CN100465735C - 背光单元和采用该背光单元的液晶显示器 - Google Patents

背光单元和采用该背光单元的液晶显示器 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种直下式背光单元和采用该背光单元的液晶显示器，其中，该背光单元通过具有弯曲表面的反射隔墙提高了光的均匀性。该背光单元包括：基板；多个点光源，在基板上布置为多个行；漫射板，漫射从多个点光源发射的光并且产生均匀的光；反射隔墙，具有弯曲的反射表面，并将从点光源发射的光反射到漫射板。

Description

背光单元和采用该背光单元的液晶显示器
本申请要求2005年4月4日在韩国知识产权局提交的第10-2005-0028067号韩国专利申请的优先权，其公开通过引用被完全包含于此。
技术领域
根据本发明的方法和装置涉及一种直下式背光单元和采用该背光单元的液晶显示器，其中，该直下式背光单元包括一种具有用于提高均匀性的弯曲表面的反射隔墙。
背景技术
液晶显示器(LCD)是利用来自LCD外部的入射光而非利用自身发光来形成图像的无源平板显示器。背光单元位于LCD后面，以对液晶面板辐射光。
冷阴极荧光灯(CCFL)通常用作背光单元的光源。然而，CCFL的寿命短且颜色再现性差。因此，近来，发光二极管(LED)已用作背光单元的光源。
图1示出了在传统背光单元中LED的布置。
如图1中所示，各包括LED的发光单元110在基板100上布置为二维阵列。
图2是图1的传统背光单元的示意性剖视图。
如图2中所示，传统背光单元包括:基板100；发光单元110，在基板100上布置为二维阵列；反射和漫射板102，用于在向上的方向上反射和漫射发光单元110发射的光；光学板130，具有多个与发光单元110面对的反射镜120；透明漫射板140，用于透射和漫射其上的入射光；增亮膜(BEF)150，用于提高从透明漫射板140辐射的光的方向性；偏振膜170，用于偏振来自BEF的光。
图3中示出了发光单元110的详细结构。如图3中所示，发光单元110包括:基底112；发光二极管111，布置在基底112上；侧发射极113，用于侧面传播从发光二极管111发射的光。图3的发光单元110在侧向上辐射光，在向上的方向上传播的光被反射镜120截断。因此，在光被反射器和漫射板102在向上的方向上反射和漫射后，光穿过反射器和漫射板140、BEF 150和偏振膜170间接辐射到液晶面板(未示出)。
如所示，因为从发光单元111发射的光在侧向上传播，所以传统背光单元使用非常复杂的结构以在向上的方向上均匀地辐射光。同样，由于一个发光二极管111发射的光被漫射到背光单元的非常宽的区域上，所以背光单元不能将光辐射到液晶面板的特定部分上。因此，传统的背光单元不能部分地打开或关闭来与液晶显示器的图像扫描时间同步。因此，当液晶显示器中的图片改变时，很难避免动态模糊。
发明内容
本发明提供了一种直下式背光单元和采用该背光单元的液晶显示器，其中，该背光单元具有多个顺序地打开和关闭的分开的发光区域。
本发明还提供了一种背光单元和采用该背光单元的液晶显示器，其中，该背光单元包括具有提高光的均匀性的弯曲表面的反射隔墙。
根据本发明的示例性方面，本发明提供了一种背光单元，该背光单元包括:基板；多个点光源，在基板上布置为多个行；漫射板，漫射从多个点光源发射的光，产生均匀的光；反射隔墙，具有弯曲的反射表面并将从点光源发射的光反射到漫射板。
反射隔墙可形成在基板的至少两行点光源之间，从而将背光单元分为多个平行的发光区域。反射隔墙的弯曲反射表面可为非球面。
多个点光源可安装在点光源安装构件的两侧上，从而点光源面向反射隔墙的反射表面，点光源安装构件可具有棍形形状并且从底板突出。同样，安装在点光源安装构件上的多个点光源可向上倾斜。
各发光区域的多个点光源可根据预定的时间延迟顺序地打开。各发光区域的多个点光源可根据预定的时间段顺序地打开和关闭，并且在从前一发光区域的多个点光源关闭开始经过预定的时间延迟之后，可打开所述各发光区域的多个点光源。
各点光源可为激光二极管和发光二极管中的一种。
根据本发明的另一个示例性方面，提供了一种液晶显示器，该液晶显示器具有液晶面板和布置在液晶面板后面的背光单元，其中，背光单元包括:基板；多个点光源，在基板上布置为多个行；漫射板，漫射从多个点光源发射的光，产生均匀的光；反射隔墙，具有弯曲的反射表面，并将从点光源发射的光反射到漫射板。
可与液晶显示器的扫描时间同步地打开背光单元中的各发光区域。
根据本发明又一示例性方面，提供了一种操作液晶显示器的方法。该方法包括用背光单元照亮液晶面板。该背光单元包括:基板；多个点光源，在基板上布置为多个行；漫射板；反射隔墙，具有弯曲的反射表面并形成在至少两行多个点光源之间，从而将多个点光源分为两个或更多发光区域。该方法还包括根据预定的时间延迟顺序地打开两个或更多发光区域的点光源。该方法还可包括，根据从前一发光区域的点光源关闭的时刻测量的第二预定时间延迟，顺序地关闭两个或更多发光区域的每个的点光源。
附图说明
通过参照附图对本发明的示例性实施例进行下面的详细描述，本发明的上述和其它示例性特征及优点将变得更加清楚，其中:
图1示出了传统背光单元中的LED的布置；
图2是图1的传统背光单元的示意性剖视图；
图3是图2中示出的发光单元110的放大视图；
图4A是根据本发明示例性实施例的液晶显示器的剖视图；
图4B和图4C是根据本发明示例性实施例的背光单元的透视图；
图5A示出了根据本发明示例性实施例的部分打开背光单元中的LED光源的驱动方法；
图5B示出了根据本发明示例性实施例的部分打开的背光单元中的LED光源；
图6示出了根据本发明示例性实施例的背光单元中的光的路径；
图7A和图7B示出了根据本发明示例性实施例的背光单元的仿真结果；
图8A和图8B是根据本发明另一个示例性实施例的背光单元的剖视图。
具体实施方式
图4A是根据本发明示例性实施例的液晶显示器的剖视图。
如图4A中所示，根据本实施例的液晶显示器包括:液晶面板20和位于液晶面板20后面的背光单元。通常，液晶面板20具有底部玻璃和顶部玻璃，液晶注入底部玻璃和顶部玻璃之间。注入液晶之后密封顶部玻璃和底部玻璃。任何类型的液晶面板均可用在本实施例中。液晶面板20的结构也是本领域技术人员所公知的，所以省略了对液晶面板的详细描述。
根据本发明的背光单元包括:底板10；多个点光源11，布置在底板10上；漫射板13，漫射从点光源11发射的光并产生均匀的光；具有弯曲表面的反射隔墙12，对漫射板13均匀地辐射从多个点光源11发射的光。参照图4B和图4C将清楚地理解背光单元的结构。图4B示出了没有漫射板的背光单元的结构，图4C示出了有漫射板的背光单元的结构。如图4B和图4C所示，点光源11在基板10上布置成多行。具有反射弯曲表面的反射隔墙12形成在多行点光源11之间，漫射板13布置在反射隔墙12上方。
激光二极管(LD)或发光二极管(LED)可用作点光源11。点光源11包括分别发射红光(R)、绿光(G)和蓝光(B)的三个光源。如上所述，使用LD或LED的点光源比使用CCFL的点光源的寿命更长且提高了颜色再现率。
由于可瞬时地导通或截止LD或LED，所以LD或LED可与液晶显示器的扫描时间同步地导通或截止。为了使背光单元和液晶显示器同步，通过在底板上按多行布置多个点光源11和通过在多行点光源11之间形成反射隔墙12，根据本实施例的背光单元被分为多个发光区域，如图4A至图4C所示。反射隔墙12防止从一个点光源11发射的光漫射到相邻的发光区域。此时，反射隔墙12通过将光均匀地反射到漫射板13来在一个发光区域内均匀地漫射的光。
在本实施例中，划分的发光区域的数量，即，点光源11的行的数量可根据包括背光单元的液晶面板的尺寸来选择。例如，26英寸LCD TV在纵向方向上包括768行像素。如果背光单元被设计为用一行点光源11辐射7行像素，则需要110行点光源11。即，背光单元包括110个分开的发光区域。
以下将详细解释根据本发明的背光单元的示例性操作。
图5A示出了根据本发明示例性实施例的驱动背光单元的方法，图5B示出了根据本发明示例性实施例的部分打开的背光单元中的点光源。在图5A中，水平轴表示图片的帧，即，时间，竖直轴表示背光单元中的点光源。
通常，从用于形成LCD TV中的图像的图片的上部到图片的底部顺序地扫描图片的一帧。在完全扫描前一帧的底部之前，扫描图片的下一帧的上部。在传统背光单元的情况下，由于不管扫描顺序如何液晶面板的全部表面总是被辐射，所以不能有效地避免动态模糊。在本实施例中，包括多个点光源的分开的发光区域在预定时间间隔内与液晶面板的扫描时间同步地顺序打开。因此，有效地避免了动态模糊。
如图5A中所示，在液晶面板中，一旦扫描图片的第N帧的上部，第一发光区域11a就打开。在经过了预定的间隔时间后，根据液晶面板的扫描时间打开第二发光区域11b的点光源。通过顺序地打开分开的发光区域直到根据上述过程打开第N发光区域，完全地扫描了图片的单独一帧。在经过预定时间之后，关闭各发光区域的点光源，点光源再次打开以扫描图片的下一帧。即，各发光区域中的点光源在预定时间段内重复地打开和关闭，在关闭前一个发光区域后打开发光区域并经过了预定的间隔时间。根据液晶面板的竖直扫描频率和发光区域的数量来确定用于打开或关闭各发光区域的时间段以及用于打开相邻发光区域的延迟时间。
如上所述，根据本实施例，在预定时间段内，在背光单元中顺序地打开分开的发光区域。因此，在任意时间，如图5B所示，根据本实施例一部分背光单元是打开的。
由于在某一时间，部分背光单元部分地发光，所以根据本实施例的背光单元必须防止从一个分开的发光区域发射的光被漫射到相邻的分开的发光区域。即，一个分开的发光区域的点光源不能对相邻的发光区域辐射光。如果光辐射到相邻的发光区域，则背光单元不能准确地只对目标区域辐射光，目标区域中光的均匀性下降。因此，图片在液晶面板上重叠，在屏幕上会出现斑点。
因此，根据本实施例的背光单元包括用来防止光被反射到不期望的发光区域的反射隔墙12。同时，反射隔墙12将光均匀地反射到漫射板13，该漫射板13用于均匀地漫射一个发光区域内的光。图6示出了在根据本示例性实施例的背光单元的一个发光区域中的反射隔墙12的光发射路径。如图6中所示，从点光源11发射的光被反射隔墙12反射到漫射板13，而没有将光辐射到相邻的发光区域。
点光源11发射朗伯光，浪费了在不同方向上的部分朗伯光。因此，如果使用平板型反射表面，则发光区域的中心部分将比其它部分更亮。即，可负面地影响光在发光区域中的均匀性。因此，反射隔墙12反射从点光源11发射的光，以将光均匀地漫射到目标发光区域的全部区域。一部分从点光源11发射的光直接向漫射板13传播，余下部分的光被反射隔墙12的反射表面反射而向漫射板13传播。由于直接传播到发光区域的中心部分的光相对较亮，所以可形成反射隔墙12的反射表面，以将光反射到发光区域的周围区域，防止周围区域变暗。如果反射表面是抛物线表面，则该抛物线表面将光聚集到中心部分或者产生偏振光。因此，反射表面可形成为没有焦点的非球面表面。
图7A和图7B示出了采用根据本发明实施例的背光单元的仿真结果。图7A示出了当背光单元的全部区域都打开时的仿真结果，图7B示出了当背光单元部分打开时的仿真结果。如图7A和图7B中所示，通过使用具有非球面反射表面的反射隔墙12能得到优良的均匀性。
图8A和图8B是根据本发明另一个示例性实施例的背光单元的剖视图。在图4中示出的背光单元的情况下，点光源11直接安装在基板10上，直接面对漫射板13。因此，从点光源11发射的光中的最亮的光直接传播到漫射板13。因此，很难将光均匀地辐射到漫射板13。然而，根据图8A和图8B中示出的另一个示例性实施例的背光包括点光源安装构件15，该点光源安装构件15具有长棍形状并形成在基板10的反射隔墙12之间。点光源安装在点光源安装构件15的两侧，以面向反射隔墙12的反射表面。从点光源11发射的光通过反射隔墙12辐射到漫射板13。因此，可进一步提高光的均匀性。如图8B中所示，通过将点光源安装构件15的两侧相对于基板10倾斜预定角度，可使安装在点光源安装构件15的两侧上的点光源以小角度面向反射隔墙12的上部。在这种情况下，由反射隔墙12反射的光不向底板10传播。即，光反射到漫射板13而没有任何损失。
如上所述，由于根据本发明的背光单元采用LD或LED作为光源来代替CCFL，所以根据本发明的背光单元与传统的背光单元相比具有更好的颜色再现性和更长的发光时间。同样，由于根据本发明的背光单元与液晶显示器的扫描时间同步且顺序打开光源，所以有效地避免了动态模糊。另外，因为根据本发明的背光单元为直下式单元且包括具有弯曲表面的反射隔墙，所以提高了从点光源辐射到漫射板的光的均匀性。因此，不产生图像叠置和斑点。
尽管参照本发明的示例性实施例部分地示出和描述了本发明，但是本领域的普通技术人员应该理解，在不脱离由权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可对本发明作各种形式和细节上的改变。

Claims (18)

1、一种背光单元，包括:
基板；
多个点光源，在所述基板上布置为多个行；
漫射板，设置在所述多个点光源上方并且漫射从所述多个点光源发射的光，产生均匀的光；
反射隔墙，具有弯曲的反射表面，形成在所述点光源的行之间并将从所述点光源发射的光反射到所述漫射板。
2、如权利要求1所述的背光单元，其中，所述反射隔墙形成在所述基板的至少两行所述点光源之间，从而将所述背光单元分为多个平行的发光区域。
3、如权利要求1所述的背光单元，其中，所述反射隔墙的弯曲反射表面是非球面。
4、如权利要求1所述的背光单元，其中，所述多个点光源安装在点光源安装构件的两侧上，从而所述点光源面向所述反射隔墙的反射表面，其中，所述点光源安装构件具有棍形形状并且从所述基板突出。
5、如权利要求4所述的背光单元，其中，安装在所述点光源安装构件上的所述多个点光源向上倾斜。
6、如权利要求2所述的背光单元，其中，所述各发光区域的所述多个点光源根据预定的时间延迟顺序地打开。
7、如权利要求6所述的背光单元，其中，所述各发光区域的所述多个点光源根据预定的时间段重复地打开和关闭，并且在从前一发光区域的多个点光源关闭开始经过预定的时间段之后，打开所述各发光区域的所述多个点光源。
8、如权利要求1所述的背光单元，其中，各点光源是激光二极管和发光二极管中的一种。
9、一种具有液晶面板和布置在所述液晶面板后面的背光的液晶显示器，其中，所述背光单元包括:
基板；
多个点光源，在所述基板上布置为多个行；
漫射板，设置在所述多个点光源上方并漫射从所述多个点光源发射的光，产生均匀的光；
反射隔墙，具有弯曲的反射表面，形成在所述点光源的行之间并将从所述点光源发射的光反射到所述漫射板。
10、如权利要求9所述的液晶显示器，其中，所述反射隔墙形成在所述基板的至少两行所述点光源之间，从而将所述背光单元分为多个平行的发光区域。
11、如权利要求9所述的液晶显示器，其中，所述反射隔墙的所述弯曲反射表面是非球面。
12、如权利要求9所述的液晶显示器，其中，所述多个点光源安装在点光源安装构件的两侧上，从而所述多个点光源面向所述反射隔墙的反射表面，其中，所述点光源安装构件具有棍形形状并从所述基板突出。
13、如权利要求12所述的液晶显示器，其中，安装在所述点光源安装构件上的所述多个点光源向上倾斜。
14、如权利要求10所述的液晶显示器，其中，所述各发光区域的所述多个点光源根据预定的时间延迟顺序地打开。
15、如权利要求14所述的液晶显示器，其中，所述各发光区域的所述多个点光源根据预定的时间段重复地打开和关闭，并且在从前一发光区域的多个点光源关闭开始经过预定时间延迟后，打开所述各发光区域的所述多个点光源。
16、如权利要求14所述的液晶显示器，其中，所述点光源是激光二级光和发光二极管中的一种。
17、一种操作液晶显示器的方法，包括:
用背光单元照亮液晶面板，所述背光单元包括:
基板、在所述基板上布置为多个行的多个点光源、反射隔墙和设置在多个点光源上方的漫射板，其中，所述反射隔墙具有弯曲的反射表面并形成在至少两行所述多个点光源之间，从而将所述多个点光源分为两个或更多发光区域；
根据预定的时间延迟顺序地打开所述两个或更多发光区域的点光源。
18、如权利要求17所述的方法，还包括:
根据从前一发光区域的点光源关闭的时刻开始测量的第二预定时间延迟，顺序地关闭所述两个或更多发光区域的每个的点光源。
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