專利名稱:光源器件以及使用它的液晶顯示器件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光源和一種使用該光源的液晶顯示(LCD)器件，尤其涉及一種使用發(fā)光二極管(LED)的光源器件和一種使用該光源器件的液晶顯示器件。
背景技術：
用于個人計算機或移動電話的LCD器件包括LCD面板和片狀光源器件。LCD面板的結(jié)構(gòu)為將液晶層插入到兩個基片之間，在LCD面板的后側(cè)提供片狀光源器件。
通常使用線性冷陰極管作為片狀光源器件的光源。但是，由于LED的較長壽命和卓越的發(fā)光特性，所以越來越多地使用LED作為片狀光源器件的光源。
在使用LED作為中等尺寸或大尺寸顯示器件的背光光源的情況下，為了獲得必要的亮度而需要大量的LED。而且，為了獲得白色照明光，使用發(fā)出不同的光的LED，所述光的波長分別對應于紅、綠和藍色的波長。
在使用這三種顏色的LED的情況下，有必要將這三種顏色混合并且將其顏色均勻地發(fā)射到顯示表面?zhèn)?。為了這個目的，除了通常的照明光導板以外，還需要混合光導板。在日本專利申請公報第2004-199967號和日本專利申請公報第2004-118205號(對應美國專利申請公報第2004/0061810A1號)中公開了一種使用這種LED作為光源的LCD器件的例子。
如圖1所示，LCD器件包括LCD面板108和用于照亮LCD面板108的光源器件120。光源器件120主要包括作為光源的LED101、混合光導板(下文稱為混合板)104和照明光導板(下文稱為照明板)105?；旌习?04接收從位于其一側(cè)的各個LED101中發(fā)出的光，并且在其中將各種光的顏色混合以產(chǎn)生白光，并且從其另一側(cè)將白光發(fā)射出來。照明板105接收從混合板104發(fā)射出的光，然后將來自其整個平面的光發(fā)射出去以照亮LCD面板108。在混合板104的入口表面附近配置LED101和反射器103。使用三種LED作為LED101，這三種LED分別發(fā)出不同波長的光，所述的波長分別對應紅色(R)、綠色(G)和藍色(B)。
反射器103對LED101所產(chǎn)生的光進行反射，并且將光導入混合板104中。反射器106位于混合板104的發(fā)射表面?zhèn)?。反射?06將光反射到照明板105的入口端面。按照如下方式配置反射器106，即，反射器106圍繞混合板104的發(fā)射表面和照明板105的一側(cè)表面。每個反射器103和106具有鏡面精加工的內(nèi)表面以有效地反射光。將LCD面板108配置在照明板105的顯示表面。光片107配置在照明板105和LCD面板108之間。光片107由散射片、保護片、棱鏡片等構(gòu)成。光片107對從照明板105發(fā)射出的光進行散射或會聚以便照亮LCD面板108。
反射板片109位于照明板105的后表面。反射片109在鋁框110的端部處彎曲，并且被固定物111固定到混合板104的上表面。反射片109對從照明板105的后表面發(fā)射出的光進行反射，這會導致反射光再次進入照明板105。在這種方式下，反射片109用于改善照明板105中的光的利用率。
接下來，參考圖1，描述傳播到LCD器件中的光。來自LED101的光直接進入混合板104的入口表面或者由反射器103反射進入混合板104的入口表面。已經(jīng)進入混合板104的入口表面的光在混合板104中傳播并混合。被充分混合之后已經(jīng)變成白光的光從混合板104的發(fā)射表面發(fā)射出來，并且進入反射器106。反射器106將從混合板104發(fā)射出的光反射到照明板105。已經(jīng)進入照明板105的光均勻地遍布在整個表面上并且從發(fā)射表面(照明表面)發(fā)射出來，該發(fā)射表面是位于配置了光片107和LCD面板108的一側(cè)的表面。從照明板105的后表面發(fā)出的光被反射片109所反射，因此再次進入照明板105。
但是，在具有作為光源的LED101的LCD器件中，如圖1所示，使用多個R、G和B的LED。由于分別從LED中所發(fā)出的光的強度不同，因此在照明板105的照明表面會引起顏色不均勻。
可以想到，可以考慮這樣一種方法作為降低顏色不均勻的方法，即，將為每個LED配置LED驅(qū)動電路，或者改變LED之間的間隔、每種顏色的配置、混合光導板的長度等等。但是，在采用上述降低顏色不均勻的方法情況下，必須改變其上安裝有LED的基片的布線，或者改變驅(qū)動電路。結(jié)果，存在一種問題，即背光結(jié)構(gòu)變得復雜并因此增加了制造背光的成本。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的光源器件包括照明光導板，該照明光導板從其一個主表面發(fā)射出自其端面所進入的光；混合光導板，設置在照明光導板的后側(cè)；以及多個點光源。該混合光導板具有入口表面和發(fā)射表面。
在混合光導板的入口表面附近設置了多個點光源。該多個點光源包括多個發(fā)射出顏色彼此不同的光的點光源。并且本發(fā)明的點光源包括設置在該點光源和混合光導板的入口表面之間的光通量控制膜。該光通量膜設置在如下的部分中，該部分降低了同色點光源中的具有最強光通量的點光源的光通量。
本發(fā)明的光源器件還包括在混合光導板的入口表面附近的反射膜。該反射膜對從所述點光源分別發(fā)射出的光進行反射。
在本發(fā)明的光源器件中，光通量控制膜可以配置在點光源的發(fā)光部分上、反射膜的反射表面上、或者混合光導板的入口表面上。遮光膜、吸光膜或者半透明膜可以用作光通量調(diào)節(jié)膜。LED可以用作本發(fā)明的光源器件的點光源。
在本發(fā)明的光源器件中，通過在如下部分中配置光通量膜從而降低顏色的不均勻性，所述部分降低了同色點光源中具有最強光通量的點光源的光通量。
本發(fā)明的光源器件可以用作LCD面板的光源，并且提供了一種LCD器件，在該LCD器件中降低了顏色的不均勻性。
從以下結(jié)合附圖的詳細描述中可以更加明了本發(fā)明的上述和其它目的、特征以及優(yōu)點，其中圖1示出了傳統(tǒng)LCD器件的結(jié)構(gòu)的截面圖；圖2示出了從后側(cè)觀察時的具有本發(fā)明第一實施例的光源器件的LCD器件的分解透視圖；圖3示出了沿圖2中的I-I線的LCD器件的主要部分的截面圖；圖4示出了在本發(fā)明第一實施例的光源器件的基片上安裝的LED的狀態(tài)的平面圖；圖5A示出了在本發(fā)明第一實施例的光源器件中的LED附近處的反射器的平面圖；圖5B示出了沿圖5A中的II-II線的截面圖；圖6示出了具有本發(fā)明第二實施例的光源器件的LCD器件的主要部分的截面圖；圖7示出了具有本發(fā)明第三實施例的光源器件的LCD器件的主要部分的截面 圖8示出了具有本發(fā)明第四實施例的光源器件的LCD器件的主要部分的截面圖。
具體實施方式如圖2、3和4所示，本發(fā)明的LCD器件包括LCD面板8和用于照亮LCD面板8的光源器件20。光源器件20包括作為光源的LED1和混合光導板(下文稱為混合板)4，該混合光導板對從LED發(fā)出的光進行混合。如圖4所示，LED1的陣列以多個LED配置在混合板4的側(cè)端面附近的方式安裝在基片2上。然后，設置反射器3以覆蓋LED1。按照混合板4被反射器3夾在中間的方式來設置混合板4。
LED1由多個LED構(gòu)成，其每一個發(fā)射出紅、綠或藍色的單色光。使用例如環(huán)氧樹脂基片的絕緣配線基片作為基片2。確定LED1的配置和數(shù)目，以使得被混合板4混合過的、從LED發(fā)出的光的顏色整體上變成白光。本發(fā)明的LCD器件的光源器件20還包括位于混合板4上方的照明光導板(下文稱為照明板)5。
在本發(fā)明的LCD器件中，在光源器件中存在LED，且由于LED1中的LED光通量較大而導致出現(xiàn)顏色不均勻的情況下(例如，圖3、6、7和8所示的LED1A)，通過在LED1A的光路中配置光通量控制膜來降低顏色不均勻性。
在本發(fā)明實施例中，如圖3所示，在LED1A的表面上配置遮光膜13A作為光通量控制膜。遮光膜13A降低了從LED1A的表面發(fā)出的光的量，從而能夠抑制從混合板4發(fā)出的光的顏色不均勻性。可以通過將黑色或灰色涂層施加到LED1A的表面從而形成遮光膜13A。這種涂層包括例如環(huán)氧樹脂等等。確定遮光膜13A的施加面積，以使得從LED1A的表面發(fā)出的光的量可以變成預定值。
作為其它遮光方式，可以使用由硅橡膠等制成的罩，或者使用在其表面具有孔的罩，或者使用由半透明樹脂制成的罩。使用諸如其中加入少量黑色素以調(diào)節(jié)透明度的熱塑性聚酯系(型)樹脂或熱塑性聚酰胺系(型)樹脂作為半透明樹脂。以LED1A被該罩覆蓋的方式來使用該罩。通過預先使用不同的孔徑比或透明度來制備所述罩，并且隨后根據(jù)LED1A的光發(fā)射密度來使用這些罩中的一個，這樣比較容易調(diào)節(jié)顏色的不均勻性。
反射器6設置在混合板4的發(fā)射表面4B的附近。反射器6也覆蓋了照明板5的入口部分5A。這可以有效地將從混合板4發(fā)出的光引導至照明板5。在照明板5的主表面上設置光片7。在光片7上設置LCD面板8。在照明板5的后側(cè)上設置反射片9，用以將光向LCD面板8反射。
通過將例如鋁(Al)、不銹鋼或者黃銅的金屬板結(jié)合到具有高反射率的膜上而獲得的合成材料可以用作上述反射器3和6。通過將銀(Ag)或Al沉淀到透明樹脂或者白色樹脂上而獲得的膜可以用作具有高反射率的膜。應注意到，反射器6的反射表面是圖3中的曲面，但是不限于曲面。例如，反射器6可以由以預定角度交叉的兩個反射平面形成。
混合板4和照明板5由透明材料例如丙烯酸樹脂或玻璃制成。通過將金屬例如Ag或Al的膜沉淀到由聚乙烯等制成的塑料片獲得了反射片，該反射片可以用作反射片9。光片7由散射片、保護片、棱鏡片等構(gòu)成。
LCD面板8包括薄膜晶體管(TFT)陣列基片(在該基片上以矩陣形式配置有多個TFT)、對置基片和注入到這兩個基片之間的液晶層。作為LCD面板8，可以使用與傳統(tǒng)LCD面板相同的面板。
如圖5A和5B所示，在反射器3上配置孔15。使用反射器3按如下方式覆蓋LED1，所述的方式是孔15分別覆蓋相應的LED1的各個光發(fā)射部分。在圖2中，附圖標記10、11和12分別示出了后蓋、底板和前蓋。
接下來，參考圖2和3描述本實施例的LCD器件的操作。這里，通過舉例來進行描述，所述的例子是在圖2的LED1之中存在導致顏色不均勻的LED的情況。在圖3中，由LED1A表示導致顏色不均勻的LED。從LED1發(fā)出的光直接或者由反射器3反射進入混合板4的入口表面4A。已經(jīng)進入混合板4的入口表面4A的光在混合板4中傳播并被混合。被充分混合從而成為白光的光從混合板4的發(fā)射表面4B出射，并進入反射器6。反射器6所反射的光進入照明板5的入口表面5A。已經(jīng)進入照明板5的光被反射片9反射，并且在照明板5的整個表面上均勻傳播。在LED1A的發(fā)射表面上形成遮光膜13A。
遮光膜13A限制了從LED1A的表面發(fā)出的光通量，并且在優(yōu)選值之內(nèi)調(diào)節(jié)該通量。因此，能夠抑制顏色不均勻的產(chǎn)生。
從照明板5的主表面發(fā)出的用于照明的光通過光片7進入LCD面板8。
接下來，參考圖6描述本發(fā)明第二實施例的具有光源器件的LCD器件。在圖6中，與圖3相同的附圖標記表示與圖3相同的元件。在上述本發(fā)明的光源器件的第一實施例中，作為光通量控制膜的遮光膜13A被配置在LED1A的表面上。
在本實施例的光源器件中，在反射器3的反射表面的預定部分上配置了光吸收膜13B作為光通量控制膜。也即，通過利用光吸收膜13B降低反射器3的反射率，從而對由LED1A發(fā)出后被反射器3反射的光的量進行調(diào)節(jié)。在圖6中，黑色或灰色樹脂材料被用作光吸收膜13B。
從LED1A發(fā)出的光被反射器3反射，然后進入混合板4的入口表面4A。作為樹脂膜材料，可以使用聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)樹脂、熱塑性聚酯系(型)樹脂或者熱塑性聚酰胺系(型)樹脂。根據(jù)光吸收膜13B的面積，改變了從LED1A發(fā)出之后被反射器3反射的光的量。當光吸收膜13B的面積變大時，從LED1A發(fā)出之后被反射器3反射的光的量會減小。
由于從LED1A發(fā)出的光的量太大，所以在引發(fā)顏色不均勻的情況下光吸收膜13B是有效的。在這種情況下，通過適當?shù)乜刂乒馕漳?3B的面積，可以防止產(chǎn)生顏色不均勻。應當注意，按照以下方式也能夠獲得類似效果。取代黑色或灰色樹脂膜，可以沿著LED1A的光路在反射器3的整個反射表面上粘貼半透明樹脂膜作為光吸收膜13B?？梢允褂美鏟ET的樹脂膜作為膜。
通過加入黑色色素可以調(diào)節(jié)半透明膜的光透射率。
使用通過將表-1所示的No.1-No.48的48個LED安排成一行而構(gòu)成的光源器件來研究形成在反射器3上的遮光膜的效果。
表-2是當沿所有方位將照明板5的表面分成五個(劃分區(qū)域)而沒有在反射器3中形成遮光膜時，在每個劃分區(qū)域的中心位置的中央上的顏色飽和差異的測量結(jié)果。ΔC*是在CIE(國家照明委員會)所定義的L*a*b*顏色系統(tǒng)中的顏色飽和差異。表-2中的X1-X25表示橫向的劃分區(qū)域的位置，而Y1-Y25表示縱向的劃分區(qū)域的位置。例如，中心劃分區(qū)域由X3Y3表示。盡管在表-2中作為ΔC*的值，客戶需要五個或小于五個，但是劃分區(qū)域X1Y5的顏色飽和差異ΔC*超過5為5.09。這很清楚是由于來自No.2的LED的紅光太強所導致的。作為遮光膜13B的寬度為2mm的黑PET膜以30微米的厚度貼在與No.2LED相對的部分反射器3的反射表面上。表-3是當粘貼該遮光膜13B時，再照明板5的每個劃分區(qū)域的ΔC*測量結(jié)果。在表-3中，X1Y5的ΔC*為3.58，并且其示出了通過該遮光膜13B改善了顏色飽和差異ΔC*。
表-1 各LED的配置
G綠色LED R紅色LED B藍色LED因此，可以通過將遮光膜配置到反射器的反射表面中從而減少進入顏色混合板4的光的量，其中該反射器與同色LED(例如，紅色)中的具有最大光量的LED(例如，No.2LED)相對。結(jié)果，能夠使得照明板5表面上的顏色飽和差異變小。
表-2在照明側(cè)的中心上的照明側(cè)顏色飽和差異ΔC*(在反射器表面上沒有遮光膜)。
表-3在照明側(cè)的中心上的照明側(cè)顏色飽和差異ΔC*(在靠近No.2LED的反射器部分的表面上具有遮光膜)。
接下來，參考圖7描述根據(jù)本發(fā)明第三實施例的LCD器件。在圖7中，與圖3相同的附圖標記表示與圖3相同的元件。在該實施例中，取代在本發(fā)明第一實施例中所描述的配置LED1A上的遮光膜13A，沿著從LED1A發(fā)出的光的光路將由半透明樹脂膜形成的半透明光通量控制膜13C粘貼在混合板4的入口表面4A上。作為半透明膜，可以使用如下材料通過將例如氧化鋁或者氧化鈦的光散射材料散布到具有透光性的合成樹脂中所形成的膜，其中所述的合成樹脂例如是丙烯酸樹脂、乙酸酯、聚碳酸酯、聚酯或者聚氨酯。
從LED1A發(fā)出的光被反射器3反射，并且進入混合板4的入口表面4A。由于半透明的光通量控制膜13C粘貼在入口表面4A上，所以使從LED1A發(fā)出之后被引入到混合板4中的光的量下降了。當半透明光通量膜13C變厚時，引入到混合板4的光的量減少了。在由于從LED1A發(fā)出的光通量太大而導致顏色不均勻的情況下，半透明光通量控制膜13C是有效的。在這種情況下，通過使用半透明膜的光通量控制膜13C能夠防止顏色不均勻的產(chǎn)生，其中所述半透明膜是通過對其厚度和向其加入的光散射材料的量適當?shù)剡M行控制而形成的。
接下來，參考圖8描述根據(jù)本發(fā)明第四實施例的LCD器件。在圖8中，與圖7相同的附圖標記表示與圖7相同的元件。在本實施例中，使用散熱板2A取代本發(fā)明第三實施例所描述的裝有LED1的基片2，并且進一步配置散熱片2B以與散熱板2A相接觸。在本實施例中，通過使用散熱板2A和散熱片2B，能夠獲得與第三實施例相類似的效果，并且能夠抑制LED1溫度的增加。順便提及，不言而喻，散熱板2A和散熱片2B也可以應用于上述第一和第二實施例的LCD器件中。
當結(jié)合特定的優(yōu)選實施例描繪本發(fā)明時，可以理解本發(fā)明所包含的主題不限于那些具體實施例。相反，本發(fā)明的主題可以包括所有的替換、修改和等同物，它們落入了在權(quán)利要求
書的精神和保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種光源器件，包括照明光導板，引導從其端面進入的光并且將該光從其一個主表面發(fā)射出去；混合光導板，設置在所述照明光導板的后側(cè)，該混合光導板具有入口表面和發(fā)射表面；多個點光源，設置在所述混合光導板的入口表面附近，該多個點光源包括發(fā)出顏色彼此不同的光的多個點光源；以及光通量控制膜，設置在所述點光源和所述混合光導板的入口表面之間，該光通量膜設置在這樣一個部分中，所述部分降低了同色點光源中具有最強光通量的點光源的光通量。
2.如權(quán)利要求
1所述的光源器件，還包括該光導板的入口表面附近的反射膜，該反射膜對分別從各點光源發(fā)出的光進行反射。
3.如權(quán)利要求
1所述的光源器件，其中所述光通量控制膜設置在該點光源的發(fā)光部分中。
4.如權(quán)利要3所述的光源器件，其中所述光通量控制膜選自遮光膜和半透明膜中的一個。
5.如權(quán)利要4所述的光源器件，其中所述遮光膜是黑色和灰色樹脂膜中的任一個，該樹脂膜形成在每個點光源的發(fā)光部分的部分表面上。
6.如權(quán)利要2所述的光源器件，其中所述光通量控制膜是配置在反射膜表面上的光吸收膜。
7.如權(quán)利要2所述的光源器件，其中所述光通量控制膜設置在反射膜的部分表面上，所述光吸收膜是黑色和灰色樹脂膜中的任一個。
8.如權(quán)利要2所述的光源器件，其中所述光通量控制膜是設置在反射膜表面上的半透明膜。
9.如權(quán)利要求
1所述的光源器件，其中所述光通量控制膜設置在混合光導板的入口表面上。
10.如權(quán)利要9所述的光源器件，其中所述光通量控制膜是半透明膜。
11.如權(quán)利要求
1所述的光源器件，所述點光源是發(fā)光二極管。
12.如權(quán)利要1所述的光源器件，其中所述點光源包括多個發(fā)光二極管，每個發(fā)光二極管至少發(fā)射出紅色、綠色和藍色的單色光束中的一種。
13.一種液晶顯示器件，包括液晶顯示面板；以及照亮液晶顯示面板的光源器件，其中該光源器件包括照明光導板，其引導從其端面進入的光并且將該光從其一個主表面發(fā)射出去；混合光導板，設置在所述照明光導板的后側(cè)，該混合光導板具有入口表面和發(fā)射表面；多個點光源，設置在所述混合光導板的入口表面附近，該多個點光源包括發(fā)出顏色彼此不同的光的多個點光源；以及光通量控制膜，設置在所述點光源和所述混合光導板的入口表面之間，該光通量膜設置在這樣一個部分中，該部分降低了同色點光源中具有最強光通量的點光源的光通量。
14.如權(quán)利要求
13所述的液晶顯示器件，其中該光源器件還包括在該光導板入口表面附近的反射膜，該反射膜對分別從各點光源發(fā)出的光進行反射。
15.如權(quán)利要求
13所述的液晶顯示器件，其中所述光通量控制膜設置在該點光源的發(fā)光部分中。
16.如權(quán)利要求
15所述的液晶顯示器件，其中所述光通量控制膜選自遮光膜和半透明膜中的。
17.如權(quán)利要求
16所述的液晶顯示器件，其中所述遮光膜是黑色和灰色樹脂膜中的任一個膜，該樹脂膜形成在每個點光源的發(fā)光部分的部分表面上。
18.如權(quán)利要求
14所述的液晶顯示器件，其中所述光通量控制膜是配置在反射膜表面上的光吸收膜。
19.如權(quán)利要求
14所述的液晶顯示器件，其中所述光通量控制膜設置在反射膜的部分表面上，所述光吸收膜是黑色和灰色樹脂膜中的任一個。
20.如權(quán)利要求
14所述的液晶顯示器件，其中所述光通量控制膜是設置在反射膜表面上的半透明膜。
21.如權(quán)利要求
13所述的液晶顯示器件，其中所述光通量控制膜設置在所述混合光導板的入口表面上。
22.如權(quán)利要求
21所述的液晶顯示器件，其中所述光通量控制膜是半透明膜。
23.如權(quán)利要求
13所述的液晶顯示器件，所述點光源是發(fā)光二極管。
24.如權(quán)利要求
13所述的液晶顯示器件，其中所述點光源包括多個發(fā)光二極管，每個發(fā)光二極管至少發(fā)出紅色、綠色和藍色的單色光束中的一種。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種光源和一種使用該光源的液晶顯示(LCD)器件。改善了由于液晶顯示(LCD)器件的LED光源而引起的顏色不均勻性。在LED光源和混合光導板的入口表面之間設置了光通量控制膜。該光通量控制膜設置在這樣一個部分中，該部分降低了在多個同色LED中的具有最強光通量的LED的光通量。
文檔編號F21V7/00GK1996129SQ200710002254
公開日2007年7月11日 申請日期2007年1月4日
發(fā)明者三上和明 申請人:Nec液晶技術株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan