[发明专利]多层集成背光照明装置

说明书

发明领域

本发明涉及用于显示器的背光装置技术以及采用该装置的液晶显示器。具 体地，本发明涉及一种具有固体光源的液晶显示器(LCD)背光。

发明背景

虽然液晶显示器作为一个紧凑、轻质的替换物替换阴极射线管(CRT)监 视器，在许多应用中液晶显示器的图像质量仍不能令人满意，尤其是当这些装 置的相对尺寸增加时。大LCD面板，如那些用于膝上型电脑或大显示器的LCD 面板，是透射式的，这样就需要背光。这种类型的提供光的平面位于LCD面板 后面，引导光线射出，射向LCD。

用于背光的传统方法使用冷阴极荧光(CCFL)光源、光导板、一种或多种 类型的增强膜、偏振膜、反射面和其它光调节元件来构成的各种配置。当显示 尺寸增大时，采用侧置的CCFL的传统平板背光方案越来越不适宜，尤其是当 显示面积增加时，会对制造中的或热导致的扭曲敏感。由于低亮度或亮度水平 和涉及显示尺寸增大时的不均匀的问题，比如用于数字TV，传统用于小器件的 光导背光技术愈加受到阻碍。LCD显示器和其它显示器和照明应用的现有背光 装置，常采用平行排列的CCFL组，效率相对较低。由于需要在LC面板后面 容纳CCFL及其支撑膜和表面，这些显示方案还是较厚的。该CCFL光源本身 就提出了一个需要处理的环境问题，因为这些器件包含一定量的汞。为补偿传 统的基于CCFL的背光的不均匀和亮度问题，许多支撑膜常被插入在背光和显 示器之间，或排列在显示器后面，如相对高成本的反射偏振膜。众所周知，CCFL 的光谱特性弱于其它类型的光源。

面对背光应用中所用的CCFL的固有难点和限制，研究者已被激发去追寻 可选的背光方法。已经提出许多利用发光二极管(LED)的方案。在LED亮度、 色彩输出、总的性能和继续降低成本上的近期进展，使得LED、激光器和常规 的固体光源特别有吸引力。然而，因为LED和激光器作为点光源，需要合适的 方案去改向和扩散该光线，以得到背光所需的均匀平面光和必需的色彩均匀性。

提供采用LED的背光照明的一个方法是，采用阵列排列，如M.Zeiler， J.Huttner，L.Plotz和H.Ott在题为“Late-News Paper：Optimization Parameters for LED Backlighting Solutions(最新消息：LED背光方案的优化参数)”SID 2006文摘 第1524-1527页的文章里描述的。采用这种类型的方案，一个包括红(R)、绿 (G)和蓝(B)的LED组的阵列配置为LCD显示器的背光。两种类型的组表 示为：RGGB和RGB。然而，除了特殊应用外，如一些类型的仪表面板、非常 高档的监视器和TV面板，由于色彩差、亮度不均匀、高部件数、高热量和尺 寸需要的问题，阵列排列看上去不是很有希望。

光导已被用来扩散点光源发出的光线，以形成线性光。比如，Kawai等人 的题为“Light Guide，Illuminating Device Having the Light Guide，and Image Reading Device and Information Processing Apparatus Having the Illuminating Device(光导、具有所述光导的照明器件、具有所述照明器件的图像读取器件和 信息处理装置)”的美国专利No.5,499,112公开了，采用具有沿其长度方向分布的 提取特性的单个光导，使一个或多个LED发出的光线改向到扫描装置的线性光。

相当大部分的工作旨在达到提供LED背光的目的。然而，虽然已经提出许 多的方案，但每种类型的方案仍有明显的固有缺陷，特别是面对标准的膝上型 尺寸或更大的显示面板的背光的问题。

除这些缺陷外，传统的解决方案通常不能对付高品质颜色成像(LC显示器 的普遍商品化和接受所需要的)的重大挑战。色域是一个重要考虑事项，是显示 器设计师特别感兴趣的。常规的CCFL提供一个能被许多应用所接受的色彩质 量的参数，提供了最高达NTSC色域的大约70％。虽然这可以被膝上型电脑和 电脑监视器应用所接受，但是达不到全色TV显示器的需要。