(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも二つの集光装置と、少なくとも二つの光源とを含む混光装置において、
各々の集光装置が楕球体であり、それぞれ長軸、第一焦点及び第二焦点を有し、該第一焦点を共用し、前記第一焦点及び第二焦点が前記長軸に設置され、
各々の光源がそれぞれ前記各々の集光装置の第二焦点に設置され、
前記混光装置が更に共用の出射面とレンズとを含み、該共用の出射面が前記第一焦点を経て、該レンズが前記共用の出射面に設置されることを特徴とする混光装置。
【請求項２】
前記レンズが球欠であるレンズであり、該レンズが底面と表面とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の混光装置。
【請求項３】
前記レンズの底面の半径がｒであり、該レンズの表面の曲率半径がｆであり、ｒとｆが条件式
ｆ／ｒ≧１    （式１）
を満足することを特徴とする、請求項２に記載の混光装置。
【請求項４】
前記各々の集光装置が中空構造、該中空構造に相対して設置される出射面、及び該中空構造と該出射面を接続する外表面を含み、該中空構造が該集光装置の第二焦点を有する端部に設置し、前記光源が該中空構造に設置されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の混光装置。
【請求項５】
前記中空構造が側面と底面とを含み、前記光源が前記第二焦点に設置されることを特徴とする、請求項４に記載の混光装置。
【請求項６】
前記中空構造の側面が円柱面又は円錐面であり、前記中空構造の底面が球面であることを特徴とする、請求項５に記載の混光装置。
【請求項７】
前記混光装置の共用の出射面が平面又は曲面であり、前記各々の集光装置の長軸との成す各角度が４０°以上で７０°以下であることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の混光装置。
【請求項８】
前記混光装置は、第一集光装置、第二集光装置及び第三集光装置を含み、該集光装置の長軸と他の集光装置の長軸の成す角度が同じであり、該各集光装置の長軸と共用の出射面との成す角度が同じであることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の混光装置。
【請求項９】
前記光源が単色発光ダイオード又は多色発光ダイオードであることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の混光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、混光装置に関し、特に液晶ディスプレイ及び照明装置に応用される混光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、液晶ディスプレイが急速に発展しており、パソコン、テレビ、移動通信及び消費性電子の製品などの分野に広く使用されていると共に、電子の製品は、液晶ディスプレイに対する要求が不断に高まるので、高輝度、軽薄化、低コスト、低消費電力、長寿命が液晶ディスプレイの発展する方向となった。
【０００３】
液晶の自体が発光しないので、液晶ディスプレイにバックライトモジュールを利用する必要がある。バックライトモジュールは、光源の位置によって、直下式のバックライトモジュールとサイドライト式のバックライトモジュールの二種がある。直下式のバックライトモジュールは、サイドライト式のバックライトモジュールと比べて、輝度が高いという優れた点がある（非特許文献１を参照する）ので、一般的に直下式のバックライトモジュールが広く応用されている。現在、バックライトモジュールの光源は、線光源（例えば、冷陰極蛍光灯）又は点光源（例えば、発光ダイオード）を採用する。発光ダイオードは、色の飽和度が高く、水銀汚染がなく、寿命が長いという特性があるので、広くバックライトモジュールに応用されている。
【０００４】
図１は、従来技術の直下式のバックライトモジュールの模式図である。該バックライトモジュール１０は、底板１１と、該底板１１に設置されている発光ダイオードアレイ１２と、該発光ダイオードアレイ１２に相対して設置されている拡散板１４と、を含む。
【０００５】
前記発光ダイオードアレイ１２は、複数の赤の発光ダイオード１２ａ、緑の発光ダイオード１２ｂ、青色の発光ダイオード１２ｃを含む。該赤の発光ダイオード１２ａ、緑の発光ダイオード１２ｂ、青色の発光ダイオード１２ｃが前記底板１１に順番に、周期的に配列される。
【０００６】
前記赤の発光ダイオード１２ａ、緑の発光ダイオード１２ｂ、青色の発光ダイオード１２ｃは、それぞれ赤の光、緑の光、青の色光を放出する。前記赤、緑、青の三原色の光が前記拡散板１４に入射する途中に、不断に混光し、所定の距離を通り、白い光を形成する。該白い光が該拡散板１４に入射する。
【非特許文献１】汪顕波、「大きいパワーを有して、白い光を放つ発光ダイオードで高輝度のバックライトの設計を実現する」、「現代表示」、第七十二期、第５１頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、前記バックライトモジュール１０自体の寸法に制限があり、即ち、光を混合する距離が制限されるから、混合して形成した白い光が不均一になり、又は、黄色の光又は青色の光を放出する不具合がある。このようなバックライトモジュール１０を液晶ディスプレイに利用した場合、表示パネルの異なる領域において、色収差が発生する恐れがある。赤、緑、青の三原色の光から十分に白い光を形成するために、光を混合するための距離を増加させる必要がある。しかし、これに伴って、前記バックライトモジュール１０が厚くなるという欠点が生じる。
【０００８】
さらに、前記バックライトモジュール１０が大きな寸法の液晶表示パネルに応用される場合、要望する輝度を実現するために、複数の発光ダイオード１２ａ、緑の発光ダイオード１２ｂ、青色の発光ダイオード１２ｃを使用しなければならない。しかし、複数の発光ダイオード１２ａ、緑の発光ダイオード１２ｂ及び青色の発光ダイオード１２ｃからの光を混合して形成した白い光は、光エネルギーの利用率が低く、色の飽和度が低く、不均一であり、表示色が要求どおりに調整できないという欠点がある。
【０００９】
液晶ディスプレイ及び照明装置において、複数の発光ダイオードからの光を混合し、混合された光を相応する光学素子に集めることが必要である。しかし、発光ダイオードの出射角度が±９０°であり、レンズに近似し、一般的な屈折素子で発光ダイオードからの光を集める場合、出射角度が大きく光が集まることができない。曲面の反射鏡で発光ダイオードからの光を集める場合、出射角度が小さく光がよく集まることができない。また、一つの発光ダイオードのパワーが小さく、発光ダイオードからの光が相応する光学素子によく集まることができない。従って、現在、液晶ディスプレイ及び照明装置において、輝度が低い欠点がある。
【００１０】
従って、本発明は、光エネルギー及び色の飽和度が高く、色が調整でき、光の色が均一であるという混光装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
混光装置は、少なくとも二つの集光装置と、少なくとも二つの光源とを含む。各々の集光装置がそれぞれ第一焦点及び第二焦点を有し、該第一焦点を共用し、各々の光源がそれぞれ前記各々の集光装置の第二焦点に設置され、前記混光装置が更に共用の出射面とレンズとを含み、該共用の出射面が前記第一焦点を経て、該レンズが前記共用の出射面に設置される。
【００１２】
前記レンズが球欠であるレンズであり、該レンズが底面と表面とを含む。
【００１３】
前記レンズの底面の半径がｒであり、該レンズの表面の曲率半径がｆであり、ｒとｆがｆ／ｒ≧１を満足する。
【００１４】
前記各々の集光装置が楕球体であり、長軸を有し、前記第一焦点及び第二焦点が該長軸に設置される。
【００１５】
前記各々の集光装置が中空構造、該中空構造に相対して設置される出射面、及び該中空構造と該出射面を接続する外表面を含み、該中空構造が該集光装置の第二焦点を有する端部に設置し、前記光源が該中空構造に設置される。
【００１６】
前記中空構造が側面と底面とを含み、前記光源が前記第二焦点に設置される。
【００１７】
前記中空構造の側面が円柱面又は円錐面であり、前記中空構造の底面が球面である。
【００１８】
前記混光装置の共用の出射面が平面又は曲面であり、前記各々の集光装置の長軸との成す各角度が４０°以上で７０°以下である。
【００１９】
前記混光装置は、第一集光装置、第二集光装置及び第三集光装置を含み、該集光装置の長軸と他の集光装置の長軸の成す角度が同じであり、該各集光装置の長軸と共用の出射面との成す角度が同じである。
【００２０】
前記光源が単色発光ダイオード又は多色発光ダイオードである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の混光装置は、次の優れた点がある。第一では、前記混光装置が少なくとも二つの光源からの光を混合するので、光エネルギー及び色の飽和度が高く、色が調整でき、光の色が均一であるという優れた点がある光を形成することができる。第二では、前記共用の出射面にレンズを設置するから、出射光の出射角度を減少することができ、光エネルギーを更に集中させ、該レンズも共用の出射面からの光を更に均一に混合させるから、従って、液晶ディスプレイ及び照明装置において、前記混光装置を応用し、液晶ディスプレイ及び照明装置の表示輝度、表示効果及び光エネルギーの利用率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
（実施形態１）
【００２３】
図２及び図３を参照し、本発明の実施形態の混光装置２０を提供する。前記混光装置２０は、第一集光装置１００、第二集光装置２００及び第三集光装置３００を含む。該混光装置２０が更に、第一光源１１０、第二光源２１０及び第三光源３１０を含む。前記第一集光装置１００、第二集光装置２００及び第三集光装置３００がそれぞれ楕球体である。該第一集光装置１００が長軸Ｌ１と、該長軸Ｌ１に位置された焦点Ｏと、焦点Ａと、を含む。該第二集光装置２００が長軸Ｌ２と、該長軸Ｌ２に位置された焦点Ｏと、焦点Ｂと、を含む。該第三集光装置３００が長軸Ｌ３と、該長軸Ｌ３に位置された焦点Ｏと、焦点Ｃと、を含む。前記第一集光装置１００、第二集光装置２００及び第三集光装置３００は、これらが共用するための焦点Ｏを有する。前記第一光源１１０が該第一集光装置１００の焦点Ａに設置され、前記第二光源２１０が該第二集光装置２００の焦点Ｂに設置され、前記第三光源３１０が該第三集光装置３００の焦点Ｃに設置される。前記混光装置２０は、前記第一集光装置１００、第二集光装置２００及び第三集光装置３００が共用の出射面２３を有する。該共用の出射面２３が平面又は曲面である。前記焦点Ｏは前記共用の出射面２３に形成される。前記共用の出射面２３に散乱膜を設置して、該共用の出射面２３からの光を分散するように用いられる。
【００２４】
図４を参照すると、前記混光装置２０が更にレンズ２４を含む。該レンズ２４が球欠であり、底面２４１及び球形の表面２４２を含む。本実施形態において、該レンズ２４の底面２４１が円形の平面である。該底面２４１の半径がｒであり、該レンズ２４の表面２４２における点の曲率半径がｆであり、ｒとｆが下記の条件を満足する。
【００２５】
ｆ／ｒ≧１      （式１）
【００２６】
前記レンズ２４の底面２４１が平面形状である場合、該レンズ２４の底面２４１を接着剤で前記共用の出射面２３に接着させ、或いは、前記第一集光装置１００、第二集光装置２００及び第三集光装置３００を形成するとともに、直接前記共用の出射面２３の表面に前記レンズ２４を形成し、即ち、該レンズ２４と前記第一集光装置１００、第二集光装置２００及び第三集光装置３００を一体成型に加工する。前記レンズ２４の底面２４１が他の形状である場合、固定装置を利用して、該レンズ２４の底面２４１と前記共用の出射面２３と所定の距離で分離させて設置することができる。前記レンズ２４が球欠に制限されず、前記共用の出射面２３からの光の大部分を該レンズ２４の内部に集束できる形状でもよい。
【００２７】
前記レンズ２４の大きさを実際の応用に応じて、設計することができる。該レンズ２４の大きさは、前記共用の出射面２３からの光の大部分を該レンズ２４の内部に集束できる大きさでもいい。該レンズ２４の材料は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）又はガラスなどの透明の材料である。
【００２８】
図２と図３を参照すると、前記混光装置２０の第一光源１１０、第二光源２１０及び第三光源３１０は、それぞれ単色発光ダイオード又は多色発光ダイオードである。本実施形態において、前記第一光源１１０、第二光源２１０及び第三光源３１０が三つの単色発光ダイオードである。前記第一光源１１０が赤の発光ダイオードであり、前記第二光源２１０が緑の発光ダイオードであり、前記第三光源３１０が青色の発光ダイオードである。前記長軸Ｌ１と前記共用の出射面２３と成す角度がα１であり、前記長軸Ｌ２と前記共用の出射面２３と成す角度がα２であり、前記長軸Ｌ３と前記共用の出射面２３と成す角度がα３である。該角度α１、α２、α３が同じ又は異なり、範囲が４０°〜７０°である。該長軸Ｌ１、長軸Ｌ２及び長軸Ｌ３は、それぞれ成す角度が同じ又は異なる。本実施形態において、該角度α１、α２、α３が同じで、６０°であることが好ましく、該長軸Ｌ１、長軸Ｌ２及び長軸Ｌ３がそれぞれ成す角度が同じであることが好ましい。
【００２９】
前記第一集光装置１００の構造を詳しく説明する。該第一集光装置１００を例として詳しく説明する。該第一集光装置１００が楕球状であり、材料がＰＭＭＡ又はガラスなどの透明の材料からなる。該第一集光装置１００が第一中空構造１２１と、該第一中空構造１２１に相対して設置される第一出射面２３ａと、該第一中空構造１２１及び該第一出射面２３ａを接続する第一外表面１２２と、を含む。該第一中空構造１２１は、該第一集光装置１００の前記第一出射面２３ａと反対する端部に設置し、該第一集光装置１００の内部へ延伸して凹槽の形状に形成されている。前記焦点Ａは前記第一中空構造１２１の内に設計されている。該第一中空構造１２１が第一側面１２１ａ及び第一底面１２１ｂを含む。該第一側面１２１ａが円柱面又は円錐面であり、該第一底面１２１ｂが球面であり、該球面の曲率半径が２．６〜３．５である。該第一側面１２１ａにより、前記第一光源１１０からの光を該第一集光装置１００の内部に入射させることができる。該第一底面１２１ｂにより、前記第一光源１１０からの光を該第一集光装置１００の焦点Ｏに集めることができる。
【００３０】
前記第一中空構造１２１は、前記第一集光装置１００の内部から所定の構造体を除去して形成したものである。前記第一外表面１２２が前記第一中空構造１２１及び第一出射面２３ａを接続する楕球面である。前記第一光源１１０が前記第一中空構造１２１に設置され、前記第一集光装置１００の焦点Ａに設置される。さらに、該第一光源１１０の発光面（図示せず）が前記第一中空構造１２１の第一底面１２１ｂに相対する。前記第一外表面１２２に反射機能を増加するための反射膜（図示せず）を設置することができる。
【００３１】
前記第一集光装置１００において、前記第一光源１１０が該第一集光装置１００の焦点Ａに設置されるので、該第一光源１１０からの一部の光が前記中空構造１２１の第一側面１２１ａを透過し、該第一集光装置１００の内部に入射してから、前記第一外表面１２２で反射され、該第一集光装置１００の第一出射面２３ａに設けられた焦点Ｏに入射して、最後、放射状に射出される。前記第一光源１１０からの他の光が前記中空構造１２１の第一底面１２１ｂに集められ、焦点Ｏに入射して、最後、該焦点Ｏから放射状に射出される。
【００３２】
前記第一集光装置１００において、前記第一光源１１０が焦点Ａに設置されるので、前記第一光源１１０からの光の中で、出射角度が大きい光が、前記第一外表面１２２で反射され、出射角度が小さい光が、前記第一底面１２１ｂで屈折される。最後、前記第一光源１１０からの全ての光は、前記焦点Ｏに集められる。従って、光の利用率を高くすることができる。
【００３３】
前記第二集光装置２００と前記第一集光装置１００が同じ構造であり、該第二集光装置２００は、第二中空構造２２１と、該第二中空構造２２１に相対して設置される第二出射面２３ｂと、該第二中空構造２２１及び該第二出射面２３ｂを接続する第二外表面２２２と、を含む。該第二中空構造２２１が第二側面２２１ａ及び第二底面２２１ｂを含む。前記第三集光装置３００と前記第一集光装置１００が同じ構造であり、該第三集光装置３００は、第三中空構造３２１と、該第三中空構造３２１に相対して設置される第三出射面２３ｃと、該第三中空構造３２１及び該第三出射面２３ｃを接続する第三外表面３２２と、を含む。該第三中空構造３２１が第三側面３２１ａ及び第三底面３２１ｂを含む。前記混光装置２０の共用の出射面２３は、前記第一集光装置１００の第一出射面２３ａ、前記第二集光装置２００の第二出射面２３ｂ及び前記第三集光装置３００の第三出射面２３ｃからなる。
【００３４】
本発明は、前記混光装置２０の製造方法を提供する。まず、三つの集光装置の予備成型体を提供し、製造しようとする各集光装置の長軸（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）が成す角度を同じにし、焦点Ｏを共有させるように、該予備成型体を所定の形状に切割する。次に、前記予備成型体を切割し、一つの平面を形成する。該平面は、前記混光装置２０の三つの集光装置が共用する面であり、出射面として利用されている。前記焦点Ｏが前記出射面に形成されている。さらに、前記出射面と各集光装置とが成す角度が同じで、６０°であることが好ましい。最後、レンズ２４を接着剤で前記共用の出射面に接着する。
【００３５】
前記混光装置２０において、前記第一集光装置１００、前記第二集光装置２００及び前記第三集光装置３００は共に焦点Ｏを有し、該第二集光装置２００及び該第三集光装置３００の作動する原理と該第一集光装置１００の作動する原理が同じである。該第一集光装置１００からの赤の光と、該第二集光装置２００からの緑の光と、該第三集光装置３００からの青色の光とは、損失がなく、前記焦点Ｏに集められて、白い光に形成される。該白い光が前記共用の出射面２３に設置されたレンズ２４に集められてから、出射する光が小さい出射角度を有するから、前記混光装置２０からの光が集中する。また、前記レンズ２４に集められるから、前記混光装置２０からの光の混合が均一になる。従って、本実施形態の混光装置２０からの白い光は、高い光エネルギー、高い色の飽和度、均一な輝度という優れた点がある。
【００３６】
また、前記混光装置２０に利用された集光装置の数量が三つに制限されず、二つ又は三つ以上でもよいが、該混光装置２０の各集光装置が共用の焦点Ｏを有しなければならない。
【００３７】
本実施形態の混光装置２０が各集光装置の光源により、白い光又は他の色の光を形成することができる。前記混光装置２０が適切的な制御装置（図示せず）を利用して、各集光装置の光源を制御し、該混光装置２０からの光の色を調整することができるから、該混光装置２０が白い光を提供してもよく、他の色の光を提供してもよい。
【００３８】
本実施形態の混光装置２０の混光する効果及び出射する効率を検証するために、照明設計ソフトウェアであるＬｉｇｈＴｏｏｌｓを利用して、前記混光装置２０をＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）プロジェクターに応用される場合に対して、模擬して計算する。まず、一つの集光装置を設計してから、模擬して計算する。次に、三つの集光装置を組み合わせて、模擬して計算する。
【００３９】
（一）一つの集光装置４００のパラメーターを設計して、模擬して計算する。
【００４０】
図５を参照し、一つの集光装置４００を設計する。該集光装置４００が楕球体であり、長軸Ｌ４及び短軸Ｌ５を有する。該長軸Ｌ４に焦点Ｏ及び焦点Ｄを設置する。該集光装置４００が中空構造４２１と、該中空構造４２１に相対し設置される出射面４２３と、該中空構造４２１及び該出射面４２３を接続する外表面４２２と、を含む。該中空構造４２１は、該集光装置４００の前記出射面４２３と反対する端部に設置し、該集光装置４００の内部へ延伸して凹槽の形状に形成されている。前記焦点Ｄは前記中空構造４２１の内に設計されている。該中空構造４２１が側面４２１ａ及び底面４２１ｂを含む。該側面４２１ａが円錐面であり、該底面４２１ｂが球面であり、前記出射面４２３が前記焦点Ｏを経て、前記長軸Ｌ４に垂直な平面であり、前記外表面４２２が楕球面であり、該外表面４２２に反射膜が形成される。
【００４１】
発光ダイオード４１０が前記集光装置４００の前記焦点Ｄに設置されるので、該集光装置４００が発光ダイオード４１０からの中で、出射角度が大きい光が前記外表面４２２で反射され、前記焦点Ｏに集まり、出射角度が小さい光が前記底面４２１ｂに屈折され、焦点Ｏに集まる。該集光装置が屈折素子及び反射素子の長所を整合するから、単一の光源からの光を前記焦点Ｏに集めることができる。従って、光の利用率を高くすることができる。
【００４２】
前記集光装置４００の具体的なパラメーターを下記のようにする。発光ダイオード４１０が面光源であり、該発光ダイオード４１０の発光面の寸法が０．５ｍｍ×０．５ｍｍであり、スペクトルの範囲が４００ｎｍ〜７００ｎｍであり、発光の特性がコサインの発光体である。該集光装置４００の長軸Ｌ４の長さが１０ｍｍであり、その短軸Ｌ５の長さが６ｍｍである。前記焦点Ｏと前記焦点Ｄとの距離が４ｍｍである。前記底面４２１ｂが円弧であり、該円弧の曲率半径が３ｍｍであり、該円弧とその長軸Ｌ４との交叉点から前記第二焦点Ｄまでの距離が１ｍｍである。前記側面４２１ａが部分の円錐曲面であり、該円錐体の頂角の二つの一の角度の正切値が０．０７５であり、該円錐体の頂部が前記長軸Ｌ４に設置され、前記出射面４２３までの距離が１５．８ｍｍである。
【００４３】
照明設計ソフトウェアのＬｉｇｈＴｏｏｌｓを利用して、前記集光装置４００にモデリングし、模擬して計算する。前記出射面４２３からの光を接収し、十万本の光を追跡する。該出射面４２３において、主なエネルギーは、直径が２ｍｍである範囲に集中する。計算すると、該集光装置４００の出射光の効率が９９．４％であることが分かる。ＤＬＰプロジェクターに応用された光学積分器が±４５°角度で斜めに傾けるので、光が±４５°角度で射出されば、光エネルギーの利用率が８６％程度に達する。
【００４４】
（二）三つの前記集光装置４００を組み合わせて形成する混光装置２０を模擬して設計する。
【００４５】
照明設計ソフトウェアであるＬｉｇｈＴｏｏｌｓを利用して、模擬して計算する。第一発光ダイオード、第二発光ダイオード、第三発光ダイオードからの光の波長がそれぞれ５５０ｎｍ、４３０ｎｍ、６７０ｎｍである。各集光装置の長軸と前記出射面とが成す角度が同じで、角度αと定義される。該角度αがそれぞれ４０°、５０°、６０°、７０°である場合、出射角度が±９０°又は±４５°である光の出射効率が表１に示すようになる。
【００４６】
【表１】
0004903767.tif 000002
【００４７】
前記角度αが４０°である場合、光エネルギーが直径が８ｍｍである範囲に集中する。出射角度が±９０°である光の出射効率が７５％に達することができる。出射角度が±４５°である光の出射効率が最高であり、５０％程度に達する。一般に、ＤＬＰプロジェクターに応用された光学の積分器の寸法が５．４ｍｍ×４ｍｍであり、該光学の積分器が±４５°角度で斜めに傾けるので、前記角度αが４０°である場合、出射角度が４５°である光の出射効率が高い。しかし、光スポットの寸法が大きく、使用の要求を満足できない。
【００４８】
角度αが６０°である場合、光エネルギーが直径が２．２ｍｍである範囲に集中する。出射角度が±９０°である光の出射効率が最高であり、８１．５％程度に達する。出射角度が±４５°である光の出射効率が３７％程度に達する。前記角度αが６０°である場合、光スポットの寸法が使用の要求を満足できるが、出射角度が±４５°である光の出射効率が小さく、使用の要求を満足できない。
【００４９】
前記欠点を解決するために、角度αが６０°である場合、光の出射効率が高いという特徴に基づいて、共用の出射面２３に、半径が４ｍｍであり、曲率半径が２ｍｍである半球形のレンズ２４を設置し、出射光の角度を減少することに用いる。前記レンズ２４を設置した前記集光装置に対して計算することにより、光スポットの直径が４ｍｍであり、出射角度が±９０°である光の出射効率が７０％程度に達し、出射角度が±４５°である光の出射効率も高くなり、６１％程度に達するという結論が得られる。従って、光スポットの寸法でも光の出射効率でも、光学の積分器の要求を満足できる。
【００５０】
前記共用の出射面２３にレンズ２４が設置されるので、光の出射角度を減少し、光エネルギーを更に集中させ、光エネルギーの利用率を高めることができる。同時に、前記共用の出射面２３からの光の混合が更に均一になり、ＤＬＰプロジェクターの表示効果を高める。
【００５１】
前記模擬して計算すると、本実施形態の混光装置２０が発光ダイオード４１０からの光を高効率的に光学の積分器に集めることができるから、ＤＬＰプロジェクターの表示輝度及び光エネルギーの利用率を高めることができる。また、前記混光装置２０における集光装置の光源を制御することにより、該混光装置２０の出射面２３からの光の色を制御することができるので、従来技術のＤＬＰプロジェクターに応用されたカラーホイールを回転させて、光の色を表示させることの代わりとなる。従って、本発明の混光装置を利用してＤＬＰプロジェクターの構造が簡単になることができる。
【００５２】
本発明の混光装置２０は次の優れた点がある。第一では、前記混光装置２０において、少なくとも二つの光源からの光を混合するので、光エネルギー及び色の飽和度が高く、色が調整でき、光の色が均一であるという優れた点がある光を形成することができる。従って、液晶ディスプレイ及び照明装置に前記混光装置２０を利用することにより、輝度を高めることができる。第二では、前記混光装置２０において、適切的な制御装置を利用して、各集光装置の光源を制御することができるから、該混光装置２０からの光の色を調整することができる。従って、該混光装置２０が白い光を提供することができ、他の色の光を提供することもできる。第三では、前記共用の出射面２３にレンズ２４を設置するから、出射光の出射角度を減少することができ、光エネルギーを更に集中させ、前記レンズ２４も共用の出射面２３からの光を更に均一に混合させる。従って、液晶ディスプレイ及び照明装置において、前記混光装置２０を応用し、液晶ディスプレイ及び照明装置の表示輝度、表示効果、光エネルギーの利用率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】従来技術の直下式のバックライトモジュールの模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係る混光装置の模式図である。
【図３】本発明の実施形態に係る混光装置の上視図である。
【図４】本発明の実施形態に係る混光装置のレンズの断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る混光装置の一つの集光装置の断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０    バックライトモジュール
１１    底板
１２    発光ダイオードアレイ
１２ａ    赤の発光ダイオード
１２ｂ    緑の発光ダイオード
１２ｃ    青色の発光ダイオード
１４    拡散板
２０    混光装置
２３    共用の出射面
２３ａ    第一出射面
２３ｂ    第二出射面
２３ｃ    第三出射面
２４    レンズ
１００    第一集光装置
１１０    第一光源
１２１    第一中空構造
１２１ａ    第一側面
１２１ｂ    第一底面
１２２    第一外表面
２００    第二集光装置
２１０    第二光源
２２１    第二中空構造
２２１ａ    第二側面
２２１ｂ    第二底面
２２２    第二外表面
２４１    レンズの底面
２４２    レンズの表面
３００    第三集光装置
３１０    第三光源
３２１    第三中空構造
３２１ａ    第三側面
３２１ｂ    第三底面
３２２    第三外表面
４００    集光装置
４１０    発光ダイオード
４２１    中空構造
４２１ａ    側面
４２１ｂ    底面
４２２    外表面
４２３    出射面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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