專利名稱：背光裝置及液晶顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將LED器件等用作其光源的表面發(fā)射型背光裝置，以及使用這種背光裝置的液晶顯示器，具體而言，涉及能夠?qū)崿F(xiàn)高色彩再現(xiàn)性(reproductivity)的背光裝置和液晶顯示器。
背景技術(shù)：
圖1示出了用于顯示圖像的液晶顯示器的一個構(gòu)造示例，所述液晶顯示器構(gòu)成計算機(jī)終端、移動電子設(shè)備或電視接收器。
通過在兩個偏振片(未示出)之間封入液晶形成液晶顯示板2，液晶顯示板2通過施加電壓改變液晶分子的方向進(jìn)而改變光透射率來顯示圖像。由于液晶顯示板2的液晶本身不能發(fā)光，所以背光裝置1從液晶顯示板2的背側(cè)進(jìn)行表面發(fā)光。
這種背光裝置1由用作光源的LED器件11B、11G和11R(以下，在其之間個體區(qū)別不重要時簡稱為LED11。在其他情況中以類似的方法提及這些LED器件)，導(dǎo)光板12，散射片13，BEF片14以及D-BEF片15構(gòu)成，這些部件如圖所示依次疊放并設(shè)置成與液晶顯示板2相對，背光裝置朝液晶顯示板2進(jìn)行表面發(fā)射。
作為表面發(fā)射的光源，背光裝置1的LED器件11B、11G、11R分別發(fā)射藍(lán)光Lb、綠光Lg和紅光Lr。如圖2所示，導(dǎo)光板12引導(dǎo)從LED器件11發(fā)射的藍(lán)光Lb、綠光Lg和紅光Lr的同時使其自然混合并形成白光Lw。
在圖1的示例中，為簡便起見，對于分別發(fā)射藍(lán)光Lb、綠光Lg和紅光Lr的LED器件11B、11G、11R的每一種僅提供一個，但在實際中，可以以預(yù)定比例提供多個相應(yīng)的LED器件11B、11G、11R。
如圖2所示，導(dǎo)光板12將通過導(dǎo)光路徑12A和反射路徑12B進(jìn)入的光引導(dǎo)至設(shè)置在導(dǎo)光板12頂面上的散射片13。
導(dǎo)光路徑12A和反射路徑12B設(shè)計成具有將LED器件11B、11G、11R發(fā)射的光自然混合成白光所必需的空間。例如，圖2中的寬度W和直徑R被設(shè)定成足以形成上述空間的預(yù)定尺寸。另外，導(dǎo)光路徑12A和反射路徑12B的材料為能夠以適當(dāng)反射率對光進(jìn)行反射以實現(xiàn)有效反射或?qū)Ч獾念A(yù)定材料。
導(dǎo)光板12具有其上例如形成有多個點(diǎn)以便盡可能均勻地將光出射至散射片13的每個部分，使得一些被引導(dǎo)的光被點(diǎn)反射并出射至散射片13一側(cè)。
例如，散射片13由0.25mm厚的聚碳酸酯膜制成，其通過散射從導(dǎo)光板12進(jìn)入的光的非均勻部分而使得進(jìn)入光均勻一致，并將得到的光束透射到BEF片14。
BEF(亮度增強(qiáng)膜)片(P分量的亮度增強(qiáng)片BEF系列為住友3M公司的產(chǎn)品名)14，將通過散射片13進(jìn)入的光的P分量之中的超過液晶顯示板2液晶視角(液晶顯示板2透射光束的用戶視角)之外的P分量會聚至視角內(nèi)。由于按照這種方式將即使穿過液晶顯示板2也不會被用戶看到的、液晶顯示板2的視角之外的光(P分量)會聚至觀察角內(nèi)，所以可以提高可視亮度。應(yīng)當(dāng)注意到，進(jìn)入BEF片的光的S分量原樣地被透射至D-BEF。
D-BEF片(S分量的亮度增強(qiáng)片)15將通過BEF片14進(jìn)入的光的S分量轉(zhuǎn)換成P分量，并類似于BEF片14，會聚超出液晶顯示板2視角的P分量光以及將經(jīng)會聚的光透射至液晶顯示板2。
液晶顯示板2(圖1)最初通過偏振片構(gòu)造成僅透射P分量。響應(yīng)于來自未示出的信號線的信號，液晶顯示板2通過每個像素單元控制液晶方向以及變化白光Lw的透射量以形成并顯示圖像，所述白光由LED器件11產(chǎn)生的光所形成并通過導(dǎo)光板12、散射片13、BEF片14和D-BEF片15進(jìn)入液晶顯示板。
應(yīng)當(dāng)注意到，除了圖1的示例，在實用新型專利公報No.Hei7-36347和JP-T2002540458中披露了背光裝置的一個示例，該背光裝置將LED用作光源，并自然混合LED器件所發(fā)射的藍(lán)光、紅光和綠光的光源。
專利文獻(xiàn)1實用新型公開No.7-36347，JP-T2002540458發(fā)明內(nèi)容可是，如圖1所示，當(dāng)LED器件11發(fā)射的光被自然混合時，所進(jìn)入的光有例如BR(品紅)、RG(黃色)、BG(青色)的光，以及所獲得的光束中除了藍(lán)光Lb、紅光Lr和綠光Lg原色光以外的它們的混合光，使得存在顏色不均勻(irregularities)的問題。應(yīng)注意到，在液晶顯示板2上設(shè)置有藍(lán)(B)、紅(R)和綠(G)的原色濾光片。
鑒于上述情況，做出了本發(fā)明，以在將例如LED器件用作光源的背光裝置中，在不發(fā)生顏色不均勻的情況下提高高色彩再現(xiàn)性。
權(quán)利要求1中披露的背光裝置為使用用于BGR三原色色彩混合的中繼分色鏡的一種裝置。本發(fā)明具有至少一個光學(xué)單元，其包括發(fā)射第一原色光(如，B，在下文中以類似的方式予以提及)的第一光源(B)，用于發(fā)射第二原色光(例如，G)的第二光源(G)，用于發(fā)射第三原色光(例如，R)的第三光源(R)，用于反射第一原色光(B)和/或透射其他原色光的第一鏡面體(mirror surface body)，用于反射第二原色光(G)和/或透射其他原色光的第二鏡面體，用于反射第三原色光(R)和/或透射其他原色光的第三鏡面體；以及混合從第一、第二和第三鏡面體透射的各色光并發(fā)射白光的色彩混合裝置。
權(quán)利要求2中披露的背光裝置為使用適用于BGR三原色色彩混合的交叉分色鏡的一種裝置。本發(fā)明的背光裝置具有至少一個光學(xué)單元，其包括用于發(fā)射第一原色光(B)的第一光源(B)，(用于反射第一原色光(B)的第一鏡面體)，用于發(fā)射第二原色光(G)的第二光源(G)，用于發(fā)射第三原色光(R)的第三光源(R)，(用于反射第三原色光(R)的第三鏡面體)，以及具有反射第一原色光(B)并透射第二原色光(G)的第一分色膜片和用于反射第三原色光(R)并透射第二原色光(G)的第二分色膜片的交叉分色裝置(cross dichroic device)，所述兩個分色膜片成X形，用于通過混合第一、第二和第三原色光發(fā)射白光。應(yīng)注意到，因為(用于反射第一原色光(B)的第一鏡面體)和(用于反射第三原色光(R)的第三鏡面體)并非必須元件，所以其在權(quán)利要求中可以省略。
權(quán)利要求3中披露的背光裝置為采用用于光學(xué)單元的偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，以便調(diào)準(zhǔn)發(fā)射光偏振方向的一種裝置。該背光裝置具有至少一個部件，其包括用于發(fā)射白光(W)的光源(W)，用于透射第一偏振波(P)并反射第二偏振波(S)的第一鏡面體，用于透射第一鏡面體反射的第二偏振波(S)的第二鏡面體，以及用于將第二鏡面體反射的第二偏振波(S)轉(zhuǎn)換成第一偏振波(P)的偏振轉(zhuǎn)換裝置(λ/2相差片)；其中將發(fā)射的偏振波與第一偏振波(P)一致地被發(fā)射。
權(quán)利要求4中披露的背光裝置為在色彩混合之后進(jìn)行行偏振轉(zhuǎn)換的一種裝置。也就是說，在權(quán)利要求3中披露的背光裝置中，光源(W)為通過混合從發(fā)射第一原色光(B)的第一光源(B)、發(fā)射第二原色光(G)的第二光源(G)以及發(fā)射第三原色光(R)的第三光源(R)所發(fā)射的各原色光而獲得的白光。
應(yīng)注意到，可任意地合并本發(fā)明的BGR原色的色彩混合和偏振轉(zhuǎn)換。即，借助權(quán)利要求3中的技術(shù)對各BGR原色進(jìn)行偏振轉(zhuǎn)換之后用權(quán)利要求1和2中的技術(shù)進(jìn)行色彩混合的情況，也包含在本發(fā)明的構(gòu)思中。
權(quán)利要求5中披露的液晶顯示裝置具有包括至少一個光學(xué)單元以及用于使用背光裝置表面發(fā)射的光顯示圖像的液晶顯示板的背光裝置。所述光學(xué)單元包括發(fā)射第一原色光(B)的第一光源(B)，用于發(fā)射第二原色光(G)的第二光源(G)，用于發(fā)射第三原色光(R)的第三光源(R)，用于反射第一原色光(B)和/或透射其他原色光的第一鏡面體，用于反射第二原色光(G)和/或透射其他原色光的第二鏡面體，用于反射第三原色光(R)和/或透射其他原色光的第三鏡面體；以及混合從第一、第二和第三鏡面體透射的各色光并發(fā)射白光的色彩混合裝置。
權(quán)利要求6中披露的液晶顯示裝置包括具有至少一個光學(xué)單元以及用于使用背光裝置表面發(fā)射的光顯示圖像的液晶顯示板的背光裝置。所述光學(xué)單元包括用于發(fā)射第一原色光(B)的第一光源(B)，用于發(fā)射第二原色光(G)的第二光源(G)，用于發(fā)射第三原色光(R)的第三光源(R)，以及具有反射第一原色光(B)并透射第二原色光(G)的第一分色膜片和用于反射第三原色光(R)并透射第二原色光(G)的第二分色膜片的交叉分色裝置，所述兩個分色膜片成于X形，用于通過混合第一、第二和第三原色光發(fā)射白光。
權(quán)利要求7中披露的液晶顯示裝置包括具有至少一個光學(xué)單元以及用于使用背光裝置表面發(fā)射的光顯示圖像的液晶顯示板的背光裝置。所述光學(xué)單元包括用于發(fā)射白光(W)的光源(W)，用于透射第一偏振波(P)并反射第二偏振波(S)的第一鏡面體，用于反射第一鏡面體反射的第二偏振波(S)的第二鏡面體，以及用于將第二鏡面體反射的第二偏振波(S)轉(zhuǎn)換成第一偏振波(P)的偏振轉(zhuǎn)換裝置(λ/2相差片)；其中將發(fā)射的偏振波與第一偏振波(P)一致地被發(fā)射。
根據(jù)本發(fā)明，在將發(fā)光二極管裝置用作光源的背光裝置中，從發(fā)光二極管裝置發(fā)射的藍(lán)光Lb、綠光Lg和紅光Lr被分色鏡混合，以便在沒有發(fā)生色彩不均勻的情況下僅光學(xué)地混合Lb、Lr和Lg純色光。因此，可向液晶顯示板2表面發(fā)射具有高色純度和高色彩再現(xiàn)性的白光Lw。特別地，本發(fā)明可應(yīng)用于需要高圖像質(zhì)量的電視接收器等的背光裝置。


圖1為示出了常規(guī)背光裝置構(gòu)造的透視圖；圖2為圖1中導(dǎo)光板的橫截面圖；圖3為示出了應(yīng)用了本發(fā)明的背光裝置構(gòu)造的透視圖；圖4為示出了圖3中光學(xué)單元的一構(gòu)造示例的示意圖；圖5為示出了圖3中光學(xué)單元的另一構(gòu)造示例的示意圖；圖6為示出了圖3中LED器件、光學(xué)單元和導(dǎo)光板之間的一種連接關(guān)系的示意圖；圖7為示出了圖3中LED器件、光學(xué)單元和導(dǎo)光板之間的另一種連接關(guān)系的示意圖；圖8為示出了圖3中LED器件、光學(xué)單元和導(dǎo)光板之間的又一種連接關(guān)系的示意圖；圖9為示出了圖3中光學(xué)單元另一構(gòu)造示例的示意圖；圖10為應(yīng)用了本發(fā)明的另一背光裝置構(gòu)造的透視圖；圖11為圖10中光學(xué)單元的橫截面圖；圖12為應(yīng)用了本發(fā)明的又一背光裝置構(gòu)造的透視圖；圖13為示出了圖12中光學(xué)單元的一構(gòu)造示例的示意圖；圖14為示出了圖12中光學(xué)單元的另一構(gòu)造示例的示意圖；圖15為應(yīng)用了本發(fā)明的又一背光裝置構(gòu)造的透視圖；圖16為示出了圖15中光學(xué)單元的一構(gòu)造示例的示意圖；圖17為示出了圖15中光學(xué)單元的另一構(gòu)造示例的示意圖；圖18為應(yīng)用了本發(fā)明的背光裝置的另一構(gòu)造的透視圖；圖19為示出了圖18中光學(xué)單元的一構(gòu)造示例的示意圖；以及圖20為示出了圖18中光學(xué)單元的另一構(gòu)造示例的示意圖。
具體實施例方式
以下描述本發(fā)明的實施例，可是這種說明傾向于確定說明書中限定的本發(fā)明。因此，即使有一個實施例沒有在上述實施例中予以說明，這也并不意味著該實施例不符合本發(fā)明。相反，即使以下按照一個實施例對其進(jìn)行描述，但并不意味著該實施例不符合本發(fā)明以外的任何發(fā)明。
在下文中，參照附圖描述本發(fā)明的實施例。
第一實施例圖3示出了應(yīng)用了本發(fā)明的背光裝置51的一構(gòu)造示例。本實施例為采用中繼分色鏡系統(tǒng)(relay diachroic mirror system)進(jìn)行BGR原色光色彩混合的示例。在背光裝置51中，光學(xué)單元61和導(dǎo)光板62被設(shè)置替代圖1中導(dǎo)光路徑12A和反射路徑12B。因為其他部分與圖1中的情況相類似，故適當(dāng)?shù)厥÷赃@些部分的說明。
作為圖1和3中所示的背光裝置，存在其中LED器件或CCFL(冷陰極熒光燈)被設(shè)置在導(dǎo)光板側(cè)表面上的邊光型(edge light type)，以及其中多個燈和LED光源直接設(shè)置在液晶顯示板下面的直接型(也稱作面光型(arealight)或背光型)。在此將邊光型作為一個示例來說明，可是如以下所述，本發(fā)明同樣能夠以類似的方式適用于直接型。
LED器件11B、11R、11G和導(dǎo)光板62接合至光學(xué)單元61。
在光學(xué)單元61的內(nèi)部，如圖4中光學(xué)單元61的透視圖和圖5中從上方觀看得到的光學(xué)單元61的截面圖所示，設(shè)置有透射綠光Lg和紅光Lr并反射藍(lán)光Lb的分色鏡71B，透射藍(lán)光Lb和紅光Lr并反射綠光Lg的分色鏡71G，以及透射綠光Lg和藍(lán)光Lb并反射紅光Lr的分色鏡71R，并且它們透射或反射LED器件11B、11R、11G發(fā)射的光以便混合并形成白光Lw。另外，設(shè)置了用于進(jìn)行全反射的反射鏡72，使得分色鏡71B、71G、71R形成的白光Lw能夠進(jìn)入導(dǎo)光板62。
換句話說，LED器件11B發(fā)射的藍(lán)光(Lb)被分色鏡71B朝向分色鏡71G反射。
混合有由分色鏡71B反射并透射通過分色鏡71G的藍(lán)光Lb以及從LED器件11G發(fā)射并由分色鏡71G反射的綠光Lg的光(Lb+Lg)朝分色鏡71R發(fā)射。
混合了從分色鏡71G發(fā)射并透射通過分色鏡71R的藍(lán)光和綠光的混合光以及從LED器件11R發(fā)射并由分色鏡71R反射的紅光(Lr)的光(Lb+Lg+Lr)朝全反射鏡72發(fā)射(即，白光Lw朝全反射鏡72發(fā)射)。
藍(lán)光、綠光和紅光的混合光(Lb+Lg+Lr＝Lw白光)從全反射鏡72朝導(dǎo)光板62發(fā)射。
導(dǎo)光板62引導(dǎo)光學(xué)單元61發(fā)射的白光Lw，并將通過預(yù)定結(jié)構(gòu)被有效地均勻化的光(例如，通過在其底部上形成點(diǎn)以便讓點(diǎn)反射一些被引導(dǎo)光而使發(fā)射的光均勻的結(jié)構(gòu))引導(dǎo)至散射片13。
如上所述，不同于自然混合的常規(guī)情況，藍(lán)光Lb、綠光Lg和紅光Lr被分色鏡71強(qiáng)制混合，以便僅光學(xué)地混合純藍(lán)光Lb、純綠光Lg和純紅光Lr。因此，將LED器件用作其光源的背光裝置可以表面發(fā)射(surface emit)能夠使液晶顯示板2再現(xiàn)高彩色(high color)(所謂更高色彩純度)同時抑制發(fā)生色彩不均勻的白光。
應(yīng)當(dāng)注意到在圖3的示例中，為簡單起見，對于分別發(fā)射藍(lán)光Lb、綠光Lg和紅光Lr的LED器件11B、11G和11R的每一種僅設(shè)置了一個，可是，每種LED器件11B、11G和11R可以按照預(yù)定比例成倍地設(shè)置。另外，光學(xué)單元61的構(gòu)造(分色鏡71和全反射鏡72的布置)可根據(jù)LED器件的數(shù)量或連接位置進(jìn)行改變。
另外，在圖3的示例中，如圖6所示沿水平方向設(shè)置和連接LED器件11、光學(xué)單元61和導(dǎo)光板62，可是，也可以如圖7或8所示進(jìn)行連接。在光學(xué)單元61設(shè)置在導(dǎo)光板62下方的情況中，如圖7所示，LED器件11和光學(xué)單元61的分色鏡71(未示出)被設(shè)置在圖7紙的背向，而將全反射鏡72設(shè)置在導(dǎo)光板62中，使得混合光(白光Lw)被引至導(dǎo)光板62。
在圖8所示示例的情況中，光學(xué)單元61設(shè)置在導(dǎo)光板62的下側(cè)上。即，這是適用于前述直接型背光裝置的一個示例。在此情況中，LED器件11B、11G和11R與光學(xué)單元61相連。分色鏡71(未示出)設(shè)置在光學(xué)單元61的內(nèi)部，使得分色鏡71混合的白光Lw直接進(jìn)入導(dǎo)光板62。
此外，除了LED器件11B、11G和11R設(shè)置在光學(xué)單元61下方的這種布置外，如圖9所示，其也可以這樣配置，即芯片型LED器件11B、11G、11R，分色鏡71B、71G、71R和全反射鏡72設(shè)置在一個平面內(nèi)以形成直接型平面LED背光裝置。
第二實施例圖10示出了應(yīng)用了本發(fā)明的背光裝置101的一構(gòu)造示例。本實施例為采用交叉分色鏡系統(tǒng)(cross dichroic mirror system)進(jìn)行BGR原色光色彩混合的示例。在背光裝置101中，光學(xué)單元111被設(shè)置替代圖3中背光裝置51的光學(xué)單元61。因為其他部分與圖3中的情況相類似，故省略對這些部分的說明。
類似于光學(xué)單元61，LED器件11B、11G、11R和導(dǎo)光板62與光學(xué)單元111相連。在光學(xué)單元111的內(nèi)部，如圖11中從上方觀察得到的光學(xué)單元111的橫截面圖所示，對應(yīng)LED器件11R、11B和11G設(shè)置分色鏡121R、分色鏡121B和交叉分色鏡122。
分色鏡121R反射紅光Lr并透射其他顏色光，而分色鏡121B反射藍(lán)光Lb并透射其他顏色光。交叉分色鏡122具有反射紅光Lr并透射其他顏色光的反射鏡(a)和反射藍(lán)光Lb并透射其他顏色光的反射鏡(b)彼此交叉的結(jié)構(gòu)。
從LED器件11R發(fā)射的紅光Lr被分色鏡121R反射并朝交叉分色鏡122方向行進(jìn)。從LED器件11B發(fā)射的藍(lán)光Lb被分色鏡121B反射并朝交叉分色鏡122方向行進(jìn)。從LED器件11G發(fā)射的綠光Lg直接朝交叉分色鏡122方向發(fā)射。
從分色鏡121R進(jìn)入的紅光Lr和從分色鏡121B進(jìn)入的藍(lán)光Lb被交叉分色鏡122反射并從其出射表面射出。LED器件11G發(fā)射的綠光Lg通過交叉分色鏡122并從上述表面射出。
因此，從光學(xué)單元111(交叉分色鏡122)朝導(dǎo)光板62發(fā)射強(qiáng)制混合了藍(lán)光Lb、綠光Lg和紅光Lr的白光(Lb+Lg+lr＝Lw)。
導(dǎo)光板62引導(dǎo)從光學(xué)單元111進(jìn)入的白光Lw，并將通過預(yù)定結(jié)構(gòu)被有效均勻化的白光有效地引至散射片13。
如上所述，因為通過使用分色鏡121R、121B和交叉分色鏡122強(qiáng)制混合藍(lán)光Lb、綠光Lg和紅光Lr，所以相比于圖3中所示的使用全反射鏡72的光學(xué)單元61，能夠?qū)⒐鈱W(xué)單元111的尺寸形成得更小(反射鏡的數(shù)量減少一個)。另外，類似于光學(xué)單元61，因為僅光學(xué)地混合純藍(lán)光Lb、純紅光Lr和純綠光Lg，所以能夠抑制色彩不均勻的發(fā)生。
第三實施例圖12示出了應(yīng)用了本發(fā)明的背光裝置的一構(gòu)造示例。本實施例采用光學(xué)單元的用于調(diào)準(zhǔn)發(fā)射偏振方向的偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。在背光裝置151中，LED器件161和光學(xué)單元162被設(shè)置替代圖3中背光裝置51的LED器件11和光學(xué)單元61。另外，省略圖3中背光裝置51的D-BEF片15。
發(fā)射白光Lw的LED器件161和導(dǎo)光板62與光學(xué)單元162相連。在光學(xué)單元162內(nèi)部，如圖13中從上方觀察得到的光學(xué)單元162的橫截面圖所示，對應(yīng)于LED器件161設(shè)置偏振分束器171、反射鏡172和λ/2相差片173。
偏振分束器171(偏振分束器PBS)會聚并透射LED器件161發(fā)射的白光Lw中的P分量光，在將其朝導(dǎo)光板62發(fā)射的同時朝反射鏡172反射S分量光。應(yīng)當(dāng)注意到，偏振分束器171將白光Lw偏振分束成兩個線性偏振(P偏振和S偏振)，使之分別具有相同的強(qiáng)度和垂直的偏振方向。
反射鏡172反射偏振分束器171反射的S分量并將其朝λ/2相差片173發(fā)射。
λ/2相差片173將從反射鏡172發(fā)射的S分量光轉(zhuǎn)換成P分量光，并將其朝導(dǎo)光板62發(fā)射。
因此，從光學(xué)單元162朝導(dǎo)光板62發(fā)射LED器件161發(fā)射的白光Lw的P分量光以及通過λ/2相差片173從S分量光轉(zhuǎn)換而成的P分量光(兩部分P分量光線)。
如上所述，因為朝導(dǎo)光板62發(fā)射LED器件161發(fā)射白光Lw的P分量光和從白光Lw的S分量轉(zhuǎn)換成的P分量光(來自一個光源的多束光線)，故相對于向?qū)Ч獍?2發(fā)射一束白光線LW的情況而言，改善了將LED器件用作光源的背光裝置中的背光利用率。換句話說，從白光Lw發(fā)射的P+S分量光中，原來未使用的S分量被轉(zhuǎn)換成P分量并被再次使用，從而背光的利用率提高至兩倍。
另外，因為僅有P分量光進(jìn)入導(dǎo)光板62，所以不需要上述用于將S分量轉(zhuǎn)換成P分量的D-BEF片，背光裝置151的成本中可以減少D-BEF片的成本，并且還可以減小背光裝置151的厚度。
應(yīng)注意到，在圖12所示的背光裝置的示例中，為簡單起見，分別只設(shè)置了一個LED器件161、偏振分束器171、反射鏡172和λ/2相差片173，但是也可以按照預(yù)定比例成倍地設(shè)置這些元件。
在此情況中，可通過按順序布置圖13中所示的結(jié)構(gòu)構(gòu)造所述背光裝置，或如圖14所示，通過對稱地設(shè)置LED器件161、偏振分束器171、反射鏡172和λ/2相差片173構(gòu)造所述背光裝置。在圖14的示例中，對稱設(shè)置兩對偏振分束器171、反射鏡172和λ/2相差片173。由于將它們設(shè)置成上述對稱結(jié)構(gòu)，所以可以將光學(xué)單元162形成得更緊湊，并能實現(xiàn)背光裝置151中的光均衡性。
第四實施例圖15示出應(yīng)用了本發(fā)明的背光裝置201的一構(gòu)造示例。本實施例為在BGR原色光色彩混合之后進(jìn)行偏振轉(zhuǎn)換的一示例。在背光裝置201中，強(qiáng)制混合來自LED器件11B、11G和11R的光束的光學(xué)單元61(圖3)被設(shè)置替代圖12中背光裝置151的LED器件161。
在此情況中，如圖16所示，光學(xué)單元162的偏振分束器171會聚并透射來自光學(xué)單元61的白光(Lb+Lg+Lr＝Lw)的P分量，其中所述白光是通過強(qiáng)制混合LED器件11B、11G和11R發(fā)射的藍(lán)光Lb、綠光Lg和紅光Lr得到的，偏振分束器將P分量發(fā)射至導(dǎo)光板62的同時朝反射鏡172反射S分量光。
反射鏡172反射偏振分束器171反射的S分量，并將其朝λ/2相差片173發(fā)射。λ/2相差片173將反射鏡172發(fā)射的S分量光轉(zhuǎn)換成P分量光，并將其朝導(dǎo)光板62發(fā)射。
因此，在該示例中，從光學(xué)單元162朝導(dǎo)光板62發(fā)射通過光學(xué)單元61強(qiáng)制混合LED器件11B、11G和11R發(fā)射的光而獲得的白光的P分量光以及從S分量光轉(zhuǎn)換成的P分量光。
如上所述，從LED器件11B、11G和11R發(fā)射的藍(lán)光Lb、綠光Lg和紅光Lr被光學(xué)單元61強(qiáng)制混合并形成白光Lw，并且光學(xué)單元162再次使用一直未被使用的S分量光，以便提高將LED器件用作光源的背光裝置中的色彩純度和光利用率。
應(yīng)注意到，在圖15中，使用了利用分色鏡71和全反射鏡72強(qiáng)制混合光束的光學(xué)單元61，可是如圖17所示，也可以使用利用圖10中所示的交叉分色鏡122強(qiáng)制混合光束的光學(xué)單元111來替代光學(xué)單元61。
第五實施例圖18示出了應(yīng)用了本發(fā)明的背光裝置251的一構(gòu)造示例。本實施例為在偏振轉(zhuǎn)換之后進(jìn)行BGR原色光色彩混合的一示例。在背光裝置251中，對應(yīng)LED器件11R、11G和11B設(shè)置光學(xué)單元(用于將S分量轉(zhuǎn)換成P分量的單元)162R、162G和162B，用以替代圖3中的背光裝置51的LED器件11。
換句話說，在該示例中，如圖19所示，從光學(xué)單元162B發(fā)射的藍(lán)光Lb的P分量以及從藍(lán)光Lb的S分量轉(zhuǎn)換而成的P分量、從光學(xué)單元162G發(fā)射的綠光Lg的P分量以及從綠光Lg的S分量轉(zhuǎn)換而成的P分量、以及從光學(xué)單元162R發(fā)射的紅光Lr的P分量以及從紅光Lr的S分量轉(zhuǎn)換而成的P分量分別通過光學(xué)單元61被強(qiáng)制混合，并從光學(xué)單元61朝導(dǎo)光板62發(fā)射。
如上所述，一直沒有使用的S分量光被光學(xué)單元162轉(zhuǎn)換成P分量光以供使用，并且P分量藍(lán)光Lb、P分量綠光Lg和P分量紅光Lr被光學(xué)單元61強(qiáng)制混合，進(jìn)而提高了將LED器件用作光源的背光裝置中的色彩純度。
應(yīng)注意到，如圖20所示，可以使用利用圖10中交叉分色鏡122對光進(jìn)行強(qiáng)制混合的光學(xué)單元111，替換圖19中利用分色鏡71和全反射鏡72對光進(jìn)行強(qiáng)制混合的光學(xué)單元61。
權(quán)利要求
1.一具有至少一個光學(xué)單元的背光裝置，所述光學(xué)單元包括一用于發(fā)射第一原色光的第一光源；一用于發(fā)射第二原色光的第二光源；一用于發(fā)射第三原色光的第三光源；一用于反射所述第一原色光和/或透射其他原色光的第一鏡面體；一用于反射所述第二原色光和/或透射其他原色光的第二鏡面體；一用于反射所述第三原色光和/或透射其他原色光的第三鏡面體；以及混合從所述第一、第二和第三鏡面體透射的各色光并發(fā)射白光的色彩混合裝置。
2.一具有至少一個光學(xué)單元的背光裝置，所述光學(xué)單元包括一用于發(fā)射第一原色光的第一光源；一用于發(fā)射第二原色光的第二光源；一用于發(fā)射第三原色光的第三光源；以及一交叉分色裝置，其具有反射所述第一原色光并透射所述第二原色光的一第一分色膜片和用于反射所述第三原色光并透射所述第二原色光的一第二分色膜片，所述兩個分色膜片成X形，用于通過混合所述第一、第二和第三原色光而發(fā)射白光。
3.一具有至少一個光學(xué)單元的背光裝置，所述光學(xué)單元包括一用于發(fā)射白光的光源；一用于透射第一偏振波并反射第二偏振波的第一鏡面體；一用于透射所述第一鏡面體反射的第二偏振波的第二鏡面體；以及一用于將所述第二鏡面體反射的第二偏振波轉(zhuǎn)換成所述第一偏振波的偏振轉(zhuǎn)換裝置；其中將發(fā)射的偏振波被發(fā)射成與所述第一偏振波成一行。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的背光裝置，其中，所述背光裝置特征在于所述光源為通過混合從發(fā)射第一原色光的第一光源、發(fā)射第二原色光的第二光源以及發(fā)射第三原色光的第三光源所發(fā)射的各原色光而獲得的白光。
5.一液晶顯示裝置，其特征在于包括一具有至少一個光學(xué)單元的背光裝置，所述光學(xué)單元包括一用于發(fā)射第一原色光的第一光源；一用于發(fā)射第二原色光的第二光源；一用于發(fā)射第三原色光的第三光源；一用于反射所述第一原色光和/或透射其他原色光的第一鏡面體；一用于反射所述第二原色光和/或透射其他原色光的第二鏡面體；一用于反射所述第三原色光和/或透射其他原色光的第三鏡面體；及混合從所述第一、第二和第三鏡面體透射的各色光并發(fā)射白光的色彩混合裝置；以及一利用所述背光裝置表面發(fā)射的光來顯示圖像的液晶顯示板。
6.一液晶顯示裝置，其特征在于包括一具有至少一個光學(xué)單元的背光裝置，所述光學(xué)單元包括一用于發(fā)射第一原色光的第一光源；一用于發(fā)射第二原色光的第二光源；一用于發(fā)射第三原色光的第三光源；以及一交叉分色裝置，其具有反射所述第一原色光并透射所述第二原色光的一第一分色膜片和用于反射所述第三原色光并透射所述第二原色光的一第二分色膜片，所述兩個分色膜片成X形，用于通過混合所述第一、第二和第三原色光而發(fā)射白光；以及一利用所述背光裝置表面發(fā)射的光來顯示圖像的液晶顯示板。
7.一液晶顯示裝置，其特征在于包括一具有至少一個光學(xué)單元的背光裝置，所述光學(xué)單元包括一用于發(fā)射白光的光源；一用于透射第一偏振波并反射第二偏振波的第一鏡面體；一用于反射所述第一鏡面體反射的第二偏振波的第二鏡面體；以及一用于將所述第二鏡面體反射的第二偏振波轉(zhuǎn)換成所述第一偏振波的偏振轉(zhuǎn)換裝置；其中將發(fā)射的偏振波被發(fā)射成與所述第一偏振波成一行；以及一利用所述背光裝置表面發(fā)射的光來顯示圖像的液晶顯示板。
全文摘要
本發(fā)明提供了將LED元件用作光源并在沒有色彩變化的情況下能夠?qū)崿F(xiàn)良好色彩再現(xiàn)的液晶顯示器以及背光裝置。一光學(xué)單元(61)包括透射綠光(Lg)和紅光(Lr)并反射藍(lán)光(Lb)的分色鏡(B)，透射(Lb和Lr)光并反射(Lg)光的分色鏡(G)，透射(Lb和Lg)光并反射(Lr)光的分色鏡(R)，設(shè)置上述分色鏡以相應(yīng)透射或反射從LED元件(11B、11G、11R)發(fā)射的光。借助這些反射鏡，將所發(fā)射的色光混合在一起并產(chǎn)生白光(Lw)。分色鏡(B、G、R)產(chǎn)生的光(Lw)通過全反射鏡進(jìn)入導(dǎo)光板(62)。這樣，將LED用作光源的背光裝置能夠在沒有色彩變化的情況下實現(xiàn)良好的色彩再現(xiàn)。
文檔編號F21V8/00GK1705847SQ20048000142
公開日2005年12月7日 申請日期2004年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月30日
發(fā)明者畠中正斗, 橫田和廣, 和田春明, 奧貴司 申請人:索尼株式會社