からの光を拡散反射部４によって、より広範囲に拡散することができ、光源１の上部の輝度上昇を防ぐことが可能となる。
【００２８】
また、複数の光源１は、それぞれ、均等なピッチ（間隔）で配列されてもよく、また互いに異なるピッチで配列されてもよい。更に、複数の光源を１組とし、この組を異なるピッチで配列してもよい。各光源１が均等ピッチで配置されれば、光源１からの直接光は各光源で全て同一の輝度分布となる。このような配列において、輝度むらを低減するためには、反射光も直接光の分布と同一となるように、同一形状をした反射部３０（高反射部４）を設ければよい。高反射部４を同一形状とすれば、高反射部４の設計が比較的容易であり、型を１つ作製するだけで複数の反射部４を素早く加工できる。このため、低コストで、短期間での開発が可能であり、量産性に優れている。
【００２９】
一方、各光源１が異なるピッチで配置される場合には、例えば、バックライトユニット中央部の光源間のピッチを小さく、バックライトユニット周辺部の光源間のピッチを大きくすることで、バックライトユニットの中央部における輝度を高めることが可能である。この場合、高反射部４を各光源間のピッチに応じて変えることで、さらなる輝度むら低減が実現できる。
【００３０】
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、前記光源からの光を拡散して反射する拡散反射部を含み、前記拡散反射部の上面から拡散部の下面までの高さをａ、前記複数の光源間のピッチをｂ、前記光源の径をｃとしたとき、上記数１の条件を満足することを特徴とする。このような構成によれば、好適に輝度むらを低減することができる。
【００３１】
また前記反射部は、傾きの異なる、少なくとも２つ以上の複数の面を含むようにすれば、輝度均一性の高い薄型バックライトユニットを提供できる。
【００３２】
また前記拡散反射部を、前記液晶表示部の表示面と直交する方向において、前記光源と対応する位置に配置すれば、輝度均一性の高い薄型バックライトユニットを提供できる。
【００３３】
また前記拡散反射部は、少なくとも光源の径より広い幅を有するので、光源周囲のガラス管による影を拡散光により照射して輝度を均一化する効果がある。
【００３４】
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。
【００３５】
また前記複数の光源は、均等のピッチ、もしくは異なるピッチ、あるいは複数１組とし、この組を異なるピッチで配置されるので、バックライトユニットの中央部の輝度を向上し、更に周辺照度比も向上させることができる。
【００３６】
また前記反射部は、更に前記拡散反射部よりも反射光の指向性が高い高反射部を含み、該高反射部は、８０％以上の反射率を有するので、高反射率により、光源の相互間にも光源の真上と同程度の輝度が得られ、高輝度かつ輝度均一性の高いバックライトユニットが実現できる。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
前記高反射部は、平面、多面体、非球面、自由曲面、曲面と平面の組み合わせで構成されるので、輝度均一性の高い薄型バックライトユニットを提供できる。
【００４０】
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】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態を示す図。
【図２】本発明の一実施形態を示す図。
【図３】バックライトユニットの光量分布を示す図。
【図４】本発明に係るバックライトユニットの光量分布を示す図。
【図５】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】
【００４２】
１…光源、２…シャーシ、３０…反射部、３…高反射部、４…拡散反射部、５…拡散部、６…電源、７…信号処理部、８…構造体、１０…液晶表示素子、２０…バックライトユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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