CN1881039A - 背光单元及使用其的液晶显示器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种背光单元，其包括：壳体；在壳体表面上的第一反射器；设置在第一反射器上的光源；和具有沿着壳体第一和第二侧的第一反射部和第二反射部的第二反射器。

Description

背光单元及使用其的液晶显示器
本申请要求2005年6月15日提交的韩国专利申请第P2005-0051649号的优先权，其在这里全部结合作为参考。
技术领域
本发明涉及一种背光单元，尤其涉及一种背光单元及使用其的液晶显示器。尽管本发明适用于更宽范围的应用，但其特别适用于提高显示质量。
背景技术
通常，由于液晶显示(LCD)器件的轻重量、薄外形和低能耗的特性，其应用范围已经越来越广泛。例如，LCD器件现在用在办公自动化设备、电视、计算机监视器、蜂窝电话和其他类型的音频/视频设备中。LCD器件不是自身发光的显示器件。因而，LCD需要外部光源，例如背光。有源矩阵型LCD器件使用薄膜晶体管(TFT)作为开关元件。有源矩阵型LCD器件根据施加给TFT的信号而控制来自背光的光的透射量，由此在屏幕上显示希望的图像。
LCD器件的背光可以是直下型背光或边缘型背光。边缘型背光具有安装在LCD面板一侧边缘处的光源，并使用透明光导板将来自光源的入射光照射到LCD面板的整个表面。直下型背光具有设置在LCD面板正下方的多个光源，其将均匀的平面白光照射到液晶显示面板。
背光包括光源，如冷阴极荧光灯(CCFL)、外部电极荧光灯(EEFL)和/或发光二极管(LED)。在CCFL、EEFL和LED光源中，LED具有小尺寸、低能耗和稳定的特性。因此LED广泛用作LCD器件背光中的光源。
图1是依照现有技术的液晶显示器件的分解透视图，图2是沿图1中的线I-I’的截面图。图1和图2是小型到中型尺寸LCD器件的图。小型和中型尺寸LCD器件具有大约10”~30”范围内的尺寸。如图1和2所示，现有技术的LCD装置包括用于显示图像的液晶显示面板11；和用于将均匀的平面光辐射进液晶显示面板11中的背光单元12。液晶显示面板11通过电控液晶分子以调制从背光单元12入射的光从而显示图像。
背光单元12包括壳体18；设置在壳体18中的反射器17；设置在反射器17中的多个LED 19；覆盖多个LED 19和反射器17的扩散片15；设置在扩散片15和反射器17之间的光导板16；在光导板16上的反射器20；覆盖扩散片15的光学片14。壳体18可以是具有开口和内部空间的矩形容器形状。反射器17在壳体18内部空间中沿着壳体18的侧表面和底表面。LED 19以两行设置在壳体18中部区域的内部空间中并经过反射器17突出。反射器17设置在壳体18内部空间中LED 19的下方以反射LED 19产生的光，由此提高发射到液晶显示面板11的光效率。光导板16设置在壳体18内部空间中LED 19的上方。反射器20粘附到LED 19正上方的光导板16。壳体18的开口由扩散片15覆盖。来自LED 19的光在壳体18、扩散片15和光导板16之间的部分内部空间中混合。
LED 19包括产生蓝色光的蓝色LED、产生绿色光的绿色LED和产生红色光的红色LED。LED在每行中以蓝色LED、绿色LED和红色LED的顺序排列。可选择地，LED在每行中以绿色LED、蓝色LED和红色LED的顺序排列。
光导板16支撑反射器20并设置在壳体18内部空间中的扩散片15与LED19之间。反射器20被称为“转向器(diverter)”并粘附到面对LED 19的光导板16的后表面。反射器20分别对应于LED 19并将从LED垂直发射的光朝向反射器行17转向(或反射)。
由LED 19产生的红色、绿色和蓝色光被反射器17和粘附到光导板16的反射器20反射进壳体18的内部空间中并在壳体18的内部空间中混合成白色光。扩散片15覆盖壳体18的开口并将在壳体18的内部空间中混合的白色光扩散，由此向液晶显示面板11提供均匀的白色光。光学片14也扩散来自扩散片15的光并控制均匀白色光的发射方向。
现有技术的液晶显示器件具有下列问题，即由于LED 19在壳体18的内部空间中产生的热量，光导板16会下陷。光导板16下陷，从而反射器20不在LED的正上方。因而，从LED 19直接发射的垂直光没有被光导板16上的反射器20反射，而是直接入射到光导板16上。如果从LED 19直接发射而穿过扩散片15并达到光学片14的垂直光入射到光导板20上，则入射到液晶显示面板11的光具有红色、绿色和/或蓝色色调的斑点，从而降低了液晶显示面板11的颜色再现能力。
发明内容
因此，本发明涉及一种背光单元及使用其的液晶显示器，其基本克服了由于现有技术的限制和缺点导致的一个或多个问题。
本发明的一个目的是提供一种具有均匀白色光的液晶显示器件。
本发明的另一目的是提供一种具有提高的显示质量的液晶显示器件。
在下面的描述中列出了本发明的其它特征和优点，一部分从描述变得显而易见，或通过实践本发明可以领会到。通过在所写说明书及其权利要求以及附图中特别指出的结构可实现和获得本发明的这些和其它的优点。
为了获得这些和其它的优点并依照本发明的目的，如这里具体化和广泛描述的，一种背光单元包括：壳体；在壳体表面上的第一反射器；设置在第一反射器上的光源；和具有沿着壳体第一和第二侧的第一反射部和第二反射部的第二反射器。
在另一方面中，一种背光单元包括：壳体；在壳体表面上的第一反射器；设置在第一反射器上的至少一行发光二极管；和具有沿着壳体第一和第二侧的第一反射部和第二反射部的第二反射器，各第一和第二反射部延伸到第一反射器上的第一高度，第一和第二反射部之间的第一距离大于第一高度。
在另一方面中，一种液晶显示器件包括：背光单元，其包括壳体、在壳体表面上的第一反射器、设置在第一反射器上的光源、具有沿着壳体第一和第二侧的第一反射部和第二反射部的第二反射器、和设置在光源和第二反射器上的扩散片；以及设置在扩散片之上用于使用从背光单元发射的光显示图像的液晶显示面板。
应当理解，前面一般性的描述和下面的详细描述都是示意性的和说明性的，意在提供如权利要求所述的本发明进一步的解释。
附图说明
提供本发明进一步的理解并结合组成该说明书一部分的附图图解了本发明的实施方式，并与说明书一起用于解释本发明的原理。其中：
图1是依照现有技术的液晶显示器件的分解透视图；
图2是沿图1中的线I-I’的截面图；
图3是依照本发明第一实施方式的液晶显示器件的分解透视图；
图4是沿图3中的线II-II’的截面图；
图5是依照本发明第二实施方式的液晶显示器件的分解透视图；
图6是沿图5中的线III-III’的截面图；和
图7是依照本发明第三实施方式的液晶显示器件的截面图。
具体实施方式
现在将详细描述本发明的优选实施方式，在附图3到6中图解了其实施例。
图3是依照本发明第一实施方式的液晶显示器件的分解透视图，图4是沿图3中的线II-II’的截面图。如图3和4中所示，依照本发明第一实施方式的液晶显示器件包括用于显示图像的液晶显示面板31和用于向液晶显示面板31照射均匀光的背光单元32。液晶显示面板31具有在上、下基板(没有示出)之间以矩阵形状设置的液晶单元(未示出)、液晶层(未示出)以及在各液晶单元中跨过液晶层施加电场的像素电极(未示出)和公共电极(未示出)。像素电极与用作开关器件的薄膜晶体管(未示出)相连接。像素电极与公共电极一起根据通过薄膜晶体管施加的数据信号驱动液晶单元，由此显示对应于数据信号的图像。
液晶显示面板31的制造分为基板清洗工序、基板构图工序、定向膜形成/摩擦工序、基板粘结/液晶注入工序、安装工序、检查工序、修复工序和组装工序。在基板清洗工序中，用清洗溶液移除污染基板表面的杂质。基板构图工序又分为上基板(滤色片基板)的构图和下基板(TFT阵列基板)的构图。在上基板的构图中，形成滤色片、公共电极和黑矩阵等。在下基板的构图中，形成交叉的信号布线，如数据线和栅线、靠近交叉信号布线的交点处形成TFT、并且在交叉信号布线之间的像素区域中形成像素电极。像素电极与TFT的漏极电连接。
在定向膜形成/摩擦工序中，在上和下基板上涂敷定向膜。然后，用摩擦布摩擦定向膜。在像素电极与公共电极之间施加电场之前，定向膜为液晶层的液晶分子给予初始的排列方向。
在基板粘结/液晶注入工序中，通过使用密封剂将上和下基板粘结。通过密封剂中的液晶注入孔将液晶和衬垫料注入在上和下基板之间。然后密封液晶注入孔。
在液晶显示面板31的安装工序中，将具有驱动集成电路的载带封装(之后称为“TCP)连接到下基板上的焊盘部。可选择地，可通过玻璃上芯片COG方法在下基板上直接形成驱动集成电路。驱动集成电路包括栅驱动集成电路和数据驱动集成电路。
检查工序包括在下基板上形成信号布线和像素电极之后执行的电检查。检查工序还包括在基板粘结/液晶注入工序之后执行的另一电检查。此外，检查工序可以包括在将背光单元组装到LCD面板之后的显示检查。
修复工序通过检查工序将确定为可修复的基板进行修复。组装工序用壳体/窗架元件将背光单元固定到LCD面板。在修复工序中产生液晶显示模块。
背光单元32包括：具有开口和内部空间的壳体37；安装在壳体37内部空间中的V形块反射器36；设置在V形块反射器36平坦底表面中的LED 38；覆盖壳体37的开口、LED 38和反射器36的扩散片35；和在扩散片35上的光学片34。壳体37形状为容器，从而在容器形状中设置V形块反射器36和LED38。扩散片35的边缘固定到靠近开口的壳体37的边缘。
V形块反射器36将来自LED 38的光反射到扩散片35。V形块反射器36包括：设置有LED 38的平坦底表面；第一和第二侧壁39和40，其在平坦底表面的相对侧处以第一指定斜度角θ1而具有指定高度(h)；第三和第四侧壁41和42，其以第二指定斜度角θ2从第一和第二侧壁39和40对称延伸到整个高度(H)，该高度大约为30~40mm，优选大约为20~50mm。在这种V形块反射器36中，侧壁39到42的斜度角和高度被最佳化，从而来自LED 38的光在侧壁39到42之间的内部空间中充分混合后朝向扩散片35传播。至此，第一侧壁39与第二侧壁40之间的距离(2×11)大约为80~120mm。第三和第四侧壁39和40的第二斜度角θ2定义为arctan(ΔH/ΔL)，其中AH＝H-h，ΔL＝(L-2.11)/2，h表示各第一和第二侧壁39和40的高度，L表示V形块反射器36的长度L。V形块反射器36由高柔性的轻材料，如铝或塑料形成。
从LED 38发射的红色、绿色和蓝色光被反射并在第一侧壁39和第二侧壁40之间混合，从而变为白色光，然后白色光朝向扩散片35传播或者在从扩散片35反射后被第三和第四侧壁41和42反射，从而再次入射到扩散片35。LED38包括：产生蓝色光的蓝色LED；产生绿色光的绿色LED；和产生红色光的红色LED，并以两行LED设置在V形块反射器36的第一和第二侧壁39和40之间的平坦底表面上。LED 38在每行LED中以蓝色LED、绿色LED和红色LED的顺序，或在每行LED中以绿色LED、蓝色LED和红色LED的顺序排列。在壳体37相对侧上LED 38行之间的间距为大约40-80mm。
各LED 38都使用半导体p-n结结构注入少数载流子(电子或空穴)，并通过少数载流子的复合而发射光。适于发光二极管的材料是化合物半导体，如砷化镓GaAs、磷化镓GaP、镓砷磷GaA1-xPx、镓铝砷Ga1-xAlxAs、磷化铟InP、铟镓磷In1-xGaxP等等，其中光发射波长为可见光或接近红外光谱，通过使用p-n结，光发射效率较高。
LED 38为具有葫芦形状的侧发射型LED，其中在LED顶部的透明树脂帽在侧面被凹入地切削，如图3和4中所示。侧发射型LED通过其侧表面发射95％的光，而通过其顶表面发射5％的光。侧发射型LED朝向侧壁39到42发射光，从而光可在侧壁39到42之间充分混合。可选择地，LED为圆顶型LED，其中在LED顶部形成透明圆顶形的帽树脂，如图1和2中所示，但是光混合效率较低。
扩散片35扩散来自V形块反射器36的光，由此增加提供给液晶显示面板34整个表面的白色光的均匀性。光学片34包括：用于扩散光的至少一个扩散片；合用于朝向液晶显示面板的显示表面改变光方向的至少一个棱镜片。光学片34设置在扩散片35上方。
图5是依照本发明第二实施方式的液晶显示器件的分解透视图，图6是沿图5中的线III-III’的截面图。如图5和6中所示，液晶显示器件包括用于显示图像的液晶显示面板61；和用于向液晶显示面板61照射均匀光的背光单元。液晶显示面板61与前面实施方式中的液晶显示面板31基本相同，因此省略了液晶显示面板61的详细描述。
背光单元包括：具有开口和内部空间的壳体67；安装在壳体67内部空间中的V形块反射器66；形成在V形块反射器66中部下面的双侧辅助反射器69；设置双侧辅助反射器69两侧的V形块反射器66平坦底表面处的LED 68；设置在壳体67上的扩散片65；和在扩散片65上的光学片64。V形块反射器66安装在壳体67的内部空间中。LED 68以两行设置在通过V形块反射器66突出的双侧辅助反射器69的两侧上。扩散片65的边缘固定到靠近开口的壳体67的边缘。
V形块反射器66将来自LED 68的光反射到扩散片65。V形块反射器66包括：设置有LED 68的平坦底表面；垂直于反射器平坦底表面的第一和第二侧壁70和71，其具有指定高度(h)并在平坦底表面的相对侧上；第三和第四侧壁72和73，其以第二指定斜度角θ3从第一和第二侧壁70和71对称延伸到整体高度(H)；和设置在反射器66底表面中部的双侧辅助反射器69，其具有指定高度(h2)。在这种V形块反射器66中，侧壁70到73的高度(H)、双侧辅助反射器69的高度(h2)和第三和第四侧壁72和73的斜度角θ3被最佳化，从而来自LED 68的光在侧壁70到73之间的内部空间中充分混合后朝向扩散片65传播。至此，高度H大约为30~40mm，优选为20~50mm，双侧辅助反射器69的高度(h2)设置成不超过大约20mm，第一或第二侧壁70和71与双侧辅助反射器69之间的距离(12)大约为40~60mm。斜度角θ3设为与第一或第二侧壁70或71与双侧辅助反射器69之间的距离成比例。斜度角θ3被设置为arctan(ΔH/ΔL)，其中ΔH＝H-h，ΔL＝(L-2.12)/2，h表示第一侧壁70和第二侧壁71的高度，L表示V形块反射器66的长度L。V形块反射器36由高柔性的轻材料，如铝或塑料形成。
结果，LED 68中产生的红色、绿色和蓝色光被反射并在第一侧壁70和第二侧壁71之间混合，从而变为白色光，然后颜色混合的白色光提供给扩散片65或者在从扩散片65反射后被第三和第四侧壁72和73反射，从而根据对于扩散片65的入射角再次入射到扩散片65。在壳体67相对侧上LED 68的行之间的间距P大约为40-80mm。LED 68、扩散片65和光学片64基本与前面的实施方式相同，将省略对这些元件的详细解释。
图7是依照本发明第三实施方式的液晶显示器件的截面图。参照图7，背光单元包括：具有开口和内部空间的壳体37；安装在壳体37内部空间中的V形块反射器86；设置在V形块反射器86平坦底表面中的LED 38；覆盖壳体37的开口、LED 38和反射器86的扩散片35；和在扩散片35上的光学片34。壳体37形状为容器，从而在容器形状中设置V形块反射器86和LED 38。扩散片35的边缘固定到靠近开口的壳体37的边缘。
V形块反射器86将来自LED 38的光反射到扩散片35。V形块反射器86包括：设置有LED 38的平坦底表面；从平坦底表面延伸到扩散片35边缘的第一和第二弯曲侧壁81和82，例如，各第一和第二弯曲侧壁81和82的表面都具有对数形状。第一和第二侧壁81和82可以相对于壳体37的中心对称。V形块反射器86由高柔性的轻材料，如铝或塑料形成。
因此，通过使用V形块反射器，依照本发明的小型到中型尺寸的背光单元不包括单独的光导板，因而可阻止光导板下陷并阻止出现色点。此外，依照本发明的LCD器件使用本发明实施方式中的背光单元提高了显示质量。
在不脱离本发明精神或范围的情况下，本发明的背光单元及使用其的液晶显示器可以做各种修改和变化，这对于本领域熟练技术人员来说是显而易见的。因而本发明意在覆盖落入所附权利要求书及其等价物范围内的本发明的修改和变化。

Claims (33)

1.一种背光单元，包括：
壳体；
在壳体表面上的第一反射器；
设置在第一反射器上的光源；和
具有沿着壳体的第一和第二侧的第一反射部和第二反射部的第二反射器。
2.根据权利要求1所述的背光单元，其特征在于，还进一步包括设置在光源和第二反射器上方的扩散片。
3.根据权利要求1所述的背光单元，其特征在于，所述各第一和第二反射部具有弯曲的表面。
4.根据权利要求3所述的背光单元，其特征在于，所述弯曲表面包括对数形状。
5.根据权利要求2所述的背光单元，其特征在于，所述第一反射器和第二反射器将从光源朝向扩散片发射的光混合。
6.根据权利要求1所述的背光单元，其特征在于，所述第二反射器包括分别从第一和第二反射部延伸的第三和第四反射部。
7.根据权利要求6所述的背光单元，其特征在于，所述第一和第二侧壁在壳体的相对侧上并相对于第一反射器具有第一斜度角，而第三和第四反射部以相对于第一反射器的第二斜度角从第一和第二反射部对称地延伸。
8.根据权利要求2所述的背光单元，其特征在于，所述第一斜度角大于第二斜度角。
9.根据权利要求1所述的背光单元，其特征在于，所述第一和第二反射部在壳体的相对侧上并相对于第一反射器具有第一斜度角。
10.根据权利要求1所述的背光单元，其特征在于，所述光源包括侧发射型发光二极管。
11.根据权利要求1所述的背光单元，其特征在于，所述光源包括以行设置的红色、绿色和蓝色发光二极管。
12.根据权利要求1所述的背光单元，其特征在于，所述第一和第二反射部垂直于第一反射器并在壳体的相对侧上。
13.根据权利要求12所述的背光单元，其特征在于，所述第二反射器包括分别从第一和第二反射部延伸的第三和第四反射部。
14.根据权利要求12所述的背光单元，其特征在于，所述光源包括侧发射型发光二极管。
15.根据权利要求12所述的背光单元，其特征在于，所述光源包括以行设置的红色、绿色和蓝色发光二极管。
16.根据权利要求1所述的背光单元，其特征在于，还进一步包括在壳体中部的第三反射器。
17.根据权利要求16所述的背光单元，其特征在于，所述第三反射器包括双侧反射器。
18.根据权利要求16所述的背光单元，其特征在于，所述光源包括在第三反射器第一侧上的至少第一行发光二极管和在第三反射器第二侧上的至少第二行发光二极管。
19.根据权利要求16所述的背光单元，其特征在于，所述第一和第二反射部距离第一反射器的第一高度大于第一反射器上第三反射器的第二高度。
20.一种背光单元，包括：
壳体；
在壳体表面上的第一反射器；
设置在第一反射器上的至少一行发光二极管；和
具有沿着壳体第一和第二侧的第一反射部和第二反射部的第二反射器，各第一和第二反射部延伸到第一反射器上方的第一高度，第一和第二反射部之间的第一距离大于第一高度。
21.根据权利要求20所述的背光单元，其特征在于，进一步包括设置在所述至少一行发光二极管和第一反射器上方的扩散片。
22.根据权利要求20所述的背光单元，其特征在于，进一步包括分别从第一和第二反射部延伸的第三和第四反射部。
23.根据权利要求20所述的背光单元，其特征在于，所述至少一行发光二极管包括侧发射型发光二极管。
24.根据权利要求22所述的背光单元，其特征在于，所述第一和第二反射部在壳体的相对侧上并相对于第一反射器具有第一斜度角，而第三和第四反射部以相对于第一反射器的第二斜度角从第一和第二反射部对称地延伸。
25.根据权利要求20所述的背光单元，其特征在于，所述第一和第二反射部在壳体的相对侧上并相对于第一反射器具有第一斜度角。
26.根据权利要求20所述的背光单元，其特征在于，所述第一和第二反射部垂直于第一反射器。
27.根据权利要求26所述的背光单元，其特征在于，进一步包括在壳体中部的第三反射器。
28.根据权利要求27所述的背光单元，其特征在于，所述第三反射器包括双侧反射器。
29.根据权利要求27所述的背光单元，其特征在于，所述光源包括在第三反射器第一侧上的至少第一行发光二极管和在第三反射器第二侧上的至少第二行发光二极管。
30.根据权利要求27所述的背光单元，其特征在于，所述第一和第二反射部距离第一反射器的第一高度大于第一反射器上第三反射器的第二高度。
31.一种液晶显示器件，包括：
背光单元，其包括壳体、在壳体表面上的第一反射器、设置在第一反射器上的光源、具有沿着壳体第一和第二侧的第一反射部和第二反射部的第二反射器、和设置在光源和第二反射器上方的扩散片；和
设置在扩散片之上用于使用从背光单元发射的光显示图像的液晶显示面板。
32.根据权利要求31所述的液晶显示器件，其特征在于，所述第一和第二侧壁在平坦底表面的相对侧上并具有第一斜度角，而第三和第四侧壁以第二斜度角从第一和第二侧壁对称地延伸。
33.根据权利要求31所述的液晶显示器件，其特征在于，所述第一和第二侧壁垂直于反射片的平坦底表面并在平坦底表面的相对侧上，而第三和第四侧壁以第一斜度角从第一和第二侧壁对称地延伸。
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