TWI402572B - 背光單元、用於組裝背光單元的方法、及使用該背光單元的液晶顯示裝置 - Google Patents

Description

背光單元、用於組裝背光單元的方法、及使用該背光單元的液晶顯示裝置

本發明一般係關於一種背光單元，且更特定言之，係關於一種用於固持一光導板及類似物的彈性框架，以及一種用於組裝該背光單元的方法。該背光單元能(例如)用於液晶顯示裝置中。

此申請案係基於並主張自2008年7月17日申請之先前日本專利申請案第2008-185825號的優先權之利益，該申請案的全部內容係以引用的方式併入本文中。

一液晶顯示裝置係廣泛用於各種電設備領域作為平面螢幕顯示裝置，從而提供諸如輕盈、薄輪廓及低功率消耗的優點。一透射類型液晶裝置包括具有用於自一背側照明一液晶面板之一表面光源的一背光單元。此類透射類型液晶裝置顯示圖像，其中透過該液晶裝置之每一單元選擇性地透射自該背光單元的光至檢視者。

用作一表面光源的背光單元係分類為兩個類型：一邊緣發射類型及一直接發射類型，此取決於該光源係定位於何處。例如，該邊緣發射類型包括諸如冷陰極螢光燈(CCFL)的複數個線光源以及複數個點光源(LED)，其用於發射光至面對該液晶顯示面板的一光導板之一邊緣。另一方面，直接發射類型包括複數個線形狀光源，諸如配置於該液晶顯示面板之一後側上的CCFL以及在該液晶顯示面板與該光源之間的一擴散面板。該邊緣發類型具有纖強的優點而且係適合(例如)用於實施於一行動電設備或一筆記類型個人電腦中的顯示器。

在該邊緣發射類型之背光單元中，藉由用於環繞該光導板的一框架來固持該光導板及該光源。因此，建議一構造以將該光導板夾置在一框架與周邊區中的一後蓋之間。亦建議另一構造，其用以藉由雙面膠帶將該光導板附著於該框架。

圖10顯示一構造之一範例，其中將一光導板夾置在一框架與一後蓋之間。在此範例中，一光導板103與一反射器104係固持在一剛性塑膠框架101與稱為後器皿的一後蓋102之間而且一光學薄片105係配置於光導板103上。

圖11顯示一構造之另一範例，其中一光導板202係藉由一雙面膠帶黏著於一框架。在此範例中，光導板202係配置於提供在由剛性塑膠製成並且在一顯示區內部延伸的一框架201之後部分處一支撐元件201a上。光導板202係藉由膠帶203黏著於支撐元件201a。一反射薄片204係***在光導板202與支撐元件201a之間而且一光學元件205係配置於光導板202上。

此外，日本特許公開專利申請案2006-216244揭示用於固持一光導板的一構造，其中由金屬製成的第一及第二內部框架兩者係彼此成對以便固持該光導板。一夾子形狀的第一金屬內部框架具有用於固持該光導板的三個邊緣，除用於接收自諸如LED之一光源的發射光之一個邊緣以外。另一方面，由金屬製成的含有一光源的第二內部框架係沿該光導板之一光入射邊緣套合以便將一間隙維持在LED的發射表面與該光導板的一光入射表面之間。

然而，若採用其中藉由組合該框架與該後蓋來固持該光導板的構造，則導致諸如高成本及重量增加之缺點，因為後蓋係昂貴而且重的。此外，用以組裝的時間係高，因為該光導板係套合至該框架及該後蓋兩者。

另一方面，若採用其中藉由一雙面膠帶將該光導板附著於該框架的構造，則可能觀察到亮度之均勻性中的缺乏，因為該光導板之光吸收條件取決於附著該雙面膠帶所採用的方式而改變。此外，若該帶係直接黏著於該光導板以藉由該框架固持該光導板，則可產生一影像中由於該帶之黏著的非均勻性所致的斑點，而且該等斑點亦可能導致較低照度，因為藉由該帶吸收光。

日本特許公開專利申請案2006-216244中所示的構造可導致高成本及重量增加，因為第一及第二內部框架係由金屬製成。此外，需要分別套合由剛性金屬製成的第一及第二框架至該光導板。因此，該背光單元的組裝係複雜的而且完成的背光單元在使用中係不穩定的，因為並非整體地形成第一及第二內部框架。

已進行本發明以解決上述問題。

本發明之一優點係提供一種背光單元，其中一裝配件係簡單的而且避免背光單元之生產成本及重量中的增加。

本發明之另一優點係提供一種具有在影像中無斑點的高品質及較低照度之顯示器。

依據本發明之一態樣，提供一種背光單元，其包括：一光導板，其具有一矩形形狀，該光導板包括彼此面對的一第一及一第二邊緣；一光源，其具有用於發射光至該光導板之該第一邊緣的一光元件，該光導板發射自該光源的入射光至一液晶顯示面板作為一平面光源；以及一彈性框架，其係整體地形成並且環繞該光導板，該彈性框架包括彼此面對的第一及第二框架元件，其中該光源係套合至該彈性框架之該第一框架元件而且用於夾住該光導板之該第二邊緣的一夾子部分係提供於該彈性框架之該第二框架元件中。

依據本發明之另一態樣，提供一液晶顯示裝置，其包括：一液晶顯示面板，其具有在一對基板之間的一液晶層；一光導板，其用於照明該液晶顯示面板，該光導板包括彼此面對的第一及第二邊緣；一光源，其具有用於發射光至該光導板之該第一邊緣的一光元件，該光導板發射自該光源的入射光至該液晶顯示面板作為一平面光源；一矩形彈性框架，其環繞該光導板，該彈性框架包括彼此面對的一第一及一第二框架元件，該等第一及第二框架元件各包括一底板以及連接至該底板的一側壁；一峰元件，其沿該第二框架元件於該第二框架元件之側壁的中間區域處提供，該峰元件形成用於採用該底板夾住光導板之該第二邊緣的一夾子部分；以及一光源容器，其係套合至該第一框架元件而且其中含有該光源，該光源容器具有帶有面對該第二框架元件的一開口之一夾子形狀，其中該光導板之該第一邊緣係套合至提供在該第一框架元件中的該光源容器而且該光導板之該第二邊緣係藉由該第二框架元件之該夾子部分夾住。

依據本發明之另一態樣，提供用於組裝具有一光導板之一背光單元以及用於發射光至該光導板之一光源的方法，其包括：提供具有彼此面對的第一及第二框架元件之一彈性框架以用於固持該光導板及該光源，該等第一及第二框架元件之每一者具有一底板及建立於該底板上的一側壁；形成用於含有該光源的一光源容器，該光源容器具有帶有一開口的一夾子形狀；套合該光源容器於該第一框架元件中；沿該第二框架元件形成一峰元件於該側壁上的一中間區域中，該鋒元件形成具有用於夾住該光導板之底板的一夾子部分；臨時地固定該光導板之該第一邊緣於該光源容器中；在一方向上脫離該第一框架元件而展開該第二框架元件，同時在一以上方向上扭曲該第二框架元件；套合該光導板之該第二邊緣至該展開及扭曲的第二框架元件中；以及在含有該光導板之後重新組成該展開及扭曲的第二框架元件至原始形狀。

依據本發明之一範例具體實施例的一背光單元(特定言之，用於含有一光導板的一彈性框架)以及用於組裝該背光單元的方法現將參考附圖加以說明，其中相同或相似參考數字貫穿數個視圖指明相同或對應零件。

圖1顯示依據本發明之一第一具體實施例的一背光單元。一接近矩形光導板3及一反射薄片4係藉由一彈性框架2固持，該框架係由諸如塑膠之彈性樹脂以環繞光導板3及反射薄片4之四個邊緣的矩形形狀製成。一光源5係提供於面對光導板3之一邊緣的彈性框架2之一彈性框架元件2a處並且一光學薄片6係配置於光導板3上。

光源5包括諸如在一印刷電路基板上實施的LED之光元件。光源5亦包括固定至具有朝顯示區域的一開口之彈性框架元件2a的一反射金屬框架8。彈性框架元件2a包括複數個鎖定零件9，其係提供於彈性框架元件2a之一側壁以及一底板10處以便朝顯示區域之內部延伸。金屬框架8係採用彈性框架元件2a之彈性強度而***並且固定在鎖定零件9與一底部部分10之間。

自光元件7的發射光進入至光導板3之一邊緣中，係由該金屬框架8反射並且係接著轉換至一平面光。在此具體實施例中，反射薄片4及光學薄片6係配置於光導板3之兩個表面上。至光導板3之一邊緣的入射光係藉由反射薄片4反射，並且在光導板3中行進，同時另一入射光直接地行進而不加以反射。入射光係透過光學薄片6發射至一液晶顯示面板。即，自光源5的入射光進入至光導板3中並且係發射至該液晶顯示面板作為一平面光源。此具體實施例係一邊緣發射類型之背光單元，因為自光源5的光自光導板3之邊緣進入。

在此具體實施例中，藉由線性地配置諸如LED之光元件來形成光源5，然而，可使用諸如CCFL之線光源。

另一方面，具有四個邊緣的彈性框架2係藉由諸如具有彈性特性的塑膠之樹脂材料整體地製成以便完全環繞光導板3之四個邊緣。若框架2係由金屬製成，則框架2的重量會變得較大。此外，因為使框架2變形之困難而變得難以順利地套合光導板3至框架2中。同樣地，若使用一剛性塑膠框架，則亦變得難以使框架2變形，此預防光導板3順利地套合至框架2中。因此，在此具體實施例中，需要使用彈性框架2，其係與光導板3之邊緣對應而整體地形成。若將彈性框架2劃分成複數個框架件，則組裝程序會變得複雜而且組裝的模組在使用中可能係不穩定的。

彈性框架2包括四個框架元件2a、2b、2c及2d，其中之每一者係套合至光導板3之對應邊緣。此外，框架元件2b、2c及2d之每一者包括一底板、側壁及一峰元件，其係沿該框架元件形成至該側壁之中間區域中以便形成用於夾住光導板3及反射薄片4的一夾子部分。如圖2及3中所示，峰元件12係整體地形成於該側壁之一高度之距離的接近一半處，從而延伸至彈性框架2之內部。峰元件12係配置以便將光導板3及反射薄片4包含在峰元件12與底板10之間，該峰元件與該底板之間具有足夠的間隙。

峰元件12可形成於彈性框架2之框架元件2b的整個範圍中。然而，需要在框架元件2b之兩個邊緣部分處不具有峰元件，因為若峰元件12係形成於框架元件2b的整個範圍中，則該峰元件可能限制彈性框架元件2b之彈性變形。在此具體實施例中，在使用300mm長度之框架元件2b的情況下，峰元件12係形成自彈性框架元件2b之末端分開20mm。當然，其中該峰元件並非形成於該等邊緣部分處的框架元件2b之長度(L)能加以選擇對應於框架元件2b之一尺寸以便順利地組裝光導板3。

在此具體實施例中，若峰元件12之邊角部分具有矩形形狀，則光導板3之表面可能會受到刮擦。因此，需要使峰元件12之邊緣部分12a及12b逐漸變細。若邊緣部分12a及12b係朝該等邊緣逐漸變細，則至該夾子部分中的光導板3及類似物之***變得順利而且容易。

光源5包括金屬框架8，其具有一縱向夾子形狀及開口以便面對光導板3。LED係沿其縱向方向線性地配置於金屬框架8中。金屬框架8係使用該彈性框架之彈性特性固定在複數個鎖定零件9與框架元件2a的底板10之間。

圖4顯示其中光導板3係套合至彈性塑膠框架元件2b中的構造。光導板3及反射薄片4之各別邊緣的末端係一起***至框架元件2b之夾子部分中以便將其夾住在峰元件12與底板10之間。光導板3及反射薄片4之其他相對末端係套合至具備LED的金屬框架8中。因此，光導板3及反射薄片4係包含於彈性框架中。

以下將說明一種用於套合光導板3及反射薄片4至彈性框架2的方法。首先，光導板3及反射薄片4兩者之末端係***至具有組成光源5之一夾子形狀的金屬框架8中而且臨時地固定至框架元件2a。接著，如圖5中所示，彈性框架2之框架元件2b係在藉由箭頭X所示的方向上向外拉動以便使框架元件2b稍微地變形而且展開框架元件2b，同時具有在峰元件12與底板10之間的夾子部分之框架元件2b係在藉由箭頭Y所示的方向上(即，繞框架元件2b的軸)扭曲。藉由此扭曲操作，在峰元件12與底板10之間的夾子部分之開口係自如圖6中所示的一平面位置稍微地設定朝以上方向。接著，光導板3及反射薄片4兩者之其他末端係***至在峰元件12與底板10之間的夾子部分中。最後，光導板3及反射薄片4係藉由下列方式套合至彈性框架2b中：將扭曲的框架部分2b自箭頭方向Y返回至初始位置並且在與拉動方向X相反的方向上施加一壓力於框架元件2b。

依據此具體實施例，光導板3及反射薄片4係藉由採用上述構造及方法而順利地套合至彈性框架元件2b中。在使用該顯示器的同時，組裝條件係穩定的。此外，因為不需要一金屬蓋子，故獲得諸如輕盈之一優點。藉由將光導板3之一末端***至提供在彈性框架元件2b處的夾子部分中來進行該光導板之固持。因此，不需要使用一雙面膠帶來黏著光導板3，此導致由於該雙面膠帶之不均勻黏著所致的不均勻亮度、較低照度及顯示斑點的產生之避免。

圖7顯示依據本發明之一第二具體實施例。在該第一具體實施例中，用以形成該夾子部分的峰元件12係僅形成於面對框架元件2a的框架元件2b中。然而，在該第二具體實施例中，峰元件12係亦形成於框架元件2c及2d兩者中以便分別形成夾子部分。依據此第二具體實施例，光導板3係藉由四個框架元件(例如分別具有該夾子部分的三個框架元件2b、2c及2d，以及含有金屬框架8的框架元件2a)套合至彈性框架2中。因此，能藉由此具體實施例獲得該背光單元之更穩定及完整組裝件。

圖8顯示依據本發明之一第三具體實施例，其中使用劃分的峰元件12，同時一單元峰元件12係沿除如在該第一具體實施例中於框架元件2b之兩個邊緣部分處以外的框架元件2b形成。在此具體實施例中，由於劃分的峰元件12，扭曲操作之2b的變形在組裝程序中變得較容易。

上述背光單元1係實施於該液晶顯示面板中作為一平面光源。圖9係顯示含有背光單元1之一液晶顯示裝置的部分分解圖。

藉由在一陣列基板與一反基板之間注入一液晶材料來形成液晶顯示面板21。在該陣列基板中，以矩陣形狀形成圖像電極及諸如薄膜電晶體(TFT)之交換元件。此外，用於供應圖像信號至該等圖像電極的信號線以及用於供應交換信號至該等TFT的閘極線係形成以便彼此橫跨。另一方面，由諸如ITO之一透射電極材料製成的一反電極係形成於接近整個反基板上。濾波器層係形成以對應於用於顯示彩色圖像於該反基板上的每一像素。偏光器係分別形成於該陣列基板及該反基板之外部表面上，其中其偏光軸係彼此正交交叉。

在該陣列基板之一周邊區域中，提供具有諸如TFT之驅動電晶體的一驅動電路部分以供應交換信號至交換電晶體。即，藉由驅動受自一外部信號來源之驅動信號控制的交換電晶體來顯示圖像。

背光單元1係在液晶顯示面板21中實施為一光源而且接著液晶顯示面板21係包含於一外部殼體22中。自光元件7的發射光係引導至光導板3，而且接著轉換至一平面光，其係發射至液晶顯示面板21。藉由在液晶顯示面板21中透射光來顯示特性及圖像。

本發明並不直接限於以上說明的具體實施例。實務上，能修改結構元件而不脫離本發明之精神。能藉由適當組合在該等具體實施例中揭示的結構元件來進行各種發明。例如，可自在該等具體實施例中揭示的所有結構元件省略一些結構元件。此外，可適當地組合不同具體實施例中的結構元件。

1．．．背光單元

2．．．彈性框架

2a．．．框架元件

2b．．．框架元件

2c．．．框架元件

2d．．．框架元件

3．．．光導板

4．．．反射薄片

5．．．光源

6．．．光學薄片

7．．．光元件

8．．．反射金屬框架

9．．．鎖定元件

10．．．底板

12．．．峰元件

12a．．．邊緣部分

12b．．．邊緣部分

21．．．液晶顯示面板

22．．．外部殼體

101．．．框架

102．．．後蓋

103．．．光導板

104．．．反射器

105．．．光學薄片

201．．．框架

201a．．．支撐元件

202．．．光導板

203．．．膠帶

204．．．反射器片

205．．．光學元件

併入並構成該說明書之一部分的附圖解說本發明之當前較佳具體實施例，並與以上給定的一般說明及以上給定的較佳具體實施例之詳細說明一起用以解釋本發明之原理。

圖1係顯示依據本發明之一第一具體實施例的一背光單元之分解透視圖；

圖2係依據本發明之該第一具體實施例的一彈性框架之一主要部分的透視圖；

圖3係依據本發明之該第一具體實施例的該彈性框架之該主要部分的平面圖；

圖4係顯示其中將一光導板固定至依據本發明之該第一具體實施例的該彈性框架之一構造的分段分解透視圖；

圖5係顯示用以套合該光導板至依據本發明之該第一具體實施例的該彈性框架之一方式的視圖；

圖6係沿顯示用以套合該光導板至依據本發明之該第一具體實施例的該彈性框架之一方式的圖3之線III-III截取的放大透視圖；

圖7係依據本發明之一第二具體實施例的一彈性框架之一主要部分的平面圖；

圖8係依據本發明之一第三具體實施例的一彈性框架之一主要部分的平面圖；

圖9係顯示一液晶顯示裝置之一範例的分解透視圖；

圖10係顯示其中將一光導板固定至一框架的一構造之一傳統背光單元的分段分解透視圖；及

圖11係顯示其中將一光導板固定至一框架的一構造之另一傳統背光單元的分段分解透視圖。

1．．．背光單元

2．．．彈性框架

2a．．．框架元件

2b．．．框架元件

3．．．光導板

4．．．反射薄片

5．．．光源

6．．．光學薄片

7．．．光元件

8．．．反射金屬框架

9．．．鎖定元件

10．．．底板

12．．．峰元件

Claims (11)

1. 一種背光單元，其包括：一光導板，其具有一矩形形狀，該光導板包括彼此面對的第一及第二邊緣；一光源，其具有用以發射光至該光導板之該第一邊緣的一光元件，該光導板將來自該光源的入射光發射至一液晶顯示面板以作為一平面光源；及一彈性框架，其係一體成形以環繞該光導板，該彈性框架包括彼此面對的第一及第二框架元件，其中該光源係套合至該彈性框架之該第一框架元件而且該第二框架元件包括用以夾住該光導板之該第二邊緣的一夾子部分；其中該彈性框架之該第二框架元件包括：一底板，其延伸至該彈性框架之內部；一側壁，其經連接至該底板，並且具有提供於該側壁上的一峰元件；及一夾子部分，其形成在該峰元件與該底板之間；其中該峰元件係沿除該第二框架元件之相反末端部分以外的該第二框架元件之一縱向方向形成。
2. 如請求項1之背光單元，其中該峰元件包括在橫截面中切掉的相對邊緣。
3. 如請求項1之背光單元，其中該峰元件係由複數個件形成。
4. 一種背光單元，其包括：一光導板，其具有一矩形形狀，該光導板包括彼此面 對的第一及第二邊緣；一光源，其具有用以發射光至該光導板之該第一邊緣的一光元件，該光導板將來自該光源的入射光發射至一液晶顯示面板以作為一平面光源；及一彈性框架，其係一體成形以環繞該光導板，該彈性框架包括彼此面對的第一及第二框架元件，其中該光源係套合至該彈性框架之該第一框架元件而且該第二框架元件包括用以夾住該光導板之該第二邊緣的一夾子部分；其中該彈性框架進一步包括各具有一夾子部分的第三及第四框架元件，而且該光導板係藉由該等第三及第四框架元件採用該彈性框架之該等第一及第二框架元件固持。
5. 一種背光單元，其包括：一光導板，其具有帶有彼此面對的第一及第二邊緣之一矩形形狀；一光源，其具有用以發射光至該光導板之該第一邊緣的一光元件，該光導板將來自該光源的入射光發射至一液晶顯示面板以作為一平面光源；一光源容器，其用以包含該光源並且具有一開口；及一彈性框架，其一體成形地形成以用於環繞該光導板，該彈性框架具有彼此面對的第一及第二框架元件，而且該光源容器係套合至彈性塑膠框架之該第一框架元件， 其中該光導板之該第一邊緣係藉由該光源容器透過該開口夾住；其中用以夾住該光導板之該第二邊緣的一夾子部分係提供於該彈性框架之該第二框架元件中；其中該彈性框架之該等第一及第二框架元件各包括延伸至該彈性框架之內部的一底板及連接至該底板的一側壁，而且一峰元件係提供於該第二框架元件之該側壁上；其中該光源容器係固定在提供於該側壁上的一鎖定零件與該第一框架元件的該底板之間，而且該第二框架元件之該夾子部分係形成在該峰元件與該底板之間；其中該峰元件係沿除該第二框架元件之兩個末端部分以外的該彈性框架之該第二框架元件的縱向方向形成，而且該峰元件具有以橫截面切掉的相對末端。
6. 一種液晶顯示裝置，其包括：一液晶顯示面板，其具有在一對基板之間的一液晶層；一光導板，其用以照明該液晶顯示面板，該光導板具有一矩形形狀而且包含彼此面對的第一及第二邊緣；一光源，其具有用以發射光至該光導板之一第一邊緣的一光元件，該光導板將來自該光源的入射光發射至該液晶顯示面板以作為一平面光源；一彈性框架，其環繞該光導板，該彈性框架包含彼此面對的第一及第二框架元件，該等第一及第二框架元件 各包含一底板及連接至該底板的一側壁；一峰元件，其係沿該第二框架元件提供於該第二框架元件之該側壁的一中間區域處，該峰元件形成用以採用該底板夾住該光導板之該第二邊緣的一夾子部分；及一光源容器，其係套合至該第一框架元件以包含該光源，該光源容器具有帶有面對該第二框架元件之一開口的一夾子形狀；其中該光導板之該第一邊緣係套合至提供於該第一框架元件中的該光源容器而且該光導板之該第二邊緣係藉由該第二框架元件之該夾子部分夾住；其中該峰元件係沿除該第二框架元件之兩個末端部分以外的該第二框架元件之縱向方向形成，而且該峰元件之兩個末端係分別以橫截面切掉。
7. 一種用於組裝背光單元的方法，該背光單元具有一光導板以及發射光至該光導板的一光源，該方法包含：提供一彈性框架，其具有用於固持該光導板及該光源的彼此面對之第一及第二框架元件，該等第一及第二框架元件之每一者具有一底板以及建立於該底板上的一側壁，該第二框架元件之該側壁具有提供於該側壁上的一中間區域中的一峰元件而且該峰元件採用該底板形成一夾子部分；提供用以包含該光源的一光源容器，該光源容器具有帶有一開口的一夾子形狀；套合該光源容器於該第一框架元件中； 夾住該光導板於藉由該峰元件及該底板形成的該夾子部分中；臨時地固定該光導板之該第一邊緣於該光源容器中；在一向外方向上展開該第二框架元件，並且繞該第二框架元件之一軸而扭曲該第二框架元件；套合該光導板之該第二邊緣至該展開及扭曲的第二框架元件中；以及在含有該光導板之後重新組成該展開及扭曲的第二框架元件至原始形狀。
8. 如請求項7之用於組裝背光單元的方法，其中該峰元件係沿除第二彈性框架元件之末端部分之外的該第二彈性框架元件之縱向方向形成。
9. 如請求項8之用於組裝背光單元的方法，其中該峰元件之相對末端係以橫截面切掉。
10. 如請求項7之用於組裝背光單元的方法，其進一步包含：提供包括一金屬框架的該光源容器；以及在提供於該第一框架元件之該側壁之一中間區域中的一鎖定零件與該第一框架元件的該底板之間固定該金屬框架於該第一框架元件中。
11. 如請求項7之用於組裝背光單元的方法，其中該彈性框架進一步包括各具有一夾子部分的第三及第四框架元件，而且該光導板係藉由該等第三及第四框架元件採用該彈性框架之該等第一及第二框架元件固持。