CN101303483A - 背光单元及具有该背光单元的液晶显示器件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种背光单元以及具有该单元的液晶显示器件，其能够减少光源间管电流变化。该背光单元包括两端设置有电极并且为管状的多个灯，用于固定灯的两端的多个灯支架，其上安装有多个灯支架的至少一个基板，以及至少两个导体，其彼此相对地形成在基板上以产生用于均匀地保持灯的管电流的电容。

Description

背光单元及具有该背光单元的液晶显示器件
本申请要求韩国专利申请N0.10-2007-0045858(于2007年5月11日提交)的优先权，其全部内容合并在此作为参考。
技术领域
本发明涉及背光单元。更具体的，本发明涉及能够减少光源之间管电流变化的背光单元以及具有该背光单元的液晶显示器件。
背景技术
近来，随着半导体技术的发展，具有尺寸紧凑、重量轻且性能优良的平板显示器件得到广泛使用。
在平板显示器件中，液晶显示器(LCD)具有尺寸紧凑、重量轻和功耗低的优点，因此LCD作为传统阴极射线管(CRT)的替代品备受关注。这样的LCD安装在需要显示器件的各种信息处理电器中。
一般而言，LCD对具有特定分子排列的液晶施加电压以改变液晶的分子排列，并且基于液晶单元的光学特性的变化，诸如双折射、旋光性、二向色性以及光散射特性的变化产生可视信号。也即，LCD通过使用根据液晶的分子排列透射光的液晶单元进行光调制来显示信息。
LCD的液晶显示面板是非发光器件，因此背光单元安装在液晶显示面板的后面以将光提供给液晶显示面板。
背光单元根据其光源的位置可划分为侧照明型背光单元和直照明型背光单元。
侧照明型背光单元包括设置在用于引导光的导光板的侧面的光源单元。光源单元包括用于产生光的灯，设置在灯的两侧以保护灯的灯支架以及围绕灯的外部边缘表面以将灯产生的光反射向导光板的灯罩。侧照明型背光单元在具有相对较小尺寸的LCD，诸如膝上计算机或台式计算机的监视器中使用。侧照明型背光单元在光均匀性、耐用性以及LCD的轻巧性方面具有很多优点。
随着LCD的尺寸增大到20英寸，开发出直照明型背光单元。根据直照明型背光单元，多个灯设置在液晶显示面板的下方以直接将光照射到液晶显示面板。直照明型背光单元具有较高的光效率，因此直照明型背光单元主要用于要求高亮度的大尺寸LCD中。
设置在直照明型背光单元中的光源单元包括多个灯，设置在灯的两侧以支撑灯，同时与设置在灯两侧的电极电连接的灯插座，与灯插座电连接以接收来自外部的灯驱动信号的印刷电路板(PCB)以及安装在PCB上灯的两侧的多个电容器(condenser)。
电容器均匀保持输入到灯的两侧的AC(交流电流)信号的摆幅宽度。
电容器可具有公差(tolerance)和温度系数，其根据电容器而改变。如果电容器具有在各个电容器之间并不相同的公差和温度系数，则不能均匀地保持输入到灯的两侧的AC信号的摆幅宽度。
具有各种公差和温度系数的电容器可造成灯的管电流变化，从而导致非均匀的亮度。
另外，由于具有直照明型背光单元的大尺寸LCD在该大尺寸LCD竖直位置的状态下显示图像，由于对流现象，背光单元上部的温度将上升，从而在背光单元的上下部之间产生亮度差别。也即，设置在背光单元上部的灯相对于设置在背光单元下部的灯表现出更高的管电流。
详细而言，如果施加了相同电压的导体的温度增加，导体的电阻将下降，从而更高的电流将施加给导体。因此，灯的周围温度将变得较高，从而产生非均匀亮度。
为了解决该问题，可根据灯精细地调节电容器的电容值。然而，由于所使用的高电压电容器的电容值设定为具有几个pF的间隔，不仅难于开发出具有0.1pF间隔的新的高电压电容器，而且新的高电压电容器也将造成极大的制造成本。
发明内容
因此，本发明提供一种液晶显示器件，其基本上能够避免由于现有技术的限制和缺陷造成的一个或多个问题。
本发明的目的在于提供一种能够减小多个灯之间管电流变化的背光单元。
本发明的另一目的在于提供一种具有均匀亮度的背光单元以及具有该背光单元的液晶显示器件。
本发明的附加优点、目的和特征将在以下说明书部分中阐明并且其对于本领域的普通技术人员在对以下内容的理解或由对本发明的实施基础上将显而易见。本发明的目的和其他优点可通过在书面说明书和权利要求以及附图中具体指明的结构来实现和获得。
根据本发明的一个技术方案，一种背光单元包括：两端设置有电极并且为管状的多个灯；用于固定灯的两端的多个灯支架；至少一个基板，其上安装有多个灯支架；以及至少两个导体，所述至少两个导体彼此相对地形成在基板上以产生用于均匀地保持灯的管电流的电容。
根据本发明的另一个技术方案，一种液晶显示器件包括：两端设置有电极并且为管状的多个灯；用于固定灯的两端的多个灯支架；至少一个基板，其上安装有多个灯支架；至少两个导体，其彼此相对地形成在基板上以产生用于均匀地保持灯的管电流的电容；以及设置在灯的上方以通过使用由灯产生的光显示图像的液晶显示面板。
应该理解，前述的一般性描述和以下对于本发明的详细描述均为示例性和解释性的，并且意欲提供所要求保护的发明的进一步解释。
附图说明
提供对于本发明的进一步理解并且结合进来构成本申请一部分的附图示出了本发明的实施方式并且与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1所示为根据本发明的实施方式的直照明型液晶显示器件的分解透视图；
图2为图1中所示A区域的详细视图；
图3所示为图2中所示的基板和第一和第二导体的分解透视图；
图4为沿图2的I-I’线提取的截面图；
图5所示为根据本发明实施方式的光源单元的测试结果的视图；以及
图6A到图6E为根据本发明另一实施方式的光源单元的截面图。
具体实施方式
图1所示为根据本发明的实施方式的直照明型液晶显示器件的分解透视图，图2为图1中所示A区域的详细视图以及图3所示为图2中所示的基板和第一和第二导体的分解透视图。
如图1所示，根据本发明实施方式的直照明型液晶显示器件包括显示图像的液晶显示面板105、向液晶显示面板105提供光的背光单元140以及包围液晶显示面板105的边缘以将液晶显示面板105和背光单元140整体组装的顶壳101。
虽然未详细示出，液晶显示面板105包括薄膜晶体管(TFT)阵列基板、滤色片基板，其与TFT阵列基板结合，从而在两者之间均匀形成盒间隙，并且在TFT阵列基板与滤色片基板之间夹有液晶层。
背光单元140包括具有开口向上表面的盒状的底盖120，具有以预定间隔设置在底盖120上的多个灯131的光源单元130，以及产生用于驱动灯131的驱动信号的灯驱动模块(未图示)。
背光单元140还包括光学片107，其设置在光源单元130上方以散射和收集光，设置在底盖120中以反射由灯131产生的光的反射片117以及第一和第二支撑侧110a和110b，其设置在光源单元130的两侧以保护光源单元130的两侧端部并且支撑光学片107，从而可恒定地保持光源单元130和光学片107之间的间隙。
虽然未详细示出，光学片107可包括用于散射光的散射片、用于收集光的收集片以及用于保护收集片的保护片。
收集片形成有棱镜图案或者棱锥图案以收集由散射片散射的光。
散射片可包括诸如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的塑料、树脂以及平板玻璃或楔形玻璃其中之一。
散射片设置在第一和第二支撑侧110a和110b上以支撑收集片和保护片。反射片117设置在光源单元130下方以便将由光源单元130向下透射的光反射向光学片107。
底盖120由金属材料制成并且构造成具有开口向上表面的盒状以增强具有纤薄结构的液晶显示器件的强度。
产生光的光源单元130包括以恒定间隔设置的多个灯131，设置在灯131两端的第一和第二电极(未示出)，用于固定灯131的两端的多个第一和第二灯支架135a和135b，以及与第一和第二灯支架135a和135b电连接的第一和第二基板133a和133b。
灯131具有管状。
例如，灯131包括具有外部电极的外部电极荧光灯(EEFL)或者冷阴极荧光灯(CCFL)。
第一和第二基板133a和133b由树脂基(resin-based)的绝缘材料，诸如环氧树脂制成。
参照图2和图3，第一导体150形成在第一基板133a的顶表面上，在该第一基板上固定有多个第一灯支架135a，以及第二导体160形成在第一基板133a的底表面上并且与第一导体150相对应。也即，第一导体150和第二导体160形成在由绝缘材料制成的第一和第二基板133a和133b的顶表面和底表面上以用作电容。换言之，在第一和第二基板133a和133b的顶表面和底表面上彼此相对形成的第一和第二导体150和160限定为电容。
第一基板133a形成有与第一灯支架135a电连接的多个接触孔137。
在第一和第二基板133a和133b的顶表面和底表面上彼此相对地形成第一导体150和第二导体160的理由在于利用在对通过绝缘体彼此绝缘的两个导体施加电压时在两个导体之间产生的电容。也即，第一导体150和第二导体160彼此以预定间隔(其对应于第一基板的厚度)分开。
第一导体150包括：设置在第一灯支架135a之间并且制成为表面电极形式的第一电极151，设置在第一电极151端部以便使得第一电极151彼此电连接的第一连接条153，以及焊盘155，其中来自外部灯驱动模块(未图示)驱动电压施加到焊盘155上以驱动灯131。第一导体150不与第一灯支架135a接触。
另外，第一电极151、第一连接条153和焊盘155彼此一体地形成。
第二导体160与第一导体150相对应。详细而言，第二导体160分别包括形成为表面电极形式且与第一电极151相对应的第二电极161，以及与第二电极161分别电连接的第二连接条165。
第二连接条165弯曲并且与第二电极161的端部连接。
第二连接条165分别与形成在第一基板133a中的接触孔137a电连接。
第二电极161与第二连接条165一体地形成。
虽然未在附图中详细示出，第二基板133b(见图1)具有与第一基板133a的相同的结构。
本发明示出了其两端设置电极的线状灯131。然而，本发明不限于此。例如，本发明可包括U形灯，其中只有一个基板设置在U形灯的一端。也就是说，基板的数量可根据灯的类型而改变。
在根据本发明实施方式的光源单元130中，驱动电压施加到设置在第一基板133a和第二基板133b的第一导体的焊盘155以驱动灯131。如果驱动电压施加给焊盘155，夹在第一导体150的第一电极151与第二导体160的第二电极161之间的绝缘体(基板)转变为介电质，从而产生电容C。也就是说，本发明可通过控制电容均匀地保持灯131的管电流。
根据上述直照明型液晶显示器件，第一导体150和第二导体160设置在第一和第二基板133a和133b的顶表面和底表面上并且彼此相对应，从而灯131的管电流变化可通过控制在第一导体150和第二导体160之间产生的电容来减小。也即，本发明可提供具有均匀亮度的背光单元。
图4为沿图2的I-I’线提取的截面图。
由于光源单元的结构已经参照图1到图3详细描述，以下将不再进一步说明。
用于固定支持光源单元130的灯131的第一灯支架135与接触孔137电连接。接触孔137与和第二电极一体形成的第二连接条165电连接。
如果驱动电压由外部灯驱动模块提供，则由于夹在第一电极151和第二电极152之间的介电质(基板)而产生电容，从而光源单元130通过控制电容均匀地保持灯131的管电流。
等式1
C = ϵ × S D
在等式1中，ε是第一基板133a的介电常数，并且S是第一基板133a和第一和第二电极151和161之间的接触面积。另外，D是第一电极151和第二电极161之间的距离，其中第一电极151和第二电极161彼此相对排列并且第一基板133a夹在中间。
根据本发明，第一基板133a包括树脂基的材料，诸如环氧树脂。介电常数ε可以根据用于第一基板133a的材料来调整。也就是说，根据本发明，用于第一基板133a的材料根据液晶显示器件的类型和尺寸来改变，从而液晶显示器件能够表现最优且均匀的亮度。
另外，不同于传统的液晶显示器件，根据本发明实施方式的液晶显示器件不需要多个高电压电容以均匀保持灯131的管电流，从而可减少制造成本。
图5所示为根据本发明实施方式的光源单元的测试结果的视图。
如图5所示，本发明的光源单元包括CCFL并且设置在具有42英寸尺寸的背光单元中。
当基板具有0.8mm的厚度时，传统高电压电容的电容为约15pF。在这点上，本发明的电容具有约240mm2的面积。也即，第一电极151和第二电极161(见图4)分别具有约240mm2的面积，从而第一和第二导体具有15pF的电容。
图6A到图6E为根据本发明另一实施方式的光源单元的截面图。
如图6A到图6E所示，根据本发明另一实施方式的光源单元具有与本发明实施方式的光源单元相同的元件，并且以下将省略相同元件的描述。
参照图6A，第一电极151形成在基板133a的顶表面上，其上设置有灯支架135a以固定支撑灯131并且第二电极161形成在基板133a的底表面上。
至少一个第三电极200夹在第一电极151和第二电极161之间，并且制备至少两个基板133a。
在驱动光源单元时，第三电极200增加了用于均匀保持灯131的管电流的电容。也即，基板133a和导体(第一到第三电极151、161和200)之间的接触面积扩大并且由于第三电极200导体之间的间隔减小。
参照图6B，第一电极251和第二电极261在x-x’方向上延伸，从而基板133a与导体(第一电极251和第二电极261)之间的接触面积S相对于上述本发明一个实施方式的光源单元而言更大。虽然图6B示出在x-x’方向上延伸以扩大其间接触面积S的基板133a与导体(第一电极251和第二电极261)，但是本发明不限于此。例如，第一电极251和第二电极261可沿灯131纵向延伸。
参照图6C，第一电极351和第二电极361具有波纹形状。也即，由于第一电极351和第二电极361具有波纹形状，可加大基板133a与导体(第一电极351和第二电极361)之间的接触面积。
参照图6D，第一电极151和第二电极161分别设置在基板233的顶表面和底表面上，并且至少一个第三电极300设置在第一电极151和第二电极161之间的基板233中。第三电极300在基板233的制造工序期间形成。
参照图6E，第一电极451形成在第一基板433a上并且第二电极461形成在第二基板433b上。第一基板433a和第二基板433b彼此结合，使得第一电极451能够与第二电极461相对应。
如上所述，根据本发明另一实施方式的光源单元通过扩大基板133a、233、433a和433b与导体(第一到第三电极151、161、200、251、261、300、351、361、451和461)之间的接触面积S或减小基板133a、233、433a和433b与导体(第一到第三电极151、161、200、251、261、300、351、361、451和461)之间的间隔来控制电容。
所以，根据本发明，基板133a与导体(第一到第三电极151、161、200、251、261、300、351、361)之间的间隔和接触面积或者用于基板133a的材料能够根据在其正上方(upright)位置显示图像的液晶显示器件的内部温度来改变，从而液晶显示器件可显示具有均匀亮度的图像。
如上所述，根据本发明，导体形成在基板的顶表面和底表面上，并且对其施加灯驱动信号，从而可通过控制彼此相对应地设置的导体之间产生的电容来减少灯之间的管电流变化。
另外，根据本发明，在具有相对较高温度的上部的灯与具有相对较低温度的下部的灯之间的管电流变化能够通过控制在其正上方位置显示图像的液晶显示器件的内部温度来减小，从而即使在液晶显示器件中发生温度变化，液晶显示器件也可显示具有均匀亮度的图像。
并且，本发明能够均匀保持灯的管电流而不必使用多个高电压电容，因此能够减少液晶显示器件的制造成本。
虽然以阐释的目的公开了本发明的优选实施方式，但是本领域的技术人员能够理解在不偏离如所附权利要求书所要求的本发明的范围和原理的情况下，各种修改、增加和替代均是可行的。

Claims (20)

1、一种背光单元，包括：
两端设置有电极并且为管状的多个灯；
用于固定灯的两端的多个灯支架；
至少一个基板，其上安装有多个灯支架；以及
至少两个导体，所述至少两个导体彼此相对地形成在基板上以产生用于均匀地保持灯的管电流的电容。
2、根据权利要求1所述的背光单元，其特征在于，所述至少两个导体包括形成在基板的顶表面上的第一导体以及形成在基板的底表面上的第二导体。
3、根据权利要求2所述的背光单元，其特征在于，还包括形成为贯穿基板的多个接触孔，其中第二导体与接触孔接触并且灯支架与接触孔电连接。
4、根据权利要求3所述的背光单元，其特征在于，第一导体包括用作表面电极的多个第一电极、用于将第一电极彼此连接在一起的第一连接条以及焊盘，该焊盘设置在第一连接条的端部以接收来自外部的驱动信号，从而驱动灯；以及第二导体包括用作表面电极并且与第一电极相对应的第二电极和分别与接触孔接触的第二连接条。
5、根据权利要求4所述的背光单元，其特征在于，第一电极、第一连接条和焊盘彼此一体地形成。
6、根据权利要求4所述的背光单元，其特征在于，第二电极与第二连接条一体地形成。
7、根据权利要求4所述的背光单元，其特征在于，第一电极具有与第二电极相同的面积。
8、根据权利要求4所述的背光单元，其特征在于，第一电极和第二电极具有波纹形状。
9、根据权利要求2所述的背光单元，其特征在于，还包括夹在第一导体和第二导体之间的至少一个第三导体。
10、根据权利要求2所述的背光单元，其特征在于，基板包括多层基板并且夹在基板的层之间的至少一个第三导体。
11、一种液晶显示器件，包括：
两端设置有电极并且为管状的多个灯；
用于固定灯的两端的多个灯支架；
至少一个基板，其上安装有多个灯支架；
至少两个导体，其彼此相对地形成在基板上以产生用于均匀地保持灯的管电流的电容；以及
设置在灯的上方以通过使用由灯产生的光显示图像的液晶显示面板。
12、根据权利要求11所述的液晶显示器件，其特征在于，所述至少两个导体包括形成在基板的顶表面上的第一导体以及形成在基板的底表面上的第二导体。
13、根据权利要求12所述的液晶显示器件，其特征在于，还包括形成为贯穿基板的多个接触孔，其中第二导体与接触孔接触并且灯支架与接触孔电连接。
14、根据权利要求13所述的液晶显示器件，其特征在于，第一导体包括用作表面电极的多个第一电极、用于将第一电极彼此连接在一起的第一连接条以及焊盘，该焊盘设置在第一连接条的端部以接收来自外部的驱动信号，从而驱动灯；以及第二导体包括用作表面电极并且与第一电极相对应的第二电极以及分别与接触孔接触的第二连接条。
15、根据权利要求14所述的液晶显示器件，其特征在于，第一电极、第一连接条和焊盘彼此一体地形成。
16、根据权利要求14所述的液晶显示器件，其特征在于，第二电极与第二连接条一体地形成。
17、根据权利要求14所述的液晶显示器件，其特征在于，第一电极具有与第二电极相同的面积。
18、根据权利要求14所述的液晶显示器件，其特征在于，第一电极和第二电极具有波纹形状。
19、根据权利要求12所述的液晶显示器件，其特征在于，还包括夹在第一导体和第二导体之间的至少一个第三导体。
20、根据权利要求12所述的液晶显示器件，其特征在于，基板包括多层基板并且夹在基板的层之间的至少一个第三导体。
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