专利名称：光源器件以及使用它的液晶显示器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光源和一种使用该光源的液晶显示(LCD)器件，尤其涉及一种使用发光二极管(LED)的光源器件和一种使用该光源器件的液晶显示器件。
背景技术：
用于个人计算机或移动电话的LCD器件包括LCD面板和片状光源器件。LCD面板的结构为将液晶层插入到两个基片之间，在LCD面板的后侧提供片状光源器件。
通常使用线性冷阴极管作为片状光源器件的光源。但是，由于LED的较长寿命和卓越的发光特性，所以越来越多地使用LED作为片状光源器件的光源。
在使用LED作为中等尺寸或大尺寸显示器件的背光光源的情况下，为了获得必要的亮度而需要大量的LED。而且，为了获得白色照明光，使用发出不同的光的LED，所述光的波长分别对应于红、绿和蓝色的波长。
在使用这三种颜色的LED的情况下，有必要将这三种颜色混合并且将其颜色均匀地发射到显示表面侧。为了这个目的，除了通常的照明光导板以外，还需要混合光导板。在日本专利申请公报第2004-199967号和日本专利申请公报第2004-118205号(对应美国专利申请公报第2004/0061810A1号)中公开了一种使用这种LED作为光源的LCD器件的例子。
如图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主要包括作为光源的LED101、混合光导板(下文称为混合板)104和照明光导板(下文称为照明板)105。混合板104接收从位于其一侧的各个LED101中发出的光，并且在其中将各种光的颜色混合以产生白光，并且从其另一侧将白光发射出来。照明板105接收从混合板104发射出的光，然后将来自其整个平面的光发射出去以照亮LCD面板108。在混合板104的入口表面附近配置LED101和反射器103。使用三种LED作为LED101，这三种LED分别发出不同波长的光，所述的波长分别对应红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)。
反射器103对LED101所产生的光进行反射，并且将光导入混合板104中。反射器106位于混合板104的发射表面侧。反射器106将光反射到照明板105的入口端面。按照如下方式配置反射器106，即，反射器106围绕混合板104的发射表面和照明板105的一侧表面。每个反射器103和106具有镜面精加工的内表面以有效地反射光。将LCD面板108配置在照明板105的显示表面。光片107配置在照明板105和LCD面板108之间。光片107由散射片、保护片、棱镜片等构成。光片107对从照明板105发射出的光进行散射或会聚以便照亮LCD面板108。
反射板片109位于照明板105的后表面。反射片109在铝框110的端部处弯曲，并且被固定物111固定到混合板104的上表面。反射片109对从照明板105的后表面发射出的光进行反射，这会导致反射光再次进入照明板105。在这种方式下，反射片109用于改善照明板105中的光的利用率。
接下来，参考图1，描述传播到LCD器件中的光。来自LED101的光直接进入混合板104的入口表面或者由反射器103反射进入混合板104的入口表面。已经进入混合板104的入口表面的光在混合板104中传播并混合。被充分混合之后已经变成白光的光从混合板104的发射表面发射出来，并且进入反射器106。反射器106将从混合板104发射出的光反射到照明板105。已经进入照明板105的光均匀地遍布在整个表面上并且从发射表面(照明表面)发射出来，该发射表面是位于配置了光片107和LCD面板108的一侧的表面。从照明板105的后表面发出的光被反射片109所反射，因此再次进入照明板105。
但是，在具有作为光源的LED101的LCD器件中，如图1所示，使用多个R、G和B的LED。由于分别从LED中所发出的光的强度不同，因此在照明板105的照明表面会引起颜色不均匀。
可以想到，可以考虑这样一种方法作为降低颜色不均匀的方法，即，将为每个LED配置LED驱动电路，或者改变LED之间的间隔、每种颜色的配置、混合光导板的长度等等。但是，在采用上述降低颜色不均匀的方法情况下，必须改变其上安装有LED的基片的布线，或者改变驱动电路。结果，存在一种问题，即背光结构变得复杂并因此增加了制造背光的成本。
发明内容
本发明的光源器件包括照明光导板，该照明光导板从其一个主表面发射出自其端面所进入的光；混合光导板，设置在照明光导板的后侧；以及多个点光源。该混合光导板具有入口表面和发射表面。
在混合光导板的入口表面附近设置了多个点光源。该多个点光源包括多个发射出颜色彼此不同的光的点光源。并且本发明的点光源包括设置在该点光源和混合光导板的入口表面之间的光通量控制膜。该光通量膜设置在如下的部分中，该部分降低了同色点光源中的具有最强光通量的点光源的光通量。
本发明的光源器件还包括在混合光导板的入口表面附近的反射膜。该反射膜对从所述点光源分别发射出的光进行反射。
在本发明的光源器件中，光通量控制膜可以配置在点光源的发光部分上、反射膜的反射表面上、或者混合光导板的入口表面上。遮光膜、吸光膜或者半透明膜可以用作光通量调节膜。LED可以用作本发明的光源器件的点光源。
在本发明的光源器件中，通过在如下部分中配置光通量膜从而降低颜色的不均匀性，所述部分降低了同色点光源中具有最强光通量的点光源的光通量。
本发明的光源器件可以用作LCD面板的光源，并且提供了一种LCD器件，在该LCD器件中降低了颜色的不均匀性。
从以下结合附图的详细描述中可以更加明了本发明的上述和其它目的、特征以及优点，其中图1示出了传统LCD器件的结构的截面图；图2示出了从后侧观察时的具有本发明第一实施例的光源器件的LCD器件的分解透视图；图3示出了沿图2中的I-I线的LCD器件的主要部分的截面图；图4示出了在本发明第一实施例的光源器件的基片上安装的LED的状态的平面图；图5A示出了在本发明第一实施例的光源器件中的LED附近处的反射器的平面图；图5B示出了沿图5A中的II-II线的截面图；图6示出了具有本发明第二实施例的光源器件的LCD器件的主要部分的截面图；图7示出了具有本发明第三实施例的光源器件的LCD器件的主要部分的截面图；
图8示出了具有本发明第四实施例的光源器件的LCD器件的主要部分的截面图。
具体实施例方式
如图2、3和4所示，本发明的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包括作为光源的LED1和混合光导板(下文称为混合板)4，该混合光导板对从LED发出的光进行混合。如图4所示，LED1的阵列以多个LED配置在混合板4的侧端面附近的方式安装在基片2上。然后，设置反射器3以覆盖LED1。按照混合板4被反射器3夹在中间的方式来设置混合板4。
LED1由多个LED构成，其每一个发射出红、绿或蓝色的单色光。使用例如环氧树脂基片的绝缘配线基片作为基片2。确定LED1的配置和数目，以使得被混合板4混合过的、从LED发出的光的颜色整体上变成白光。本发明的LCD器件的光源器件20还包括位于混合板4上方的照明光导板(下文称为照明板)5。
在本发明的LCD器件中，在光源器件中存在LED，且由于LED1中的LED光通量较大而导致出现颜色不均匀的情况下(例如，图3、6、7和8所示的LED1A)，通过在LED1A的光路中配置光通量控制膜来降低颜色不均匀性。
在本发明实施例中，如图3所示，在LED1A的表面上配置遮光膜13A作为光通量控制膜。遮光膜13A降低了从LED1A的表面发出的光的量，从而能够抑制从混合板4发出的光的颜色不均匀性。可以通过将黑色或灰色涂层施加到LED1A的表面从而形成遮光膜13A。这种涂层包括例如环氧树脂等等。确定遮光膜13A的施加面积，以使得从LED1A的表面发出的光的量可以变成预定值。
作为其它遮光方式，可以使用由硅橡胶等制成的罩，或者使用在其表面具有孔的罩，或者使用由半透明树脂制成的罩。使用诸如其中加入少量黑色素以调节透明度的热塑性聚酯系(型)树脂或热塑性聚酰胺系(型)树脂作为半透明树脂。以LED1A被该罩覆盖的方式来使用该罩。通过预先使用不同的孔径比或透明度来制备所述罩，并且随后根据LED1A的光发射密度来使用这些罩中的一个，这样比较容易调节颜色的不均匀性。
反射器6设置在混合板4的发射表面4B的附近。反射器6也覆盖了照明板5的入口部分5A。这可以有效地将从混合板4发出的光引导至照明板5。在照明板5的主表面上设置光片7。在光片7上设置LCD面板8。在照明板5的后侧上设置反射片9，用以将光向LCD面板8反射。
通过将例如铝(Al)、不锈钢或者黄铜的金属板结合到具有高反射率的膜上而获得的合成材料可以用作上述反射器3和6。通过将银(Ag)或Al沉淀到透明树脂或者白色树脂上而获得的膜可以用作具有高反射率的膜。应注意到，反射器6的反射表面是图3中的曲面，但是不限于曲面。例如，反射器6可以由以预定角度交叉的两个反射平面形成。
混合板4和照明板5由透明材料例如丙烯酸树脂或玻璃制成。通过将金属例如Ag或Al的膜沉淀到由聚乙烯等制成的塑料片获得了反射片，该反射片可以用作反射片9。光片7由散射片、保护片、棱镜片等构成。
LCD面板8包括薄膜晶体管(TFT)阵列基片(在该基片上以矩阵形式配置有多个TFT)、对置基片和注入到这两个基片之间的液晶层。作为LCD面板8，可以使用与传统LCD面板相同的面板。
如图5A和5B所示，在反射器3上配置孔15。使用反射器3按如下方式覆盖LED1，所述的方式是孔15分别覆盖相应的LED1的各个光发射部分。在图2中，附图标记10、11和12分别示出了后盖、底板和前盖。
接下来，参考图2和3描述本实施例的LCD器件的操作。这里，通过举例来进行描述，所述的例子是在图2的LED1之中存在导致颜色不均匀的LED的情况。在图3中，由LED1A表示导致颜色不均匀的LED。从LED1发出的光直接或者由反射器3反射进入混合板4的入口表面4A。已经进入混合板4的入口表面4A的光在混合板4中传播并被混合。被充分混合从而成为白光的光从混合板4的发射表面4B出射，并进入反射器6。反射器6所反射的光进入照明板5的入口表面5A。已经进入照明板5的光被反射片9反射，并且在照明板5的整个表面上均匀传播。在LED1A的发射表面上形成遮光膜13A。
遮光膜13A限制了从LED1A的表面发出的光通量，并且在优选值之内调节该通量。因此，能够抑制颜色不均匀的产生。
从照明板5的主表面发出的用于照明的光通过光片7进入LCD面板8。
接下来，参考图6描述本发明第二实施例的具有光源器件的LCD器件。在图6中，与图3相同的附图标记表示与图3相同的元件。在上述本发明的光源器件的第一实施例中，作为光通量控制膜的遮光膜13A被配置在LED1A的表面上。
在本实施例的光源器件中，在反射器3的反射表面的预定部分上配置了光吸收膜13B作为光通量控制膜。也即，通过利用光吸收膜13B降低反射器3的反射率，从而对由LED1A发出后被反射器3反射的光的量进行调节。在图6中，黑色或灰色树脂材料被用作光吸收膜13B。
从LED1A发出的光被反射器3反射，然后进入混合板4的入口表面4A。作为树脂膜材料，可以使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂、热塑性聚酯系(型)树脂或者热塑性聚酰胺系(型)树脂。根据光吸收膜13B的面积，改变了从LED1A发出之后被反射器3反射的光的量。当光吸收膜13B的面积变大时，从LED1A发出之后被反射器3反射的光的量会减小。
由于从LED1A发出的光的量太大，所以在引发颜色不均匀的情况下光吸收膜13B是有效的。在这种情况下，通过适当地控制光吸收膜13B的面积，可以防止产生颜色不均匀。应当注意，按照以下方式也能够获得类似效果。取代黑色或灰色树脂膜，可以沿着LED1A的光路在反射器3的整个反射表面上粘贴半透明树脂膜作为光吸收膜13B。可以使用例如PET的树脂膜作为膜。
通过加入黑色色素可以调节半透明膜的光透射率。
使用通过将表-1所示的No.1-No.48的48个LED安排成一行而构成的光源器件来研究形成在反射器3上的遮光膜的效果。
表-2是当沿所有方位将照明板5的表面分成五个(划分区域)而没有在反射器3中形成遮光膜时，在每个划分区域的中心位置的中央上的颜色饱和差异的测量结果。ΔC*是在CIE(国家照明委员会)所定义的L*a*b*颜色系统中的颜色饱和差异。表-2中的X1-X25表示横向的划分区域的位置，而Y1-Y25表示纵向的划分区域的位置。例如，中心划分区域由X3Y3表示。尽管在表-2中作为ΔC*的值，客户需要五个或小于五个，但是划分区域X1Y5的颜色饱和差异ΔC*超过5为5.09。这很清楚是由于来自No.2的LED的红光太强所导致的。作为遮光膜13B的宽度为2mm的黑PET膜以30微米的厚度贴在与No.2LED相对的部分反射器3的反射表面上。表-3是当粘贴该遮光膜13B时，再照明板5的每个划分区域的ΔC*测量结果。在表-3中，X1Y5的ΔC*为3.58，并且其示出了通过该遮光膜13B改善了颜色饱和差异ΔC*。
表-1 各LED的配置
G绿色LEDR红色LEDB蓝色LED因此，可以通过将遮光膜配置到反射器的反射表面中从而减少进入颜色混合板4的光的量，其中该反射器与同色LED(例如，红色)中的具有最大光量的LED(例如，No.2LED)相对。结果，能够使得照明板5表面上的颜色饱和差异变小。
表-2在照明侧的中心上的照明侧颜色饱和差异ΔC*(在反射器表面上没有遮光膜)。
表-3在照明侧的中心上的照明侧颜色饱和差异ΔC*(在靠近No.2LED的反射器部分的表面上具有遮光膜)。
接下来，参考图7描述根据本发明第三实施例的LCD器件。在图7中，与图3相同的附图标记表示与图3相同的元件。在该实施例中，取代在本发明第一实施例中所描述的配置LED1A上的遮光膜13A，沿着从LED1A发出的光的光路将由半透明树脂膜形成的半透明光通量控制膜13C粘贴在混合板4的入口表面4A上。作为半透明膜，可以使用如下材料通过将例如氧化铝或者氧化钛的光散射材料散布到具有透光性的合成树脂中所形成的膜，其中所述的合成树脂例如是丙烯酸树脂、乙酸酯、聚碳酸酯、聚酯或者聚氨酯。
从LED1A发出的光被反射器3反射，并且进入混合板4的入口表面4A。由于半透明的光通量控制膜13C粘贴在入口表面4A上，所以使从LED1A发出之后被引入到混合板4中的光的量下降了。当半透明光通量膜13C变厚时，引入到混合板4的光的量减少了。在由于从LED1A发出的光通量太大而导致颜色不均匀的情况下，半透明光通量控制膜13C是有效的。在这种情况下，通过使用半透明膜的光通量控制膜13C能够防止颜色不均匀的产生，其中所述半透明膜是通过对其厚度和向其加入的光散射材料的量适当地进行控制而形成的。
接下来，参考图8描述根据本发明第四实施例的LCD器件。在图8中，与图7相同的附图标记表示与图7相同的元件。在本实施例中，使用散热板2A取代本发明第三实施例所描述的装有LED1的基片2，并且进一步配置散热片2B以与散热板2A相接触。在本实施例中，通过使用散热板2A和散热片2B，能够获得与第三实施例相类似的效果，并且能够抑制LED1温度的增加。顺便提及，不言而喻，散热板2A和散热片2B也可以应用于上述第一和第二实施例的LCD器件中。
当结合特定的优选实施例描绘本发明时，可以理解本发明所包含的主题不限于那些具体实施例。相反，本发明的主题可以包括所有的替换、修改和等同物，它们落入了在权利要求书的精神和保护范围内。
权利要求
1.一种光源器件，包括照明光导板，引导从其端面进入的光并且将该光从其一个主表面发射出去；混合光导板，设置在所述照明光导板的后侧，该混合光导板具有入口表面和发射表面；多个点光源，设置在所述混合光导板的入口表面附近，该多个点光源包括发出颜色彼此不同的光的多个点光源；以及光通量控制膜，设置在所述点光源和所述混合光导板的入口表面之间，该光通量膜设置在这样一个部分中，所述部分降低了同色点光源中具有最强光通量的点光源的光通量。
2.如权利要求1所述的光源器件，还包括该光导板的入口表面附近的反射膜，该反射膜对分别从各点光源发出的光进行反射。
3.如权利要求1所述的光源器件，其中所述光通量控制膜设置在该点光源的发光部分中。
4.如权利要3所述的光源器件，其中所述光通量控制膜选自遮光膜和半透明膜中的一个。
5.如权利要4所述的光源器件，其中所述遮光膜是黑色和灰色树脂膜中的任一个，该树脂膜形成在每个点光源的发光部分的部分表面上。
6.如权利要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.如权利要2所述的光源器件，其中所述光通量控制膜设置在反射膜的部分表面上，所述光吸收膜是黑色和灰色树脂膜中的任一个。
8.如权利要2所述的光源器件，其中所述光通量控制膜是设置在反射膜表面上的半透明膜。
9.如权利要求1所述的光源器件，其中所述光通量控制膜设置在混合光导板的入口表面上。
10.如权利要9所述的光源器件，其中所述光通量控制膜是半透明膜。
11.如权利要求1所述的光源器件，所述点光源是发光二极管。
12.如权利要1所述的光源器件，其中所述点光源包括多个发光二极管，每个发光二极管至少发射出红色、绿色和蓝色的单色光束中的一种。
13.一种液晶显示器件，包括液晶显示面板；以及照亮液晶显示面板的光源器件，其中该光源器件包括照明光导板，其引导从其端面进入的光并且将该光从其一个主表面发射出去；混合光导板，设置在所述照明光导板的后侧，该混合光导板具有入口表面和发射表面；多个点光源，设置在所述混合光导板的入口表面附近，该多个点光源包括发出颜色彼此不同的光的多个点光源；以及光通量控制膜，设置在所述点光源和所述混合光导板的入口表面之间，该光通量膜设置在这样一个部分中，该部分降低了同色点光源中具有最强光通量的点光源的光通量。
14.如权利要求13所述的液晶显示器件，其中该光源器件还包括在该光导板入口表面附近的反射膜，该反射膜对分别从各点光源发出的光进行反射。
15.如权利要求13所述的液晶显示器件，其中所述光通量控制膜设置在该点光源的发光部分中。
16.如权利要求15所述的液晶显示器件，其中所述光通量控制膜选自遮光膜和半透明膜中的。
17.如权利要求16所述的液晶显示器件，其中所述遮光膜是黑色和灰色树脂膜中的任一个膜，该树脂膜形成在每个点光源的发光部分的部分表面上。
18.如权利要求14所述的液晶显示器件，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.如权利要求14所述的液晶显示器件，其中所述光通量控制膜设置在反射膜的部分表面上，所述光吸收膜是黑色和灰色树脂膜中的任一个。
20.如权利要求14所述的液晶显示器件，其中所述光通量控制膜是设置在反射膜表面上的半透明膜。
21.如权利要求13所述的液晶显示器件，其中所述光通量控制膜设置在所述混合光导板的入口表面上。
22.如权利要求21所述的液晶显示器件，其中所述光通量控制膜是半透明膜。
23.如权利要求13所述的液晶显示器件，所述点光源是发光二极管。
24.如权利要求13所述的液晶显示器件，其中所述点光源包括多个发光二极管，每个发光二极管至少发出红色、绿色和蓝色的单色光束中的一种。
全文摘要
本发明涉及一种光源和一种使用该光源的液晶显示(LCD)器件。改善了由于液晶显示(LCD)器件的LED光源而引起的颜色不均匀性。在LED光源和混合光导板的入口表面之间设置了光通量控制膜。该光通量控制膜设置在这样一个部分中，该部分降低了在多个同色LED中的具有最强光通量的LED的光通量。
文档编号F21V7/00GK1996129SQ20071000225
公开日2007年7月11日 申请日期2007年1月4日 优先权日2006年1月4日
发明者三上和明 申请人:Nec液晶技术株式会社