WO2004038283A1

WO2004038283A1 - 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: WO2004038283A1
Application number: PCT/JP2003/013357
Authority: WO
Inventors: Yutaka Inoue; Kohji Ohtsuka; Kazuyoshi Izumi; Takashi Yoshii
Original assignee: Sharp Kabushiki Kaisha
Priority date: 2002-10-22
Filing date: 2003-10-17
Publication date: 2004-05-06
Also published as: EP2071552A3; US20060139952A1; EP1564478A4; EP2071552A2; US7455425B2; US20080158872A1; AU2003273046A1; ES2378124T3; EP1564478B1; US7901103B2; EP1564478A1; JPWO2004038283A1; AU2003273046A8; TWI231349B; EP2071552B1; TW200424472A; JP4073435B2; WO2004038283B1

Description

明細書バックライトュ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

テレビジョン装置やプロジェクタ装置等に代表される表示装置においては、これまでも高い映像表現力が要求されてきた。特にいわゆる臨場感や没入感のある映像表現力を備えた技術手段という面で表示装置設計の最適化がこれまでも研究されているが、これら臨場感、没入感を実現するために、例えば、人間の視野角特性と表示画面サイズとの関係の最適化によって規格化が進められてきた。つまり、人間の視野角特性にあった画面サイズで映像を表現することによってこれらの映像表現力を向上させようという試みである。

一般的に人間の視野というのは、その視認レベルによって幾つかのクラスに分類される。視野角の狭い順に列挙すると以下の通りとなる。

( 1 ) 弁別視野：文字を読む場合のように高精度の情報受容範囲（上下、左右約 5度以内） ( 2 ) 有効視野：眼球運動だけで情報の探索が可能な範囲（上下約 1 0度、左右約 1 5度以内）

( 3 ) 誘導視野：情報の存在が辛うじて分かる程度で人間の方向感覚に影響を与える範囲

(上下約 4 0度、左右約 5 0度以内）

そして、これらの各視野範囲に映像が表現されることで、人間の受ける映像受容感覚が異なってくる。すなわち、有効視野より広く映像範囲が広がると人間は臨場感を得ることができ、更に誘導視野より広く映像範囲が広がると没入感を得ることができる。以上の点から、人間の視野範囲内、受容する映像の占める範囲が拡大するに従って、人間がその映像から受ける感覚に（仮想的な）現実感が徐々に増してくる。

このような理由から人間の視覚特性を誘発するために大画面化技術が有用である一方で、さらにより現実感のある映像を表現するために、平面状の画面に表現される映像から如何にして立体的な感覚を人間に与えることができるかという課題が残されている。例えば、画面上に均一な明るさで液晶パネルに光を供給する液晶ディスプレイに代表される、いわゆるホールドォンディスプレイタイプの表示装置では、立体的な映像表現力が十分とはいえない。これは、例えば、画面上に表された 2つの物体を想定した場合、その遠近感ゃ奥行き感に関係なく、上記 2つの物体を同じ明るさで表現していることに起因している。例えば、白いポール 1つの映像を表現する場合においても、ポールを表示する部分が全て同じ白さと明るさで出像される時と、ポールを表示する部分内のある一点から一様なグラデーシヨンを掛ける時とでは、そのボールの立体感に大きな違いが生じる。すなわち、立体感や遠近感のある映像を出像するためには映像対象物体の明るさに適当な分布を設ける方法などが考えられるが、映像信号処理の複雑性などからあまり進歩した技術は普及していない。

以上の通り、従来のホールドオンディスプレイタイプの表示装置では、全画面において輝度分布が均一化されているため、ブラウン管を用いた表示装置に比べて、立体感、臨場感の表現力の点で物足りなさがあった。また、人間が画像を注視している範囲はせいぜい眼球運動によって情報受容が可能となる、上記有効視野の範囲内であることから、画面上では略中央部付近となる。ここで、注視点以外の画面周辺部の輝度が、注視点となる画面中央部の輝度と同等又はそれ以上である場合、人間には視覚上の違和感が感じられ、疲れやすくなる。すなわち、ホールドオンディスプレイタイプの表示装置においても、ブラウン管を用いた表示装置と同様、画面周辺部に対して、画面中央部付近の輝度を相対的に高めることにより、人間に違和感なく、疲れにくい画像表示を行うことが可能となる。図 2 7は、ブラウン管を備えた表示装置において、画面の水平方向の相対輝度分布特性の一例を示す図である。水平方向を 2 0等分し、センター（図中、目盛 1 1の位置）の輝度を 1 0 0とし、水平方向の相対的輝度分布を示している。一般的に、ブラウン管の輝度は、センターを 1 0 0とした時、両側で約 6 5 (図中、相対輝度分布特性 1 0 1 ) から約

8 5 (図中、相対輝度分布特性 1 0 2 ) の範囲に含まれる相対的に低い値を示すことがわかる。これは、ブラウン管の水平垂直偏向回路による電子ビームの偏向中心が画面の曲率中心よりも前方にあり、画面周辺部はブラウン管の偏向中心から距離が長くなるためであるが、このブラウン管を用いた表示装置の輝度分布特性によると、画面周辺部に対して、画面中央部付近の輝度が相対的に高くなつており、有効視野の範囲において、人間の視覚に違和感なく、疲れにくい画像表示を行うことが可能となっている。

ここで、上記ホールドオンディスプレイタイプの液晶表示装置において、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、パ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、パックライ卜ユニットとして、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や LED (発光ダイォード）などを並べる方式であって、表示画面の画面サイズに応じて光源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、光源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、バ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。

一方、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光源となる蛍光ランプなど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バ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。

上記バックライトュニットを用いた液晶表示装置において、バックライトを構成する蛍光管の数を減らし、低消费電力、小型、薄型及び軽量化を実現するために、蛍光管の間隔を画面の中央部を密にして端部に向かうに従って疎にするものが開示されている（例えば、特許文献 1参照）。これは、人間の視覚では輝度の低下が分からない程度に輝度を維持しつつ、画面の中央部から端部に向かうに従って輝度を徐々に低下させることにより、バックライ卜の蛍光管の数を減らすことができるようにしたものである。

また、液晶パネルを照光するバックライトにおいて、輝度分布を中央より上又は下よりの位置で最大となり、その上下方向で徐々に低下させるようにしたものが開示されている

(例えば、特許文献 2 )。これは、バックライトの輝度分布を反射板の調整や、カラーフィル夕の開口幅を制御することで実現する。

また、各直管型ランプ間の距離を液晶パネルの表示画面の中心部で狭く、その表示画面端部に向けて広くなるように設定することによって、面光源輝度の均一性を維持しつつ、低消費電力化を図るようにしたものが開示されている（例えば、特許文献 3参照）。

このように、上記した特許文献 1、特許文献 3のパックライトユニットは、表示画面の輝度の均一性を維持しつつ、バックライトを構成する蛍光ランプの本数を減らすことで、低消費電力化を図ったものである。また、特許文献 2のパックライトユニットは、液晶パネルの画面上下方向の輝度分布を調整することにより、視野角依存及びバックライ卜の熱による垂直方向の輝度の不均一さを補正して、表示の均一性を実現したものである。而して、上記特許文献 1 , 特許文献 2 , 特許文献 3のパックライトユニットは、結果的に液晶表示装置の表示面に輝度分布を持たせているが、この輝度分布は表示画面の垂直方向（上下方向）のみに形成されており、人間の視覚特性に合わせて、ブラウン管を用いた表示装置と同様の 2次元的な、すなわち画面中央部を中心として少なくとも水平及び垂直方向に勾配を有する輝度分布特性を実現するものではない。従って、人間にとっての視覚上の違和感や、疲れやすさ等の問題は改善されていない。

本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたものであり、人間の視覚特性に合わせて、ブラウン管を用いた表示装置と同様、画面周辺部に対して画面中央部付近の輝度が相対的に高くなるように、少なくとも水平及び垂直方向に輝度勾配を形成し、人間にとって視覚上の違和感なく、疲れにくい画像表示を可能とするバックライトユニットと、該バックラィトュニットを用いた液晶表示装置を提供すること、を目的としてなされたものである。

特許文献 1 ：特開平 6— 7 5 2 1 6号公報

特許文献 2 ：特開平 1 1— 1 1 9 2 1 7号公報

特許文献 3 ：特開 2 0 0 2— 8 2 6 2 6号公報発明の開示

本発明の第 1の技術手段は、光源によって被照明体を照明するためのバックライトュニットにおいて、該バックライトユニットは、前記被照明体の被照明面における水平及び垂直方向に輝度勾配を形成する輝度勾配形成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、該バックライトュニットは、前記光源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、前記輝度勾配形成手段は、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、前記被照明体の被照明面における水平及び垂直方向に輝度勾配を形成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、前記輝度勾配形成手段は、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、該反射率の差によつて前記被照明体の被照明面における水平及び垂直方向に輝度勾配を形成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、前記輝度勾配形成手段は、前記反射部における反射率が漸次もしくは段階的に変化する反射率^]配を有し、該反射率勾配によって前記被照明体の被照明面における中央部分の輝度が周辺部分の輝度よりも相対的に高くなるようにしたことを特徵としたものである。

本発明の第 5の技術手段は、上記第 4の技術手段において、前記輝度勾配形成手段は、前記反射部に設けられたドットパターンであって、該ドットパタ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したものである。

本発明の第 6の技術手段は、上記第 5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又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 7の技術手段は、上記第 5又は第 6の技術手段において、前記ドットパターンを構成する微小なドットの分布形状は、略楕円形状であ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、該バックライトュニットは、前記光源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少なくとも第 1及び第 2の反射層よりなり、前記輝度勾配形成手段として、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により、前記被照明体の被照明面における水平及び垂直方向に輝度勾配を形成することを特徴としたものである。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、該バックライトュニットは、前記光源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少なくとも第 1及び第 2の反射層よりなり、前記輝度勾配形成手段として、前記反射部を、前記被照明面の水平方向における中心部分に相当する位置に前記第 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、その両端部分に前記第 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被照明面の水平方向における前記反射部の反射率を制御すると共に、前記被照明面の垂直方向における中心部分に相当する位置に配置された光源の輝度をその両端部分に配置された光源の輝度よりも相対的に高くして、前記被照明体の被照明面における水平及び垂直方向に輝度勾配を形成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、該バックライトユニットは、前記光源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少なくとも第 1及び第 2の反射層よりなり、前記輝度勾配形成手段として、前記反射部を、前記被照明面の垂直方向における中心部分に相当する位置に前記第 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、その両端部分に前記第 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被照明面の垂直方向における前記反射部の反射率を制御すると共に、前記被照明面の水平方向における中心部分に相当する位置に配置された光源の輝度をその両端部分に配置された光源の輝度よりも相対的に高くして、前記被照明体の被照明面における水平及び垂直方向に輝度勾配を形成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 1の技術手段において、前記光源は蛍光ランプにより構成され、前記輝度勾配形成手段は、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、前記被照明体の被照明面における水平及び垂直方向に輝度勾配を形成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の技術手段において、該バックライトュニットは、前記光源の光を拡散させる拡散部を有し、前記輝度勾配形成手段は、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、前記被照明体の被照明面における水平及び垂直方向に輝度勾配を形成す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又は第 1 2の技術手段において、前記輝度勾配形成手段は、前記ガラス管又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、該透過率の差によつて前記被照明体の被照明面における水平及び垂直方向に輝度勾配を形成す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 1 3の技術手段において、前記輝度勾配形成手段は、前記ガラス管又は前記拡散部における透過率が漸次もしくは段階的に変化する透過率勾配を有し、該透過率勾配によつて前記被照明体の被照明面における中央部分の輝度が周辺部分の輝度よりも相対的に高くなるようにした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 1乃至第 1 4のいずれか 1の技術手段において、前記輝度勾配形成手段は、前記ガラス管又は前記拡散部に設けられたドットパターンであつて、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 6の技術手段は、上記第 1 5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又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透過率，ドットの密度，ドットの形状，ドットの色のいずれか又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 1 7の技術手段は、上記第 1 6の技術手段において、前記ドットパターンを構成する微小なドッ卜の分布形状は、略楕円形状であ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の技術手段において、前記光源は蛍光ランプにより構成され、前記輝度勾配形成手段は、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、前記被照明体の被照明面における水平及び垂直方向に輝度勾配を形成することを特徴としたものである。

本発明の第 1 9の技術手段は、上記第 1 8の技術手段において、前記輝度勾配形成手段は、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、前記被照明体の被照明面における中央部分に相当する位置で最適化すると共に、前記被照明体の被照明面における周辺部分に相当する位置で前記最適化した厚みよりも厚くあるいは薄くすることにより、前記ガラス管における管面輝度を制御することを特徴としたものである。

本発明の第 2 0の技術手段は、上記第 1の技術手段において、前記光源は L E Dにより構成され、前記 L E Dは、前記バックライトユニットの基板に形成された領域毎に略等しい面密度で配置され、前記輝度勾配形成手段は、前記 L E Dの発光輝度もしくは発光波長を制御することにより、前記被照明体の被照明面における水平及び垂直方向に輝度勾配を形成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 2 0の技術手段において、前記 L E Dの輝度は、前記バックライトュニットの基板の中心付近を同心とする領域毎に異なることを特徴としたものである。

本発明の第 2 2の技術手段は、上記第 1の技術手段において、前記光源は L E Dにより構成され、前記 L E Dは、それぞれ略等しい輝度を有し、前記輝度勾配形成手段は、前記バックライトュニットの基板に形成された領域毎に前記 L E Dの面密度を制御することにより、前記被照明体の被照明面における水平及び垂直方向に輝度勾配を形成することを特徵としたものである。

本発明の第 2 3の技術手段は、上記第 2 2の技術手段において、前記 L E Dの面密度は、前記バックライトュニットの基板の中心付近を同心とする領域毎に異なることを特徴としたものである。

本発明の第 2 4の技術手段は、上記第 1乃至第 2 3のいずれか 1の技術手段によるバックライトュニッ卜と、該バックライトュニッ卜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である。

本発明の第 2 5の技術手段は、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、前記液晶パネルの表示画面における水平及び垂直方向に輝度勾配を形成する輝度勾配形成手段を有することを特徴とする液晶表示装置である。

本発明の第 2 6の技術手段は、上記第 2 5の技術手段において、前記輝度勾配形成手段は、入力画像データに対して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により、前記液晶パネルの表示画面における水平及び垂直方向に輝度勾配を形成することを特徴としたものである。

本発明の第 2 7の技術手段は、上記第 2 5の技術手段において、前記輝度勾配形成手段として、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液晶パネルの表示画面における水平及び垂直方向に輝度勾配を形成することを特徴としたものである。

本発明の第 2 8の技術手段は、上記第 2 5乃至第 2 7のいずれか 1の技術手段において、前記液晶パネルの表示画面は、 1 6 ： 9のアスペクト比を有することを特徴としたものである。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 6は、反射面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 7は、本発明のバックライトュニットの更に他の構成例を説明するための図である。図 8 A及び図 8 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 9 A及び図 9 B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 O A及び図 1 0 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 1 1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ある。図 1 2 Aないし図 1 2 Cは、図 1 1に示すガラス管に印刷されたドットパ夕一ンを拡大して示す図である。

図 1 3は、ドットパターンが印刷された各蛍光ランプをバックライトュニットの所定位置にセッ卜した場合に形成されるドットパターンの一例を示す図である。

図 1 4 A及ぴ図 1 4 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ある。図 1 5は、ドットパターンが印刷された各蛍光ランプをパックライトュニットの所定位置にセットした場合に形成されるドットパターンの他の例を示す図である。

図 1 6 Aないし図 1 6 D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ある。 ·

図 1 7は、蛍光体の膜厚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 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 1 9 A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 9 Bは、本発明の液晶表示装置の他の実施形態を説明するための図である。

図 2 0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 2 1は、図 2 0に示した液晶表示装置における表示画面領域を示す説明図である。図 2 2は、図 2 0に示した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 2 3は、液晶パネルの開口率を制御する構成の一例を示す図である。

図 2 4 Aは、本発明の液晶表示装置（又は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ある。

図 2 4 Bは、本発明の液晶表示装置（又は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ある。

図 2 5は、本発明のパックライトユニットに領域毎に異なる面密度となるように L E D を配置した例を説明する図である。

図 2 6は、本発明のパックライトユニットに領域毎に異なる発光輝度を有する L E Dを配置した例を説明する図である。

図 2 7は、ブラウン管を備えた表示装置において、画面の水平方向の相対輝度分布特性の一例を示す図である。発明を実施するための最良の形態

上述したように、従来のパックライトユニット及び液晶表示装置において、画面周辺部の輝度が、注視点となる画面中央部の輝度と同等又はそれ以上である場合、人間には視覚上の違和感が感じられ、疲れやすくなるという問題があった。本発明では、パックライトユニットを構成する蛍光ランプ又は LED (L i g h t Emi t t i ng D i od e) などからなる光源によつて照明される液晶パネルの画面周辺部に対して画面中央部付近の輝度が相対的に高くなるように、少なくとも水平及び垂直方向に輝度勾配を形成する輝度勾配形成手段をバックライトュニッ卜、又は液晶表示装置に付与した。

ここで、上記水平及び垂直方向とは、液晶パネルの画面上（被照明面）において光源の光軸に対して直交する 2方向のことをいう。バックライトュニットに付与する輝度勾配形成手段は、

(1) 光源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、少なくとも水平及び垂直方向に反射率の勾配を形成する手段を施す、

(2) 光源が蛍光ランプの場合、蛍光ランプのガラス管表面に対して、長手方向の中央部から両端部にかけて透過率の勾配を形成する手段を施す、

(3) 光源が蛍光ランプの場合、蛍光ランプのガラス管内面に対して、長手方向の中央部から両端部にかけて管面輝度の勾配を形成する手段を施す、

(4) 拡散シートに対して、少なくとも水平及び垂直方向に透過率の勾配を形成する手段を施す、

(5)光源が例えば LEDなどの点状光源の場合、各点状光源の発光輝度（又は発光波長）あるいは面密度を制御する手段を施す、

ことにより、ブラウン管を用いた表示装置と同様、画面周辺部に対して画面中央部付近の輝度が相対的に高くなるように、少なくとも水平及び垂直方向に輝度勾配を形成するものである。また、これらの手段を組み合わせて輝度勾配を形成するようにしてもよい。また、液晶表示装置に付与する輝度勾配形成手段は、

( 1 ) 液晶パネルに供給する画像データの階調変換特性を制御する、

(2) 液晶パネルの開口率を制御する、

ことにより、ブラウン管を用いた表示装置と同様、画面周辺部に対して画面中央部付近の輝度が相対的に高くなるように、少なくとも水平及び垂直方向に輝度勾配を形成する。以下に上記輝度勾配形成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。尚、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、表示画面（液晶パネル）の少なくとも水平及び垂直方向に輝度勾配を形成するための輝度勾配形成手段を設け、これによつて、ブラウン管を用いた表示装置と同様、画面周辺部に対して画面中央部付近の輝度が相対的に高くなるようにしたものである。この輝度勾配形成手段は、本実施形態においては、光源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、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 A— A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。

バックライトユニット 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つ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、発泡 P E T (Poly Ethylene Terephtalate) 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一（R) の E 6 0 Lタイプもしくは E 6 0 Vタイプを好適に使用することができる。一般に、直下式の反射部には、発泡 P E T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シ一トに入射した光は気泡によつて屈折し回帰して、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。

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と液晶パネル（図示せず）との聞に、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に対してインバ一タ電源回路（図示せず）により高電圧が印加される。図 2は、本発明に適用するバックライトユニットにおける蛍光ランプ 1 1の配置構成例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。

本実施形態では、液晶パネル等の被照明物（以下、液晶パネルで代表する）の少なくとも水平及び垂直方向に輝度勾配を形成するために、反射層 1 3に対し、輝度勾配形成手段を設ける。

輝度勾配形成手段としては、反射層 1 3の中央部から周辺部に向かって反射率を低下させる手段、あるいは、反射層 1 3の周辺部から中央部に向かって反射率を上昇させる手段を用いることができる。この輝度勾配形成手段の一例として、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つて液晶パネルの少なくとも水平及び垂直方向に輝度勾配を形成するようにした。

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 1 3のドットパターンを拡大して示す図で、図 3 の頜域 D ₃の拡大図を図 4 Aに、図 3の領域の拡大図を図 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っている。

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、中央部から周辺部に向かつて反射率が段階的に小さくなる領域 D ₂ , D ₃が設けられている。この頜域 Dい D ₂， D ₃は、略楕円形状であり、水平（左右）方向に長軸を持ち、垂直（上下）方向に短軸を持つように形成される。本実施形態では、図 2 7に示したブラウン管の相対輝度分布 (相対輝度分布特性 1 0 1 ) に応じたドットパターンが反射層 1 3に付与されている。上記略楕円形状にすることにより、視野範囲が垂直（上下）に狭く、水平（左右）に広いという入間の視覚特性に合致させることができる。

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、中央部から周辺部に向かって反射率を低下させるために、中央部から周辺部に向かうドットパターンの付与領域 D _{1 ;} 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、周辺部に近い側のドットバタ一ンのドット密度を大きくする。こうして、反射層 1 3の反射率を中央部から周辺部に向かつて段階的に変化させることにより、ブラウン管を用いた表示装置と同様、液晶パネルの画面周辺部に対して画面中央部付近の輝度が相対的に高い輝度勾配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、周辺部から中央部に向かって相対的に反射率が高く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、反射層 1 3の中央部に相当する領域に、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、ブラウン管を用いた表示装置と同様、液晶パネルの画面周辺部に対して画面中央部付近の輝度が相対的に高い輝度勾配を得ることができる。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、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 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、中央部から周辺部に向かって反射率を漸減させる（又は周辺部から中央部に向かっ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つ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って反射層 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、ドットパターンを形成するようにしてもよい。

また、輝度勾配形成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 Z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、輝度勾配形成手段として、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 A— A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、髙電圧側 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勾配形成手段を、反射面 1 2 aに設ける。図 6は、反射面 1 2 a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。本実施形態において、反射面 1 2 aに付与するドットパターンは、反射面 1 2 aの反射率を低下させる作用を有するもので、反射面 1 2 aには、中央部から周辺部に向かって反射率が段階的に小さくなる領域 D ₄ , D ₅ , D ₆が設けられている。この領域 D ₄ , D ₅， D ₆は、略楕円形状であり、水平（左右）方向に長軸を持ち、垂直（上下）方向に短軸を持つように形成される。本実施形態では、図 2 7に示したブラゥン管の相対輝度分布（相対輝度分布特性 1 0 1 ) に応じたドットパターンが反射面 1 2 aに付与されている。これによつて、反射面 1 2 aの反射率を中央部から周辺部に向かつて段階的に変化させ、ブラウン管を用いた表示装置と同様、液晶パネルの画面周辺部に対して画面中央部付近の輝度が相対的に高い輝度勾配を得ることができる。輝度勾配形成手段の具体的構成については、上記実施形態 1の輝度勾配形成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 7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のバックライトュニットの A— A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。ノ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勾配形成手段を、反射層 1 3に付与することで、ブラウン管を用いた表示装置と同様、液晶パネルの画面周辺部に対して画面中央部付近の輝度が相対的に高い輝度勾配を得ることができるが、さらに上記の輝度勾配形成手段を反射層 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に付与した輝度勾配形成手段は、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。

(宾施形態 4 )

図 8 A及び図 8 B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、バックライトユニット内部を示す平面概略図を図 8 Aに、図 8 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 8 Bに示すものである。図 8 A及び図 8 Bにおいて、バックライトユニット 1 0は、反射層 1 3 a , 1 3 bを備えている。なお、図 8 Aは、図 8 Bに示す拡散部 1 4を取り外したユニット内部の状態を示している。

バックライトユニット 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 2枚の反射層 1 3 a , 1 3 bが設けられている。各反射層 1 3 a , 1 3 bは、上述した発泡 P E T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 1 3 a , 1 3 b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 1 3 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 1 3 a， 1 3 b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 1 3 a , 1 3 bが重ねられた領域 Wでは、表側（蛍光ランプ 1 1側）に配された第 1の反射層 1 3 aを透過した透過光は、裏面側の第 2の反射層 1 3 bにて反射し、第 1の反射層 1 3 a側に戻される。そして第 1の反射層 1 3 aを透過した光は、拡散部 1 4 に向かって有効利用される。

一方、第 2の反射層 1 3 bのみが存在する領域 Sでは、当該反射層 1 3 bで反射した光が有効利用されるが、反射層 1 3 b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 1 2内面等で反射して反射層 1 3 bに戻ったとしてもその有効利用率は少ない。従つて、上記領域 Wと領域 Sとを比較したとき、 2枚の反射層 1 3 a , 1 3 bが重ねられた領域 Wの方が、 1枚の反射層 1 3 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 8 A及び図 8 Bの構成では、表面側の第 1の反射層 1 3 aよりも裏面側の第 2 の反射層 1 3 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 1 3 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 1 3 a , 1 3 bを用いて、画面水平方向における中央部に相当する領域に 2枚の反射層 1 3 a， 1 3 bによる領域 Wを配設すると共に、画面水平方向における周辺部に相当する領域に反射層 1 3 bのみによる領域 Sを配設することで、上記中央部の反射率を相対的に高くして、画面水平方向の輝度勾配を実現する。さらに、本実施形態では、画面垂直方向における中央部に相当する蛍光ランプ 1 1の輝度を上げ（駆動電圧を高くする）、その周辺部（図 8 Aに示す上下端部）に相当する蛍光ランプ 1 1の輝度を下げる（駆動電圧を低くする）ことにより、画面垂直方向の輝度勾配を実現する。これによって、ブラウン管を用いた表示装置と同様、液晶パネルの画面周辺部に対して画面中央部付近の輝度が相対的に高い輝度勾配を得ることができる。

(実施形態 5 ) 図 9 A及び図 9 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、パックライトユニット内部を示す平面概略図を図 9 Aに、図 9 Aの C一 C断面部のバックライトュニットの概略構成図を図 9 Bに示すものである。図 9 A及び図 9 Bにおいて、ノックライトユニット 1 0は、反射層 1 3 a , 1 3 bを備えている。なお、図 9 Aは、図 9 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。

バックライトユニット 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 2枚の反射層 1 3 a , 1 3 bが設けられている。各反射層 1 3 a， 1 3 bは、上述した発泡 P E T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 1 3 a , 1 3 b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 1 3 bのみが存在する領域 Sとが設定される。

本実施形態では、図 8 A及び図 8 Bに示した実施形態 4と同様に、上記の 2枚構成の反射層 1 3 a , 1 3 bを用いて、画面水平方向における中央部に相当する領域に 2枚の反射層 1 3 a , 1 3 bによる領域 Wを配設すると共に、画面水平方向における画面周辺部に相当する領域に反射層 1 3 aのみによる領域 Sを配設することで、上記中央部の反射率を相対的に高くして、画面水平方向の輝度勾配を実現するが、図 8 A及び図 8 Bに示した実施形態 4と異なる点として、画面垂直方向における中央部に相当する蛍光ランプ 1 1の間隔を、その周辺部（図 9 Aに示す上下端部）に相当する蛍光ランプ 1 1の間隔よりも密にして配設することにより、画面垂直方向の輝度勾配を実現する。これによつて、ブラウン管を用いた表示装置と同様、液晶パネルの画面周辺部に対して画面中央部付近の輝度が相対的に高い輝度勾配を得ることができる。

また、さらに異なる実施形態として、画面垂直方向の輝度勾配を、画面周辺部（図 8 A 又は図 9 Aに示す上下端部）に相当する反射層 1 3 a， 1 3 bの表面に反射率が低下する材料を印刷したり、或いは、蛍光ランプ 1 1の表面に透過率が低下する材料を印刷することによって実現してもよい。

(実施形態 6 )

図 1 O A及び図 1 0 B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、パックライトユニット内部を示す平面概略図を図 10 Aに、図 1 OAの蛍光ランプ 11に沿う断面で、拡散部 14を含んだ構成を図 10Bに示すものである。図 1 OA及び図 10 Bにおいて、 16は反射層13 &， 13 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 11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 1 OA及び図 10Bのバックライトュニットは、蛍光ランプ 11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 13 a， 13 b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。

なお、図 10 A及び図 10 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。

本実施形態では、上記の 2枚構成の反射層 13 a， 13 bを用いて、画面水平及び垂直方向における中央部に相当する領域にのみ 2枚の反射層 13 a, 13 bによる領域 Wを配設することにより、上記中央部（領域 W) の反射率を相対的に高くし、画面の水平及び垂直方向の輝度勾配を実現する。

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 (ハーフミラ一）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勾配形成手段を組み合わせるようにしてもよい。また、本実施形態では 2枚の反射層を用いた構成について説明したが、 3枚以上の反射層を配設す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 13 a， 13 bが重なる領域 Wと、 1枚の反射層

13 bのみが存在する領域 Sとを形成するとき、各反射層 13 a， 13 b、特に前面側の第 1の反射層 13 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 1 OA及び図 10Bに示すように、筐体 12、第 1の反射層 13 a、第 2の反射層 13 bの各部材に貫通孔を設け、この貫通孔にねじ 16を揷通して、筐体 12の内面に反射層 13 a， 13 bを保持することにより、重力等による反射層 13 a， 13 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 13 a， 13 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 16等の保持手段が表示画面に映りこむことを防ぐため、図 1 0Bに示すように、保持手段を蛍光ランプ 11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 13 a， 13bの保持機能と、蛍光ランプ 11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 7 )

図 11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 11の平面概略図を示すものである。本実施形態においては、表示画面の少なくとも水平及び垂直方向に輝度勾配を形成するための輝度勾配形成手段を、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勾配形成手段は、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 11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勾配の形成を図るという技術思想は共通するものである。また、図 12A, 図 12B, 図 12Cは、図 1 1に示すガラス管に印刷されたドットパターンを拡大して示す図で、図 11の領域 D₁₃の拡大図を図 12 Aに、図 11の領域 D₁₂の拡大図を図 12 Bに、図 1 1の領域 D iの拡大図を図 12 Cに示すものである。また、図 13は、ドットパターンが印刷された各蛍光ランプ 1 1をバックライトュニッ卜の所定位置にセッ卜した場合に形成されるドットパ夕 —ンの一例を示す図である。

図 11においては、輝度勾配形成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ターンを用いている。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 i i

D₁₂， D₁₃を、蛍光ランプ 1 1の中央部から両端部に向けて段階的にドット密度が大きくなるように設けている。ドットパターンが印刷された各蛍光ランプ 11をバックライトユニットの所定位置にセットした場合、この各蛍光ランプ 11によって形成される領域 D n, D₁₂， D₁₃は、図 13に示すように略楕円形状であり、水平（左右）方向に長軸を持ち、垂直（上下）方向に短軸を持つように形成される。本実施形態では、図 2 7に示したブラウン管の相対輝度分布（相対輝度分布特性 1 0 1 ) に応じた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、蛍光ランプ 1 1のガラス管に付与するドットパターンは、蛍光ランプ 1 1の中央部から両端部に向かって透過率を低下させるために、中央部から両端部に向けてドットパターンの付与領域い 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 1 1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、両端部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中央部から周辺部に向けて変化させることにより、ブラウン管を用いた表示装置と同様、液晶パネルの画面周辺部に対して画面中央部付近の輝度が相対的に高い輝度勾配を得ることがでさる。

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 1 1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 1 1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の中央部から周辺部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に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一ザ光による光加工、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勾配形成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 Z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、輝度勾配形成手段として、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って、透過率を制御するようにしてもよい。

(実施形態 8 )

図 1 4 A及び図 1 4 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、バックライトユニット内部を示す平面概略図を図 1 4 Aに、図 1 4 Aの D 一 D断面部で、拡散部 1 4を含んだ構成を図 1 4 Bに示すものである。図 1 4 A及び図 1 4 Bにおいて、蛍光ランプ 1 1は、互いに平行となるように垂直方向に配設され、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。また、図 1 5は、ドットパターンが印刷された各蛍光ランプ 1 1をバックライトュニッ卜の所定位置にセットした場合に形成されるドットパターンの他の例を示す図である。

本実施形態において、輝度勾配形成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ターンを用いている。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 _{2 1} , D _{2 2}， D _{2 3}を、蛍光ランプ 1 1の中央部から両端部に向けて段階的にドット密度が大きくなるように設けている。ドットパターンが印刷された各蛍光ランプ 1 1をパックライトユニットの所定位置にセットした場合、この各蛍光ランプ 1 1によって形成される領域 D _{2 1} , D _{2 2}， D _{2 3}は、図 1 5に示すように略楕円形状であり、水平（左右）方向に長軸を持ち、垂直（上下）方向に短軸を持つように形成される。本実施形態では、図 2 7に示したブラウン管の相対輝度分布（相対輝度分布特性 1 0 1 ) に応じた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。このように、蛍光ランプ 1 1を垂直方向に配設した場合でも、蛍光ランプ 1 1を水平方向に配設した場合と同様の輝度勾配を得ることができる。

(実施形態 9 )

図 1 6 Aないし図 1 6 D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、バックライトユニットの断面概略図を図 1 6 Aに、図 1 6 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 1 6 B，図 1 6 C , 図 1 6 Dに示すものである。図 1 6 Aないし図 1 6 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、表示画面の少なくとも水平及び垂直方向に輝度勾配を形成するための輝度勾配形成手段として、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、上記輝度勾配を形成する。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 1 bの膜厚 dを変化させ、蛍光ランプ 1 1の長手方向における発光輝度に勾配を持たせる。図 1 6 Aないし図 1 6 Dの例では、画面中央部に相当する蛍光ランプ 1 1の蛍光体 1 1 ¾の膜厚を、最高輝度が得られる最適な膜厚に設定し、両端の高電圧側 H、低電圧側 Lに向けて膜厚 dを厚くあるいは薄くしている。

図 1 7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 7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 7に示すように、最適値より膜厚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暗くなつてしまう。

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の略中央部において蛍光体の膜厚 dを最高輝度が得られる最適な膜厚に設定し、両端の高電圧側 H、低電圧側 Lに向けて膜厚 dを厚くあるいは薄くして、蛍光体 1 1 bの膜厚 d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、この特性を利用して各蛍光ランプ 1 1に輝度勾配を形成し、表示画面の少なくとも水平及び垂直方向に輝度勾配を形成する。

なお、実施形態 7ないし実施形態 9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勾配形成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 1 o )

図 1 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。本実施形態では、表示画面の少なくとも水平及び垂直方向に輝度勾配を形成する輝度勾配形成手段を、拡散部 1 4に設けるものである。拡散部 1 4としては、光拡散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勾配形成手段を設ける。

例えば、図 1 8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 ₃い D ₃ ₂ , D _{3 3}を、表示画面の中央部分から周辺部分に向かっ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 _{3 1}， D _{3 2} , D _{3 3}は、略楕円形状であり、水平（左右) 方向に長軸を持ち、垂直（上下）方向に短軸を持つように形成される。本実施形態では、図 2 7に示したブラウン管の相対輝度分布（相対輝度分布特性 1 0 1 ) に応じたドットパターンが反射層 1 3に付与されている。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）に設けた方力拡散部 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勾配形成手段として、上述した実施形態 9の蛍光ランプ 1 1への輝度勾配形成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の厚さを画面中央部から周辺部に向かって変化させ、拡散部 1 4を透過する光の透過率を変えることにより、少なくとも水平及び垂直方向に輝度勾配が変化するようにしてもよい。

ここで、上記の各実施形態では、直下式のパックライトュ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勾配形成手段は、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においても、ブラウン管を用いた表示装置と同様、液晶パネルの画面周辺部に対して画面中央部付近の輝度が相対的に高い輝度勾配を得ることができる。

(実施形態 1 1 ) 上述した各実施形態に示すごとくの輝度勾配形成手段を有するパ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、表示画面の少なくとも水平及び垂直方向に輝度勾配を形成し、ブラウン管を用いた表示装置と同様、液晶パネルの画面周辺部に対して画面中央部付近の輝度が相対的に高い輝度勾配を得ることができる。

図 1 9 A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、パックライトユ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 9 Aにおいて、 2 0は液晶表示装置、 2 1は液晶パネルである。また、図 1 9 Bは、本発明の液晶表示装置の他の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、図 1 9 Aに示す液晶表示装置 2 0の構成に加えて、偏光反射フイルム 2 2を拡散部 1 4と液晶パネル 2 1との間に備えている。

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が備えるバックライトュニット 1 0には、上記第 1ないし第 1 0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勾配形成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、液晶パネル 2 1の表示画面の少なくとも水平及び垂直方向に輝度勾配を形成し、これによつて、ブラウン管を用いた表示装置と同様の輝度分布特性を得ることができる。

ここで、一般に、人間の視覚特性にマッチした表示画面の横縦比（アスペクト比）として、例えば 1 6 ： 9が用いられている。そこで、本発明の液晶表示装置では、表示画面のァスぺクト比を 1 6 ： 9に設定する構成としてもよい。この場合、前述した反射層ないし反射面、及び散部のアスペクト比も 1 6 ： 9に設定される。これによつて、人間の視覚特性にマッチした、より臨場感のある映像を得ることができる。

図 1 9 Bにおいて、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、偏光反射フィルム 2 2を設けることによつて、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 2 2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 2 2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 2 2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 2 2によって、偏光方向が揃っ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 2 1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 2 2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 2 )

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、ブラウン管を用いた表示装置と同様、液晶パネルの画面周辺部に対して画面中央部付近の輝度が相対的に高くなるように、表示画面の少なくとも水平及び垂直方向に輝度勾配を形成するものである。これについて、図 2 0ないし図 2 2とともに以下説明する。ここで、図 2 0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 2 1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 2 2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 2 0に示すように、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 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のゲートドライバ 3 4及びソースドライバ 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、パックライ卜光源（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、入力画像データ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 2 1に示すように、表示画面上の中心部分に相当する領域 D ₄ iと、その周辺部に相当する領域 D _{4 2}と、さらに最外周部に相当する領域 D ₄ 3とに分割し、各々の分割領域 D _{4 1} ~D _{4 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 2 2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 U T) 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 = l . 0、乗算係数 k b = 0 . 9、乗算係数 k c = 0 . 8を、マイコン 3 6 からの制御信号に応じて切り換え、入力画像デ一夕に乗算することで、図 2 2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め領域 D ₄ i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 ₄ 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、当該画像デ一夕が表示される画面位置が表示画面上の領域 D 4 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 _{4 2}に表示される画像データに対しては、階調変換特性 b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 _{4 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領域 D ₄ a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、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 _{4 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 _{4 3}では更に表示輝度が減少される。

これによつて、表示画面上における中央部分に比べてその外周部分では液晶パネル 3 3 の光透過率が減少（表示輝度が低減）されるので、ブラウン管と同様の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、該画像データの階調レベルを制御することにより、表示画面周辺部が中央部より暗くなるように、少なくとも水平及び垂直方向における輝度勾配を持たせることが可能である。

尚、上記実施形態においては、表示画面上を同心楕円状に 3つの領域 D _{4 1}〜D _{4 3}に分割し、各分割領域 D ₄ i〜D _{4 3}のそれぞれに表示される画像データ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が、表示画面上の領域分割数、領域分割位置は、表示画面サイズゃアスペクト比など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、表示画面の少なくとも水平及び垂直方向に輝度勾配を形成する構成としてもよい。

(実施形態 1 3 )

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、水平及び垂直方向における輝度勾配を実現することができる。すなわち、液晶パネルの画面中央部分では開口率を大きく形成することで、液晶パネルの透過光量を増大させると共に、その画面周辺部分では開口率を小さく形成することで、液晶パネルの透過光量を低減することができる。このように、液晶パネルの開口率を変化させることによって、ブラウン管を用いた表示装置と同様、表示画面中央部がその周辺部より明るくなるような輝度分布を形成することが可能となる。

図 2 3は、液晶パネルの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、表示画面の少なくとも水平及び垂直方向に輝度勾配を形成するように遮光膜 4 1による各画素の開口率を制御し、その画素毎の光透過率によって輝度勾配を形成することにより、ブラウン管を用いた表示装置と同様、表示画面中央部がその周辺部より明るい表示画面を得ることができる。

(実施形態 1 4 )

図 2 4 Aは、本発明の液晶表示装置（又は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、光源に L E Dを用いたパ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 2 4 Aにおいて、 5 0は液晶表示装置で、該液晶表示装置 5 0は、制御回路を搭載した回路基板 5 1 , 液晶パネルを支持する額縁部 5 2 , 液晶パネル 5 3，バックライトユニットのフレーム 5 4 , 偏光反射フィルム 5 5 , 点状光源（LED) 56を備えると共に、 LED 56の前面側（液晶パネル 53側）には、 LE D 56から直接入射する光、もしくは LED 56からの光がその背面に設けられた反射部 58において反射されて前方に向かう光を拡散する拡散部 57が設けられている。 LED 56は、前記拡散部 57を通してさらに前面側に配される液晶パネル 53の照明を行う。また、図 24Bは、本発明の液晶表示装置（又は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、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 24 Bにおいて、図 24 Aに示す液晶表示装置 50の構成に加えて、光源として、ノックライトユニットのフレーム 54に蛍光ランプ 59を備えている。本実施形態では、表示画面の少なくとも水平及び垂直方向に輝度勾配を形成する輝度勾配形成手段を、点状光源である LEDの発光輝度、発光波長、面密度のいずれか又は複数を用いて実現する。

図 25は、本発明のバックライトユニットに領域毎に異なる面密度となるように LED を配置した例を説明する図である。パックライトユニットの輝度は、ある領域において L EDの存在する頜域と存在しない領域との面積比、すなわち LEDの面密度の違いによつて制御することができる。本実施形態の輝度勾配形成手段は、この面密度の違いを利用して表示画面の少なくとも水平及び垂直方向に輝度勾配を形成する。

図 24 A及び図 25において、反射部 58上に略同輝度の LED 56が多数設けられている。 4つの領域 D₅い D₅₂、 D₅₃、 D₅₄は、表示画面の左お上下に略対称な同心楕円状に分割した領域で、表示画面の中心側から周辺部に向けて順に設定されている。まず、中心部の領域 D₅₁には、 LED 56を高密度に配置して表示画面上の輝度を相対的に最も高くする。その外側の領域 D₅₂には、領域 D₅₁より密度を低減して LED 56を配置し、さらに外側の領域 D₅₃、領域 D ₅₄にかけて密度を順に低減して LED 56を配置するようにする。最も外側の領域 D₅₄には、 LED 56を最低密度に配置して表示画面上の輝度を相対的に最も低くする。このように略同輝度の LED 56の密度を領域毎に変化させることにより、表示画面の水平及び垂直方向に輝度勾配を形成することができる。

例えば、図 27に示した相対輝度分布特性 101を得るためには、パックライトュニットの中心部から周辺部に向けて異なる 4つの領域 D₅₁、 D₅₂、 D₅₃、 D₅₄を設定し、図

25に示すようにバックライトュニットの中心部に対して周辺部の LED 56の密度が順に小さくなるように、それぞれの領域での LED 56の密度を調整すれば良い。本実施形態の輝度勾配形成手段を用いることにより、 LED 56のような点状光源を有するパックライトユニットによる液晶表示装置においても、ブラウン管を備えた一般的な表示装置の相対輝度分布と同様な表示特性を得ることができる。

而して、本実施形態によるバックライトュニットを液晶表示装置などのバックライトに適用すれば、周辺側に近い領域ほど LEDによる輝度が低くなるため、バックライトュニット全体として中央付近が相対的に明るく、周辺付近が暗い画面となり、ブラウン管の輝度分布特性に近い輝度分布を有する表示装置を得ることができる。

(実施形態 15 )

図 26は、本発明のバックライトユニットに領域毎に異なる発光輝度を有する LEDを配置した例を説明する図である。バックライトユニットの輝度は、 LEDの面密度を同じにした場合、 LEDの発光輝度あるいは発光波長の違いによつて制御することができる。本実施形態の輝度勾配形成手段は、この発光輝度あるいは発光波長の違いを利用して表示画面の少なくとも水平及び垂直方向に輝度勾配を形成する。

図 24 A及び図 26において、反射部 58上に発光輝度の異なる LED 56が領域毎に多数設けられている。 4つの領域 D_eい D₆₂、 D₆₃、 D₆₄は、表示画面の左右上下に略対称な同心楕円状に分割した領域で、表示画面の中心側から周辺部に向けて順に設定されている。まず、中心部の領域 D₆₁には、発光輝度の高い LED 56を配置して表示画面上の輝度を相対的に最も高くする。その外側の領域 D₆₂には、領域 D₆₁に配置した LED 56の発光輝度よりも低い発光輝度の LED 56を配置し、さらに外側の領域 D₆₃、領域 D₆₄にかけて順に低い発光輝度の LED 56を配置するようにする。最も外側の領域 D₆ ₄には、最低発光輝度の LED 56を配置して表示画面上の輝度を相対的に最も低くする。このように略同密度の LED 56の発光輝度を領域毎に変化させることにより、表示画面の水平及び垂直方向に輝度勾配を形成することができる。

例えば、図 27に示した相対輝度分布特性 101を得るためには、バックライトュニッ卜の中心部から周辺部に向けて異なる 4つの領域 D₆₁、 D₆₂、 D₆₃、 D_e4を設定し、図

26に示すようにバックライトュニッ卜の中心部に対して周辺部の LED 56の発光輝度が順に小さくなるように、それぞれの領域での LED 56の発光輝度を調整すれば良い。本実施形態の輝度勾配形成手段を用いると、 LED 56のような点状光源を有するバックライトュニットによる液晶表示装置においても、ブラウン管を備えた一般的な表示装置の相対輝度分布と同様な表示特性を得ることができる。

本実施形態によるパックライトュニットでは、上記実施形態 14によるパックライトュニットと異なり、光源である LED 56の密度は略同一であり、パックライトユニットの中央部（領域 D₆₁) から周辺部（D₆₂, D₆₃, D₆₄) に向かって LED 56の輝度が小さくなつている。 LED 56の輝度の調節は、例えば、可視光波長域における LEDの主発光波長の違い（R， G, Bなどにおける輝度の違い）により調整することも可能であり、また、可視光波長域における L E Dに印加する電圧の違いにより調整することも可能である。また、 LED点灯回路の調光信号のデューティ比を可変して、制御しても良い。 LE Dの前面にフィルタを配置するなどして輝度を調整しても良い。

而して、本実施形態によるバックライトユニットを液晶表示装置などのバックライトに適用すれば、周辺側に近い領域ほど LEDによる輝度が低くなるため、バックライトュニット全体として中央付近が明るく周辺付近の暗い画面となり、ブラウン管の輝度分布特性に近い輝度分布を有する表示装置を得ることができる。さらに、別の実施形態として、図 24 Bに示したように、光源として LED 56の他に、蛍光ランプ 59を付加する構成としてもよい。この場合、パックライトュットに対して、蛍光ランプ 59により最も暗い周辺部における輝度を確保し、 LED 56により最も明るい中心部近傍の輝度を確保するように、 LED 56及び蛍光ランプ 59を配置する。また、 LED 56を用いることで画面全体の輝度も向上する。さらに、蛍光ランプ 59では、例えば蛍光ランプの形状が反映された部分的な輝度むらや、線状の蛍光ランプが本来的に備える長手方向の輝度むらが存在する場合もあるが、このような輝度むらに関しても、 LE D 56を用いることにより解消することができる。また、線状光源である蛍光ランプ 59 における輝度分布を、点状光源である LED 56の発光輝度又は面密度等により調整し、所望の輝度分布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、バックライトユニットを構成する光源によって照明される液晶パネルの画面周辺部に対して画面中央部付近の輝度が相対的に高くなるように、少なくとも水平及び垂直方向に輝度勾配を形成するための輝度勾配形成手段を、バックライトユニットに付与することにより、ブラウン管を用いた表示装置と同様、画面周辺部に対して画面中央部付近の輝度が相対的に高い輝度分布特性を備えたパックライトユ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、画面周辺部に対して画面中央部付近の輝度が相対的に髙ぃ輝度分布特性を備え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、ブラウン管を用いた表示装置と同様、画面周辺部に対して画面中央部付近の輝度が相対的に高い輝度分布特性を備えた液晶表示装置を得ることができる。

Claims

請求の範囲

1 . 光源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、該バックライトュニットは、前記被照明体の被照明面における水平及び垂直方向に輝度勾配を形成する輝度勾配形成手段を有することを特徴とするバックライトュニッ卜。

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、前記光源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、前記輝度勾配形成手段は、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、前記被照明体の被照明面における水平及び垂直方向に輝度勾配を形成することを特徴とするバックライ卜ュニット。

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、前記輝度勾配形成手段は、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、該反射率の差によつて前記被照明体の被照明面における水平及び垂直方向に輝度勾配を形成することを特徴とするバックライトュニット。

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、前記輝度勾配形成手段は、前記反射部における反射率が漸次もしくは段階的に変化する反射率勾配を有し、該反射率勾配によって前記被照明体の被照明面における中央部分の輝度が周辺部分の輝度よりも相対的に高くなるようにした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 4項に記載のバックライトユニットにおいて、前記輝度勾配形成手段は、前記反射部に設けられたドットパターンであって、該ドットパタ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バックライトュニット。

6 . 請求の範囲第 5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，ドットの密度，ドットの形状，ドットの色のいずれか又は複数によって制御することを特徵とするバックライ卜ュニット。

' 7 . 請求の範囲第 5項又は第 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構成する微小なドットの分布形状は、略楕円形状であ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、前記光源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少なくとも第 1及び第 2の反射層よりなり、前記輝度勾配形成手段として、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の領域とにより構成し、相対的に反射率の高い前記第 1の寧域と、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により、前記被照明体の被照明面における水平及び垂直方向に輝度勾配を形成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、該バックライトュニットは、前記光源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少なくとも第 1及び第 2の反射層よりなり、前記輝度勾配形成手段として、前記反射部を、前記被照明面の水平方向における中心部分に相当する位置に前記第 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、その両端部分に前記第 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の領域とによつて前記被照明面の水平方向における前記反射部の反射率を制御すると共に、前記被照明面の垂直方向における中心部分に相当する位置に配置された光源の輝度をその両端部分に配置された光源の輝度よりも相対的に高くして、前記被照明体の被照明面における水平及び垂直方向に輝度勾配を形成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項に記載のパックライトユニットにおいて、該パックライトュニットは、前記光源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少なくとも第 1及び第 2の反射層よりなり、前記輝度勾配形成手段として、前記反射部を、前記被照明面の垂直方向における中心部分に相当する位置に前記第 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、その両端部分に前記第 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の領域とによつて前記被照明面の垂直方向における前記反射部の反射率を制御すると共に、前記被照明面の水平方向における中心部分に相当する位置に配置された光源の輝度をその両端部分に配置された光源の輝度よりも相対的に高くして、前記被照明体の被照明面における水平及び垂直方向に輝度勾配を形成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 1項に記載のパックライトユニットにおいて、前記光源は蛍光ランプにより構成され、前記輝度勾配形成手段は、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、前記被照明体の被照明面における水平及び垂直方向に輝度勾配を形成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、前記光源の光を拡散させる拡散部を有し、前記輝度勾配形成手段は、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、前記被照明体の被照明面における水平及び垂直方向に輝度勾配を形成することを特徴とするバックライトュニット。

1 3 . 請求の範囲第 1 1項又は第 1 2項に記載のバックライトユニットにおいて、前記輝度勾配形成手段は、前記ガラス管又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、該透過率の差によつて前記被照明体の被照明面における水平及ぴ垂直方向に輝度勾配を形成することを特徴とするバックライトュニット。

1 4 . 請求の範囲第 1 3項に記載のバックライトュニットにおいて、前記輝度勾配形成手段は、前記ガラス管又は前記拡散部における透過率が漸次もしくは段階的に変化する透過率勾配を有し、該透過率勾配によつて前記被照明体の被照明面における中央部分の輝度が周辺部分の輝度よりも相対的に高くなるようにしたことを特徴とするバックライトュニット。 ''

1 5 . 請求の範囲第 1 1項乃至第 1 4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、前記輝度勾配形成手段は、前記ガラス管又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パックライトュニット。

1 6 . 請求の範囲第 1 5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ガラス管又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透過率，ドットの密度，ドッ卜の形状，ドットの色のいずれか又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 7 . 請求の範囲第 1 6項に記載のバックライトュニッ卜において、前記ドットパターンを構成する微小なドッ卜の分布形状は、略楕円形状であることを特徵とするバックラィトュニッ卜。

1 8 . 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、前記光源は蛍光ランプにより構成され、前記輝度勾配形成手段は、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、前記被照明体の被照明面における水平及び垂直方向に輝度勾配を形成することを特徴とするパックライトユニット。

1 9 . 請求の範囲第 1 8項に記載のバックライトュニットにおいて、前記輝度勾配形成手段は、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、前記被照明体の被照明面における中央部分に相当する位置で最適化すると共に、前記被照明体の被照明面における周辺部分に相当する位置で前記最適化した厚みよりも厚くあるいは薄くすることにより、前記ガラス管における管面輝度を制御することを特徴とするバックライトュニッ卜。

2 0 . 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、前記光源は L E D により構成され、前記 L E Dは、前記バックライトユニットの基板に形成された領域毎に略等しい面密度で配置され、前記輝度勾配形成手段は、前記 L E Dの発光輝度もしくは発光波長を制御することにより、前記被照明体の被照明面における水平及び垂直方向に輝度勾配を形成することを特徴とするパックライトュニット。

2 1 . 請求の範囲第 2 0項に記載のバックライトユニットにおいて、前記 L E Dの輝度は、前記バックライトュニッ卜の基板の中心付近を同心とする領域毎に異なることを特徴とするパックライ卜ュニッ卜。

2 2 . 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、前記光源は L E D により構成され、前記 L E Dは、それぞれ略等しい輝度を有し、前記輝度勾配形成手段は、前記バックライトュニットの基板に形成された領域毎に前記 L E Dの面密度を制御することにより、前記被照明体の被照明面における水平及び垂直方向に輝度勾配を形成することを特徴とするパックライトュニット。

2 3 . 請求の範囲第 2 2項に記載のバックライトユニットにおいて、前記 L E Dの面密度は、前記バックライトュニッ卜の基板の中心付近を同心とする領域毎に異なることを特徴とするパックライトュニット。

2 4 .請求の範囲第 1項乃至第 2 3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卜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。

2 5 . バ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、前記液晶パネルの表示画面における水平及び垂直方向に輝度勾配を形成する輝度勾配形成手段を有することを特徴とする液晶表示装置。

2 6 .請求の範囲第 2 5項に記載の液晶表示装置において、前記輝度勾配形成手段は、入力画像データに対して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により、前記液晶パネルの表示画面における水平及び垂直方向に輝度勾配を形成することを特徴とする液晶表示装置。

2 7 . 請求の範囲第 2 5項に記載の液晶表示装置において、前記輝度勾配形成手段として、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液晶パネルの表示画面における水平及び垂直方向に輝度勾配を形成することを特徴とする液晶表示装置。

2 8 .請求の範囲第 2 5項乃至第 2 7項のいずれか 1に記載の液晶表示装置において、前記液晶パネルの表示画面は、 1 6 ： 9のアスペクト比を有することを特徵とする液晶表示装置。