CN101629683A - 背光单元,其组装方法及利用背光单元的液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种背光单元包括具有矩形形状并带有第一和第二边缘的光导板以及具有向光导板的第一边缘发射光的光元件的光源。光导板将来自光源的入射光发射到液晶显示面板作为平面光源。弹性框连同第一和第二框元件一起整体形成矩形形状以围绕光导板。光源包括由设置在第一框元件中的夹子形状夹紧的金属框。面向光导板的第二边缘的第一边缘安装到金属框。光导板的第二边缘安装到具有用于夹紧光导板的夹子部分的第二框元件。

Description

背光单元，其组装方法及利用背光单元的液晶显示装置
相关申请的交叉引用
本申请基于并要求2008年7月17日提交的在先日本专利申请No.2008-185825的优先权权益，该申请的全部内容通过引用包含在此。
发明背景
1.技术领域
本发明一般涉及背光单元，且尤其涉及用于保持光导板等的弹性框，及其组装方法。背光单元例如可在液晶显示装置中使用。
2.相关技术的描述
液晶显示装置在电气设备的各领域中广泛地用作平面屏幕显示装置，提供诸如重量轻、外形薄和低功耗等优点。透射型液晶装置包括背光单元，其具有用于从背面照明液晶面板的表面光源。这种透射型液晶装置显示画面，其中来自背光单元的光选择性地传输通过液晶设备的各个单元至观看者。
用作表面光源的背光单元根据光源所处的位置分成两种类型，边缘发射型和直接发射型。例如，边缘发射型包括诸如冷阴极荧光灯(CCFL)之类的多个线光源和多个点光源(LED)，用于将光发射到面向液晶显示面板的光导板的边缘。另一方面，直接发射型包括安排在液晶显示面板的后侧的诸如CCFL之类的多个线形光源以及液晶显示面板和光源之间的扩散面板。边缘发射型具有纤细的优点并适用于例如实现在移动电气设备或笔记本型个人计算机中的显示器。
在边缘发射型的背光单元中，光导板和光源由围绕光导板的框所保持。因此，提出一种将光导板夹在框和外围区处的后盖之间的结构。还提出通过双面胶带将光导板附连到框的另一种结构。
图10示出其中光导板夹在框和后盖之间的结构的一个例子。在该例子中，光导板103和反射器104被保持在硬质塑料框101和被称为后部壳体的后盖102之间，且光学片105安排在光导板103上。
图11示出其中光导板202通过双面胶带粘接到框的结构的另一个例子。在该例子中，光导板202安排在支撑元件201a上，支撑元件201a设置在由硬质塑料制成的框201的后部并延伸到显示区内。光导板202通过双面胶带203粘接到支撑元件201a。反射器片204插入在光导板202和支撑元件201a之间，且光学元件205安排在光导板202上。
此外，日本公开专利申请2006-216244公开了一种保持光导板的结构，其中由金属制成的第一和第二内框相互配对以便保持光导板。夹子形状的第一金属内框除用于从诸如LED的光源接收发射光的一个边缘以外还具有用于保持光导板的三个边缘。另一方面，由金属制成的包含光源的第二内框沿光导板的入射光边缘安装，以便维持LED的发射表面与光导板的入射光表面之间的间隙。
然而，如果采用其中通过组合框和后盖来保持光导板的结构，则导致诸如高成本和重量增加的缺点，因为后盖昂贵且很重。此外，组装的时间较长，因为光导板被安装到框和后盖。
另一方面，如果采用其中光导板通过双面胶带附连到框的结构，则可观察到缺乏亮度均匀性，因为光导板的光吸收情况根据附连双面胶带的方式而改变。另外，如果将胶带直接粘接到光导板以由框保持光导板，则可生成由于胶带粘接的不均匀性引起的图像中的斑点，且这还可导致较低亮度，因为光被胶带吸收。
日本公开专利申请2006-216244中示出的结构可导致高成本和重量增加，因为第一和第二内框由金属制成。此外，需要将由刚性金属制成的第一和第二框分别安装到光导板。因此，背光单元的组装复杂，且所完成的背光单元在使用中不稳定，因为第一和第二内框不是整体形成的。
发明内容
完成本发明以解决以上提出的问题。
本发明的一个优点是提供一种背光单元，其中组装简单，且避免生产成本和背光单元重量的增加。
本发明的另一个优点是提供一种在图像中没有斑点和避免较低亮度的高质量显示器。
根据本发明的一个方面，提供一种背光单元，包括：具有矩形形状的光导板，该光导板包括相互面对的第一和第二边缘；具有向光导板的第一边缘发射光的光元件的光源，光导板将来自光源的入射光发射到液晶显示面板作为平面光源；以及整体形成并围绕光导板的弹性框，该弹性框包括相互面对的第一和第二框元件，其中光源被安装到弹性框的第一框元件，且用于夹紧光导板的第二边缘的夹子部分设置在弹性框的第二框元件中。
根据本发明的另一个方面，提供一种液晶显示装置，包括：具有在一对衬底之间的液晶层的液晶显示面板；用于照亮液晶显示面板的光导板，该光导板包括相互面对的第一和第二边缘；具有向光导板的第一边缘发射光的光元件的光源，光导板将来自光源的入射光发射到液晶显示面板作为平面光源；围绕光导板的矩形弹性框，该弹性框包括相互面对的第一和第二框元件，且第一和第二框元件各自包括底板和连接到底板的侧壁；沿第二框元件设置在第二框元件的侧壁的中间区处的尖峰元件，尖峰元件与底板一起形成夹子部分以夹紧光导板的第二边缘；以及安装到第一框元件且其中包含光源的光源容器，光源容器具有开口面向第二框元件的夹子形状，其中光导板的第一边缘安装到设置在第一框元件中的光源容器，且光导板的第二边缘被第二框元件的夹子部分夹紧。
根据本发明的其它方面，提供一种用于组装具有光导板和向光导板发射光的光源的背光单元的方法，包括：提供具有相互面对的第一和第二框元件的弹性框，用于保持光导板和光源，第一和第二框元件中的每一个具有底板和构造在底板上的侧壁；形成用于包含光源的光源容器，光源容器具有含开口的夹子形状；将光源容器安装在第一框元件中；沿第二框元件在侧壁上的中间区形成尖峰元件，该尖峰元件与底板一起形成用于夹紧光导板的夹子部分；将光导板的第一边缘临时固定到光源容器中；使第二框元件沿离开第一框元件的方向张开同时沿向上方向扭曲第二框元件；将光导板的第二边缘安装到张开且扭曲的第二框元件；以及在包含光导板后，将张开且扭曲的第二框元件重新构造成原始形状。
附图说明
结合于此并构成本说明书的一部分的附图示出本发明的优选实施例，且与以上给出的一般描述和以下给出的优选实施例的详细描述一起用于解释本发明的原理。
图1是示出根据本发明的第一实施例的背光单元的分解立体图。
图2是根据本发明的第一实施例的弹性框的主要部分的立体图。
图3是根据本发明的第一实施例的弹性框的主要部分的俯视图。
图4是示出根据本发明的第一实施例的其中光导板固定到弹性框的结构的不完全分解立体图。
图5是示出根据本发明的第一实施例将光导板安装到弹性框的方式的视图。
图6是根据本发明的第一实施例沿图3的线III-III截取的放大立体图，示出将光导板安装到弹性框的方式。
图7是根据本发明的第二实施例的弹性框的主要部分的俯视图。
图8是根据本发明的第三实施例的弹性框的主要部分的俯视图。
图9是示出液晶显示装置的例子的分解立体图。
图10是示出其中光导板固定到框的结构的常规背光单元的不完全分解立体图。
图11是示出其中光导板固定到框的结构的其它常规背光单元的不完全分解立体图。
具体实施方式
现在将参照附图描述根据本发明的示例性实施例的背光单元，尤其是用于包含光导板的弹性框及其组装方法，其中相同或类似的附图标记在所有附图中指示相同或对应的部件。
图1示出根据本发明的第一实施例的背光单元。近似矩形的光导板3和反射片4被具有矩形形状的由诸如塑料之类的弹性树脂制成的弹性框2保持，该弹性框2围绕光导板3和反射片4的四个边缘。光源5设置在弹性框2的弹性框元件2a处，面向光导板3的一个边缘，且光学片6安排在光导板3上。
光源5包括诸如在印刷电路衬底上实现的LED之类的光元件。光源5还包括固定到弹性框元件2a且具有朝向显示区的开口的反射金属框8。弹性框元件2a包括设置在侧壁上的多个锁定部件9和弹性框元件2a的底板10以便朝向显示区的内部延伸。利用弹性框元件2a的弹性强度将金属框8插入并被固定在锁定部件9和底部10之间。
从光元件7发射的光进入光导板3的边缘，被金属框8反射然后转换成平面光。在该实施例中，反射片4和光学片6安排在光导板3的两个表面上。至光导板3的边缘的入射光被反射片4反射，并在光导板3中传播，而其它入射光直接传播而未被反射。入射光通过光学片6发射到液晶显示面板。即，来自光源5的入射光进入光导板3并发射到液晶显示面板作为平面光源。该实施例是边缘发射型背光单元，因为来自光源5的光从光导板3的边缘进入。
在该实施例中，光源5通过线性安排诸如LED之类的光元件形成，然而，可使用诸如CCFL之类的线光源。
另一方面，具有四个边缘的弹性框2由诸如塑料之类的具有弹性特性的树脂材料整体形成，以便完全围绕光导板3的四个边缘。如果框2由金属制成，则框2的重量变大。此外，由于使框2变形困难，所以变得难以顺利地将光导板3安装到框2。类似地，如果使用硬质塑料框，也会变得难以使框2变形，这阻止光导板3顺利地安装到框2。因此，在该实施例中，需要使用与光导板3的边缘相对应地整体形成的弹性框2。如果弹性框2被分成多个框片，则组装过程变得复杂且组装模块在使用中可能不稳定。
弹性框2包括四个框元件2a、2b、2c和2d，其每个都安装到光导板3的相对应的边缘。此外，每个框元件2b、2c和2d包括底板、侧壁和沿框元件形成到侧壁的中间区域的尖峰元件，以便形成用于夹紧光导板3和反射片4的夹子部分。如图2和3所示，尖峰元件12整体地形成在侧壁高度的约一半距离处，延伸到弹性框2的内部。安排尖峰元件12以便在尖峰元件12和底板10之间包含光导板3和反射片4，且其间有足够的间隙。
尖峰元件12可在弹性框2的框元件2b的整个范围中形成。然而，不期望在框元件2b的两边缘部分具有尖峰元件，因为如果在框元件2b的整个范围中形成尖峰元件12，则可能限制弹性框元件2b的弹性变形。在该实施例中，在使用300mm长度的框元件2b的情形中，形成离开弹性框元件2b的端部20mm的尖峰元件12。当然，其中未在边缘部分处形成尖峰元件的框元件2b的长度(L)可被选择成对应于框元件2b的尺寸，以便顺利地组装光导板3。
在该实施例中，如果尖峰元件12的拐角部分具有矩形形状，光导板3的表面可能被刮擦。因此，期望使尖峰元件12的边缘部分12a和12b变尖。如果边缘部分12a和12b向边缘变尖，则光导板3等向夹子部分插入变得顺利且容易。
光源5包括具有纵向夹子形状和开口的金属框8，以便面向光导板3。LED沿其纵向方向线性地安排在金属框8中。利用弹性框的弹性特性将金属框8固定在框元件2a的多个锁定部分9和底板10之间。
图4示出其中光导板3安装到弹性塑料框元件2b的结构。光导板3和反射片4的相应边缘的端部被一起插入框元件2b的夹子部分，以便将其夹在尖峰元件12和底板10之间。光导板3和反射片4的其它相对端部被安装到设置有LED的金属框8中。结果，光导板3和反射片4被包含在弹性框中。
以下将描述将光导板3和反射片4安装到弹性框2的方法。首先，将光导板3和反射片4两者的端部插入具有夹子形状的金属框8，该金属框8构成光源5并临时固定到框元件2a。接下来，如图5所示，弹性框2的框元件2b沿箭头X所示方向向外拉，以便使框元件2b轻微变形并使框元件2b张开，同时具有在尖峰元件12和底板10之间的夹子部分的框元件2b沿箭头Y所示方向扭曲，即关于框元件2b的轴扭曲。通过该扭曲操作，尖峰元件12和底板10之间的夹子部分的开口被设置成如图6所示从平面位置略微向上。然后，光导板3和反射片4两者的另一端被插入尖峰元件12和底板10之间的夹子部分中。最后，通过使扭曲的框部分2b从箭头方向Y返回到最初位置并沿与受拉方向X相反的方向向框元件2b施加压力，将光导板3和反射片4安装到弹性框2b。
根据该实施例，通过采用上述结构和方法将光导板3和反射片4顺利安装到弹性框元件2b。在使用该显示器时组装的情况是稳定的。此外，获得了诸如重量轻的优点，因为不需要金属盖。光导板的保持是通过将导板3的一端插入设置在弹性框元件2b的夹子部分来形成的。因此，不需要利用双面胶带粘接光导板3，这可导致避免产生由于双面胶带的不均匀粘接引起的不均匀亮度、较低亮度和显示器斑点。
图7示出根据本发明的第二实施例。在第一实施例中，仅在面向框元件2a的框元件2b中形成尖峰元件12以便形成夹子部分。然而，在第二实施例中，还在两个框元件2c和2d中形成尖峰元件12以便分别形成夹子部分。根据该第二实施例，通过四个框元件——例如分别具有夹子部分的框元件2b、2c和2d以及含有金属框8的框元件2a——将光导板3安装到弹性框2。因此，可通过该实施例获得背光单元更稳定且完整的组装。
图8示出根据本发明的第三实施例，其中使用分开的尖峰元件12，同时如第一实施例除框元件2b的两边缘部分以外沿框元件2b形成单位尖峰元件12。在该实施例中，由于分开的尖峰元件12，在组装过程中2b扭曲操作的变形变得更容易。
上述背光单元1被实现在液晶显示面板中作为平面光源。图9是示出包含背光单元1的液晶显示装置的部分分解视图。
液晶显示面板21通过在阵列衬底和对衬底之间注入液晶材料形成。在阵列衬底中，画面电极和诸如薄膜晶体管(TFT)之类的开关元件被形成为矩阵形状。此外，用于向画面电极提供画面信号的信号线和用于向TFT提供开关信号的栅线被形成为相互交叉。另一方面，由诸如ITO之类的透射电极材料形成的对电极在近似整个对衬底上形成。滤光层被形成为对应于各个像素，用于在对衬底上显示彩色画面。偏光器分别形成在阵列衬底和对衬底的外表面上，其中其偏光轴相互正交。
在阵列衬底的外围区，具有诸如TFT之类的驱动晶体管的驱动电路部分用于向开关晶体管提供开关信号。即，通过驱动由来自外部信号源的驱动信号控制的开关晶体管来显示画面。
背光单元1在液晶显示面板21中被实现为光源，然后将液晶显示面板21包含在外壳22中。从光元件7发射的光被引入光导板3，然后转换成发射到液晶显示面板21的平面光。通过在液晶显示面板21中传送光来显示字符和画面。
本发明不直接限于上述实施例。实际上，可在不背离本发明的精神的情况下修改结构元件。可通过适当组合实施例中公开的结构元件来作出各个发明。例如，可从实施例中公开的所有结构元件中省略某些结构元件。此外，可适当组合不同实施例中的结构元件。

Claims (20)

1.一种背光单元，包括：
具有矩形形状的光导板，所述光导板包括相互面对的第一和第二边缘；
具有向所述光导板的第一边缘发射光的光元件的光源，所述光导板将来自所述光源的入射光发射到液晶显示面板作为平面光源；以及
整体形成以围绕所述光导板的弹性框，所述弹性框包括相互面对的第一和第二框元件，
其中所述光源被安装到所述弹性框的第一框元件，且所述第二框元件包括夹子部分，用于夹紧所述光导板的第二边缘。
2.如权利要求1所述的背光单元，其特征在于，所述弹性框的第二框元件包括延伸到所述弹性框的内部的底板、连接到所述底板的侧壁且在所述侧壁上具有尖峰元件、以及在所述尖峰元件和所述底板之间形成的夹子部分。
3.如权利要求2所述的背光单元，其特征在于，除所述第二框元件的相对端部外，所述尖峰元件沿所述第二框元件的纵向形成。
4.如权利要求3所述的背光单元，其特征在于，所述尖峰元件包括在横截面中切掉的相对边缘。
5.如权利要求1所述的背光单元，其特征在于，所述光源包括具有纵向夹子形状的金属框和安排在所述金属框中的光元件。
6.如权利要求5所述的背光单元，其特征在于，所述弹性框的第一框元件包括延伸到所述弹性框的内部的底板和连接至所述底板的侧壁，且所述金属框被固定在所述侧壁上形成的锁定部件和所述底板之间。
7.如权利要求6所述的背光单元，其特征在于，所述光导板的第一边缘通过所述金属框中形成的开口安装到所述金属框，且所述光导板的第二边缘安装到所述弹性框的第二框元件的夹子部分。
8.如权利要求3所述的背光单元，其特征在于，所述尖峰元件由多个片形成。
9.如权利要求1所述的背光单元，其特征在于，所述弹性框还包括各自具有夹子部分的第三和第四框元件，且所述光导板通过所述弹性框的所述第三和第四框元件与所述第一和第二框元件来保持。
10.一种背光单元，包括：
具有矩形形状并带有相互面对的第一和第二边缘的光导板；
具有向所述光导板的第一边缘发射光的光元件的光源，所述光导板将来自所述光源的入射光发射到液晶显示面板作为平面光源；
包含所述光源且具有开口的光源容器；以及
整体形成以围绕所述光导板的弹性框，所述弹性框具有相互面对的第一和第二框元件，且所述光源容器被安装到所述弹性框的第一框元件，
其中所述光导板的第一边缘通过所述开口被所述光源容器夹紧，以及
其中用于夹紧所述光导板的第二边缘的夹子部分设置在所述弹性框的第二框元件中。
11.如权利要求10所述的背光单元，其特征在于，所述弹性框的第一和第二框元件各自包括延伸到所述弹性框的内部的底板和连接至所述底板的侧壁，且尖峰元件设置在所述第二框元件的侧壁上，以及
其中所述光源容器被固定在所述第一框元件的侧壁上设置的锁定部件和所述第一框元件的底板之间，且所述第二框元件的夹子部分形成在所述尖峰元件和所述底板之间。
12.如权利要求11所述的背光单元，其特征在于，除所述第二框元件的两端部外，所述尖峰元件沿所述弹性框的第二框元件的纵向形成，且所述尖峰元件具有在横截面中切掉的相对端。
13.一种液晶显示装置，包括：
具有在一对衬底之间的液晶层的液晶显示面板；
用于照亮所述液晶显示面板的光导板，所述光导板具有矩形形状且包括相互面对的第一和第二边缘；
具有向所述光导板的第一边缘发射光的光元件的光源，所述光导板将来自所述光源的入射光发射到所述液晶显示面板作为平面光源；
围绕所述光导板的弹性框，所述弹性框包括相互面对的第一和第二框元件，且所述第一和第二框元件各自包括底板和连接到所述底板的侧壁；
沿所述第二框元件设置在所述第二框元件的侧壁的中间区处的尖峰元件，所述尖峰元件与所述底板一起形成夹子部分以夹紧所述光导板的第二边缘；以及
安装到所述第一框元件的光源容器以包含光源，所述光源容器具有开口面向所述第二框元件的夹子形状，
其中所述光导板的第一边缘安装到设置在所述第一框元件中的光源容器，且所述光导板的第二边缘被所述第二框元件的夹子部分夹紧。
14.如权利要求13所述的液晶显示装置，其特征在于，所述光源容器在所述第一框元件的侧壁的中间区处设置的锁定部分和所述第一框元件的底板之间固定在所述第一框元件中。
15.如权利要求13所述的液晶显示装置，其特征在于，除所述第二框元件的两端部外，所述尖峰元件沿所述第二框元件的纵向形成，且所述尖峰元件的两端分别在横截面中被切掉。
16.一种用于组装具有光导板和向所述光导板发射光的光源的背光单元的方法，包括：
提供具有相互面对的第一和第二框元件的弹性框，用于保持所述光导板和所述光源，所述第一和第二框元件中的每一个具有底板和构造在所述底板上的侧壁，所述第二框元件的侧壁具有设置在所述侧壁的中间区中的尖峰元件，且所述尖峰元件与所述底板形成夹子部分；
提供包含光源的光源容器，所述光源容器具有含开口的夹子形状；
将所述光源容器安装在所述第一框元件中；
在由所述尖峰元件和所述底板形成的夹子部分中夹紧所述光导板；
将所述光导板的第一边缘临时固定到所述光源容器中；
使所述第二框元件沿向外的方向张开同时关于所述第二框元件的轴扭曲所述第二框元件；
将所述光导板的第二边缘安装到所述张开且扭曲的第二框元件；以及
在包含所述光导板后，将所述张开且扭曲的第二框元件重新构造成原始形状。
17.如权利要求16所述的组装背光单元的方法，其特征在于，除所述第二弹性框元件的端部外，所述尖峰元件沿所述第二弹性框元件的纵向形成。
18.如权利要求17所述的组装背光单元的方法，其特征在于，所述尖峰元件的相对端在横截面中被切掉。
19.如权利要求16所述的组装背光单元的方法，其特征在于，还包括：
提供包括金属框的所述光源容器；以及
将所述金属框在所述第一框元件的侧壁的中间区处设置的锁定部分和所述第一框元件的底板之间固定在所述第一框元件中。
20.如权利要求16所述的背光单元，其特征在于，所述弹性框还包括各自具有夹子部分的第三和第四框元件，且所述光导板通过所述弹性框的所述第三和第四框元件与所述第一和第二框元件来保持。
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