CN1839340A - 背光装置和液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种背光装置和液晶显示装置，包括：光源(21)，其布置在具有敞开的光投射面(20a)的壳体(23)中朝向该光投射面(20a)的位置上，以将光投射到光投射面(20a)；透射反射板(25)，其布置在壳体(23)中以形成包括光源(21)的空间，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)，其布置在壳体(23)的光投射面(20a)上，用来散射透射穿过透射反射板(25)的光以实现面发射。壳体(23)在其一内表面上设置有反射面(24)，用来反射入射光。在由透射反射板(25)在壳体(23)中形成的空间中，一部分从光源(21)投射来的光被透射反射板(25)和反射面(24)内部反射，从而透射穿过透射反射板(25)。

Description

背光装置和液晶显示装置
技术领域
本发明涉及一种用于液晶显示装置(LCD)的背光装置。具体而言，本发明涉及一种厚度薄的背光装置和使用这种背光装置的液晶显示装置。
背景技术
厚度非常薄的电视接收器，例如液晶显示装置(LCD)或等离子显示板(PDP)，已经设计出来并被投入实际使用中，以替代自从电视机推广以来就长久使用的阴极射线管显示器(CRT)。在实践中，使用液晶显示板的液晶显示装置是非常有前途的显示器类型，并且有望在未来被广泛使用，因为它允许低功率驱动使用，而且可以以合理的成本获得大尺寸的液晶板。
液晶显示装置的主流是采用这样的背光系统的装置，其中配置有彩色滤光镜的光透射液晶显示板由背光装置从其背侧进行照明。作为用于背光装置的光源，主要使用的是利用荧光管(CCFL，冷阴极荧光灯)辐射白光的荧光灯。
另一方面，考虑到CCFL使用包含在荧光管中的银，因此可能对环境造成污染，所以发光二极管(LED)被认为适于替代CCFL作为光源使用。随着蓝色发光二极管的开发，辐射三基色光，即绿光、红光和蓝光的三种发光二极管现在是适用的，而且可以通过混合这三种发光二极管发出的绿光、红光和蓝光来获得高色纯度的白光。通过使用这些发光二极管，作为背光装置的光源，从液晶显示板获得的彩色光束可以在色纯度方面得到提高，从而与使用CCFL的情况相比，可以大大地拓宽色彩还原的色域。
专利公报1：日本已公开专利申请No.H07-191311
图1示出作为采用荧光灯作为光源的背光装置的背光箱50。图1A示出背光箱50的正视图，图1B示出沿图1A中线X-X截取的背光箱50的剖视图。其中，图1B中示出的光透射/散射板53在用于说明荧光灯1如何布置的图1A中没有示出。
参照图1，背光箱50包括：上端敞开的壳体50a、在壳体50a中平行布置的多个荧光灯51和设置用于封闭壳体50a的敞开端的光透射散射板53。在壳体50a的内表面(内侧表面和内底面)上，形成有用于散射和反射从荧光灯51发出的白光的反射表面52。
在背光箱50的光透射散射板53的顶部，设置了光透射液晶显示板，以形成液晶显示装置。设置于背光箱50的光透射散射板53散射来自荧光灯51的直射光或从反射表面52反射的光，以产生色彩和亮度没有波动的均匀光量的白光。如此产生的白光通过表面光发射(surface light emission)辐射出来。背光箱50利用通过表面光发射所辐射的白光照明液晶显示板。
具体而言，光透射散射板53经过扩大入射光的散射角度的处理或预设构图，例如用于防止由于多个荧光灯51在光透射/散射板53上由荧光灯51发射的直射光形成模糊的多个光源图像而产生亮度波动从而造成不规则亮度。光透射/散射板53也可以增加厚度来增强散射的效果。
但是，即使通过上述调节散射角度或构图的处理，由光透射散射板53实现了理想完美的散射，但是在发射白光的荧光灯51和光透射散射板53之间距离短，即如果背光箱50不足够厚的情况下，仍然存在光透射散射板53上的光源图像不能完全被消除的问题。
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经过预设构图，则可能出现另一个问题，即相对于液晶显示板的来自背光箱50的白光的垂直方向分量被过度削弱，从而急剧降低了正面亮度。
图2示出了作用使用荧光灯作为光源的背光装置的背光箱60。图2A示出了背光箱60的正视图，图2B示出了沿图2A中线X-X截取的背光箱60的剖视图。其中，图2B中示出的光透射/散射板63在用于说明红色发光二极管61R、绿色发光二极管61G和蓝色发光二极管61B如何布置的图2A中没有示出。
参照图2，背光箱60在上端敞开的壳体60a中包括多个红色发光二极管61R、多个绿色发光二极管61G和多个蓝色发光二极管61B，它们按照预定的顺序和预定的彼此间隔布置。在壳体60a的敞开端中，安装有光透射/散射板63，其具有与背光箱50的光透射/散射板相同的功能。在壳体60a的内表面(内侧表面和内底面)上，设置有用于散射和反射分别从壳体60a内的红色发光二极管61R、多个绿色发光二极管61G和多个蓝色发光二极管61B辐射出的红光、绿光和蓝光的反射表面62。此外，在以下的说明中，红色发光二极管61R、多个绿色发光二极管61G和多个蓝色发光二极管61B总称并简称为发光二极管61。
液晶显示装置是通过将光透射液晶显示板(未示出)设置在背光箱60的光透射/散射板63上而构造得到的。背光箱60通过反射表面62的反射和光透射散射板63的散射，将从发光二极管61发射的红光、绿光和蓝光混合成白光，该白光然后通过表面光发射和光照明被辐射到液晶显示板(未示出)。
参照图2A，发光二极管61以预定的彼此间隔被布置在背光箱60的壳体60a中。这样布置在背光箱60的壳体60a中的发光二极管61起到点光源的作用，从而各种颜色的光束不从相同点发射。所以，要在光透射/散射板63上均匀地混合色彩从而防止色彩和亮度波动是非常困难的。
例如，如图3B所示，当背光箱60的壳体60a厚度减小，使得不能获得如光透射/散射板63这样远的距发光二极管61的足够距离时，进入光透射/散射板63的各种颜色的光束出现图3A所示的光分布，使得不能实现充分的色彩混合。
图3A示出了背光箱60的正视图，显示了发光二极管61的光分布状态；图3B是沿图3A中线X-X截取的背光箱60的剖视图。其中，为了说明从发光二极管61辐射出的红色、绿色和蓝色光束的光分布状态，在图3A中光透射散射板63没有示出。
为了消除由光透射/散射板63的色彩混合获得的白光的色彩和亮度波动，从发光二极管61进入光透射/散射板63的各种颜色的光束需要充分地重叠在一起，如图4所示。这可以通过充分增大壳体60a的厚度从而在发光二级光61和光透射/散射板63之间提供足够的距离来实现，如图4B所示。这样，即使与使用荧光灯51作为光源的背光箱50相比，使用发光二级光61作为光源的背光箱60也具有相当大的厚度，因为壳体60a的厚度必须增大。因此，使用发光二极管61作为光源的背光箱60具有防碍液晶装置厚度减小的问题。
发明内容
考虑到本领域技术的上述状况，本发明的一个目的是提供一种可以减小用于照明液晶显示板的白光的色彩或亮度波动并且厚度减小的背光装置，以及使用这种背光装置的液晶显示装置。
为了实现以上目的，本发明提供了一种用于照明液晶显示板的下设型(subjacent type)背光装置，该背光装置包括：光源，其布置在光辐射面敞开的一壳体中，使得所述光源朝向所述光辐射面，其中所述光源向所述光辐射面辐射光；光透射反射装置，其布置在所述壳体中，用于限定出包括了所述光源的空间，其中所述光透射反射装置透射一部分入射光，并反射另一部分入射光；以及透射散射装置，其布置在所述壳体的所述光辐射面上，用于对透射穿过所述光透射反射装置的光进行散射并引发表面光辐射。所述壳体具有作为用于反射入射光的反射表面的内表面。从所述光源辐射出的一部分光，在由所述光透射反射装置在所述壳体中限定出的所述空间中，通过所述光透射反射装置和所述反射表面被内部反射。所述的一部分光然后透射穿过所述光透射反射装置。
为了实现以上目的，本发明还提供了一种液晶显示装置，其包括光透射液晶显示板和用于照明所述液晶显示板的下设型背光装置，其中所述背光装置包括：光源，其布置在光辐射面敞开的一壳体中，使得所述光源朝向所述光辐射面，所述光源箱所述光辐射面辐射光；光透射反射装置，其布置在所述壳体中，用于限定出包括了所述光源的空间，其中所述光透射反射装置透射一部分入射光，并反射另一部分入射光；以及透射散射装置，其布置在所述壳体的所述光辐射面上，用于对透射穿过所述光透射反射装置的光进行散射并引发表面光辐射。所述壳体具有作为用于反射入射光的反射表面的内表面。从所述光源辐射出的一部分光，在由所述光透射反射装置在所述壳体中限定出的所述空间中，通过所述光透射反射装置和所述反射表面被内部反射。所述的一部分光然后透射穿过所述光透射反射装置。
根据本发明，用于照明液晶显示板的下设型背光装置包括：光源，其布置在光辐射面敞开的一壳体中，使得所述光源朝向所述光辐射面，其中所述光源向所述光辐射面辐射光；光透射反射装置，其布置在所述壳体中，用于限定出包括了所述光源的空间，其中所述光透射反射装置透射一部分入射光，并反射另一部分入射光；以及透射散射装置，其布置在所述壳体的所述光辐射面上，用于对透射穿过所述光透射反射装置的光进行散射并引发表面光辐射。
在所述壳体的内表面上，设置有用于反射入射光的反射表面；并且从所述光源辐射出的一部分光，在由所述光透射反射装置在所述壳体中限定出的所述空间中，通过所述光透射反射装置和所述反射表面被内部反射。所述的一部分光然后透射穿过所述光透射反射装置，以实现表面光辐射。
这样，从光源辐射出的这部分光在由透射反射装置在壳体中限定出的空间中被反复反射，从而透射穿过所述光透射反射装置，落在透射散射装置上。因此，从光源辐射出的光在入射在透射散射装置上之前被扩散到一较宽的区域上，使得，即使在光源和透射散射装置之间的距离被减小以减小背光装置的厚度的情况下，也可以在减小来自光源的表面光辐射的色彩或亮度波动方面获得与光源和透射散射装置被彼此充分分开的情况下相当的有益效果。
也就是说，在发射红光的红色发光二极管、发射绿光的绿色发光二极管和发射蓝光的蓝色发光二极管被用作光源的情况下，常规的技术必须将光源和透射散射装置充分分开，以混合光的颜色从而产生色彩或亮度波动减小的白色光。根据在壳体中设置光透射反射装置的本发明，可以在不扩大光源和透射散射装置之间的间隔的情况下，减小色彩或亮度的波动。
如果，在光源是荧光管的情况下，荧光管与透射散射装置之间的间隔被缩小以减小背光装置的厚度，则通过在壳体中设置光透射反射装置，可以防止荧光管的阴影落在透射散射装置上以及对其产生影响，从而进一步减小色彩或亮度的波动。
此外，当在壳体中设置光透射反射装置时，从给定发光二极管辐射出的光在入射在透射散射装置上之前被扩散在一较宽的区域上，因此，可以防止从光源辐射出的光局部地入射在透射散射装置上，从而可以减少所使用的光源的数量，以大大地降低成本。
此外，通过在壳体中设置光透射反射装置，从同一光源辐射出的光以大大扩散开的状态入射在透射散射装置上。因此，即使降低了透射散射装置的散射效果，也可以实现充分的色彩混合，从而可以减小透射散射装置的厚度，由此例如抑制对光利用率的降低。
附图说明
图1A和1B示出了使用荧光灯作为光源的常规背光箱；图1A是背光箱的正视图，而图1B是沿图1A中的线X-X截取的剖视图。
图2A和2B示出了使用发光二极管作为光源的常规背光箱；图2A是背光箱的正视图，而图2B是沿图2A中的线X-X截取的剖视图。
图3A为一正视图，示出了在背光箱的厚度减小情况下，从发光二极管辐射出的进入光透射/散射板的光的分布状态，而图3B是沿图3A中的线X-X截取的剖视图。
图4A为一正视图，示出了在背光箱的厚度增大情况下，从发光二极管辐射出的进入光透射/散射板的光的分布状态，而图4B是沿图4A中的线X-X截取的剖视图。
图5示出了作为实现本发明的最佳模式给出的彩色液晶显示装置。
图6示出了设置于彩色液晶显示装置上的彩色液晶显示板的滤色镜。
图7示出了设置于彩色液晶显示装置的背光箱。
图8示出了设置于彩色液晶显示装置的背光箱。
图9是用于驱动彩色液晶显示装置的驱动电路的框图。
图10示出了作为第一实施例的通过在全光透射板上构图形成全反射镜而获得的反射/透射板。
图11示出了在设置有反射/透射板情况下从发光二极管辐射出的光的光路。
图12示出了设置反射/透射板的有益效果。
图13示出了作为第二实施例示出的其上气相沉积有多层电介质膜的反射/透射板的、从发光二极管辐射出的光的路径。
图14示出了作为第三实施例示出的通过在全透射板上构图形成多层电介质膜而获得的反射/透射板。
具体实施方式
现在将参照附图详细说明用于实施本发明的最佳模式。应该理解，本发明并不限于这里说明的实施例，而是可以在不背离本发明的范围的情况下被任意地改变。
本发明被应用于如图5所示构造的下背光(subjacent backlight)型的彩色液晶显示装置100。
下背光型彩色液晶显示装置100由光透射型彩色液晶显示板10和设置于彩色液晶显示板10背侧的背光箱40构成。这种彩色液晶显示装置100可以设置有例如模拟调谐器或数字调谐器之类的用于接收表面波或卫星波的接收器、用于分别处理接收器接收到的图像信号或音频信号的图像信号处理单元或音频信号处理单元、以及例如扬声器之类的用于输出通过语音信号处理单元处理获得的语音信号的音频信号输出单元。
光透射型彩色液晶显示板10由彼此相对布置并且之间具有一间隙的玻璃制成的两个透明基板(一个TFT基板11和一个反电极基板(counterelectrode substrate)12)和封闭在所述间隙中的液晶层(例如由扭转向列液晶形成的)13构成。TFT基板11设置有布置成矩阵图案的信号线14和扫描线15、布置在信号线14和扫描线15的交点处的作为开关元件的薄膜晶体管16、以及像素电极17。薄膜晶体管16被扫描线15顺序地选中，以将从信号线14提供来的图像信号写入相应的像素电极17中。在反电极基板12的内表面上形成有反电极18和滤色镜19。
现在将说明滤色镜19。滤色镜19被分成用于各个像素的多个部分。例如，每个滤色镜19被分成三个部分，即，对应三基色的红色滤光镜CFR、绿色滤光镜CFG和蓝色滤光镜CFB，如图6所示。在滤色镜阵列布置的图案中，除了图6所示的条状图案以外，还有三角形图案和正方形图案。
对于该彩色液晶显示装置100，上述光透射型彩色液晶显示板10被夹在两个极化板31、32之间，并在背光箱40以白光从背侧照明显示板时，根据有源矩阵系统被驱动，从而显示希望的全色图像。
背光箱40通过表面光发射和辐射从彩色液晶显示板10的背侧对其进行照明。参照图5，背光箱40由箱体单元20、以及光透射/散射板41、增亮膜42和另一光透射/散射板43构成，所述箱体单元20设置有用于将从光源发出的光辐射到外部的开口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从底侧开始按此顺序设置在开口20a中。
光透射/散射板41、43用于将从开口20a辐射来的光束散射和混合成在表面光辐射中没有亮度和色彩波动的均匀的白光。增亮膜42使得从开口20a辐射来的光沿着开口20a的法线取向，以增加表面光辐射中的正面亮度。此外，光透射/散射板43和增亮膜42并不是必须都提供的，可以根据彩色液晶显示装置100的整体性能来恰当地决定是否使用这些元件以及这些元件的使用数量。
图7和8示意性地示出箱体单元20。参照图7，箱体单元20使用红色发光二级光21R、绿色发光二极管21G和蓝色发光二极管21B作为光源。此外，在以下说明中，红色发光二极管21R、绿色发光二极管21G和蓝色发光二极管21B总称并简称为发光二极管21。
发光二极管21以期望的顺序成行布置在基板上，以形成发光二极管单元21n，其中n为自然数，如图7所示。发光二极管在基板22上的阵列布置的顺序例如可以是，使绿色发光二极管21G以相等的彼此间隔布置，红色发光二极管21R和蓝色发光二极管21B均交替地布置在相邻的绿色发光二极管21G之间，如图7所示。
根据由背光箱40照明的液晶显示板10的尺寸，在作为箱体单元20的壳体的箱体壳体23中布置多个发光二极管单元21n。
箱体壳体23中的发光二极管单元21n可在箱体壳体23布置成使发光二极管单元21n的纵向处于水平方向，如图7所示。或者，发光二极管单元可以布置成使得发光二极管单元21n的纵向处于水平方向(未示出)，或者布置成使得该纵向部分处于水平方向、部分处于垂直方向(未示出)。
沿水平方向或沿垂直方向布置发光二极管单元21n的技术与迄今用于背光装置的光源的CCFL的布置技术是相同的，因此，所积累的设计技巧可以被用于减少制造的成本或时间。
箱体壳体23的内侧面及其布置了发光二极管单元21n的内底面被衬以反射表面24，该表面具有约为100％的反射率，并表现出散射效果。该反射表面24在箱体壳体23内对从发光二极管21辐射出的光进行内部反射。
光透射/反射板25安装在箱体壳体23中对应于箱体壳体23的厚度D的大约一半的高度位置上，其平行于开口20a，并覆盖作为光源的发光二极管单元21，如图8所示。该光透射/反射板25具有部分透射并部分反射入射光的功能。从发光二极管21辐射出的光(直射光)或从发光二极管21辐射出并被反射表面24内部反射的光(反射光)入射在该光透射/反射板25上。
通过在箱体壳体23中设置光透射/反射板25，光透射/反射板25限定的空间中从发光二极管21辐射出的各种颜色的光束的一部分不能穿过光透射/反射板25，它们仅在被反射表面24和光透射/反射板25多次内部反射之后才能穿过该光透射/反射板。
在多次内部反射之后，光束以各自不同的位置和各自随机的角度入射在光透射/反射板25上。因此，在多次内部反射之后，入射在光透射/反射板25上的各种颜色的光束最终穿过光透射/反射板25的整个表面而在较宽的范围上照射在光透射/散射板41上，即使这些光束是从同一发光二极管21辐射来的。
也就是说，当在箱体壳体23中设置光透射/反射板25时，类似增大箱体壳体23厚度从而在发光二极管21和光透射/散射板41之间提供足够的距离的情况，入射在光透射/散射板41上的光的照射面积增大，由此可以获得色彩和亮度波动减小的白光。因此，从背光箱40辐射出的、照明彩色液晶显示板的白光具有均匀的色彩和均匀的亮度，避免了色彩和亮度的波动。
接下来将详细说明设置在箱体壳体23中的光透射/反射板25。
在色彩混合之后从箱体单元20辐射出的白光穿过光透射/散射板41、增亮膜42和另一光透射/散射板43，从彩色液晶显示板10的背面对其进行照射。
液晶显示装置100例如由图9所示驱动电路200驱动。
该驱动电路200包括用于向彩色液晶显示板10和箱体单元20提供驱动电源的电源单元110、驱动彩色液晶显示板10的X驱动电路120和Y驱动电路、以及RGB处理电路150，来自外部的图像信号以及通过设置于液晶显示装置100的接收单元(未示出)接收到的并经图像信号处理单元处理的图像信号经由输入端子140提供给该RGB处理电路150。驱动电路还包括连接至RGB处理电路150的图像存储器160和控制器170，以及用于控制对背光箱40的箱体单元20的驱动的背光驱动控制器180。
在该驱动电路200中，经由输入端子140输入的图像信号由RGB处理电路150处理，例如经过色度处理(chroma processing)。然后图像信号从复合信号的状态被转换成RGB分立信号的状态，以便于驱动彩色液晶显示板10，并且图像信号在这种状态下被提供给控制器170，同时还经由图像存储器160给提供给X驱动电路120。
控制器170还以与RGB分立信号相一致的预定时序控制X驱动电路120和Y驱动电路130，并用经由图像存储器160提供给X驱动电路120的RGB分立信号驱动彩色液晶显示板10，以显示对应于上述RGB分立信号的图像。
背光驱动控制器180由从电源单元110提供来的电压产生脉冲宽度调制信号(PWM信号)，以驱动作为箱体单元20的光源的各个发光二极管21。一般，发光二极管具有以下特性，即其色温取决于工作电流。这样，为了实现可靠的彩色还原(即恒定的色温)而同时具有希望的照度，必须利用脉冲宽度调制的信号来驱动发光二极管21，以抑制色彩的变化。
用户界面300用于选择接收单元(未示出)接收到的频道，调节来自声音输出单元(未示出)的输出声量，调节来自箱体单元20的用于照明彩色液晶显示板10的白光的照度，以及调节白色平衡。
例如，如果使用者从用户界面300调节了亮度，则一亮度控制信号经由驱动电路200的控制器170被发送给背光驱动控制器180。该背光驱动控制器180响应于该亮度控制信号而改变用于红色发光二极管21R、绿色发光二极管21G和蓝色发光二极管21B的每一个的脉冲宽度调制信号的占空比，以实现对红色发光二极管21R、绿色发光二极管21G和蓝色发光二极管21B的驱动控制。
在以下的实施例1-3中，将具体说明光透射/反射板25。
【第一实施例】
首先，作为光透射/反射板25，可以设想出光透射/反射板25A，如图10所示，该光透射/反射板25A由全透射板26构成，在该全透射板26的一个主表面26a上通过构图形成有多个点状的全反射镜27，它们适于通过全反射来反射以预定入射角入射的光。全透射板26是板状或膜状的透明元件，由例如丙烯酸(acrylic)树脂或聚碳酸酯形成，适于完全透射入射光。全透射板26上的全反射镜27的数量由入射在光透射/反射板25上的光的透射和反射的比率决定。
参照图11，光透射/反射板25A布置在背光箱40的箱体单元20内、箱体壳体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之间的大约中间位置上，使得其载有全反射镜27的一个主表面26a朝向发光二极管21。
对于如上所述地安装的光透射/反射板25A，从发光二极管21辐射出的光沿着以下描述的光路行进。
首先，从发光二极管21发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，没有入射在全反射镜27上而是入射在全透射板26上的光直接透射穿过光透射/反射板25A，落在光透射/散射板41上，如图11中实线箭头所示，并从而在光透射/散射板41内被散射。
另一方面，入射在全反射镜27上的光根据入射角发生全反射，落在箱体壳体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，如图11中虚线箭头所示。类似地，入射在光透射/反射板25A上的光或者从其中透射穿过，或者发生全反射。在被全反射镜27全反射的光中，部分的光在反射表面24和全反射镜27之间发生多次反射。但是，这样的光最终入射在全透射板26上并透射穿过光透射/反射板25A。
因此，可以看到，如图11所示，通过在箱体壳体23内设置光透射/反射板25A，从发光二极管21辐射来的、穿过光透射/反射板25A进入光透射/散射板41的光入射表面41a的光对光透射/散射板41的照射面积，比图11中实线箭头所示的直射光的照射面积大，增大的量如虚线箭头所示。
以上显示，与背光箱40的箱体壳体23中没有设置光透射/反射板25A的情况相比，可以实现以下的有益效果，即实现了箱体壳体23的足够的厚度和发光二极管21和光透射/散射板41的光入射表面41a之间的足够的间隔，从而从发光二极管21辐射出的光在进入光透射/散射板41之前被同心地扩散，从而被混合以减小光透射/散射板41上色彩和亮度的波动，如图12所示。
由于如上所述箱体壳体23的反射表面24的反射率约为100％，大约100％的从发光二极管21辐射来的光，通过在光透射/反射板25A以及反射表面24上的反射，最终透射穿过光透射/反射板25A，从而落在光透射/散射板41的光入射表面41a上。
因此，对于在其箱体壳体23中设置有光透射/反射板25A的背光箱40，可以在彩色液晶显示板上照射色彩和亮度波动显著减小的白色。
此外，形成在全透射板26上的全反射镜27的总面积比率越高，亮度分布越均匀，色彩和亮度的波动越小。但是，如果全反射镜27的比率太高，则在箱体壳体23中的多次反射的次数增多，可能导致入射在光透射/散射板41上的光减弱。原因在于，反射表面24的反射率不完全为100％，因而入射在发光二极管21上的光会被吸收。
所以，从背光箱40辐射来的光的利用率可以通过增大反射表面24的反射率以及减小对从背光箱40辐射来的光的吸收面积来提高。
应该注意到，点状全反射镜27以均匀的间隔呈矩阵图案形成在全透射板26的主表面26a的整个表面上。但是，全反射镜27可以形成为不同于上述图案的图案。由于色彩和亮度的波动受到发光二极管的数量和位置的影响，所以可以通过进行灵活调节，来改变形成在全透射板26上的全反射镜27的密度分布，或者部分地改变点的面积，以减小色彩和亮度波动。
【第二实施例】
光透射/反射板25可以构造成光透射/反射板25B，其由基板上的多层电介质膜形成，该多层电介质膜由至少一个低折射率材料的薄膜和至少一个高折射率材料的薄膜构成，从而能够控制反射率(透射率)。反射率可以通过低折射率材料和高折射率材料的成份以及/或者薄膜的数量来任意地调节。
类似于第一实施例中示出的光透射/反射板25A，该光透射/反射板25B设置在背光箱40的箱体壳体23内、箱体壳体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之间的大约中间的位置上，如图13所示。
对于如上所述地安装的光透射/反射板25B，从发光二极管21辐射出的光沿着以下所述的光路行进。
首先，从发光二极管21发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。
如图13中实线箭头所示，透射穿过光透射/反射板25B的光入射在光透射/散射板41上，以在其中发生散射。
另一方面，被光透射/反射板25B反射的光入射在箱体壳体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上的光根据光透射/反射板25B的反射率被成比例地透射(如图13中虚线箭头所示)和反射(如图13中点线箭头所示)。类似地，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之间发生多次反射，直至被减弱。
因此，可以看到，如图13所示，通过在箱体壳体23中设置光透射/反射板25B，从发光二极管21辐射来的、穿过光透射/反射板25B进入光透射/散射板41的光入射表面41a的光对光透射/散射板41的照射面积比图13中实线箭头所示的直射光的照射面积大，增大的量如虚线箭头和点线箭头所示。
以上显示，与背光箱40的箱体壳体23中没有设置光透射/反射板25B的情况相比，可以实现以下的有益效果，即实现了箱体壳体23的足够的厚度和发光二极管21和光透射/散射板41的光入射表面41a之间的足够的间隔，从而从发光二极管21辐射出的光在进入光透射/散射板41之前被同心地扩散，从而被混合以减小光透射/散射板41上色彩和亮度的波动，如图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减弱之前一直被反射并同时被透射，如图13所示。因此，与使用光透射/反射板25A的情况相比，利用光透射/反射板25B，从单个发光二极管21辐射出的光在更宽的区域上被散射。
因此，在其箱体壳体23中设置有光透射/反射板25B的背光箱40能够将色彩和亮度波动显著减小的白光照射到彩色液晶显示板上。
此外，光透射/反射板25B的反射率越高，亮度分布越均匀，色彩和亮度的波动越小。但是，如果光透射/反射板25B的反射率太高，则在箱体壳体23中的多次反射的次数增多，可能导致入射在光透射/散射板41上的光被减弱。原因在于，反射表面24的反射率不完全为100％，由此入射在发光二极管21上的光会被吸收。
所以，从背光箱40辐射来的光的利用率可以通过增大反射表面24的反射率以及减小对发光二极管21的光的吸收面积来提高。
由于色彩和亮度的波动受到发光二极管21的数量和位置的影响，所以可以通过灵活的调节，根据光透射/反射板25B的位置改变多层电介质膜的膜厚或者高折射率材料层及/或低折射率材料层的数量，从而改变反射率，以减小色彩和亮度的波动。
【第三实施例】
作为光透射/反射板25，可以设想出如图14所示的光透射/反射板25C。光透射/反射板25C体现了第一和第二实施例的组合。具体而言，类似于用于光透射/反射板25A的全透射板26上的全反射镜27，通过构图将若干多层电介质膜28形成为点状，每个多层电介质膜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层叠组合构成，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为反射(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组合的优点。即，类似于光透射/反射板25B，光透射/反射板25C能够对透射穿过光透射/反射板25C的光进行散射，使之在更宽的区域上落在光透射/散射板41的光入射表面41a上。因此，从设置有这种光透射/反射板25C的背光箱40辐射出的白光可以显著地避免色彩和亮度上的波动。
此外，对于这种光透射/反射板25C，根据液晶显示板的尺寸及/或背光箱40的结构，例如发光二极管21的数量或位置，通过作为参数来调节多层电介质膜28的点的数量以及/或者点的分布，调节点的面积，或者调节多层电介质膜的膜厚或者低折射率薄膜或高折射率薄膜的层数，可以更加复杂地调节色彩和亮度的波动。
通过在构成彩色液晶显示装置100的背光箱40的箱体壳体23中设置上述部分透射并部分反射入射光的光透射/反射板25，不仅可以减小白光的色彩和亮度的波动，而且可以显著减小背光箱40的厚度。具体而言，对于用于照明23英寸的液晶显示板且具有的发光二极管单元21n的包括了模制部分的高度在6到7mm量级的背光箱40，通过在箱体壳体23中设置光透射/反射板25，可以将箱体壳体23的厚度从常规系统中必须的大约8到10cm减小到2到5cm。
此外，通过设置光透射/反射板25，从发光二极管21辐射出的光可以在箱体壳体23的内部中有效地分布，使得可以减少所使用的发光二极管的数量，从而降低成本。
在用于实现本发明的最佳模式中，发光二极管21被用作光源，设置于彩色液晶显示装置100的背光箱40中。但是，如果用荧光灯代替发光二极管21，类似地可以减小背光箱40的厚度，并显著地减小色彩或亮度的波动。另外，通过设置光透射/反射板25，从荧光灯辐射出的白光可以有效地分布在箱体壳体23内的整个空间中，从而可以减少使用的荧光灯的数量，由此降低成本。
本发明不限于以上参照附图说明的实施例，正如本领域技术人员显而易见的，可以尝试各种改变、替代或等同物，而不背离所附权利要求中界定的本发明的范围。
本发明包含涉及2004年6月14日在日本提交的日本专利申请2004-176147，该申请的全部内容通过引用被结合于此。

Claims (14)

1.一种用于照明液晶显示板的下设型背光装置，其包括：
光源，其布置在光辐射面敞开的一壳体中，使得所述光源朝向所述光辐射面，所述光源向所述光辐射面辐射光；
光透射反射装置，其布置在所述壳体中，用于限定包括所述光源的空间，所述光透射反射装置透射一部分入射光，并反射另一部分入射光；以及
透射散射装置，其布置在所述壳体的所述光辐射面上，用于对透射穿过所述光透射反射装置的光进行散射并产生表面光辐射；
所述壳体具有作为用于反射入射光的反射表面的内表面；在由所述光透射反射装置在所述壳体中限定出的所述空间中，从所述光源辐射出的一部分光通过所述光透射反射装置和所述反射表面被内部反射；然后，所述的一部分光透射穿过所述光透射反射装置。
2.如权利要求1所述的背光装置，其中，
所述光透射反射装置由透射入射在所述光透射反射装置上的光的光透射元件和在所述光透射元件上通过构图形成的用于通过全反射反射入射光的多个全反射镜形成，使得入射在所述光透射反射装置上并透射穿过所述光透射反射装置的光与入射在所述光透射反射装置上并被所述光透射反射装置反射的光成一预定比率。
3.如权利要求1所述的背光装置，其中，
所述光透射反射装置由透射入射光的一光透射元件和多个多层电介质膜形成，每个所述多层电介质膜由层叠在一起的至少一个高折射率膜和至少一个低折射率膜构成，所述多层电介质膜以一预定比例透射并反射入射光，使得入射在所述光透射反射装置上并透射穿过所述光透射反射装置的光与入射在所述光透射反射装置上并被所述光透射反射装置反射的光成一预定比率。
4.如权利要求1所述的背光装置，其中，
所述光透射反射装置由基板元件和形成于其上的多层电介质膜形成，所述多层电介质膜各由层叠在一起的至少一个高折射率膜和至少一个低折射率膜构成，使得入射在所述光透射反射装置上并透射穿过所述光透射反射装置的光与入射在所述光透射反射装置上并被所述光透射反射装置反射的光成一预定比率。
5.如权利要求1所述的背光装置，其中，
所述光源是发射红光的红色发光二极管、发射绿光的绿色发光二极管和发射蓝光的蓝色发光二极管。
6.如权利要求1所述的背光装置，其中，
所述光源为发射白光的荧光灯。
7.如权利要求1所述的背光装置，其中，
所述光透射反射装置布置在所述壳体中，用于通过将所述壳体的内部分成两部分来限定所述空间。
8.一种液晶显示装置，其包括光透射液晶显示板和用于照明所述液晶显示板的下设型背光装置，所述背光装置包括：
光源，其布置在光辐射面敞开的一壳体中，使得所述光源朝向所述光辐射面，所述光源向所述光辐射面辐射光；
光透射反射装置，其布置在所述壳体中，用于限定包括所述光源的空间，所述光透射反射装置透射一部分入射光，并反射另一部分入射光；以及
透射散射装置，其布置在所述壳体的所述光辐射面上，用于对透射穿过所述光透射反射装置的光进行散射并产生表面光辐射；
所述壳体具有作为用于反射入射光的反射表面的内表面；在由所述光透射反射装置在所述壳体中限定出的所述空间中，从所述光源辐射出的一部分光通过所述光透射反射装置和所述反射表面被内部反射；然后，所述的一部分光透射穿过所述光透射反射装置。
9.如权利要求8所述的背光装置，其中，
所述光透射反射装置由透射入射在所述光透射反射装置上的光的光透射元件和在所述光透射元件上通过构图形成的用于通过全反射反射入射光的多个全反射镜形成，使得入射在所述光透射反射装置上并透射穿过所述光透射反射装置的光与入射在所述光透射反射装置上并被所述光透射反射装置反射的光成一预定比率。
10.如权利要求8所述的背光装置，其中，
所述光透射反射装置由透射入射光的光透射元件和多个多层电介质膜形成，每个所述多层电介质膜由层叠在一起的至少一个高折射率膜和至少一个低折射率膜构成，所述多层电介质膜以一预定比例透射并反射入射光，使得入射在所述光透射反射装置上并透射穿过所述光透射反射装置的光与入射在所述光透射反射装置上并被所述光透射反射装置反射的光成一预定比率。
11.如权利要求8所述的背光装置，其中，
所述光透射反射装置由基板元件和形成于其上的多层电介质膜形成，所述多层电介质膜由层叠在一起的至少一个高折射率膜和至少一个低折射率膜构成，使得入射在所述光透射反射装置上并透射穿过所述光透射反射装置的光与入射在所述光透射反射装置上并被所述光透射反射装置反射的光成一预定比率。
12.如权利要求8所述的背光装置，其中，
所述光源是发射红光的红色发光二极管、发射绿光的绿色发光二极管和发射蓝光的蓝色发光二极管。
13.如权利要求8所述的背光装置，其中
所述光源为发射白光的荧光灯。
14.如权利要求8所述的背光装置，其中
所述光透射反射装置布置在所述壳体中，用于通过将所述壳体的内部分成两部分来限定所述空间。
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