[发明专利]用于电光显示器的背光部件

说明书

发明背景

a.发明的领域

这个发明针对直接观看的电光显示器，例如，液晶显示器，特别是，有关背光照明的显示领域，它尤其适用于军事和航空电子学应用，被专门设计成光线明亮分布均匀的小尺寸的部件。

b.有关技术的说明

已经在进行多方面的努力提供大型，全彩色的显示系统，而不依赖于通常的阴极射线管。例如，参阅《科学美国》1993年3月刊第90-97页“平板式显示器”。在诸如电视接收机，计算机监视器，航空电子显示器，航天显示和有关军用显示的系统中，取消使用阴极射线管的技术是合乎需要的。参阅例如美国专利4,843,381、5,128,783和5,161,041号，讨论一下阴极射线管技术的缺点。

显示设备，例如投影显示设备，离屏显示设备(off screemdisplay decives)和直接观看显示器，这些是我们知道的。参阅例如，EPO 0 525 755 A1美国专利4,659,185、5,132,830和5,159,478号，以及日本出版物245106和42241号。这样的显示器被用于广泛的领域，包括电视，计算机监视器，航空电子显示，航天显示，汽车仪表面板，和提供文本。图形或视频信息的其它设备。这些类型的显示能代替通常的阴极射线管显示，提供诸如小尺寸，量轻、低能耗等优点。

一种能克服阴极射线管缺点的显示是平板式液晶显示(LCD)。LCD典型的是反射式或透射式。一种反射显示是取决于环境光线条件的显示，以便观看显示。透射LCD需要一个照明设备或背面光来保证显示的图象尽可能地明亮。然而LCD有许多固有的缺点。例如，在高视角(对显示表面法向的大夹角)下，LCD呈现低反差且随着观察角度的改变视觉色度也改变。

背光照明设计的特性对由LCD象素矩阵显示的图象质量和显示器的外形都是非常重要的。参阅美国专利5,128,783和5,161,041号以讨论过去的背光照明结构的缺陷。

因此，需要在平板式电光显示领域改进照明光学构造、提供有效的、高反差明亮均匀的图象，并能在宽视角上观看又保持狭小的外形。

发明提要

本发明针对直接观看的平板式显示器，具有改进的背光照明电子显示，提供有效、明亮、高反差的均匀图象且能在宽视角上观看。一个平板式显示器的例子是下文所指的液晶显示，它仅是演示本发明的具体应用，并不是要把发明限定在所公开的这个具体的形式中。

这个改进的背光照明液晶显示包括：一个调制装置它能把图象投射到远置的观察器上，调制装置与改进的背光部件分开安置，背光部件包括一个光源，它紧贴近一光阑装置，光阑装置包括一光阑阵列，可极接近地配置在光源和调制装置中间工作，准直从光阑装置射出的发散光线的第一装置，此第一准直装置极接近地配置在光阑装置和调制装置之间，准直从第一准直装置射出的光线的第二装置，此第二准直装置极接近地配置在第一准直装置和调制装置之间。在本发明的另一方面，第一准直装置与光阑装置的功能相结合。发明的再一方面，背光部件包括光线集聚装置与准直装置相结合。

本发明的显示器的改进是光阑装置和第一及第二准直装置提供能源有效性，并以小尺寸的部件达到光源的明亮和均匀分布。

在本发明的一个方面中，光阑装置包括一安排在平面反射面上的光阑阵列。第一准直装置包括微准直器阵列。第二准直装置包括相应的微透镜阵列。微准直器是在平面衬底上的锥形光学元件，有一极接近光阑装置的平面光输入面和一与衬底相邻的平面光输出面，光输出面与光输入面有一间隔且平行于光输入面，光输出面的面积比光输入面大。发散的光线从光源经过光阑到达微准直器的光输入面并通过微准直器侧面的全反射穿过微准直器阵列。锥形结构部分地准直了光线，所以每一个微准直器的输出都部分地成为准直光源。微准直器的输出对准相应的微透镜阵列，微透镜阵列以适当距离配置在微准直器附近。光线通过折射通过每个微透镜，从微透镜阵列射出大体更为准直的光源供给调制装置。