CN1713051A - 背光组件和具有该背光组件的显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种紧凑、轻巧和明亮度均匀的背光组件以及显示装置。该背光组件包括光源组件、基板和透射反射构件。光源组件发出具有第一亮度均匀性的第一光。然后，第一光通过光源组件上方的基板，其用于产生提高的亮度均匀性。然后，在光从透射反射构件反射和/或通过其透射之后，亮度均匀性更高。因此，改善了背光组件和显示装置的体积、重量和亮度均匀性。

Description

背光组件和具有该背光组件的显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示器(LCD)，更具体而言，涉及具有背光组件的LCD。
背景技术
背光组件用作无源显示器例如液晶显示器(LCD)的光源。通常，发光二极管(LED)、冷阴极荧光灯(CCFL)、以及平面荧光灯(FFL)是背光组件的光源。
通常，CCFL和FFL用于大的LCD，而LED用于小的LCD。既使LED在发光度(luminescence)和能耗方面优于CCFL和FFL，但因为其亮度均匀性低(luminance uniformity)，LED一般不用于大的LCD。此外，LED矩阵要求庞大的背光组件，以便获得均匀的高发光度以及低的能耗。
因此，需要紧凑且轻便同时改善亮度均匀性的背光组件和LCD。
发明内容
根据本发明的实施例，背光组件可以包括光源组件、基板和光透射反射构件(transflective member)。光源组件发出具有第一亮度均匀性的第一光。基板设置在光源组件上方，用于改变第一光的轨迹并用于发出具有第二亮度均匀性的第二光，第二亮度均匀性比第一亮度均匀性更均匀。透射反射构件设置在基板上或上方，通过反射一部分第二光以发出具有第三亮度均匀性的第三光，第三亮度均匀性比第二亮度均匀性提高。
根据本发明实施例的显示装置包括背光组件和显示板。背光组件可以包括光源组件、基板和透射反射构件。光源组件发出具有第一亮度均匀性的第一光。基板设置在光源组件的上方，用于改变第一光的轨迹并用于发出具有第二亮度均匀性的第二光，第二亮度均匀性比第一亮度均匀性更加均匀。透射反射构件设置在基板上或上方，从而通过反射一部分第二光发出具有第三亮度均匀性的第三光，第三亮度均匀性比第二亮度均匀性提高。显示板利用背光组件的第三光显示图像。
根据本发明，改善了背光和显示装置的尺寸、重量和亮度均匀性。
本发明的范围由权利要求来限定，其结合到本部分中作为参考。由于下面对于一个或多个实施例的详细描述，本领域技术人员将更完整地理解本发明的实施例以及其附加优点的实现。现将参照首先将被简要描述的附图页。
附图说明
图1是根据本发明第一实施例的背光组件的示例图；
图2是图1的光源和基板之间亮度的亮度均匀性曲线；
图3是根据本发明第二实施例的背光组件的示例图；
图4是根据本发明第三实施例的背光组件的示例图；
图5是图4的导光透镜的亮度均匀性曲线图；
图6是根据本发明第四实施例的背光组件的示例图；
图7是根据本发明第五实施例，图1中的“A”部分放大图；
图8是根据本发明第六实施例的背光组件的示例图；
图9是根据本发明第七实施例的背光组件的示例图；
图10是根据本发明第八实施例的背光组件的示例图；
图11是根据本发明第九实施例的背光组件的示例图；
图12是根据本发明第九实施例，当不存在透射反射构件时，在反射器和光学构件之间具有不同距离的背光组件的亮度均匀性曲线；
图13是图12的光学构件上亮度均匀性的平面图；
图14是根据本发明第九实施例，当存在透射反射构件时，在反射器和光学构件之间具有不同距离的背光组件的亮度均匀性曲线；
图15是图14的光学构件上亮度均匀性的平面图；
图16是根据本发明第十实施例的背光组件的示例图。
具体实施方式
实施例1
图1是根据本发明第一实施例的背光组件的示例图。背光组件400包括光源组件100、基板200和透射反射构件300。光源组件100设置在基板200和透射反射构件300两者的下面，用于将第一光110提供给基板200和透射反射构件300。光源组件100包括用于提供第一光110的光源120。遍及本发明的实施例，光源120可以是但不限于发出白光或者彩色光，如红、绿和蓝光的发光二极管LED。为了在基板200的上部混合第一光，光源120可以相对于基板200的表面倾斜。
多个光源120可以以矩阵形式排列，以为了更好的第一亮度均匀性。
图2是图1中光源120和基板200之间亮度的亮度均匀性曲线图。在图2中，X轴是光源120的位置(用字母A、B和C表示)；Y轴是各个光源A、B和C的明亮度(brightness)。换言之，图2示出了三个光源，各个光源彼此间隔一定距离。沿x轴的距离是离开光源的距离。观察A，可以看出随着离开A的距离增加(到A的任意一侧)，亮度或明亮度降低，直到该距离接近另一光源、例如B。
当光源120(A、B、C)开启时，第一亮度均匀性非常低(沿x轴非常不均匀的明亮度)，如图2所示。原因是在光源120上方的点的亮度高于光源120的间隙的点的亮度。因此，为了提高第一亮度均匀性，基板200应该离开光源120并在其上方放置。
基板可以包括面对光源组件100的第一表面210、面对第一表面210的第二表面220，以及连接第一表面210和第二表面220的侧面230。基板200具有光透射条件，例如用于反射的临界角，使得一部分第一光110被透射，而第一光110的其他部分被反射。这里所用的“透射”并非必须意味着有源透射(actively transmit)。“透射”可以意味着光简单地穿过材料或基板。
下文中，第二光130定义为透过基板200的第一表面210的光。第二光130比第一光110具有更好的亮度均匀性。第二光130在基板200的内部、尤其是基板200的第二表面220附近自身混合；因此，既使具有不同颜色的红、绿、蓝第一光110，第二光130通过在基板200内的混合而变成白光。
但是，因为第一光110沿斜线进入基板220，所以需要附加空间，用于在基板200内、尤其是基板200的第二表面220附近混合第二光130。在一个实施例中，基板的厚度为至少40mm高。
遍及本发明的实施例，为了减小附加空间并提高第二光130的亮度均匀性，透射反射构件300反射第二光130的一部分并透射第二光130的其余部分。这里所用的“透射反射”意味着具有反射光和透射(透过)光的两种特性。透射反射构件300由与基板不同的材料制成并具有不同的折射率，以适应提高的亮度均匀性。例如，透射反射构件300的折射率可以小于基板的折射率，以便有效地透射和反射第二光。
透射反射构件300设置在基板200附近。例如，透射反射构件300设置在基板200的第二表面220上或上方，并将第二光130变成第三光140，其亮度均匀性优于第二光130。
另一方面，透射反射构件300可以设置在基板200的第一表面210或者基板200的第一表面210和第二表面220两者附近，例如在其上或下方，以提高背光的均匀性。为了发出高度均匀的发光度，在第一表面210和/或第二表面220附近的透射反射构件300将一部分第二光130和/或第一光110反射回光源组件100，并接收从光源组件100侧弹回(rebound)的第二光130和/或第一光110。
实施例2
图3是根据本发明第二实施例的背光组件的示例图。除了电源印制板(impression board)之外，背光组件与第一实施例相同；因此，相同的附图标记用于相同的背光组件的部件，并省略完全相同的描述。
本发明的光源组件100包括电源印制板102，其将电信号从外部设备(未示出)传输到用于产生第一光110的光源120。例如，电源印制板102可以是具有嵌入的导电图案并固定到光源组件100的印刷电路板(PCB)。而且，光源组件可以排列成矩阵形式。
实施例3
图4是根据本发明第三实施例的背光组件的示例图。除了导光透镜之外，背光组件与本发明第一实施例相同。因此，相同的附图标记用于相同的背光组件的部件，并省略完全相同的描述。
光源组件100的光源120分别发出红光、绿光和蓝光，其随后通过在基板200内、尤其是第二表面220附近混合而变成白光。每个光源120可以是红色发光二极管RLED、绿色发光二极管GLED或蓝色发光二极管BLED。
导光透镜104设置在各个光源组件100上，用于将光导入基板200，在基板200处光被混合。为了改善光混合，导光透镜设计成将第一光110导向一定的角度范围θ，例如，与基板表面成70°-90°的角。
图5是图4的导光透镜的亮度均匀性曲线。x轴是光进入基板时光的角度，y轴是光出射时光的明亮度。如图5所示，由于导光透镜104，当导光透镜104将光导向成70°-90°之间的角度时，明亮度大大地提高。在进入基板后，第二光自身在基板内广泛地扩散和混合。
实施例4
图6是根据本发明第四实施例的背光组件的示例图。除了光阻挡物之外，背光组件与本发明的第一实施例相同。因此，相同的附图标记用于相同的背光组件的部件，并省略完全相同的描述。
每个光源120发出红光、绿光或蓝光，其在基板200内混合并总体上变成白光。每个光源120可以是红色发光二极管RLED、绿色发光二极管GLED或蓝色发光二极管BLED。为了帮助混合基板200内的红色、绿色和蓝色第一光，在基板200上设置光阻挡物240。光阻挡物240设计成仅允许在一定角度内的光进入基板200，例如从基板的第一表面210测量的70°-90°。
光阻挡物240可以设置在第一表面210上以暴露于第一光110。而且，光阻挡物240可以是光反射材料的薄膜层，并定位成第一光110在一定角度范围内能够进入基板200，例如，对于基板200的第一表面210的角度为70°-90°。
另外，在基板200上的光阻挡物240和在光源120上的导光透镜104能够同时使用。
实施例5
图7是根据本发明第五实施例，图1中透射反射构件300的“A”部分的放大图。
参照图1和图7，透射反射构件300包括光反射层310和光透射层320，光反射层310和光透射层320可在衬底200上交替形成。为了具有最佳的第三光的亮度均匀性和发光度，反射层和透射层310、320的数量和/或厚度取决于第二光130的亮度均匀性和发光度。
第一光110具有不变的明亮度，透射的第二光的亮度随着反射的第二光的亮度增加而减小，反之亦然。因此，例如，当反射的第二光部分的亮度是10％-90％时，透射的第二光部分的亮度基本为90％-10％。换言之，反射的第二光的亮度与透射的第二光的亮度具有互补或逆向关系。例如，当从透射反射构件反射的第二光亮度是70％时，被透射反射构件透射或穿过其的第二光的亮度大约是30％。
因此，通过控制透射反射构件300的反射和透射比率，能够自第二光130的第二亮度均匀性提高第三光140的第三亮度均匀性。结果，提高的第三亮度均匀性能用于减小光混合空间和背光组件的总体积。
实施例6
图8是根据本发明第六实施例的背光组件的示例图。除了透射反射膜之外，该背光组件与本发明第一实施例相同。因此，相同的附图标记用于相同的背光组件的部件，并省略完全相同的描述。
透射反射膜300可以制造为挠性膜类型或刚性片类型。在该实施例中，透射反射膜330设置在基板200的第二表面220上。透射反射膜330透射第二光130的一部分并基本上反射第二光130的其余部分。由此，第三光140的亮度均匀性比第二光130的亮度均匀性提高，从而能够减小用于混合第三光140的空间、整个背光组件的总体积以及重量。
可选择地，本发明的透射反射膜330可以设置在基板200和光源组件100之间，可以设置在面对光源组件的基板200第一表面210上，或设置在基板的两面210、220上。
因为透射反射构件300是膜330，其非常容易设置在基板200上并从基板200去除。因此，对制造者来说，控制明亮度和亮度均匀性或第二光130、第三光140是非常方便的。
实施例7
图9是根据本发明第七实施例的背光组件的示例图。除了透射反射构件和基板200之外，背光组件与本发明的第一实施例相同。因此，相同的附图标记用于相同的背光组件的部件，并省略完全相同的描述。
在该实施例中，图1的透射反射构件300位于基板200的内部，用于反射一部分第二光130。透射反射构件300可以是微粒350，例如高反射性微金属珠，其反射一部分第二光130。
除了包括在基板200中之外，微粒350可以与诸如粘合剂的材料混合，以形成基板，其中该基板可以包含为设置在基板200的第一表面210或第二表面220上的分离板。
结果，通过部分地透射第二光130并且部分地反射第二光130的基本上其余的部分，透射反射构件350提高了基板200内的亮度均匀性。
实施例8
图10是根据本发明第八实施例的背光组件的示例图。除了反射构件之外，该背光组件与本发明第一实施例相同。因此，相同的附图标记用于相同的背光组件的部件，并省略完全相同的描述。
光源组件100还包括位于光源120之间的间隙中的反射构件160。一旦第二光130的一部分被透射反射构件300反射并导向至光源组件100，反射构件160改变第二光130的所述部分的方向使其返回到透射反射构件300，以再循环(recycle)第二光130。因此，能够提高背光发光度和亮度均匀性，因为更多的光被混合并被透射反射构件300透射。
根据第八实施例，反射构件160可以是带有聚合物反射层的板，该聚合物反射层例如是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、或淀积的高反射性金属、或涂敷层。
实施例9
图11是根据本发明第九实施例的背光组件的示例图。除了光学构件之外，该背光组件与本发明第一实施例相同。因此，相同的附图标记用于相同的背光组件的部件，并省略完全相同的描述。
背光组件400还包括位于透射反射构件300上或上方的光学构件380。为了提高第三光140的亮度均匀性，光学构件380可以包括漫射器、棱镜片、或明亮度提高膜，从而有效地发散、聚集和再循环第三光。
这里，因为第三光140的亮度均匀性可以通过透射反射构件300从第二光130提高，所以光学构件380和透射反射构件300之间的间隙可以减小，最终，整个背光组件400可以紧凑而轻便。
下文中，将对根据光源120之间、例如光源发射底部之间的距离的亮度均匀性以及光学构件380进行说明。
图12是根据本发明第九实施例，当不存在透射反射构件时，在反射器和光学构件之间具有不同距离的背光组件的亮度均匀性曲线。图13是在图12的光学构件上亮度均匀性的平面图。
在图12中，曲线a，b，c，d和e表示当光源120和光学构件380分别间隔20mm，25mm，30mm，35mm和40mm时作为角度的函数的发光度。如图12和图13所示，当没有接合透射反射构件300时，曲线a-c、即光源120和光学构件380之间具有20至30mm间隙时亮度均匀性明显较低。如曲线d和e所示，背光组件400的亮度均匀性在整个角度范围较高。因此，随着光源和光学构件之间的间隙增加，亮度或明亮度的均匀度提高。
结果，在没有透射反射构件300时，光源120和光学构件380之间大于30mm的间隙能导致较高的显示质量。
图14是根据本发明第九实施例，当存在透射反射构件时，在反射器和光学构件之间具有不同距离的背光组件的亮度均匀性曲线。图15是图14的光学构件上亮度均匀性的平面图。
在图14中，曲线A，B，C，D和E表示当光源120和光学构件380分别间隔20mm，25mm，30mm，35mm和40mm时作为角度的函数的发光度。如图14和图15所示，当接合透射反射构件300时，在任何角度亮度都相对均匀，即使当光源120和光学构件380之间分开20mm的间隙时。而且，如果精细调整透射反射构件300的反射/透射比率，即使当间隙小于20mm时仍能够获得相对均匀的亮度。
结果，由于具有透射反射构件300，第三亮度均匀性优于第二亮度均匀性，并且通过减小光源120和光学构件380之间的间隙，背光组件400能够紧凑而轻巧。
显示装置
实施例10
图16是根据本发明第十实施例的显示装置600的示例图。显示装置600包括背光组件400和显示板500。在本实施例中，因为背光组件400已经在前面的实施例中解释，所以相同的附图标记用于相同的背光组件的部件，并省略完全相同的描述。
显示板500包括第一板530、第二板510和位于第一板和第二板之间的液晶层520。第一板530包括多个像素电极，用于操作相应像素电极的多个薄膜晶体管(TFT)，以及用于将信号传输给TFT的信号线。像素电极由透明导电材料制成，诸如氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)和非晶氧化铟锡(α-ITO)。
第二板510包括透明导电公共电极和多个滤色器，所述多个滤色器面对第一板530的各个对应的像素电极。
液晶层520***在两板510、530之间，并由施加在像素电极和公共电极之间的电流重新排列。然后，穿过液晶层520的光量被液晶分子的排列所改变。最终，在通过滤色器之后，光变成LCD的图像。
正如以上所详细描述的，透射反射构件使背光组件的光再循环以具有更好的亮度均匀性，并且使背光组件紧凑而轻巧。
本发明的上述实施例仅仅为说明性的，而非限制性的。对本领域技术人员而言显而易见的是，在本发明的更宽方面不脱离本发明的前提下，可以进行各种变化和修改。因此，所附权利要求包括落入本发明的真正主旨和范围内的所有这些变化和修改。

Claims (24)

1.一种背光组件，包括：
光源组件，其具有光源并发出具有第一亮度均匀性的第一光；
基板，其设置在所述光源组件的上方并具有面对所述光源的第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，其中所述基板接收所述第一光并发出具有第二亮度均匀性的第二光；以及
透射反射构件，其部分地反射并部分地透射所述第二光，其中从所述透射反射构件输出的光具有第三亮度均匀性，其高于所述第一和第二亮度均匀性。
2.如权利要求1所述的背光组件，还包括设置在所述光源下面的电源印制板。
3.如权利要求1所述的背光组件，还包括至少部分地在所述光源上方设置的导光透镜，其中所述导光透镜在所述基板的第一表面和所述光源之间的一角度范围内引导所述第一光。
4.如权利要求1所述的背光组件，还包括设置在所述光源之上的光阻挡物。
5.如权利要求1所述的背光组件，其中所述光源是发光二极管。
6.如权利要求1所述的背光组件，其中所述基板***在所述透射反射构件和所述光源组件之间。
7.如权利要求1所述的背光组件，还包括在所述光源和所述基板之间的第二透射反射构件。
8.如权利要求1所述的背光组件，其中所述透射反射构件包括用于部分地反射所述第二光的反射层和部分地透射所述第二光的透射层。
9.如权利要求8所述的背光组件，其中所述透射光的量和所述反射光的量近似成反比。
10.如权利要求9所述的背光组件，其中所述反射光的量近似为导向到所述透射反射构件的全部光的70％-90％，所述透射光的量近似为导向到所述透射反射构件的全部光的10％-30％。
11.如权利要求1所述的背光组件，其中所述透射反射构件设置在所述基板的第二表面上。
12.如权利要求1所述的背光组件，其中所述透射反射构件包括位于所述基板内部的珠子。
13.如权利要求1所述的背光组件，包括设置在所述光源的间隙之间的反射构件。
14.如权利要求1所述的背光组件，还包括光学构件。
15.如权利要求14所述的背光组件，其中所述光学构件是漫射器、棱镜片和光亮度提高膜中的至少一种。
16.如权利要求14所述的背光组件，其中所述光学构件和所述光源之间的距离约为40mm或更小。
17.一种背光组件，包括：
光源组件，其发出具有第一亮度均匀性的第一光；
基板，其设置在所述光源组件上方并具有面对所述光源组件的第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，其中所述基板接收所述第一光并发出具有第二亮度均匀性的第二光；
透射反射构件，其设置在所述基板的第二表面之上，用于部分地反射并部分地透射所述第二光，其中所述透射反射构件反射约70％-90％的所述第二光并透射约10％-30％的所述第二光；
光阻挡物，其在所述光源和所述基板之间；以及
光学构件，其设置在所述透射反射构件上方，其中所述光学构件是漫射器、棱镜片和光亮度提高膜中的至少一种。
18.一种显示装置，包括：
背光组件，包括：
光源组件，其发出具有第一亮度均匀性的第一光；
基板，其接收所述第一光并发出具有第二亮度均匀性的第二光，所述第二亮度均匀性高于所述第一亮度均匀性；以及
透射反射构件，其部分地反射并部分地透射所述第二光，其中来自所述透射反射构件的光具有高于所述第二亮度均匀性的第三亮度均匀性；
显示板，其用于通过从所述透射反射构件接收所述第三光来显示图像。
19.如权利要求18所述的显示装置，其中所述透射反射构件设置在所述基板的第一表面上，该第一表面面对所述光源组件。
20.如权利要求18所述的显示装置，其中所述基板***在所述光源组件和所述透射反射构件之间。
21.如权利要求18所述的显示装置，其中所述透射反射构件的反射比率约为70％-90％，所述透射反射构件的透射比率约为10％-30％。
22.一种背光组件的操作方法，该方法包括：
发出第一光；
通过具有第一表面的基板接收所述第一光；
从所述基板的第二表面发出第二光，其中所述第二光具有高于所述第一光的亮度均匀性；
部分地反射所述第二光；以及
部分地透射其亮度均匀性高于所述第一光的第二光。
23.如权利要求22所述的背光组件的操作方法，其中约70％-90％的所述第二光被反射，约10％-30％的所述第二光被透射。
24.一种背光组件的制造方法，该方法包括：
在背光组件的下侧设置光源组件；
在所述光源组件的上方设置基板；以及
在所述基板之上设置透射反射构件，其中所述透射反射构件反射约70％-90％的入射光，并透射约10％-30％的入射光。
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