CN1573469B - 用于直接背光照明显示器的背光组件 - Google Patents

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Abstract

一种背光组件包括并行安置在显示屏幕后的多个线性光源。多个线性光源被分成第一组和第二组。属于第一组的线性光源被定向在第一方向上。属于第二组的线性光源被定向在与第一方向相反的第二方向上。背光组件包括用于驱动属于第一组的线性光源的第一倒相衬底以及用于驱动属于第二组的线性光源的第二倒相衬底。第一和第二衬底分别被安置在线性光源的一侧及其相对侧。

Description

用于直接背光照明显示器的背光组件
技术领域
本发明涉及背光组件，更具体地说，涉及用于直接背光照明显示器的背光组件。
背景技术
诸如液晶显示器(LCD)的显示设备一般用作诸如办公自动化(OA)设备的监视器和电视机的监视器的诸多电子设备上，所有应用都需要重量轻、低功率和扁平面板显示器。LCD实质上是一种光转换设备，其本身不发出任何光且通过控制液晶分子的方向状态(其控制光的传播)来显示信息。LCD可以分为三种类型：反射型、半反射型和透射型。反射型LCD使用环境光，并且不需要背光照明。但是，透射型和半反射型LCD需要背光照明。提供一个或多个背光来增强对比度并实现信息的可见性。可以根据显示器的大小和用途而使用不同的照明技术来实现背光照明。
例如，在大多数台式监视器和电视机中，背光照明可以由并行安置的呈冷阴极荧光灯管的形式的若干线性光源来提供，其带有用于提高效率的后反射器和用于提供更多的一致照明光至液晶显示器的光扩散或扩散器层。这种示例在US 2002/0149713 A1(＝JP 14-311418)和US 2002/0149719 A1中公开。对于例如那些在膝上型计算机中使用的较薄显示器，小直径冷阴极荧光灯管位于光导的一端或两端，其把光引导向液晶设备。在JP 04-84122 A中公开了一个示例。
图7和8示出了根据现有技术的LCD 10。图7中的分解图示出了LCD面板12、背光组件14和前盖16。LCD面板12经由传输控制协议(TCP)20被连接至衬底18。图8中的分解图示出了背光组件14。
参考图8，背光组件14包括发光装置22、支撑结构24、反射器板26、扩散器面板28、具有光扩散特征的光学片30和机架32。发光装置22包括并行安置且连接在倒相衬底36与回路衬底38(其通过回路线缆40进行互连)之间的呈冷阴极荧光灯管34的形式的多个线性光源。图9是电路图。
如图9所示，倒相衬底36具有连接至诸如可充电电池(未示出)的直流电源的直流功率输入端口42。倒相衬底36还具有个数与多个冷阴极荧光灯管34对应的多个高交流电压输出连接器44。倒相衬底36还具有控制信号输入端口46。倒相衬底36具有回路端口48。在图9中，参考数字50表示来自可充电电池的直流电压，参考数字52表示地线且参考数字54表示各种倒相控制信号。在倒相衬底36上形成一般由56表示且个数与多个冷阴极荧光灯管34对应的多个倒相电路，作为用于驱动冷阴极荧光灯管34的驱动器。
众所周知，启动和运行冷阴极荧光灯管需要高交流(“ac”)电压。典型的启动电压是大约1000伏AC且典型的工作电压是大约600伏AC。为了从诸如可充电电池的直流电源生成这种高交流电压，倒相电路包括了带有升压器的直流-交流转换器。这种倒相电路在授权给Qian等人的US 6,630,797 B2中描述，其已完全合并在此作为参考。
每个冷阴极荧光灯管34具有高电压端和低电压端。在高电压端，每个灯管34经由高电压线缆58连接至高交流电压输出连接器44中的一个。冷阴极荧光灯管34的低电压端在回路衬底38中互连且经由回路线缆40连接至倒相衬底36的回路端口48。回路端口48被接地。
在图9中，相对较大的虚线矩形60示出了LCD 10的模块大小，相对较小的虚线矩形62示出了显示屏幕的大小。
在背光照明的LCD中，在明亮的周围可视环境中，从显示屏幕的反射可能大幅度降低有效对比度，而不管目前已实现的固有高透射对比度。这种效应可以通过增加冷阴极荧光灯管34的数目以增加背光强度来部分抵消，这些冷阴极荧光灯管34可以并行安置在显示屏幕的二维区域中，如图10所示。
需要有个数与增加数目的冷阴极荧光灯管34对应的升压器。每个升压器必须位于冷阴极荧光灯管34的相关灯管的邻近处。否则会发生透射损失，从而致使交流电压的降低。除此之外，通过把高电压线缆延伸至穿过其它电元件之间的区域来互连每个升压器和冷阴极荧光灯管34中的一个的方式可能会给它们带来严重的负面影响。但是，升压器很难分别安置在冷阴极荧光灯管的高电压端的邻近处。如果需要使用较笨重的升压器来生成较高的启动和工作电压，则这种难度会增大。
安置多个升压器要求两个相邻升压器之间具有最小的距离，以避免不希望出现的干扰。这种最小的距离可以称为“最小升压器间距”。并行安置多个冷阴极荧光灯管要求两个相邻灯管之间具有一定的距离。两个相邻灯管之间的距离可以称为“灯管间距”。使灯管间距保持大于或等于最小升压器间距不会给在冷阴极荧光灯管相间隔的纵向(针对显示屏幕)方向上直线地安置升压器带来什么问题。因为倒相衬底的长度不会超过纵向方向上所测量到的显示屏幕的尺寸。但是，如果灯管间距大于最小升压器间距，则会出现问题。
第一个问题是倒相衬底会不可避免地超过纵向方向上所测量到的显示屏幕的尺寸，从而导致整个背光组件的大小的增加。现在对具有较大显示屏幕的LCD存在越来越大的需求。用于这种较大显示屏幕的背光组件使用并行安置的较长冷阴极荧光灯管，从而需要有较大的升压器。由于升压器较大，所以倒相衬底进一步超过较大显示屏幕的纵向尺寸，这与缩窄显示屏幕周围的区域的设计潮流是相背的。
第二个问题是显示屏幕中的亮度不一致，使得随着与并行安置的每个冷阴极荧光灯管的高电压端的距离的增大，亮度随着变小，从而导致更加不一致的输出分布。如果显示区域变大，则这种亮度不一致会超出可以忽略的水平。
这些问题也在背光组件需要照明两个显示屏幕的应用中出现，其中，该背光组件被插在两个显示屏幕之间。
生产不存在上述问题的背光组件是合乎需求的。
发明内容
根据本发明的一个方面，背光组件包括并行安置在显示屏幕后的多个线性光源。多个线性光源被分成第一组和第二组。属于第一组的线性光源被定向在第一方向上。属于第二组的线性光源被定向在与第一方向相反的第二方向上。背光组件包括用于驱动属于第一组的线性光源的第一倒相衬底以及用于驱动属于第二组的线性光源的第二倒相衬底。第一和第二衬底分别被安置在线性光源的一侧及其相对侧。
附图说明
图1是示出了带有插在两个LCD面板之间的背光组件的LCD的分解透视图；
图2是如图1所示的背光组件的分解透视图；
图3是根据本发明的背光组件的一个实施例的平面示意图；
图4是根据本发明的背光组件的另一实施例的平面示意图；
图5是根据本发明的背光组件的另一实施例的平面示意图；
图6是根据本发明的背光组件的另一实施例的平面示意图；
图7是具有根据现有技术的背光组件的LCD的分解透视图；
图8是如图7所示的背光组件的分解透视图；
图9是根据现有技术的背光组件的一种形式的平面示意图；以及
图10是根据现有技术的背光组件的另一种形式的平面示意图。
具体实施方式
参考附图，图1和图2示出了液晶显示器(LCD)，其中可以应用根据本发明的背光组件的各种实施例。
在图1中，LCD由参考数字70表示。LCD 70包括背光组件90。背光组件90能够照明其前表面和后表面。LCD 70包括两个LCD面板76和78。LCD面板76经由传输控制协议(TCP)84连接至两个衬底78。LCD面板78经由TCP(未示出)连接至衬底82。LCD 70还包括互相接合的前盖72和74，以容纳背光组件90和两个LCD面板76和78。图2示出了背光组件90。
参考图2，背光组件90包括并行安置在倒相衬底94与回路衬底96之间的多个线性光源92。回路衬底96经由回路线缆98连接至倒相衬底94的接地区。线性光源92可以呈冷阴极荧光灯管的形式。冷阴极荧光灯管92被插在半边灯管支撑装置100与102之间。背光组件90包括光扩散面板104和106。光扩散面板104和106限定了背光组件90的前表面和后表面。背光组件90包括位于光扩散面板104上的光学片108和位于光扩散面板106上的光学片110。光学片108和110可以是光扩散膜或透镜膜。半边机架112和114被按压到互相接合，以容纳上面提到的元件。
图3示出了根据本发明的背光组件122的一个实施例。背光组件122包括并行安置在由虚线矩形62所限定的显示屏幕后面的呈冷阴极荧光灯管34A和34B的形式的多个(在本实施例中为六个)线性光源。在图3中，相对较大的虚线矩形60示出了LCD 122的模块大小。
冷阴极荧光灯管34A和34B可以被分成由冷阴极荧光灯管34A构成的第一组A和由冷阴极荧光灯管34B构成的第二组。属于第一组A的冷阴极荧光灯管34A具有定向在第一方向上的高电压端。属于第二组B的其它冷阴极荧光灯管34B具有定向在与第一方向相反的第二方向上的高电压端。背光组件122包括第一倒相衬底36A和第一回路衬底38A，其属于第一组A。背光组件122包括第二倒相衬底36B和第二回路衬底38B，其属于第二组B。
如图3所示，第一倒相衬底36A包括连接至诸如可充电电池(未示出)的直流电源的第一直流功率输入端口42A。第一倒相衬底36A包括个数与多个冷阴极荧光灯管34A对应的多个第一高交流电压输出连接器44A。第一倒相衬底36A包括第一控制信号输入端口46A。第一倒相衬底36A具有接地的第一回路端口48A。参考数字50表示来自可充电电池的直流电压，参考数字52表示地线且参考数字54表示各种倒相控制信号。倒相控制信号包括调光器控制信号、ON/OFF开关信号和外部PCM信号。在第一倒相衬底36A上形成一般由56A表示且个数与多个冷阴极荧光灯管34A对应的多个倒相电路，作为用于驱动冷阴极荧光灯管34A的驱动器。
属于第一组A的每个冷阴极荧光灯管34A在第一倒相衬底36A的邻近处具有高电压端且在距离第一倒相衬底36A的最远处具有低电压端。在高电压端，每个灯管34A经由第一高电压线缆58A连接至第一高交流电压输出连接器44A中的一个。冷阴极荧光灯管34A的低电压端在回路衬底38中互连且经由第一回路线缆40A连接至第一倒相衬底36A的回路端口48A。第一回路线缆40A从第一回路衬底38A沿冷阴极荧光灯管34A和34B的整个长度延伸至第一倒相衬底36A的第一回路端口48A。
继续参考图3，第二倒相衬底36B包括连接至直流电源的第二直流功率输入端口42B。第二倒相衬底36B包括个数与多个冷阴极荧光灯管34B对应的多个第二高交流电压输出连接器44B。第二倒相衬底36B包括第二控制信号输入端口46B。第二倒相衬底36B具有接地的第二回路端口48B。在第二倒相衬底36B上形成一般由56B表示且个数与多个冷阴极荧光灯管34B对应的多个倒相电路，作为用于驱动冷阴极荧光灯管34B的驱动器。
属于第二组B的每个冷阴极荧光灯管34B在第二倒相衬底36B的邻近处具有高电压端且在距离第二倒相衬底36B的最远处具有低电压端。在高电压端，每个灯管34B经由第二高电压线缆58B连接至第二高交流电压输出连接器44B中的一个。冷阴极荧光灯管34B的低电压端在回路衬底38中互连且经由第二回路线缆40B连接至第二倒相衬底36B的回路端口48B。第二回路线缆40B从第二回路衬底38B沿冷阴极荧光灯管34A和34B的整个长度延伸至第二倒相衬底36B的第二回路端口48B。
虽然第一和第二倒相衬底36A和36B可能互相不同，但是它们可以优选具有相同的结构，以降低制造成本。
第一和第二倒相衬底36A和36B经由各第一和第二直流功率输入端口42A和42B接收电能。响应于经由第一控制信号输入端口46A的控制信号，第一倒相衬底36A上的倒相电路56A分别驱动第一组A的冷阴极荧光灯管34A。响应于经由第二控制信号输入端口46B的控制信号，第二倒相衬底36B上的倒相电路56B分别驱动第二组B的冷阴极荧光灯管34B。
第一和第二倒相衬底36A和36B分别被安置在多个冷阴极荧光灯管34A和34B的一侧及其相对侧。换言之，它们分别位于显示屏幕62的一侧和相对侧。在显示屏幕62两侧的并行布置优于在显示屏幕62的一侧的串行安置，因为这允许在显示屏幕62的二维区域上布置较高密度的冷阴极荧光灯管，而不会增大LCD 122的模块大小60。简言之，在显示屏幕两侧的并行安置倒相衬底提供了具有由较窄框架包围的较亮且较宽的显示屏幕的LCD。
多个衬底36A和36B在显示屏幕62两侧的上述并行布置方式已通过把从冷阴极荧光灯管34A和34B中选择的至少一个灯管定向在第一方向上且把从中选择的至少另一灯管定向在与第一方向相反的第二方向上的方式来实现。例如，如图3所示，位于显示屏幕62的一区域部分内的所有冷阴极荧光灯管可以被定向在第一方向上且位于显示屏幕62的其它区域部分内的所有冷阴极荧光灯管可以被定向在第二方向上。
改变冷阴极荧光灯管34A和34B的密度和方向对于提供一致的光输出是必要的。冷阴极荧光灯管的特征(即在靠近其高电压端的区域中所发射的光量大于远离该高电压端的其它区域)可以例如通过增大冷阴极荧光灯管34A和34B的交替定向的周期来有效利用，从而实现从显示屏幕发出更加一致的光输出分布。例如，在图3中，冷阴极荧光灯管34A和34B的交替定向的周期是一个。在图4-6的每副附图中，冷阴极荧光灯管34A和34B的交替定向的周期是三个。
图4示出了根据本发明的背光组件132的另一实施例。背光组件132基本与如图3所示的背光组件122相同，除了不同之处在于：在图3中，冷阴极荧光灯管34A和34B的交替定向的周期是一个，而在图4中，冷阴极荧光灯管34A和34B的交替定向的周期是三个且从多个灯管34A和34B中所选择的两个相邻灯管分别被定向在第一和第二方向上。另一不同之处是：通过把第一回路衬底38A连接至相邻第二倒相衬底36B的第二回路端口48B和通过把第二回路衬底38B连接至第一倒相衬底36A的第一回路端口48A的方式缩短回路线缆40A和40B。另一不同之处是：第一和第二倒相衬底36A和36B被连接至总线。
图5示出了根据本发明的背光组件142的另一实施例。除了倒相衬底36A或38A的结构不同之外，背光组件142基本与背光组件132相同。另一不同之处是：在图5中，回路线缆40A和40B被连接至接地总线，而在图4中，回路线缆40A和40B被连接至第二和第一回路端口48B和48A。
参考图5，倒相衬底36A和36B中的每一个均具有两个相同的连接器或端口，它们内部互连且能够接收直流电压50、地线52和各种倒相控制信号54或与其通信。第二倒相衬底36B把两个这种端口中的一个作为端口42B*，其接收直流电压50、地电势和各种倒相控制信号54或与其通信。第二倒相衬底36B把另一端口作为用于与总线连接的端口。第一倒相衬底把两个这种端口中的一个作为用于与总线连接的端口42A*，以接收直流电压50、地电势和各种倒相控制信号54或与其通信。第一倒相衬底的另一端口不用。
图6示出了根据本发明的背光组件152的另一实施例。除了第一和第二回路线缆40A和40B分别被连接至地电平上的第二和第一倒相衬底36B和36A之外，背光组件152基本与背光组件142相同。
在每个上述的实施例中，倒相电路56A和56B可以以定时方式来驱动冷阴极荧光灯管34A和34B，使得相邻灯管之间的感应干扰得到抑制。
在如图4-6所示的实施例中，回路线缆40A和40B远短于如图3所示的实施例。由于在制造背光组件期间再也无需固定回路线缆，所以这比较有利。
再次参考图5和6，第一和第二倒相衬底36A和36B中的每一个均具有两个连接器或端口，它们内部互连且能够接收电源50和倒相控制信号54。第一倒相衬底36A的连接器或端口中的一个经由总线缆连接至第二倒相衬底36B的连接器之一。响应于提供给第二倒相衬底36B的倒相控制信号54，第一和第二倒相电路36A和36B以定时方式驱动线性光源(灯管34A和34B)。
具体地说，通过第二倒相衬底36B生成定时信号，其中，该第二倒相衬底36B接收倒相控制信号54并发送至第一倒相衬底36A。第一和第二倒相衬底36A和36B响应于该定时信号而驱动线性光源(灯管34A和34B)。
虽然已针对一些实施例示出并描述了本发明，但是，显然可见，在阅读和理解了本说明书之后，本领域的普通技术人员可以作出等同的替换和修改。本发明包括所有这种等同的替换和修改且只由权利要求书的范围限定。
本申请要求于2003年5月21日提交的日本专利申请No.2003-142952的权利，其公开内容完全合并在此作为参考。

Claims (10)

1.一种背光组件，包括：
多个线性光源，并行安置在显示屏幕后，
多个线性光源被分成第一组和第二组，属于第一组的线性光源被定向在第一方向上，属于第二组的线性光源被定向在与第一方向相反的第二方向上；
第一倒相衬底，用于驱动属于第一组的线性光源；以及
第二倒相衬底，用于驱动属于第二组的线性光源，
第一和第二倒相衬底分别被安置在线性光源的一侧及其相对侧；
其中，第一和第二倒相衬底中的每一个衬底均具有内部互连且能够接收电源和倒相控制信号的连接器；
其中，第一倒相衬底的连接器之一被连接至第二倒相衬底的连接器之一；以及
其中，响应于提供给第一和第二倒相衬底之一的倒相控制信号，第一和第二倒相衬底驱动线性光源。
2.如权利要求1所述的背光组件，
其中，多个线性光源在第一方向的定向与第二方向的定向之间交替且线性光源的交替定向的周期为一。
3.如权利要求1所述的背光组件，
其中，多个线性光源在第一方向的定向与第二方向的定向之间交替且冷阴极荧光灯管的交替定向的周期大于一。
4.如权利要求3所述的背光组件，
其中，从多个线性光源中所选择的两个相邻光源分别被定向在第一和第二方向上。
5.如权利要求1所述的背光组件，
其中，第一和第二倒相衬底被安置在多个线性光源的两侧。
6.如权利要求1所述的背光组件，
其中，第一和第二倒相衬底之一生成定时信号，其中，该第一和第二倒相衬底之一接收倒相控制信号并经由总线缆发送至另一倒相衬底；以及
第一和第二倒相衬底响应于该定时信号而驱动线性光源。
7.如权利要求1所述的背光组件，
其中，多个线性光源中的每一个光源具有高电压端和低电压端；
其中，第一和第二回路衬底被安置在多个线性光源的两侧并被连接至相邻的低电压端；以及
其中，第一和第二回路衬底分别被连接至第一和第二倒相衬底且接地。
8.如权利要求1所述的背光组件，
其中，多个线性光源中的每一个光源具有高电压端和低电压端；
其中，第一和第二回路衬底被安置在多个线性光源的两侧并被连接至相邻的低电压端；以及
其中，第一和第二回路衬底分别被连接至第二和第一倒相衬底，第一和第二倒相衬底被共同接地。
9.如权利要求1所述的背光组件，
其中，多个线性光源中的每一个光源具有高电压端和低电压端；
其中，第一和第二回路衬底被连接至多个线性光源的高电压端；以及
其中，低电压端通过第一和第二倒相衬底被接地。
10.一种液晶显示器，包括：
液晶显示面板，用于插入如权利要求1所述的背光组件。
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