CN1975537A - 一种用于彩色液晶显示装置的背光装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于彩色液晶显示装置的背光装置,其中红,绿,蓝三原色光直接入射在液晶层的相应象素上。该背光装置包括:第一导光板;第一入射部分,用于在第一导光板的第一侧面上的第一区域中接收三原色光中的第一原色光;第二入射部分,用于在第一导光板的与第一侧面相对的第二侧面上的第二区域中接收三原色光中的第二原色光;和第三入射部分,用于在第一导光板的背面上的第三区域中接收三原色光中的第三原色光。这样,重叠步骤的数量减少了,导光板可以很容易地且高准确度地重叠在LCD面板上,由此可以获得轻便且廉价的用于彩色液晶显示装置的背光装置。

Description

一种用于彩色液晶显示装置的背光装置
【技术领域】
本发明涉及一种用于彩色液晶显示装置的背光装置,尤其涉及这样一种背光装置形式,其允许来自光源的三种颜色的光(R(红色),G(绿色),B(蓝色))直接投射在液晶显示面板上的相应象素上而不透过滤色器。
【背景技术】
随着近些年来液晶技术的发展,使用带发光二极管(LED)的背光装置作为光源的液晶显示(LCD)模块已经实现。在大多数LED背光装置中,三种颜色的LED光被混合入光导中成为白光,并结合滤色器来显示颜色。但是,当使用滤色器的时候会产生诸如颜色衰退等一些问题。
为了解决这个问题,日本特开专利申请No.2002-196332公开了一种拥有LED背光装置的彩色液晶显示装置,其中三种颜色的LED光直接进入LCD的相应象素,光强由液晶开闭器进行控制,光的颜色并不使用滤色器来显示。
图1是依照日本特开专利申请No.2002-196332的图3,用来说明传统LED背光装置的示意图。从红色LED 111发出的光被引入光导101。凹陷或其它变形部分120发射出的光穿过偏振滤光片104,入射在相应的TFT(薄膜晶体管,Thin Film Transistor)排列105的颜色象素序列上,如图1所示。与此相似,从蓝色LED 112发出的光被引入光导102。变形部分120发射出的光入射在相应TFT排列105的颜色象素序列上。从绿色LED 113发出的光也进入光导103,变形部分120发射出的光也入射在相应的TFT排列105的颜色象素序列上。每个光导101,102和103因而具有分层结构。
传统上来讲,为了将LED光源中的三种颜色的光同时导入LCD面板,组件要被排列以使三个导光板彼此重叠放置,使得从每个红、绿和蓝LED光源发出的光被引导到三个分开的导光板,在三个板堆叠起来的情况,每个颜色的光进入LCD面板的相应象素。所以,在传统LED背光装置中,为了调整其中包括导光板的LCD面板中的相应颜色象素,必需将三块导光板排列并重叠起来。对应一个颜色的LCD面板一个象素的大小大约为100μm×300μm,三个象素排列起来的大小大约就有300μm×300μm。每个象素显示一个单一的颜色,在象素之间会形成宽度大约15μm的暗边。所以,需要进行精确重叠以在每个导光板和LCD面板中得到15μm的暗边宽度,而这制造起来是非常困难的。
【发明内容】
本发明的目的是要减少重叠步骤的数量,以能够很容易地将导光板精确地重叠到LCD面板上,从而为彩色液晶显示装置提供轻便和廉价的背光装置。
根据本发明中的彩色液晶显示装置的背光装置,可以使红、蓝和绿三原色光直接入射在液晶层的相应象素上。本发明的背光装置包括第一导光板;第一入射部分,其在该第一导光板的第一侧面上的第一区域接收三原色光中的第一原色光;第二入射部分,其在与该第一导光板的第一侧面相对的第二侧面上的第二区域接收三原色光中的第二原色光;和第三入射部分,其在该第一导光板的背面上的第三区域接收三原色光中的第三原色光。
此外,第一入射部分可以具有发射第一原色光并且提供给第一侧面的第一发光二极管和在第一侧面上的第一区域外面的区域提供的第一遮光膜;第二入射部分可以具有发射第二原色光并且提供给第二侧面的第二发光二极管和在第二侧面上的第二区域外面的区域提供的第二遮光膜;第三入射部分可以具有在第一导光板的背面提供的第二导光板、在背面的第三区域外面的区域提供的第三遮光膜以及用于朝第二导光板发射第三原色光的第三发光二极管。而且,遮光膜包括反射膜和其它膜作为阻碍光的膜。
此外,从第一区域接收到的第一原色光所占据的区域,从第二区域接收到的第二原色光所占据的区域,和从第一导光板上的第三区域接收到的第三原色光所占据的区域,最好被设置为从发射表面看上去以交替方式呈带状彼此平行分布。
通过提供由在第一和第二导光板的表面上排列的凸起形成的棱镜,或是通过提供由排列的凸起和下陷形成的棱镜,可以增强从第一和第二导光板发射的光的方向性。
此外,形成许多散射在第一和第二导光板表面的光的凹陷和凸起,从第一和第二导光板发射的光被散射开,由此导光板中的亮斑、亮点、亮线、不规则或类似物可以被分布开,所以其影响被减小,整个发射表面具备均匀的亮度。
还可以在第一和第二导光板的表面上形成能够依靠电信号而在散射状态和透射状态间互换的散射片。
根据本发明中的彩色液晶显示装置,包括液晶层和用于该彩色液晶显示装置的背光装置,其中红、蓝和绿三原色光直接入射在该液晶层的相应象素上。该背光装置包括第一导光板;第一入射部分,其在该第一导光板的第一侧面的第一区域中接收三原色光中的第一原色光;第二入射部分,其在与该第一导光板中第一侧面相对的第二侧面的第二区域中接收三原色光中的第二原色光;和第三入射部分,其在该第一导光板的背面的第三区域中接收三原色光中的第三原色光。
此外,第一入射部分可以具有发射第一原色光且被提供给第一侧面的第一发光二极管以及提供给第一侧面上的第一区域外面的区域的第一遮光膜;第二入射部分可以具发射第二原色光且被提供给第二侧面的第二发光二极管以及提供给第二侧面上的第二区域外面的区域的第二遮光膜;第三入射部分可以具有提供给第一导光板的背面的第二导光板,提供给背面上的第三区域外面的区域的第三遮光膜,以及用于向第二导光板发射第三原色光的第三发光二极管。此外,例如包括反射膜或类似物的遮光膜被用作每一个该遮光膜。
依据本发明,来自每一三原色的LED光源的光穿过每一个相应的导光部分,直接投射在LCD面板的每个相应象素上,这样便无需用于LCD面板的滤色器,提高了透射率,而且还可以获得具备高亮度和高效率的廉价LCD模块。另外,导光板和LCD面板仅仅进行一次重叠操作,所以能够得到很高的精确度。仅仅使用一个或者两个导光板,减轻了设备重量,简化了操作步骤,并且可以提高产量。
【附图说明】
图1是描述传统背光装置的横截面结构的示意图;
图2是本发明第一实施例中用于彩色液晶显示装置的背光装置的平面结构的示意图;
图3是对应于图2沿A-A’线纵向剖面结构的示意图;
图4是描述本发明第一实施例中用于彩色液晶显示装置的背光装置结构中来自LEB(B)2的光的特性的示意图;和
图5是本发明第二实施例中用于彩色液晶显示装置的背光装置的平面结构的示意图。
【具体实施方式】
下文中,本发明的具体实施例将结合相关附图对本发明进行详细的说明。图2是本发明第一实施例中用于彩色液晶显示装置的背光装置的平面结构的示意图,图3是对应于图2沿A-A’线纵向剖面结构示意图。第一导光板4堆叠在第二导光板5上面。第一(R)区域1R,第二(G)区域1G,和第三(B)区域1B以交替方式排列在第一导光板4上。这些区域呈带状并且以从第一侧面10到与该第一侧面10相对的第二侧面11的方向定向。第一(R)区域1R,第二(G)区域1G,和第三(B)区域1B的尺寸(宽度等等)与设置在第一导光板4上的液晶(LCD)面板8的相应红色(R)象素、绿色(G)象素、蓝色(B)象素的宽度相对应,而且处于相应的位置上。
发射三原色中红色光的红色LED(R)1被设置在第一导光板4的第一侧面10上,发射三原色中蓝色光的蓝色LED(B)2被设置在第一导光板4的第二侧面11上。在第一侧面10的与第二(G)区域1G和第三(B)区域1B接触,但是不与第一(R)区域1R接触的区域上形成遮光膜9。此外,在第二侧面11的与第一(R)区域1R和第二(G)区域1G接触,但是不与第三(B)区域1B接触的区域上也形成遮光膜9。因此,只有来自红色LED(R)1R的红色光投射在第一导光板4的第一区域(R)上,只有来自蓝色LED(B)1B的蓝色光投射在第一导光板4上的第三区域(B)1B上。另一方面,在第一导光板4的底面上形成遮光膜9,也就是说在接触第二导光板5的面上,在与第一导光板4的第一(R)区域1R和第三(B)区域1B接触,但是不与第二(G)区域1G接触的区域上形成遮光膜9。发射绿色光的绿色LED(G)3被设置在第二导光板5的侧面上,也就是说,在与第一导光板4的第一和第二侧面10,11垂直的侧面上。来自绿色LED(G)3的绿色光因此入射在第二导光板5上,并从第一导光板4的底面被单独引至第一导光板4的第二(G)区域1G。在第一导光板4的第一(R)区域1R,第二(G)区域1G,第三(B)区域1B入射的每一类型的光是由第一导光板4表面上的第一(R)区域1R,第二(G)区域1G,第三(B)区域1B发出的。
第一导光板4的第一(R)区域1R,第二(G)区域1G和第三(B)区域1B被在第一导光板4表面上形成的凹槽和其它分割部分6划分开,并且提供一种排列形式,其中防止从第一导光板4的表面发出的颜色之间彼此混合。可以制造第一导光板4使得使用模子形成凹槽部分,并且凹槽部分可被加工为能够反射或者阻隔光线。此外,保护层被应用于导光板上,通过曝光和显影处理而在凹槽部分之外的导光板表面上形成保护层图案。也可以使用保护层图案作为掩膜,通过蚀刻导光板而形成凹槽。
在第一导光板4的表面提供对准标记7。该对准标记用于使第一导光板4和LCD面板8可以高精度地对准并重叠。对准标记7可以具有打孔图案从而可以进行穿透观察。
下面,将详细说明本实施例中这样构造的背光装置和液晶显示装置的操作。在第一导光板4的第一侧面10与第二区域1G和第三区域1B接触的区域中形成遮光膜9;并且在第一导光板4的第二侧面11与第一区域1R和第二区域1G接触的区域中也形成遮光膜9。因此,如图4所示,只有来自蓝色LED 2的蓝色光入射在第一导光板4的第三区域1B上。该蓝色光从第一导光板4的表面发射,直接入射(不穿过滤色器)在LCD面板8的蓝色象素上。相似的,在第一区域1R,来自红色LED 1的红色光只被引至第一区域1R,从第一导光板4的表面发射,并且直接入射(不穿过滤色器)在LCD面板8的红色象素上。而且,来自绿色LED(G)3的绿色光被引至第二导光板5,从其中在第一区域1R和第三区域1B设置了遮光膜的第一导光板4的底面进入第一导光板4,并且从第二区域1G的表面发射,以直接投射(不穿过滤色器)在LCD面板8的绿色象素上。
以这种方式,每个颜色的光从第一导光板4直接进入LCD面板8上每个颜色的象素。因此,无需用于LCD面板的滤色器,透射率得到提高,并且可以获得具有高亮度和高效率的廉价LCD模块。此外,由于三原色从同一个LED背光导光板4进入LCD面板8,导光板和LCD面板只需重叠一次从而可以使它们精确配合。再有,在本实施例中,只有第一导光板4和第二导光板5用作导光板,从而减轻了设备重量,简化了操作步骤,并且可以提高产量。
下面将接着介绍第一实施例的一个变化形式。在第一实施例中描述了使用两块导光板4、5的例子,但是也可能,例如使在前述第一实施例中的绿色LED(G)3进入平面光源,并将该平面光源放置在第一导光板4的下面来代替第二导光板5。因此得到一种不用第二导光板5而只使用一个导光板的结构。在第一实施例和它的变化形式中,每个LED和区域的设置并不限于图2和图4所示的情况,而可以选择任意位置。
此外,在第一导光板4的表面上可以提供由排列的凸起形成的棱镜或由排列的凸起和下陷形成的棱镜。利用这些棱镜,可以增强从第一导光板4发射的光的方向性。
此外,在第一导光板4的表面上形成许多散射光的凹陷和凸起,并且从第一导光板4发射的光被散射开,由此在导光板上中的亮斑、亮点、亮线、不规则等能够分布开来,所以它的影响被减小,并且整个发射表面亮度均匀。由此可获得高亮度的光线和高发光效率。
可依靠电信号而在散射状态和透射状态间互换的散射片还可以形成在第一导光板4的表面上。通过该散射片,就可以根据所需的情况,在对从第一导光板4发射的光的散射和透射之间进行转换。
图5是本发明第二实施例中用于彩色液晶显示装置的背光装置的平面结构的示意图。在前述第一实施例中,在第一导光板4上形成TFT图案以得到TFT基底。门极配线18和信号配线12形成矩阵配置,TFT16就形成在交叉点上,象素电极17连接TFT 16的源极(S)。有时也可设置电容Cs专用的Cs配线13。通过将第一导光板制造在TFT基底中,LCD的驱动电压的极性被反转并且可以执行AC驱动。因此可以防止材料的物理性质变化、阻值减小,并防止其它由于长期向液晶施加DC电压而引起的衰减现象发生,延长了LCD面板的使用寿命。

Claims (8)

1.一种用于彩色液晶显示装置的背光装置,其中红,绿,蓝三原色光直接入射在液晶层的相应象素上,所述背光装置包括:
第一导光板;
第一入射部分,用于在第一导光板的第一侧面上的第一区域中接收所述三原色光中的第一原色光;
第二入射部分,用于在所述第一导光板的与所述第一侧面相对的第二侧面上的第二区域中接收所述三原色光中的第二原色光;和
第三入射部分,用于在所述第一导光板的背面上的第三区域中接收所述三原色光中的第三原色光。
2.根据权利要求1所述的背光装置,其中
所述第一入射部分具有第一发光二极管和第一遮光膜,其中第一发光二极管发射所述第一原色光并被提供至所述第一侧面,第一遮光膜被提供至所述第一侧面上的所述第一区域外面的区域;
所述第二入射部分具有第二发光二极管和第二遮光膜,其中第二发光二极管发射所述第二原色光并被提供至所述第二侧面,第二遮光膜被提供至所述第二侧面上的所述第二区域外面的区域;和
所述第三入射部分具有被提供至所述第一导光板的背面的第二导光板、被提供至所述背面上的所述第三区域外面的区域的第三遮光膜,和用于朝向所述第二导光板发射第三原色光的第三发光二极管。
3.根据权利要求2所述的背光装置,其中,从发射表面看,从所述第一导光板中的第一区域接收到的第一原色光所占据的区域,从第二区域接收到的第二原色光所占据的区域,和从第三区域接收到的第三原色光所占据的区域,以交替方式呈带状彼此平行分布。
4.根据权利要求1-3中任意一项中所述的背光装置,其中,在所述第一和第二导光板的表面上形成棱镜,并且从所述第一和第二导光板发射的光的方向性增强。
5.根据权利要求1-3中任意一项中所述的背光装置,其中
在所述第一和第二导光板的表面上形成许多散射光的凹陷和凸起;并且
从所述第一和第二导光板发射的光被散射开。
6.根据权利要求1-3中任意一项中所述的背光装置,其中,在所述第一和第二导光板的表面上形成可依靠电信号而在散射状态和透射状态间交替的散射片。
7.一种彩色液晶显示装置,包括液晶层和用于彩色液晶显示装置的背光装置,在该背光装置中,红、蓝和绿三原色光直接入射在液晶层的相应象素上,所述该背光装置包括:
第一导光板;
第一入射部分,用于在第一导光板的第一侧面上的第一区域中接收所述三原色光中的第一原色光;
第二入射部分,用于在所述第一导光板的与所述第一侧面相对的第二侧面上的第二区域中接收所述三原色光中的第二原色光;和
第三入射部分,用于在所述第一导光板的背面上的第三区域中接收所述三原色光中的第三原色光。
8.根据权利要求7所述的装置,其中
所述第一入射部分具有第一发光二极管和第一遮光膜,其中第一发光二极管发射所述第一原色光并被提供至所述第一侧面,第一遮光膜被提供至所述第一侧面上的所述第一区域外面的区域;
所述第二入射部分具有第二发光二极管和第二遮光膜,其中第二发光二极管发射所述第二原色光并被提供至所述第二侧面,第二遮光膜被提供至所述第二侧面上的所述第二区域外面的区域;和
所述第三入射部分具有被提供至所述第一导光板的背面的第二导光板、被提供至所述背面上的所述第三区域外面的区域的第三遮光膜,和用于朝向所述第二导光板发射第三原色光的第三发光二极管。
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