CN1828710A - 发光二极管背光组件及使用该组件的液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种液晶显示装置包括：发光二极管背光组件；发光二极管背光组件上方的液晶显示板；覆盖发光二极管背光组件的背面的底盖；底盖的内面上的反射片，该反射片具有与多个发光二极管相对应的多个通孔；围绕液晶显示板和发光二极管背光组件的边缘的主盖；以及，覆盖液晶显示板的前面的边缘并且与主盖相组合的顶盖。该发光二极管背光组件包括：多个发光二极管灯；与该多个发光二极管灯分隔开的散射板，并且该散射板的透光率处于大约50％至大约90％的范围内；以及，位于散射板上方的多个光学片。该发光二极管背光组件可以在用于向液晶显示装置中的液晶显示板提供平面光源的方法中使用。

Description

发光二极管背光组件及使用该组件的液晶显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示(LCD)装置。更具体地，本发明涉及发光二极管(LED)背光组件、包括该LED背光组件的液晶显示(LCD)装置以及在LCD装置中使用该LED背光组件来提供平面光源的方法。
背景技术
当今信息社会已经引起对平板显示(FPD)装置的需求。FPD装置包括等离子体显示板(PDP)、场发射显示(FED)装置、电致发光显示(ELD)装置、液晶显示(LCD)装置等等。由于这些装置形小、重量轻并且功耗低，因此FPD装置正在取代阴极射线管(CRT)显示装置。
在各种FPD装置中，由于LCD装置提供了优异的分辨率、良好的彩色显示和高的图像质量，其在笔记本电脑、台式监视器中特别有用。LCD装置依赖于光学各向异性和液晶分子的极化性来产生图像。利用由液晶分子的长且薄的形状所具有的方向特性来排列液晶分子，并且使其以特定的预倾角排列。可以通过向液晶施加电场来控制液晶分子的取向方向。改变所施加的电场会影响液晶分子的取向。由于液晶分子的光学各向异性，入射光的折射取决于液晶分子的取向方向。因此，通过适当地控制所施加的电场，可以产生期望的图像。
典型的LCD板包括上基板、相面对的下基板和介于二者之间的液晶材料层。通过对上基板和下基板内的电极施加电压，在LCD板中形成电场，从而排列液晶分子，以根据光的透射率来显示图像。然而，由于LCD装置不发光，因此需要附加的光源。因此，LCD装置通过在其背侧布置背光组件并且从该背光组件发射光来显示图像。
典型地，背光组件包括灯作为光源。该灯可以是放电灯，例如冷阴极荧光灯(CCFL)或者外部电极荧光灯(EEFL)。最近，已经使用发光二极管(LED)作为光源。LED灯不包括有毒的汞(Hg)并且具有良好的色彩再现性。可以将具有LED灯的背光组件称为LED背光组件。
可以通过使用机械元件来模块化液晶显示板和背光组件，以保护其不被碰撞或者减小光的损失。图1是示出了具有根据现有技术的LED背光组件的LCD装置的立体图。在图1中，LCD装置包括液晶显示板10、背光组件20、主盖40、底盖50和顶盖60。将背光组件20布置在液晶显示板10的背面。将主盖40(其为矩形框)布置在背光组件20与液晶显示板10之间。底盖50覆盖背光组件20的背面，并且与主盖40相连接。顶盖60是矩形框，其覆盖液晶显示板10的正面边缘并且与主盖40和底盖50相连接。
在底盖50的沿第一方向的相对两端布置有条形侧支承件70。底盖50的沿第二方向的两端向上倾斜弯折。条形侧支承件70和底盖50中的弯折端形成了其中布置背光组件20的空间。
背光组件20包括多个印刷电路板22、多个LED灯24、反射片26、透明窗30以及多个光学片32。印刷电路板22是带状的并且被布置在底盖50的内表面上。在印刷电路板22上布置有多个LED灯24。反射片26覆盖该多个印刷电路板22和底盖50的内表面。反射片26具有与多个LED灯24相对应的多个通孔28，从而使多个LED灯24穿过反射片26中的多个通孔28而探出。透明窗30与多个LED灯24相面对并且间隔开。透明窗30包括与多个LED灯24相对应的多个反射点31。在透明窗30的上方布置有多个光学片32。
该多个LED灯24包括依次排列的红色、绿色和蓝色LED灯，从而使红光、绿光和蓝光相组合以形成白光。反射点31(也被称为转向器(diverter))具有与多个LED灯24相对应的圆形形状，其与反射片26一起反射光。光学片32包括棱镜片、散射片等。将从LED灯24直接发射的光或者来自LED灯24的在反射片26上反射的光在其穿过透明窗30和光学片32并射向液晶显示板10时转换成白光。液晶显示板10使用该光来产生明亮的图像。
图2是示出了包括根据现有技术的LED背光组件的LCD装置的一部分的剖面图，并且该图对应于沿图1中的线II-II截取的剖面。在图2中，通过透明窗30，从LED灯24直接发射的光，或者通过透明窗30上的反射点31将该光向反射片26反射回，然后再次通过透明窗30向上传播或者射向反射点31。因此，LED灯24提供了一种点光源，在光通过光学片32后该点光源被转换成平面光源。
存在几个与采用根据现有技术的LED背光组件的LCD装置相关联的问题。首先，尽管使用了反射点31和光学片32，但是难以实现均匀的光散射率。换言之，未将从多个LED灯24发射的光完全地转换成平面光。因此，LED灯24中的点光源可能影响通过液晶显示板10显示图像的方式。例如，所显示的图像可能会变污或者可能显示不均匀的亮度。
通过缩小透明窗30中的反射点31与它们所对应的LED灯24之间的距离，能够实现更均匀的亮度。因此，将透明窗30与LED灯24之间的距离保持得小于大约3mm。然而，如果透明窗30和LED灯24过近，则他们在受到诸如撞击或者振动的外部应力时会相互碰撞并且损坏。
此外，随着透明窗30接近LED灯24，从LED灯24发出的红光、绿光和蓝光的路径缩短，从而导致用于混合红光、绿光和蓝光的空间更加狭窄。因此，为了产生高质量的白光，应该缩短LED灯24之间的距离。
发明内容
在本发明的一个方面中，提供了一种LED背光组件，其包括多个LED灯，与该多个LED灯分隔开的散射板(diffusion plate)，该散射板的透光率在大约50％至大约90％的范围内，以及位于该散射板上方的多个光学片。
在另一方面中，提供了一种采用根据本发明的LED背光组件的LCD装置。该LED背光组件还包括反射片，该反射片具有与多个LED灯相对应的多个通孔。除了LED背光组件以外，LCD装置还包括：位于LED背光组件上方的LCD板、覆盖该LED背光组件的背面的底盖、布置在该液晶显示板与LED背光组件之间的主盖。顶盖覆盖LCD板并且与主盖相连接。主盖与底盖相连接，形成包围背光组件以防止光损失的空间。
在另一方面，提供了一种向LCD装置提供平面光源的方法，该方法包括：提供具有液晶显示板的液晶显示装置，该液晶显示装置具有根据本发明的LED背光组件。该背光组件包括：多个LED灯；具有与多个LED灯相对应的多个通孔的反射片；与该多个LED灯分隔开的散射板，该散射板的透光率在大约50％到90％之间；以及，位于该散射板上方的多个光学片。从LED灯发射的光或者从反射片反射的光通过散射板和多个光学片射向液晶显示板，使得将所发射的光从点光源改变成平面光源。
应该理解，上述一般描述和以下的详细描述是示例性和解释性的，旨在提供对所要保护的本发明的进一步的说明。
附图说明
所包括的附图用于提供对本发明的进一步理解，将附图并入说明书中并且构成该说明书的一部分，附图示出了本发明的实施例，并且这些附图和说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1是示出了具有根据现有技术的LED背光组件的LCD装置的立体图；
图2是示出了包括根据现有技术的LED背光组件的LCD装置的一部分的剖面图；
图3是示出了包括根据本发明实施例的LED背光组件的LCD装置的立体图；
图4是示出了包括根据本发明的LED背光组件的LCD装置的一部分的剖面图；
图5A至5C是示出根据本发明实施例的LED灯的图。
具体实施方式
图3是包括根据本发明实施例的LED背光组件的液晶显示(LCD)装置的立体图。在图3中，将背光组件120布置在液晶显示板110的背面。在背光组件120与液晶显示板110之间布置有主盖140(树脂模的矩形框)。底盖150覆盖并且在适当位置保持背光组件120。布置在液晶显示板110的背面的主盖140与底盖相连接，以防止漏光。覆盖液晶显示板110正面的顶盖160与主盖140和底盖150相连接。
液晶显示板110产生图像。液晶显示板110包括相互接合的第一基板112和第二基板114，并且在二者之间布置有液晶材料层。在第一基板112的面对第二基板114的内表面上形成有多条选通线和多条数据线。多条选通线与多条数据线相互交叉，以限定多个像素区。在各像素区中形成有透明像素电极。在选通线与数据线的各个交叉点处形成有薄膜晶体管(TFT)。各TFT与透明像素电极相连。包括TFT和像素电极的第一基板112也被称为阵列基板。
在第二基板114的面对第一基板112的内表面上形成有黑底(blackmatrix)和滤色器层。滤色器层包括红色、绿色和蓝色滤色器，各滤色器与像素区相对应。黑底形成在邻近的滤色器之间，并且覆盖选通线和数据线以及TFT。在黑底和滤色器上形成有公共电极。包括滤色器层和公共电极的第二基板114也被称为滤色器基板。
通过导电连接装置116，使驱动集成电路与液晶显示板110的至少一个面相连。该导电连接装置116可以包括柔性印刷电路(FPC)板或带载封装(TCP)。将导电连接装置116向主盖140的一侧或者底盖150的背面弯曲。驱动集成电路包括选通驱动集成电路和数据驱动集成电路。选通驱动集成电路通过选通线提供用于使TFT导通/截止的扫描信号。数据驱动集成电路通过数据线提供用于各个帧的图像信号。可以将选通驱动集成电路和数据驱动集成电路布置在液晶显示板110的相邻的面上。
在液晶显示板110中，扫描信号逐行地扫描选通线。当通过所选择的选通线提供了扫描信号，以使与所选择的选通线相连的TFT导通时，通过数据线和TFT向像素电极提供图像信号。根据在像素电极与公共电极之间产生的电场的变化所导致的透光率的变化，液晶分子的排列方向发生改变。
底盖150用作底座，来保持背光组件120。将条形侧支承件170布置在底盖150的沿第一方向的相对两端处。底盖150的沿第二方向的相对两端被向上倾斜弯折。因此，条形侧支承件170和底盖150的弯曲端限定了其中布置背光组件120的空间。
将背光组件120布置在该空间中，并且向液晶显示板110提供光。背光组件120使用多个发光二极管(LED)灯124作为光源。背光组件120包括多个印刷电路板122、多个LED灯124、反射片126、散射板130以及多个光学片132。
印刷电路板122是带状的，并且被布置在底盖150的内表面上。在给定的印刷电路板122上将LED灯124布置成一行。将反射片126布置在底盖150的上方。反射片126覆盖多个印刷电路板122和底盖150的内表面。反射片126具有与该多个LED灯124相对应的多个通孔128，从而多个LED灯124通过反射片126中的多个通孔128而探出。反射片126可以是白色的或者银色的。将散射板130与多个LED灯124间隔开并且与其面对。将多个光学片132布置在散射板130的上方。
多个LED灯124包括依次排列在印刷电路板122上的红色、绿色和蓝色LED灯，从而将红光、绿光和蓝光相组合以形成白光。多个光学片132包括功能片或功能膜，例如棱镜片、散射片或者折射偏振膜，也将其称为双亮度增强膜(DBEF)。因此，将从LED灯124直接发射的光或者此后在反射片126上反射的光在其穿过散射板130和光学片132射向液晶显示板110时转换成白光。液晶显示板110使用该光来显示明亮的图像。与现有技术相比，本发明能够通过使用散射板130代替具有多个反射点的透明窗，将点光源改变成平面光源。
图4是示出了包括根据本发明的LED背光组件的LCD装置的一部分的剖面图，更具体地，LED背光组件，并且该图对应于沿图3中的线IV-IV截取的剖面。在图4中，使从LED灯124直接发射的光或者此后通过反射片126反射的光在依次通过散射板130和光学片132后指向液晶显示板110。
散射板130的透光率在大约50％至大约90％的范围内。散射板130可以通过在模压(extrude)诸如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的合成树脂时添加分散剂来形成。该分散剂可以包括具有反射性质的粒子，例如铝粒子。散射板130与LED灯124分隔开。因此，散射板130对来自LED灯124的点光源进行散射，并且提高了红光、绿光和蓝光的混合。
在本发明中，通过散射板130的几乎整个表面对光进行散射，而不是通过散射点进行有限的散射。散射板130与LED灯124之间的距离可以大于3mm。通过增大LED灯124与散射板130之间的距离，与现有技术相比较，提供了更好的红光、绿光和蓝光的混合。此外，在引起撞击或振动的外部应力的情况下，增大的空间差异降低了散射板130与LED灯124之间发生碰撞的可能性。
散射板130起到与在光学片132中使用的散射片类似的功能。然而，散射板130比散射片更厚，这是因为与根据现有技术的光学片132相比，散射板130与LED灯124分隔开得更远。因此，通过散射板130的厚度和LED灯124与散射板130之间的空间距离使入射面处折射的光路延长。因此，获得了更好的彩色光的混和。
散射板130可以通过在透明窗的单面或者双面上印刷或者涂覆分散剂来形成。透明窗可以包括PMMA。因此，与现有技术中的透明窗(具有布置在LED灯124上方的用于反射光的多个圆形反射点)不同，在本发明的LED背光组件中使用的散射板130被构造成在整个表面上散射光。由于散射板130与LED灯124分隔开的距离大于3mm，所以提高了色彩混和并且获得了更均匀的平面光。通过光学片132，使穿过散射板130时的散射和混和的光被再次散射。因此，对液晶显示板110提供了更均匀的光源。在此情况下，可以将光学片132与散射板130分隔开大于10mm的距离。
可以包括附加的多个元件，来产生更均匀的平面光源。图5A至5C示出了根据本发明的另一实施例的LED灯。具体地，图5A至5C示出了LED灯124，其包括可以在根据本发明的LED背光组件中使用的LED 124a和LED透镜124b。将LED 124a设置在印刷电路板122上。印刷电路板122可以是辐射热的金属芯印刷电路板。LED透镜124b围绕LED 124a，并且LED透镜124b的发射光的前侧是开口的。LED透镜124b露出LED 124a的上部。LED透镜124b可以由涂有红色、绿色和蓝色的透明树脂形成。
将点反射片180与LED灯124接合，并且覆盖LED透镜124b的前侧。在一个实施例中，点反射片180是与反射片126类似地反射光的白色或者银色的片。点反射片180将从LED 124a发射的光向着LED透镜124b反射，并且该光通过LED透镜124b。因此，更好地混和了彩色光，使得可以提供更均匀的平面光源。为了增大反射效率，可以在点反射片180的底面(即面对LED 124a的一面)形成镜。
如图5A所示，点反射片180的底面可以具有平面表面。可以对点反射片180的底面进行构造，以增大穿过LED透镜124b的光量。例如，在图5B中，将点反射片180的底面示出为尖顶部分(peak part)182，可以将该尖顶部分182形成在LED透镜124b的开口的前面之内。在图5C中，与图5B相比，尖顶部分182更加远离点反射片180顶面。
尖顶部分182将从LED 124a发射的光向点反射片180反射，并且改变了向LED透镜124b的光路。尖顶部分182可以具有其他的形状。例如，尖顶部分182的两个面可以是弯曲的。
本发明的LED背光组件将来自LED灯的点光源转换成更均匀的平面光源。由于，在本发明中用散射板替代了具有多个圆形反射点透明窗，所以提高了光的散射和混和，从而导致更均匀的亮度和更优质的图像显示。此外，由于可以将LED灯布置得更加远离散射板，因此降低了在受到外部应力的情况下LED灯与散射板发生碰撞的可能性。
对本领域的技术人员来说，显而易见地，在不违背本发明的精神或范围的情况下可以对本发明的制造和应用进行各种改进和变型。因此，本发明旨在涵盖落入所附权利要求及其等同物的范围内的对于本发明的所有修改和变型。
根据35U.S.C.§119，本申请要求于2005年2月28日提交的韩国专利申请2005-0016574的优先权，在此通过引用将其并入本文。

Claims (21)

1、一种发光二极管背光组件，其包括：
多个发光二极管灯；
与所述多个发光二极管灯分隔开的散射板，所述散射板的透光率介于大约50％至大约90％之间；以及
位于所述散射板上方的多个光学片。
2、根据权利要求1所述的发光二极管背光组件，其中所述散射板由包括透明树脂材料和分散剂的材料制成。
3、根据权利要求1所述的发光二极管背光组件，其中所述散射板与所述多个发光二极管灯间隔开的距离大于3mm。
4、根据权利要求1所述的发光二极管背光组件，其中所述多个光学片包括棱镜片和散射片。
5、根据权利要求4所述的发光二极管背光组件，其中所述多个光学片中的至少一个与所述散射板间隔开的距离大于10mm。
6、根据权利要求1所述的发光二极管背光组件，其中所述多个发光二极管灯包括多个发光二极管和围绕所述多个发光二极管的多个发光二极管透镜，并且其中所述多个发光二极管透镜包括露出发光二极管的上部的开口部分。
7、根据权利要求6所述的发光二极管背光组件，其中所述多个发光二极管透镜由涂有红色、绿色和蓝色的透明材料制成。
8、根据权利要求6所述的发光二极管背光组件，还包括覆盖所述多个发光二极管透镜的开口部分的点反射片。
9、根据权利要求8所述的发光二极管背光组件，其中所述点反射片的颜色是白色或者银色。
10、根据权利要求8所述的发光二极管背光组件，其中所述点反射片包括位于面对发光二极管的面上的尖顶部分。
11.一种液晶显示装置，其包括：
发光二极管背光组件，所述发光二极管背光组件包括：
多个发光二极管灯；
与所述多个发光二极管灯分隔开的散射板，所述散射板的透光率介于大约50％至大约90％之间；以及
位于所述散射板上方的多个光学片；
位于所述多个光学片上方的液晶显示板；
覆盖所述发光二极管背光组件的背面的底盖；
所述底盖的内面上的反射片，所述反射片具有与所述多个LED灯相对应的多个通孔；
介于所述液晶显示板与所述发光二极管背光组件之间的主盖，该主盖与所述底盖相连；
覆盖所述液晶显示板的前面的顶盖，该顶盖与所述主盖相连。
12、根据权利要求11所述的液晶显示装置，还包括其中布置所述发光二极管背光组件的空间，其中所述空间由布置在沿所述底盖的第一方向的两端处的条形侧支承件和所述底盖的沿第二方向的相对端来限定，其中沿第二方向的所述相对端被向上倾斜弯折。
13、根据权利要求11所述的液晶显示装置，其中所述散射板由包括透明树脂材料和分散剂的材料制成。
14、根据权利要求11所述的液晶显示装置，其中所述散射板与所述多个发光二极管灯间隔开的距离大于3mm。
15、根据权利要求11所述的液晶显示装置，其中所述多个光学片包括棱镜片和散射片，并且其中所述多个光学片中的至少一个与所述散射板间隔开的距离大于10mm。
16、根据权利要求11所述的液晶显示装置，其中所述多个发光二极管灯包括由多个发光二极管透镜围绕的多个发光二极管，并且其中所述多个发光二极管透镜包括露出发光二极管的上部的开口部分。
17、根据权利要求16所述的液晶显示装置，其中所述多个发光二极管透镜由涂有红色、绿色和蓝色的透明材料制成，并且其中白色或者银色的点反射片覆盖着所述多个发光二极管透镜的开口部分。
18、根据权利要求17所述的液晶显示装置，其中所述点反射片包括位于面对发光二极管的面上的尖顶部分。
19、一种向液晶显示装置提供平面光源的方法，其包括：
提供包括液晶显示板的液晶显示装置；
将包括如下部分的发光二极管背光组件引入液晶显示装置中：
多个发光二极管灯；
与所述多个发光二极管灯分隔开的散射板，所述散射板的透光率介于大约50％至大约90％之间；以及
位于所述散射板上方的多个光学片；
具有与所述多个发光二极管灯相对应的多个通孔的反射片；以及
通过所述散射板和所述多个光学片，将来自发光二极管灯的光或者从所述反射片反射的光发送给液晶显示板，其中从所述多个发光二极管灯发送的光从点光源改变成平面光源。
20、根据权利要求19所述的方法，其中所述散射板与所述发光二极管灯分隔开的距离大于3mm。
21、根据权利要求19所述的方法，其中所述多个发光二极管灯包括多个发光二极管和围绕所述多个发光二极管的多个发光二极管透镜，并且其中多个发光二极管透镜包括露出发光二极管的上部的开口部分；并且
其中所述多个发光二极管透镜由涂有红色、绿色或者蓝色的透明材料制成，并且在所述多个发光二极管透镜中的开口部分的上方布置有白色或者银色的点反射片。
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