(57)【要約】【課題】  本発明は、高効率のバックライトユニットにより、低消費電力かつ高画質の液晶表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】  バックライトユニットにおいて、画面中心から最も外側にある光源の中心より、さらに外側から画面端までの間において、反射面が平坦である部分の長さaの、中心から画面端の幅Lに対する比率(a/L)が、0.2以上0.65以下であることを特徴とするバックライトユニット及びそれを用いた液晶表示装置により、上記目的を果たすことができる。【選択図】  図１(A)(B)
2011081929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
設置される画面に面する第一の面と、前記第一の面と対向して設置された反射面と、前記第一の面と前記反射面の間に設置された光源と、を備えたバックライトユニットにおいて、前記光源のうち前記画面の中心から最も外側にある光源より、さらに外側から前記画面の端までの間において、前記反射面が平坦である部分の長さaの、前記画面の中心から前記画面の端の幅Lに対する比率(a/L)が、0.2以上0.65以下であることを特徴とするバックライトユニット。
【請求項２】
前記バックライトユニットにおいて、前記反射面が平坦である部分の長さaの、前記画面の中心から前記画面の端の幅Lに対する比率(a/L)が、0.45以上0.65以下であることを特徴とする請求項1に記載のバックライトユニット。
【請求項３】
前記バックライトユニットにおいて、中心輝度Bcに対する、前記画面の端より前記画面の幅5%の距離の周辺輝度Beの比率Be/Bcが、0.5以上0.75以下であることを特徴とする請求項1に記載のバックライトユニット。
【請求項４】
設置される画面に面する第一の面と、前記第一の面と対向して設置された反射面と、前記第一の面と前記反射面の間に設置された光源と、を備えたバックライトユニットにおいて、前記光源は2つ以上の光源により構成され、最も外側にある2つの光源の中心間距離pが、前記画面の幅2Lに対し、0.15以上0.6以下であることを特徴とするバックライトユニット。
【請求項５】
前記バックライトユニットにおいて、前記光源は2つ以上の光源により構成され、最も外側にある2つの光源の中心間距離pが、前記画面の幅2Lに対し、0.15以上0.3以下であることを特徴とする請求項４に記載のバックライトユニット。
【請求項６】
前記バックライトユニットにおいて、前記光源は2つの光源により構成され、前記2つの光源の中心間距離pが、前記画面の幅2Lに対し、0.15以上0.6以下であることを特徴とする請求項４に記載のバックライトユニット。
【請求項７】
前記バックライトユニットにおいて、前記光源は１つの光源により構成され、前記１つの光源の中心が、前記画面の幅の中央から、前記画面の幅２Lに対し10%以内の範囲にあることを特徴とする請求項1に記載のバックライトユニット。
【請求項８】
前記バックライトの前記反射面において、前記反射面に光を反射させる突起構造が存在し、前記突起構造は、最も外側にある光源より前記画面の端方向に存在することを特徴とする請求項１に記載のバックライトユニット
【請求項９】
設置される画面に面した第一の面と、前記第一の面と対向して設置された反射面と、前記第一の面と前記反射面の間に設置された光源と、を備えたバックライトユニットにおいて、前記光源は2つ以上の光源により構成され、前記２つ以上の光源の間は平坦であり、前記反射面に光を反射させる突起構造が存在し、前記突起構造は、最も外側にある光源より前記画面の端方向に存在することを特徴とするバックライトユニット。
【請求項１０】
前記バックライトユニットの前記反射面において、前記突起構造の中心位置の前記画面の中心からの距離bのバックライトユニット底面幅LBに対する比率(b/LB)が、0.6以上1未満であることを特徴とする請求項９に記載のバックライトユニット。
【請求項１１】
前記バックライトユニットの前記反射面において、前記突起構造の中心位置の前記画面の中心からの距離bのバックライト底面幅LBに対する比率(b/LB)が、0.7以上0.95以下であることを特徴とする請求項９に記載のバックライトユニット。
【請求項１２】
前記バックライトユニットの前記反射面において、前記突起構造の中心側の面が前記反射面となす角度θが、5°以上55°以下であることを特徴とする請求項９に記載のバックライトユニット。
【請求項１３】
前記バックライトユニットの前記反射面において、前記突起構造の断面形状が三角形であり、前記三角形の厚さhが、バックライト厚Dに対し、0.05以上0.5以下であることを特徴とする請求項９に記載のバックライトユニット。
【請求項１４】
前記バックライトユニットの前記反射面において、前記突起構造断面形状が斜面と異なる角度の面を持つ多角形であり、前記多角形の厚さhが、バックライト厚Dに対し、0.05以上0.5以下であることを特徴とする請求項９に記載のバックライトユニット。
【請求項１５】
前記バックライトユニットの前記反射面において、前記画面の幅の中央から、前記画面の幅２Lに対し10%以内の範囲に、光を反射させる突起構造が存在することを特徴とする請求項１に記載のバックライトユニット。
【請求項１６】
前記バックライトユニットにおいて、バックライト厚Dが、前記光源の厚さ方向の長さdに対し、2以上8以下であることを特徴とする請求項1乃至１５の何れか一項に記載のバックライトユニット。
【請求項１７】
前記バックライトユニットにおいて、前記バックライトの反射面と前記光源の間の距離uと、バックライト厚Dとの比率u/Dが、0.07以上であることを特徴とする請求項1乃至１５の何れか一項に記載のバックライトユニット。
【請求項１８】
前記バックライトユニットにおいて、前記バックライトの反射面と前記光源の間の距離uと、バックライト厚Dとの比率u/Dが、0.07以上0.24以下であることを特徴とする請求項1乃至１５の何れか一項に記載のバックライトユニット。
【請求項１９】
前記バックライトユニットにおいて、前記光源が、熱陰極管(HCFL)であることを特徴とする請求項1乃至１５の何れか一項に記載のバックライトユニット。
【請求項２０】
前記バックライトユニットにおいて、前記光源の直径が、5mm以上35mm以下であることを特徴とする請求項1乃至１５の何れか一項に記載のバックライトユニット。
【請求項２１】
前記バックライトユニットにおいて、前記光源が、熱陰極管(HCFL)であり、かつ、前記光源の一方の端において、フィラメント位置と前記光源の端との長さが、前記光源のもう一方の端におけるフィラメント位置と前記光源の端との長さより、10%以上長い光源であることを特徴とする請求項1乃至１５の何れか一項に記載のバックライトユニット。
【請求項２２】
前記バックライトユニットにおいて、前記光源が、冷陰極管(CCFL)もしくは外部陰極管(EEFL)であることを特徴とする請求項1乃至１５の何れか一項に記載のバックライトユニット。
【請求項２３】
画像を表示する画面と、前記画面に面した第一の面と、前記第一の面と対向して設置された反射面と、前記第一の面と前記反射面の間に設置された光源と、を備えたバックライトユニットと液晶素子と映像源と、を含む液晶表示装置であって、前記バックライトユニットは、前記画面の中心から最も外側にある光源より、さらに外側から前記画面の端までの間において、前記反射面が平坦である部分の長さaの、前記画面の中心から前記画面の端の幅Lに対する比率(a/L)が、0.2以上0.65以下であるバックライトユニットであることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２４】
画像を表示する画面と、前記画面に面した第一の面と、前記第一の面と対向して設置された反射面と、前記第一の面と反射面の間に設置された光源と、を備えたバックライトユニットと液晶素子と映像源と、を含む液晶表示装置であって、前記光源は2つ以上の光源により構成され、最も外側にある2つの光源の中心間距離pが、前記画面の幅2Lに対し、0.15以上0.6以下であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２５】
画像を表示する画面と、前記画面に面した第一の面と、前記第一の面と対向して設置された反射面と、前記第一の面と反射面の間に設置された光源と、を備えたバックライトユニットと液晶素子と映像源と、を含む液晶表示装置であって、前記バックライトユニットの前記反射面において、前記光源は2つ以上の光源により構成され、前記２つ以上の光源の間は平坦であり、光を反射させる突起構造が存在し、前記突起構造は、最も外側にある光源より前記画面の端方向に存在することを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光管を用いたバックライトユニット、及びそれを用いた液晶表示装置の、低消費電力化、及び高性能化に有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明におけるバックライトユニットとは、ランプなどの光源よりの光を、反射、拡散させることで、画像情報表示に適する輝度、及び輝度分布とする装置である。また、本発明における液晶表示装置は、前記バックライトユニットを、非発光な画像表示部である液晶パネルと組合せ、画像を表示する装置である。また、前記液晶や光源を表示部として、駆動装置や画像処理回路等を組込み、画像を表示させるシステム全体も液晶表示装置に含める。
【０００３】
以下、バックライトユニットを組み込んだ液晶表示装置について詳細に説明する。図５に、液晶表示装置の構造模式図を示す。液晶表示装置では、図５の光源５からの光をバックライトユニットにより液晶素子側へ導光し、液晶素子２において画素毎にその光の透過量を調整し、かつ画素毎に赤色、緑色、青色のいずれかの光を分光して透過することによりカラー表示を行う。
【０００４】
一般に液晶表示装置の光源には、冷陰極蛍光管（CCFL：Cold Cathode Fluorescent Lamp）が用いられる。図６にCCFLの長軸方向での断面図を示した。CCFLはガラス管１１の内壁に蛍光体１２が塗布され、管両端に電極１３を備えた構造である。また、管内には放電媒体１４として水銀Hgと希ガス（アルゴンArやネオンNe）が封入されている。
【０００５】
このようなCCFLでは、両端の電極１３に、数百V以上の高電圧を印加することにより点灯する。電圧印加により、電極から放出された電子が水銀Hgを励起し、励起された水銀Hgが基底状態に戻る際に紫外線を放射する。蛍光体はこの紫外線により励起され、可視光を管の外部へ放射する。
【０００６】
また、光源には、熱陰極蛍光管（HCFL：Hot Cathode Fluorescent Lamp）も用いることが可能である。図７にHCFLの長軸方向での断面図を示した。HCFLはガラス管１１の内壁に蛍光体１２が塗布され、管両端にフィラメント電極１３を備えた構造である。フィラメントは、それぞれ2つの端子を持ち、その両端に電圧を印可することでフィラメントの温度を上昇させ、低電圧での放電を可能としている。通常、フィラメントには電子放出を容易とする材料が塗布されている。また、管内には放電媒体１４として水銀Hgと希ガス（アルゴンArやネオンNe）が封入されている。
【０００７】
HCFLでは、両端のフィラメント電極１３に、数十〜数百Vの電圧を印加することにより点灯する。電圧印加により、フィラメント電極から放出された電子が水銀Hgを励起し、励起された水銀Hgが基底状態に戻る際に紫外線を放射する。蛍光体はこの紫外線により励起され、可視光を管の外部へ放射する。一般的に、HCFLは、CCFLに比べ、放電電圧が低く、大きな電流を流すことができ、放電効率が良い。
【０００８】
また、光源には、外部電極蛍光管（EEFL：External Electrode Fluorescent Lamp）も用いることが可能である。図8にEEFLの長軸方向での断面図を示した。EEFLはガラス管１１の内壁に蛍光体１２が塗布され、管両端のガラス管外部に電極１３を備えた構造である。また、管内には放電媒体１４として水銀Hgと希ガス（アルゴンArやネオンNe）が封入されている。
【０００９】
EEFLでは、両端の電極１３に、交流電圧を印加することにより、管内部に電圧が誘起され、管内部で放電が生じる。管内部での放電により、電子が水銀Hgを励起し、励起された水銀Hgが基底状態に戻る際に紫外線を放射する。蛍光体はこの紫外線により励起され、可視光を管の外部へ放射する。
【００１０】
なお、液晶のバックライトに用いられるCCFLは、室内照明用の蛍光ランプとは異なり、非常に細長い特徴的な形状を有している。一般的に、室内照明用蛍光ランプは管径（管内径）30mm程度、管長1100mm程度である。これに対して、CCFLでは、例えば32インチ液晶表示装置の場合、管径（管内径）4〜6mm程度、管長720mm程度である。CCFLでは、管径が非常に小さいことが特徴である。EEFLもほぼ同様である。
【００１１】
HCFLは、大きな電流を流せることを生かした、より管径が大きい管が用いられる場合が多いが、CCFLと同程度の管径のものも用いられる場合もある。一般的に、管径（管内径）は、5mm〜35mm程度のものが用いられる。
【００１２】
以下、上記した光源を含め、バックライトに用いる、光を出す部品を光源と呼ぶ。上記は光源の例であり、バックライトには、上記以外の光源を用いてもかまわない。また、上記した光源においても、構造等は例であり、他の構造や放電方法をとっていてもかまわない。また、近年、上記ランプをU字状に屈曲させたランプを使用する場合があるが、このようなランプを使用してもかまわない。
【００１３】
図５により液晶表示装置の構造について説明する。光源５から放射された可視光は、その直上に配置された拡散板６、プリズムシート７、偏光板８などの光学部材を透過してバックライトユニット１に対向する液晶素子２に入射する。また、光源からの光の利用効率を向上させるために、光源の直下には反射板４が配置され、反射板で反射した光も先述の光学部材を透過して液晶素子２へ入射する。
【００１４】
一方、液晶素子２は図９に示す断面構造を有する。即ち、対向する一対のガラス基板２１（２１Ａ、２１Ｂ）と、その基板の内側表面上にそれぞれ配向膜２３が塗布され、さらに基板間に液晶２４と、カラーフィルタ２５（赤色２５Ａ、緑色２５Ｂ、青色２５Ｃ）が挟持された構造である。
【００１５】
ガラス基板２１（２１A−２１B）間はスペーサ２６により保持されている。偏光板２２（２２Ａ、２２Ｂ）は、一対の基板２１（２１Ａ、２１Ｂ）の外側にそれぞれ配置されている。液晶２４は、配向膜２３により一様な配向をしており、画素毎に形成された電極群（図９では示していない）に電圧を印加することにより駆動される。電圧が印加されると、液晶はそれによって生じる電界に応じて回転し、液晶層の屈折率が変化することで、光の透過量を調整する。また、カラーフィルタ２５（２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ）はバックライトユニット１からの白色光Ｗを画素毎に赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂに分光し、いずれかの光を透過する。
【００１６】
液晶表示装置は、このように、バックライトユニットに備えられた光源からの光の透過量を液晶素子で画素毎に調整し、かつ画素毎に赤色、緑色、青色のいずれかの光を透過するカラーフィルタで分光することによりカラー表示を行う。
【００１７】
近年、液晶表示装置は、主に大型液晶テレビとしての市場拡大が進んでいる。液晶テレビが普及し台数が増えている現在、低消費電力化による省エネルギーは社会的急務でもある。また、更なる低コスト化と高画質化も継続的に要求されている。これら要求を解決するためには、バックライトユニットの大幅な高効率化が必要である。
【００１８】
光源の配置によるバックライトユニットの改良に関する文献として、以下のものが挙げられる。バックライトの構造により、輝度の均一化、小型化、光の効率的利用を図っているが、大幅な効率向上とはなっていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開平6-27463号公報
【特許文献２】特開2006-155926号公報
【特許文献３】特開平7-28059号公報
【特許文献４】特開2003-31003号公報
【特許文献５】特開2007-48614号公報
【特許文献６】特開2008-299173号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明では、高効率のバックライトユニットにより、低消費電力かつ高画質の液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記目的を果たすための要点として、以下の3種の手段を用いた。1)バックライト中心の輝度を高め、周辺の輝度を落とすことで、人が画像を見て感じる明るさを落とさず、かつ、効率を向上させた。2)反射面に独自の構造を配置することで、周辺への輝度変化を直線的とし、輝度変化が大きくても画像表示に支障の無い輝度プロファイルとした。3)高効率の光源を、数少なく用いる構成とし、効率を向上させた。
【００２２】
代表的な構造の模式図を図１に示す。図１(A)及び(B)は、本発明液晶表示装置におけるバックライトユニットの典型的な構造について、光源の長さ方向に垂直な断面の構造を示したものである。図1(C)は、バックライトユニットの、画面を見る方向から見た平面構造と、光源の長さ方向に垂直な断面構造の関係を示すものである。また、図1(D)は、本発明液晶表示装置におけるバックライトユニットの典型的な構造の他の構成を、図1(C)と同様な方向から示したものである。
【００２３】
これらの図において、液晶画面として使用する場合、通常、長辺を水平に、短辺を垂直に立てて使用する場合が多い。その場合の上下方向を、図面に「使用時上下方向」として記している。
【００２４】
ここで、本明細書における、断面方向の定義について記す。本発明の特徴となる、バックライト構造での長さ、厚さ、幅、等は、バックライトの断面で見たものである。断面の方向はいろいろ取れるため、どの断面で見るか、以下に明記する。
【００２５】
まず、光源が、ランプなどの細長いものであり、かつ、それぞれの光源の長さ方向がほぼ並行に配置されており、かつ、光源の長さ方向が画面の長辺、または、短辺のいずれかに平行な場合は、光源の長さ方向に垂直な方向での断面を、本明細書における断面とする。バックライトの配置は、このような配置となるものが一般的である。
【００２６】
また、光源の長さ方向がそれぞれ平行ではない、もしくは光源が細長い形状ではなく方向が特定できない、など、光源に垂直な方向が特定できない場合は、画面の縦横方向のいずれかに平行、かつ、光源の断面を最も多く含む方向の断面を、本明細における断面とする。
また、光源の長さ方向が、画面の長辺、または、短辺のどちらとも平行でない場合にも、画面の縦横方向のいずれかに平行、かつ、光源の断面を最も多く含む方向の断面を、本明細における断面とする。
【００２７】
また、光源の長さ方向がそれぞれ平行ではない場合などには、画面上の位置により、光源と画面端までの長さや、光源間の長さ、等が変化する。このような場合は、画面の縦横方向のいずれかに平行、かつ、光源の断面を最も多く含む方向の断面、かつ、画面中心を通る断面を、本明細における断面とする。
【００２８】
また、U字形のランプなどでは、主に発光させる長い部分と、短い曲げ部分があるが、長い部分の方向を、光源の長さ方向とする。
【００２９】
以下に、解決手段を具体的に記す。
【００３０】
バックライトユニットにおいて、画面の中心から最も外側にある光源の中心位置より、さらに外側から画面の端までの間において、反射面が平坦である部分の長さaの、中心から画面端の幅Lに対する比率(a/L)が、0.2以上0.65以下であることを特徴とするバックライトユニット、及びそれを用いた液晶表示装置により、上記目的を果たすことができる。
【００３１】
さらに、前記バックライトユニットにおいて、中心輝度Bcに対する、端部より画面の幅5%の距離の周辺輝度Beの比率Be/Bcが、0.5以上0.75以下であることを特徴とするバックライトユニット、及びそれを用いた液晶表示装置により、効果をさらに顕著にできる。
【００３２】
また、前記バックライトユニットにおいて、光源は2つ以上の光源により構成され、最も外側にある2つの光源の中心間距離pが、画面の幅2Lに対し、0.15以上0.6以下であることを特徴とするバックライトユニット、及びそれを用いた液晶表示装置により、効果をさらに顕著にできる。
【００３３】
上記により、本発明において、中心輝度を高め、高効率なバックライトユニット、及び液晶表示とすることができる。
【００３４】
また、前記バックライトユニットの反射面において、光源は2つ以上の光源により構成され、前記２つ以上の光源の間は平坦であり、光を反射させる目的の突起構造が存在し、前記突起構造は、最も外側にある光源より画面端方向に存在することを特徴とするバックライトユニット、及びそれを用いた液晶表示装置により効果をさらに顕著にできる。
【００３５】
また、前記突起構造は、最も外側にある光源より画面の端方向に存在し、前記突起構造の最も高さが高い部分の位置の中心からの距離bの、中心からバックライトユニット底面端の幅LBに対する比率(b/LB)が、0.6以上1未満であることを特徴とするバックライトユニット、及びそれを用いた液晶表示装置により、効果をさらに顕著にできる
また、前記突起構造は、前記突起構造の中心側の面が反射面底面となす角度θが、5°以上55°以下であることを特徴とするバックライトユニット、及びそれを用いた液晶表示装置により、効果をさらに顕著にできる
また、前記突起物は、前記突起物断面形状が三角形であり、前記三角形の高さhが、バックライト厚Dに対し、0.05以上0.6以下であることを特徴とするのバックライトユニット、及びそれを用いた液晶表示装置により効果をさらに顕著にできる。
【００３６】
また、前記突起物断面形状が斜面と異なる角度の面を持つ多角形であり、前記多角形の高さhが、バックライト厚Dに対し、0.05以上0.5以下であることを特徴とするバックライトユニット、及びそれを用いた液晶表示装置により、効果をさらに顕著にできる。
【００３７】
また、前記バックライトユニットにおいて、バックライト厚Dが、バックライト厚さ方向の、光源の厚さdに対し、2以上8以下であることを特徴とするバックライトユニット、及びそれを用いた液晶表示装置により、効果をさらに顕著にできる。
【００３８】
また、前記バックライトユニットにおいて、バックライト厚Dと、バックライト底面と光源間の距離uとの関係が、u/D ≧ 0.07であることを特徴とする請求項1記載のバックライトユニット、及びそれを用いた液晶表示装置により、効果をさらに顕著にできる。
【００３９】
上記により、本発明において、高効率、かつ、輝度むらが目立たない、高画質なバックライトユニット、及び液晶表示装置とすることができる。
【００４０】
また、前記バックライトユニットにおいて、光源が、熱陰極管(HCFL)であることにより、効果をさらに顕著にできる。
【００４１】
また、前記バックライトユニットにおいて、光源の直径が、5mm以上35mm以下であることにより効果をさらに顕著にできる。
【００４２】
また、前記バックライトユニットにおいて、使用する光源が、熱陰極管(HCFL)であり、かつ、光源の一方の端において、フィラメント位置と光源端との長さが、光源のもう一方の端におけるフィラメント位置と光源端との長さより、少なくとも10%以上長い光源をであることにより効果をさらに顕著にできる。
【００４３】
また、前記バックライトユニットにおいて、使用する光源が、冷陰極管(CCFL)、もしくは、外部陰極管(EEFL)であることにより効果をさらに顕著にできる。
【００４４】
上記により、高効率の光源を用いることにより、使用する光源数をできるだけ少なくし、本発明の構成と組み合わせることで、中心輝度を高める効果と、高効率化の効果を特に顕著とし、高効率かつ高画質なバックライトユニット、及び液晶表示装置とすることができる。
【００４５】
ここで、中心輝度とは、一般的な輝度計により、画面中心を計測した場合の輝度をいう。画面中心とは、画面上で、長辺での中央、かつ短辺での中央となる点である。実際に測定する場合は、厳密な中心位置のみの測定は困難であり、画面幅の数%程度の範囲を含めてもよい。また、輝度は、他にも、画面全体の輝度を測定し平均した平均輝度も用いられ、本明細では、画面平均輝度と呼ぶ。
【００４６】
また、輝度分布とは、画面上の多数の点において輝度を測定し、画面上での輝度変化を表したものである。
【００４７】
本明細では、輝度分布において、画面端より、画面幅の5%の長さだけ離れた位置の輝度を、周辺輝度Beと定義し、中心輝度Bcとの比率Be/Bcを周辺輝度比率と呼び、画質の指標の一つとする。周辺輝度についても、実際に測定する場合には、厳密な位置での測定は困難なので、画面幅の数%程度の範囲を含めてもよい。
【発明の効果】
【００４８】
本発明では以上の手段を用いることにより、高効率なバックライトユニットを得ることができる。また、本発明のバックライトユニットを用いることにより、液晶表示装置において、高画質かつ消費電力が少ない、高効率な液晶表示装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１（Ａ）（Ｂ）】（Ａ）バックライトユニットの断面構造を示す模式図である。（Ｂ）本発明のバックライトユニットの他の構成の断面構造を示す模式図である。
【図１（Ｃ）】バックライトユニットの平面構造と断面構造を示す模式図である。
【図１（Ｄ）】バックライトユニットの他の構成の平面構造と断面構造を示す模式図である。
【図２】輝度分布を示す模式図である。
【図３（Ａ）（Ｂ）】（Ａ）輝度効率及び周辺輝度の反射板平坦部分長さ依存性を示す図である。（Ｂ）輝度効率及び周辺輝度のランプ間長さ依存性を示す図である。
【図３（Ｃ）（Ｄ）】（Ｃ）輝度のバックライトユニット底面-光源底面長さ依存性を示す図である。（Ｄ）輝度効率及び周辺輝度のバックライト厚依存性を示す図である。
【図４（Ａ）（Ｂ）】（Ａ）輝度分布の直線性及び周辺輝度の反射板突起構造位置依存性を示す図である。（Ｂ）輝度分布の直線性及び周辺輝度の反射板突起構造厚さ依存性を示す図である。
【図４（Ｃ）】輝度分布の直線性及び周辺輝度の反射板突起構造角度依存性を示す図である。
【図５】液晶表示装置の分解斜視図を示す図である。
【図６】冷陰極管（CCFL）の断面構造の概略を示す図である。
【図７】熱陰極管（HCFL）の断面構造の概略を示す図である。
【図８】外部電極管（EEFL）の断面構造の概略を示す図である。
【図９】液晶素子の断面構造の概略を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
本発明により高効率のバックライトが得られる要因を以下に記す。
【００５１】
本発明の輝度分布の模式図を図２に示す。これは、図１(A)〜(D)に示す、前記、本発明の特徴を表す断面における輝度分布を示したものである。この輝度分布は、中心付近の輝度を高め、周辺の輝度を低くしている分布が特徴となる。これにより、画像を見る場合の輝度感を落とさずに、消費電力を低下させ、輝度効率を上げることができる。このとき、中心の高輝度部分と、周辺部分の輝度変化は、なめらかな上に凸の曲線もしくは、直線であることが望ましい。下に凸の曲線となると、輝度むらが目立つことになる。
【００５２】
本発明では、画質の指標として、下記2つを用いる。(1)画面端から、画面幅の5%位置の輝度を周辺輝度Beと定義し、中心輝度Bcに対する周辺輝度の比率を、画面周辺の明るさの指標とする。これを周辺輝度比率Be/Bcと呼ぶ。(2)画面端から画面幅の5%位置から、30%位置までが、輝度が大きく変化する範囲であり、この範囲が直線に近い程、画質と輝度効率の両立が可能であるため、この範囲の輝度の直線との相関係数を一般的な最小自乗法により算出し、輝度分布の指標とする。これを、直線との相関係数と呼ぶ。
【００５３】
図２に、輝度分布における、上記指標となる値を読み取る位置を記入している。
【００５４】
輝度は、一般的な輝度計及び輝度分布計で評価した。輝度効率の指標は、中心輝度を、光源電源への入力電力で除した値を中心輝度効率として用いた。
【００５５】
まず、本発明により、高い輝度効率を得るための条件を、主に図３を用いて説明する。ここでは、代表的な例として、光源として、細長いランプを用い、ランプを、画面の長辺方向と平行に設置する場合について説明する。この場合、条件設定のための断面方向は、ランプ及び長辺方向に垂直、短辺と平行な方向となる。
【００５６】
本発明は、光源として、1本から複数本のランプとすることが可能である。複数本の場合、画面中央から見て、最も外側にある2本のランプに注目し、その2本のランプの位置を一定の条件とすることで、前記した、高効率となる輝度分布を実現する。ここでは、説明を簡便とするため、光源として2本のランプを用いた例により説明する。
【００５７】
従来のバックライトでは、ランプは、等間隔で並べられることが多く、8〜30本程度を、画面端に近くまで配置することで、画面輝度と均一性を得ている。
【００５８】
本発明の特徴の一つとしては、図1(A)〜(D)に示されるように、反射板において、中央から最も外側の光源から、さらに外側に、光源や構造がない、平坦な部分が、一定の長さで存在することである。この反射板の平坦部分とは、バックライトユニットの前面に置かれる拡散板等と平行であり、かつ、光を反射や拡散させる目的の構造が無いという意味である。例えば、バックライトユニット前面におかれる拡散板などを支えるための支持柱などは設置してもかまわない。また、バックライトユニット厚に対し、1/20前後以下の、反射板のゆがみ等による、光の反射や拡散を意図としない突起などは構造に含まない。
【００５９】
反射板における平坦部分の効果を説明する。バックライトユニットにおける反射板は、光源から後方に出る光を反射させるだけではなく、バックライトユニット前面の拡散板などの光学部材からの反射を多重に繰り返すことで、液晶画面から見えるバックライトユニットの光を均一化する働きがある。このような平坦部分を、光源から画面端まで適切な長さにして設けることで、画面端までの輝度を比較的なめらかに低下させてゆくことができ、本発明が意図する輝度分布を得ることができる。これが本発明における平坦部分の役割である。
【００６０】
但し、平坦部分が長すぎると、画面周辺の輝度が極端に低下し、画質を低下させることになる。本発明に適切な平坦部分の長さを下記により定める。
【００６１】
図３(A)に、平坦部分の長さaによる、中心輝度効率と、周辺輝度の変化を示す。平坦部分長さは、画面の中央から画面端までの長さLとの比率a/Lにより表している。図３(A)の、左の縦軸に対応した曲線が、中心輝度効率の変化を表している。ここでは、一般的な従来のバックライトの効率を100とし、相対値で表している。中心輝度効率は、a/Lが長い程、中心輝度効率が高くなることがわかる。図より、a/Lが0.2程度以上の場合に、従来の効率を越えることがわかる。また、図３(A)の、右の縦軸に対応した曲線が、中心輝度Bcに対する、周辺輝度Beの比率Be/Bcを表している。いろいろな条件で、多くの人の官能試験を行った結果、周辺輝度比率Be/Bcが、50%以上の場合、動画などを見る場合、大きな違和感は感じない、という結果が出ており、周辺輝度比率Be/Bcが50%以上となる条件を、望ましい条件とすることができる。図より、a/Lが0.65程度以下の場合、周辺輝度比率Be/Bcが50%以上となることがわかる。
【００６２】
上記より、a/Lが0.2〜0.65の範囲において、望ましい特性が得られることがわかる。また、輝度効率を重視した場合、従来より10%以上高い、中心輝度効率110以上が得られれば、効率の高さを実感できる特性となる。a/Lの範囲を、0.45〜0.65とした場合、特に輝度効率がよい、さらに望ましい特性が得られる。
【００６３】
本発明の他の特徴の一つに、画面中央に光源を集めた構成がある。中央に光源を集めれば、中心輝度の効率は高くなるが、周辺輝度は低下する。光源は、画面の均一性を維持するために、画面中央に対し対称的に配置することが多い。そのため、画面中心からみて、最も外側の2つの光源の中心間の長さをpと定義した場合、pが短い程、光源は中心に集まっていることになる。本発明に適した光源間長さpを、下記のように定める。
【００６４】
図３(B)には、最も外側の2つの光源間長さpと、画面幅2Lの比率p/2Lによる、中心輝度効率と、周辺輝度の変化を示す。p/2Lが小さい程、中心輝度効率が高く、大きい程、周辺輝度/中心輝度比率(Be/Bc)が高くなることがわかる。上記図３(A)の場合と同様に、中心輝度効率が従来よりも高く、かつ、周辺輝度比率Be/Bcが50%より大きくなる範囲が望ましい範囲である。それにより、p/2Lが0.15〜0.6の範囲において、望ましい特性が得られることがわかる。また、輝度効率を重視した場合、従来より10%以上高い、中心輝度効率110以上が得られれば、効率の高さを実感できる特性となる。p/2Lの範囲を、0.15〜0.3とした場合、特に輝度効率がよい、さらに望ましい特性が得られる。
【００６５】
本発明における望ましい輝度分布を定める。図３(A)及び(B)の関係より、特に輝度効率がよい、中心輝度効率が110以上の液晶表示装置は、周辺輝度比率Be/Bcを75%以下とすることにより得られることがわかる。また、上記したように、良好な画質を得るためには、周辺輝度比率Be/Bcを50%以上とする必要がある。これより、本発明において、周辺輝度比率Be/Bcを50〜75%の範囲とすることにより、高効率かつ高画質な、良好な特性が得られる。
【００６６】
また、本発明において、光源を1個とすることも可能である。その場合は、輝度を均一とするために、光源を設置する位置は、中央位置からのずれが、画面幅の10%以内とすることが望ましい。
【００６７】
また、図３(C)に、バックライトユニット底面-光源の底面間の長さuとバックライト厚Dとの比率(u/D)と、画面平均輝度との関係を示したものである。
【００６８】
ここで、本明細書では、バックライト厚Dは、バックライトユニット内部の厚さとする。すなわち、図１(A)〜(D)に示すように、バックライト底面の反射板から、バックライト前面に配置した拡散板の底面までの厚さとする。
【００６９】
光源が、ランプのように、指向性がなく、各方向に均等に光を発する場合、バックライト底面とランプ底面間の長さuは、輝度に影響を与える。uが短すぎると、反射板で反射した光が再びランプに当たる光量が多く、ランプは反射率が悪いため、光の利用効率が低下する。そのため、uは、ある程度長さが必要であるが、長すぎるとバックライト厚が必要以上に厚くなる。液晶表示装置は薄型化が進んでおり、少しでも厚さは薄くしたいという要求がある。
【００７０】
本発明における望ましいuの値を定める。バックライト厚Dのうちのuの割合を定めるために、u/Dの値を用いた。図３(C)より、画面平均輝度は、u/Dの値が大きい程大きくなり、特に、0.07以上において、実用的な輝度が得られる。また、特に、0.07〜0.24の範囲で、望ましい特性が得られる。
【００７１】
図３(D)に、バックライト厚Dと、中心輝度効率及び周辺輝度比率Be/Bcとの関係を示したものである。前記したように、バックライト厚Dは、できるだけ薄くすることが望ましいが、周辺輝度Be/Bcは、薄くすることで低下し、画質の低下をまねく。
【００７２】
光源から出た光は拡がるため、光源から、バックライト前面に設置された拡散板などに光が当たるまでの距離が長い程、光が拡がり、画面輝度の均一性が増す。そのため、バックライト厚Dを決定するために重要なのは、図１(A)〜(D)に示すような、光源の厚さdである。そのため、ここでは、バックライト厚Dと光源の厚さdの比率D/dの値を用いた。
【００７３】
本発明における望ましいD/dの値を定める。図３(D)より、ｄを一定とし、バックライト厚Dを増加させた場合、すなわち、D/dが増加した場合、中心輝度効率は低下し、周辺輝度比率Be/Bcは増加する。D/dが2以上の場合、周辺輝度比率Be/Bcが50%以上となり、D/dが8以下の場合、中心輝度効率が100以上となり、従来より向上する。これより、D/dが2〜8の場合、望ましい特性が得られる。
【００７４】
次に、本発明により、上記した高い輝度効率と、高画質を両立させるための条件を、主に図４を用いて説明する。
【００７５】
上記した手法で、中心輝度を高めた場合、輝度分布は、図２に示したような、画面周辺に向かって直線に近い形で低下していく輝度分布とならない場合が多い。本発明では、バックライトユニットの構造により、輝度分布を改善し、高い輝度効率と高画質を両立させた。
【００７６】
典型的な構造を、図１(A)、(B)、(C)、及び(D)に示す。この例では、バックライトユニット底面の両端に、断面が三角形や、四角形の突起構造を、光源の長さ方向に平行に設置したものである。このような構造を設置することで、画面の端部近く、特定での位置での、特定の角度での光の反射量を増加させ、輝度分布を改善した。
【００７７】
図１(C)及び(D)では、反射板の突起構造は、画面の長辺に沿って切れ目なく画面の長辺と同じ長さで設置しているが、突起構造は、途中で切れ目があり、長さが長辺より短く、部分的に設置した場合でもかまわない。また、突起構造の材質は、反射板と同じ材質でも良いし、他の材質で、反射率などが異なっていてもかまわない。また、主に拡散反射を行う材質でもよいし、主に鏡面反射を行う材質でもかまわない。
【００７８】
このとき、光源間には突起構造を置かず、平坦としたほうが、周辺輝度を高め、なめらかな輝度分布とするには有効である。光源間を平坦とすることで、光が周辺まで届きやすくなり、輝度分布を改善する効果が高くなり、特に良好な画質が得られる。図１(A)、(B)、(C)、及び(D)では、光源間が平坦な構成の例を示している。
【００７９】
また、周辺輝度と同時に、中心輝度も重視する場合、本発明の別の構成として、前記突起構造と同時に、光源の間、特に、画面の中央付近に、突起構造を設置することも可能である。このような構成とすることで、画面中心付近で、光源の光が前面に出やすくなる。これより、中心輝度がさらに向上し、よい効率を得ることができる。また、この構成で、画面中央付近の輝度分布の均一化を図ることができる場合がある。ここで、画面の中央付近とは、前記断面において、画面幅の中央から、画面幅の10%程度の長さの間を表す。この位置に突起構造を設置することで、効果は特に有効となる。
【００８０】
本発明では、上記のように、光源の間を平坦にした構成も、突起構造を設置した構成も、両方とも可能であり、それぞれに特徴がある。得たい特性にあわせ、いずれかの構成を選択することで、製品設計に沿った望ましい画質を得られる。
【００８１】
以下、本発明に適切な突起構造の要件を定める。
【００８２】
図４(A)に、突起構造の中心位置の、底面中央からの長さbと、輝度分布の関係を示す。突起構造の中心位置bは、底面の中心から底面端の長さLBとの比率(b/LB)の値を用いる。図4(A)では、輝度分布の2つの指標との関係を示している。図の左の縦軸に対応する曲線で、輝度分布における画面幅5%位置から30%位置までの、直線との相関係数と、b/LBとの関係を示す。また、図の右の縦軸に対応する曲線で、周辺輝度比率Be/Bcと、b/LBとの関係を示す。
【００８３】
図4(A)より、b/LBが大きい程、直線との相関係数も、周辺輝度比率Be/Bcも、増加する傾向が示されている。すなわち、突起構造ができるだけ底面の端部に近い方が、良好な輝度分布となることを示している。
【００８４】
直線との相関係数は、多くの人数の官能試験の結果、0.8以上であれば大きな違和感が無く、0.9以上であればさらに望ましい画質となる、という結果が得られている。また、前記したように、周辺輝度比率Be/Bcは50%以上であれば、良好な画質が得られる。
【００８５】
本発明に望ましいb/LBの値を定める。b/LBが0.6以上であれば、直線との相関係数が0.8以上となり、また、周辺輝度比率Be/Bcが50%以上となる。構造上、b/LBの値は、1未満となる。これより、b/LBの値が、0.6〜1未満の範囲である場合、望ましい特性が得られる。
【００８６】
また、b/LBが0.7以上である場合、直線との相関係数が0.9以上となり、特に良好な画質が得られる。また、b/LBが0.95以上では、直線との相関係数も、周辺輝度比率Be/Bcも、ほとんど変化がなくなる。これより、b/LBの値は、0.7〜0.95の範囲である場合、特に良好な特性が得られる。
【００８７】
上記の構造を模式図で示したものが、図１(C)及び(D)である。図１(C)及び(D)は、本発明において、突起構造は同一で、突起構造の中心位置の、底面中央からの長さbを変化させた構造を示している。
【００８８】
また、上記の良好な特性は、図１(A)〜(D)の構成例のように、光源間には突起構造はなく平坦である場合、特に顕著である。
【００８９】
図４(B)に、突起構造の厚さhと、輝度分布の関係を示す。突起構造の厚さhとは、突起構造の反射板底面からの厚さで、最大となっている部分の厚さを表す。図1(B)を例とすれば、突起構造の三角形の頂点の、反射板底面からの厚さが、突起構造の厚さhとなる。また、図４（B）では、バックライト厚との比率(h/D)の値を用いる。
【００９０】
図４(B)より、h/Dが増加する、すなわち突起構造を厚くしてゆくと、直線との相関係数は、1に近づき、h/Dが0.3〜0.5で最大値を示し、h/Dがそれより大きいと低下傾向を示す。また、h/Dが0.05以上で、直線との相関係数は0.9以上となる。また、h/Dが増加すると、周辺輝度比率Be/Bcは低下してゆき、h/Dが0.5以上で、周辺輝度比率Be/Bcは50%以下となる。これより、h/Dの値が、0.05〜0.5の範囲である場合、望ましい特性が得られる。
【００９１】
また、上記の良好な特性は、図１(A)〜(D)の構成例のように、光源間には突起構造はなく平坦である場合、特に顕著である。
【００９２】
図４(C)に、突起構造の斜面角度θと、輝度分布の関係を示す。突起構造の斜面角度θとは、突起構造の、画面中央に近い側の斜面が、反射板の平坦部分となす角度である。図1(A)を例とすれば、突起構造の三角形の、画面中央側の斜面が、反射板底面となす角度をθとしている。また、図1(B)を例とすれば、突起構造の四角形の、画面中央側の斜面が、反射板底面となす角度をθとしている。
【００９３】
突起構造で重要なことが、画面中央に近い側、すなわち、光源に近い側に斜面を持つことである。この斜面が、主に、光源からの光を、前面方向に反射する役目となる。そのため、この斜面の角度は重要である。
【００９４】
図４(C)より、角度θが増加する、すなわち突起構造の斜面を立ててゆくと、直線との相関係数は、急激に1に近づき、角度θが20°〜55°で99以上の最大値を示し、角度θがそれより大きいと低下傾向を示す。また、角度θが5°以上で、直線との相関係数は0.9以上となる。また、角度θが増加すると、周辺輝度比率Be/Bcは急激に増加し、角度θが20°〜45°で最大値を示し、55°以上は最小の値となる。図より、直線との相関係数、及び、周辺輝度比率Be/Bcの角度θに対する依存性は大きく、良好な特性を示す範囲は明かである。角度θの値が、5°〜55°の範囲である場合、望ましい特性が得られる。
【００９５】
また、上記の良好な特性は、図１(A)〜(D)の構成例のように、光源間には突起構造はなく平坦である場合、特に顕著である。
【００９６】
次に、本発明の効果を顕著にするための、光源について記す。
【００９７】
上記した様に、本発明の一つの重要な点は、光源の数を減らし、望ましくは2個程度とすることにより、消費電力を低減し、高効率とすることができる。
【００９８】
この効果を十分とするためには、少ない数で十分な光量が得られる光源を用いることが望ましい。特に適切な光源として、HCFLが挙げられる。前記したように、HCFLは、効率が高く、また、電流値を高くすることができ、光量が大きい。
【００９９】
また、特に、HCFLのうち、CCFLやHCFLより径が太い、5mmφ〜35mmφの径のものが、上記特徴が顕著である。バックライトの薄型化要求も考慮に入れると、特に、5mmφ〜20mmφのものが望ましい。
また、HCFLでも、特に望ましいものが、ランプの一方の端において、フィラメント位置とランプ端との長さが、もう一方の端におけるフィラメント位置とランプ端との長さより、少なくとも10%以上長い光源である。
【０１００】
HCFLなどの、水銀を用いるランプの効率は、温度の影響を大きく受ける。効率を最適化する水銀蒸気圧があるが、水銀蒸気圧は温度により変化するためである。その水銀蒸気圧は、ランプにおける、最冷点と呼ばれる、点灯中に最も温度が低くなる点の温度により決定される。
【０１０１】
通常、HCFLの最冷点温度は、ランプの長さ方向の中央付近である。HCFLの両端にあるフィラメントは、通常数百℃以上に熱せられており、その周辺は温度が上昇しやすい。そのため、通常は、ランプ両端は温度が比較的高く、最冷点とはなりにくい。
【０１０２】
そこで、特別な構造として、一方の端のフィラメントの、電極部分を長く取り、フィラメントをランプ端より離す構造を持つHCFLがある。このフィラメントにおける、ランプ端-フィラメント間の長さは、もう一方の、通常のフィラメントにおける、ランプ端-フィラメント間長さより、少なくとも10%以上長くしたものが効果的である。
【０１０３】
このような構造とした場合、長くしてランプ端よりフィラメントを離した側の、ランプ端付近は、フィラメントの熱の影響が少なくなるため、温度が下がる。そのため、最冷点が、ランプ中央でなく、長くした側のランプ端となる。
【０１０４】
バックライトユニットにおいて、ランプの中央付近は、光ロスを少なくするために密閉されたバックライトユニット内に存在するため、温度が上がりやすい。また、大きな電流で駆動した場合、特に温度が上がりやすい。ランプの中央付近が最冷点となる通常の構造のランプでは、最冷点は温度が上昇しやすく、容易に最適温度より高くなり、効率が低下する場合が多い。
【０１０５】
ところが、前記した、一方のフィラメント位置をランプ端より離した構造のランプでは、最冷点がランプ端となり、バックライトユニットの端部となり、温度が上昇しにくく、また冷却も容易である。また、大きな電流を流しても温度が上昇しにくく、良好な効率を保つことができる。このような特徴を持つため、前記構造をもつHCFLは、大きな光量が望ましい本発明に最適である。
【０１０６】
また、CCFLや、EEFLについても、大きな光量を得ることも可能であり、本発明に適している。以下に、本発明の実施例を示す。
【実施例１】
【０１０７】
本発明の構成の画像表示装置を以下の方法で作製し、その特性を評価した。
【０１０８】
液晶表示装置の画面サイズは、20型〜100型の範囲の、複数のサイズについて作製した。本実施例における液晶表示装置は、図５に示すようにバックライトユニット１と液晶素子２と映像源２８と筐体（上）１０とから構成される。さらに、バックライトユニット１は、白色光源５とそれを点灯するための駆動回路９（インバータ）、筐体（下）３、反射板４、拡散板６、プリズムシート７、偏光反射板８から構成される。映像源２８は駆動回路９に映像情報を送る。
【０１０９】
本実施例では、白色光源として図７に示したHCFLを用いた。HCFLの管径としては、5φ〜35φ前後の様々な管径のものを用いて比較した。赤色、緑色、青色を混合した蛍光膜を用いた白色HCFLを使用した。以下、このHCFLを用いた液晶表示装置の作製について述べる。
【０１１０】
次にバックライトユニットの組み立てを図５で説明する。複数本のHCFL５を金属筐体３に配置した。液晶テレビのような高輝度を要求される液晶表示装置では、HCFL複数本を平面的に並べて配置する直下方式が採用される。
【０１１１】
金属筐体３とHCFL５との間には、HCFLから筐体側に出射した光を効率よく利用するための反射板４を配置した。また、液晶表示装置の輝度面内分布を抑えるために、HCFLの直上に拡散板６を配置した。さらに、液晶表示装置の輝度向上を目的として、プリズムシート７や偏光反射板８を配置した。HCFLにはインバータ９が接続され、HCFLの点灯制御はインバータの駆動によって行われた。なお、これらをまとめてバックライトユニット１と称する。
【０１１２】
バックライトユニット１の直上には、バックライト（白色光源HCFL）からの光の透過量を調整し、画素毎に赤色、緑色、青色に光を分光するカラーフィルタを有する液晶素子２を配置した。
【０１１３】
液晶素子の断面概略図は図９に示す通りである。基板２１には、通常厚みが0.5mmのガラス基板を利用する。一方の基板２１Ａ上には、画素毎に電極（図９では図示されていない）を形成し、また、これら電極に電圧を供給する薄膜トランジスタ（TFT：Thin Film Transistor）を形成した。他方の基板２１Ｂには、画素毎にカラーフィルタ２５（赤色２５Ａ、緑色２５Ｂ、青色２５Ｃ）を形成した。そして、これら一対の基板表面には液晶分子を配列させるための配向膜２３を形成し、さらに基板間に液晶２４を挟持した。また、基板の外側には偏光板２２（２２Ａ、２２Ｂ）を配置した。
【０１１４】
最後に、バックライトユニット１と液晶素子２とを組み合わせ、筐体１０でカバーすることにより液晶表示装置を得た。
【０１１５】
バックライトユニットにおける光源の配置、及び反射板の構造を、本発明の構成としたものを、実施例１として作製した。作製した構造の中で、典型的な例について、特に具体的に下記する。画面サイズは、32〜42型、バックライト厚Dは、35〜65mmのバックライトユニットにおいて、光源のHCFLは、外径は10〜25φ、光源の一端のフィラメント-管端長さが、もう一端のフィラメント-管端長さより、10〜100%長い構造のものも用い、また、同じ長さのものも用いた。光源は2本を用い、光源の中心間距離pは、p/2Lが0.2〜0.35の範囲を満たす値とした。バックライト底面の両端(光源の外側)に突起構造を置いた。また、突起構造の中心位置の、画面幅中心からの長さbは、b/BLが0.6〜0.8を満たす値とした。また、突起構造厚hは、h/Dが、0.15〜0.4の範囲を満たす値とした。このとき、平坦部分の長さaは、a/Lが0.2〜0.5の範囲を満たす値とした。
【０１１６】
但し、本発明の構成は、上記に限らず、本明細書の要件を満たす全ての構成とする。
【０１１７】
また、本実施例では、バックライト反射板の側面(バックライト底面と拡散板底面の間にある反射板)が、バックライト底面となす角度(鋭角側)を、45°前後としたが、側面の角度は、この角度に限らず、さまざまな角度の構成が可能である。また、本明細では、便宜上、反射板と記載しているが、反射板としては、光を反射する機能を持つものであれば、板状に限らず、薄いシート状など、さまざまな形態や素材のものが使用可能である。また、一部で別な素材を用いることも可能である。
【０１１８】
今回の実施例1では、反射板の材料として、一般的に液晶TVに用いられている、可視光を高反射率で反射させる機能を持つ、白色のシート状フィルムを用いて形成した。
【０１１９】
そのとき、画面の短辺の側面、光源が突き出ている部分では、シートではなく、可視光を高反射率で反射させる機能を持つ、白色の樹脂を形成したものを用いた。
【０１２０】
また、突起構造も、反射板と同じシートを用いて、本発明の形状に形成したものを用いた。これは、反射板と一体化させ、継ぎ目なく形成することも可能である。
【０１２１】
また、突起構造の素材も、さまざまなものを用いることが可能である。上記した、可視光を高反射率で反射させる機能を持つ、白色の樹脂を形成して用いる等も可能である。
【０１２２】
従来例としては、一般的に市販されているバックライト及び液晶表示装置として、CCFLを8〜20数本用いているものを用いた。
【０１２３】
本実施例１の輝度、輝度効率、画質評価を行った。上記例示した構成で、中心輝度効率を比較した場合、従来例が4〜6cd/m2・W程度であり、本発明が10〜20cd/m2・Wであった。(ここでの消費電力は、バックライトユニットの消費電力とする。)
但し、これらの値は一例であり、サイズ、バックライト構成、光学構成、回路の効率、画面輝度、測定方法、環境条件、その他により大きく変化する。このため、本発明での効率は必ず上記の値となるものではなく、本発明の要件を満たす構成であっても、他の値となる場合も本発明としてあり得る。
【０１２４】
上記評価結果より、従来品の特性を大きく上回る高効率であり、かつ高画質なバックライト及び液晶表示装置を得ることができた。
【実施例２】
【０１２５】
本実施例２は、実施例１と比較して、光源の種類が異なる。実施例１ではHCFLを用いたが、本実施例では図６に示したCCFLを用いた。CCFLの管径は、3φ〜6φ程度の、様々な管径のものを使用した。CCFLを用いて、実施例1と同様に、本発明の要件を満たすバックライトユニット、及び液晶表示装置を作製し、実施例２とした。
【０１２６】
実施例２と、実施例1に示したものと同様の従来例との、発光特性を測定した結果、実施例1と同様に、従来例より大幅に輝度効率が向上していることがわかった。これより、本発明により、CCFLにおいても、高効率と高画質を両立した、バックライトユニット及び液晶表示装置を得ることができた。
【実施例３】
【０１２７】
本実施例３は、実施例１と比較して、光源の種類が異なる。実施例１ではHCFLを用いたが、本実施例では図８に示したEEFL(External Electrode Fluorescent Lamp、 外部電極管)を用いた。EEFLの管径は、3φ〜6φ程度の、様々な管径のものを使用した。EEFLを用いて、実施例1と同様に、本発明の要件を満たすバックライトユニット、及び液晶表示装置を作製し、実施例３とした。
【０１２８】
EEFLの作製は、HCFLやCCFLと比較して、電極部の形成が異なる。EEFLでは、ガラス管に蛍光体を塗布後、ガラス管の一方を封止、排気した後、放電媒体である水銀を導入し、ガラス管の他方を封じる。その後、例えば銅テープのようなフレキシブルな電極をガラス管の外部に配置する。
【０１２９】
このようなEEFLではガラス管自体がコンデンサーの役割を果たすためにバラストコンデンサが不要となり、一つのインバータ９により複数本のランプ５を点灯する多点灯駆動が可能である。このことは、CCFLに比べインバータ数を大きく削減できることから低コスト化が期待できる。
【０１３０】
従来例の蛍光体を用いたEEFLと、実施例３と、実施例1に示したものと同様の従来例との、発光特性を測定した結果、実施例1と同様に、従来例より大幅に輝度効率が向上していることがわかった。
【０１３１】
これより、本発明により、EEFLにおいても、高効率と高画質を両立した、バックライトユニット及び液晶表示装置を得ることができた。
【符号の説明】
【０１３２】
１…バックライトユニット、
２…液晶素子、
３…筐体（下）、
４…反射板、
５…光源（例えばHCFL）、
６…拡散板、
７…プリズムシート、
８…偏光反射板、
９…インバータ、
１０…筐体（上）、
１１…ガラス管、
１２…蛍光体、
１３…電極、
１４…放電媒体、
１５…突起構造、
２１…ガラス基板、
２２…偏光板、
２３…配向膜、
２４…液晶、
２５（２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ）…カラーフィルタ（赤色、緑色、青色）、
２６…スペーサ、
２７…画素電極、
２８…映像源
Ｌ…バックライトユニット上面の中央から端までの長さ、
LB…バックライト底面の中央から端までの長さ、
Ｄ…バックライトユニット内部の底面から上面までの長さ、
ａ…断面最も外側の光源の中央から突起構造までの長さ、
ｂ…バックライトユニット中央から突起構造中央までの長さ、
ｄ…バックライト厚さ方向の、光源の厚さ
ｈ…バックライトユニット内部の底面から突起構造最上部までの長さ、
ｐ…最も外側にある2つの光源の中心間長さ、
ｕ…バックライトユニット底面から光源底面までの長さ、
Bc…中心輝度、
Be…周辺輝度(画面端より画面幅の5%位置)
【図１（Ａ）（Ｂ）】
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【図１（Ｃ）】
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【図１（Ｄ）】
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【図２】
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【図３（Ａ）（Ｂ）】
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【図３（Ｃ）（Ｄ）】
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【図４（Ａ）（Ｂ）】
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【図４（Ｃ）】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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