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CN1716040A - 液晶显示器件的背光单元及使用该背光单元的液晶显示器件 - Google Patents

液晶显示器件的背光单元及使用该背光单元的液晶显示器件 Download PDF

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CN1716040A CNA2005100802728A CN200510080272A CN1716040A CN 1716040 A CN1716040 A CN 1716040A CN A2005100802728 A CNA2005100802728 A CN A2005100802728A CN 200510080272 A CN200510080272 A CN 200510080272A CN 1716040 A CN1716040 A CN 1716040A
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Abstract

液晶显示器件的背光单元及使用该背光单元的液晶显示器件。公开了一种具有多个发光二极管的直接式背光单元，以及具有该背光单元的液晶显示器件。该背光单元包括印刷电路板(PCB)；形成在该印刷电路板上的用于发光的多个发光二极管(LED)；以及包括在每个发光二极管中的用于散射光的光散射单元。

Description

液晶显示器件的背光单元及使用该背光单元的液晶显示器件
技术领域
本发明涉及一种液晶显示器件，更具体地涉及一种包括多个发光二极管的直接式背光单元，及具有这种背光单元的液晶显示器件。
背景技术
阴极射线管(CRT)是常用的显示器件之一。CRT已经用于诸如电视机(TV)、仪表、计算机和智能终端的各种电子装置的监视器。近年来，为了满足用户的需求，这些电子装置已变得越来越轻薄。然而，CRT的尺寸和重量限制了这些电子装置的尺寸和重量的减小。
为了克服这种限制，已经引入了几种类型的显示器件，例如：利用电光效应显示图像的液晶显示(LCD)器件、利用气体放电显示图像的等离子体显示板(PDP)、以及利用电致发光效应显示图像的电致发光显示器(ELD)。在这些显示器件中，对LCD器件进行了最为积极地研究和开发。如今，可将LCD器件广泛地应用于便携式计算机、台式计算机和信息显示装置的监视器。
通常，液晶显示(LCD)器件通过控制从外部光源发射的光量来显示图像。因此，LCD器件需要例如背光单元的额外光源，用于将光发射到液晶板。背光单元通常包括多个圆柱形发光灯，并且可将其分为两种类型：边缘式背光单元和直接式背光单元。
在双边缘式背光单元中，将灯单元排列在导光板的一侧。灯单元包括：用于发光的灯；在灯的每一端上形成的灯支架，用于保护灯；以及灯反射板，用于使从灯发射的光向着导光板反射。灯反射板覆盖灯的外围，并且灯反射板的一侧与导光板的侧边缘相连。这种边缘式背光单元通常在小型LCD器件中使用，例如便携式计算机或者台式计算机的监视器。
针对大尺寸显示器件(即大于20英寸)开发出了直接式背光单元。在直接式背光单元中，成行地排列有多个灯，并且在所述多个灯上设置有散射板。所述多个灯直接将光发射到液晶显示板的整个表面上。由于与边缘式背光单元相比，直接式背光单元有效地使用从多个灯发射的光，所以其主要用在要求高亮度的大尺寸LCD器件中，例如大尺寸监视器或电视机(TV)。与用于小尺寸LCD器件的背光单元相比，用于大尺寸LCD器件的直接式背光单元寿命更短或者其灯更易出现故障，并且要使用大量的灯。
在灯单元排列在导光板两端的边缘式背光单元的情况下，即使当其中一个灯出现故障时，虽然LCD器件的亮度降低了，但LCD器件可显示图像而不存在较大的问题。然而，对于在液晶板下方排列有多个灯的直接式背光单元的情况，当其中一个灯出现故障时，对应于故障灯的显示区域就会显著地变暗。因此，使用直接式背光单元的LCD器件的多个灯需要频繁地更换新灯。因此，需要容易地装配并拆卸具有直接式背光单元的LCD器件。边缘式和直接式背光单元都具有由于装配和拆卸多个灯以及由多个灯产生的热量而造成的光的低使用率。
下文中，将参照附图来说明根据现有技术的背光单元。图1是根据现有技术的直接式背光单元的立体图。
参照图1，背光单元包括：多个发光灯1；用于支撑并固定所述发光灯1的外壳3；以及，排列在发光灯1与液晶板(未示出)之间的光散射单元5a、5b、5c。
光散射单元5a、5b、5c为液晶板提供均匀的亮度，并且防止在液晶板的显示侧面上显示出发光灯的形状。因此，可以在液晶板与背光单元之间提供多个散射片和散射板，以改善光散射效率。
反射板7排列在外壳3的内部，用于将发光灯1发射的光聚焦在液晶板的显示侧面上。即反射板7使光使用率最大化。
使用冷阴极荧光灯(CCFL)作为发射灯1。发射灯1包括在管两端处的两个电极。当将电功率提供给电极时，发光灯1发光。将发光灯1设置形成在外壳3的两侧上的槽中。发光灯1的电极与功率输入线9a、9b相连，以将电功率提供给发光灯，并且功率输入线9a、9b与连接到操作电路的附加连接器相连。因此，每个发光灯1都需要附加的连接器。即，连接电极的功率输入线9a、9b与单个连接器相连，并且功率输入线9a、9b之一在外壳3的下方弯曲并且连接到所述连接器。
可以将外部电极荧光灯(EEFL)用作发光灯来代替使用CCFL。EEFL包括位于管每一端外侧的电极。
根据现有技术的直接式背光单元存在下述问题。首先，因为将发光灯作为光源包括在LCD模块内部，所以由发光灯产生的热量被直接传递给包括LCD板的LCD模块。因此，包括直接式背光单元的LCD器件产生相当大的热量，这些热量会降低性能，特别是当将LCD器件用于例如车辆或军事环境的环境中时。其次，因为直接式背光单元包括多个发光灯，特别是其用于大尺寸显示器件时，所以包括直接式背光单元的LCD器件会消耗大量的功率。第三，当直接式背光单元包括例如水银(Hg)的气体时，其耐用性差，而且还可能引发环境问题。
下文中，将描述根据现有技术的具有多个发光二极管(LED)的直接式背光单元。可以将具有多个LED的直接式背光单元称为LED直接式背光单元。图2是示出根据现有技术的具有多个发光二极管(LED)的直接式背光单元的立体图。
参照图2，LED直接式背光单元包括：印刷电路板(PCB)42；多个发光二极管(LED)44，形成在PCB 42上，用于发光；以及，散射板46，用于均匀地散射从LED 44发射的光。
每个LED 44包括由塑料材料制成的透镜。该透镜是透明的，而且不包括用于散射光的图案。每个LED 44是点光源，并且发射红光、绿光或蓝光。在PCB 42上形成有用于控制LED 44的电路。PCB 42还支撑LED44并且利用在其上形成的电路来控制LED 44。
在LED 44的透镜的上方形成有反射板，用于在横向上散射从LED44发射的光。因此，红光、绿光和蓝光在底盖(未示出)内部混合，从而产生白光并且被导向液晶板(未示出)。散射板46设置在预定空间内，用于散射LED 44发射的白光(均匀分布)。
图3是示出了图2所示LED直接式背光单元的LED灯单元的示意图。参照图3，设置发射红光R、绿光G和蓝光B的发光二极管(LED)，以显示相应的颜色。可以逐帧点亮LED，或者可以同时点亮所有的LED以产生白光，并且随后将其导向液晶板。
尽管LED直接式背光单元包括在LED 44的透镜的上方的散射板46，但大约10％的光不会混合并且在垂直方向上传播，由此在LCD屏幕上产生红点、绿点和蓝点。这种斑点降低了显示在LCD屏幕上的图像的质量。因此，应该将背光单元和液晶显示板隔开预定的距离，由此增加LCD器件的尺寸。
发明内容
因此，本发明旨在提供一种液晶显示器件的背光单元以及具有该背光单元的液晶显示器件，其基本上消除了由于现有技术的局限性和缺点而引起的一个或多个问题。
本发明的优点是提供一种用于改善亮度均匀性并且降低背光单元厚度的液晶显示器件的背光单元，以及具有该背光单元的液晶显示器件。
本发明的其它优点和特征将在下面的说明中进行部分地阐述，并且对于本领域的普通技术人员来说，在研究下面的说明后可部分地明了，或者可通过对本发明的实践来获知。通过所撰写的说明书及其权利要求以及附图中具体指出的结构可以实现并获得本发明的这些和其它优点。
为了实现这些和其它优点并根据本发明的目的，正如具体实施且广义描述的那样，一种显示器件的背光单元包括：印刷电路板(PCB)；在PCB上形成的用于发光的多个发光二极管(LED)；以及在每个LED中包括的用于散射光的光散射单元。
在本发明的另一方面中，一种液晶显示器件包括：液晶板；印刷电路板(PCB)；以及在PCB上的多个发光二极管(LED)，每个LED分别包括用于散射光的光散射单元。
在本发明的又一个方面中，一种显示器件包括：显示板和背光单元，该背光单元包括印刷电路板(PCB)，在PCB上的多个发光二极管(LED)，以及在每一个LED上的透镜，其中在所述透镜的表面上形成有散射图案。
在本发明的再一个方面中，一种制造用于显示器件的背光单元的方法包括：准备发光二极管；在发光二极管上形成具有光散射单元的透镜；以及，将所述发光二极管安装到基板上。
应当理解，本发明前面的一般性描述和下面的详细描述都是示例性的和说明性的，并且旨在提供如要求权利所限定的本发明的进一步说明。
附图说明
附图被包括以提供对于本发明的进一步理解，并且将其并入说明书且组成说明书的一部分，附图示出了本发明的实施例，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。
在附图中：
图1是根据现有技术的直接式背光单元的立体图；
图2是示出了根据现有技术的具有多个发光二极管(LED)的直接式背光单元的立体图；
图3是示出了图2所示的LED直接式背光单元的LED灯单元的示意图；
图4A是示出了根据本发明实施例的LED背光单元的示意图；
图4B是根据本发明实施例的包括LED背光单元的液晶显示器件的剖面图；
图5是示出了图4A所示的LED透镜的表面的立体图；以及
图6是示出了根据本发明另一个实施例的LED透镜的表面的立体图。
具体实施方式
现在将详细说明本发明的实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，将在全部附图中使用相同的标号来表示相同或者相似的部分。
根据本发明的具有LED直接式背光单元的液晶显示(LCD)器件包括在各个LED的透镜上形成的精细图案。在LED透镜上的这种精细图案最小化、或者阻止了光垂直地向LCD板传播，因此，与现有技术的LED直接式背光单元相比，该背光单元的散射效率得以增大。
图4A是示出了根据本发明实施例的LED背光单元的示意图，而图4B是根据本发明实施例的包括LED背光单元的液晶显示器件的剖面图；
参照图4A，液晶显示(LCD)器件包括背光单元和液晶显示(LCD)板50。该背光单元包括印刷电路板(PCB)52，以及形成在PCB 52上的多个发光二极管(LED)54。每个LED 54都是点光源，并且发射红光、绿光和蓝光。在PCB 52上形成有用于控制LED 54的电路。PCB 52还支撑LED 54并且利用其上形成的电路来控制LED 54。
参照图4B，在底盖60上安装有作为本发明背光单元一部分的LED54和PCB 52。在背光单元上排列有散射板63和液晶板50。
在每个LED 54的透镜上形成有精细图案或金属板，以最小化或者阻止光垂直地向着LCD板50传播。精细图案增大了散射效率，并且金属图案遮断了光。通过将散射微粒与粘合剂及颜料进行混合，并且将混合的散射微粒涂敷到LED透镜表面来形成精细图案。通过涂敷金属材料来形成金属板，以用于完全地遮断垂直传播到LCD板50的光。下面将参照图5和6详细地说明精细图案和金属板的形成。
如图5所示，在LED 54的透镜的表面55上形成有精细图案56，用于对LED 54发射的光进行散射。如上所述，通过将散射微粒与粘合剂及颜料进行混合来形成精细图案56。通过改变散射微粒的密度，可以调整精细图案56的光散射率。由于精细图案56，使得根据本发明的LED直接式背光单元可通过最小化或者防止上述斑点，来改善在屏幕上显示的图像质量。
根据本发明的原理，在背光单元与LED板50之间所需的空间尺寸与在透镜表面55上形成的精细图案56的密度成反比。
图6示出了根据本发明另一个实施例的包括金属板76的LED透镜的表面。在LED 74的透镜表面75上形成有金属板76，用于完全遮断垂直透射到LCD板50的光。由于金属板76，使从LED 74发射的光仅沿横向传播，并且在与相邻LED发射的光混合后生成白光。因此，可以更加有效地产生白光。
此外，因为透镜表面75的密度非常高，以至于可以以非常小的间隔将背光单元安装到液晶板上。因此，完整的LCD器件可具有很小的厚度。
根据本发明的原理，可以将具有与精细图案56相同的图案的散射片(未示出)贴附到透镜表面55上，用于散射从LED 54发射的光，而不是直接在透镜表面55上形成这种精细图案。即，将精细图案形成在诸如塑料板的透明散射片上，然后将其贴附到透镜表面55上。
现有技术的LED直接式LCD器件包括在背光单元与LCD板之间的散射片。然而，在本发明中，透镜表面55上的精细图案56可以取代散射片。
如上所述，根据本发明的具有LED直接式背光单元的LCD器件可以通过在LED透镜表面上形成精细图案或金属板，来改善在LCD屏幕上显示的图像质量，并且可以小尺寸进行制造。
对本领域普通技术人员明显的是：可以对本发明做出各种修改和变型。因此，本发明旨在覆盖落入到所附权利要求及其等同物范围内的本发明的修改和变型。
该申请要求于2004年6月30日提交的韩国专利申请No.2004-49977的优先权，通过引用将其并入，如同在本文中进行了充分地阐述。

Claims (23)

1.一种显示器件的背光单元，包括：
印刷电路板；
形成在所述印刷电路板上的用于发光的多个发光二极管；以及
包括在各个所述发光二极管中的用于散射光的光散射单元。
2.根据权利要求1所述的背光单元，其中所述光散射单元包括：形成在各个所述发光二极管的透镜表面上的精细图案，并且其中所述精细图案是光散射材料、颜料和粘合剂的混合物，并且被涂敷在所述透镜表面上。
3.根据权利要求2所述的背光单元，其中所述精细图案中的光散射材料的密度对各种光传输特性有影响。
4.根据权利要求1所述的背光单元，其中所述光散射单元是具有精细图案的散射片。
5.根据权利要求1所述的背光单元，其中所述光散射单元是通过金属板覆层形成的。
6.根据权利要求4所述的背光单元，其中所述散射片被贴附到各个所述发光二极管的透镜表面上。
7.根据权利要求1所述的背光单元，其中各个所述发光二极管是点光源，并且发射红光、绿光或蓝光。
8.根据权利要求1所述的背光单元，其中所述印刷电路板包括用于控制发光二极管的电路。
9.根据权利要求7所述的背光单元，其中所述印刷电路板支撑所述发光二极管。
10.一种液晶显示器件，包括：
液晶板；
印刷电路板；以及
在印刷电路板上的多个发光二极管，各个所述发光二极管分别包括用于散射光的光散射单元。
11.根据权利要求10所述的液晶显示器件，其中所述光散射单元对从各个发光二极管发射的光进行散射。
12.根据权利要求10所述的液晶显示器件，其中各个所述发光二极管是点光源，并且发射红光、绿光或蓝光。
13.根据权利要求10所述的液晶显示器件，其中所述光散射单元包括形成在所述发光二极管的透镜表面上的精细图案。
14.根据权利要求10所述的液晶显示器件，其中所述光散射单元包括光散射材料、颜料和粘合剂的混合物，并且所述混合物被涂敷在所述发光二极管的透镜表面上。
15.一种显示器件，包括：
显示板和背光单元，该背光单元包括：印刷电路板，所述印刷电路板上的多个发光二极管，以及各个所述发光二极管上的透镜，其中在所述透镜的表面上形成有散射图案。
16.根据权利要求15所述的显示器件，其中所述散射图案包括光散射材料。
17.根据权利要求15所述的显示器件，其中所述散射图案位于透明片上，并且被贴附在所述透镜的表面上。
18.根据权利要求15所述的显示器件，其中所述散射图案是金属板覆层。
19.根据权利要求15所述的显示器件，其中所述印刷电路板包括用于控制发光二极管的电路。
20.根据权利要求16所述的显示器件，其中所述光散射材料的密度增大了所述散射图案的散射率。
21.一种制造用于显示器件的背光单元的方法，包括如下步骤：
准备发光二极管；
在所述发光二极管上形成具有光散射单元的透镜；并且
将所述发光二极管安装到基板上。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述形成具有光散射单元的透镜的步骤还包括：将光散射材料与颜料和粘合剂混合，并且将所混合的光散射材料涂敷到所述透镜的表面上。
23.根据权利要求21所述的方法，其中所述形成具有光散射单元的透镜的步骤还包括：形成覆盖在所述透镜表面上的金属板。
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