專利名稱：背光裝置和液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于液晶顯示裝置(LCD)的背光裝置。具體而言，本發(fā)明涉及一種厚度薄的背光裝置和使用這種背光裝置的液晶顯示裝置。
背景技術(shù)：
厚度非常薄的電視接收器，例如液晶顯示裝置(LCD)或等離子顯示板(PDP)，已經(jīng)設(shè)計(jì)出來并被投入實(shí)際使用中，以替代自從電視機(jī)推廣以來就長久使用的陰極射線管顯示器(CRT)。在實(shí)踐中，使用液晶顯示板的液晶顯示裝置是非常有前途的顯示器類型，并且有望在未來被廣泛使用，因?yàn)樗试S低功率驅(qū)動(dòng)使用，而且可以以合理的成本獲得大尺寸的液晶板。
液晶顯示裝置的主流是采用這樣的背光系統(tǒng)的裝置，其中配置有彩色濾光鏡的光透射液晶顯示板由背光裝置從其背側(cè)進(jìn)行照明。作為用于背光裝置的光源，主要使用的是利用熒光管(CCFL，冷陰極熒光燈)輻射白光的熒光燈。
另一方面，考慮到CCFL使用包含在熒光管中的銀，因此可能對(duì)環(huán)境造成污染，所以發(fā)光二極管(LED)被認(rèn)為適于替代CCFL作為光源使用。隨著藍(lán)色發(fā)光二極管的開發(fā)，輻射三基色光，即綠光、紅光和藍(lán)光的三種發(fā)光二極管現(xiàn)在是適用的，而且可以通過混合這三種發(fā)光二極管發(fā)出的綠光、紅光和藍(lán)光來獲得高色純度的白光。通過使用這些發(fā)光二極管，作為背光裝置的光源，從液晶顯示板獲得的彩色光束可以在色純度方面得到提高，從而與使用CCFL的情況相比，可以大大地拓寬色彩還原的色域。
專利公報(bào)1日本已公開專利申請(qǐng)No.H07-191311圖1示出作為采用熒光燈作為光源的背光裝置的背光箱50。圖1A示出背光箱50的正視圖，圖1B示出沿圖1A中線X-X截取的背光箱50的剖視圖。其中，圖1B中示出的光透射/散射板53在用于說明熒光燈1如何布置的圖1A中沒有示出。
參照?qǐng)D1，背光箱50包括上端敞開的殼體50a、在殼體50a中平行布置的多個(gè)熒光燈51和設(shè)置用于封閉殼體50a的敞開端的光透射散射板53。在殼體50a的內(nèi)表面(內(nèi)側(cè)表面和內(nèi)底面)上，形成有用于散射和反射從熒光燈51發(fā)出的白光的反射表面52。
在背光箱50的光透射散射板53的頂部，設(shè)置了光透射液晶顯示板，以形成液晶顯示裝置。設(shè)置于背光箱50的光透射散射板53散射來自熒光燈51的直射光或從反射表面52反射的光，以產(chǎn)生色彩和亮度沒有波動(dòng)的均勻光量的白光。如此產(chǎn)生的白光通過表面光發(fā)射(surface light emission)輻射出來。背光箱50利用通過表面光發(fā)射所輻射的白光照明液晶顯示板。
具體而言，光透射散射板53經(jīng)過擴(kuò)大入射光的散射角度的處理或預(yù)設(shè)構(gòu)圖，例如用于防止由于多個(gè)熒光燈51在光透射/散射板53上由熒光燈51發(fā)射的直射光形成模糊的多個(gè)光源圖像而產(chǎn)生亮度波動(dòng)從而造成不規(guī)則亮度。光透射/散射板53也可以增加厚度來增強(qiáng)散射的效果。
但是，即使通過上述調(diào)節(jié)散射角度或構(gòu)圖的處理，由光透射散射板53實(shí)現(xiàn)了理想完美的散射，但是在發(fā)射白光的熒光燈51和光透射散射板53之間距離短，即如果背光箱50不足夠厚的情況下，仍然存在光透射散射板53上的光源圖像不能完全被消除的問題。
此外，如果如上所述，光透射散射板53具有增大的散射角或者經(jīng)過預(yù)設(shè)構(gòu)圖，則可能出現(xiàn)另一個(gè)問題，即相對(duì)于液晶顯示板的來自背光箱50的白光的垂直方向分量被過度削弱，從而急劇降低了正面亮度。
圖2示出了作用使用熒光燈作為光源的背光裝置的背光箱60。圖2A示出了背光箱60的正視圖，圖2B示出了沿圖2A中線X-X截取的背光箱60的剖視圖。其中，圖2B中示出的光透射/散射板63在用于說明紅色發(fā)光二極管61R、綠色發(fā)光二極管61G和藍(lán)色發(fā)光二極管61B如何布置的圖2A中沒有示出。
參照?qǐng)D2，背光箱60在上端敞開的殼體60a中包括多個(gè)紅色發(fā)光二極管61R、多個(gè)綠色發(fā)光二極管61G和多個(gè)藍(lán)色發(fā)光二極管61B，它們按照預(yù)定的順序和預(yù)定的彼此間隔布置。在殼體60a的敞開端中，安裝有光透射/散射板63，其具有與背光箱50的光透射/散射板相同的功能。在殼體60a的內(nèi)表面(內(nèi)側(cè)表面和內(nèi)底面)上，設(shè)置有用于散射和反射分別從殼體60a內(nèi)的紅色發(fā)光二極管61R、多個(gè)綠色發(fā)光二極管61G和多個(gè)藍(lán)色發(fā)光二極管61B輻射出的紅光、綠光和藍(lán)光的反射表面62。此外，在以下的說明中，紅色發(fā)光二極管61R、多個(gè)綠色發(fā)光二極管61G和多個(gè)藍(lán)色發(fā)光二極管61B總稱并簡稱為發(fā)光二極管61。
液晶顯示裝置是通過將光透射液晶顯示板(未示出)設(shè)置在背光箱60的光透射/散射板63上而構(gòu)造得到的。背光箱60通過反射表面62的反射和光透射散射板63的散射，將從發(fā)光二極管61發(fā)射的紅光、綠光和藍(lán)光混合成白光，該白光然后通過表面光發(fā)射和光照明被輻射到液晶顯示板(未示出)。
參照?qǐng)D2A，發(fā)光二極管61以預(yù)定的彼此間隔被布置在背光箱60的殼體60a中。這樣布置在背光箱60的殼體60a中的發(fā)光二極管61起到點(diǎn)光源的作用，從而各種顏色的光束不從相同點(diǎn)發(fā)射。所以，要在光透射/散射板63上均勻地混合色彩從而防止色彩和亮度波動(dòng)是非常困難的。
例如，如圖3B所示，當(dāng)背光箱60的殼體60a厚度減小，使得不能獲得如光透射/散射板63這樣遠(yuǎn)的距發(fā)光二極管61的足夠距離時(shí)，進(jìn)入光透射/散射板63的各種顏色的光束出現(xiàn)圖3A所示的光分布，使得不能實(shí)現(xiàn)充分的色彩混合。
圖3A示出了背光箱60的正視圖，顯示了發(fā)光二極管61的光分布狀態(tài)；圖3B是沿圖3A中線X-X截取的背光箱60的剖視圖。其中，為了說明從發(fā)光二極管61輻射出的紅色、綠色和藍(lán)色光束的光分布狀態(tài)，在圖3A中光透射散射板63沒有示出。
為了消除由光透射/散射板63的色彩混合獲得的白光的色彩和亮度波動(dòng)，從發(fā)光二極管61進(jìn)入光透射/散射板63的各種顏色的光束需要充分地重疊在一起，如圖4所示。這可以通過充分增大殼體60a的厚度從而在發(fā)光二級(jí)光61和光透射/散射板63之間提供足夠的距離來實(shí)現(xiàn)，如圖4B所示。這樣，即使與使用熒光燈51作為光源的背光箱50相比，使用發(fā)光二級(jí)光61作為光源的背光箱60也具有相當(dāng)大的厚度，因?yàn)闅んw60a的厚度必須增大。因此，使用發(fā)光二極管61作為光源的背光箱60具有防礙液晶裝置厚度減小的問題。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到本領(lǐng)域技術(shù)的上述狀況，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種可以減小用于照明液晶顯示板的白光的色彩或亮度波動(dòng)并且厚度減小的背光裝置，以及使用這種背光裝置的液晶顯示裝置。
為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供了一種用于照明液晶顯示板的下設(shè)型(subjacent type)背光裝置，該背光裝置包括光源，其布置在光輻射面敞開的一殼體中，使得所述光源朝向所述光輻射面，其中所述光源向所述光輻射面輻射光；光透射反射裝置，其布置在所述殼體中，用于限定出包括了所述光源的空間，其中所述光透射反射裝置透射一部分入射光，并反射另一部分入射光；以及透射散射裝置，其布置在所述殼體的所述光輻射面上，用于對(duì)透射穿過所述光透射反射裝置的光進(jìn)行散射并引發(fā)表面光輻射。所述殼體具有作為用于反射入射光的反射表面的內(nèi)表面。從所述光源輻射出的一部分光，在由所述光透射反射裝置在所述殼體中限定出的所述空間中，通過所述光透射反射裝置和所述反射表面被內(nèi)部反射。所述的一部分光然后透射穿過所述光透射反射裝置。
為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明還提供了一種液晶顯示裝置，其包括光透射液晶顯示板和用于照明所述液晶顯示板的下設(shè)型背光裝置，其中所述背光裝置包括光源，其布置在光輻射面敞開的一殼體中，使得所述光源朝向所述光輻射面，所述光源箱所述光輻射面輻射光；光透射反射裝置，其布置在所述殼體中，用于限定出包括了所述光源的空間，其中所述光透射反射裝置透射一部分入射光，并反射另一部分入射光；以及透射散射裝置，其布置在所述殼體的所述光輻射面上，用于對(duì)透射穿過所述光透射反射裝置的光進(jìn)行散射并引發(fā)表面光輻射。所述殼體具有作為用于反射入射光的反射表面的內(nèi)表面。從所述光源輻射出的一部分光，在由所述光透射反射裝置在所述殼體中限定出的所述空間中，通過所述光透射反射裝置和所述反射表面被內(nèi)部反射。所述的一部分光然后透射穿過所述光透射反射裝置。
根據(jù)本發(fā)明，用于照明液晶顯示板的下設(shè)型背光裝置包括光源，其布置在光輻射面敞開的一殼體中，使得所述光源朝向所述光輻射面，其中所述光源向所述光輻射面輻射光；光透射反射裝置，其布置在所述殼體中，用于限定出包括了所述光源的空間，其中所述光透射反射裝置透射一部分入射光，并反射另一部分入射光；以及透射散射裝置，其布置在所述殼體的所述光輻射面上，用于對(duì)透射穿過所述光透射反射裝置的光進(jìn)行散射并引發(fā)表面光輻射。
在所述殼體的內(nèi)表面上，設(shè)置有用于反射入射光的反射表面；并且從所述光源輻射出的一部分光，在由所述光透射反射裝置在所述殼體中限定出的所述空間中，通過所述光透射反射裝置和所述反射表面被內(nèi)部反射。所述的一部分光然后透射穿過所述光透射反射裝置，以實(shí)現(xiàn)表面光輻射。
這樣，從光源輻射出的這部分光在由透射反射裝置在殼體中限定出的空間中被反復(fù)反射，從而透射穿過所述光透射反射裝置，落在透射散射裝置上。因此，從光源輻射出的光在入射在透射散射裝置上之前被擴(kuò)散到一較寬的區(qū)域上，使得，即使在光源和透射散射裝置之間的距離被減小以減小背光裝置的厚度的情況下，也可以在減小來自光源的表面光輻射的色彩或亮度波動(dòng)方面獲得與光源和透射散射裝置被彼此充分分開的情況下相當(dāng)?shù)挠幸嫘Ч?br> 也就是說，在發(fā)射紅光的紅色發(fā)光二極管、發(fā)射綠光的綠色發(fā)光二極管和發(fā)射藍(lán)光的藍(lán)色發(fā)光二極管被用作光源的情況下，常規(guī)的技術(shù)必須將光源和透射散射裝置充分分開，以混合光的顏色從而產(chǎn)生色彩或亮度波動(dòng)減小的白色光。根據(jù)在殼體中設(shè)置光透射反射裝置的本發(fā)明，可以在不擴(kuò)大光源和透射散射裝置之間的間隔的情況下，減小色彩或亮度的波動(dòng)。
如果，在光源是熒光管的情況下，熒光管與透射散射裝置之間的間隔被縮小以減小背光裝置的厚度，則通過在殼體中設(shè)置光透射反射裝置，可以防止熒光管的陰影落在透射散射裝置上以及對(duì)其產(chǎn)生影響，從而進(jìn)一步減小色彩或亮度的波動(dòng)。
此外，當(dāng)在殼體中設(shè)置光透射反射裝置時(shí)，從給定發(fā)光二極管輻射出的光在入射在透射散射裝置上之前被擴(kuò)散在一較寬的區(qū)域上，因此，可以防止從光源輻射出的光局部地入射在透射散射裝置上，從而可以減少所使用的光源的數(shù)量，以大大地降低成本。
此外，通過在殼體中設(shè)置光透射反射裝置，從同一光源輻射出的光以大大擴(kuò)散開的狀態(tài)入射在透射散射裝置上。因此，即使降低了透射散射裝置的散射效果，也可以實(shí)現(xiàn)充分的色彩混合，從而可以減小透射散射裝置的厚度，由此例如抑制對(duì)光利用率的降低。


圖1A和1B示出了使用熒光燈作為光源的常規(guī)背光箱；圖1A是背光箱的正視圖，而圖1B是沿圖1A中的線X-X截取的剖視圖。
圖2A和2B示出了使用發(fā)光二極管作為光源的常規(guī)背光箱；圖2A是背光箱的正視圖，而圖2B是沿圖2A中的線X-X截取的剖視圖。
圖3A為一正視圖，示出了在背光箱的厚度減小情況下，從發(fā)光二極管輻射出的進(jìn)入光透射/散射板的光的分布狀態(tài)，而圖3B是沿圖3A中的線X-X截取的剖視圖。
圖4A為一正視圖，示出了在背光箱的厚度增大情況下，從發(fā)光二極管輻射出的進(jìn)入光透射/散射板的光的分布狀態(tài)，而圖4B是沿圖4A中的線X-X截取的剖視圖。
圖5示出了作為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式給出的彩色液晶顯示裝置。
圖6示出了設(shè)置于彩色液晶顯示裝置上的彩色液晶顯示板的濾色鏡。
圖7示出了設(shè)置于彩色液晶顯示裝置的背光箱。
圖8示出了設(shè)置于彩色液晶顯示裝置的背光箱。
圖9是用于驅(qū)動(dòng)彩色液晶顯示裝置的驅(qū)動(dòng)電路的框圖。
圖10示出了作為第一實(shí)施例的通過在全光透射板上構(gòu)圖形成全反射鏡而獲得的反射/透射板。
圖11示出了在設(shè)置有反射/透射板情況下從發(fā)光二極管輻射出的光的光路。
圖12示出了設(shè)置反射/透射板的有益效果。
圖13示出了作為第二實(shí)施例示出的其上氣相沉積有多層電介質(zhì)膜的反射/透射板的、從發(fā)光二極管輻射出的光的路徑。
圖14示出了作為第三實(shí)施例示出的通過在全透射板上構(gòu)圖形成多層電介質(zhì)膜而獲得的反射/透射板。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參照附圖詳細(xì)說明用于實(shí)施本發(fā)明的最佳模式。應(yīng)該理解，本發(fā)明并不限于這里說明的實(shí)施例，而是可以在不背離本發(fā)明的范圍的情況下被任意地改變。
本發(fā)明被應(yīng)用于如圖5所示構(gòu)造的下背光(subjacent backlight)型的彩色液晶顯示裝置100。
下背光型彩色液晶顯示裝置100由光透射型彩色液晶顯示板10和設(shè)置于彩色液晶顯示板10背側(cè)的背光箱40構(gòu)成。這種彩色液晶顯示裝置100可以設(shè)置有例如模擬調(diào)諧器或數(shù)字調(diào)諧器之類的用于接收表面波或衛(wèi)星波的接收器、用于分別處理接收器接收到的圖像信號(hào)或音頻信號(hào)的圖像信號(hào)處理單元或音頻信號(hào)處理單元、以及例如揚(yáng)聲器之類的用于輸出通過語音信號(hào)處理單元處理獲得的語音信號(hào)的音頻信號(hào)輸出單元。
光透射型彩色液晶顯示板10由彼此相對(duì)布置并且之間具有一間隙的玻璃制成的兩個(gè)透明基板(一個(gè)TFT基板11和一個(gè)反電極基板(counterelectrode substrate)12)和封閉在所述間隙中的液晶層(例如由扭轉(zhuǎn)向列液晶形成的)13構(gòu)成。TFT基板11設(shè)置有布置成矩陣圖案的信號(hào)線14和掃描線15、布置在信號(hào)線14和掃描線15的交點(diǎn)處的作為開關(guān)元件的薄膜晶體管16、以及像素電極17。薄膜晶體管16被掃描線15順序地選中，以將從信號(hào)線14提供來的圖像信號(hào)寫入相應(yīng)的像素電極17中。在反電極基板12的內(nèi)表面上形成有反電極18和濾色鏡19。
現(xiàn)在將說明濾色鏡19。濾色鏡19被分成用于各個(gè)像素的多個(gè)部分。例如，每個(gè)濾色鏡19被分成三個(gè)部分，即，對(duì)應(yīng)三基色的紅色濾光鏡CFR、綠色濾光鏡CFG和藍(lán)色濾光鏡CFB，如圖6所示。在濾色鏡陣列布置的圖案中，除了圖6所示的條狀圖案以外，還有三角形圖案和正方形圖案。
對(duì)于該彩色液晶顯示裝置100，上述光透射型彩色液晶顯示板10被夾在兩個(gè)極化板31、32之間，并在背光箱40以白光從背側(cè)照明顯示板時(shí)，根據(jù)有源矩陣系統(tǒng)被驅(qū)動(dòng)，從而顯示希望的全色圖像。
背光箱40通過表面光發(fā)射和輻射從彩色液晶顯示板10的背側(cè)對(duì)其進(jìn)行照明。參照?qǐng)D5，背光箱40由箱體單元20、以及光透射/散射板41、增亮膜42和另一光透射/散射板43構(gòu)成，所述箱體單元20設(shè)置有用于將從光源發(fā)出的光輻射到外部的開口20a，如下所述，并且所述光透射/散射板41、增亮膜42和光透射/散射板43從底側(cè)開始按此順序設(shè)置在開口20a中。
光透射/散射板41、43用于將從開口20a輻射來的光束散射和混合成在表面光輻射中沒有亮度和色彩波動(dòng)的均勻的白光。增亮膜42使得從開口20a輻射來的光沿著開口20a的法線取向，以增加表面光輻射中的正面亮度。此外，光透射/散射板43和增亮膜42并不是必須都提供的，可以根據(jù)彩色液晶顯示裝置100的整體性能來恰當(dāng)?shù)貨Q定是否使用這些元件以及這些元件的使用數(shù)量。
圖7和8示意性地示出箱體單元20。參照?qǐng)D7，箱體單元20使用紅色發(fā)光二級(jí)光21R、綠色發(fā)光二極管21G和藍(lán)色發(fā)光二極管21B作為光源。此外，在以下說明中，紅色發(fā)光二極管21R、綠色發(fā)光二極管21G和藍(lán)色發(fā)光二極管21B總稱并簡稱為發(fā)光二極管21。
發(fā)光二極管21以期望的順序成行布置在基板上，以形成發(fā)光二極管單元21n，其中n為自然數(shù)，如圖7所示。發(fā)光二極管在基板22上的陣列布置的順序例如可以是，使綠色發(fā)光二極管21G以相等的彼此間隔布置，紅色發(fā)光二極管21R和藍(lán)色發(fā)光二極管21B均交替地布置在相鄰的綠色發(fā)光二極管21G之間，如圖7所示。
根據(jù)由背光箱40照明的液晶顯示板10的尺寸，在作為箱體單元20的殼體的箱體殼體23中布置多個(gè)發(fā)光二極管單元21n。
箱體殼體23中的發(fā)光二極管單元21n可在箱體殼體23布置成使發(fā)光二極管單元21n的縱向處于水平方向，如圖7所示?；蛘?，發(fā)光二極管單元可以布置成使得發(fā)光二極管單元21n的縱向處于水平方向(未示出)，或者布置成使得該縱向部分處于水平方向、部分處于垂直方向(未示出)。
沿水平方向或沿垂直方向布置發(fā)光二極管單元21n的技術(shù)與迄今用于背光裝置的光源的CCFL的布置技術(shù)是相同的，因此，所積累的設(shè)計(jì)技巧可以被用于減少制造的成本或時(shí)間。
箱體殼體23的內(nèi)側(cè)面及其布置了發(fā)光二極管單元21n的內(nèi)底面被襯以反射表面24，該表面具有約為100％的反射率，并表現(xiàn)出散射效果。該反射表面24在箱體殼體23內(nèi)對(duì)從發(fā)光二極管21輻射出的光進(jìn)行內(nèi)部反射。
光透射/反射板25安裝在箱體殼體23中對(duì)應(yīng)于箱體殼體23的厚度D的大約一半的高度位置上，其平行于開口20a，并覆蓋作為光源的發(fā)光二極管單元21，如圖8所示。該光透射/反射板25具有部分透射并部分反射入射光的功能。從發(fā)光二極管21輻射出的光(直射光)或從發(fā)光二極管21輻射出并被反射表面24內(nèi)部反射的光(反射光)入射在該光透射/反射板25上。
通過在箱體殼體23中設(shè)置光透射/反射板25，光透射/反射板25限定的空間中從發(fā)光二極管21輻射出的各種顏色的光束的一部分不能穿過光透射/反射板25，它們僅在被反射表面24和光透射/反射板25多次內(nèi)部反射之后才能穿過該光透射/反射板。
在多次內(nèi)部反射之后，光束以各自不同的位置和各自隨機(jī)的角度入射在光透射/反射板25上。因此，在多次內(nèi)部反射之后，入射在光透射/反射板25上的各種顏色的光束最終穿過光透射/反射板25的整個(gè)表面而在較寬的范圍上照射在光透射/散射板41上，即使這些光束是從同一發(fā)光二極管21輻射來的。
也就是說，當(dāng)在箱體殼體23中設(shè)置光透射/反射板25時(shí)，類似增大箱體殼體23厚度從而在發(fā)光二極管21和光透射/散射板41之間提供足夠的距離的情況，入射在光透射/散射板41上的光的照射面積增大，由此可以獲得色彩和亮度波動(dòng)減小的白光。因此，從背光箱40輻射出的、照明彩色液晶顯示板的白光具有均勻的色彩和均勻的亮度，避免了色彩和亮度的波動(dòng)。
接下來將詳細(xì)說明設(shè)置在箱體殼體23中的光透射/反射板25。
在色彩混合之后從箱體單元20輻射出的白光穿過光透射/散射板41、增亮膜42和另一光透射/散射板43，從彩色液晶顯示板10的背面對(duì)其進(jìn)行照射。
液晶顯示裝置100例如由圖9所示驅(qū)動(dòng)電路200驅(qū)動(dòng)。
該驅(qū)動(dòng)電路200包括用于向彩色液晶顯示板10和箱體單元20提供驅(qū)動(dòng)電源的電源單元110、驅(qū)動(dòng)彩色液晶顯示板10的X驅(qū)動(dòng)電路120和Y驅(qū)動(dòng)電路、以及RGB處理電路150，來自外部的圖像信號(hào)以及通過設(shè)置于液晶顯示裝置100的接收單元(未示出)接收到的并經(jīng)圖像信號(hào)處理單元處理的圖像信號(hào)經(jīng)由輸入端子140提供給該RGB處理電路150。驅(qū)動(dòng)電路還包括連接至RGB處理電路150的圖像存儲(chǔ)器160和控制器170，以及用于控制對(duì)背光箱40的箱體單元20的驅(qū)動(dòng)的背光驅(qū)動(dòng)控制器180。
在該驅(qū)動(dòng)電路200中，經(jīng)由輸入端子140輸入的圖像信號(hào)由RGB處理電路150處理，例如經(jīng)過色度處理(chroma processing)。然后圖像信號(hào)從復(fù)合信號(hào)的狀態(tài)被轉(zhuǎn)換成RGB分立信號(hào)的狀態(tài)，以便于驅(qū)動(dòng)彩色液晶顯示板10，并且圖像信號(hào)在這種狀態(tài)下被提供給控制器170，同時(shí)還經(jīng)由圖像存儲(chǔ)器160給提供給X驅(qū)動(dòng)電路120。
控制器170還以與RGB分立信號(hào)相一致的預(yù)定時(shí)序控制X驅(qū)動(dòng)電路120和Y驅(qū)動(dòng)電路130，并用經(jīng)由圖像存儲(chǔ)器160提供給X驅(qū)動(dòng)電路120的RGB分立信號(hào)驅(qū)動(dòng)彩色液晶顯示板10，以顯示對(duì)應(yīng)于上述RGB分立信號(hào)的圖像。
背光驅(qū)動(dòng)控制器180由從電源單元110提供來的電壓產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制信號(hào)(PWM信號(hào))，以驅(qū)動(dòng)作為箱體單元20的光源的各個(gè)發(fā)光二極管21。一般，發(fā)光二極管具有以下特性，即其色溫取決于工作電流。這樣，為了實(shí)現(xiàn)可靠的彩色還原(即恒定的色溫)而同時(shí)具有希望的照度，必須利用脈沖寬度調(diào)制的信號(hào)來驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管21，以抑制色彩的變化。
用戶界面300用于選擇接收單元(未示出)接收到的頻道，調(diào)節(jié)來自聲音輸出單元(未示出)的輸出聲量，調(diào)節(jié)來自箱體單元20的用于照明彩色液晶顯示板10的白光的照度，以及調(diào)節(jié)白色平衡。
例如，如果使用者從用戶界面300調(diào)節(jié)了亮度，則一亮度控制信號(hào)經(jīng)由驅(qū)動(dòng)電路200的控制器170被發(fā)送給背光驅(qū)動(dòng)控制器180。該背光驅(qū)動(dòng)控制器180響應(yīng)于該亮度控制信號(hào)而改變用于紅色發(fā)光二極管21R、綠色發(fā)光二極管21G和藍(lán)色發(fā)光二極管21B的每一個(gè)的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的占空比，以實(shí)現(xiàn)對(duì)紅色發(fā)光二極管21R、綠色發(fā)光二極管21G和藍(lán)色發(fā)光二極管21B的驅(qū)動(dòng)控制。
在以下的實(shí)施例1-3中，將具體說明光透射/反射板25。
第一實(shí)施例首先，作為光透射/反射板25，可以設(shè)想出光透射/反射板25A，如圖10所示，該光透射/反射板25A由全透射板26構(gòu)成，在該全透射板26的一個(gè)主表面26a上通過構(gòu)圖形成有多個(gè)點(diǎn)狀的全反射鏡27，它們適于通過全反射來反射以預(yù)定入射角入射的光。全透射板26是板狀或膜狀的透明元件，由例如丙烯酸(acrylic)樹脂或聚碳酸酯形成，適于完全透射入射光。全透射板26上的全反射鏡27的數(shù)量由入射在光透射/反射板25上的光的透射和反射的比率決定。
參照?qǐng)D11，光透射/反射板25A布置在背光箱40的箱體單元20內(nèi)、箱體殼體23底部上的反射表面24和光透射/散射板41的光入射表面41a之間的大約中間位置上，使得其載有全反射鏡27的一個(gè)主表面26a朝向發(fā)光二極管21。
對(duì)于如上所述地安裝的光透射/反射板25A，從發(fā)光二極管21輻射出的光沿著以下描述的光路行進(jìn)。
首先，從發(fā)光二極管21發(fā)出的光入射在光透射/反射板25A上。入射在光透射/反射板25A上的光中，沒有入射在全反射鏡27上而是入射在全透射板26上的光直接透射穿過光透射/反射板25A，落在光透射/散射板41上，如圖11中實(shí)線箭頭所示，并從而在光透射/散射板41內(nèi)被散射。
另一方面，入射在全反射鏡27上的光根據(jù)入射角發(fā)生全反射，落在箱體殼體23的反射表面24上。入射在反射表面24上的光由此被反射而再次落在光透射/反射板25A上，如圖11中虛線箭頭所示。類似地，入射在光透射/反射板25A上的光或者從其中透射穿過，或者發(fā)生全反射。在被全反射鏡27全反射的光中，部分的光在反射表面24和全反射鏡27之間發(fā)生多次反射。但是，這樣的光最終入射在全透射板26上并透射穿過光透射/反射板25A。
因此，可以看到，如圖11所示，通過在箱體殼體23內(nèi)設(shè)置光透射/反射板25A，從發(fā)光二極管21輻射來的、穿過光透射/反射板25A進(jìn)入光透射/散射板41的光入射表面41a的光對(duì)光透射/散射板41的照射面積，比圖11中實(shí)線箭頭所示的直射光的照射面積大，增大的量如虛線箭頭所示。
以上顯示，與背光箱40的箱體殼體23中沒有設(shè)置光透射/反射板25A的情況相比，可以實(shí)現(xiàn)以下的有益效果，即實(shí)現(xiàn)了箱體殼體23的足夠的厚度和發(fā)光二極管21和光透射/散射板41的光入射表面41a之間的足夠的間隔，從而從發(fā)光二極管21輻射出的光在進(jìn)入光透射/散射板41之前被同心地?cái)U(kuò)散，從而被混合以減小光透射/散射板41上色彩和亮度的波動(dòng)，如圖12所示。
由于如上所述箱體殼體23的反射表面24的反射率約為100％，大約100％的從發(fā)光二極管21輻射來的光，通過在光透射/反射板25A以及反射表面24上的反射，最終透射穿過光透射/反射板25A，從而落在光透射/散射板41的光入射表面41a上。
因此，對(duì)于在其箱體殼體23中設(shè)置有光透射/反射板25A的背光箱40，可以在彩色液晶顯示板上照射色彩和亮度波動(dòng)顯著減小的白色。
此外，形成在全透射板26上的全反射鏡27的總面積比率越高，亮度分布越均勻，色彩和亮度的波動(dòng)越小。但是，如果全反射鏡27的比率太高，則在箱體殼體23中的多次反射的次數(shù)增多，可能導(dǎo)致入射在光透射/散射板41上的光減弱。原因在于，反射表面24的反射率不完全為100％，因而入射在發(fā)光二極管21上的光會(huì)被吸收。
所以，從背光箱40輻射來的光的利用率可以通過增大反射表面24的反射率以及減小對(duì)從背光箱40輻射來的光的吸收面積來提高。
應(yīng)該注意到，點(diǎn)狀全反射鏡27以均勻的間隔呈矩陣圖案形成在全透射板26的主表面26a的整個(gè)表面上。但是，全反射鏡27可以形成為不同于上述圖案的圖案。由于色彩和亮度的波動(dòng)受到發(fā)光二極管的數(shù)量和位置的影響，所以可以通過進(jìn)行靈活調(diào)節(jié)，來改變形成在全透射板26上的全反射鏡27的密度分布，或者部分地改變點(diǎn)的面積，以減小色彩和亮度波動(dòng)。
第二實(shí)施例光透射/反射板25可以構(gòu)造成光透射/反射板25B，其由基板上的多層電介質(zhì)膜形成，該多層電介質(zhì)膜由至少一個(gè)低折射率材料的薄膜和至少一個(gè)高折射率材料的薄膜構(gòu)成，從而能夠控制反射率(透射率)。反射率可以通過低折射率材料和高折射率材料的成份以及/或者薄膜的數(shù)量來任意地調(diào)節(jié)。
類似于第一實(shí)施例中示出的光透射/反射板25A，該光透射/反射板25B設(shè)置在背光箱40的箱體殼體23內(nèi)、箱體殼體23的底面上的反射表面24和光透射/散射板41的光入射表面41a之間的大約中間的位置上，如圖13所示。
對(duì)于如上所述地安裝的光透射/反射板25B，從發(fā)光二極管21輻射出的光沿著以下所述的光路行進(jìn)。
首先，從發(fā)光二極管21發(fā)出的光入射在光透射/反射板25B上。入射在光透射/反射板25B上的光按照光透射/反射板25B的反射率成比例地被透射或反射。
如圖13中實(shí)線箭頭所示，透射穿過光透射/反射板25B的光入射在光透射/散射板41上，以在其中發(fā)生散射。
另一方面，被光透射/反射板25B反射的光入射在箱體殼體23中的反射表面24上并被其反射，以再次入射在光透射/反射25B上。入射在光透射/反射板25B上的光根據(jù)光透射/反射板25B的反射率被成比例地透射(如圖13中虛線箭頭所示)和反射(如圖13中點(diǎn)線箭頭所示)。類似地，入射在光透射/反射板25B上的光被透射和反射。部分被光透射/反射板25B反射的光在反射表面24和光透射/反射板25B之間發(fā)生多次反射，直至被減弱。
因此，可以看到，如圖13所示，通過在箱體殼體23中設(shè)置光透射/反射板25B，從發(fā)光二極管21輻射來的、穿過光透射/反射板25B進(jìn)入光透射/散射板41的光入射表面41a的光對(duì)光透射/散射板41的照射面積比圖13中實(shí)線箭頭所示的直射光的照射面積大，增大的量如虛線箭頭和點(diǎn)線箭頭所示。
以上顯示，與背光箱40的箱體殼體23中沒有設(shè)置光透射/反射板25B的情況相比，可以實(shí)現(xiàn)以下的有益效果，即實(shí)現(xiàn)了箱體殼體23的足夠的厚度和發(fā)光二極管21和光透射/散射板41的光入射表面41a之間的足夠的間隔，從而從發(fā)光二極管21輻射出的光在進(jìn)入光透射/散射板41之前被同心地?cái)U(kuò)散，從而被混合以減小光透射/散射板41上色彩和亮度的波動(dòng)，如圖12所示。
入射在光透射/反射板25B上并被其反射的光在其被完全減弱之前一直被反射并同時(shí)被透射，如圖13所示。因此，與使用光透射/反射板25A的情況相比，利用光透射/反射板25B，從單個(gè)發(fā)光二極管21輻射出的光在更寬的區(qū)域上被散射。
因此，在其箱體殼體23中設(shè)置有光透射/反射板25B的背光箱40能夠?qū)⑸屎土炼炔▌?dòng)顯著減小的白光照射到彩色液晶顯示板上。
此外，光透射/反射板25B的反射率越高，亮度分布越均勻，色彩和亮度的波動(dòng)越小。但是，如果光透射/反射板25B的反射率太高，則在箱體殼體23中的多次反射的次數(shù)增多，可能導(dǎo)致入射在光透射/散射板41上的光被減弱。原因在于，反射表面24的反射率不完全為100％，由此入射在發(fā)光二極管21上的光會(huì)被吸收。
所以，從背光箱40輻射來的光的利用率可以通過增大反射表面24的反射率以及減小對(duì)發(fā)光二極管21的光的吸收面積來提高。
由于色彩和亮度的波動(dòng)受到發(fā)光二極管21的數(shù)量和位置的影響，所以可以通過靈活的調(diào)節(jié)，根據(jù)光透射/反射板25B的位置改變多層電介質(zhì)膜的膜厚或者高折射率材料層及/或低折射率材料層的數(shù)量，從而改變反射率，以減小色彩和亮度的波動(dòng)。
第三實(shí)施例作為光透射/反射板25，可以設(shè)想出如圖14所示的光透射/反射板25C。光透射/反射板25C體現(xiàn)了第一和第二實(shí)施例的組合。具體而言，類似于用于光透射/反射板25A的全透射板26上的全反射鏡27，通過構(gòu)圖將若干多層電介質(zhì)膜28形成為點(diǎn)狀，每個(gè)多層電介質(zhì)膜28由低折射率材料形成的薄膜和高折射率材料形成的薄膜的層疊組合構(gòu)成，所述低折射率材料形成的薄膜和高折射率材料形成的薄膜控制為反射(透射)。
光透射/反射板25C具有光透射/反射板25A和光透射/反射板25B組合的優(yōu)點(diǎn)。即，類似于光透射/反射板25B，光透射/反射板25C能夠?qū)ν干浯┻^光透射/反射板25C的光進(jìn)行散射，使之在更寬的區(qū)域上落在光透射/散射板41的光入射表面41a上。因此，從設(shè)置有這種光透射/反射板25C的背光箱40輻射出的白光可以顯著地避免色彩和亮度上的波動(dòng)。
此外，對(duì)于這種光透射/反射板25C，根據(jù)液晶顯示板的尺寸及/或背光箱40的結(jié)構(gòu)，例如發(fā)光二極管21的數(shù)量或位置，通過作為參數(shù)來調(diào)節(jié)多層電介質(zhì)膜28的點(diǎn)的數(shù)量以及/或者點(diǎn)的分布，調(diào)節(jié)點(diǎn)的面積，或者調(diào)節(jié)多層電介質(zhì)膜的膜厚或者低折射率薄膜或高折射率薄膜的層數(shù)，可以更加復(fù)雜地調(diào)節(jié)色彩和亮度的波動(dòng)。
通過在構(gòu)成彩色液晶顯示裝置100的背光箱40的箱體殼體23中設(shè)置上述部分透射并部分反射入射光的光透射/反射板25，不僅可以減小白光的色彩和亮度的波動(dòng)，而且可以顯著減小背光箱40的厚度。具體而言，對(duì)于用于照明23英寸的液晶顯示板且具有的發(fā)光二極管單元21n的包括了模制部分的高度在6到7mm量級(jí)的背光箱40，通過在箱體殼體23中設(shè)置光透射/反射板25，可以將箱體殼體23的厚度從常規(guī)系統(tǒng)中必須的大約8到10cm減小到2到5cm。
此外，通過設(shè)置光透射/反射板25，從發(fā)光二極管21輻射出的光可以在箱體殼體23的內(nèi)部中有效地分布，使得可以減少所使用的發(fā)光二極管的數(shù)量，從而降低成本。
在用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式中，發(fā)光二極管21被用作光源，設(shè)置于彩色液晶顯示裝置100的背光箱40中。但是，如果用熒光燈代替發(fā)光二極管21，類似地可以減小背光箱40的厚度，并顯著地減小色彩或亮度的波動(dòng)。另外，通過設(shè)置光透射/反射板25，從熒光燈輻射出的白光可以有效地分布在箱體殼體23內(nèi)的整個(gè)空間中，從而可以減少使用的熒光燈的數(shù)量，由此降低成本。
本發(fā)明不限于以上參照

的實(shí)施例，正如本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的，可以嘗試各種改變、替代或等同物，而不背離所附權(quán)利要求中界定的本發(fā)明的范圍。
本發(fā)明包含涉及2004年6月14日在日本提交的日本專利申請(qǐng)2004-176147，該申請(qǐng)的全部內(nèi)容通過引用被結(jié)合于此。
權(quán)利要求
1.一種用于照明液晶顯示板的下設(shè)型背光裝置，其包括光源，其布置在光輻射面敞開的一殼體中，使得所述光源朝向所述光輻射面，所述光源向所述光輻射面輻射光；光透射反射裝置，其布置在所述殼體中，用于限定包括所述光源的空間，所述光透射反射裝置透射一部分入射光，并反射另一部分入射光；以及透射散射裝置，其布置在所述殼體的所述光輻射面上，用于對(duì)透射穿過所述光透射反射裝置的光進(jìn)行散射并產(chǎn)生表面光輻射；所述殼體具有作為用于反射入射光的反射表面的內(nèi)表面；在由所述光透射反射裝置在所述殼體中限定出的所述空間中，從所述光源輻射出的一部分光通過所述光透射反射裝置和所述反射表面被內(nèi)部反射；然后，所述的一部分光透射穿過所述光透射反射裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的背光裝置，其中，所述光透射反射裝置由透射入射在所述光透射反射裝置上的光的光透射元件和在所述光透射元件上通過構(gòu)圖形成的用于通過全反射反射入射光的多個(gè)全反射鏡形成，使得入射在所述光透射反射裝置上并透射穿過所述光透射反射裝置的光與入射在所述光透射反射裝置上并被所述光透射反射裝置反射的光成一預(yù)定比率。
3.如權(quán)利要求1所述的背光裝置，其中，所述光透射反射裝置由透射入射光的一光透射元件和多個(gè)多層電介質(zhì)膜形成，每個(gè)所述多層電介質(zhì)膜由層疊在一起的至少一個(gè)高折射率膜和至少一個(gè)低折射率膜構(gòu)成，所述多層電介質(zhì)膜以一預(yù)定比例透射并反射入射光，使得入射在所述光透射反射裝置上并透射穿過所述光透射反射裝置的光與入射在所述光透射反射裝置上并被所述光透射反射裝置反射的光成一預(yù)定比率。
4.如權(quán)利要求1所述的背光裝置，其中，所述光透射反射裝置由基板元件和形成于其上的多層電介質(zhì)膜形成，所述多層電介質(zhì)膜各由層疊在一起的至少一個(gè)高折射率膜和至少一個(gè)低折射率膜構(gòu)成，使得入射在所述光透射反射裝置上并透射穿過所述光透射反射裝置的光與入射在所述光透射反射裝置上并被所述光透射反射裝置反射的光成一預(yù)定比率。
5.如權(quán)利要求1所述的背光裝置，其中，所述光源是發(fā)射紅光的紅色發(fā)光二極管、發(fā)射綠光的綠色發(fā)光二極管和發(fā)射藍(lán)光的藍(lán)色發(fā)光二極管。
6.如權(quán)利要求1所述的背光裝置，其中，所述光源為發(fā)射白光的熒光燈。
7.如權(quán)利要求1所述的背光裝置，其中，所述光透射反射裝置布置在所述殼體中，用于通過將所述殼體的內(nèi)部分成兩部分來限定所述空間。
8.一種液晶顯示裝置，其包括光透射液晶顯示板和用于照明所述液晶顯示板的下設(shè)型背光裝置，所述背光裝置包括光源，其布置在光輻射面敞開的一殼體中，使得所述光源朝向所述光輻射面，所述光源向所述光輻射面輻射光；光透射反射裝置，其布置在所述殼體中，用于限定包括所述光源的空間，所述光透射反射裝置透射一部分入射光，并反射另一部分入射光；以及透射散射裝置，其布置在所述殼體的所述光輻射面上，用于對(duì)透射穿過所述光透射反射裝置的光進(jìn)行散射并產(chǎn)生表面光輻射；所述殼體具有作為用于反射入射光的反射表面的內(nèi)表面；在由所述光透射反射裝置在所述殼體中限定出的所述空間中，從所述光源輻射出的一部分光通過所述光透射反射裝置和所述反射表面被內(nèi)部反射；然后，所述的一部分光透射穿過所述光透射反射裝置。
9.如權(quán)利要求8所述的背光裝置，其中，所述光透射反射裝置由透射入射在所述光透射反射裝置上的光的光透射元件和在所述光透射元件上通過構(gòu)圖形成的用于通過全反射反射入射光的多個(gè)全反射鏡形成，使得入射在所述光透射反射裝置上并透射穿過所述光透射反射裝置的光與入射在所述光透射反射裝置上并被所述光透射反射裝置反射的光成一預(yù)定比率。
10.如權(quán)利要求8所述的背光裝置，其中，所述光透射反射裝置由透射入射光的光透射元件和多個(gè)多層電介質(zhì)膜形成，每個(gè)所述多層電介質(zhì)膜由層疊在一起的至少一個(gè)高折射率膜和至少一個(gè)低折射率膜構(gòu)成，所述多層電介質(zhì)膜以一預(yù)定比例透射并反射入射光，使得入射在所述光透射反射裝置上并透射穿過所述光透射反射裝置的光與入射在所述光透射反射裝置上并被所述光透射反射裝置反射的光成一預(yù)定比率。
11.如權(quán)利要求8所述的背光裝置，其中，所述光透射反射裝置由基板元件和形成于其上的多層電介質(zhì)膜形成，所述多層電介質(zhì)膜由層疊在一起的至少一個(gè)高折射率膜和至少一個(gè)低折射率膜構(gòu)成，使得入射在所述光透射反射裝置上并透射穿過所述光透射反射裝置的光與入射在所述光透射反射裝置上并被所述光透射反射裝置反射的光成一預(yù)定比率。
12.如權(quán)利要求8所述的背光裝置，其中，所述光源是發(fā)射紅光的紅色發(fā)光二極管、發(fā)射綠光的綠色發(fā)光二極管和發(fā)射藍(lán)光的藍(lán)色發(fā)光二極管。
13.如權(quán)利要求8所述的背光裝置，其中所述光源為發(fā)射白光的熒光燈。
14.如權(quán)利要求8所述的背光裝置，其中所述光透射反射裝置布置在所述殼體中，用于通過將所述殼體的內(nèi)部分成兩部分來限定所述空間。
全文摘要
一種背光裝置和液晶顯示裝置，包括光源(21)，其布置在具有敞開的光投射面(20a)的殼體(23)中朝向該光投射面(20a)的位置上，以將光投射到光投射面(20a)；透射反射板(25)，其布置在殼體(23)中以形成包括光源(21)的空間，并且透射一部分入射光并反射一部分剩余的光；以及透射散射板(41)，其布置在殼體(23)的光投射面(20a)上，用來散射透射穿過透射反射板(25)的光以實(shí)現(xiàn)面發(fā)射。殼體(23)在其一內(nèi)表面上設(shè)置有反射面(24)，用來反射入射光。在由透射反射板(25)在殼體(23)中形成的空間中，一部分從光源(21)投射來的光被透射反射板(25)和反射面(24)內(nèi)部反射，從而透射穿過透射反射板(25)。
文檔編號(hào)H01L33/00GK1839340SQ20058000075
公開日2006年9月27日 申請(qǐng)日期2005年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月14日
發(fā)明者小竹良太, 河嵨利孝, 茂呂修司, 沖田裕之 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社