JP2011076998A

JP2011076998A - Backlight unit, and image display device using the same

Info

Publication number: JP2011076998A
Application number: JP2009230162A
Authority: JP
Inventors: Seiji Murata; 誠治村田
Original assignee: Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
Current assignee: Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
Priority date: 2009-10-02
Filing date: 2009-10-02
Publication date: 2011-04-14

Abstract

【課題】光源数を削減してコストや消費電力の増大を回避しながら輝度ムラ、周辺輝度比を改善することが可能な技術を提供する。
【課題手段】
本発明は、液晶表示素子を備えた映像表示装置に用いられ、前記液晶表示素子の背面側から該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において、光を放出するための少なくとも１本の線状光源と、前記バックライトユニットの光出射側に配置され、前記光源からの光を拡散するための拡散板とを備え、前記拡散板の主平面と直交する方向における前記拡散板の光入射面と前記線状光源との距離をｈ、前記バックライトユニットの光出射側から見たときの、前記バックライトユニットの最も端に配置された前記線状光源と前記バックライトユニットの端までの距離をＬとしたとき、
３≦Ｌ／ｈ≦８
の条件を満たすことを特徴とする。
【選択図】図１Provided is a technique capable of improving luminance unevenness and a peripheral luminance ratio while reducing the number of light sources and avoiding an increase in cost and power consumption.
[Problem means]
The present invention is used in a video display device provided with a liquid crystal display element, and in a backlight unit for irradiating light to the liquid crystal display element from the back side of the liquid crystal display element, at least one for emitting light. The light source of the diffuser plate in a direction perpendicular to the main plane of the diffuser plate is provided, and a diffuser plate disposed on the light emission side of the backlight unit for diffusing light from the light source. When the distance between the incident surface and the linear light source is h, when viewed from the light emitting side of the backlight unit, to the end of the linear light source and the backlight unit arranged at the extreme end of the backlight unit When the distance of L is L
3 ≦ L / h ≦ 8
It satisfies the following conditions.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、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及びそれを用いた映像表示装置に関する。 The present invention relates to a backlight unit for irradiating a liquid crystal display element with light and an image display apparatus using the backlight unit.

液晶パネル（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としては、例えば液晶表示素子の背面（直下）に光源を配置した直下方式のものが知られている。この直下方式のバックライトには、例えば特許文献１に記載のように冷陰極管等の線状光源が用いられている。 As a backlight unit for irradiating light to a liquid crystal panel (liquid crystal display element), for example, a direct light unit in which a light source is arranged on the back surface (directly under) of a liquid crystal display element is known. For this direct type backlight, a linear light source such as a cold cathode tube is used as described in Patent Document 1, for example.

特開２００８−５２０８号公報JP 2008-5208 A

直下方式のバックライトユニットでは、線状光源の数を減らすと輝度ムラの劣化、周辺輝度比の低下が生じる。これらを回避するために線状光源の数を増やすと、光源のコスト増大、駆動回路の追加、消費電力の増加などが生じる。 In the direct-type backlight unit, when the number of linear light sources is reduced, the luminance unevenness and the peripheral luminance ratio decrease. If the number of linear light sources is increased in order to avoid these problems, the cost of the light sources increases, the drive circuit is added, and the power consumption increases.

本発明は、上記従来技術の課題に鑑みて為されたものであって、光源数を削減してコストや消費電力の増大を回避しながら輝度ムラ、周辺輝度比を改善することが可能な技術を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and is a technique capable of improving the luminance unevenness and the peripheral luminance ratio while reducing the number of light sources and avoiding an increase in cost and power consumption. Is to provide.

本発明は、液晶表示素子を備えた映像表示装置に用いられ、前記液晶表示素子の背面側から該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において、光を放出するための少なくとも１本の線状光源と、前記バックライトユニットの光出射側に配置され、前記光源からの光を拡散するための拡散板とを備え、前記拡散板の主平面と直交する方向における前記拡散板の光入射面と前記線状光源との距離をｈ、前記バックライトユニットの光出射側から見たときの、前記バックライトユニットの最も端に配置された前記線状光源と前記バックライトユニットの端までの距離をＬとしたとき、
３≦Ｌ／ｈ≦８
の条件を満たすことを特徴とする。 The present invention is used in a video display device provided with a liquid crystal display element, and in a backlight unit for irradiating light to the liquid crystal display element from the back side of the liquid crystal display element, at least one for emitting light. The light source of the diffuser plate in a direction perpendicular to the main plane of the diffuser plate is provided, and a diffuser plate disposed on the light emission side of the backlight unit for diffusing light from the light source. When the distance between the incident surface and the linear light source is h, when viewed from the light emitting side of the backlight unit, to the end of the linear light source and the backlight unit arranged at the extreme end of the backlight unit When the distance of L is L
3 ≦ L / h ≦ 8
It satisfies the following conditions.

また本発明は、拡散板の主平面と直交する方向における前記拡散板の光入射面と前記線状光源との距離をｈ、前記バックライトユニットの光出射側から見たときの、前記バックライトユニットの最も端に配置された前記線状光源と前記バックライトユニットの端までの距離をＬ、前記線状光源間の距離をＰとしたとき、下記（１）及び（２）の条件を満足することを特徴とする。 Further, the present invention provides the backlight when the distance between the light incident surface of the diffuser plate and the linear light source in the direction orthogonal to the main plane of the diffuser plate is viewed from the light exit side of the backlight unit. When the distance between the linear light source arranged at the end of the unit and the end of the backlight unit is L and the distance between the linear light sources is P, the following conditions (1) and (2) are satisfied. It is characterized by doing.

（１）０．９＞０．１（Ｌ／ｈ）^２−（Ｐ／２ｈ）^２
（２）Ｌ≧Ｐ
ここで、前記バックライトユニットの光出射側開口の対角寸法が３２インチ以上３７インチ以下の場合は、線状光源の数は２本であり、またバックライトユニットの光出射側開口の対角寸法が３７インチ以上４２インチ以下の場合は、線状光源の数は３本であることが好ましい。 (1) 0.9> 0.1 (L / h) ^2- (P / 2h) ²
(2) L ≧ P
Here, when the diagonal size of the light emission side opening of the backlight unit is not less than 32 inches and not more than 37 inches, the number of linear light sources is two and the diagonal angle of the light emission side opening of the backlight unit. When the dimension is 37 inches or more and 42 inches or less, the number of linear light sources is preferably three.

また本発明は、バックライトユニットの光出射側開口の対角寸法が３２インチ以上３７インチ以下で、かつ前記線状光源は熱陰極管であって、その数は２本であり、該２本の線状光源間の距離が、前記バックライトユニットの端部に最も近い位置に配置された線状光源と当該バックライトユニットの端部との距離よりも短いことを特徴とする。 Further, according to the present invention, the diagonal dimension of the light exit side opening of the backlight unit is not less than 32 inches and not more than 37 inches, and the linear light source is a hot cathode tube, the number of which is two, The distance between the linear light sources is shorter than the distance between the linear light source disposed at the position closest to the end of the backlight unit and the end of the backlight unit.

更にまた本発明は、バックライトユニットの光出射側開口の対角寸法が３７インチ以上４２インチ以下で、かつ前記線状光源は熱陰極管であって、その数は３本であり、該３本の線状光源間の距離が、前記バックライトユニットの端部に最も近い位置に配置された線状光源と当該バックライトユニットの端部との距離よりも短いことを特徴とする。 Furthermore, according to the present invention, the diagonal size of the light emission side opening of the backlight unit is 37 inches or more and 42 inches or less, and the linear light source is a hot cathode tube, and the number thereof is three. The distance between the two linear light sources is shorter than the distance between the linear light source disposed at the position closest to the end of the backlight unit and the end of the backlight unit.

上記本発明の構成によれば、光源数を低減してコストや消費電力を抑えつつも、輝度ムラ、周辺輝度比を改善することが可能となる。 According to the configuration of the present invention, it is possible to improve the luminance unevenness and the peripheral luminance ratio while reducing the number of light sources and suppressing the cost and power consumption.

本発明に係る液晶表示装置の第１の実施例を示す鳥瞰図The bird's-eye view which shows the 1st Example of the liquid crystal display device based on this invention 本発明に係るバックライトユニットの第１の実施例を示す断面図Sectional drawing which shows 1st Example of the backlight unit which concerns on this invention 本発明に係るバックライトユニットの第２の実施例を示す断面図Sectional drawing which shows 2nd Example of the backlight unit based on this invention. 本発明に係るバックライトユニットの第３の実施例を示す断面図Sectional drawing which shows the 3rd Example of the backlight unit which concerns on this invention 本実施形態の効果を説明するための図The figure for demonstrating the effect of this embodiment

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

まず、本発明の第１実施例について、図１及び図２を参照して説明する。
本実施例に係る映像表示装置は、図１に示されるように、液晶表示素子５と、線状光源１、拡散板２、反射要素３、輝度向上シート８、およびシャーシ４を有するバックライトユニットとを備えている。シャーシ４は、適度な剛性を持つように樹脂、もしくはアルミ、鉄、合金などの金属を用いて構成されており、液晶表示素子５側に光を出射する光出射側開口を有する枡形の形状を為している。この光出射側開口を、以下ではバックライトユニットの有効照射面と呼ぶ場合もある。かかる枡形形状のシャーシ４の内部には、液晶表示素子の水平方向に延びる少なくとも１本以上の線状光源１が配置されており、この線状光源１から放出された光、または線状光源１から放出されて反射要素３により反射された光は、拡散板２、輝度向上シート８に入射され、これら拡散板２及び輝度向上シート８を通して液晶表示素子５に照射される。 First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the video display apparatus according to the present embodiment includes a liquid crystal display element 5, a linear light source 1, a diffuser plate 2, a reflective element 3, a brightness enhancement sheet 8, and a chassis 4. And. The chassis 4 is made of resin or metal such as aluminum, iron, or alloy so as to have an appropriate rigidity, and has a bowl shape having a light emission side opening for emitting light to the liquid crystal display element 5 side. I'm doing it. Hereinafter, the light emission side opening may be referred to as an effective irradiation surface of the backlight unit. At least one or more linear light sources 1 extending in the horizontal direction of the liquid crystal display element are arranged inside the bowl-shaped chassis 4, and the light emitted from the linear light sources 1 or the linear light sources 1. The light emitted from the light and reflected by the reflecting element 3 is incident on the diffusion plate 2 and the brightness enhancement sheet 8, and is applied to the liquid crystal display element 5 through the diffusion plate 2 and the brightness enhancement sheet 8.

シャーシ４の背面側には、線状光源１や液晶パネル５等に電源を供給するための電源回路６と、入力される映像信号に応じて液晶表示素子５を駆動するとともに、必要に応じ、例えば映像信号の明るさの情報などに基づいて線状光源１の点灯状態（明るさ）を制御する映像信号回路７とが取り付けられている。 On the rear side of the chassis 4, a power supply circuit 6 for supplying power to the linear light source 1, the liquid crystal panel 5, and the like, and the liquid crystal display element 5 are driven in accordance with an input video signal. For example, a video signal circuit 7 that controls the lighting state (brightness) of the linear light source 1 based on the brightness information of the video signal is attached.

液晶表示素子５は、その光透過率がピクセル毎に映像信号処理部７により制御され、バックライトユニットから照射される光を空間的に変調して所望の色、強度を持った光線を透過させ、視聴者に映像を提供する。 The liquid crystal display element 5 has its light transmittance controlled by the video signal processing unit 7 for each pixel, and spatially modulates the light emitted from the backlight unit to transmit light having a desired color and intensity. , Provide video to viewers.

ここで、線状光源１は、中空のガラス管の内側に蛍光体が塗布され、かつ両端に導電性の電極を設けた蛍光管を用いてもよい。蛍光管としては、例えば、熱陰極管（ＨＣＦＬ）、冷陰極管（ＣＣＦＬ）、外部電極管（ＥＥＦＬ）などが用いられる。蛍光管以外にも、ＬＥＤやレーザ光源など、発光面積がバックライトユニットの光学系の大きさに対して略点光源と見なせる発光素子を線状に複数並べたものを用いてもよい。またこれらの点光源とレンズなどの配光調整要素や拡散シートなどとを組み合わせてユニット化したものを線状光源１として利用してもよい。本実施例では、ＣＣＦＬやＥＥＦＬよりも発光効率が高い（すなわち単位電力あたりの発光量が大きい）熱陰極管（ＨＣＦＬ）を線状光源１として用い、これにより低消費電力化を図るものとする。 Here, the linear light source 1 may use a fluorescent tube in which a phosphor is applied to the inside of a hollow glass tube and conductive electrodes are provided at both ends. As the fluorescent tube, for example, a hot cathode tube (HCFL), a cold cathode tube (CCFL), an external electrode tube (EEFL), or the like is used. In addition to the fluorescent tube, a plurality of light emitting elements in which the light emitting area can be regarded as a substantially point light source with respect to the size of the optical system of the backlight unit, such as an LED or a laser light source, may be used. A unit obtained by combining these point light sources with a light distribution adjusting element such as a lens or a diffusion sheet may be used as the linear light source 1. In this embodiment, a hot cathode tube (HCFL) having higher luminous efficiency than CCFL or EEFL (that is, having a larger light emission amount per unit power) is used as the linear light source 1, thereby reducing power consumption. .

拡散板２は、シャーシ４の光出射側開口上に設けられており、線状光源１から放出された光、または線状光源１から放出されて反射要素３により反射された光を拡散するための機能を有している。ここでは、上述したバックライトユニットの有効照射面は拡散板２の光入射面と実質的に等しいものとする。拡散板２の材質は、例えばＰＭＭＡや、ポリカーボネイト（ＰＣ）などの樹脂が用いられ、その屈折率は例えば１．３〜２．０程度とされている。拡散板２の光出射面、もしくは光の入射面、或いはその両面に、プリズムを形成してもよい。 The diffusing plate 2 is provided on the light emission side opening of the chassis 4 and diffuses light emitted from the linear light source 1 or light emitted from the linear light source 1 and reflected by the reflecting element 3. It has the function of Here, it is assumed that the effective irradiation surface of the backlight unit described above is substantially equal to the light incident surface of the diffusion plate 2. As the material of the diffusion plate 2, for example, a resin such as PMMA or polycarbonate (PC) is used, and the refractive index thereof is, for example, about 1.3 to 2.0. You may form a prism in the light-projection surface of the diffuser plate 2, the incident surface of light, or both surfaces.

反射要素３は、シャーシ４の底面及び側面の内側に設けられており、線状光源１から放出された光のうち拡散板に直接的に向かわない光を拡散反射して拡散板２側に導く機能を有している。そのために、反射要素３としては、光を拡散反射する光学的特性を有する樹脂を薄く引き延ばしたものや、鏡面のような光沢を持つミラーを利用することができる。もしくは、樹脂の表面に空間的に拡散反射面及び鏡面を分布させた、いわゆるパターニングを施したものを用いてもよい。 The reflection element 3 is provided inside the bottom surface and the side surface of the chassis 4, and diffuses and reflects the light emitted from the linear light source 1 that does not go directly to the diffusion plate and guides it to the diffusion plate 2 side. It has a function. Therefore, as the reflecting element 3, it is possible to use a thinly stretched resin having an optical characteristic of diffusing and reflecting light, or a mirror having a gloss like a mirror surface. Or you may use what gave what is called patterning in which the diffuse reflection surface and the mirror surface were distributed spatially on the surface of resin.

輝度向上シート８は、拡散板２の光出射面側に設けられており、拡散板２からの光を屈折してほぼ平行光にして液晶表示素子５側に導くことにより液晶表示素子５の表示映像の輝度を向上させる機能を有する。輝度向上シート８としては、液晶表示素子８の水平方向（線状光源１の長手方向と同じ方向）に延びる複数のプリズムが形成されたプリズムシートを用いてもよい。また、適度な剛性を持たせるために基材に複数のプリズムが形成された部材を貼り合わせたものを用いてもよい。プリズムの形状は、略三角柱形でもよく、略円柱形状をしたレンズ形状でも良いし、二次元的に配列された微細な推形状を有していてもよい。また輝度向上シート８は、１枚のプリズムシートではなく、液晶表示素子８の水平方向に延びるプリズムが形成されたプリズムシートと、液晶表示素子８の垂直方向に延びるプリズムが形成されたプリズムシートとの、２つのプリズムシートを重ねて使用してもよい。更にまた、輝度向上シート８として、更なる輝度を向上のために、偏光選択性の反射膜を有する光学シートを利用してもよい。 The brightness enhancement sheet 8 is provided on the light exit surface side of the diffusion plate 2, and refracts the light from the diffusion plate 2 to make it substantially parallel light and guides it to the liquid crystal display element 5 side to display the liquid crystal display element 5. It has a function to improve the brightness of video. As the brightness enhancement sheet 8, a prism sheet in which a plurality of prisms extending in the horizontal direction of the liquid crystal display element 8 (the same direction as the longitudinal direction of the linear light source 1) is formed may be used. Moreover, in order to give moderate rigidity, you may use what bonded the member in which the some prism was formed in the base material. The shape of the prism may be a substantially triangular prism shape, a lens shape having a substantially cylindrical shape, or may have a fine thrust shape arranged two-dimensionally. The brightness enhancement sheet 8 is not a single prism sheet, but a prism sheet in which a prism extending in the horizontal direction of the liquid crystal display element 8 is formed, and a prism sheet in which a prism extending in the vertical direction of the liquid crystal display element 8 is formed. These two prism sheets may be used in an overlapping manner. Furthermore, as the brightness enhancement sheet 8, an optical sheet having a polarization-selective reflective film may be used to further improve the brightness.

本実施例では、上述したように、線状光源１から出射した光線の一部は拡散板２に入射し、一部は反射要素３により反射して拡散板２に入射する。拡散板２は、その拡散効果、もしくはプリズム効果により、拡散板２の出射面に１つの太い光源像、もしくは複数の光源像を作り出す。この光源像に対して、略平行になるようにプリズムが配置されている輝度向上フィルム８によって、光源像の光はバックライトユニット側に反射され、再び反射してバックライトユニットの出射面に到達し、照射する。このサイクルを複数回繰り返すことにより、輝度均一性が高まる。このように、本実施例の構成では、拡散板２によって予め光源像を太く或いは複数にすることで輝度分布を空間的に均一に分散し、さらに、輝度向上フィルム８が有するプリズムによって複数回反射することで、更なる輝度の均一化を図るようにしている。 In the present embodiment, as described above, a part of the light beam emitted from the linear light source 1 enters the diffusion plate 2, and a part of the light is reflected by the reflecting element 3 and enters the diffusion plate 2. The diffusing plate 2 creates one thick light source image or a plurality of light source images on the exit surface of the diffusing plate 2 by the diffusion effect or the prism effect. The light of the light source image is reflected to the backlight unit side by the brightness enhancement film 8 in which the prism is arranged so as to be substantially parallel to the light source image, and is reflected again to reach the emission surface of the backlight unit. And irradiate. By repeating this cycle a plurality of times, luminance uniformity is increased. As described above, in the configuration of the present embodiment, the luminance distribution is spatially and uniformly dispersed by making the light source image thicker or plural in advance by the diffusion plate 2, and is further reflected a plurality of times by the prism of the luminance enhancement film 8. By doing so, the brightness is further uniformized.

かかる構成において、線状光源１の本数が少ないと、線状光源１の近傍が明るく、線状光源１から離れるほど明るさが低下するいわゆる輝度ムラが発生する。かかる輝度ムラは、線状光源１の本数が多くすると目立たなくなるが、線状光源１の本数が多くなるほど当然コストが増加し、また消費電力も増大する。発光効率が高いＨＣＦＬを線状光源として用いても、使用する本数が多ければ消費電力低減の効果が低くなる。 In such a configuration, when the number of the linear light sources 1 is small, the vicinity of the linear light sources 1 is bright, and so-called luminance unevenness in which the brightness decreases as the distance from the linear light sources 1 decreases. Such luminance unevenness becomes inconspicuous when the number of the linear light sources 1 increases, but the cost naturally increases as the number of the linear light sources 1 increases, and the power consumption also increases. Even when an HCFL having high luminous efficiency is used as a linear light source, the effect of reducing power consumption is reduced if the number of used light sources is large.

そこで、本実施例では、少ない本数の線状光源を使用しても輝度ムラを低減するような工夫が為されている。かかる工夫は、図２に示されるように、バックライト主平面と直交する方向（バックライトユニットの奥行方向）においてバックライトユニットの有効照射面（拡散板２の入射面）と線状光源１との距離２をｈ、バックライトユニットの出射側から見たときにおける線状光源１とバックライトユニットの端部との距離をＬとしたとき、下記数１の条件を満足するように線状光源１を配置したことにある。
（数１）３≦Ｌ／ｈ≦８
上記数１を満足するように線状光源１を配置すれば、視聴者に対して輝度ムラを認識させない、高品位な映像を提供できる。上記数１の条件の範囲は、本発明者らの実験によって得られた、例えば図６に示されるようなＬ／ｈに対するバックライトユニットの有効照射面（表示画面に実質的に等しい）の周辺部と中央部との輝度比の特性によって求められている。図６に示されるように、Ｌ／ｈの値が小さいほど輝度比（輝度ムラに相当）は小さくなり、逆に大きいほど輝度比は大きくなる。 Therefore, in this embodiment, a device is devised to reduce luminance unevenness even when a small number of linear light sources are used. As shown in FIG. 2, such a device has an effective irradiation surface (incident surface of the diffusing plate 2) of the backlight unit and the linear light source 1 in a direction orthogonal to the backlight main plane (depth direction of the backlight unit). When the distance 2 is h, and the distance between the linear light source 1 and the end of the backlight unit when viewed from the exit side of the backlight unit is L, the linear light source satisfies the following equation (1). 1 is arranged.
(Equation 1) 3 ≦ L / h ≦ 8
If the linear light source 1 is arranged so as to satisfy the above formula 1, it is possible to provide a high-quality image that does not allow the viewer to recognize uneven brightness. The range of the condition of the above formula 1 is the periphery of the effective irradiation surface (substantially equal to the display screen) of the backlight unit for L / h as shown in FIG. This is determined by the characteristic of the luminance ratio between the center and the center. As shown in FIG. 6, the luminance ratio (corresponding to luminance unevenness) decreases as the value of L / h decreases, and conversely, the luminance ratio increases as it increases.

多くのユーザは、表示映像を見るときに画面の中央部を注視するため、画面周辺部の輝度が低くてもユーザにとって輝度ムラは感じ辛い。例えば画面周辺部の輝度と中央部との輝度の比率が０．５（つまり周辺部の輝度が中央部の半分）〜０．３（つまり周辺部の輝度が中央部の３０％）程度であれば、実際には輝度ムラが発生しているものの、多くのユーザによっては視覚的に許容できる範囲となる。このようなユーザの視覚的特性を考慮して図６を参照すれば、輝度ムラが許容範囲となるためには、Ｌ／ｈ＝８以下とすればよいことが理解できるだろう。 Many users pay close attention to the center of the screen when viewing the display image, and therefore it is difficult for the user to perceive uneven brightness even when the brightness at the periphery of the screen is low. For example, the ratio of the luminance at the peripheral portion of the screen to the luminance at the central portion is about 0.5 (that is, the luminance at the peripheral portion is half of the central portion) to 0.3 (that is, the luminance at the peripheral portion is 30% of the central portion). For example, although luminance unevenness actually occurs, it is a visually acceptable range for many users. With reference to FIG. 6 in consideration of such visual characteristics of the user, it can be understood that L / h = 8 or less is required in order for the luminance unevenness to be within the allowable range.

実際に、Ｌ／ｈ＝８の場合における複数のユーザによる輝度ムラの主観評価を行った。このとき、線状光源１の数は１本、ｈ＝２５（ｍｍ）、Ｌ＝２００（ｍｍ）、バックライトユニットの出光射側開口の対角寸法（液晶表示装置の画面サイズに等しい）は３２インチであり、そのアスペクト比は１６：９である。この結果、複数人によって、輝度ムラが許容できることを確認した。 Actually, subjective evaluation of luminance unevenness by a plurality of users in the case of L / h = 8 was performed. At this time, the number of the linear light sources 1 is one, h = 25 (mm), L = 200 (mm), and the diagonal dimension of the light emission side opening of the backlight unit (equal to the screen size of the liquid crystal display device) is It is 32 inches and its aspect ratio is 16: 9. As a result, it was confirmed that uneven brightness can be allowed by a plurality of people.

ここで、上記の例と同じく線状光源１の数は１本、出光射側開口の対角寸法が３２インチでアスペクト比が１６：９のバックライトユニットにおいて、Ｌ／ｈ＝２．５の場合を想定する。この場合、図６に示されるように、Ｌ／ｈ＝８の場合よりも輝度ムラは目立ち辛くなるが、このときのL及びｈの値はそれぞれ２００（ｍｍ）、８０（ｍｍ）となり、ｈの値が大きくなる。ｈ＝８０（ｍｍ）のバックライトユニットを用いて液晶表示装置を構成した場合、バックライトユニット以外の部品（電源回路や信号処理回路など）も考慮すると、液晶表示装置全体の奥行方向の寸法（すなわち厚さ）は１００（ｍｍ）を越えてしまう。液晶表示装置の実用性を考慮すると、液晶表示装置の厚さは１００（ｍｍ）以下とすることが好ましく、それを実現するためには、Ｌ／ｈ＝３以下とする必要がある。 Here, as in the above example, in the backlight unit in which the number of the linear light sources 1 is one, the diagonal dimension of the light emission side opening is 32 inches, and the aspect ratio is 16: 9, L / h = 2.5. Assume a case. In this case, as shown in FIG. 6, the luminance unevenness becomes more conspicuous than when L / h = 8, but the values of L and h at this time are 200 (mm) and 80 (mm), respectively, and h The value of increases. When a liquid crystal display device is configured using a backlight unit of h = 80 (mm), taking into account components (such as a power supply circuit and a signal processing circuit) other than the backlight unit, the dimension in the depth direction of the entire liquid crystal display device ( That is, the thickness) exceeds 100 (mm). Considering the practicality of the liquid crystal display device, the thickness of the liquid crystal display device is preferably 100 (mm) or less, and in order to realize this, it is necessary to set L / h = 3 or less.

以上の発明者らによる実験及び評価結果を基にすると、３≦Ｌ／ｈ≦８であれば、たとえ１本の線状光源でも、薄く、かつ輝度ムラのない高品位なバックライトユニットを提供できる。図１及び図２に示された例では、線状光源は１本としているがこれに限られるものではなく、１本以上の線状光源を用いてもよい。但し、線状光源の本数が多くなるとコストや消費電力が大きくなるため、線状光源の本数は４本以下とすることが好ましい。線状光源を複数とする場合は、Ｌは、複数の線状光源のうち、バックライトユニットの垂直方向端部に最も近い位置に配置された線状光源と、その線状光源に近い方のバックライトユニットの端部との距離として定義される。 Based on the above experiments and evaluation results by the inventors, if 3 ≦ L / h ≦ 8, even if one linear light source is provided, a high-quality backlight unit that is thin and has no luminance unevenness is provided. it can. In the example shown in FIGS. 1 and 2, the number of linear light sources is one. However, the present invention is not limited to this, and one or more linear light sources may be used. However, since the cost and power consumption increase as the number of linear light sources increases, the number of linear light sources is preferably 4 or less. When there are a plurality of linear light sources, L is a linear light source arranged at a position closest to the vertical end of the backlight unit and a linear light source closer to the linear light source. It is defined as the distance from the end of the backlight unit.

また本実施例では、拡散板２は、従来一般的に用いられてきた拡散板に比べて、体積散乱の性能を低下させたものを用いている。従来、拡散板は光を拡散させて輝度均一性を得る目的で開発されてきたため、入射光を拡散させれば拡散させるほど良いとされていたが、本発明では拡散板２による散乱度合いを低くし、これをプリズムと組み合わせることにより輝度の均一性を向上している。すなわち、プリズムは、拡散板２の主平面と直交する光（直交光）に対しては透過率が低く反射率が高くなり、一方、斜めに入射した光に対しては透過率が高く反射率が低くなるという光学的特性を持っている。そこで、本実施例の構成では、このようなプリズムの効果を十分に発揮させるため、例えば、略９０度の頂角を有したプリズム形状を拡散板２に設け、拡散板２の体積散乱の効果を低下させてプリズムに入射する光線の指向性を保つ構成にする。すなわち、プリズムに対して斜め方向に入射する光を低減させて直交光を多くすることにより、プリズムによる上記反射を増加させるようにしている。その結果、光源像の直上は輝度が抑えられ、複数の光源像の間は輝度が上昇するため、輝度均一性を改善することが出来る。 In the present embodiment, the diffuser plate 2 has a volume scattering performance lower than that of conventionally used diffuser plates. Conventionally, the diffusion plate has been developed for the purpose of diffusing light to obtain luminance uniformity, so that it was better to diffuse the incident light. However, in the present invention, the degree of scattering by the diffusion plate 2 is reduced. In addition, the uniformity of luminance is improved by combining this with a prism. That is, the prism has a low transmittance and a high reflectance for light orthogonal to the main plane of the diffuser plate 2 (orthogonal light), while it has a high transmittance and reflectivity for obliquely incident light. Has the optical property of lowering. Therefore, in the configuration of the present embodiment, in order to sufficiently exhibit the effect of such a prism, for example, a prism shape having an apex angle of about 90 degrees is provided on the diffusion plate 2, and the effect of volume scattering of the diffusion plate 2 is achieved. In order to maintain the directivity of light rays incident on the prism. That is, the reflection by the prism is increased by reducing the light incident on the prism in an oblique direction and increasing the orthogonal light. As a result, the luminance is suppressed immediately above the light source image, and the luminance increases between the plurality of light source images, so that the luminance uniformity can be improved.

次に、本発明の第２の実施例について図３を参照しながら説明する。この第２の実施例が第１の実施例と異なる点は、線状光源を２本使用することと、当該２本の線状光源間の距離を考慮してバックライトユニットに対する線状光源の配置を決定したことにある。本実施例に係るバックライトユニットは、２本の線状光源１ａ、１ｂを使用し、かつ拡散板２の主平面と直交する方向における拡散板２の光入射面と線状光源１との距離をｈ、バックライトユニットの光出射側から見たときの、バックライトユニットの垂直方向端部に最も近い位置に配置された線状光源（図３の例では線状光源１ｂ）と当該バックライトユニット端部との距離をＬ、線状光源１ａ及び１ｂ間の距離をＰとしたとき、下記数２及び数３の条件を満足している。
（数２）０．９＞０．１（Ｌ／ｈ）^２−（Ｐ／２ｈ）^２
（数３）Ｌ≧Ｐ
本実施例のように線状光源１が複数本ある場合、隣同士にある線状光源１からの出射光が重なり合い、線状光源１ａ及び１ｂ間の有効照射面が明るくなる。この現象を考慮して光学法則に基づけば、隣り合う線状光源１ａ及び１ｂ間の中央部の輝度に対する、有効照射面の端の輝度比が等しくなるようなＬ／ｈ、Ｐ／２ｈの条件は、双曲線を描くことが導ける。双曲線の係数は、Ｌ、ｈ、Ｐのそれぞれの値を変化させて、実施例１の検討と同様に輝度ムラの許容限界を確認して導出した。例えば、Ｌ＝１５０（ｍｍ）、ｈ＝２３．５（ｍｍ）、Ｐ＝１００（ｍｍ）となるとき、薄く高品位なバックライトユニットを提供することができる。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The second embodiment is different from the first embodiment in that two linear light sources are used and the distance between the two linear light sources is taken into consideration, and the linear light source for the backlight unit is used. It is in having decided arrangement. The backlight unit according to the present embodiment uses two linear light sources 1a and 1b, and the distance between the light incident surface of the diffusion plate 2 and the linear light source 1 in the direction orthogonal to the main plane of the diffusion plate 2. H, a linear light source (linear light source 1b in the example of FIG. 3) disposed at a position closest to the vertical end of the backlight unit when viewed from the light emitting side of the backlight unit, and the backlight When the distance from the end of the unit is L and the distance between the linear light sources 1a and 1b is P, the following conditions 2 and 3 are satisfied.
(Expression 2) 0.9> 0.1 (L / h) ² − (P / 2h) ²
(Equation 3) L ≧ P
When there are a plurality of linear light sources 1 as in this embodiment, the light emitted from the adjacent linear light sources 1 overlaps, and the effective irradiation surface between the linear light sources 1a and 1b becomes bright. If this phenomenon is taken into consideration and based on the optical law, the conditions of L / h and P / 2h such that the luminance ratio at the edge of the effective irradiation surface is equal to the luminance at the center between the adjacent linear light sources 1a and 1b. Can draw a hyperbola. The hyperbolic coefficient was derived by changing the respective values of L, h, and P, and confirming the allowable limit of luminance unevenness in the same manner as in the study of Example 1. For example, when L = 150 (mm), h = 23.5 (mm), and P = 100 (mm), a thin and high-quality backlight unit can be provided.

また、線状光源の数を出来るだけ削減するため、Ｌ≧Ｐとした。すなわち、線状光源間１ａ及び１ｂ間の距離を、各線状光源とバックライトユニットの垂直方向端部との距離と同じか、それよりも短くしている。上述のように、ユーザは画面中央の明るさに敏感であり、周辺部の明るさはさほど敏感ではない。よって、本実施例のように２本の線状光源を使用する場合は、バックライトユニット垂直方向の中央部に寄せるように配置すれば、ユーザにとって明るく、かつ輝度ムラが視認し辛い映像を提供することができる。例えば、対角寸法が３２インチでアスペクト比が１６：９の有効照射面で、Ｐ＝１００（ｍｍ）、ｈ＝２３．５（ｍｍ）で輝度ムラがないバックライトユニットを提供したい場合を想定する。本発明者らの検討によれば、線状光源は２本で実現できることが判明した。 In order to reduce the number of linear light sources as much as possible, L ≧ P. That is, the distance between the linear light sources 1a and 1b is equal to or shorter than the distance between each linear light source and the vertical end of the backlight unit. As described above, the user is sensitive to the brightness of the center of the screen, and the brightness of the peripheral part is not so sensitive. Therefore, when two linear light sources are used as in this embodiment, if the light source is arranged so as to be close to the central portion in the vertical direction of the backlight unit, an image that is bright for the user and in which uneven luminance is difficult to see is provided. can do. For example, assume a case where it is desired to provide a backlight unit having a diagonal dimension of 32 inches and an effective irradiation surface with an aspect ratio of 16: 9, P = 100 (mm), h = 23.5 (mm) and no luminance unevenness. To do. According to the study by the present inventors, it has been found that two linear light sources can be realized.

またＰ＝１００（ｍｍ）の場合、有効照射面の垂直方向、すなわち２つの線状光源が配列される方向の寸法は約４００（ｍｍ）となるため、線状光源を５本並べることができる。しかしながら、線状光源を５本使用することは、輝度ムラを改善する目的では冗長な構成であり、かつバックライトユニットのコストが高くなるとともに消費電力も増大するという短所がある。本実施例では、Ｌ≧Ｐと言う条件を追加することで、線状光源の本数を増加することを回避しながらも輝度ムラを低減することができる。また本実施例では、発光効率が高く発光量が多いＨＣＦＬを用いることで、少ない本数の線状光源を用いながらも輝度ムラを少なくすることができる。 When P = 100 (mm), the dimension in the direction perpendicular to the effective irradiation surface, that is, the direction in which the two linear light sources are arranged is about 400 (mm), so that five linear light sources can be arranged. . However, the use of five linear light sources is a redundant configuration for the purpose of improving luminance unevenness, and has the disadvantages that the cost of the backlight unit increases and the power consumption increases. In this embodiment, by adding the condition that L ≧ P, it is possible to reduce luminance unevenness while avoiding increasing the number of linear light sources. Further, in this embodiment, by using HCFL with high light emission efficiency and high light emission amount, luminance unevenness can be reduced while using a small number of linear light sources.

また本実施例では、バックライトユニットの有効照射面を３２インチとしたが、３７インチのものでも同様な効果を得ることができる。すなわち、本実施例は、バックライトユニットの光出射側開口の対角寸法が３２インチ以上３７インチ以下で、かつ２本の線状光源としての熱陰極管を用い、その２本の線状光源間の距離を、バックライトユニットの端部に最も近い位置に配置された線状光源と当該バックライトユニットの端部との距離よりも短くすることにより、線状光源の本数を少なくしながらも輝度ムラを低減させることを可能にしたものである。 Further, in this embodiment, the effective irradiation surface of the backlight unit is 32 inches, but the same effect can be obtained even with a 37-inch one. That is, in this embodiment, the diagonal dimension of the light emission side opening of the backlight unit is 32 inches or more and 37 inches or less, and the two linear light sources are used as the two linear light sources. While reducing the number of linear light sources by making the distance between them shorter than the distance between the linear light source arranged at the position closest to the end of the backlight unit and the end of the backlight unit This makes it possible to reduce luminance unevenness.

尚、本実施例によれば、バックライトユニット及び液晶表示素子５を含めた消費電力は３０〜４０Ｗ程度となり、従来の液晶表示装置（９０〜１３０Ｗ）に比べ、消費電力を大きく低減することができる。 According to this embodiment, the power consumption including the backlight unit and the liquid crystal display element 5 is about 30 to 40 W, and the power consumption can be greatly reduced as compared with the conventional liquid crystal display device (90 to 130 W). it can.

次に、本発明の第３の実施例について図４を参照しながら説明する。この第３の実施例は、線状光源を３本使用する点で第２の実施例と相違している。本実施例に係るバックライトユニットは、３本の線状光源１ａ、１ｂ、１ｃを使用し、かつ拡散板２の主平面と直交する方向における拡散板２の光入射面と線状光源１との距離をｈ、バックライトユニットの光出射側から見たときの、バックライトユニットの垂直方向端部に最も近い位置に配置された線状光源（図４の例では線状光源１ｂ）と当該バックライトユニット端部との距離をＬ、線状光源１ａ及び１ｂ間の距離をＰとしたとき、下記数２及び数３の条件を満足している。
（数２）０．９＞０．１（Ｌ／ｈ）^２−（Ｐ／２ｈ）^２
（数３）Ｌ≧Ｐ
このとき、バックライトユニットの有効照射領域の対角寸法は、３７インチ以上かつ４７インチ以下であり、第２の実施例よりも大きな寸法のバックライトユニットに対応することができる。 Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The third embodiment is different from the second embodiment in that three linear light sources are used. The backlight unit according to the present embodiment uses three linear light sources 1a, 1b, and 1c, and the light incident surface of the diffusing plate 2 and the linear light source 1 in a direction orthogonal to the main plane of the diffusing plate 2. H, the linear light source (linear light source 1b in the example of FIG. 4) disposed at the position closest to the vertical end of the backlight unit when viewed from the light emitting side of the backlight unit When the distance from the end of the backlight unit is L and the distance between the linear light sources 1a and 1b is P, the following conditions 2 and 3 are satisfied.
(Expression 2) 0.9> 0.1 (L / h) ² − (P / 2h) ²
(Equation 3) L ≧ P
At this time, the diagonal dimension of the effective irradiation area of the backlight unit is not less than 37 inches and not more than 47 inches, and can correspond to a backlight unit having a dimension larger than that of the second embodiment.

発明者らの検討により、線状光源を３本用いた場合、実用的な明るさを保つためには４７インチが限界値である結果を得ている。換言すれば、３本という少ない線状光源でも、４７インチまでの家庭用においては充分に大画面の映像表示装置においても明るくかつ輝度ムラの少ない映像を提供することができる。この第３の実施例でも、第２の実施例と同様に、３本の線状光源１ａ〜１ｃ間の距離を、バックライトユニットの垂直方向端部に最も近い位置に配置された線状光源（図４の例では線状光源１ｂ）と当該バックライトユニット端部との距離よりも同じか短くしている。換言すれば、本実施例では、３本の線状光源１ａ〜１ｃをバックライト垂直方向の中央よりに寄せて配置している。これにより、バックライトユニットの有効照射面の中央部での明るさを向上するとともに、有効照射面の周辺部との輝度差を低減し、輝度ムラを抑制することができる。 According to the study by the inventors, when three linear light sources are used, 47 inches is the limit value in order to maintain practical brightness. In other words, even with as few as three linear light sources, it is possible to provide a bright image with little brightness unevenness even on a large-screen image display device for home use up to 47 inches. Also in the third embodiment, as in the second embodiment, the linear light sources are arranged such that the distance between the three linear light sources 1a to 1c is the closest to the vertical end of the backlight unit. (In the example of FIG. 4, the linear light source 1 b) is equal to or shorter than the distance between the end of the backlight unit. In other words, in this embodiment, the three linear light sources 1a to 1c are arranged closer to the center in the backlight vertical direction. Thereby, while improving the brightness in the center part of the effective irradiation surface of a backlight unit, the brightness difference with the peripheral part of an effective irradiation surface can be reduced, and a brightness nonuniformity can be suppressed.

したがって、本実施例の構成によれば、薄く、実用的な明るさを持ち、かつ輝度ムラのない高品位なバックライトユニット及び映像表示装置を、低コストでかつ低消費電力で提供できる。それぞれの実施例は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない限り、種々の変更を加えてもよいことは言うまでもない。 Therefore, according to the configuration of the present embodiment, it is possible to provide a high-quality backlight unit and video display apparatus that are thin, have practical brightness, and have no luminance unevenness, at low cost and with low power consumption. Each example is an example, and it goes without saying that various modifications may be made without departing from the gist of the present invention.

１…線状光源、２…拡散板、３…反射要素、４…シャーシ、５…液晶表示素子、６…電源回路、７…映像処理回路、８…輝度向上シート。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Linear light source, 2 ... Diffusing plate, 3 ... Reflective element, 4 ... Chassis, 5 ... Liquid crystal display element, 6 ... Power supply circuit, 7 ... Image processing circuit, 8 ... Brightness improvement sheet | seat.

Claims

In a backlight unit for illuminating the liquid crystal display element from the back side of the liquid crystal display element, used in a video display device including a liquid crystal display element,
At least one linear light source for emitting light, and a diffusing plate disposed on the light exit side of the backlight unit for diffusing light from the light source,
The distance between the light incident surface of the diffusing plate and the linear light source in the direction orthogonal to the main plane of the diffusing plate is h, the most end of the backlight unit when viewed from the light emitting side of the backlight unit When the distance between the linear light source arranged at the end of the backlight unit and L is L,
3 ≦ L / h ≦ 8
A backlight unit that satisfies the following conditions.

The backlight unit according to claim 1, wherein the number of the linear light sources is one.

In a backlight unit for illuminating the liquid crystal display element from the back side of the liquid crystal display element, used in a video display device including a liquid crystal display element,
A plurality of linear light sources for emitting light, and a diffusing plate for diffusing the light from the light source, disposed on the light emission side of the backlight unit,
The distance between the light incident surface of the diffusing plate and the linear light source in the direction orthogonal to the main plane of the diffusing plate is h, the most end of the backlight unit when viewed from the light emitting side of the backlight unit The following conditions (1) and (2) are satisfied, where L is the distance between the linear light source arranged at the end of the backlight unit and the end of the backlight unit, and P is the distance between the linear light sources. The backlight unit.
(1) 0.9> 0.1 (L / h) ^2- (P / 2h) ²
(2) L ≧ P

4. The backlight unit according to claim 3, wherein the number of the linear light sources is two.

5. The backlight unit according to claim 4, wherein a diagonal dimension of the light emission side opening of the backlight unit is not less than 32 inches and not more than 37 inches.

4. The backlight unit according to claim 3, wherein the number of the linear light sources is three.

7. The backlight unit according to claim 6, wherein the diagonal dimension of the light emission side opening of the backlight unit is 37 inches or more and 42 inches or less.

In a backlight unit in which a plurality of linear light sources extending in the horizontal direction of the liquid crystal display element for supplying light to the liquid crystal display element are arranged in the vertical direction of the liquid crystal display element,
The diagonal dimension of the light emission side opening of the backlight unit is 32 inches or more and 37 inches or less, and the linear light source is a hot cathode tube, the number of which is two,
The distance between the two linear light sources is shorter than the distance between the linear light source arranged at the position closest to the end of the backlight unit and the end of the backlight unit. Light unit.

In a backlight unit in which a plurality of linear light sources extending in the horizontal direction of the liquid crystal display element for supplying light to the liquid crystal display element are arranged in the vertical direction of the liquid crystal display element,
The diagonal dimension of the light emission side opening of the backlight unit is 37 inches or more and 42 inches or less, and the linear light source is a hot cathode tube, the number of which is three,
The distance between the three linear light sources is shorter than the distance between the linear light source disposed at the position closest to the end of the backlight unit and the end of the backlight unit. Light unit.

An image display apparatus comprising the backlight unit according to claim 1.