(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）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（４）とを含むバックライトユニット（２０）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、傾きの異なる、少なくとも２つ以上の面で構成された凸状部を含む。【選択図】  図１
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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、傾きの異なる、少なくとも２つ以上の面で構成された凸状部を含む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、
前記凸状部の断面形状は、多面体、非球面、自由曲面、または曲面と平面との組み合わせで構成され、前記光源の背面側であって、複数の光源の相互間に設けられる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、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、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８】
請求項１に記載の映像表示装置において、
前記光源および反射部を均等ピッチで配置したことを特徴とする映像表示装置。
【請求項９】
請求項１または８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１０】
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、
前記反射部は、傾きの異なる、少なくとも２つ以上の面で構成された凸状部を含む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、傾きの異なる、少なくとも２つ以上の面で構成された凸状部を含むことを特徴とする。
【００１０】
前記凸状部の断面形状は、多面体、非球面、自由曲面、または曲面と平面との組み合わせで構成され、前記光源の背面側であって、複数の光源の相互間に設けられる。また前記反射部の反射率が、８０％以上であってもよい。また前記反射部は、少なくとも２種類以上の光学特性を有するものであってもよい。
【００１１】
また本発明は、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、前記光源および反射部を均等ピッチで配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
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】
【００１３】
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。
【００１４】
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３と、光源１からの光及び反射部３で反射された光を拡散するための拡散部４と、光源１、反射部３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。上記反射部３は、図１から明らかなように、液晶表示素子１０の方向へ突出した凸状部が形成されている。この凸状部は、複数の傾きの異なる面から構成された多面体もしくはそれに類する形状を為している。
【００１５】
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、反射部３の、光源１の相互簡易対応する位置に上述した多面体形状の凸状部を設け、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。
【００１６】
反射部３は、８０％以上の高反射率を有している。また、反射部３は少なくとも２種類以上の光学特性を有している。反射部３は、反射機能の他に、例えば、拡散反射機能を有してもよい。その場合、双方の効果により、さらに輝度むらが低減可能であり、良好な輝度分布が得られる。
【００１７】
反射部３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。
【００１８】
図８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、液晶表示部１０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２〜７を参照しつつ説明する。
【００２０】
図２は、本発明に係る反射部３０の一実施例であり、その要部の拡大図を示している。反射部３は、例えば拡散部４に平行な平面形状であってもよい。しかしバックライトユニット２０を薄型化したときに光源１の真上の輝度が高くなるため、輝度むらを抑制するには、反射部３が平面形状であるだけでは不十分である。反射部３に凹凸をつけた方が反射光の輝度を高められるため、光源１の相互間の輝度を得るには効果的である。
【００２１】
そこで、本実施例に係る反射部３は、光源１の相互間と対応する位置に、傾きの異なる、少なくとも２つ以上の複数の面（３ａ〜３ｎ）を含む凸状部が形成されている。反射部３の断面形状は、正三角形や二等辺三角形、台形等の多面体あるいは非球面、自由曲面、曲面と平面の組み合わせで構成される。例えば光源１の相互間と対応する位置に、断面が二等辺三角形状で傾き角が４５°の凸状部（３ｂ）を配置すると、反射部３に当たる光量が強く、拡散部４の表面で輝線が立って見えることがある。その場合、光量を抑えるために三角形の頂上を平面状にした凸状部（３ｃ・３ｄ）を設けることで、かかる輝線は抑制される。
【００２２】
すなわち、反射部３の光源１の相互間と対応する位置に、傾きの異なる面を複数持つ凸状部を配置することで、滑らかな輝度分布を得て、輝度むらを抑制することが可能である。また、反射部３は、反射部３の両側に配置されている各光源１に対応する面を１つ以上ずつ有していても良いが、どちらか片方の光源１に対応する面しか有していなくてもよい（３ｈ〜３ｊ）。片方の光源１にのみ対応する凸状部（３ｈ〜３ｊ）を用いると、反射光の光量が少なく、間隙に滑らかな分布が得られるため、輝線が立たず、輝度むらが目立ちにくい。
【００２３】
図３に、本実施例に係るバックライトユニット２０の端部の一部拡大図を示す。バックライトユニット２０の両端部においては、光源１が、反射部３の片側にしか設置されていない。そのため絶対輝度が少なく、バックライトユニット２０の中央部に比べて、周辺照度が高く得られない傾向がある。そこで、両端部にも、傾きの異なる、少なくとも２つ以上の複数の面を有する凸状部を配置することで、隣の光源１からの光を拡散部４の表面のどの領域に反射させるかを、反射部３の面毎に分担する。これにより、反射光の光量と角度を適切に制御することができ、滑らかな輝度分布が得られる。すなわち本実施例に係る反射部により、バックライトユニット全体の輝度均一化および周辺照度比の向上が可能である。
【００２４】
図４Ａ〜Ｇに、本発明に係る反射部３０の他の例を示す。反射部３は、光源１の直下（背面）あるいは光源１の相互間、あるいはその両方に設置される。図４Ａは、凸状部が二等辺三角形である場合を示している。図４Ｂは、凸状部が二等辺三角形の各辺を２〜３面とした例で、その頂部が鋭角となるように構成した例、図４Ｃは、同じく凸状部が二等辺三角形の各辺を２〜３面とした例で、その頂部が鈍角となるように構成して全体的にドーム型とした例をしめしている。
【００２５】
図４Ａ〜Ｃは、凸状部が光源１の相互間に形成されるが、図４Ｄ〜Ｆは、凸状部が光源１の直下（背面）に配置した例を示しており、図４Ｄは凸状部が二等辺三角形である場合を示し、図４Ｅは凸状部が台形とした（二等辺三角形の頂部を平面とした）例、図４Ｆは凸状部が放物線あるいは楕円形状とした例を示している。また図４Ｇは、凸状部が光源１の相互間及び光源１の直下（背面）の両方に配置した例を示している。かかる反射部３は、全体的に波型を示しており、その頂部が周期的に出現するようにしている。このようにすることにより、凸状部が、光源１の相互間及び光源１の直下（背面）の両方に位置するようにしている。
【００２６】
図５に、バックライトユニットの一例を示している。複数の光源１は、バックライトユニット内に、等間隔に配置されてもよいし、１つずつ異なる間隔で配置されてもよいし、複数１組として、これらの組を異なる間隔で配置されてもよい。等間隔に配置した場合、バックライトユニット内のどこの部位においても、ほぼ同等の輝度分布が得られる。そのため、どの部位も同様に反射光を設計すればよいので、反射部３は１種類の形状で対応可能である。従って、このような配置においては、反射部３の設計が容易となるだけでなく、成形によって１つの型で複数の反射手段を一度に加工することができ、低コスト・短期間での開発が可能となり、量産性に優れている。
【００２７】
一方、例えばバックライトユニット中央寄りの光源間隔を狭めて１つずつ異なる間隔で配置すると、中央輝度を上げることが可能だが、周辺照度比を高く保つことが困難になる。そこで複数１組として異なる間隔で配置すると、中央輝度を高く、また周辺照度比も比較的高く保つことができる。以上のように光源１を異なる間隔で配置した場合、光源ピッチによって、光源1の相互間の輝度を補うために必要な輝度が異なってくるため、反射部３の部位によって反射光の設計が異なる。すなわち輝度均一化のためには、異なる形状をした複数の反射部３が必要となる。すなわち、光源１間の距離が異なる場合は、その距離に応じて図４Ａ〜Ｇの示された凸状部のうち一つを適宜選択して用いることができる。
【００２８】
図６に、本実施例に係るバックライトユニットの一部拡大図および反射部３による反射光の分布を示す。従来では、例えば図６Ａに示されるように、光源１から反射部３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４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４に投射される。この拡散部４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。そこで本実施形態では、図６Ｂに示すように、光源直下に、拡散反射機能を有する反射部３を配置することで、ガラス管５の影による輝度むらを低減することが可能である。また反射部３の、光源1の相互間に対応する位置には、上述した凸状部を設け、これは光を殆ど拡散させずに反射させるように構成する。すなわち凸状部は、拡散反射機能よりも反射光の指向性が高くなり、その反射率を８０％以上に設定される。
【００２９】
図７に、本実施形態のバックライトユニットで得られる輝度分布の概略図を示す。この図から明らかなように、本実施形態によれば、バックライトユニットの全体にわたって略均一の輝度を得ることができる。
【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、傾きの異なる、少なくとも２つ以上の面で構成された凸状部を含むことを特徴とする。これにより、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。
【００３１】
また前記凸状部の断面形状は、多面体、非球面、自由曲面、または曲面と平面との組み合わせで構成され、前記光源の背面側であって、複数の光源の相互間に設けられる。これにより、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】
また前記反射部の反射率が、８０％以上であるので、高反射率により、光源間隙にも光源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。
【００３３】
また前記反射部は、少なくとも２種類以上の光学特性を有するので、輝度むらを低減した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。
【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。
【００３６】
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、開発期間の短縮化が可能である。
【００３７】
前記光源および反射部を均等ピッチで配置したので、設計が容易であり、成形によって１つの型で複数の反射手段を一度に加工することができるため、低コスト・短期間での開発が可能となり、量産性に優れている。
【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】本発明の一実施形態を示す図。
【図２】本発明の一実施例を示す図。
【図３】本発明の一実施例の要部拡大図。
【図４Ａ】本発明に係る反射部３の他の例を示す図。
【図４Ｂ】本発明に係る反射部３の他の例を示す図。
【図４Ｃ】本発明に係る反射部３の他の例を示す図。
【図４Ｄ】本発明に係る反射部３の他の例を示す図。
【図４Ｅ】本発明に係る反射部３の他の例を示す図。
【図４Ｆ】本発明に係る反射部３の他の例を示す図。
【図４Ｇ】本発明に係る反射部３の他の例を示す図。
【図５】バックライトユニットの一構成例を示す図である。
【図６】本実施形態のバックライトユニットの一部拡大図および反射手段による反射光の分布を示す図。
【図７】本実施形態のバックライトユニットで得られる輝度分布の概略図を示す図。
【図８】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…反射部、４…拡散部、５…ガラス管、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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図４Ｇ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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