WO2004031647A1

WO2004031647A1 - バックライトユニット及びバックライトユニットを用いた液晶表示装置

Info

Publication number: WO2004031647A1
Application number: PCT/JP2003/012387
Authority: WO
Inventors: Yutaka Inoue; Kohji Ohtsuka; Kazuya Idei; Masaki Shimizu; Takashi Yoshii
Original assignee: Sharp Kabushiki Kaisha
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2004-04-15
Also published as: JP2008270214A; JP4176106B2; JPWO2004031647A1; US20060044830A1; US7446829B2; TWI231393B; EP1564479A4; TW200419254A; EP1564479A1; AU2003266667A1

Abstract

バックライトユニットの蛍光ランプの長手方向における輝度むらを補償して均一な輝度の表示画面を得ることができるようにするために、バックライトユニットの反射部、蛍光ランプの蛍光管表面、もしくは拡散部に対して、蛍光ランプの高電圧側の反射率または透過率、発光輝度を低下させるか、もしくは低電圧側の反射率または透過率、発光輝度を上げて照明光の輝度むらを補償することにより、輝度の均一化を図る。例えば、バックライトユニットの反射層（１３）に対して、蛍光ランプの輝度が相対的に高い部分に段階的に密度が大きくなるドットパターンの領域（Ｄ１～Ｄ３）を付与する。また、表示装置に対しては、液晶パネルに供給する表示画像データを制御するか、もしくは液晶パネルの開口率を制御する等により、蛍光ランプの長手方向における輝度むらを補償して、輝度の均一化を図る。

Description

明細書バックライトュニット及びバックライトュニットを用いた液晶表示装置技術分野

本発明は、対象物を裏面から照明するためのバックライトユニット、及び該バックライトュニットを使用した液晶表示装置に関する。背景技術 .

液晶表示パネル等の被照明対象を照明するュニットとして、バックライトュニットが用いられている。液晶表示装置においては、バックライトユニットとして、直下式とエッジライト式（導光板式）の 2通りの構成が採用されている。

直下式は、被照明対象である液晶パネルの直下に光源となる蛍光管を並べる方式であって、表示画面の画面サイズに応じて蛍光管の数を増やすことができるため、十分な輝度は得られるが、蛍光ランプがある部分とない部分の輝度むらが生じやすい。また、直下式の場合は、パックライト装置の強度確保も必要であり、例えば、金属板でバックライトケースを形成し、そのバックライトの内側表面に反射シートを敷設した上に複数の直管ランプを配置する構成が採用されている。

—方、エッジライト式は、透明なアクリル板等で作成された導光体のエッジ部に蛍光ランプを配置する方式であって、導光体内部の多重反射を利用してその一面を面光源とするようにしたものである。エッジライト式の場合は、直管ランプや L字ランプの背部にリフレクタを配する。エッジライト式を用いた表示装置は、その薄型化が可能であるが、大型の機種では導光体の質量が過大となり、また大型化によって画面輝度が確保しにくくなる。

上記のような特徴から、一般的には、大画面の液晶表示装置用には直下式のパックライトュニットが使用され、小画面の液晶表示装置用にはエッジライト式のバックライトュニットが使用されている。

上記のようなバックライトュニットに使用する蛍光ランプは、均一で高輝度を得るために、数 5 0 ~ 7 0 KH z、 1 KVの高周波数高電圧で駆動される。このときに、蛍光ランプの高電圧側と低電圧側とでリ一ク電流による輝度勾配等の輝度の不均一、すなわち輝度むらが発生するという問題がある。これは、蛍光ランプが高周波数高電圧で駆動されるため、空気層を浮遊容量としてランプリフレク夕や周囲の金属物へ蛍光ランプからリーク電流が流れ、蛍光ランプの低電圧側に流れる電流が減少し、蛍光ランプの高電圧側に比して低電圧側の輝度が相対的に低下することに起因している。

従って、蛍光ランプが長い場合、その長さに比例して漏れ電流が増えることになる。漏れ電流が多いと、駆動回路から遠ざかるほど蛍光ランプが暗くなり、輝度むらの原因になる。すなわち、液晶表示装置が大型になればなるほど、蛍光ランプの高電圧側と低電圧側における蛍光ランプの輝度の差異はより生じやすくなり、輝度むらの少ないバックライトュニットを実現するための技術が重要になるものといえる。

図 1 8は、蛍光ランプの輝度特性を説明するための図で、パックライト型液晶表示装置に対して一般的に適用する蛍光ランプの長手方向（電圧印加方向）の輝度の分布特性例を示すものである。

図 1 8に示すように、蛍光ランプは高電圧側 Hから低電圧側 Lに向かって相対輝度が減少する輝度勾配を有している。輝度の落ち込みは、特に低電圧側 Lの端部の近傍で大きくなつている。輝度の分布曲線そのものは、蛍光ランプの形状や蛍光管の長さ、あるいは駆動電圧や駆動周波数によっても変化するが、基本的には、高電圧側 Hに比して低電圧側 Lの輝度が相対的に低くなる輝度むらが蛍光ランプに生じる。

図 1 9は、図 1 8の輝度勾配を持つ蛍光ランプに比して、駆動電圧をさらに上げたときの蛍光ランプの長手方向（電圧印加方向）の輝度の分布特性を示すグラフである。図 1 9の例では、蛍光ランプのセンタ及び低電圧側 Lの輝度はほぼ等しくなる力高電圧側 Hの端部近傍で相対的に輝度の高い部分が生じている。例えば、セン夕位置及び低電圧側の輝度を 1 0 0とするとき、高電圧側 Hでは、 1 1 5〜1 2 5の高い相対輝度を有する。そして高電圧側 Hの端部で最も高い輝度は、蛍光ランプのセンタに向かって漸減していく。

上記のごとくの蛍光ランプの長手方向における輝度むらによって、表示画面においても輝度むらが発生するが、このような表示画面内の輝度むらを低減する技術として、以下に示すようなバックライトュニットを用いた液晶表示装置が知られている。

図 2 O A及び図 2 0 Bは、従来の直下式のパックライトュニットを有する液晶表示装置の一例を説明するための図で、液晶表示装置の側断面の概略構成を図 2 O Aに、パックライトュニットの光源である蛍光ランプの平面概略構成を図 2 0 Bに示すものである。

図 2 O A及び図 2 0 Bに示すように、ノックライトユニットは、複数本の蛍光ランプ 1 0 1と、その蛍光ランプ 1 0 1からの光を反射する反射板 1 0 2と、蛍光ランプ 1 0 1の前面側に配置され、この蛍光ランプ 1 0 1から直接入射する光もしくは反射板 1 0 2によって反射された光を拡散する光拡散部 1 0 3とを有しており、光拡散部 1 0 3を通してその前面（表面側）に配置された液晶パネル 1 0 4の照明を行うものである。

上記のバックライトュニットでは、蛍光ランプ 1 0 1の輝度むらを補償して均一な輝度の表示画面を得るために、 2本の蛍光ランプ 1 0 1を一組とし、一方の蛍光ランプの高電圧側と他方の蛍光ランプの低電圧側が隣接するように配置する。

すなわち、図 2 O A及び図 2 0 Bに示すように、バックライトユニットには、 2本の蛍光ランプ 1 0 1よりなる組を複数組（S S ₂， S ₃ - · · ) 設け、各組の蛍光ランプ 1 0 1 において、一方の蛍光ランプの高電圧側 Hと、他方の蛍光ランプの低電圧側 Lとが隣接するように配置する。このような構成によって、 1本の蛍光ランプに生じる輝度むらを相殺せしめ、表示画面上における輝度むらを解消して均一な表示を得るようにしている。

上記のような高電圧側 Hと低電圧側 Lとを隣接させて配置した例として、例えば、特許文献 1の液晶表示装置が開示されている。

さらに、パックライトからの光反射率を向上させるための液晶表示装置に関し、図 2 1 A 及び図 2 1 Bに示すような技術がある。図 2 1 A及び図 2 1 Bは、従来の液晶表示装置が有するパックライトュニットの他の例を示す図で、バックライトュニットの側断面概略構成を図 2 1 Aに、上記パックライトュニット表面に配された光拡散シートを外したュニット内部を示す平面概略構成を図 2 1 Bに示すものである。図 2 1 A及ぴ図 2 1 Bにおいて、 2 0 1 は線状の蛍光ランプ、 2 0 2は光拡散シート、 2 0 3は反射シート、 2 0 4は反射層、 2 0 5は筐体である。

図 2 1 A及び図 2 1 Bに示すバックライトュニットは、線状蛍光ランプ 2 0 1の背面に設けられた反射シート 2 0 3のさらに背面の筐体 2 0 5の底部内面に、アルミニウム等の高反射率素材による反射層 2 0 4を設けることにより、効率的に輝度を高めるようにしたものである。ここでは、反射シート 2 0 3に入射した光のうち、反射シート 2 0 3によって反射されずに透過した光を、反射シート 2 0 3の背面側で消散させずに、反射層 2 0 4によって再び反射シート 2 0 3の方向に反射させ、反射シ一ト 2 0 3を背面から透過した光を有効利用することによって、輝度を髙めるようにしている。

一般に、直下式の反射部（上記反射シート 2 0 3に相当）には、発泡 P E T (Poly Ethylene Terephtalate) のシートが用いられることが多い。発泡 P E Tの反射シートは、 P E Tを発泡させ、シート内部に微細な気泡を生成させてなるもので、発泡 P E Tシートに入射した光は気泡によって屈折し回帰して、再度入射側に出射してくる。このような P E T材料と気泡の空気との間の屈折特性によって光を反射するため、光の損失が少なく、安価な部材ながら反射率の高い反射部が得られている。この他、反射部としては、表面を銀またはアルミ等の高反射率材料を用レ :>て加工した素材等を用いることができる。

例えば上記のような発泡 P E Tシートによって反射シート 2 0 3が形成されているとき、上記のように発泡 P E Tシートでは髙反射率特性が得られるものの、入射した光源光の一部は、発泡 P E Tシートを透過して、裏面側（光源と反対側の背面側）に抜けてしまい、光の利用効率が低下する。このような点を改良し、より光利用効率を高めるために、アルミニゥム等の高反射率素材による反射層 2 0 4を反射シート 2 0 3の背面側の筐体 2 0 5の内面に設けることにより、反射シート 2 0 3で透過された光を反射層 2 0 4で反射させる。反封層 2 0 4における反射光の一部は、再び反射シート 2 0 3を透過して表面側（光源側）に出射するため光の利用効率を向上させることができる。

上記のように、反射シートの背面に他の反射層が積層された構成をもつバックライト装置として、例えば、特許文献 2には、導光板を用いたエッジライト式のパックライト装置が開示されている。

さらに、特許文献 3においては、エッジライト式のバックライトユニットにおいて、蛍光管の高電圧側と低電圧側におけるリーク電流を変えることによって、画面の輝度むらを抑えるようにした技術が開示されている。このパックライトユニットでは、蛍光ランプを、導光板の一方の長辺部に沿つた直管部と、導光板の両方の短辺部にそれぞれ沿つた直管部とを一体に有する形状に形成し、導光板の短辺部に沿った直管部のうち、蛍光ランプの高電圧側の直管部に配置されたリフレクタを白色の反射部材により形成し、低電圧側のリフレクタ内側を銀蒸着処理している。このような構成により、高電圧側と低電圧側のリーク電流を変え、長方形の画面に対して必要な輝度を発生させるための適正な蛍光ランプ長を確保すると共に、画面左右の輝度差を最小限に抑えるようにしている。

更には、高周波数で駆動させることがこの問題の発生源であるので、可能な限り低周波数で駆動させ、浮遊容量のインピーダンスを上げて漏れ電流を減らすことにより、蛍光ランプの輝度むらを解消する方法も考えられている。次に上記のごとくの従来の技術における課題を説明する。

上記特許文献 1に記載された液晶表示装置では、 2本の蛍光ランプを一組とする蛍光ランプにおいて、一方の蛍光ランプの高電圧側 Hと他方の蛍光ランプの低電圧側 Lとが隣接するように平行配置されている。このときに、蛍光ランプの高電圧側端子と隣接する他の蛍光ランプの低電圧側端子とが接近するため、両電極間の放電が生じ、蛍光ランプ自体の安定放電が極めて困難となり、かつ、信頼性の点でも問題が発生するおそれがある。 + また、蛍光ランプの高電圧側端子と低電圧側端子とのそれぞれが、表示画面の両側に分かれて配設されるので、インバー夕電源回路が 2組必要になり、コストが高くなるという問題が生じ、さらには、表示装置が薄型で大型になるほど蛍光ランプに対する配線の接続が困難になり、その安全確保とリーク対策がさらに必要になるという問題が生じる。

また、上記特許文献 2のパックライト装置では、蛍光ランプの輝度分布が、その長手方向において均一ではない時は、蛍光ランプの輝度むらを反映して表示画面全体にも輝度むらが生じる可能性があり、輝度分布の制御が困難であるという問題を有している。特に、蛍光ランプからの電流漏れが G N D側（低電圧側）で発生するケースが多く、蛍光ランプの高電圧側だけ高輝度で、 G N D側が低輝度になるという問題が生じる。

また、上記特許文献 3の場合、蛍光ランプの短辺部の一方に白色のリフレクタを配しただけでは、本来的に蛍光ランプのもつ輝度勾配に対応することはできない。蛍光ランプは、少なくともその長辺部において輝度勾配が生じることに変わりはなく、液晶表示装置に輝度むらが生じることになる。そして液晶表示装置サイズの大型化により蛍光ランプサイズも長くなると、上記のごとくの問題はより顕著になる。

さらに、上述したごとくの駆動周波数を下げて点灯させる方法については、トランスの熱暴走が発生しない範囲で設計可能ではあるが、極端な低周波数設計は、信頼性が問題となる。また、駆動周波数を下げることにより、トランス等の部品が大型になってしまうという問題も生じる。

本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたもので、光源として備える蛍光ランプの髙電圧側と低電圧側の輝度差を補正し、出射光の輝度を均一化したパックライトユニットと、表示画面全域で均一な輝度を得ることができるようにした液晶表示装置とを提供することを目的とする。

特許文献 1 ：特開平 1 1—2 9 5 7 3 1号公報

特許文献 2 ：特開平 8— 3 3 5 0 4 8号公報

特許文献 3 ：特開平 1 0— 1 1 2 2 1 3号公報発明の開示

本発明の第 1の技術手段は、蛍光ランプによって被照明体を照明するためのパックライトュニッ卜において、蛍光ランプの長手方向における輝度の不均一を補惯する輝度補償手段を有することを特徴としたものである。

本発明の第 2の技術手段は、上記第 1の技術手段において、バックライトユニットが、前記蛍光ランプからの光を特定の方向に向けて出射させるための反射部を有し、前記輝度補償手段は、前記反射部に設けられ、該反射部における反射率を制御することにより、前記蛍光ランプの長手方向における輝度の不均一を補償することを特徴としたものである。

本発明の第 3の技術手段は、上記第 2の技術手段において、前記輝度補償手段が、前記反射部における反射率が相対的に高い領域と低い領域とを有し、該反射率の差によって前記蛍光ランプの長手方向における輝度の不均一を補償することを特徴としたものである。

本発明の第 4の技術手段は、上記第 3の技術手段において、前記輝度補償手段が、前記反射部における反射率が漸減もしくは段階的に低下する反射率勾配を有し、該反射率勾配によつて前記蛍光ランプの長手方向における輝度が相対的に高い部分の輝度を低下させることを特徴としたものである。

本発明の第 5の技術手段は、上記第 3または第 4の技術手段において、前記輝度補償手段が、前記反射部における反射率が漸増もしくは段階的に増加する反射率勾配を有し、該反射率勾配によって前記蛍光ランプの長手方向における輝度が相対的に低い部分の輝度を上昇させることを特徴としたものである。

本発明の第 6の技術手段は、上記第 2ないし第 5のいずれか 1の技術手段において、前記輝度補償手段が、前記反射部に設けられたドットパターンであって、該ドットパターンによつて前記反射部の反射率を制御することを特徴としたものである。

本発明の第 7の技術手段は、上記第 6の技術手段において、前記ドットパターンを設けた前記反射部の反射率を、該ドットパターンを構成する微小なドット群の反射率、ドットの密度，ドットの形状，ドットの色のいずれかまたは複数によって制御することを特徴としたものである。

本発明の第 8の技術手段は、上記第 1の技術手段において、バックライトユニットが、前記蛍光ランプからの光を特定の方向に向けて出射させるための反射部を有し、該反射部は、所定レベルの光反射率と透過率とを有する第 1及び第 2の反射層よりなり、前記輝度補償手段として、前記反射部を、前記第 1及び第 2の反射層が光の入射方向に重ねられた第 1の頜域と、. 前記第 1の反射層のみからなる第 2の領域とにより構成し、相対的に反射率の高い前記第 1の領域と、該第 1の領域より反射率の低い前記第 2の領域とによって前記反射部の反射率を制御することを特徵としたものであ'る。

本発明の第 9の技術手段は、上記第 1の技術手段において、前記輝度補償手段が、前記蛍光ランプのガラス管に設けられ、該ガラス管における透過率を制御することにより、前記蛍光ランプの長手方向における輝度の不均一を補償することを特徴としたものである。

本発明の第 1 0の技術手段は、上記第 1の技術手段において、バックライトユニットが、前記蛍光ランプの光を拡散させる ½散部を有し、前記輝度補償手段は、前記拡散部に設けられ、該拡散部における透過率を制御することにより、前記蛍光ランプの長手方向における輝度の不均一を補償することを特徴としたものである。

本発明の第 1 1の技術手段は、上記第 9または第 1 0の技術手段において、前記輝度補償手段が、前記ガラス管または前記拡散部における透過率が相対的に高い領域と低い領域とを有し、該透過率の差によって前記蛍光ランプの長手方向における輝度の不均一を補償することを特徴としたものである。

本発明の第 1 2の技術手段は、上記第 1 1の技術手段において、前記輝度補償手段が、前記透過率が漸減もしくは段階的に低下する透過率勾配を有し、該透過率勾配によつて前記蛍光ランプの長手方向における輝度が相対的に高い部分の輝度を低下させることを特徴としたものである。

本発明の第 1 3の技術手段は、上記第 1 1または第 1 2の技術手段において、前記輝度補償手段が、前記透過率が漸増もしくは段階的に増加する透過率勾配を有し、該透過率勾配によって前記蛍光ランプの長手方向における輝度が相対的に低い部分の輝度を上昇させることを特徴としたものである。

本発明の第 1 4の技術手段は、上記第 9ないし第 1 3のいずれか 1の技術手段において、前記輝度補償手段が、前記蛍光ランプのガラス管または前記拡散部に設けられたドットパタ一ンであって、該ドットパターンによつて前記透過率を制御することを特徴としたものである。

本発明の第 1 5の技術手段は、上記第 1 4の技術手段において、前記ドットパターンを設けた前記ガラス管または前記拡散部の透過率を、該ドットパターンを構成する微小なドット群の反射率、ドットの密度，ドットの形状，ドットの色のいずれかまたは複数によつて制御することを特徴としたものである。

本発明の第 1 6の技術手段は、上記第 1の技術手段において、前記輝度補償手段が、前記蛍光ランプのガラス管に設けられ、該ガラス管における管面輝度を制御することにより、前記蛍光ランプの長手方向における輝度の不均一を補償することを特徴としたものである。本発明の第 1 7の技術手段は、上記第 1 6の技術手段において、前記輝度補償手段として、前記蛍光ランプのガラス管内側に形成される蛍光体の厚みを前記蛍光ランプの長手方向位置に応じて変化させることにより、前記蛍光ランプの長手方向における輝度の不均一を補償することを特徴としたものである。

本発明の第 1 8の技術手段は、上記第 1ないし第 1 7のいずれか 1の技術手段によるバックライトュニットと、該バックライトュニットによって照明される液晶パネルとを有することを特徴と液晶表示装置である。

本発明の第 1 9の技術手段は、蛍光ランプを有するパックライトュニットによる照明光を液晶パネルに照射することによって画像表示を行う液晶表示装置において、前記蛍光ランプの長手方向における輝度の不均一を補償する輝度補偾手段を有することを特徵としたものである。

本発明の第 2 0の技術手段は、上記第 1 9の技術手段において、前記輝度補償手段が、入力画像データに所定の階調変換処理を施す階調変換部と、入力画像データの同期信号に基づいて前記階調変換部における階調変換特性を切り替え制御する制御部とを有し、該制御部は、画像デー夕の表示画面位置に基づいて前記階調変換部における階調変換特性を切り替えることより、前記蛍光ランプの長手方向における輝度の不均一を補償することを特徴としたものである。

本発明の第 2 1の技術手段は、上記第 1 9の技術手段において、前記輝度補償手段として、前記液晶パネルは、表示画面位置に応じて変化された開口率を有するように構成され、該開口率の変化によって前記蛍光ランプの長手方向における輝度の不均一を補償することを特徵としたものである。図面の簡単な説明

図 1 A及び図 1 Bは、本発明のバックライトュニットの一実施形態を説明するための図である。

図 2は、本発明に適用するバックライトュニットにおける蛍光ランプの配置構成例を説明するための図である。

図 3は、反射層に付与したドットパターンの一例を説明するための図である。

図 4 A及び図 4 Bは、図 3に示す反射層のドットパターンを拡大して示す図である。図 5は、本発明のパックライトュニットの更に他の実施形態を説明するための図である。図 6は、本発明のバックライトュニットの更に他の実施形態を説明するための図である。図 7 A及び図 7 Bは、本発明のバックライトュニットの更に他の実施形態を説明するための図である。

図 8は、本発明のバックライトュニットの更に他の実施形態を説明するための図である。図 9 Aないし図 9 Dは、本発明のバックライトュニッ卜の更に他の実施形態を説明するための図である。

図 1 0は、蛍光体の膜厚とそのときの管面輝度との関係の一例を示す図である。図 1 1は、本発明のパックライトユニットの更に他の実施形態を説明するための図である図 1 2 A及び図 1 2 Bは、本発明のエッジライト式のパックライトュニットの構成例を示す図である。

図 1 3は、本発明の液晶表示装置の一実施形態を説明するための図である。

図 1 4は、本発明の液晶表示装置の他の実施形態の概略構成を示す要部プロック図である図 1 5は、図 1 4の液晶表示装置における表示画面領域を説明するための図である。図 1 6は、図 1 4の液晶表示装置における階調変換部の階調変換特性（入出力特性）を示す説明図である。

図 1 7は、液晶パネルの開口率の制御について説明するための図である。

図 1 8は、蛍光ランプの長手方向（電圧印加方向）の相対輝度の分布特性例を説明するための図である。

図 1 9は、図 1 8の輝度勾配を持つ蛍光ランプに比して、駆動電圧をさらに上げたときの蛍光ランプの長手方向（電圧印加方向）の相対輝度の特性を示すグラフである。

図 2 O A及び図 2 0 Bは、従来の直下式のパックライトュニットを有する液晶表示装置の一例を説明するための図である。

図 2 1 A及び図 2 1 Bは、従来の液晶表示装置が有するバックライトユニットの他の例を示す図である。発明を実施するための最良の形態

上述したように、バックライトユニットの蛍光ランプは、高電圧側の輝度が相対的に高く輝度の不均一（輝度むら）が生じる。本発明では、このような蛍光ランプが本来的に備える輝度むらを補償して均一な輝度の表示画面を得ることができるようにするために、蛍光ランプの長手方向における輝度むらを補償する輝度補償手段をパックライトュニット、または液晶表示装置に付与した。バックライトュニヅトに付与する輝度補償手段は、

( 1 ) 蛍光ランプの光を反射して一方向に向けるための反射手段に対して、蛍光ランプの輝度の高い部分（高電圧側）の反射率を低下させるか、もしくは輝度の低い部分（低電圧側）の反射率を上昇させる手段を施す、

( 2 ) 蛍光ランプのガラス管表面に対して、蛍光ランプの輝度の高い部分（高電圧側）の透過率を低下させるか、もしくは輝度の低い部分（低電圧側）の透過率を上昇させる手段を施す、

( 3 ) 蛍光ランプのガラス管内面に対して、蛍光ランプの高電圧側の発光輝度を低下させるか、もしくは低電圧側の発光輝度を上昇させる手段を施す、

( 4 ) 拡散シートに対して、蛍光ランプの輝度の高い部分（高電圧側）の透過率を低下させるか、もしくは輝度の低い部分（低電圧側）の透過率を上昇させる手段を施す、ことにより、照明光の輝度の均一化を図るものとする。また、これらの手段を組み合わせて輝度の均一化を図ることを可能とする。

また、表示装置に付与する輝度補償手段は、

( 1 ) 液晶パネルに供給する画像デ一夕を制御することによって、蛍光ランプの長手方向における輝度むらを補償する、

( 2 ) 液晶パネルの開口率を制御することによって、蛍光ランプの長手方向における輝度むらを補償する、

ことにより、輝度の均一化を図るものとする。以下に上記輝度補償手段を具体化する本発明の実施の形態を、添付された図面を参照しながら説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同様の機能を有する部分には同じ符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。 (実施形態 1 )

本実施形態では、バックライトユニットが備える反射層に対して、蛍光ランプの長手方向における輝度を補償する輝度補償手段を設け、これによつて蛍光ランプの輝度むらを補償し、液晶表示装置等の被照明物を均一に照明できるようにする。この輝度補償手段は、本実施形態においては、蛍光ランプからの光の反射率を制御する目的で設けられる。

図 1 A及び図 1 Bは、本発明による直下式のパックライトュニットの一実施形態を説明するための図で、バックライトユニット内部を示す平面概略図を図 1 Aに、図 1 Aの B— B断面部のバックライトュニットの概略構成図を図 1 Bに示すものである。図 1 A及び図 1 Bにおいて、 1 0はバックライトユニット、 1 1は蛍光ランプ、 1 2は筐体、 1 3は筐体の底部に配設された反射層、 1 4は拡散部、 1 5はランプ支持部材である。なお、図 1 Aは、図 1 Bに示す拡散部 1 4を取り外したュニット内部の状態を示している。

バックライトュニット 1 0は、前記蛍光ランプ 1 1からの光を特定の方向に向けて出射させるための反射部を有しているが、本実施形態では、該反射部として、バックライトュニット 1 0の筐体 1 2の底部内面に反射層 1 3が設けられている。この筐体 1 2は、蛍光ランプ 1 1から発生する電磁波を遮蔽するためのシールド板によって構成することができる。反射層 1 3は、バックライトユニット 1 0の筐体 1 2の底部内面上で、該底部内面との間で間隙をもってもしくは底部内面に直接載置されて保持されるもので、例えば、前述のごとくの発泡 P E Tシートや、銀やアルミニウム等の光反射面を備えた素材等を適用することができる。発泡 P E Tシートとしては、例えば、東レ株式会社のルミラー（R) の E 6 0 L夕イブもしくは E 6 0 Vタイプを好適に使用することができる。

蛍光ランプ 1 1の前面（表面）に配置された拡散部 1 4は、アクリル板等の光拡散特性を有する素材で構成され、蛍光ランプ 1 1から直接入射する光もしくは反射層 1 3において反射され再び前面側に導かれる光を拡散させる。この他、液晶表示装置に適用するときに、拡散部 1 4と蛍光ランプ 1 1との間に、反射偏光フィルム，プリズムシート， I T Oシート，等の機能性フィルムまたはシートを含ませることができる。そして拡散部 1 4を透過した透過光により、さらにその前面側に配置される液晶パネル等の被照明物（図示せず）の照明を行う。複数の蛍光ランプ 1 1を点灯する際には、当該蛍光ランプ 1 1 fc対してインパー夕電源回路（図示せず）により高電圧が印加される。

図 2は、蛍光ランプ 1 1の配置構成を説明するための図であり、蛍光ランプの平面配置を概略的に示すものである。ここでは、複数の蛍光ランプ 1 1の長手方向が平行となるようにに設定されている。そして各蛍光ランプ 1 1における高電圧側 Hと低電圧側 Lとは、同一の側に配置され、蛍光ランプ 1 1の高電圧側 Hが他の蛍光ランプ 1 1の高電圧側 Hに隣接し、低電圧側 Lは他の蛍光ランプ 1 1の低電圧側 Lに隣接するように構成されている。

蛍光ランプ 1 1は、上述したごとくその長手方向の相対輝度分布において、高電圧側の輝度が相対的に高くなる輝度むらを有する。本実施形態では、このような蛍光ランプ 1 1が本来的に備える長手方向の輝度むらを補償し、均一な輝度の表示画面を得ることができるようにするために、反射層 1 3に対し、蛍光ランプ 1 1の輝度むらに応じた輝度補償手段を設ける。

輝度補償手段としては、蛍光ランプ 1 1の輝度が相対的に高い部分（高電圧側 H) における反射層 1 3の反射率を低下させる手段と、蛍光ランプ 1 1の輝度が相対的に低い部分（低電圧側 L ) における反射層 1 3の反射率を上昇させる手段とを使い分けることができ、またこれらを組み合わせるようにしてもよい。

上記の輝度補償手段の一例として、反射層 1 3に対して反射率を制御するためのドットパターンを付与し、そのドットパターンにより、蛍光ランプ 1 1からの出射光の反射率を制御することによって蛍光ランプ 1 1の長手方向で発生する輝度むらを補償するようにした。図 3は、反射層 1 3に付与したドットパターンの一例を説明するための図である。また図 4 A及び図 4 Bは、図 3に示す反射層のドットパターンを拡大して示す図で、図 3の領域 D ₃の拡大図を図 4 Aに、図 3の領域 D iの拡大図を図 4 Bに示すものである。

本実施形態において、反射層 1 3に付与するドットパターンは、反射層 1 3の反射率を低下させる作用を有するもので、ドットパターンを形成する素材の反射率が、反射層表面の反射率よりも相対的に低くなつている。

そして本実施形態では、図 3に示すように、反射層 1 3には、蛍光ランプ 1 1の低電圧側 Lから高電圧側 Hに向かって反射率が段階的に小さくなる領域 D i， D ₂, D ₃が設けられている。この領域は、蛍光ランプ 1 1の輝度むらに対応して、その輝度むらを補償するように形成される。本実施形態では、図 1 8の輝度分布の補償に相当するドットパターンが反射層 1 3に付与されている。

本実施形態において、反射層 1 3に付与するドットパターンは、蛍光ランプ 1 1の低電圧側から高電圧側 Hに向かって反射率を低下させるために、低電圧側乙から高電圧側 Hに向かうドットパターンの付与領域 D D ₂， D ₃のドット密度を段階的に大きくしている。例えば、図 4 A及び図 4 Bに示すように、ドットパターンの各ドットを同じ大きさとし、高電圧側 Hに近い側のドットパターンのドット密度を大きくする。こうして、反射層 1 3の反射率を蛍光ランプ 1 1の長手方向における輝度むらに応じて変化させることにより、均一な輝度分布による照明光を得ることができる。

反射部の反射率を制御するためにドットパターンを用いる場合、上述の例のように、反射層 1 3の反射面に比して反射率が低くなるドットパターンを付与し、これによつて反射層 1 3の反射率を制御することができるが、これとは逆に、反射層 1 3の反射面に比して反射率が高くなるドットパターンを付与して反射層 1 3の反射率を制御するようにしてもよい。この場合、蛍光ランプ 1 1の輝度分布において相対的に輝度の低い領域に対応付けて、相対的に反射 ·率が高 <：なるドットパターンを反射層 1 3に設けるようにする。例えば、反射層 1 3 に発泡 P E Tシートを用いた場合、蛍光ランプ 1 1の低輝度領域に相当する反射層 1 3の領域に、銀やアルミニウム等の高反射率素材によるドットパターンを付与することにより、蛍光ランプ 1 1の長手方向における輝度むらを補償せしめることができる。

また、上記のごとくの反射率を制御するためのドットパターンは、図 3，図 4 A及び図 4

Bに示す例のように、同一形状のドット密度を変化させるのみならず、ドット形状（大きさ

) を変化させることにより反射率を制御してもよく、さらにはドット形状と密度とを組み合わせるようにしてもよい。さらにドットの色を変えることによって反射率が変化することから、上記のドット形状、及び密度に加えて、ドットの色を組み合わせて反射率を制御してもよい。例えば、ドットパターンの各ドットの形状は、円、 Ξ角形、多角形、星形、楕円形などでもよく、またドットの色は、灰色、こげ茶色、銀色、緑色、黒色、白色、紫色などでもよい。

さらに、上記のごとくのドットパターンは、図 3の例のごとくに段階的にその反射率を変化させることなく、蛍光ランプ 1 1の輝度むらに合わせてその低電圧側 Lから高電圧側 Hに向かつて反射率を漸減させる（すなわち高電圧側 Hから低電圧側 Lに向かつて反射率を漸増させる）ような勾配を付与してもよい。このような反射率の勾配は、ドットの形状，大きさ , 密度，及び色のいずれかまたはこれらの組み合わせによって実現することができる。反射層 1 3に付与するドットパターンは、スクリーン印刷やインクジェット等の印刷によつて反射層 1 3にインクを付与することで形成することができる。また、印刷以外にも、スパッタリングや蒸着、フォトリソグラフィゃレーザ光による光加工、あるいはドットパターンを備えた透明フィルムのラミネート等によって、ドットパ夕一ンを形成するようにしてもよい。

また、輝度補償手段の他の具体例として、反射部の反射率を段階的にもしくは漸減漸増するように制御するために、濃度が変化するインクないし染料を反射層 1 3に塗布することができる。このときの濃度の変化は、染料や色素の濃度自体を変化させてもよく、また塗布の膜厚を変化させて見かけ上の濃度を変化させるようにしてもよい。

また、輝度補償手段として、反射率が異なる複数の材料を反射層 1 3の表面に付与して、段階的に反射率を変化させるようにしてもよい。さらには、反射層 1 3の表面粗さを変化させ、光拡散特性ないし表面の光吸収特性の差によって、反射率を制御するようにしてもよいまた、反射層 1 3の反射率を制御するために、上記のごとくの反射層 1 3の反射率を相対的に下げる手段と、反射率を上げる手段とを組み合わせて用いてもよい。 (実施形態 2 )

図 5は、本発明のバックライトユニットの更に他の実施形態を説明するための図で、図 1 Aのバックライトュニットの B— B部に相当する断面概略図を示すものである。本実施形態のバックライトユニットは、反射部として、上記実施形態 1の反射層 1 3に代えて、蛍光ランプ 1 1の光を拡散部 1 4に向けて反射させるための反射面 1 2 aを有している。反射面 1 2 aは、筐体 1 2の底部内側表面に形成された銀やアルミニウム等の高反射率素材の反射膜によって形成されている。また、蛍光ランプ 1 1は、図 2に示すごとくに、高電圧側 Hと低電圧側 Lのそれぞれが同じ側に位置するように配されている。

本実施形態では、上記実施形態 1で説明したごとくの光反射率を制御するための輝度補償手段を、反射面 1 2 aに設ける。これによつて、反射面 1 2 aの反射率を蛍光ランプ 1 1の長手方向における輝度分布に応じて補償し、均一な輝度分布の照明光を得ることができるようにする。輝度補償手段の具体的構成については、上記実施形態 1の輝度補償手段を適用することができるため、その繰り返しの説明は省略する。

(実施形態 3 )

図 6は、本発明のバックライトユニットの更に他の構成例を説明するための図で、図 1 A のパックライトュニットの B— B部に相当する断面概略図を示すものである。本実施形態のパックライトユニットは、反射部として、上記図 1 A及び図 1 Bに示す構成における反射層 1 3と、図 5に示す反射面 1 2 aとを有している。また、蛍光ランプ 1 1は、図 2に示すごとくに、高電圧側 Hと低電圧側 Lのそれぞれが同じ側に位置するように配されている。バックライトュニット 1 0の筐体 1 2には、実施形態 1で説明したごとくの反射層 1 3が設けられる。反射層 1 3には、例えば上述の発泡 P E Tシートが用いられ、蛍光ランプ 1 1 の光を反射させる反射機能を有するが、その一部の光は反射層 1 3を透過して、裏面側に出射する。バックライトユニット 1 0の底部内面には、上記実施形態 2で説明したごとくの反射面 1 2 aが設けられ、反射層 1 3を透過してきた光を反射させて、反射層 1 3の方向に戻す。反射面 1 2 aで反射した光は、反射層 1 3において再び反射光と透過光に別れ、透過光は拡散部 1 4へ向かって有効利用される。

反射層 1 3は、フレームやランプホルダーなどの枠状支持体や、ねじやビス、スティ等の支持部材等を用いて支持されている。そして反射層 1 3は、反射面 1 2 aには密着することなく、反射層 1 3と反射面 1 2 aとの間に空気層を介在させる。空気層を介在させるためには、反射層 1 3を反射面 1 2 aとの間に一定の間隙を設けるようにしてもよいが、単純に反射層 1 3を反射面 1 2 aの上に載置して支持するだけでもよい。すなわち、反射層 1 3の背面側表面に薄膜の空気層が存在することにより、反射層 1 3の背面側表面における反射層 1 3と空気との屈折率差が大きくなり、反射層 1 3の反射率を高めることができる。例えば、反射層 1 3の背面に、反射層 1 3の屈折率に近い接着剤等の材料を配設してしまうと、反射層 1 3における透過光成分が増加して、光反射特性が阻害される。

本実施形態では、上記の実施形態における輝度補償手段を、反射層 1 3に付与することで均一な照明光を得ることができるが、さらに上記の輝度補償手段を反射層 1 3及び反射面 1 2 aの両方、もしくは反射面 1 2 aのみに付与するようにしてもよい。反射面 1 2 aに付与した輝度補償手段は、反射層 1 3における透過光のみに寄与するため、反射層 1 3の反射率 (すなわち透過率）に基づいた反射率分布を設計する必要がある。

(実施形態 4 )

図 7 A及び図 7 Bは、本発明のパックライトュニットの更に他の実施形態を説明するための図で、バックライトユニット内部を示す平面概略図を図 7 Aに、図 7 Aの蛍光ランプ 1 1 に沿う断面で、拡散部 1 4を含んだ構成を図 7 Bに示すものである。図 7 A及び図 7 Bにおいて、 1 6は反射層 1 3 a , 1 3 bの保持手段として使用するねじである。また、蛍光ランプ 1 1は、図 2に示すごとくに、高電圧側 Hと低電圧側 Lのそれぞれは同じ側に位置するように配されている。

図 7 A及び図 7 Bのバックライ卜ユニットは、蛍光ランプからの光を特定の方向に向けて出射させるための反射部として、 2枚の反射層 13 a, 13 bとを備えている。各反射層 1 3 a, 13bは、上述した発泡 PETシートのごとくの特性を有し、高い反射率で光を反射するが、入射光の一部は裏面側に透過する。本実施形態においては、反射層 13 a, 13b が垂直方向（光の入射方向）に 2枚重なっている領域 Wと、一方の反射層 13 bのみが存在する領域 Sとが設定される。

上述のように、反射層 13 a, 13bは、入射光の一部が裏面側に透過する。ここで 2枚の反射層 13 a, 13 b力重ねられた領域 Wでは、表側（蛍光ランプ 11側）に配された第 1の反射層 13 aを透過した透過光は、裏面側の第 2の反射層 13 bにて反射し、第 1の反射層 13 a側に戻される。そして第 1の反射層 13 aを透過した光は、拡散部 14に向かつて有効利用される。

一方、第 2の反射層 13 bのみが存在する領域 Sでは、当該反射層 13 bで反射した光が有効利用される力反射層 13bの透過光はその裏面側で消散する。このとき透過光が筐体 12内面等で反射して反射層 13 bに戻ったとしてもその有効利用率は少ない。従って、上記領域 Wと領域 Sとを比較したとき、 2枚の反射層 13 a, 13bが重ねられた領域 Wの方が、 1枚の反射層 13 bのみが存在する領域 Sよりも相対的に高い反射率が得られる。なお、図 7 A及び図 7 Bの構成では、表面側の第 1の反射層 13 aよりも裏面側の第 2の反射層 13 bの面積を大きくして領域 W及び領域 Sを構成しているが、第 1の反射層 13 a の方を大きくして構成してもよい。

上記の 2枚構成の反射層 13 a, 13 bを用いて、蛍光ランプ 11の輝度の低い領域に 2 枚の反射層 13 a， 13 bによる領域 Wを配設し、反射率を相対的に高くして均一な輝度分布の照明光を得るようにする。

上記第 1の反射層 13 aとして、例えばハーフミラ一を用いても良い。ハーフミラーを用いることにより、第 2の反射層 13 bで反射して第 1の反射層 13 a (ハーフミラー）に戻つた光の透過率を高くすることができ、結果として高い反射率を得ることができる。

また、上記の 2枚の反射層 13 a, 13 bによる構成に対して、上記実施形態 1ないし 3 で説明したごとくの輝度補償手段を組み合わせるようにしてもよい。

本実施形態のごとくに、 2枚の反射層 1 3 a , 1 3 bが重なる領域 Wと、 1枚の反射層 1 3 bのみが存在する領域 Sとを形成するとき、各反射層 1 3 a , 1 3 b、特に前面側の第 1 の反射層 1 3 aの保持安定性を付与するために、保持部材を設けることが好適である。例えば、図 7 A及び図 7 Bに示すように、筐体 1 2、第 1の反射層 1 3 a、第 2の反射層 1 3 b の各部材に貫通孔を設け、この貫通孔にねじ 1 6を揷通して、筐体 1 2の内面に反射層 1 3 a , 1 3 bを保持することにより、重力等による反射層 1 3 a， 1 3 bの撓みを抑制して、それらの形状を保持することができる。なお、この保持手段としては、ねじのみならず、反射層 1 3 a , 1 3 bを筐体内面に保持することができる公知の手段を適用することができる尚、上記のごとくのねじ 1 6等の保持手段が表示画面に映りこむことを防ぐため、図 7 B に示すように、保持手段を蛍光ランプ 1 1の背面に隠れるように配置することが好ましい。さらには、保持手段に対して、上記の反射層 1 3 a, 1 3 bの保持機能と、蛍光ランプ 1 1 の保持機能とを同時に持たせるようにしてもよい。

(実施形態 5 ) 図 8は、本発明のバックライトユニットの更に他の実施形態を説明する図で、蛍光ランプ 1 1の平面概略図を示すものである。本実施形態においては、蛍光ランプ 1 1の輝度むらを補償して均一な輝度分布の光を得るための輝度補償手段を、蛍光ランプ 1 1を構成するガラス管に設けるものである。ここで、ガラス管に設ける輝度補償手段は、上述した実施形態のように反射率を制御するものではなく、蛍光ランプ 1 1のガラス管の光透過率を制御するものであるが、被照明対象への出射光量を制御して輝度均一化を図るという技術思想は共通するものである。

図 8においては、輝度補償手段としてガラス管の光透過率を低下させるためのドットパ夕

—ンを用いている。ここでは、密度の異なる 3種類のドットパターンの領域 D _{1 2}, D

20 _{1 3}を、蛍光ランプ 1 1の低電圧側 Lから高電圧側 Hに向けて段階的にドット密度が大きくなるように配設している。この領域 D u , D _{1 2} , D _{1 3}は、蛍光ランプ 1 1の輝度むらに対応して、その輝度むらを補償するように形成される。本実施形態では、図 1 9の輝度分布の補償に相当するドットパターンが蛍光ランプ 1 1のガラス管に付与されている。

本実施形態において、反射層 1 3に付与するドットパターンは、蛍光ランプ 1 1の低電圧側しから高電圧側 Hに向かつて透過率を低下させるために、低電圧側から高電圧側 Hに向かうドットパターンの付与領域 _{D l} D _{1 2}, D _{1 3}のドット密度を段階的に大きくする。例えば、図 8に示すように、ドットパターンの各ドットを同じ大きさとし、高電圧側 Hに近い側のドットパターンのドット密度を大きくする。こうして、ガラス管の透過率を蛍光ランプ 1 1の長手方向における輝度むらに応じて変化させることにより、均一な輝度分布による照明光を得ることができる。

上記のごとくの透過率を制御するためのドットパターンは、図 8に示す例のように、同一形状のドット密度を変化させるのみならず、ドット形状（大きさ）を変化させることにより透過率を制御してもよく、さらにはドット形状と密度とを組み合わせるようにしてもよい。さらにドットの色を変えて透過率を変化させてもよい。例えば、ドットパターンの各ドットの形状は、円、三角形、多角形、星形、楕円形などでもよく、またドットの色は、灰色、こげ茶色、銀色、緑色、黒色、白色、紫色などでもよい。

さらに、上記のごとくのドットパターンは、図 8の例のごとくに段階的にその透過率を変化させることなく、蛍光ランプ 1 1の輝度むらに合わせてその低電圧側 Lから高電圧側 Hに向かって透過率を漸減させて勾配を付与するようにしてもよい。このような透過率の勾配は、ドットの形状，大きさ，密度，及び色のいずれかまたはこれらの組み合わせによって実現することができる。

ガラス管表面に付与するドットパターンは、スクリーン印刷やインクジエツト等の印刷によってガラス管にインクを付与することよって形成することができる。また、印刷以外にも

、スパッタリングや蒸着、フォトリソグラフィゃレーザ光による光加工、あるいはドットパターンを備えた透明フィルムのラミネート等によって、ドットパターンを形成するようにしてもよい。

また、蛍光ランプ 1 1のガラス管に付与する輝度補償手段の他の具体例として、透過率を段階的にもしくは漸減/漸増するように制御するために、濃度が変化するィンクないし染料をガラス管に塗布することができる。このときの濃度の変化は、染料や色素の濃度自体を変化させてもよく、また塗布の膜厚を変化させて見かけ上の濃度を変化させるようにしてもよい。

また、輝度補償手段として、透過率が異なる複数の材料をガラス管表面に付与してもよい。さらには、ガラス管の表面粗さを変化させ、光拡散特性ないし表面の光吸収特性の差によつて、透過率を制御するようにしてもよい。

(実施形態 6 )

図 9 Aないし図 9 Dは、本発明のパックライトュニッ卜の更に他の実施形態を説明する図で、バックライトユニットの断面概略図を図 9 Aに、図 9 Aの B部， C部，及び D部における蛍光ランプ 1 1の断面概略図をそれぞれ図 9 B，図 9 C , 図 9 Dに示すものである。図 9 Aないし図 9 Dにおいて、 1 1 aは蛍光ランプを構成するガラス管、 1 1 bはガラス管の内面に設けられる蛍光体、 dは蛍光体の膜厚である。

本実施形態は、蛍光ランプ 1 1の輝度むらを補償して均一な輝度分布の光を得るための輝度補微手段として、蛍光ランプのガラス管 1 1 a内側に形成される蛍光体 1 1 bの膜厚 dを、蛍光ランプ 1 1の長手方向で変化させることにより、蛍光ランプ 1 1の点灯時の輝度むらを補儍するようにしたものである。

すなわち、本実施形態は、蛍光体 1 1 bの膜厚 dに応じて管面輝度が変化する特性を利用して、蛍光ランプ 1 1の長手方向位置に応じて蛍光体 1 l bの膜厚 dを変化させ、蛍光ランブ 1 1の長手方向における発光輝度を均一化する。図 9 Aないし図 9 Dの例では、相対的に輝度が低くなる蛍光ランプ 1 1の低電圧側 Lにおける蛍光体の膜厚 dを、最高輝度が得られる最適な膜厚に設定し、相対輝度が高くなる高電圧側 Hに向けて膜厚 dを厚くしている。図 1 0は、蛍光体の膜厚 dとそのときの管面輝度（発光輝度）との関係の一例を示す図である。図 1 0に示すように、一般的に蛍光体の膜厚 dについてはその材質が何であれ、蛍光体の膜厚 dに応じて点灯時の輝度が変化する。そしてこのときに最も明るく発光させるための膜厚 dの最適値が存在する。つまり、図 1 0に示すように、最適値より膜厚 dが薄くなると蛍光体の量が不足して暗くなり、逆に最適値より膜厚 dが厚くなると膜の内部で光が散乱してしまうことで喑くなってしまう。

本実施形態では、上記のごとくの特性を逆に利用し、蛍光ランプ 1 1において相対的に輝度が低くなる低電圧側 Lから輝度の高い高電圧側 Hにかけて、蛍光体 1 1 の膜厚(1を変化させる。このときに、上記のごとくに膜厚 dの最適値から薄くなつても厚くなつても輝度が低下するため、例えば、輝度の低くなる低電圧側 Lの蛍光体 1 l bを最適膜厚に設定し、輝度が相対的に高くなる高電圧側 Hに向かつて膜厚 dが薄くなるか、もしくは厚くなるように設定する。

なお、実施形態 5及び 6に説明したごとくに、蛍光ランプ 1 1のガラス管自体に輝度補償手段を付与する手法は、直管式の蛍光ランプのみならず、 U字管式の蛍光ランプやコの字管式の蛍光ランプ、及び L字管式の蛍光ランプに対しても適用することができる。

(実施形態 7 )

図 1 1は、本発明のパックライトュニットの更に他の実施形態を説明するための図である。本実施形態では、蛍光ランプの長手方向における輝度むらを補償して均一な輝度分布の光を得るための輝度補償手段を、拡散部 1 4に設けるものである。拡散部 1 4としては、光拡镦機能を有する拡散板や拡散シートが用いられる。このような拡散部 1 4の表面に、光の透過率を制御する輝度補償手段を設ける。

例えば、図 1 1に示すように拡散部 1 4の表面に、光透過率を低下させるためのドットパターンを付与する。ここでは、密度の異なる 3種類のドットパターンの領域 D _{2 1} , D _{2 2 )} D 2 3を、蛍光ランプ 1 1の低電圧側 Lから高電圧側 Hに対応させて段階的にドット密度が大きくなるように配設している。この領域 D _{2 1}， D _{2 2} , D _{2 3}は、蛍光ランプ 1 1の長手方向における輝度むらに対応して、その輝度むらを補するように形成される。ここで、ドットパターンは、拡散部 1 4の前面側（蛍光ランプ 1 1の反対側）表面に設けるよりも、裏面側（蛍光ランプ 1 1側）に設けた方が、拡散部 1 4の面内の拡散均一性を阻害しにくいため好適である。

この他、上記のごとくの光の透過率を制御するための輝度補償手段として、上述した実施形態 5の蛍光ランプ 1 1への輝度補償手段を同様に適用することができる。また、本実施形態においては、拡散部 1 4の厚さを蛍光ランプ 1 1の長手方向における輝度むらに応じて変化させ、拡散部 1 4を透過する光の透過率を変えることにより、蛍光ランプ 1 1の輝度むらを補償するようにしてもよい。

(実施形態 8 )

上記の実施形態では、直下式のパックライトユニットの構成例を説明したが、本発明のバックライトユニットは、直下式のみならず、エッジライト式にも適用することができる。すなわち、上記の各実施形態の反射部を構成する反射層ないし反射面、蛍光ランプ、及び拡散部に対して付与する輝度補償手段は、直下式のバックライトユニットにのみ適用可能なものではなく、エッジライト式のバックライトユニットおいても、蛍光ランプの長手方向における輝度むらを補愤して、均一な輝度の照明光を得ることができる。

エッジライト式のパックライトュニットの一例について説明する。図 1 2 A及び図 1 2 B は、本発明によるエッジライト式のバックライトュニットの構成例を説明するための図で、バックライトュニットの平面概略図において一部の要素を削除した説明図を図 1 2 Aに、蛍光ランプの長手方向に沿った断面概略構成を図 1 2 Bに示すものである。

図 1 2 A及ぴ図 1 2 Bに示すごとくのエッジライト式のバックライトュニット 1 0は、導光板 1 7の側方にエッジライトとして蛍光ランプ 1 1を配置する。導光板 1 7の裏面側には、反射層 1 3が設けられる。そして導光板 1 7と反射層 1 3とによって蛍光ランプ 1 1の光が表面側に導光され、拡散部 1 4の表面から照明光として出射する。反射層 1 3は、上述した第 1の実施形態の反射層 1 3に相当するもので、発泡 P E Tシートや、銀やアルミニウム等の光反射率を有する反射面を備えた素材等を適用することができる。

而して、蛍光ランプ 1 1が有する輝度むらに応じて上述した実施形態で説明した輝度補償手段を反射層 1 3 , 蛍光ランプ 1 1，拡散部 1 4のいずれかまたは複数に付与することによつて、エッジライト式のバックライトユニットにおいても蛍光ランプ 1 1の長手方向における輝度むらを補償して、均一な輝度の照明光を得ることができる。すなわち、蛍光ランプ 1 1に対しては、該蛍光ランプ 1 1の高電圧側 Hから低電圧側 Lの輝度むらを補償する輝度補償手段を設ければよく、また、反射層 1 3及び拡散部 1 4に対しては、蛍光ランプ 1 1の高電圧側 Hから低電圧側 Lの輝度むらに起因して生じる導光板 1 7の出射面の輝度むらに従つて、上述のごとくの輝度補攒手段を付与すればよい。

(実施形態 9 )

上述した各実施形態に示すごとくの輝度補償手段を有するバックライトュニットを用いて液晶表示装置を構成することによって、表示画面上において輝度むらのない、高画質の表示画像を得ることができるようになる。

図 1 3は、本発明の液晶表示装置の一実施形態を説明するための図で、バックライトュニットを有する液晶表示装置の断面概略構成を示すものである。図 1 3において、 2 0は液晶表示装置、 2 1は液晶パネルである。

液晶表示装置 2 0は、 2枚の透明絶縁性基板の間に液晶材料を封入した主要構成を有する一般的な液晶パネル 2 1と、液晶パネル 2 1に光を照射するためのバックライトュニット 1 0とを具備している。本実施形態の液晶表示装置 2 0が備えるパックライトュニット 1 0には、上記第 1から第 8の各実施の形態によるパックライトユニットのいずれかを適用することができる。本発明に関わる輝度補償手段を設けたバックライトュニット 1 0を用いて液晶パネル 2 1 を照明することによって、蛍光ランプ 1 1の長手方向における輝度むらが補償され、輝度が均一化された照明光を得ることができ、これによつて輝度むらがなく高画質の液晶パネル 2 1の表示画面を得ることができる。

上記のごとくの液晶表示装置 2 0において、液晶パネル 2 1とパックライトュニット 1 0 の拡散部 1 4との間に、図示しない偏光反射フィルムを設けることによって、光利用効率の高い液晶表示装置が得られる。ここでは、偏光反射フィルムの偏光透過軸を液晶パネル 2 1 の入射側偏光板の偏光透過軸に合わせる。そして、偏光反射フィルムで反射した偏光成分が、拡散部 1 4や反射層 1 3等で拡散 ·反射を受けるときにその直交方向の偏光成分（偏光透過軸に一致する成分）が生じると、その成分は偏光反射フィルムを透過することができ、液晶パネル 2 1への有効光として利用できる。こうして偏光反射フィルムによって、偏光方向が揃つた照明光を効率良く生成することができ、この照明光の偏光方向を液晶パネルの入射側偏光板の偏光軸に一致させることで、光利用効率の高い液晶表示装置を得ることができる。また。偏光反射フィルムと拡散部 1 4との間には、さらに I T Oシート，拡散フィルム，プリズムシート等の機能性フィルムまたはシートを配置することができる。

(実施形態 1 0 )

本実施形態は、液晶表示装置において、その液晶パネルに供給する表示画像データを制御することによって、蛍光ランプの長手方向における輝度むらを補償し、均一な輝度の表示画面を得るようにしたものである。これについて、図 1 4ないし図 1 6とともに以下説明する。ここで、図 1 4は本実施形態の液晶表示装置の概略構成を示す要部ブロック図、図 1 5は本実施形態の液晶表示装置における表示画面領域を示す説明図、図 1 6は本実施形態の液晶表示装置における階調変換部の階調変換特性（入出力特性）を示す説明図である。

本実施形態の液晶表示装置は、図 1 4に示すように、入力画像デ一夕に所定の階調変換処理を施す階調変換部 3 1と、該階調変換部 3 1により階調変換が施された画像データに基づいて、液晶パネル 3 3のゲ一トドライバ 3 4及びソースドライノ 3 5に液晶駆動信号を出力する液晶コントローラ 3 2とを備えている。また、入力画像データの同期信号に基づいて、階調変換部 3 1での階調変換特性を切換制御するとともに、バックライト光源（線状蛍光ランプ） 3 7を駆動するための光源駆動部 3 8を制御するマイコン 3 6を備えている。

すなわち、マイコン 3 6は、入力画像デ一夕の同期信号に基づいて、当該画像データが表示される画面位置を判別し、その画面位置に応じて階調変換部 3 1の階調変換特性を切り換えるよう、階調変換部 3 1に対して指示出力を行う。ここでは、図 1 5に示すように、線状蛍光ランプ 3 7の低電圧側に対応する表示画面上の領域 D _{3 1}と、線状蛍光ランプ 3 7のやや高電圧側に対応する表示画面上の領域 D 3 ₂と、線状蛍光ランプ 3 7の最も高電圧側に対応する表示画面上の領域 D 3 ₃とに分割し、各々の分割領域 D ₃ i〜D _{3 3}のいずれに表示されるべきデータかによつて、該データに対する階調変換特性を切り換えるものとする。

階調変換部 3 1は、図 1 6に示すように、入力階調レベルをそのまま（無変換で）出力する階調変換特性 aと、入力階調レベルをやや抑制して出力する階調変換特性 bと、入力階調レベルを更に抑制して出力する階調変換特性 cとを切換可能に有している。この階調変換部 3 1は、例えばルックアップテーブル（L UT) を用いた構成でもよいし、所定の係数を入力画像データに乗算する乗算回路による構成としてもよい。後者の場合、例えば乗算係数 k a = 1 . 0、乗算係数 k a = 0 . 9、乗算係数 k a = 0 . 8を、マイコン 3 6からの制御信号に応じて切り換え、入力画像データに乗算することで、図 1 6に示すような階調変換特性 a〜cを実現することができる。

マイコン 3 6は、当該画像データが表示される画面位置が表示画面上の領域 D 3！に属すると判別した場合、階調変換特性 aを選択するように、階調変換部 3 1に対し制御信号を出力する。すなわち、表示画面上の領域 D ₃ に表示される画像データに対しては、階調変換特性 aが選択されるので、そのまま（無変換で）液晶コントローラ 3 2に出力される。また、マイコン 3 6は、当該画像データが表示される画面位置が表示画面上の領域 D a ₂に属すると判別した場合、階調変換特性 bを選択するように、階調変換部 3 1に対し制御信号を出力するすなわち、表示画面上の領域 D _{3 2}に表示される画像データに対しては、 P皆調変換特性が選択されて階調変換処理が施されるので、表示画面上の領域 D _{3 2}では表示輝度が僅かに減少される。さらに、マイコン 3 6は、当該画像データが表示される画面位置が表示画面上の頜域 D _{3 3}に属すると判別した場合、階調変換特性 cを選択するように、 P皆調変換部 3 1に対し制御信号を出力する。すなわち、表示画面上の領域 D _{3 3}に表示される画像データに対しては、階調変換特性 cが選択されて階調変換処理が施されるので、表示画面上の領域 D _{3 3}では更に表示輝度が減少される。

これによつて、線状蛍光ランプ 3 7の高電圧側に位置する液晶パネル 3 3の透過光量が減少（表示輝度が低減）されるので、全表示画面で均一な輝度分布を実現することができる。以上のとおり、本実施形態においては、画像データの表示画面位置に応じて、該画像デ一夕の階調レベルを制御することにより、線状蛍光ランプ 3 7の長手方向における輝度不均一を低減して、輝度分布の均一化を図ることが可能である。

尚、上記実施形態においては、線状蛍光ランプ 3 7の長手方向位置に応じて、表示画面上を 3つの領域 D ₃ 〜0 _{3 3}に分割し、各分割領域 D _{3 3 3}のそれぞれに表示される画像デ

—夕に対する階調変換特性 a〜cを切り換えるものについて説明した力表示画面上の領域分割数、領域分割位置は、線状蛍光ランプ 3 7の長手方向における輝度分布（輝度むら）に応じて適宜変更可能であることは言うまでもない。

また、液晶パネルを駆動するための基準階調電圧を、液晶パネルの表示画面位置に応じて可変することで、線状蛍光ランプの長手方向における輝度むらを補償する構成としてもよい

(実施形態 1 1 )

液晶表示装置において、その液晶パネルの表示画面位置に応じて開口率を変化させることによっても、蛍光ランプの長手方向における輝度むらを補償し、均一な輝度の表示画面を得ることができる。すなわち、線状蛍光ランプの長手方向位置に応じて、液晶パネルの開口率を変化させることによって、線状蛍光ランプ光源の両端部における輝度不均一を低減することが可能である。

例えば、直下式では、液晶パネルの線状蛍光ランプの高電圧側に対向する部分では開口率を小さく形成することで、パネル透過光量を低減するとともに、線状蛍光ランプの低電圧側に対向する部分では開口率を大きく形成することで、パネル透過光量を増大することができ、上述した線状蛍光ランプの長手方向における輝度不均一を低減して、輝度分布の均一化を図ることが可能となる。また、エッジライト式では、蛍光ランプの長手方向における輝度むらによって生じる照明光の面内の輝度ムラに応じて、液晶パネルの開口率を制御することにより、輝度分布の均一化を図ることができる。

図 1 7は、開口率を制御する構成の一例を示す図で、図中、 2 1は液晶パネル、 4 1は遮光膜、 4 2は透明電極、 4 3は T F T駆動素子、 iは液晶パネルに対する入射光、 0 は液晶パネルからの出射光である。液晶パネル 2 1において、一般には格子状のメタル膜による遮光膜 4 1が設けられる。本実施形態の一例においては、この遮光膜 4 1の形成時に、蛍光ランプによる輝度むらに応じて遮光膜 4 1による各画素の開口率を制御し、蛍光ランプの長手方向における輝度むらをその画素毎の光透過率によって補償することにより、均一な輝度の表示画面を得ることができる。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、線状の蛍光ランプが本来的に備える長手方向における輝度むらを補償して均一な輝度の表示画面を得ることができるようにするために、蛍光ランプが有する輝度むらを補償する輝度補償手段を、バックライトユニットに付与することにより、光源として備える蛍光ランプの高電圧側と低電圧側の輝度差を補正し、出射光の輝度を均一化したバックライトュニットを得ることができる。またこのパックライトユニットを使用することにより、表示画面全域で均一な輝度を得ることができるようにした液晶表示装置を得ることができる。さらには、液晶パネルに供給する画像データの制御もしくは液晶パネルの開口率の制御等によって蛍光ランプの長手方向における輝度を補償することにより、表示画面全域で均一な輝度の液晶表示装置を得ることができる。

Claims

請求の範囲

1 . 蛍光ランプによって被照明体を照明するためのバックライトユニットにおいて、該バックライトュニットは、該蛍光ランプの長手方向における輝度の不均一を補償する輝度補儍手段を有することを特徴とするバックライトュニット。

2 . 請求の範囲第 1項に記載のバックライトユニットにおいて、該バックライトュニットは、前記蛍光ランプからの光を特定の方向に向けて出射させるための反射部を有し、前記輝度補償手段は、前記反射部に設けられ、該反射部における反射率を制御することにより、前記蛍光ランプの長手方向における輝度の不均一を補償することを特徴とするパックライトュニット。

3 . 請求の範囲第 2項に記載のバックライトユニットにおいて、前記輝度補償手段は、前記反射部における反射率が相対的に高い領域と低い領域とを有し、該反射率の差によって前記蛍光ランプの長手方向における輝度の不均一を補償することを特徴とするバックライト !ニット。

4 . 請求の範囲第 3項に記載のバックライトユニットにおいて、前記輝度補償手段は、前記反射部における反射率が漸減もしくは段階的に低下する反射率勾配を有し、該反射率勾配によって前記蛍光ランプの長手方向における輝度が相対的に高い部分の輝度を低下させることを特徴とするバックライトュニット。

5 . 請求の範囲第 3項または第 4項に記載のバックライトユニットにおいて、前記輝度補償手段は、前記反射部における反射率が漸増もしくは段階的に増加する反射率勾配を有し、該反射率勾配によって前記蛍光ランプの長手方向における輝度が相対的に低い部分の輝度を上昇させることを特徴とするバックライトュニット。

6 . 請求の範囲第 2項ないし第 5項のいずれか 1に記載のバックライトュニットにおいて、前記輝度補償手段は、前記反射部に設けられたドットパターンであって、該ドットパ夕ーンによって前記反射部の反射率を制御することを特徴とするパックライトュニット。

7 . 請求の範囲第 6項に記載のバックライトユニットにおいて、前記ドットパターンを設けた前記反射部の反射率は、該ドットパターンを構成する微小なドット群の反射率、ドッ卜の密度，ドットの形状，ドットの色のいずれかまたは複数によって制御することを特徴とするバックライトュニット。

8 . 請求の範囲第 1項に記載のパックライトユニットにおいて、該バックライトュニットは、前記蛍光ランプからの光を特定の方向に向けて出射させるための反射部を有し、該反射部は、所定レベルの光反射率と透過率とを有する第 1及び第 2の反射層よりなり、前記輝度補償手段として、前記反射部を、前記第 1及び第 2の反射層が光の入射方向に重ねられた第 1の領域と、前記第 1の反射層のみからなる第 2の頜域とにより構成し、相対的に反射率の高い前記第 1の領域と、該第 1の領域より反射率の低い前記第 2の領域とによって前記反射部の反射率を制御することを特徴とするバックライトュニット。

9 . 請求の範囲第 1項に記載のバックライトユニットにおいて、前記輝度補信手段は、前記蛍光ランプのガラス管に設けられ、該ガラス管における透過率を制御することにより、前記蛍光ランプの長手方向における輝度の不均一を補償することを特徴とするバックライトュニット。

1 0 . 請求の範囲第 1項に記載のバックライトにおいて、該バックライトユニットは、前記蛍光ランプの光を拡散させる拡散部を有し、前記輝度補彼手段は、前記拡散部に設けられ、該拡散部における透過率を制御することにより、前記蛍光ランプの長手方向における輝度の不均一を補償することを特徴とするバックライトュニット。

1 1 . 請求の範囲第 9項または第 1 0項に記載のバックライトユニットにおいて、前記輝度補償手段は、前記ガラス管または前記拡散部における透過率が相対的に高い領域と低い領域とを有し、該透過率の差によって前記蛍光ランプの長手方向における輝度の不均一を補償することを特徴とするバックライトユニット。

1 2 . 請求の範囲第 1 1項に記載のバックライトユニットにおいて、前記輝度補償手段は、前記透過率が漸減もしくは段階的に低下する透過率勾配を有し、該透過率勾配によって前記蛍光ランプの長手方向における輝度が相対的に高い部分の輝度を低下させることを特徴とするパックライトュニット。

1 3 . 請求の範囲第 1 1項または第 1 2項に記載のパックライトュニットにおいて、前記輝度補償手段は、前記透過率が漸増もしくは段階的に増加する透過率勾配を有し、該透過率勾配によって前記蛍光ランプの長手方向における輝度が相対的に低い部分の輝度を上昇させることを特徴とするパックライトュニット。

1 4 . 請求の範囲第 9項ないし第 1 3項のいずれか 1に記載のバックライトユニットにおいて、前記輝度補償手段は、前記蛍光ランプのガラス管または前記拡散部に設けられたドットパターンであって、該ドットパターンによって前記透過率を制御することを特徴とするバックライトュニッ卜。

1 5 . 請求の範囲第 1 4項に記載のバックライトュニットにおいて、前記ドットパターンを設けた前記ガラス管または前記拡散部の透過率は、該ドットパターンを構成する微小なドット群の反射率、ドットの密度，ドットの形状，ドットの色のいずれかまたは複数によつて制御することを特徴とするバックライトュニット。

1 6 . 請求の範囲第 1項に記載のバックライトユニットにおいて、前記輝度補償手段は、前記蛍光ランプのガラス管に設けられ、該ガラス管における管面輝度を制御することにより、前記蛍光ランプの長手方向における輝度の不均一を補償することを特徴とするバックラィトュニッ卜。

1 7 . 請求の範囲第 1 6項に記載のバックライトユニットにおいて、前記輝度補償手段として、前記蛍光ランプのガラス管内側に形成される蛍光体の厚みを前記蛍光ランプの長手方向位置に応じて変化させることにより、前記蛍光ランプの長手方向における輝度の不均一を補償することを特徴とするパックライトュニット。

1 8 . 請求の範囲第 1項ないし第 1 7項のいずれか 1に記載のパックライトユニットと、該バックライトュニットによって照明される液晶パネルとを有することを特徴とする液晶表示装置。

1 9 . 蛍光ランプを有するパックライトユニットによる照明光を液晶パネルに照射することによつて画像表示を行う液晶表示装置において、前記蛍光ランプの長手方向における輝度の不均一を補償する輝度補償手段を有することを特徴とする液晶表示装置。

2 0 . 請求の範囲第 1 9項に記載の液晶表示装置において、前記輝度補償手段は、入力画像デ一夕に所定の階調変換処理を施す階調変換部と、入力画像デー夕の同期信号に基づいて前記階調変換部における階調変換特性を切り替え制御する制御部とを有し、該制御部は、画像データの表示画面位置に基づいて前記階調変換部における階調変換特性を切り替えることより、前記蛍光ランプの長手方向における輝度の不均一を補償することを特徴とする液晶表示装置。

2 1 . 請求の範囲第 1 9項に記載の液晶表示装置において、前記輝度補償手段として、前記液晶パネルは、表示画面位置に応じて変化された開口率を有するように構成され、該開口率の変化によつて前記蛍光ランプの長手方向における輝度の不均一を補償することを特徴とする液晶表示装置。