JP4775325B2 - 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 - Google Patents

Description

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。

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。

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。

特開2006-195276号公報 特開2004-127643号公報

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。

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。

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。

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。

すなわち、本発明は、映像表示装置の表示面の水平方向に延びて形成され、かつ前記表示面の垂直方向に配列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た光を拡散して液晶表示部へ出射する拡散部と、前記光源、反射部及び拡散部を保持もしくは支持するシャーシとを備えており、前記シャーシの、前記映像表示装置の表示面と直交する方向において、前記複数の光源の電極部と対応する位置のそれぞれに複数のＵ字状の凹部を設けることにより前記光源の電極部と前記シャーシが所定の距離離されており、かつ前記シャーシの前記光源の電極部以外と対応する部分には前記Ｕ字状の凹部が設けられておらず、前記シャーシの裏面の、前記Ｕ字状の凹部が設けられていない部分に、前記映像表示装置のための電源、及び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が配置されるようにしたことを特徴とする。

前記シャーシは、金属または導電体で構成されていてもよい。

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。

以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して説明する。
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１１と、この液晶表示素子１１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４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。

バックライトユニットに用いる光源は、始動時に、高電圧・高周波で駆動する必要があるが、従来のバックライトユニットは、シャーシから光源までの厚みが十分であったため、シャーシと光源間に存在する浮遊容量に関係なく、光源は高効率で均一発光していた。しかしながら、バックライトユニットの薄型化に伴って、シャーシから光源までの厚みを薄くすると、シャーシと光源との間に存在する浮遊容量に対してリーク電流が生じる。リーク電流が生じると光源が均一に発光しないため、かかるリーク電流を抑制して光源の発光を均一化させる必要がある。

そこで、本実施形態では、図１に示されるように、バックライトユニット２０のシャーシ２表面の光源下部、すなわちシャーシ２の映像表示装置の表示面と直交する方向（図１では紙面上下方向）において光源１のそれぞれと対応する位置に、スリット又は窪み５（以下、これらを纏めて「凹部」と称する）を設けることを特徴とするものである。これにより、上述のリーク電流を抑え、光源の高効率化を図る。シャーシ２の凹部５は、光源１の数と同数以上設けられることが望ましいが、強度等の問題がある場合には、光源１の数より少なくてもよい。シャーシの凹部５を設け、その大きさを調節することで、光源を高効率で発光させたままシャーシに近づけることができる。その結果、光源から拡散部までの光学的な拡散距離を稼ぐことができるため、バックライトユニットを薄型化したときにも、輝度均一化の効果がある。

図７に、バックライトユニット２０のシャーシ２に凹部５を加工しない場合と、加工した場合に得られる最大輝度の経時変化の実験結果を示す。凹部５を加工しない場合には最大輝度が最も低く、幅の広い凹部５を加工した場合には最大輝度が最も高かった。これから、シャーシ２に凹部５を加工することで、リーク電流の発生が抑えられて、光源の高効率化が図れていることが確認できる。

図８に、バックライトユニット２０のシャーシ２に凹部５を加工しない場合と、加工した場合に得られる消費電力の経時変化の実験結果を示す。これから、凹部５を加工しない場合には消費電力が最も小さく、幅の狭いスリットあるいは窪みを加工した場合に消費電力が最も大きいことが確認できる。

図１０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８、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９、及びスピーカ等の構造体１０を備えている。

次に、本発明の実施例について図２〜９を参照しつつ説明する。

図２〜３は、本発明に係るバックライトユニットの第１の実施例を示している。シャーシ２と光源１が所定の距離を保つように、複数の凹部５が光源１の配置位置と対応する位置に形成されている。本実施例では、図３に示されるように、シャーシ２の光源１の電極６近傍、凹部５が設けられている。バックライトユニット２０の両端部では、凹部５以外の部分が互いに連結されるように構成されている。

図３に、図２の断面の一部拡大図を示す。リーク電流を防ぐため、シャーシ２と光源１の電極６近傍の部分は、所定の距離を保つ必要がある。そこで本実施例では、シャーシ２の凹部５（この例ではスリット）は、光源１の配置位置と対応する位置に設けられている。よって、本実施例の凹部５は、光源１の長手方向と並行に延びる横長の形状に構成されている。ここで、シャーシ２は、アルミ等の金属及び／または近接導体により形成されており、低コストでの加工が容易である。

図４は、本発明に係るバックライトユニットの第２の実施例を示しており、特に要部の拡大図を示している。シャーシ２の前面の、光源１と対応する位置に複数の凹部５が形成されているが、それらは光源１の全体形状と対応するように設けられていなくてもよい。すなわち、本実施例のように、シャーシ２の、光源１の電極６近傍の部分と対応する位置にのみ、凹部５を設けるようにしてもよい。その場合、シャーシ２の裏面には凹部５による凹凸や開口が無いので、シャーシ２の裏面に、電源８、信号処理部９、構造体１０等を取り付けることが可能である。この構造は、シャーシ２に凹部５を加工することによるシャーシの強度低下を防止する効果もある。

図５は、本発明に係るバックライトユニットの第３の実施例を示しており、特に要部の拡大図を示している。図５に示されるように、シャーシ２には、断面がＵ字状の複数の凹部５が形成されている。これらは、絞りやハーフピアス状に加工されてもよい。これら凹部５の一部には、穴が設けられていてもよい。

図６に、図５の断面図を示す。上記断面がＵ字状の複数の凹部５を実施例２のようにシャーシ２の、光源１の電極６近傍の部分と対応する位置にのみ設ければ、図６に示されように、シャーシ２の裏面に電源８、信号処理部９、構造体１０、更には光源１を駆動するためインバータ７等の基板を取り付けることができる。これにより、薄型のバックライトユニットを提供することができる。

図７に、バックライトユニット２０のシャーシ２に凹部５を加工しない場合と、加工した場合に得られる最大輝度の経時変化の実験結果を示す。凹部５を加工しない場合には最大輝度が最も低く、幅の広い凹部５を加工した場合には最大輝度が最も高かった。これにより、シャーシ２に凹部５を加工することで、リーク電流の発生が抑えられて、光源の高効率化が図れていることが確認できる。

図９は、本発明に係るバックライトユニットの第４の実施例を示している。本実施例では、複数の光源１が例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）で構成された場合の例であり、光源１の形状が円形、楕円形、正方形、長方形、多角形の場合は、図９に示されるように、凹部５の形状も光源１の形状を対応させる。図９の例では、光源１の形状が四角形状であり、それに対応させて凹部５の形状も四角形としている。本実施例も実施例１〜３と同様に、各光源１と凹部５は、それぞれ位置的に対応している。

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、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、前記光源、反射部及び拡散部を保持もしくは支持するシャーシ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、前記シャーシは、複数のスリットあるいは窪みを有しており、前記光源と、所定の距離で配置されていることを特徴とする。これにより、リーク電流が生じて光源の発光効率が低下するのを防止する効果がある。

また前記シャーシのスリット又は窪みが、前記映像表示装置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設けられるので、リーク電流が生じて光源の発光効率が低下するのを防止する効果がある。

また、前記シャーシの複数のスリットあるいは窪みが、前記光源の電極近傍と対応する位置にのみ設けられるので、シャーシの強度を保ち、スリットの無い部分に電源や回路等を組み付けられる効果がある。

また前記シャーシは、金属または導電体で構成されているので、低コストでの加工が容易であり、さらに光源を発光時の始動電圧を下げられるという効果がある。

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。

本発明の一実施形態を示す図。 本発明に係るバックライトユニット第１の実施例を示す図。 本発明に係るバックライトユニット第１の実施例を示す図。 本発明に係るバックライトユニット第２の実施例を示す図。 本発明に係るバックライトユニット第３の実施例を示す図。 本発明に係るバックライトユニット第３の実施例を示す図。 本実施形態の効果を示す図。 本実施形態の効果を示す図。 本発明に係るバックライトユニット第４の実施例を示す図。 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

１…光源、２…シャーシ、３…反射部、４…拡散部、５…凹部、６…光源の電極部、７…インバータ、８…電源、９…信号処理手段、１０…構造体、１１…液晶表示部、２０…バックライトユニット

Claims (3)

1. 映像表示装置において、
   前記映像表示装置の表示面の水平方向に延びて形成され、かつ前記表示面の垂直方向に配列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た光を拡散する拡散部と、前記光源、反射部及び拡散部を保持もしくは支持するシャーシ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、
   前記シャーシの、前記映像表示装置の表示面と直交する方向において、前記複数の光源の電極部と対応する位置のそれぞれに複数のＵ字状の凹部を設けることにより前記光源の電極部と前記シャーシが所定の距離離されており、かつ前記シャーシの前記光源の電極部以外と対応する部分には前記Ｕ字状の凹部が設けられておらず、
   前記シャーシの裏面の、前記Ｕ字状の凹部が設けられていない部分に、前記映像表示装置のための電源、及び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が配置されるようにしたことを特徴とする映像表示装置。
2. 請求項１に記載の映像表示装置において、
   前記シャーシは、金属または導電体で構成されていることを特徴とする映像表示装置。
3. 液晶表示部により映像を表示する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、
   前記映像表示装置の表示面の水平方向に延びて形成され、かつ前記表示面の垂直方向に配列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た光を拡散して前記液晶表示部へ出射する拡散部と、前記光源、反射部及び拡散部を保持もしくは支持するシャーシとを備え、
   前記シャーシの、前記映像表示装置の表示面と直交する方向において、前記複数の光源の電極部と対応する位置のそれぞれに複数のＵ字状の凹部を設けることにより前記光源の電極部と前記シャーシが所定の距離離されており、かつ前記シャーシの前記光源の電極部以外と対応する部分には前記Ｕ字状の凹部が設けられておらず、
   前記シャーシの、裏面の前記Ｕ字状の凹部が設けられていない部分に、前記映像表示装置のための電源、及び前記液晶表示部へ映像信号を処理するための信号処理部を配置可能にしたことを特徴とするバックライトユニット。

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