面光源装置及液晶显示装置的制作方法

专利名称：面光源装置及液晶显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及被用作背光以从背面照射液晶显示装置的面光源装置， 以及包含该面光源装置的液晶显示装置。
背景技术：
反射型和透射型的液晶显示装置为人们所知晓。反射型的液晶显示 装置包括位于背面的反射板，其反射外部光线以在其屏幕上显示图像； 而透射型的液晶显示装置包括位于背面的背光，从而来自该背光的照明 光透射通过以在其屏幕上显示图像。
面光源装置在相关技术中用作背光。面光源装置一般包括具有平面 部和端面部的导光板，以及与导光板的端面部以相对关系设置的多个点 光源。导光板将由多个点光源发出的并自所述端面部入射的光混合，并 从其平面部射出该已混合的光以作为照明光。在日本专利申请公开公报
No.2003-337332中公布了所述类型的装置。
作为一种面光源装置，相关技术中已知有一种将白光发光二极管 (LED)用作多个点光源的装置。从面光源射出的照明光最好是理想的白 光。然而，实际的面光源装置在色度上有个体差异，不是发出完全白色 的光而是发出稍微带色的光。这种面光源装置的色度差异原理上来自于 用作点光源的白光发光二极管的制备差异。
白光发光二极管基本上由用于发出蓝光的发光二极管芯片和用于得 到黄光的荧光物质形成。然而，蓝光芯片的发射光谱和具有互补色关系 的黄色荧光物质的量有所差异。此差异因素在大批量生产中不可避免。 因此，供应市场的白光发光二极管不是理想的白光光源，而所供应的白光发光二极管的色度分布于预先允许的标准色度范围内。如果具有色度 差异并供应给市场的白光发光二极管被用作面光源装置的点光源，则单 个面光源装置之间的色度有所差异，因此单个液晶显示装置之间也出现 色度差异。这构成了有待解决的课题。

发明内容
如上所述，需要提供色度差异得到改进的面光源装置。
根据本发明的一个实施例，提供了一种面光源装置，该面光源装置 包括具有平面部和端面部的导光板，以及与导光板的端面部以相对关系
设置的多个点光源，所述导光板可以将由点光源发出并自所述端面部入 射的光混合，并从所述平面部射出已混合的光以作为照明光，所述多个 点光源是在预定的标准范围内彼此具有不同色度的点光源的组合，所述 导光板将从彼此具有不同色度的点光源发出的光混合，从而使合成的照 明光的色度落入比标准色度范围狭窄的目标色度范围内。
优选地，所述多个点光源是在代表标准色度范围的XY色度坐标系上 具有由△ x〉0.01和△ y〉0.01给定的色度差异的点光源的组合。
优选地，面光源装置还包括单独给各个点光源提供电流以使其发光 的多个电流源，该多个电流源可以调整供给各点光源的电流量，以改变 从多个点光源发出的光的混合比例，从而调整合成的照明光的色度。在 此情况下，点光源可以是随着从电流源提供的电流量而变化其发光量的 白光发光二极管。
在上述面光源装置中，在预定标准色度范围内彼此具有不同色度的 点光源组合起来。导光板可将从彼此具有不同色度的多个点光源发出的 光混合，从而可使合成的照明光的色度落入比标准色度范围狭窄的目标 色度范围内。由此，所得到的面光源具有窄于点光源的标准色度范围的 目标色度范围。因此，所述面光源装置可发出适于用作液晶显示装置的 背光的白色照明光。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种面光源装置，该面光源装 置包括具有平面部和端面部的导光板、与导光板的端面部以相对关系设
5置的多个点光源以及单独给各个点光源提供电流以使其发光的多个电流 源，所述导光板可以将从多个点光源发出并自所述端面部入射的光混合， 然后从所述平面部射出己混合的光以作为照明光，所述多个点光源是在 预定的标准范围内彼此具有不同色度的点光源的组合，所述多个电流源 可以调整供给各个点光源的电流量以改变从多个点光源发出的光的混合 比例，从而使所合成的照明光的色度落入比标准色度范围狭窄的目标色 度范围内。
优选地，所述多个电流源可以相对调整供给各个点光源的电流量， 同时保持供给多个点光源的电流量的总值一定。
点光源可以是随着从电流源提供的电流量而改变其发光量的白光发 光二极管。
在这种面光源装置中，在预定标准色度范围内彼此具有不同色度的 点光源被组合使用。装在面光源装置中的多个电流源调整供给各个点光 源的电流量以控制从多个点光源发出的光的混合比例，从而可使所合成 的照明光的色度落入比标准色度范围狭窄的目标色度范围内。通过所述 配置，所述面光源装置具有的色度分布比点光源的色度分布狭窄。因此， 可以得到呈现出小的色彩分布且适于用作液晶显示装置的背光的白光面 光源装置。


图1A是表示本发明的面光源装置的示意图，图1B是表示该面光源装 置的点光源的电路图2和图3是图示本发明的原理的曲线图4是图示标准色度范围和目标色度范围之间的关系的曲线图5A和图5B是图示图1A的面光源装置中所用的白光发光二极管的 不同组合的曲线图6是图示图1A的面光源装置的电流控制混色方式的曲线图7是表示图1A的面光源装置的电流控制系统的框图；图8是图示图7所示的电流控制电路的操作的表格；以及 图9A和图9B是表示应用了本发明的不同液晶显示装置的分解立体图。
具体实施例方式
下面参照附图描述本发明的优选实施例。首先参照图1A，其中示出 了本发明的面光源装置的配置。所示的面光源装置1包括导光板2和多个 点光源。在本实施例中，多个点光源使用一对白光发光二极管LED1和 LED2形成，LED1和LED2的发光量根据电流源对其提供的电流量而改 变。导光板2由丙烯酸树脂等材料制成，并具有基本上呈矩形的平面部和 围绕所述平面部的端面部。发光二极管LED1和LED2设置为与矩形导光 板2的角部成相对关系。导光板2将从多个点光源、即从发光二极管LED1 和LED2发出并自所述端面部入射的光混合，并从所述平面部射出已混合 的光作为照明光。
多个点光源是在预定的标准色度范围内彼此具有不同色度的发光二 极管LED1和LED2的组合。尽管白光发光二极管基本上具有近似于雪白 的色度，然而其具有源自于制备过程的差异，且实际色度在预定的色度 范围内有所差异。作为本发明的特征，导光板2将从彼此具有不同色度的 发光二极管LED1和LED2发出的光混合，从而使得合成的照明光的色度 落入比标准色度范围狭窄的目标色度范围内。在图1A中，由于混合了发 自LED1和LED2的光，在背光中心的色度可严格限制于非常窄的目标色 度范围内。
发光二极管LED1和LED2形成为白光发光二极管的组合，在代表标 准色度范围的XY色度坐标系上，白光发光二极管的色度差异是AxX).Ol 禾口 Ay〉0.01。
给各个发光二极管LED1和LED2提供电流以使其发光的电流源如图 1B所示而设置。电流源形成为在白光发光二极管的阴极和阳极之间提供 发光电流的恒流源。各电流源单独调整供给各发光二极管LED1和LED2 的电流量，以改变从发光二极管LED1和LED2发出的光的混合比例，从 而调整照明光的色度。优选地，所述电流源相对地调整供给各发光二极
7管LED1和LED2的电流量，同时保持供给发光二极管LED1和LED2的电流 量的总值固定不变。
图2描述本发明的原理，并在XY色度坐标系上示出白光发光二极管 的色度分布和面光源装置的色度分布。
如上所述，白光发光二极管从其结构上讲具有蓝光发光二极管芯片 的差异和黄色荧光物质的量的差异，且这些差异的成因在大批量生产中 不可避免，且不可能稳定地提供大量的色度在理想色度区域内的发光二 极管。因此，供应给市场的白光发光二极管具有比较而言较大的色度范 围。由于发光二极管制造者无法稳定制备并稳定供应色度范围窄的白光 发光二极管，故已制备产品的色度范围例如划分为如图2所示的14个色彩 等级A至N。例如，给市场供应色度属于八个等级A至H中的任何一级的 那些产品。在此情况下，白光发光二极管个体之间的色彩差异分布于色 彩等级A到H的宽度内。色彩等级A到H对应于预定的标准色彩范围。当 生产面光源装置时，这些色度属于标准色度范围A到H的发光二极管被恰 当地选择并置入面光源装置中。
在本发明中， 一对彼此具有不同色度的发光二极管LED1和LED2从 被划分为八个等级A至H的白光发光二极管中选取并组合。在如图2所示 的示例中，属于等级A的发光二极管LED1和属于等级H的发光二极管 LED2被组合。如图1A所示，在标准色度范围内色度彼此偏离的发光二极 管LED1和LED2以彼此相邻的关系布置于导光板的角部，以将从LED1和 LED2发出的光混合。在最终的面光源装置或背光的中心处的色度基本与 如图2所示的标准色度范围的中心一致。换言之，具有从标准色度中心彼 此以相反方向偏离的色度的一对发光二极管LED1和LED2被有选择地组 合，从而面光源装置的色度与标准色度范围的中心一致。
图3图示了面光源装置的驱动方法。参照图3，如果图2所示的发光二 极管LEDl和LED2统一由15mA的驱动电流驱动而发光，则所获得的面光 源能发出由发光二极管LED1的色度A和发光二极管LED2的色度H的混 色后的光。此时，提供给发光二极管LEDl和LED2的总驱动电流是30mA。 当每个发光二极管LED1和LED2被接通时，面光源的色度坐标的值基本 处于通过互相连接发光二极管LED1和LED2的坐标而画出的线段的中心。图3图示了通过混合从发光二极管LED1和LED2发出的光而得到的面 光源的实测色度坐标。
图4示出了在混色前的白光发光二极管的色度差异范围以及在混色 后的面光源装置的色度差异范围，以作对比。如上所述，在XY色度坐标 系上，白光发光二极管的标准色度范围分为八个等级A到H。相比之下， 面光源的目标色度范围落入其中四个等级C到F。如此，在本实施例中， 在预定的标准色度范围A到H内彼此具有不同色度的点光源被组合，且导 光板将从色度彼此不同的点光源发出的光混合.从而使合成的照明光的 色度可以落入比标准色度范围A到H狭窄的目标色度范围C到H内。换言 之，供应市场的白光发光二极管的色度分布处于被分级为八个等级A到H 的状态中。通过将色度分布于标准色度范围内、但色度彼此偏离的一对 白光发光二极管组合并装入面光源中，面光源的色度范围可縮小到四个 等级C到F。这样，即使作为点光源的白光发光二极管色度差异很大，仍 可得到色度差异变窄的面光源。需要注意的是，在所示的示例中，对应 于八个等级A到H的每个分块具有近似于△ x二o.oi禾n △ Y=0.01的大小。在 本实施例中，从不同等级或分块中选取出的发光二极管被组合并应用于 面光源。于是，彼此色度差异为AXX).01和AY〉0.01的点光源从色度处 于标准色度范围内的多个点光源中被有选择地选出并组合。
图5A和图5B表示了白光发光二极管的不同组合。在图5A的示例中， 属于等级C的发光二极管LED1和属于等级H的发光二极管LED2进行组 合，以得到属于等级F的面光源装置。在图5B的示例中，属于等级B的发 光二极管LED1和属于等级E的发光二极管LED2进行组合，以得到属于等 级C或D的面光源装置。如此，根据本发明，通过组合属于色度等级A到 H的发光二极管，面光源装置的色度范围可以縮小到C至F的范围。
图6示意性地表示了由电流控制的色度调整的示例。如果在提供给发 光二极管LEDl和LED2的30mA的总电流保持不变的同时变化电流比，则 面光源的色度可在发光二极管LED1和LED2的色度之间自由调整。例如 如图6所示，如果发光二极管LEDl由20mA的电流驱动而发光二极管 LED2由10mA的电流驱动，则面光源的色度坐标以a:b^:2的比例偏向发 光二极管LED1的一侧，且目标色度范围可进一步缩小。在图6的示例中，属于等级C的发光二极管LED1和属于等级H的发光 二极管LED2被组合以得到白光面光源。如果15mA的驱动电流均等地提 供给发光二极管LED1和LED2，则混色后的面光源的色度落入等级F。在 此情况下，如果两个发光二极管LED1和LED2的色度都不在等级C和等级 H的中心而是偏向右侧，则混色后的色度也偏向等级F的右侧。
另一方面，如果采取电流控制混色，且如图6所示，对发光二极管 LEDl侧提供20mA的电流，而对发光二极管LED2侧提供10mA的电流， 则面光源的色度在混色后接近等级F的中央。当相互比较如图5所示的通 过均等电流混色得到的目标色度范围和如图6所示的通过电流控制混色 得到的目标色度范围时，可以看出后者的目标色度范围縮小到前者目标 色度范围的近似一半大小。
图7表示配置为用于实现图6所示的电流控制混色的电路。参照图7， 一对作为点光源的白光发光二极管LED-A和LED-B是在预定的标准色度
范围内彼此具有不同色度的白光发光二极管的组合。电流源与每个白光 发光二极管的阳极侧连接。同时，恒电流控制电路3与白光发光二极管的 阴极侧连接。电流源调整分别提供给白光发光二极管LED-A和LED-B的 电流量U和lB，以改变从白光发光二极管发出的光的混合比例，从而由面 光源发出的合成照明光的色度落入比标准色度范围狭窄的目标色度范围 内。于是，恒电流控制电路3相对地调整供给白光发光二极管的电流量，
同时供给白光发光二极管的电流量lA和lB的总量保持一定。通过这样的调
整，面光源装置的色度可自由调整而其功耗保持一定。
图8是图示白光发光二极管LED-A的电流U和电压VA、白光发光二极 管LED-B的电流lB和电压VB、总功率和功率比的关联值的表，并图示了 图7所示的恒电流控制电路3的控制原理。例如如果对白光发光二极管 LED-A提供10mA的电流而对白光发光二极管LED-B提供20mA的电流， 则总功率是93.5mW。然而，如果对两个白光发光二极管LED-A和LED-B 均提供15mA的电流，则总功率是92.4mW。如果把刚才所述的92.4mW的 值确定为基准值，则当10mA的电流供给白光发光二极管LED-A而20mA 的电流供给白光发光二极管LED-B时的功率比为1.012。反之，当对白光 发光二极管LED-A提供20mA的电流而对白光发光二极管LED-B提供10mA的电流时，功率比为1.012。这样，在供给这对白光发光二极管的电 流量相对于彼此进行调整时，图7的恒电流控制电路3可以保持总功率基 本上一定。
图9A和9B示意性地表示了根据本发明的液晶显示装置的配置的不 同示例。首先参考图9A，所示的液晶显示装置包括接收从其背面发出的 照明光以显示图像的透射型的液晶面板4，以及设置于液晶面板4的背面 以提供照明光的面光源。该面光源包括具有平面部和端面部的导光板2和 与导光板2的端面部以相对关系设置的多个点光源。在本示例中，多个点 光源形成为一对白光发光二极管。这对白光发光二极管以装于柔性电路 板(FPC)上的状态及彼此相邻的关系设置于矩形导光板2的角部。导光板2 将从白光发光二极管发出并自所述端面部入射的光混合，并从所述平面 部射出该已混合的光以作为照明光，从而从背面给液晶面板4照明。白光 发光二极管通过图中未示出的FPC连接到电源。需要注意的是，上述的 一对白光发光二极管是在预定色度范围内具有彼此偏离的色度的白光发 光二极管的组合。导光板2将从彼此具有不同色度的白光发光二极管发出 的光混合，从而使合成的照明光的色度落入比标准色度范围狭窄的目标 色度范围内。
需要注意的是，散射片5和透镜片6夹在液晶面板4与导光板2之间。 散射片5将从导光板2射出的照明光散射，以增加照明光的均匀性。大量 微透镜形成于透镜片6上，以便将散射光聚集到液晶面板4侧，从而提高 光使用效率。
导光板2装入树脂框架7中。反射板8设置于树脂框架7的底部上。反 射板8向液晶面板4侧反射从导光板2泄漏的光，以有效利用光源的光。
图9B示意性地示出根据本发明的液晶显示装置的另一示例。参照图 9B，所示的液晶显示装置与图9A中所示的基本相似。为便于理解，图9A 与图9B中相同的部分以相同的附图标记表示。然而，图9B的液晶显示装 置与图9A中的不同之处在于，图9B的液晶显示装置使用三个白光发光二 极管作为多个点光源。这三个白光发光二极管安装于FPC上且装入树脂 框架7中。这三个白光发光二极管与导光板2的短边侧的端面相对且彼此 等间隔地设置。这三个白光发光二极管通过PFC与单独对应的电源连接。
11这三个白光发光二极管是在预定标准色度范围内彼此具有不同色度的白 光发光二极管的组合。上述电流源调整提供给各个白光发光二极管的电 流量，以改变从多个白光发光二极管发出的光的混合比例，从而可使合 成的照明光的色度落入窄于标准色度范围的目标色度范围内。
尽管使用特定的术语描述了本发明的优选实施例，然而此描述仅用 于说明目的，需要理解的是，可在不脱离所附权利要求书的精神和范围 的情况下做出各种变换和变化。
权利要求
1. 一种面光源装置，其包括导光板，该导光板包括平面部和端面部；以及多个点光源，所述多个点光源设置为与所述导光板的所述端面部成相对关系；所述的导光板将从所述点光源发出并自所述导光板的端面部入射的光混合，然后从所述导光板的平面部射出所述已混合的光以作为照明光；所述多个点光源是在预定标准色度范围内彼此具有不同色度的点光源的组合；所述导光板将彼此具有不同色度的所述点光源发出的光混合，从而使所合成的照明光的色度落入比所述标准色度范围狭窄的目标色度范围内。
2. 根据权利要求1所述的面光源装置，其中所述多个点光源是在代 表所述标准色度范围的XY色度坐标系上具有由AxX).Ol和AyX).Ol给定的色度差异的点光源的组合。
3. 根据权利要求l所述的面光源装置，还包括多个单独地给所述各 个点光源提供电流以使其发光的电流源，所述多个电流源可以调整提供 给所述各个点光源的电流量，以改变从所述多个点光源发出的光的混合 比例，从而调整所合成的照明光的色度。
4. 根据权利要求3所述的面光源装置，其中所述点光源是随着从所 述电流源提供的电流量而变化其发光量的白光发光二极管。
5. —种面光源装置，其包括 导光板，该导光板包括平面部和端面部；多个点光源，所述多个点光源设置为与所述导光板的所述端面部成 相对关系；以及多个电流源，所述多个电流源单独地提供电流给所述各个点光源以使所述点光源发光；所述导光板将从所述多个点光源发出并自所述导光板的端面部入射 的光混合，然后从所述导光板的平面部射出所述已混合的光以作为照明 光；所述多个点光源是在预定标准色度范围内彼此具有不同色度的点光 源的组合；所述多个电流源可以调整提供给所述各个点光源的电流量，以改变 从所述多个点光源发出的光的混合比例，从而使所合成的照明光的色度 落入比所述标准色度范围狭窄的目标色度范围。
6. 根据权利要求5所述的面光源装置，其中所述多个电流源相对地 调整提供给所述各个点光源的电流量，同时保持提供给所述多个点光源 的电流量的总值一定。
7. 根据权利要求5所述的面光源装置，其中所述点光源是随着从所 述电流源提供的电流量而变化其发光量的白光发光二极管。
8. —种液晶显示装置，其包括透射型的液晶面板，该面板配置为从背面接收照明光以显示图像；以及面光源装置，该面光源装置设置于所述液晶面板的背面并用于提供 所述照明光；所述面光源装置具有权利要求l-4之一所述的结构。
9. 一种液晶显示装置，其包括透射型的液晶面板，该面板配置为从背面接收照明光以显示图像；以及面光源装置，该面光源装置设置于所述液晶面板的背面并用于提供 所述照明光；所述面光源装置具有权利要求5-7之一所述的结构。
全文摘要
本发明提供了一种面光源装置以及具有该面光源装置的液晶显示装置，该面光源装置包括具有平面部和端面部的导光板，多个点光源设置成与导光板的端面部成相对关系。导光板将从点光源发出并自所述端面部入射的光混合，然后从所述平面部射出以作为照明光。多个点光源是在预定标准色度范围内彼此具有不同色度的点光源的组合，发自点光源的光混合，从而使合成的照明光的色度落入比标准色度范围狭窄的目标色度范围内。
文档编号F21V8/00GK101435557SQ20081016739
公开日2009年5月20日 申请日期2008年11月14日 优先权日2007年11月14日
发明者落合昌弘 申请人:索尼株式会社