CN101059621A - 用于液晶显示器的背光模块 - Google Patents

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Abstract

一种适合用于实现高品质图像的背光模块。根据本发明的背光模块是直下式的，其被设置在液晶面板下面以将光照射到该液晶面板的背面上。该背光模块包括光源模块，其具有形成在基板上的多个光源区，该光源区的每一个单独被驱动并具有至少一个发光二极管。该背光模块还包括被提供在所述基板上并被设置在所述光源模块的光源区之间的隔板，以及用于控制和驱动该光源模块的电路。

Description

用于液晶显示器的背光模块
优先权要求
本申请要求于2006年4月19日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第2006-0035493号的优先权，将其内容结合于此作为参考。
技术领域
本发明涉及一种用于液晶显示器的背光模块(backlight unit)，更具体地，涉及一种直下式背光模块，其通过分区(divided region)部分地驱动光源，以有效地调节光分布，从而获得具有高对比度的清晰图像。
背景技术
随着最近图像显示装置向小型化和高功能性的发展趋势，液晶显示器被广泛地用于电视、监视器等。由于液晶显示面板不能自身发光，所以液晶显示器需要单独的光源模块，即背光模块(在下文中，称作“BLU”)。通常，低成本且较易组装的冷阴极荧光灯(CCFL)已被用作BLU的光源。然而，使用CCFL的BLU具有如环境污染、较慢响应速率和难于进行部分驱动的缺点。为了克服这样的问题，已经提出将发光二极管(LED)代替CCFL作为BLU的光源。使用LED的BLU可以弥补传统CCFL的缺点，尤其是能够进行部分驱动，如局部变暗(local dimming)或脉冲驱动。
通常，BLU分为直下式BLU(直下式方法)和边缘式BLU(侧边式方法)。所述边缘式具有设置在液晶面板一侧的条型光源，以通过光导面板使光照射到该液晶面板。相反，直下式BLU使光从置于液晶面板下面的表面光源直接照射到该液晶面板上。
为了产生更真实的图像，将液晶显示器的液晶面板分成多个区，并根据这些区域的每一个的灰度级值，可以通过该分区的每一个来调节BLU光源的亮度值。这样的BLU驱动方法称作“局部变暗”。也就是说，在对应于该显示器的明亮部分的BLU区中的LED被开启，而对应于面板剩余部分的其它LED可以以较低亮度被开启或被关闭。根据局部变暗方法，亮部(bright part)可以更亮或暗部(dark part)可以更暗，导致产生更真实的图像。另一方面，脉冲驱动法使BLU与液晶面板在时间上同步。根据脉冲驱动，平行地布置在BLU基板上的多个光源区被连续地开启。
图1是图示描述具有根据现有技术的直下式BLU的液晶显示器的剖视图。参照图1，液晶显示器50包括液晶面板17、BLU10和多个设置在液晶面板17和BLU10之间的光学薄片15，例如扩散板(diffusion plate)。BLU10包括BLU基板11，多个设置在BLU基板11上的红光、绿光和蓝光LED13。在BLU基板11上，安装了电路12用于驱动和控制所述LED。
图2示出了通过部分(区域)驱动方法(如局部变暗或脉冲驱动)驱动的上述BLU10，其中图2(a)示出了液晶显示面板的明暗分布，图2(b)示出了BLU的发光状态，而图2(c)示出了BLU上方的亮度分布。如图2(a)所示，当液晶面板17利用暗区17a和亮区17b之间的差别而呈现明暗分布(或图像信号分布)时，在BLU基板11上的LED可以分别由所述区域来驱动。例如，只有在特定区域A中的LED13b可以被开启，而在其它区域中的LED13a可以被关闭(参见图2(b))。
然而，尽管BLU的这样的部分驱动，但是BLU上方的亮度分布并不清晰地被区域所区分开。也就是说，如图2(c)所示，BLU的亮度分布包括对应于暗区17a的低亮度区27a、对应于亮区17b的高亮度区27b、以及在高亮度区和低亮度区之间具有分级亮度(Graded luminance)的中间区27c。如图3所示，即使只有A区中的LED被开启，但在设置在BLU上方的扩散板15a上方的光量分布在低亮度区和高亮度区之间并不清晰地被区分，并在高亮度区和低亮度区之间呈现分级区。如果光量分布没有按照意愿通过局部变暗这样的部分驱动被这些区域所区分开，则无法预计部分驱动的效果(清晰和真实的图像品质以及BLU与液晶面板之间在时间上的同步性)。
发明内容
形成本发明以解决现有技术的前述问题，因此本发明的一个方面是提供一种高品质背光模块，其通过一种部分驱动方法如局部变暗、脉冲驱动等来驱动光源，由此调节亮度分布以在液晶面板的分区中具有清晰的差别。
根据本发明的一个方面，本发明提供了一种直下式背光模块，其用于将光照射至液晶显示器的液晶面板的背面。该背光模块包括：光源模块，其具有多个形成在基板上的光源区，该光源区的每一个被分别驱动并且具有至少一个LED；隔板，其被提供在所述基板上并被设置在所述光源模块的光源区之间；以及电路，其用于控制和驱动所述光源模块。
根据本发明的一个具体实施方式，在所述光源模块的每一个光源区中的LED包括红光、绿光和蓝光LED的每一个中的至少一个。根据本发明的另一具体实施方式，所述光源模块的每一个光源区包括至少一个白光LED。
根据本发明的一个具体实施方式，所述液晶显示面板具有多个分区，并且其中所述光源模块的每一个光源区将光照射到该液晶显示面板对应的一个分区。
为了实现局部变暗方法，根据液晶面板的每一分区的灰度峰值，光源的亮度可以通过调节每一个光源区的亮度加以控制。在这种情况下，所述电路可以包括控制器和LED驱动器。该控制器根据液晶面板的每一分区的灰度峰值控制LED驱动器的操作，而LED驱动器根据通过该控制器的控制来驱动光源模块，以使光源区中的至少一个具有与光源区中的其它区域不同的亮度。
为了实现脉冲驱动，光源区可以在水平方向延伸，并可以通过与液晶面板在时间上同步而被顺序地被照亮。
根据本发明的一个具体实施方式，所述隔板可以在基板的水平方向或垂直方向延伸。此外，该隔板可以以矩阵布置在基板上。根据本发明的一个具体实施方式，所述隔板具有5至25mm的高度。
附图说明
通过以下结合附图的详细描述，本发明的上述和其它方面、特征和其它优点将被更清楚地理解，在附图中：
图1是图示描述具有根据现有技术的背光模块的液晶显示装置的剖视图；
图2图示描述了传统的背光模块，其中图2(a)示出了液晶显示面板的亮度分布和暗度分布，图2(b)示出了背光模块的发光状态，而图2(c)示出了该背光模块的亮度分布；
图3是图示描述传统背光模块的光量分布曲线的视图；
图4是图示描述根据本发明一个具体实施方式的一种背光模块的剖视图；
图5是示出了根据本发明一个具体实施方式的背光模块的光量分布曲线的视图；
图6是图示描述根据本发明的不同具体实施方式的隔板的示例性形式的平面图；
图7是示出了根据隔板的高度的光量分布的视图；
图8是示意性示出了根据本发明的在背光模块上方的亮度分布的视图；以及
图9是图示描述具有根据本发明一个具体实施方式的背光模块的液晶显示器的结构图。
具体实施方式
现在将参照附图详细地描述本发明的示例性具体实施方式。然而，本发明可以以许多不同形式来具体实现，并且不应当被解释为限于本文描述的具体实施方式。更确切地，提供的这些具体实施方式以使本披露内容详尽和完整，并充分将本发明的范围传达给本领域的技术人员。在附图中，为了清楚，形状和尺寸可能被放大，并且相同或类似元件在全文中用相同标号来表示。
图4是图示描述具有根据本发明一个具体实施方式的背光模块(BLU)的液晶显示器的剖视图。参照图4，液晶显示器500包括液晶面板107、BLU100以及设置在显示装置和BLU之间的光学薄片105。BLU100是直下式的，其被设置在液晶面板107的下面，以使光照射到液晶面板107的背面。BLU100包括多个LED103和用于驱动和控制该LED的电路102。多个LED103被设置在基板101上并构成BLU的光源模块(在基板101上布置的多个LED103被称作“LED光源模块”)。
LED光源模块被分成多个光源区A1、A2和A3，并且该光源区A1、A2和A3的每一个包括至少一个LED。例如，光源区A1、A2和A3的每一个可以具有红光、绿光和蓝光LED的每一种中的至少一个。利用一组红光、绿光和蓝光LED使得可以发射具有优异颜色再现性的白光。在另一具体实施方式中，光源模块区A1、A2和A3的每一个可以具有至少一个白光LED。该白光LED可以例如通过利用具有黄光磷光体的蓝光LED芯片获得。
此外，LED光源模块可以部分地通过该光源区驱动。例如，仅光源区A2中的LED可以被开启，而在其它光源区A1和A3中的LED可以被关闭或以较低亮度被开启。如后文描述的，这种部分驱动方法可以用于实现局部变暗或脉冲驱动。
如图4所示，隔板104被形成在基板101上。这些隔板104被设置在光源区A1、A2和A3之间的边界处。隔板104用来阻挡从光源区A1、A2和A3的每一个发射的光进入其它区域。尤其是，从每一个所述光源区发射的侧光被隔板104反射或吸收，因而尽可能最低程度地影响其它光源区。因此，BLU100的亮度分布在该光源区中被更清楚地区分开。图5中清楚地示出了这样的特征。
图5示意性图示描述了BLU100的光量分布曲线。在设置在BLU100上方的扩散板105a上的光量分布在高亮度区(图5的中央部分)和低亮度区(图5的左部分和右部分)之间被相对清楚地区分(相比于图3)。也就是说，由于隔板104被安装在各光源区之间的边界处，所以在BLU(或扩散板)上方的光分布在这些区域之间被更清楚地区分。这使得可以精确地限制和照亮液晶面板的整个背面的仅所希望的部分。
图6是图示描述根据本发明的不同具体实施方式的隔板布置的平面图。如图6(a)所示，多个隔板104可以在水平方向(Y轴方向)彼此平行地延伸。这种隔板布置对于通过脉冲驱动方法来驱动的LED是特别有用的。可替换地，该多个隔板可以在垂直方向(X轴方向)彼此平行地延伸(未示出)。
可替换地，如图6(b)所示，隔板104可以在基板101上布置成矩阵。在这种情况下，在基板上由隔板104划分的每一个区域(即由隔板104包围的区域)可以对应于分别被驱动的光源区A1、A2和A3之一(图4)。这种类型的隔板布置对于通过局部变暗方法驱动的LED可以是特别有用的。隔板可以以不同于图6所示的实例的各种方式被布置。例如，隔板可以以蜂巢形式加以布置，形成六角形巢室(未示出)。
在BLU上方的光分布可以根据隔板的高度h和BLU的高度H发生变化(H：从基板101到扩散板105a的距离)。随着隔板高度h的增大和BLU高度H的降低，扩散板105a上的光分布被这些区域更清楚地区分开。如果隔板的高度太低，则由于隔板引起的这些区域中的差别作用降低。相反地，如果隔板的高度太高，则光分布中的清晰差别作用增加，但更大量的光被隔板吸收，结果是，该液晶显示器可以具有较大整体厚度。
图7是图示描述根据隔板的高度而在BLU上方的光强度分布的视图。如图7所示，隔板越高，则在这些区域之间的光强度分布的差别越清晰。也就是说，隔板越高，在对应于被照亮的光源区A2的BLU上方的区域中的光强度变得较高，并且在对应于未被照亮(或低亮度)的光源区A1和A3的BLU上方的区域(图7的左部分和右部分)中的光强度变得更低。考虑到光分布差别作用和隔板的光吸收，优选隔板104具有5至25mm的高度。然而，如果BLU具有不同的厚度，则隔板104的高度可以不同地加以调整。
图8是示意性示出BLU100上方的亮度分布的视图。如图8所示，在光源区A1、A2和A3中，在BLU100上对应于被照亮的光源区A2的部分形成高亮度区127b，而在BLU100上对应于未被照亮的光源区A1和A3的部分形成低亮度区127a。高亮度区127b和低亮度区127a被清楚地区分开，并且它们不具有介于其间的中间亮度区(与图2(c)相比)
如图5至图8所示，在BLU100上方的光分布(在扩散板105a上的光分布)具有由这些区域区分开的外形。由这些区域清楚区分的光分布使局部驱动方法更有效，并且使这样的部分驱动方法计划的效果(清晰和真实的图像，BLU和液晶面板之间在时间上的同步等)更显著。
根据本发明的BLU尤其适用于局部变暗或脉冲驱动方法。在这些方法中，液晶面板具有多个分区，并且LED光源模块将光分开地照射到该液晶显示器的分区。例如，参照图4，LED光源模块的光源区A1、A2和A3的每一个可以将光照射到相应的液晶显示器的分区之一。在局部变暗方法中，这些光源区的每一个的亮度可以根据每一分区的灰度峰值加以控制。在脉冲驱动方法中，由隔板104划分的多个光源区可以与液晶面板的分区在时间上同步，使得可以顺序照亮。
图9是图示描述具有根据本发明一个具体实施方式的BLU的液晶显示器的视图。在该具体实施方式中，BLU通过局部变暗方法驱动。参照图9，布置在基板101上的多个LED103将光照射到液晶面板107的背面上(为简便起见，未示出光学薄片)。多个LED103，即，LED光源模块被分成多个分开驱动的光源区，而隔板104被设置在该多个光源区的边界处。
液晶面板107被分成多个分别产生图像的区域(所述分区用虚线标出)。LED光源模块分开地将光照射到液晶面板107的分区上。同时，(LED光源模块的)这些光源区的每一个的亮度根据(液晶面板的)每一分区的灰度峰值加以调节。也就是说，对应于该分区之一的光源区(其应该具有相对更高的亮度)用比其它光源区更高的电流负荷比进行照亮。可替换地，可以降低对应于其它分区的光源区的负荷比。
参照图9解释BLU通过局部变暗的操作。
当向信号处理器130输入一个视频信号时，信号处理器130提供一个图像信号用于驱动液晶面板的每一像素。此外，信号处理器130处理该视频信号以对液晶面板107的每一分区产生一个灰度级信号。将该灰度级信号提供给电路102的控制器122。该灰度级信号可以是每一分区的灰度峰值。
控制器122根据该灰度级信号控制在电路102内的LED驱动器112的操作。LED驱动器112根据控制器112的控制来驱动LED光源模块，使得所述光源区的至少一部分具有与其它光源区不同的亮度。LED光源模块的每一光源区运行而显示对应于每一灰度峰值的亮度。利用该方法，每一光源区的亮度可以根据液晶面板的每一分区的灰度峰值加以调整。
利用这样的局部变暗方法可以增加显示器的对比度，同时获得一个真实的图像。尤其是，由于隔板被安装在这些光源区的边界处，所以BLU的亮度分布在这些区域中被更清晰地区分。这又进一步使局部变暗方法的效果最大化，并降低不必要的光损失。
根据如上所述的本发明，各个隔板被安装在被部分驱动的光源区之间，从而使得BLU的光分布被该光源区清楚地区分开。这又使得BLU与液晶面板的匹配更有效，减少了不必要的光损失。而且，精确地限定并照亮仅液晶面板的一部分获得更高的对比度、更清晰的图像以及进一步提高的图像品质。此外，这可以获得根据隔板的形状或结构所需的亮度分布形式。
尽管已结合示例性具体实施方式示出和描述了本发明，但对于本领域技术人员来说很显然的是，在不背离由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种更改和变化。

Claims (10)

1.一种直下式背光模块，用于将光照射到液晶显示器的液晶面板的背面上，包括：
光源模块，具有多个形成在基板上的光源区，每一个所述光源区被分别驱动并且具有至少一个发光二极管；
隔板，提供在所述基板上并设置在所述光源模块的所述光源区之间；以及
电路，用于控制和驱动所述光源模块。
2.根据权利要求1所述的背光模块，其中，在所述光源模块的每一个光源区中的发光二极管包括红光、绿光和蓝光发光二极管的每一个中的至少一个。
3.根据权利要求1所述的背光模块，其中，所述光源模块的每一个光源区包括至少一个白光发光二极管。
4.根据权利要求1所述的背光模块，其中，所述液晶面板具有多个分区，并且其中所述光源模块的每一个光源区将光照射到对应的所述液晶面板的所述分区的一个上。
5.根据权利要求4所述的背光模块，其中，所述光源模块的亮度通过根据所述液晶面板的每一分区的灰度峰值来调节每一个所述光源区的亮度而加以控制。
6.根据权利要求5所述的背光模块，其中，所述电路包括控制器和发光二极管驱动器，其中所述控制器根据所述液晶面板的每一分区的所述灰度峰值来控制所述发光二极管驱动器的操作，并且所述发光二极管驱动器根据所述控制器的控制来驱动所述光源模块，以使所述光源区的至少一个具有与所述光源区的其它区不同的亮度。
7.根据权利要求1所述的背光模块，其中，所述光源区在水平方向延伸，并通过与所述液晶面板在时间上同步而顺序发光。
8.根据权利要求1所述的背光模块，其中，所述隔板在所述基板上以水平或垂直方向延伸。
9.根据权利要求1所述的背光模块，其中，所述隔板在所述基板上以矩阵形式排布。
10.根据权利要求1所述的背光模块，其中，所述隔板具有5至25mm的高度。
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