CN102411230A - 背光单元及具有其的液晶显示器 - Google Patents

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赵虔皓
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李启薰
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Abstract

本发明提供一种背光单元以及具有其的液晶显示器。该液晶显示器包括：液晶面板、设置在液晶面板下方的导光板和发射光到导光板的至少一个侧表面的光源单元。光源单元包括光源元件，该光源元件邻近导光板的该至少一个侧表面设置并发射入射到导光板的至少一个侧表面上的光。印刷电路板邻近导光板的下表面设置并支撑光源元件。

Description

背光单元及具有其的液晶显示器
技术领域
根据示范性实施方式的装置涉及液晶显示器，在该液晶显示器中的背光单元具有改进的结构。
背景技术
液晶显示器是利用液晶的透射率根据施加电压的变化而把从各种装置供应的电信号转换和传输为视觉信息的电学装置。作为典型实例，广泛使用平板显示器，其表现出低功耗并方便携带，但是它不是自发光的，因此需要单独的光源。
液晶显示器可能需要背光单元以向用于形成图像的液晶面板提供光。背光单元包括用作光源的灯、光学构件和其他结构构件，光学构件诸如反射片、导光板、漫射片、棱镜片和保护片，其他结构构件诸如模框，但是可以根据背光单元的尺寸和功能来改变所列元件。光源的其他实例包括冷阴极荧光灯(CCFL)、外部电极荧光灯(EEFL)和发光二极管(LED)。
发明内容
一个或多个实施方式提供一种液晶显示器，其中背光单元具有改进的构造以实现超窄的镶条(bezel)设计。
一个或多个实施方式还提供一种液晶显示器，在该液晶显示器中，背光单元具有改进的构造以改善局部背光调节性能。
根据一示范性实施方式的一方面，提供一种液晶显示器，包括液晶面板、发射光的光源单元和包括至少一个侧表面的导光板，通过该至少一个侧表面从光源单元接收光，其中导光板发射光到液晶面板，其中光源单元包括多个光源元件和印刷电路板，多个光源元件发射光并邻近导光板的该至少一个侧表面设置；印刷电路板支撑光源单元并邻近导光板的下表面设置。
液晶显示器还可以包括下盖，该下盖包括支撑导光板的底部，印刷电路板可以设置在导光板与底部之间。
液晶显示器还可以包括上盖，该上盖包括覆盖液晶面板的边(rim)的镶条部，镶条部的内边缘可以位于基本相应于导光板的外边缘的位置。
镶条部的宽度可以为约3至10mm。
导光板可以包括上表面，该上表面包括多个脊，多个脊是棱镜形和透镜形之一。
液晶显示器还可以包括设置在液晶面板与导光板之间的棱镜片，棱镜片可以包括在一方向延伸的多个棱镜形脊，该方向与导光板的脊延伸的方向一致。
从光源元件发射的光可以沿一方向发射，该方向与导光板的脊延伸的方向基本一致。
从光源元件发射的光可以沿一方向发射，该方向与棱镜片的脊延伸的方向基本一致。
液晶显示器还可以包括设置在导光板上方并光学混合入射在其上的光的漫射板。
液晶显示器还可以包括堆叠在导光板上的多个光学片，漫射板可以提供在多个光学片中的第一光学片与多个光学片中的第二光学片之间。
印刷电路板可以由金属制成并可以将光源元件产生的热传递到下盖的底部。
液晶显示器还可以包括支撑液晶面板和导光板的盖组件，盖组件可以包括限定盖组件的外部的上盖和下盖以及设置在上盖与下盖之间的中间支撑构件，中间支撑构件支撑导光板。
中间支撑构件可以包括主体和挤压部，挤压部可以设置在液晶面板与导光板之间，并可以从相应于导光板的外边缘的位置向内突出。
挤压部的从导光板的边缘向内突出的宽度可以为约2至3mm。
中间支撑构件的主体可以接触光源元件并可以将光源元件产生的热传递到中间支撑构件的外表面。
液晶显示器还可以包括设置在液晶面板与导光板之间的多个光学片。
液晶显示器还可以包括设置在导光板下方的反射片。
根据另一实施方式的一方面，提供一种背光单元，其包括导光板、发射光并布置得面对导光板的至少一个侧表面的多个光源元件、和支撑多个光源元件并设置得面对导光板的下表面的印刷电路板。
根据另一示范性实施方式的一方面，提供一种液晶显示器，包括液晶面板、设置在液晶面板下方的多个光学片、设置在光学片下方的导光板、设置在导光板下方的反射片、发射光到导光板的至少一个侧表面的光源单元、和盖组件，盖组件支撑液晶面板、光学片、导光板、反射片和光源单元，其中光源单元包括多个光源元件和印刷电路板，多个光源元件设置在盖组件的侧壁与导光板的至少一个侧表面之间，其中多个光源元件发射光到导光板的至少一个侧表面，印刷电路板支撑多个光源元件并设置在盖组件的底部与导光板的下表面之间。
导光板可以包括上表面，该上表面包括为棱镜形和透镜形中至少之一的多个脊。
光学片可以包括棱镜片，棱镜片包括一方向延伸的多个棱镜形的脊，该方向与导光板的脊延伸的方向相同。
液晶显示器还可以包括设置在导光板上方的漫射板，其中漫射板光学混合入射到其上的光。
盖组件可以包括覆盖液晶面板的边的镶条部，其中镶条部的内边缘可以设置在基本相应于导光板的外边缘的位置。
盖组件可以包括设置在液晶面板与光学片之间的挤压部，挤压部可以从光学片的外边缘向内突出。
附图说明
结合附图，这些和/或其他方面将通过对示范性实施方式的下列描述变得明显且更容易理解，在附图中：
图1是根据一示范性实施方式的装配的液晶显示器的透视图；
图2是图1的液晶显示器的分解透视图；
图3是沿图1的线A-A截取的截面图；
图4是根据一示范性实施方式的包括棱镜导光板的背光单元的图示；
图5是根据另一示范性实施方式的包括透镜导光板的背光单元的图示；
图6是示出图1的液晶显示器中的光行进路径的图示；
图7是示出图1的液晶显示器中的光行进路径的图示；
图8是根据另一实施方式的液晶显示器的分解透视图；
图9是图8的液晶显示器的截面图；
图10是示出图8中的液晶显示器中的光行进路径的图示；以及
图11是示出图8中的液晶显示器中的光行进路径的图示。
具体实施方式
现在将详细参考实施方式，实施方式的实例在附图中示出，其中相似的附图标记通篇指代相似的元件。
在下文，将参考附图详细描述根据实施方式的液晶显示器。
图1是根据一实施方式的装配的液晶显示器的组件透视图，图2是图1的液晶显示器的分解透视图，图3是沿图1的线A-A截取的截面图，图4是根据一实施方式的包括棱镜导光板的背光单元的图示，图5是根据另一实施方式的包括透镜导光板的背光单元的图示。
如图1至图5所示，液晶显示器10可以包括液晶面板20、背光单元30和围绕上述部件的盖组件80。液晶面板20可以作为液晶显示器10的显示单元。
根据液晶面板20的现有技术的构造，液晶在两个薄玻璃基板之间的窄间隙中被充电，电压通过透明电极被施加到液晶以改变液晶分子的配向方向，从而选择性地透射光或反射光，由此使得能够形成图像。
背光单元30可以设置在液晶面板20之下以给液晶面板20提供光。背光单元30可以包括导光板40、光源单元50、光学片60和反射片70。
导光板40可以由丙烯基(acryl-based)树脂制成，并可以具有大致六面体的形状。
导光板40可以在其下表面43上提供有各种图案。导光板40的图案用于干扰引入导光板40的光的全内反射，因此确保自导光板40上表面42的更均匀的光发射。从导光板40的上表面42发射的光可以定义表面光源。
导光板40的上表面42可以设置有棱镜形式的脊(ridge)(图4)或透镜形式的脊(图5)。棱镜形或透镜形的脊可以在导光板40的水平方向或竖直方向纵向延伸。更具体地，棱镜形或透镜形的脊可以形成在导光板40的上表面42，从而在光通过左侧表面41a和右侧表面41b的其一或两者引入导光板40的情况下在导光板40的水平方向上纵向延伸，或者从而在光通过导光板40的前侧表面41c和后侧表面41d的其一或两者引入导光板的情况下在导光板的竖直方向上纵向延伸。图2示出在导光板40的水平方向延伸的棱镜形或透镜形的脊。
光源单元50可以将光供应到导光板40的侧表面41a、41b、41c和41d中的一个或多个。光源单元50可以包括发射光的光源元件51和支撑光源元件51的印刷电路板52。
光源元件51可以靠近导光板40的侧表面41a至41d中的至少一个布置。具体地，光源元件51可以布置得面对导光板40的侧表面41a至41d中的至少一个，从而通过该至少一个侧表面将光直接引入导光板40。
每个光源元件51可以包括发射红光、绿光或蓝光的发光二极管(LED)。光源元件51可以构成多个块，每个块包括发射红光、绿光和蓝光的LED的组合。可以控制被分为多个块的光源元件51，使得能够运用局部背光调节(local dimming)或部分图像控制技术。
光源元件51可以通过钎焊(brazing)固定到印刷电路板52。
印刷电路板52可以靠近导光板40的下表面43设置。更具体地，印刷电路板52可以设置在导光板40与下盖82之间。印刷电路板52可以由塑料或金属制成。具体地，如果印刷电路板52由诸如铝的金属制成，则可以提高印刷电路板52的导热性。在这种情况下，金属性的印刷电路板52可以用于将光源元件51产生的热快速地传递到下盖82，用以将热消散到外部空气。
印刷电路板52可以包括连接到光源元件51的相应电极的图案化布线。印刷电路板52的图案化布线可以用于传输驱动信号到光源元件51。印刷电路板52也可以包括连接到主板(或配电板)82e的连接器53。连接器53可以位于印刷电路板52的上表面或下表面。在附图中，连接器53被示出为位于印刷电路板52的下表面。
光学片60可以包括保护片61、棱镜片62和漫射片63。
保护片61可以提供在棱镜片62上，并可以用于保护对于灰尘、刮擦和其他刺激敏感的棱镜片62。
棱镜片62可以提供在漫射片63上，并可以在垂直于液晶面板20的平面的方向上会聚由漫射片63漫射的光。
棱镜片62的上表面可以提供有棱镜形脊。棱镜形脊可以在棱镜片62的水平方向或竖直方向纵向延伸。这里，棱镜片62的棱镜形脊延伸的方向可以与导光板40的棱镜形脊或透镜形脊的延伸方向一致。
漫射片63可以提供在导光板40上。漫射片63可以包括珠形涂敷层，以漫射从导光板40的上表面42发射的光并将该光供应到液晶面板20。
此外，反射片70可以提供在导光板40下方。反射片70用于反射从导光板40向下全反射的光，以将光引导到导光板40。
盖组件80可以包括上盖81、下盖82和中间支撑构件83。
上盖81可以包括镶条(bezel)部81a和上侧壁81b，下盖82可以包括底部82a和下侧壁82b。
上盖81的镶条部81a可以沿液晶面板20的边(rim)延伸。镶条部81a的末端81a’可以定位得基本相应于导光板40或光学片60的边缘。这可以使液晶面板20的可用成像区域最大化，并可以将镶条部81a的宽度减小到3～10mm范围，导致超窄的镶条设计。
下盖82的底部82a可以支撑反射片70、导光板40和光学片60。下盖82还可以包括其中可以设置印刷电路板52的基板接收部82c。基板接收部82c可以相对于其围绕部缩入。一旦印刷电路板52设置在基板接收部82c中，印刷电路板52就可以通过拧紧螺丝S而被固定到底部82a。
底部82a的基板接收部82c可以具有通孔82d，使得印刷电路板52的连接器53可以通过该通孔82d插入从而暴露于下盖外部。印刷电路板52的连接器53可以连接到主板82e。
上侧壁81b和下侧壁82b可以使用螺丝S彼此拧紧。如此，上盖81和下盖82可以结合。
中间支撑构件83可以包括主体83a和挤压部83b。主体83a可以竖直地定向，使得其顶部可以接触上盖81的镶条部81a，其底部可以被下盖82的底部82a支撑。
主体83a可以由塑料或金属制成。具体地，如果主体83a由金属制成，则主体83a可以容易地将光源元件51产生的热传递到外部。在此情形下，辐射板54可以提供在光源元件51的背部以确保从光源元件51到主体83a的容易的热传递。
挤压部83b可以设置在液晶面板20与光学片60之间以在液晶面板20与光学片60之间提供预定间隙。
挤压部83b可以从液晶面板20的下侧支撑液晶面板20，而且可以从光学片60的上侧向下挤压光学片60。因此，挤压部83b可以将光学片60、导光板40和反射片70牢固地固定到底部82a。
挤压部83b可以从主体83a向内突出适于向下挤压光学片60的宽度。通常，挤压部83b的突出宽度可以在约2-3mm的范围。尽可能多地限制挤压部83b的突出宽度使得能够实现超窄的镶条设计，因为通过减小中间支撑构件83的挤压部83b的突出宽度，上盖81的镶条部81a的厚度也可以减小。
在替代实施方式中，虽然未示出，但是挤压部83b可以设置在导光板40与光学片60之间，并可以用于向下挤压导光板40并将导光板40和反射片70牢固地固定到底部82a。类似地，挤压部83b可以从主体83a突出适于向下挤压导光板40的宽度。通常，挤压部83b的突出宽度可以在约2-3mm的范围。
在下文，将详细描述根据上述实施方式的液晶显示器的操作和效果。
图6和图7是示出根据一实施方式的液晶显示器中光行进路径的示意图。
如图1至图7所示，背光单元30可以给液晶显示面板20提供光。光源元件51可以在接收驱动信号时发光。从光源元件51发射的光可以通过至少一个侧表面41a至41d被引入导光板40。
引入到导光板40的光可以被形成在导光板40的上表面42的棱镜形脊或透镜形脊全内反射。具体地，在光被引入导光板40之后，光在导光板40内被全内反射，由此沿棱镜形脊或透镜形脊传输到相对的侧表面。由于在上述传输和反射期间，在导光板40内全反射的光被图案散射，所以该光随后朝液晶面板20发射。因此，导光板40提供表面光源。
由于导光板40的图案干扰光的全反射，所以从导光板40的上表面42发射的光在透过光学片60时经受光学混合、再反射等，由此提供液晶面板20的背光源。
总之，即使当从光源单元51发射的光通过至少一个侧表面41a至41d被引入导光板40时也不发生热点。即，形成在导光板40的上表面42的棱镜形脊或透镜形脊提高光学混合效果，使得能够限制摩尔纹(moiré)现象(显示器亮度的不均匀)。特别地，如果导光板40的棱镜形脊或透镜形脊的方向与棱镜片62的棱镜形脊的方向一致，则该效果可以加倍。
光源元件51可以被分为多个块，每个块可以被单独控制。例如，第一块B1和第三块B3可以被开启，第二块B2和第四块B4可以被关闭。在此情形下，从第一块B1和第三块B3发射的光可以沿导光板40的设置在相应于第一块B1和第三块B3的位置处的棱镜形脊或透镜形脊被反射，而不移动到相应于第二块B2和第四块B4的外围区域。
总之，可以防止从各个块B1至B4发射的光照亮外围区域，从而可以有效地提供局部背光调节。特别地，如果导光板40的棱镜形脊或透镜形脊的方向与棱镜片62的棱镜形脊的方向一致，则该效果可以加倍。
图8是根据另一实施方式的液晶显示器的分解透视图，图9是图8的液晶显示器的截面图。如图8和图9所示，液晶显示器210可以包括液晶面板220、背光单元230和围绕上述部件的盖组件280。在下文，将省略与图1至图7所示的液晶显示器10相同的构造的描述，并将仅详细描述液晶显示器210的不同构造。
液晶面板220可以作为液晶显示器210的显示单元。背光单元230可以包括导光板240、光源单元250、光学片260、反射片270和漫射板290。
导光板240可以由丙烯基树脂制成，并可以具有大致六面体的形状。
导光板240可以在其下表面243提供有各种图案。导光板240的图案干扰引入导光板240的光的全内反射，因此从导光板240的上表面242提供光的均匀发射。光从导光板240的上表面242发射，使得导光板240定义表面光源。
根据本实施方式，导光板240的上表面242没有棱镜形脊透镜形脊。导光板240的上表面242可以是平滑表面。在本实施方式中，漫射板290可以提供在导光板240上方。
漫射板290可以设置在导光板240与光学片260之间。漫射板290可以引起未被引入导光板240的光的混合。漫射板290的厚度可以根据摩尔纹(显示器亮度的不均匀)的程度被自由选择。例如，如果摩尔纹问题严重，则可以使用厚的漫射板，如果存在小的摩尔纹问题，则可以使用薄的漫射板。
光源单元250可以供应光到导光板240的侧表面241a、241b、241c和241d中的一个或多个。光源单元250可以包括发光的光源元件251和支撑光源元件251的印刷电路板252。
光源元件251可以靠近导光板240的侧表面241a至241d中的至少之一布置。具体地，光源元件251可以布置得面对侧表面241a至241d中的一个或多个，以通过一个或多个侧表面将光直接引入导光板240。
印刷电路板252可以靠近导光板240的下表面243设置，更具体地，可以设置在导光板240与下盖282之间。印刷电路板252可以由塑料或金属制成。具体地，如果印刷电路板252由诸如铝的金属制成，则可以提高印刷电路板252的导热性。在此情形下，金属性的印刷电路板252可以将光源元件251产生的热快速传递到下盖282以将热消散到外部空气。
光学片260可以包括保护片261、棱镜片262和漫射片263。
反射片270可以设置在导光板240下方。反射片270可以用于反射从导光板240的上表面全反射的光，以将该光引导到导光板240。
盖组件280可以包括上盖281、下盖282和中间支撑构件283。
上盖281可以包括镶条部281a和上侧壁281b。下盖282可以包括底部282a和下侧壁282b。
中间支撑构件283可以包括主体283a和挤压部283b。主体283a可以竖直地定位，使得其顶部支撑上盖281的镶条部281a，其底部被下盖282的底部282a支撑。在本实施方式中，主体283a可以在中央提供有台阶部283c。台阶部283c可以用于支撑漫射板290。具体地，台阶部283c可以位于导光板240的外边缘区，以支撑漫射板290的从导光板240的边缘向外延伸的部分。
在替代实施方式中，虽然未示出，但漫射板290可以设置在光学片260之间。例如，漫射板290可以设置在漫射片263与棱镜片262之间，或者在棱镜片262与保护片261之间。
挤压部283b可以设置在液晶面板220与光学片260之间，并可以在液晶面板220与光学片260之间提供预定间隙。
在下文，将详细描述本实施方式的液晶显示器的操作和效果。
图10和图11是示出根据一实施方式的液晶显示器中光行进路径的图示。
背光单元230可以提供光到液晶面板220。光源元件251可以在接收驱动信号时发光。从光源元件251发射的光可以通过侧表面241a至241d中的至少之一被引入导光板240。
通过侧表面241a至241d中的至少之一被引入导光板240的光可以通过在导光板240内的全内反射被传输到相对侧表面。由于光在导光板240内被全内反射，所以光被设置在导光板240下表面上的图案散射，使得一些光从导光板240朝液晶面板220发射。因此，导光板240作为表面光源。而且，从导光板240上表面242发射而未在导光板240内被全反射的光可以被漫射板290光学混合。由于导光板240的图案干扰光的全内反射，所以从导光板240的上表面242发射的光在透过光学片260时经受光学混合、再反射等。因此，提供液晶面板220的背光源。
总之，即使当从光源元件251发射的光通过侧表面241a至241d中的至少一个被引入导光板240时，也不发生热点。即，漫射板290和光学片260提供光的光学混合，使得能够限制摩尔纹现象(显示器亮度的不均匀)。
光源元件251可以被分为多个块，每个块可以被单独控制。例如，第一块B1和第三块B3可以被开启，第二块B2和第四块B4可以被关闭。在此情形下，从第一块B1和第三块B3发射的光照亮与第一块B1和第三块B3相应的区域，而不照亮与第二块B2和第四块B4相应的外围区域。
结果，可以防止从各个块B1至B4发射的光照亮外围区域，从而可以有效地提供局部背光调节。
从上述描述明显的是，根据一实施方式的液晶显示器尽管具有超窄的镶条，但是没有摩尔纹，导致图像质量的提高。
此外，可以实现更有效的局部背光调节，导致对比度的提高，因此提高图像质量。
虽然已经示出并描述了一些实施方式，但是本领域技术人员将理解，可以在这些实施方式中进行改变而不脱离本发明构思的原理和精神，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (15)

1.一种液晶显示器，包括：
液晶面板；
光源单元，发射光；和
导光板，包括至少一个侧表面，所述至少一个侧表面从所述光源单元接收光并传输光到所述液晶面板；
其中所述光源单元包括：
多个光源元件，发射光并邻近所述导光板的所述至少一个侧表面设置；和
印刷电路板，支撑所述光源元件并邻近所述导光板的下表面设置。
2.根据权利要求1所述的液晶显示器，还包括支撑所述导光板的底部，其中所述印刷电路板设置在所述导光板与所述底部之间。
3.根据权利要求1所述的液晶显示器，还包括覆盖所述液晶面板的边的镶条部，其中所述镶条部的内侧端设置在基本相应于所述导光板的外边缘的位置处。
4.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中所述导光板包括上表面，所述上表面包括多个脊，所述多个脊是棱镜形和透镜形之一。
5.根据权利要求4所述的液晶显示器，还包括设置在所述液晶面板与所述导光板之间的棱镜片，
其中所述棱镜片包括在与所述导光板的所述脊延伸的方向相同的方向上延伸的多个棱镜形脊。
6.根据权利要求4所述的液晶显示器，其中从所述光源元件发射的光沿一方向发射，该方向与所述导光板的脊延伸的方向基本一致。
7.根据权利要求5所述的液晶显示器，其中从所述光源元件发射的光沿一方向发射，该方向与所述棱镜片的棱镜形脊延伸的方向基本一致。
8.根据权利要求1所述的液晶显示器，还包括漫射板，该漫射板设置在所述导光板上方并光学混合入射在其上的光。
9.根据权利要求3所述的液晶显示器，其中所述印刷电路板由金属制成并将所述光源元件产生的热传递到所述底部。
10.根据权利要求1所述的液晶显示器，还包括支撑所述液晶面板和所述导光板的盖组件，
其中所述盖组件包括：
上盖和下盖，限定所述盖组件的外部；和
中间支撑构件，设置在所述上盖和所述下盖之间，所述中间支撑构件支撑所述导光板。
11.根据权利要求10所述的液晶显示器，其中：
所述中间支撑构件包括主体和挤压部；以及
所述挤压部设置在所述液晶面板与所述导光板之间，并从相应于所述导光板的外边缘的位置向内突出。
12.根据权利要求11所述的液晶显示器，其中所述中间支撑构件的所述主体接触所述光源元件并将所述光源元件产生的热传递到所述中间支撑构件的外表面。
13.一种背光单元，包括：
导光板；
多个光源元件，发射光并布置得面对所述导光板的至少一个侧表面；和
印刷电路板，支撑所述多个光源元件并布置得面对所述导光板的下表面。
14.根据权利要求1所述的液晶显示器，还包括支撑所述液晶面板、导光板和光源单元的盖组件，
其中：
所述光源元件设置在所述盖组件的侧壁与所述导光板的所述至少一个侧表面之间，并发射光到所述导光板的所述至少一个侧表面；和
所述印刷电路板设置在所述盖组件的底部与所述导光板的所述下表面之间，并支撑所述光源元件。
15.根据权利要求14所述的液晶显示器，其中：
所述盖组件包括设置在所述液晶面板与所述光学片之间的挤压部；和
所述挤压部从相应于所述光学片的外边缘的位置向内突出。
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