CN101071223A - 背光单元和具有该背光单元的液晶显示器件 - Google Patents

背光单元和具有该背光单元的液晶显示器件 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种背光单元和使用该背光单元的LCD器件，从而提高了亮度的均匀性并降低了制造成本，其中该背光单元包括：沿着一个方向设置有多个槽的导光板；设置在导光板的各个槽中的多个发光灯；以及设置在导光板和发光灯的上方由此将从发光灯发出的光传递到LCD板的散光板。

Description

背光单元和具有该背光单元的液晶显示器件
技术领域
本发明涉及背光单元，更具体地涉及一种适合于大尺寸LCD器件的背光单元以及使用该背光单元的LCD器件。
背景技术
作为平面显示器件之一的阴极射线管(CRT)已经广泛地用于电视机、测量机和信息终端的显示器。然而，CRT由于其自身的尺寸和重量而不能满足小型化和重量轻的要求。因此，人们已经研制了各种显示器件来代替CRT，例如，利用电光效应(electric field optical effect)的液晶显示(LCD)器件、利用气体放电的等离子体显示面板(PDP)以及利用电场发光效应的电致发光显示(ELD)器件。
在各种显示器件中，LCD器件受到了最积极的研发，因而具有有利特性(如尺寸紧凑、重量轻和功耗低)的LCD器件已经被开发到了适于平板显示器件的高水平，例如用于太空船、飞行器、笔记本计算机、膝上型计算机、台式计算机和大尺寸显示器件的监视器。也就是说，对LCD器件的要求正在不断增加。
大多数LCD器件对来自环境光的透光率进行控制，由此显示图像。这样，就必须在LCD板中形成诸如背光单元的附加光源。一般情况下，用作LCD器件的光源的背光单元具有圆柱形发光灯，其中根据发光灯的设置将背光单元分为直下式和边缘式。
在边缘式背光单元的情况下，导光板的一侧设置有灯单元，其中灯单元设置有用于发光的灯、插入在灯的两端用于保护灯的灯座(lampholder)以及一侧插入到导光板中并包围灯的周围，用于将从灯发出的光反射到导光板的反射片。边缘式背光单元一般适用于用作膝上型计算机和台式计算机的显示器的相对小尺寸的LCD器件。边缘式背光单元的优点在于，光非常均匀、寿命长以及LCD器件的外形薄。然而，当边缘式背光单元用作大尺寸LCD器件的光源时，边缘式背光单元的光的均匀性较低。
随着20英寸或以上的大尺寸LCD器件的发展，直下式背光单元得到了积极开发。在直下式背光单元的情况下，在散光板(light-diffusionplate)的下表面上沿着一条直线形成有多个灯，从而LCD板的整个表面被从这些灯发出的光直接照射。与边缘式背光单元相比，直下式背光单元具有更大的光效率。因此直下式背光单元被用于需要高亮度的大尺寸LCD器件。即，直下式背光单元的LCD器件一般用于大尺寸监视器或电视机。然而，在设置直下式背光单元的情况下，由于将多个灯直接设置在散光板上，因此难以获得薄外形的LCD器件。
下面将参照附图来说明用于LCD器件的现有技术的背光单元。
图1是表示现有技术背光单元的剖面图。图2A是表示现有技术背光单元的分解立体图，图2B是表示现有技术背光单元的剖面图，其中图2A和2B示出了将线光源转换成面光源的边缘式背光单元的一个示例。
该现有技术背光单元设置在用于显示图像的LCD板的下端。如图1所示，该现有技术背光单元包括：支撑各个组件的主支架1；保护主支架1的侧面和与主支架1的侧面相邻的下表面的下盖3；将从灯10发出的光引导至LCD板的导光板5；设置在与导光板5的一侧相对应的入射表面上的灯10；容纳灯10的灯组件；设置在导光板5的上表面上、用于对经导光板5引导的光进行散射的下散光板6和上散光板9；以及下棱镜板7和上棱镜板8，它们使经下散光板6和上散光板9散射的光会聚并将会聚光传送到LCD板。
灯10由冷阴极荧光灯(CCFL)形成，该冷阴极荧光灯根据从逆变器施加的高电压而产生可见光。
下面将参照图2A和2B来描述该现有技术背光单元的组装工艺。
如图2A和2B所示，高压灯线13a和低压灯线13b与连接器16连接，并且还分别插入到高压灯座12a和低压灯座12b中。在将灯线13a和13b焊接到高压和低压灯座12a和12b上之后，将灯座12a和12b放入灯壳中，使得灯的焊接部分被灯座12a和12b覆盖，由此完成灯组件。
然后，将灯组件装配到主支架1中，并将下盖3设置在主支架1的入射侧，从而保护灯组件不被外力损坏。之后，将反射片4设置在主支架1的内侧底部上，并考虑到灯壳15的间隙尺寸和平坦度，在灯壳15的内部间隙周围设置导光板5。
这样就有了依次设置在导光板5上方的下散光板6、下棱镜板7、上棱镜板8和上散光板9。
在上述背光单元中，通过使用与电源相连接的连接器来向灯供电，由此灯通过辉光放电而发光。如果从灯发出的光入射到导光板5的入射表面上，则光通过设置在导光板5的下表面上的印刷网点(printing dot)17而被反射和散射。然后，通过使用下棱镜板8和上棱镜板7使散射光集中到垂直方向，然后通过散光板6和9使之倾斜地散射。
随后，通过上散光板9以预定量的光照射LCD板的后部。此时，由于上散光板9的主要目的是保护上棱镜板8，因此上散光板9可以称作保护膜。如果将该背光单元用于监视器，则可以将散光板和双增亮膜(DBEF)集成为一体，由此获得宽视角。DBEF是由3M(Minnesota MiningManufacturing Company，USA)制造的。
反射片4将漏到后表面上而没有在印刷网点17上被反射和散射的光反射到上部方向。
然而，现有技术的边缘式背光单元存在以下缺点。
现有技术的边缘式背光单元一般应用于小尺寸LCD器件，例如，用于膝上型和台式计算机的显示器。如果将边缘式背光单元应用于大尺寸LCD器件，则难以在LCD板的整个表面上获得均匀的亮度。
而且，由于灯设置在背光单元的一侧上，并且从灯发出的光需要通过导光板，因此难以获得高亮度。
现有技术的边缘式背光单元在导光板上方设置有下散光板和上散光板以及下棱镜板和上棱镜板，由此造成边缘式背光单元的厚度增大。另外，如果将上散光板和DBEF集成在一起，则价格竞争力会由于昂贵的DBEF而降低。
发明内容
因此，本发明旨在一种背光单元和使用这种背光单元的LCD器件，其基本上消除了由于现有技术的限制和缺陷而产生的一个或更多个问题。
本发明的目的是提供一种背光单元和使用这种背光单元的LCD器件，从而提高亮度均匀性并降低制造成本。
本发明的其他优点、目的和特征将部分地在下面的说明中阐述，并且部分地对于本领域技术人员通过阅读以下说明之后是显而易见的，或者可以从本发明的实践中学习到。可以通过文字说明及其权利要求书以及附图中具体指出的结构来实现和获得本发明的这些目的和其他优点。
为了实现这些目的和其他优点并根据本发明的目的，如这里实施和广义描述的，提供了一种背光单元，该背光单元包括：沿着一个方向设置有多个槽的导光板；设置在导光板的各个槽中的多个发光灯；以及设置在导光板和灯上方，从而将从灯发出的光传递到LCD板的散光板。
此时，灯由冷阴极荧光灯(CCFL)或由外部电极荧光灯(EEFL)形成，其中冷阴极荧光灯在管的两个内端上设置有第一内部电极和第二内部电极，外部电极荧光灯在管的两个外端上设置有第一外部电极和第二外部电极。
而且，导光板由丙烯酸树脂，例如，聚甲基甲丙烯酸酯(PMMA)树脂形成。
如果设置了EEFL的灯，则背光单元还包括灯支架，用于对设置在管的两个外端上的第一外部电极和第二外部电极进行固定。
在本发明的另一方面，LCD器件包括：设置有上基板和下基板的LCD板；形成在上基板和下基板之间的液晶层；以及背光单元，该背光单元包括：沿着一个方向设置有多个槽的导光板、设置在导光板的各个槽中的多个发光灯以及设置在导光板和灯上方从而将从灯发出的光传递到LCD板的散光板。
此时，灯由冷阴极荧光灯(CCFL)或由外部电极荧光灯(EEFL)形成，其中冷阴极荧光灯在管的两个内端上设置有第一内部电极和第二内部电极，外部电极荧光灯在管的两个外端上设置有第一外部电极和第二外部电极。
应该理解，本发明的以上一般性说明和以下详细说明都是示例性和说明性的，并旨在对要求保护的本发明提供进一步的说明。
附图说明
所包括的用于提供本发明的进一步理解并被包含且构成本申请一部分的附图，示出了本发明的实施例并与文字说明一起用于解释本发明的原理。附图中：
图1是表示现有技术背光单元的剖面图；
图2A是表示现有技术背光单元的分解立体图，图2B是表示现有技术背光单元的分解剖面图；
图3是表示根据本发明第一实施例的背光单元的分解立体图，图4是表示根据本发明第一实施例的背光单元经组装工艺之后的立体图；
图5是根据本发明第二实施例的背光单元的分解立体图；且
图6是根据本发明的包括背光单元的LCD器件的立体图。
具体实施方式
下面将详细说明本发明的优选实施例，附图中示出了这些优选实施例的示例。只要有可能，就在所有附图中使用相同的标号来表示相同或相似的部分。
以下将参照附图来说明根据本发明的背光单元和使用这种背光单元的LCD器件。
首先，以下将对根据本发明的背光单元进行说明。
第一实施例
图3是表示根据本发明第一实施例的背光单元的分解立体图，图4是表示根据本发明第一实施例的背光单元经组装工艺之后的立体图。
参照图3和4，根据本发明第一实施例的背光单元设置有：导光板33，用于引导从多个发光灯31发出的光，且包括设置在一个方向上并与各个灯31结合(join)的多个槽32；多个发光灯31，设置在一个方向并分别位于导光板33的槽32中；以及散光板34，用于将从灯31发出的光传递给LCD板。此外，在导光板33的下面设置有反射片37。
发光灯31由冷阴极荧光(CCFL)灯形成。在每个CCFL中都设置有：形成在管两端上的第一电极35a和第二电极35b；以及与第一电极35a和第二电极35b相连接以将用于驱动灯的电压传输给第一电极35a和第二电极35b的第一供电导线36a和第二供电导线36b。此时，第一供电导线36a和第二供电导线36b通过附加连接器(未示出)与驱动电路相连接。
在CCFL的情况下，设置荧光放电管以便利用彭宁效应(penningeffect)，其中荧光放电管是通过在低温下向管中注入含有氩(Ar)和氖(Ne)的汞气体而形成的。
当通过第一供电导线36a和第二供电导线36b将电压施加于CCFL31的第一电极35a和第二电极35b上时，位于灯31内部的电荷向阳极移动，并且移动的电荷与氩(Ar)碰撞，从而由激发的氩(Ar)产生正离子。然后，所产生的正离子与阴极碰撞，由此产生二次电子。
当上述二次电子通过管放电之后，电子流通过与汞气体碰撞而电离，从而从其中发出紫外线。因此，所发出的紫外线对涂覆在灯的内表面上的荧光物质进行激发，从而发出可见光。
导光板33相当于将从灯31发出的光引导至上侧的波导。导光板33由具有极好透光性的丙烯酸树脂，例如聚甲基甲丙烯酸酯(PMMA)形成。
在根据本发明第一实施例的上述背光单元中，多个槽32以固定间隔设置在导光板33中，并且多个灯31分别插入到形成在导光板33中的槽32中。
如果多个灯31分别位于导光板33的槽32中，则本发明的背光单元设置有多个光源。与在背光单元的一侧或两侧设置有一个或两个光源的现有技术情况相比，为背光单元设置多个光源的情况可以很容易地获得高亮度，并且可以获得均匀的亮度。
如果设置了插入到导光板33的槽中的多个灯31，则背光单元的绝对对比度增大。因此，本发明的背光单元可以由一个散光板34而不是昂贵的DBEF板来制成。
与一般的直下式背光单元相比，根据本发明的上述结构的背光单元具有减少数量的灯。即使本发明的背光单元中的灯31的数量减少，由于插入到导光板33的槽32中的灯31和用于引导光的导光板33，亮度也不会降低。
第二实施例
图5是表示根据本发明第二实施例的背光单元的分解立体图。
如图5所示，根据本发明第二实施例的背光单元设置有：导光板53，用于引导从多个发光灯51发出的光，且包括设置在一个方向上并与各个灯51结合的多个槽52；多个发光灯51，设置在一个方向上并分别位于导光板53的槽52中；以及散光板54，用于将从灯51发出的光传递到LCD板。此外，在导光板53的下面设置有反射片57。
发光灯51由外部电极荧光灯(EEFL)形成。每个EEFL都具有与第一外部电极55a和第二外部电极55b相对应的两个突出端，其中灯51的两个突出端都固定在各自的灯座56上。如图5所示，灯座56可以设置用于固定灯51的每一端，或者可以沿着灯51的纵向设置，从而固定灯51的两端。灯座56的结构不限于图5所示的形状，即，灯座56的形状是可变的。
尽管未示出，但是如果设置了多个EEFL51，则灯51的多个第一外部电极55a彼此连接，并且灯51的多个第二外部电极55b彼此连接。
在根据本发明第二实施例的背光单元中，导光板53相当于将从灯51发出的光引导至上侧的波导。导光板53由具有极好透光性的特殊丙烯酸树脂，例如聚甲基甲丙烯酸酯(PMMA)形成。
在根据本发明第二实施例的上述背光单元中，多个槽52以固定间隔设置在导光板53中，并且多个灯51分别插入到设置在导光板53中的槽52中。
如果多个灯51分别位于导光板53的槽52中，则本发明的背光单元设置有多个光源。与在背光单元的一侧或两侧上设置有一个或两个光源的现有技术的情况相比，为背光单元设置多个光源的情况可以很容易地获得高亮度，并且可以获得均匀的亮度。
如果设置了插入到导光板53的槽中的多个灯51，则背光单元的绝对对比度增大。因此，本发明的背光单元可以由一个散光板54而不是昂贵的DBEF板制成。
与一般的直下式背光单元相比，根据本发明的上述结构的背光单元具有减少数量的灯。即使本发明的背光单元中的灯51的数量减少了，由于导光板53用作波导，亮度也不会降低。
本发明的背光单元可以用作显示器件(例如，监视器、笔记本PC、电视机等)的光源，其中背光单元可以设置在显示器件的前部或后部。
以下将说明根据本发明的使用上述结构的背光单元的LCD器件。
图6是根据本发明的包括背光单元的LCD器件的立体图。
如图6所示，根据本发明的LCD器件包括：LCD板63，其设置有上基板61和下基板62以及形成在上基板61和下基板62之间的液晶层；以及设置在LCD板63下面的根据本发明第一实施例的背光单元70。
根据本发明的LCD器件可以设置有根据本发明第二实施例的背光单元，来代替根据本发明第一实施例的背光单元70。
尽管未示出，但是下基板(TFT阵列基板)62设置有：沿着第一方向以固定间隔布置的多条选通线；沿着第二方向以固定间隔布置的多条数据线，其中第二方向垂直于第一方向；布置在由彼此交叉的选通线和数据线所限定的各个像素区中的多个像素电极，其中所述多个像素电极形成为矩阵结构；以及多个薄膜晶体管，它们根据选通线的信号而切换，由此将数据线的信号传输给各个像素电极。
上基板(滤色器阵列基板)61设置有：黑底层，用于防止除像素区以外的其他部分上的漏光；用于显示彩色图像的R/G/B滤色器层；以及用于实现图像的公共电极。在面内切换(IPS)模式LCD器件中，公共电极形成在下基板上。
设置在上基板61和下基板62上的公共电极和像素电极由具有良好透光性的透明且导电的材料，例如，氧化铟锡(ITO)形成。
如上所述，根据本发明的背光单元和使用该背光单元的LCD器件具有以下优点。
首先，相当于光源的多个灯设置在导光板的槽中，由此提高了整体亮度。
而且，由于相当于光源的多个灯设置在导光板的槽中，所以增大了对比度。因此，不必设置昂贵的散光板(例如DBEF)，由此降低了制造成本。
此外，由于多个灯以固定间隔布置在导光板中，因此提高了亮度的均匀性。
本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下可以对本发明进行各种修改和改变。因此，本发明旨在涵盖落入所附权利要求书及其等同形式的范围内的本发明的这些修改和改变。
本申请要求2006年5月9日提交的韩国专利申请No.P2006-041409的优先权，通过引用并入其内容，如同在此处进行了详细阐述。

Claims (15)

1、一种背光单元，该背光单元包括：
设置有多个槽的导光板；
设置在所述导光板的各个槽中的多个发光灯；以及
设置在所述导光板和所述发光灯的上方，从而将从所述发光灯发出的光传递到液晶显示板的散光板。
2、根据权利要求1所述的背光单元，其中所述发光灯由冷阴极荧光灯或由外部电极荧光灯形成，其中冷阴极荧光灯在管的两个内端上设置有第一内部电极和第二内部电极，外部电极荧光灯在管的两个外端上设置有第一外部电极和第二外部电极。
3、根据权利要求1所述的背光单元，其中所述导光板由丙烯酸树脂形成。
4、根据权利要求1所述的背光单元，其中所述导光板由聚甲基甲丙烯酸酯树脂形成。
5、根据权利要求2所述的背光单元，其中在设置了由外部电极荧光灯形成的所述发光灯的情况下，该背光单元还包括灯座，用于对设置在所述管的两个外端上的所述第一外部电极和所述第二外部电极进行固定。
6、根据权利要求1所述的背光单元，该背光单元还包括设置在所述导光板下面的反射片。
7、根据权利要求1所述的背光单元，其中所述散光板由一个板制成。
8、一种液晶显示器件，该液晶显示器件包括：
设置有上基板和下基板的液晶显示板，和形成在所述上基板和下基板之间的液晶层；以及
背光单元，该背光单元包括：设置有多个槽的导光板；设置在所述导光板的各个槽中的多个发光灯；以及设置在所述导光板和所述发光灯的上方，从而将从所述发光灯发出的光传递到液晶显示板的散光板。
9、根据权利要求8所述的液晶显示器件，其中所述发光灯由冷阴极荧光灯形成，所述冷阴极荧光灯在管的两个内端上设置有第一内部电极和第二内部电极。
10、根据权利要求8所述的液晶显示器件，其中所述发光灯由外部电极荧光灯形成，所述外部电极荧光灯在管的两个外端上设置有第一外部电极和第二外部电极。
11、根据权利要求8所述的液晶显示器件，其中所述导光板由丙烯酸树脂形成。
12、根据权利要求8所述的液晶显示器件，其中所述导光板由聚甲基甲丙烯酸酯树脂形成。
13、根据权利要求10所述的液晶显示器件，其中在设置了由外部电极荧光灯形成的所述发光灯的情况下，该液晶显示器件还包括灯座，用于对设置在所述管的两个外端上的所述第一外部电极和所述第二外部电极进行固定。
14、根据权利要求8所述的液晶显示器件，该液晶显示器件还包括设置在所述导光板下面的反射片。
15、根据权利要求8所述的液晶显示器件，其中所述散光板由一个板制成。
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