CN100449374C - 背光单元和其上安装有该背光单元的液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种背光单元的结构和安装有该背光单元的液晶显示装置，该背光单元包括框架形的外框、光导板、光源、光电检测器和遮光板。光导板设置在外框内部。光源设置在光导板的一个端面上，以及用于检测另一端面的泄漏光的光电检测器设置在与光源相对的光导板的另一端面上。遮光板设置在光导板背面侧，以及光导板和光电检测器都固定到遮光板上。

Description

背光单元和其上安装有该背光单元的液晶显示装置

技术领域

本发明涉及一种背光单元的结构，而且涉及一种其上安装有该背光单元的液晶显示装置。

背景技术

液晶显示装置的特征是尺寸小、薄和重量轻，并且其消耗电功率较少。因此其广泛应用于办公自动化设备、电视机的显示器等。该液晶显示装置包括液晶面板和背光单元。液晶面板具有在彼此相对的透明基板之间插入液晶的结构。背光单元产生照亮液晶面板的背光。

而且，背光单元大致分为直接发光型、边缘发光型和表面光源型。在直接发光型中，光源设置在液晶面板的背面上，并且从该光源发出的光通过反射器反射。在边缘发光型(也称为侧光型)中，光源设置在液晶面板的侧面，并且由光源发出的光通过光导板导向液晶面板的背面的整个区域。在表面光源型中，表面光源设置在液晶面板的整个背面中，并且由表面光源发出的光直接照射在液晶面板上。薄型的液晶显示装置通常使用边缘发光型的背光单元。

边缘发光型的背光单元包括外框、光导板、光源、光学部件和遮光板。该外框支撑并固定其它的组成部件。光导板设置在外框内部。光源设置在光导板的端面上。光学部件设置在光导板的正面侧上(在液晶面板的侧面)，并且使来自光导板的光均匀，将光照射在液晶面板上。遮光板设置在光导板的背面侧(液晶面板的相对侧)，并且将光向液晶面板侧反射，光由光导板传到背面侧。

已使用冷阴极荧光灯(CCFL)、发光二极管(LED)等作为背光单元的光源。在这些光源的情况下，当光源长时间发光时，亮度会减弱并且色度会改变。因此，为了使液晶显示装置的显示表面的亮度和色度保持不变，提出在背光单元上安装光电检测器，该光电检测器检测由光源发出的光。

例如，JP-10-22208A(1998(文献1))公开了一种方法，其中在液晶显示装置的背面上安装光电传感器，用于借助该光电传感器检测背光的泄漏光，并由此基于检测结果控制光源的发射强度。文献1中描述的结构对从光导板背面上的反射片泄漏的光进行检测。因此，通过文献1描述的结构，很难精确地测量亮度的降低和色度的改变。

因此，提出了一种用于检测液晶显示装置侧面的泄漏光的结构。例如，JP 2004-199968A(文献2)公开了一种设置有光导板和光电传感器的液晶显示装置，该光导板用于将由光导板的一侧入射的光导向整个表面，而该光电传感器用于接收从光导板另一侧出射的光。该液晶显示装置根据光电传感器检测的光的强度对光源的发射强度进行控制。

参考图5至8B描述例如上述的常规边缘发光型背光单元。图5示出了常规的背光单元结构的透视图，并示出了从液晶显示装置的背面侧观察的结构。图6是沿着图5的线C-C的截面图，并示出了其中用光导板紧固螺钉固定光导板的部分的放大图。图7是沿着图5的线D-D的截面图，并示出了其中固定光电传感器的部分的放大图。图8A和8B分别示出了图5的遮光板3的结构的平面图和侧视图。

如图5所示，常规的背光单元包括框架形外框1、设置在外框1内部的光导板2、设置在光导板背面侧处的遮光板3，和设置在光导板2的一个端面的光源(未示出)。光导板紧固螺钉4a和光电传感器5被配置到与光源相对的光导板2的另一个端。应该注意，图5示出了被部分剖开的遮光板3。

如图6所示，光导板紧固螺钉4a穿过配置在外框1侧面上的孔，并拧入光导板2端面上形成的螺纹孔，从而固定外框1和光导板2。

如图7所示，在与外框1上形成的孔相对应的位置中设置光电传感器5。如图8A和8B所示，将光电传感器5固定到螺纹孔5a和5b中，用于在遮光板3的弯曲部分中连接光电传感器5。光电传感器5对从光导板2的端面(图7的面E)通过遮光板3的光传输孔5C的泄漏光进行检测。

如上所述，在常规的背光单元中，光电传感器5通过螺钉与遮光板3固定在一起。光导板2通过螺钉与外框1固定在一起。即，光电传感器5和光导板2没有直接固定在一起，而是通过包括遮光板3和外框1的两个部件间接地固定。

这里，考虑这样一种情况，即借助光电传感器5对端面(图7的面E)的光泄漏进行检测。由光电传感器5所检测的光的强度基于光导板的端面与光电传感器5光入射面之间的距离而改变。因此，必须保持它们之间的恒定的位置关系。然而，如上所述，光电传感器5和光导板2没有直接地固定，而是借助遮光板3和外框1间接地固定。因此，光导板的面E和光电传感器5的光入射面之间的距离不是一直不变的。

尤其是，光导板2通常由树脂制成，并由此由于温度而膨胀和收缩。在光导板2和其它组成部件之间设置一定量的空隙，以使光导板2的膨胀和收缩不会使其它组成部件产生变形。因此，当彼此固定组成部件时很容易出现装配变形。尤其是，由于在组装遮光板3和外框1中变形的积累，而引起在每个产品中光电传感器5和光导板2之间的距离发生改变。结果，这导致光电传感器5的检测精度的改变。

而且，在许多情况下外框1通常由树脂形成以减少它的成本和质量。因此，当具有大质量的光导板2固定在外框1上时，在该固定面中产生了变形。因此，对其上连接有背光单元的液晶面板施加了应力。在显示板上产生的应力会导致液晶显示装置的不均匀的显示质量。另外，当没有适当地固定每一个组成部件时，减小了液晶显示装置本身的抗冲击能力。

发明内容

本发明的第一示例性特征提供了一种背光单元，其可以精确地限定光电传感器和光导板之间的位置关系，从而提高光电检测器的检测精度。

根据本发明的第一示例性方面，提供了一种背光单元，其包括框架形的外框；设置在所述外框内部的光导板；设置在所述光导板的一个端面上的光源；光电检测器，其设置在所述光导板的另一端面侧，所述另一端面与所述光源相对，并且其检测所述另一端面的泄漏光；以及至少设置在所述光导板背面侧的遮光板。其中将所述光导板和光电检测器都固定到所述遮光板上。并且其中，所述遮光板具有沿着所述光导板另一端面形成的弯曲部分，在所述弯曲部分中使用第一紧固部件固定所述遮光板和光电检测器，并且在所述弯曲部分中使用第二紧固部件在所述第一紧固部件附近固定所述外框、遮光板和光导板。

以该方式，根据本发明的第一示例性方面，将光电检测器和光导板都固定到遮光板上。因此，可以在光电检测器和光导板之间精确地限定位置关系。这提高了光电检测器的检测精度。

附图说明

当结合附图时，从下面的详细说明，本发明的以上和其它目的、特征和优点将变得明显，其中：

图1A示意性地示出了根据本发明实施例的背光单元的结构的透视图；

图1B示出了光源强度调节机构的结构实例的框图；

图2示出了根据本发明实施例的背光单元的部分放大图，以及沿着图1A的线A-A的截面图；

图3示出了沿着图1A的线B-B的截面图；

图4A示出了图1A的遮光板3a的结构的平面图；

图4B示出了图1A的遮光板3a的结构的侧视图；

图5示意性地示出了常规背光单元的结构的透视图；

图6示出了沿着图5的线C-C的截面图；

图7示出了沿着图5的线D-D的截面图；

图8A示出了图5的遮光板3的结构的平面图；和

图8B示出了图5的遮光板3的结构的侧视图。

具体实施方式

如“背景技术”中所描述的，由于在常规的背光单元所使用的光源中，随着时间的推移，亮度减小了且色度发生了变化，所以液晶显示装置优选具有这样的结构，即在背光单元上安装用于检测侧面光泄漏的光电检测器，以使得液晶显示装置的显示表面的亮度和色度保持恒定。在常规的背光单元中，将光电检测器固定到遮光板上，并且将光导板固定到外框上。也就是说，光电检测器和光导板已借助外框和遮光板间接地固定。

然而，光电检测器所检测的光的强度基于光电检测器部分和光导板的边缘部分之间的距离而改变。各组成部件的装配变形导致了光电检测器和光导板之间的距离改变，由此导致光电检测器的检测精度降低。另外，大质量的光导板仅固定到外框上的结构还导致在固定部分中产生变形，从而产生对液晶面板的应力。在某些情况下该应力导致液晶显示装置的不均匀的显示质量。

考虑对这种问题的解决方法，包括加强组成部件每一个的结构、添加用于加固的其它部件等。然而，这些解决方法会导致背光单元的重量增加和液晶显示装置的尺寸增加。因此，这些解决方法对于需要减小尺寸、重量和厚度的液晶显示装置未必是优选的。

该示范性实施例解决了由光电传感器和光导板之间的改变距离所引起的问题。

具体地，在该示范性实施例中，将光导板固定到遮光板上，并且还将光电检测器固定到同一遮光板上。这使得能够精确地限定光电检测器和光导板之间的位置关系，从而提高光电检测器的检测精度。其次，这使得能够抑制组成部件的变形，从而减小施加在液晶面板上的应力，以及提高整个背光单元的刚性。

接下来，将参考图1A至4B描述该示范性实施例。

图1A示出了该示范性实施例的背光单元的主要组成部件的结构透视图，并且示出了从背面侧看到的结构(液晶面板的相对侧)。图1B示出了光源强度调节机构的结构实例的框图。图2和3是图1A的部分放大了的部分截面图。图4A和4B分别示出了该示范性实施例中的遮光板3a的结构的平面图和侧视图。

该示范性实施例的液晶显示装置包括作为主要组成元件的液晶面板(未示出，且不限形状、结构和驱动方法)和将背光照射在液晶面板上的边缘发光类型的背光单元。

液晶面板包括第一基板、第二基板和介于第一和第二基板之间的液晶。开关元件如薄膜晶体管(TFT)以矩阵图案布置在第一基板上。滤色片和黑矩阵形成在第二基板上。本发明的特征是背光单元的结构，且没有特别地限制液晶面板的结构(如顶栅极型和底栅极型)、液晶的驱动方法(如IPS(面内开关)方法和TN(扭转向列)方法)和安装结构。这些是本领域技术人员公知的技术。因此，省略了关于液晶面板的进一步的描述。

如图1A所示，该示范性实施例的背光单元包括外框1、光导板2、光源(未示出)、遮光板3a、光导板紧固螺钉4、光电检测器5和用于传送光电检测器的输出的电缆9。

外框1支撑和固定各个组成部件。

光导板2设置在外框1的内部，并且将至少一个光源设置到光导板2的一个边缘。使用CCFL、LED等作为光源。光学部件(未示出)如扩散片、透镜片和极化片设置在光导板2的正面侧(液晶面板侧)。这些光学部件使来自光导板2的光均匀，并且将光传导到液晶面板。借助光导板紧固螺钉4将光导板2固定到遮光板3a(参见图2)。

遮光板3a设置在光导板2的背面侧(液晶面板的相对侧)，并且将光反射到光导板2侧，该光从光导板2引导向背面侧。

将光电检测器5配置到与设置了光导板2的光源的另一端面相对的端面侧。将光电检测器5固定到遮光板3a上。光电检测器5的输出经由电缆9传送到光强度调节器。

如上所述，在该示范性实施例中，将光导板2和光电检测器5都固定到遮光板3a上。

图1A中所示的结构仅是实例，并且并不限制外框1、遮光板3a和光导板2的材料和形状。然而，至少遮光板3a优选由具有预定厚度的金属板组成，以具有足够的强度来固定光导板2。另外，光电检测器5具有将入射光转换成电信号的功能，且并不特别地限制它的结构和形状。光电检测器5和光导板紧固螺钉4的位置和数量不限于图1A中所示的结构。然而，优选精确地限制光电检测器5和光导板2之间的位置关系，并且光电检测器5和光导板紧固螺钉4彼此靠近设置，以增强整个背光单元的刚性。而且，光导板紧固螺钉4的数量不限于一个。

图1B示出了光源强度调节机构的结构实例的框图。该机构包括光强度调节器10。光强度调节器10基于光电检测器的输出控制光源11的发光强度，该输出经由电缆9提供。应当注意，在以上的文献1中描述了光强度调节器10的结构实例，因此省略了关于光强度调节器10的详细描述。

接下来，参考图2、3、4A和4B描述在该示范性实施例的背光单元的光电检测器5和光导板紧固螺钉4附近的结构。图2示出了沿着图1A的线A-A的截面图，以及示出了通过光导板紧固螺钉固定光导板的局部放大图。图3示出了沿着图1A的线B-B的截面图，以及示出了局部放大图，在该局部中，由光电检测器对从光导板泄漏的光进行检测。图4A示出了图1A的遮光板3a的结构的平面图。图4B示出了图1A的遮光板3a的结构的侧视图。

在常规的背光单元中，光导板紧固螺钉4穿过通过外框1的侧面配置的孔，拧入通过光导板2端面形成的螺纹孔中，并且将光导板2固定到外框1上。

在该示范性实施例中，如图2和4a所示，遮光板3a具有沿着光导板端面形成的弯曲部分。光导板紧固螺钉4穿过这样的孔：该孔是通过外框1的侧面和遮光板3a的弯曲部分而形成的，并且拧入通过光导板2的端面形成的螺纹孔中，从而与外框1、遮光板3a和光导板2固定在一起。因此，光导板2不仅通过外框1固定，而且还通过具有相对高强度的遮光板3a固定。因此，在该示范性实施例中，能够抑制外框1的变形，以及提高整个背光单元的刚性。

而且，如图3和4B所示，光电检测器5设置在对应于配置到外框1的孔的位置中，并且借助紧固螺钉6固定到遮光板3a的弯曲部分中的孔5a和5b。光电检测器5通过遮光板3a的光传输孔5c对光导板2的端面(图3所示的面E)的光泄漏进行检测。

在图5中，通过紧固螺钉6将光电检测器5固定到遮光板3。然而，遮光板3和光导板2没有直接彼此固定。因此，不能精确地限定光电检测器5和光导板2之间的位置关系。

相反，在该示范性实施例中，如图2和3所示，遮光板3a和光导板2通过光导板紧固螺钉4彼此直接固定。这使得能够精确地限定光电检测器5和光导板2之间的位置关系。

如上所述，在该示范性实施例的背光单元中，将光导板2固定到遮光板3a上，并且还将光电检测器5固定到同一遮光板3a上。因此，在该示范性实施例中，相对于同一遮光板3a进行光电检测器5和光导板2的端面(面E)的定位。因此，相比于常规的结构而言，能够更精确地确定光电检测器5和光导板2之间的位置关系。结果，该示范性实施例能够提高光电检测器5的检测精度。重的光导板2不仅固定到外框1上而且还固定到具有相对高强度的遮光板3a上，并由此可以抑制各组成部件中每一个的变形，尤其是外框1的变形，从而防止了将应力施加到液晶面板上。而且，相比于常规的技术，该示范性实施例能够提高整个背光单元的刚性和抗冲击能力。

顺便提及，该实例已在以上说明了使用光导板紧固螺钉4固定光导板2和遮光板3a。然而，本发明没有将紧固方法限定于用螺钉固定。例如，可以通过使用如压紧或缚紧的方法将遮光板3a和光导板2彼此固定。

在以上的示范性实施例中，该实例已说明了还将外框1与光导板2和光电检测器5一起固定到遮光板上。然而，在本发明中，外框1不必固定到光电检测器5和光导板2两个上。

而且，该实例已说明了将本发明的结构应用到边缘发光类型的背光单元。很明显，只要光电检测器5和光导板2都固定到遮光板3a上，就可以将本发明应用到任一类型的背光单元。

虽然已连同某些示范性实施例描述了本发明，但要理解借助该发明包括的主题不限制于那些具体的实施例。相反，指的是包括所有可以包括在权利要求书的精神和保护范围内的可选物、修改和等同物的本发明的主题。而且，即使在审查程序期间修改权利要求书，发明人的意图也是保留所有的等同物。

Claims (4)

1.一种背光单元，包括：

框架形的外框；

设置在所述外框内部的光导板；

设置在所述光导板的一个端面上的光源；

光电检测器，其设置在所述光导板的另一端面侧，所述另一端面与所述光源相对，并且其检测所述另一端面的泄漏光；以及

至少设置在所述光导板背面侧的遮光板，其中

将所述光导板和光电检测器都固定到所述遮光板上，

并且其中，所述遮光板具有沿着所述光导板另一端面形成的弯曲部分，在所述弯曲部分中使用第一紧固部件固定所述遮光板和光电检测器，并且在所述弯曲部分中使用第二紧固部件在所述第一紧固部件附近固定所述外框、遮光板和光导板。

2.如权利要求1所述的背光单元，其中所述第一和第二紧固部件包括螺钉。

3.一种液晶显示装置，包括：

液晶面板；

背光单元，其将背光照射在液晶面板上，并且该背光单元包括至少一个光源和用于检测背光强度的光电检测器；以及

光发射强度控制器，其基于检测背光强度的结果，控制光源的发射强度，

其中该背光单元包括：

框架形的外框；

设置在所述外框内部的光导板；

设置在所述光导板的一个端面上的光源；

光电检测器，其设置在光导板的另一端面侧，所述另一端面与所述光源相对，并且其检测所述另一端面的泄漏光；以及

至少设置在所述光导板背面侧的遮光板，其中

将所述光导板和光电检测器都固定到所述遮光板上，

并且其中，所述遮光板具有沿着所述光导板另一端面形成的弯曲部分，在所述弯曲部分中使用第一紧固部件固定所述遮光板和光电检测器，并且在所述弯曲部分中使用第二紧固部件在所述第一紧固部件附近固定所述外框、遮光板和光导板。

4.如权利要求3所述的液晶显示装置，其中所述第一和第二紧固部件包括螺钉。

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