CN1501142A - 背光组件、液晶显示装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种液晶显示装置，包括：显示图像的液晶显示面板；安装在液晶显示面板后面且彼此隔开的多个光导板；以及具有向各光导板发射光线的灯组件的背光组件。如前所述，本发明提供了能提高亮度、减小厚度、消除液晶显示面板上亮线和瀑布现象、且能降低制造成本的背光组件和液晶显示装置。

Description

背光组件、液晶显示装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种液晶显示装置，更具体地涉及一种具有如下优点的液晶显示装置，它可以提高亮度、减小厚度，同时消除亮线以及瀑布现象并降低制造成本。
背景技术
液晶显示器是一种利用液晶调制光的显示装置，或者，液晶显示器是如下一种装置：其通过施加电压到具有微粒排列的液晶粒子上而使液晶粒子重新排列，从而将液晶粒子重排所产生的例如双折射、环绕偏振、二向色性以及光散射的光学特性变化转变成视觉变化。
液晶显示装置需要附加的光源或背光组件来发射光到液晶显示面板，因为液晶显示装置是一种光接收显示装置，通过调节从外部接收的光量来进行显示。这里，液晶显示装置根据背光组件的结构可分为边缘型液晶显示装置和直下(direct-down)型液晶显示装置。
首先，液晶显示装置的边缘型背光组件包括安装在导光的光导板各侧的灯，尽管边缘型具有如较好的光均一性、较长的使用寿命且对液晶显示装置的扁平化具有更好的适应性的优点，但是因为它在大尺寸LCD中的亮度不如直下型背光组件好，所以通常用于小尺寸液晶显示装置，如便携式电脑或台式电脑的监视器。
同时，直下型背光组件主要用于具有大屏幕、需要高亮度的液晶显示装置，因为它与边缘型背光组件相比具有更高的光利用率。
以下将描述传统的直下型液晶显示装置。此外，“后”指的是朝向反射器的方向，而“前”指的是朝向液晶显示板的方向，除非另有描述。
如图1所示，传统的直下型液晶装置100包括：显示图像的液晶显示面板110；设置在液晶显示面板后面的背光组件120，它发射光到液晶显示面板110；传送视觉信号到液晶显示面板110的PCB(印刷线路板)140；以及覆盖液晶显示面板110前边沿的前底盘160。
液晶显示面板110包括：第一面板114，由如TFT(薄膜晶体管)的开关元件和像素电极形成；第二面板112；以及插入在第一面板114和第二面板112之间的液晶(未示出)。这里，由PCB140施加的视觉信号通过驱动集成电路(未示出)被传送到第一面板114上的薄膜晶体管。因此，施加了电信号的液晶用背光组件120发出的光来显示图像。
背光组件120包括：发射光的灯121；安装在灯121后面的反射器122；光学薄片层123，它具有漫射板123a和设置在灯121上方并与反射器122隔开的棱镜片123b；以及支撑架124，容纳并支撑反射器122和光学薄片层123。
反射器122安装在光学薄片层123的后面，并与光学薄片层123隔开。进一步地，多个灯121安装在反射器122的前侧。反射器122可通过将灯121发出的部分光向后反射到光学薄片层123，使光的损失减到最低。
支撑架124包括：前框架126，覆盖光学薄片层123的前沿；后支撑架125，结合在前框架126的后部。支撑架在前框架126和后框架125之间形成的容纳空间内容纳并支撑光学薄片层123和反射器122。
同时，液晶显示面板110安装在支撑架124的前方，紧紧地支撑着液晶显示面板110的后边沿。此外，反射器122后部设置了转换器(未示出)，其将从外部施加的直流电转换为交流电，以提供交流电流给灯121。
PCB140通过FPC150(柔性印刷电路)连接到第一面板114。连接到第一面板114的FPC150在支撑架124内侧的每个拐角上折叠了两次，将与FPC150另一端相连的PCB140安装到后框架125的后部。
传统直下型液晶显示装置100具有如下缺点：
首先，如图2所示，传统直下型液晶显示装置100具有这一缺点：亮线出现在灯121正前方区域“a”上时比出现在灯121之间的空间前方区域“b”上的更亮。
其次，要防止由于每个灯121亮度差异而导致的亮线，在灯121与光学薄片层123之间的距离“Q”就必须增加，这使得液晶显示装置100的扁平化更加困难。此外，在灯121之间的距离“P”减小的情况下，也可以防止液晶显示面板110上亮线的出现，但它还具有不利之处，即它会增加制作成本，消耗更多能量。
第三，在传统直下型液晶显示装置100中，光学薄片层123后部的灯121辐射出热的同时发射出光。灯121所辐射的热会使液晶显示面板110和光学薄片层123的性能降低，结果，降低了液晶显示装置100的亮度。图3表示在传统直下型液晶显示装置100运行期间，亮度随时间推移变化的曲线。这里，图3中的“A”表示灯121亮度随时间推移的变化，图3中的“B”表示液晶显示装置100完全装配后所测得的亮度变化。可以推断，在液晶显示装置100完全装配后，由LCD面板110或光学薄片层123性能降低而导致的亮度减弱，要比未装配时灯121自身亮度的减弱更严重。
第四，还具有如下缺点，即当转换器安装在靠近灯121后部的反射器122后部来运转灯121时，在灯121驱动频率和转换器驱动频率彼此相近的区域上，由于互相干扰，液晶显示面板110上会出现瀑布现象。ITO(锡铟氧化物)片123c安装在漫射板123a的前方来解决这一问题，然而，ITO片123c的低透射率会降低液晶显示装置100的亮度，增加液晶显示装置100的制造成本。
第五，在直下型液晶显示装置100中，前底盘160和支撑架124应该可拆卸，从而打开并替换多个灯121中破碎的灯。
发明内容
因此，本发明的一个方面就是要提供一种具有如下优点的液晶显示装置，它可以提高亮度、减小厚度，同时消除亮线以及瀑布现象并降低制造成本。
本发明的其他方面和优点将部分地在下面的描述中得到阐述，部分地从描述中变得清楚，或可从本发明的实施中得到了解。
本发明的前述及其他方面可通过提供这种液晶显示装置来获得，它包括：显示图像的液晶显示面板；安装在液晶显示面板后面且彼此隔开的多个光导板；具有向各光导板发射光线的灯组件的背光组件。
根据本发明的一个方面，背光组件进一步包括：安装在光导板之间的隔离部件，以便将光导板安装成彼此隔离；以及模制框架，覆盖安装在光导板相对端上的灯组件。
根据本发明的一方面，背光组件进一步包括设置在最低光导板后部、反射光线的反射器，该最低光导板安装在其他光导板的下方。
根据本发明的一方面，背光组件进一步包括安装在隔离部件和各光导板之间的辅助反射器板。
根据本发明的一方面，隔离部件包括阻塞突起，防止辅助反射器板在水平方向上朝内侧移动。
根据本发明的一方面，背光组件进一步包括光漫射器，设置在各光导板彼此面向光导板的表面上。
根据本发明的一方面，背光组件进一步包括光漫射器，设置在光导板面向液晶显示面板的表面上，或者光导板与面向液晶显示面板的表面相对的表面上。
根据本发明的一方面，光漫射器是形成在光导板表面上的凸凹图案。
根据本发明的一方面，光漫射器是形成在光导板表面上的凸凹图案。
根据本发明的一方面，灯组件包括：灯；以及灯反射器，阻止灯光辐射到与光导板相反的方向。
根据本发明的一方面，液晶显示装置进一步包括前框架，安装在液晶显示面板和位于其他光导板上面的最高光导板之间。
根据本发明的一方面，液晶显示装置包括：操作液晶显示面板的PCB；连接液晶显示面板和PCB的FPC，其在背光组件的边沿折叠，并将PCB安装在背光组件外围的一侧上。
根据本发明的另一方面，上述以及其他方面还可通过提供一种液晶显示装置的制造方法来获得，该方法包括：提供模制框架，它由隔离部件隔开，由前容纳空间和后容纳空间构成；将第二光导板装入模制框架的后容纳空间；将反射器安装在第二光导板的后面；将第一光导板装入模制框架的前容纳空间；并将灯组件插入到模制框架与第一光导板和第二光导板之间所形成的相对空间中的任一个内。
根据本发明的一方面，液晶显示装置的制造方法进一步包括：将光学薄片层放置在第一光导板的前方；安装前框架，与第一光导板和光学薄片层的前边沿紧密接触。
根据本发明的一方面，液晶显示装置的制造方法进一步包括覆盖模制框架的后容纳区。
根据本发明的一方面，灯组件滑动地插入到在模制框架与第一光导板和第二光导板外围之间形成的空间中。
根据本发明的一方面，灯组件滑动地插入到在模制框架与第一光导板和第二光导板外围之间形成的空间中。
根据本发明的一方面，灯组件滑动地插入在模制框架与第一光导板和第二光导板外围之间形成的空间中。
根据本发明的另一方面，上述和其他方面还可通过提供一种背光组件来获得，该背光组件安装在液晶显示装置的液晶显示面板的后面，它包括：多个光导板，安装在液晶显示面板的后面，彼此相互隔开；以及灯组件，向各光导板发射光线。
附图说明
本发明的上述和/或其他方面及优点，将从下面结合附图对实施例的描述中变得更清楚和更易于理解，附图中：
图1是传统液晶显示装置的示意图；
图2示出图1中液晶显示装置背光组件的光分布；
图3是在图1液晶显示装置操作期间光亮度随时间推移而变化的曲线图；
图4是根据本发明第一实施例的液晶显示装置剖视图；
图5是根据本发明第二实施例的液晶显示装置剖视图；
图6是根据本发明第三实施例的液晶显示装置剖视图；
图7-10示出根据本发明第二实施例的背光组件的安装；
图11-13示出根据本发明实施例的液晶显示装置的显示特性。
具体实施方式
现在详细说明本发明的实施例，其示例在附图中示出，其中相同的附图标记始终代表相同的元件。下面参考附图描述实施例，以解释本发明。
如图4所示，根据本发明第一实施例的液晶显示装置1包括：显示图像的液晶显示面板10；设置在液晶显示面板10后面的背光组件20，其发射光线到液晶显示面板10上；向液晶显示面板10施加可视信号的PCB(印刷电路板)40；以及覆盖液晶显示面板10前外围的前底架60。
液晶显示面板10包括：第一面板14，由如TFT(薄膜晶体管)的开关元件和像素电极构成；第二面板12；以及插入在第一面板14和第二面板12之间的液晶(未示出)。这里，由PCB40施加的视觉信号通过驱动IC(未示出)传送给第一面板14上的薄膜晶体管上。因此，施加了电信号的液晶通过背光组件20发出的光来显示图像。
背光组件20包括：第一光导板21和第二光导板22，安装在液晶显示面板10的后面，彼此隔开；第一灯组件23和第二灯组件24，安装在光导板21和22相对端的至少一侧上，向各自的光导板21和22发射光。
第一光导板21和第二光导板22由隔离部件25彼此平行地隔开。灯组件23和24由模制框架28支撑，并使得灯组件在光导板21和22的相对两端上由模制框架28覆盖和容纳。这里，隔离部件25的作用是通过隔离第一灯组件23和第二灯组件24来防止两个灯组件23和24之间的电干扰。此外，模制框架28的内部空间被隔离部件25划分为前容纳空间和后容纳空间。本发明的实施例采用了集成有隔离部件25的模制框架28。
第一光导板21容纳在模制框架28的前容纳空间，方式为第一光导板21的后部由隔离部件25紧紧支撑。另外，第二光导板22容纳在模制框架28的后容纳空间，方式为第二光导板22的前部由隔离部件25紧紧支撑。换句话说，第一光导板21和第二光导板22由隔离部件25彼此隔开预定距离，方式为它们分别容纳在前容纳空间和后容纳空间中。
光导板21的后部具有光漫射器21a。当光漫射器21a将第二光导板22和第一灯组件23射出的光向液晶面板10漫射时，光漫射器21a通过将第二光导板22和第一灯组件23射出的光均匀地散播到遍及液晶显示面板10的所有区域，从而来提高液晶显示装置1的亮度。这里，光漫射器21a可设置成第一光导板21后部上的凸凹图案，另外，漫射效果也可通过用光漫射墨水印刷第一光导板21的后部来实现，或者通过将具有光漫射特性的材料插入到第一光导板21中来实现。
此外，光漫射器22a可设置在第二光导板22的前部。设置在第二光导板22上的光漫射器22a最好用与第一光导板21上的光漫射器21a所使用的相同材料和相同形状制成。
第一灯组件23和第二灯组件24分别安装在第一和第二光导板21和22的外围与模制框架28的前后容纳空间内壁之间所形成的空间中。
第一灯组件23和第二灯组件24包括：发射光的灯23a和24a；灯反射器23b和24b，将在第一和第二光导板21和22相反方向上由灯23a和24a发射的光反射回第一光导板21和第二光导板22。第一灯组件23和第二灯组件24如上所述的这种配置把由于在第一光导板21和第二光导板22相反方向上发射的光所引起的光损失降到最低。此外，由于围绕第一和第二光导板21和22外围设置灯23a和24a，通过把安装在背光组件20后部上的转换器(未示出)与灯23a和24a隔离开来，就可消除由交互干扰在液晶显示面板10上产生的瀑布现象。
反射器板26设置在第二光导板22的后部。反射器板26用具有常规反射特性的材料制成，如银熔膜或白膜。因此，反射器板26将经第二光导板22后部传播的光线向第二光导板22反射，从而将由第二灯组件24的灯24a所发射的光的损失降到最低。
这里，反射器板26的后部设置了后框架30，其与模制框架28结合，来保护模制框架28的后容纳空间的后部。此处，后框架30上设有螺孔30a，模制框架28上对应螺孔30a的位置设有螺旋连接部件28a，这样后框架30与模制框架28通过使螺杆90穿过螺孔30a与螺旋连接部件28a相结合而结合在一起。本发明的实施例表示了通过螺杆90与模制框架28相结合的后框架30，但是，还可使用多种连接方法，如钩件连接或粘接元件。
PCB40通过FPC(柔性印刷电路)50连接到液晶显示面板10的第一面板14。连接到第一面板14的FPC50在背光组件20的边沿折叠，来把连接在FPC50另一端的PCB40安装到背光组件20外围的一侧上。
同时，光学薄片层31可设置在第一光导板21的前面，以提高液晶显示面板10的质量。光学薄片层31最好包括：漫射面板31a，将由第一光导板21进入的光在垂直方向上导向液晶显示面板10；以及棱镜片31b，提高液晶显示装置1的亮度。
漫射面板31a可根据光线的折射将在正常水平方向上进入的光导向垂直方向，从而提高液晶显示面板1前面的亮度，因为来自第一光导板21的光线在正常水平方向上的光线数量要多于垂直方向上的光线数量。
棱镜片31b设置在漫射板31a的前方。由于漫射板31a所发射的光是具有宽视角的漫射光，因此棱镜片31b通过减小漫射板31a所发射光的视角，从而提高了液晶显示装置1前面的亮度，降低了功率消耗。
前框架29保护第一光导板21的前沿和光学薄片层31的前沿。图4表示前框架29，它盖住了具有前容纳空间的模制框架28的外壁。然而，前框架29可设置成刚刚接触第一导光板21、光学薄片层31和模制框架28的前部。这里，前框架29与模制框架28用各种类型的连接方式，如螺纹、钩接以及粘接部件相结合，从而覆盖前部。此外，在前框架29的前部还可设置支撑槽29a，来容纳和支撑液晶显示面板10。
图5是根据本发明第二实施例的液晶显示装置1’的剖视图。如图所示，根据本发明第二实施例的液晶显示装置1’包括安装在隔离部件25和第一光导板21后部之间、隔离部件25和第二光导板22前部之间以及第一光导板21前部和前框架29后部之间的辅助反射器板27。因此，它把由灯23a和24a发射的具有预定入射角的光反射向第一光导板21和第二光导板22，从而降低了光的损失。
在此，设有辅助反射器板27的隔离部件25’最好由阻塞突起25a构成，从而防止辅助反射器板27在水平方向上向内侧移动。此外，前框架29的后侧最好由阻塞突起29b构成，来防止辅助反射器板27的移动。
图6是根据本发明第三实施例的液晶显示装置1”的剖视图。根据本发明第三实施例的液晶显示装置1”在第二光导板22’后部为第二光导板22’设置了光漫射部件22a’。
以下将参考图7-10来描述根据本发明第二实施例的液晶显示装置1’的安装过程。
首先，如图7所示，模制框架28放在预定的工作台上，其方式为集成了隔离部件25’的模制框架28的后容纳空间面向上方。第二光导板22放置在隔离部件25’上，从而把第二光导板22装入模制框架28的后容纳空间中，接着把反射器板26安装在第二光导板22上。
在完成上述过程之后，如图8所示，随着第二光导板22和反射器板26装入后容纳空间中，后框架30覆盖模制框架28的后容纳空间。在此，如上所述，后框架30可通过螺杆90来与模制框架28相结合。
在完成了后框架30的联结之后，如图9和10所示，模制框架28倒过来放置，这样前容纳空间就面向上方了。第一光导板21放置在模制框架28的隔离部件25’上，从而把第一光导板21装入模制框架28的前容纳空间，接着光学薄片层31安装在第一光导板21上。前框架29紧紧地安装在第一光导板21和光学薄片层31的外侧。
在完成前框架29的安装之后，灯组件23和24插入模制框架28和第一、第二光导板21、22外侧之间所形成的空间中，完成背光组件的安装。在此，灯组件23和24滑动地插入到模制框架28和第一、第二光导板21、22外侧之间所形成的空间中。用这种方式，把灯组件23和24设置成可以滑动地插入模制框架28和第一、第二光导板21、22外侧之间所形成的空间中，因而无需拆卸背光组件20就能替换灯23a和24a。
同时，辅助反射器板27可以通过与上述灯组件23和24相同的方式，在插入灯组件23和24之前或之后，通过将其滑入模制框架28和第一、第二光导板21、22之间的空间中来安装。
在根据上述过程完成背光组件20的安装之后，液晶显示面板10插入到前框架29的支撑槽29a中，从而被放置在背光组件20的前部。最后，前底架60覆盖液晶显示面板10的前沿。
在上述实施例中，液晶显示装置1、1’和1”包括两块光导板21和22，然而它们也可包括三块以上彼此隔开的光导板。
此外，第一和第二灯组件23和24分别安装在第一和第二光导板21和22相对的端部，然而，灯组件也可设置在各光导板相对端的任意一端，该光导板后部形成倾斜。
在上述实施例中，液晶显示装置1、1’和1”包括光学薄片层31，然而在第一和第二光导板21和22以及各光导板21和22上的光漫射器21a和22a提高了亮度质量的情况下，光学薄片层31并不必须包括漫射板31a和棱镜片31b两者。
以下将对照传统直下型液晶显示装置100来描述根据本发明实施例的液晶显示装置1、1’和1”的优点。
首先，根据本发明实施例的液晶显示装置1、1’和1”与传统直下型液晶显示装置100相比提高了整体亮度。如果光线进入第二光导板22再继续朝光漫射器22a行进，光线就由形成在第一光导板21后表面的光漫射器21a所漫射，然后进入第一光导板21。因此，如图11所示，它与传统直下型液晶显示装置100相比提高了整体的亮度。
此外，根据本发明实施例的液晶显示装置1、1’和1”受灯23a热量的影响较小，因为灯23a安装在光导板的相对侧。图12表示了根据本发明实施例的液晶显示装置1、1’和1”，以及传统直下型液晶显示装置100的温度分布，图13表示了根据本发明的液晶显示装置1、1’和1”随时间推移的亮度变化。如这些图所示，根据本发明的液晶显示装置1、1’和1”减少了灯23a热量的影响，防止了由于热量而降低液晶显示装置1、1’和1”的亮度。
此外，根据本发明的液晶显示装置1、1’和1”比传统直下型显示装置100更薄。在传统直下型液晶显示装置100中，灯121和液晶显示面板110需要彼此隔开，来阻止当灯121安装到液晶显示面板110后部时，由灯121之间亮度变化所引起的亮线。然而，在根据本发明的液晶显示装置1、1’和1”中，除了第一光导板21和第二光导板22所占用的空间以外，不再需要任何其他空间，这就能够减小厚度。另外，根据本发明实施例的液晶显示装置1、1’和1”提供了与传统直下型液晶显示装置100所提供视角一样的视角，而同时它还减小了厚度。
此外，根据本发明实施例的液晶显示装置1、1’和1”与传统直下型液晶显示装置100相比，明显地降低了制造成本，而同时它还提高了产品的质量。传统直下型液晶显示装置100采用价格很高的ITO薄片来消除瀑布现象，而很明显，根据本发明实施例的液晶显示装置1、1’和1”除了设置在第一和第二光导板21和22上的光漫射器21a以外不再需要另外的漫射片。因此，它明显地降低了制造成本。
如前所述，本发明提供了能提高亮度、减小厚度、消除液晶显示面板上亮线和瀑布现象、且能降低制造成本的背光组件和液晶显示装置。
尽管这里表示和描述了本发明的一些实施例，本领域普通技术人员可以理解，在不脱离本发明的原理和精神的前提下可对这些实施例中作出改变，本发明请求保护的范围由附权利要求及其等价物限定。

Claims (19)

1.一种液晶显示装置，包括：
液晶显示面板，显示图像；
多个光导板，安装在液晶显示面板后面且彼此隔开；和
背光组件，具有向各光导板发射光线的灯组件。
2.根据权利要求1的液晶显示装置，其中，背光组件进一步包括：
隔离部件，安装在光导板之间，用以将光导板安装成彼此隔离；以及
模制框架，覆盖安装在光导板相对端上的灯组件。
3.根据权利要求1的液晶显示装置，其中，背光组件进一步包括设置在最低光导板后部上并反射光线的反射器，该最低光导板安装在其他光导板的下方。
4.根据权利要求2的液晶显示装置，其中，背光组件进一步包括安装在隔离部件和各光导板之间的辅助反射器板。
5.根据权利要求4的液晶显示装置，其中，隔离部件包括阻塞突起，用以防止辅助反射器板在水平方向上朝内侧移动。
6.根据权利要求1的液晶显示装置，其中，背光组件进一步包括光漫射器，设置在各光导板面向其他光导板的表面上。
7.根据权利要求1的液晶显示装置，其中，背光组件进一步包括光漫射器，其设置在光导板面向液晶显示面板的表面或者光导板与面向液晶显示面板的表面相对的表面上。
8.根据权利要求6的液晶显示装置，其中，光漫射器是形成在光导板表面上的凸凹图案。
9.根据权利要求7的液晶显示装置，其中，光漫射器是形成在光导板表面上的凸凹图案。
10.根据权利要求1的液晶显示装置，其中，灯组件包括：
灯；以及
灯反射器，用以阻止灯光辐射到与光导板相反的方向。
11.根据权利要求10的液晶显示装置，进一步包括前框架，其安装在液晶显示面板和位于其他光导板上面的最高光导板之间。
12.根据权利要求1的液晶显示装置，包括：
PCB，用以操作液晶显示面板；以及
FPC，连接液晶显示面板和PCB，在背光组件的边沿折叠，从而将PCB安装到背光组件外围的一侧上。
13.一种液晶显示装置的制造方法，包括：
提供模制框架，它由隔离部件隔开并由前容纳空间和后容纳空间构成；
将第二光导板装入模制框架的后容纳空间；
将反射器安装在第二光导板的后面上；
将第一光导板装入模制框架的前容纳空间；以及
将灯组件插入在模制框架与第一光导板和第二光导板之间所形成的相对空间中的任一个。
14.根据权利要求13的液晶显示装置的制造方法，进一步包括：
将光学薄片层放置在第一光导板的前方；和
安装前框架，从而紧密接触第一光导板和光学薄片层的前边沿。
15.根据权利要求14的液晶显示装置的制造方法，进一步包括覆盖模制框架的后容纳区。
16.根据权利要求13的液晶显示装置的制造方法，其中，灯组件滑动地插入到模制框架与第一光导板和第二光导板外围之间所形成的空间中。
17.根据权利要求14的液晶显示装置的制造方法，其中，灯组件滑动地插入到在模制框架与第一光导板和第二光导板外围之间所形成的空间中。
18.根据权利要求15的液晶显示装置的制造方法，其中，灯组件滑动地插入到在模制框架与第一光导板和第二光导板外围之间所形成的空间中。
19.一种安装在液晶显示装置的液晶显示面板后部的背光组件，包括：
多个光导板，其安装在液晶显示面板的后部且彼此相互隔开；以及
灯组件，向各光导板发射光线。
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