CN1609679A - 背光组件及具有该组件的显示装置 - Google Patents

Abstract

披露了背光组件和使用该背光组件的显示设备。背光组件包括容器和检测器。容器容纳光和电磁场产生源以及采样部分，该采样部分用于使光和/或电磁场穿过。检测器位于容器的外层空间上，并具有电磁场反应传感单元和用来支撑传感单元的本体。因此，本发明的背光组件能够保护灯免于连续地发生故障，并且防止火灾。

Description

背光组件及具有该组件的显示装置

技术领域

本发明涉及液晶设备(LCD)，特别涉及具有背光组件的LCD。

背景技术

通常，显示设备将电子数据转换成显示信息。大多数显示设备是CRT(阴极射线管)显示设备或者平面显示设备，例如LCD(液晶显示器)、有机电致发光显示器或PDP(等离子体显示板)。

当前，对于平面显示设备具有大量的市场，该平面显示设备典型地在尺寸和重量两方面都比CRT型显示设备小。平面显示设备的一种重要类型是LCD，它的特点是亮度高且均匀、效率高、使用寿命长、厚度薄、重量轻和成本低。

LCD通过根据每个分子的占用电流扭曲液晶分子的阵列来操作。从背光光源接收的光穿过液晶分子阵列来显示图像。

关于光源，对于小尺寸或中尺寸的LCD仅需要一个光源，例如灯。但是，随着LCD显示器尺寸增加，例如带有较大的计算机和电视屏幕，需要更多的光源，例如二十个光源。为了使光源的物理尺寸最小化，典型地将多个灯形成为阵列，在其中每个灯连接到一个独立的电源上。如果多个光源中的每个共享一个或两个电源，即相互并联，那么LCD的制造成本和尺寸都能够降低。但是，如果其中一个灯发生了故障，那么其余的灯将会过度充电，导致另外的灯发生故障或者造成整个LCD产品着火。

因此，需要一种克服如上所述的传统系统缺点的带有背光的LCD显示系统。

发明内容

根据本发明的一方面，一种用于LCD显示设备的背光组件包括容器和检测器。在一个实施例中，容器容纳多个光和电磁场产生光源，并包括使电磁场穿过的采样部分。在另一个实施例中，容器容纳多个光产生光源，并包括使光穿过的采样部分。检测器包括传感器单元和本体，其中，传感器单元设置在对应于采样部分的外表面上以便产生传感信号，而本体用来支撑传感器单元。

在另一个实施例中，一种用于LCD显示设备的背光组件包括容器和检测器。容器具有能源和使能量穿过的采样部分。检测器具有传感器单元和本体，其中传感器单元与采样部分重叠，而本体设置在容器的外层空间上周来支撑传感器单元。传感器单元根据检测的能量数量而产生传感信号。

根据本发明的另一实施例，容器容纳多个光和电磁场产生光源，并包括使光和电磁场两者都穿过的采样部分。检测器包括传感器单元和本体，其中传感器单元设置在对应于采样部分位置的容器外表面上，而本体用来支撑传感器单元。传感器单元产生用来检测光的第一传感信号和用来检测电磁场的第二传感信号。

本发明的实施例还可包括将背光转换为信息图像的显示板。

在不同的实施例中，容器的采样部分可被限定为空孔，或者具有如玻璃和/或树脂的绝缘材料。

根据本发明的一方面，实时检测光源中的任何故障、缺陷或异常。发生故障或缺陷的一个灯或多个灯的检测防止了将驱动电压送到该发生故障或缺陷的一个灯或多个灯。结果，保护了其余的光源免受诸如超载的损害，并防止了造成诸如火灾的损害。

因此，如果一个或多个光源发生故障，本发明保护了其余的光源免于发生故障或损害显示器。

根据下面结合附图的详细描述，将会更全面地理解本发明。

附图说明

图1是根据本发明第一实施例的背光组件的截面图。

图2是图1的背光组件的分解透视图。

图3是图2所示的检测器的第一侧面的平面图。

图4是图2所示的检测器的第二侧面的平面图。

图5是沿图3中检测器的A1-A2线获得的截面图。

图6是图2的背光组件的截面图。

图7是根据本发明第二实施例的背光组件的截面图。

图8是根据本发明第三实施例的背光组件的截面图。

图9是根据本发明第四实施例的背光组件的截面图。

图10是根据本发明第五实施例的显示设备的截面图。

图11是示出图10显示设备的TFT基板的一部分的部分平面图。

图12是图10显示设备的滤色片基板的截面图。

相同的附图标记用来表示在一幅或多幅图中图示的相同部件。

具体实施方式

背光组件

第一实施例

图1是本发明第一实施例的背光组件的截面图。图2是图1背光组件的分解透视图。参见图1和2，背光组件300包括容器100和检测器230。容器100容纳光和电磁场产生光源112，并包括使光和/或电磁场都能够穿过的采样孔120。

参见图2，容器100包括底板102和侧壁104。底板102为正方形，并支撑光源112。因此，底板102包括第一表面102a、第二表面102b和连接到四个侧壁104中每个侧壁的四个侧表面。在第一实施例中，第一表面102a是底板102的内表面，而第二表面102b是底板102的外表面。底板102由诸如金属的光和电磁场阻隔材料制成，用来阻挡光和电磁场穿过实心部分。

侧壁104从底板102的边缘凸出，并限定了容纳区106。侧壁104可由与底板102相同的材料制成，尽管采用不同的材料也是合适的。为了限定容纳区106，每个侧壁104可沿着相同的方向从底板102的边缘延伸。

采样孔120限定在容器100的底板102中。采样孔120的位置对应于光源的位置，用于高效地将光和电磁场传到容器的外部。最好，采样孔120垂直地与光源112重叠。在本实施例中，采样孔120是形成在底板102中的通孔。但是，为了防止无用的杂质通过，采样孔可被密封。例如，采样孔120可用允许光和电磁场穿过但又阻挡杂质的绝缘物如玻璃和/或树脂填充。所以，光和电磁场的一部分穿过采样孔120，并且任何无用的杂质由容器100阻挡。

光源112容纳在容器100的容纳区106中，其与功率施加(powerimpression)模块115形成光产生装置110。

在本实施例中，光源112可为灯，如CCFL(冷阴极荧光灯)，该灯在光源112的内侧和/或外侧具有电极。灯112可以彼此平行的关系设置于容器100的底板102的上方。

在本实施例中，每个灯112都包括灯体112a、第一外部电极112b和第二外部电极112c。灯112的灯体112a包括用放电气体填充的圆形放电空间，和用荧光材料涂敷的内壁。一旦不同的电压充到每个电极，气体将通过电极间的电场放电。然后，放电产生不可见的射线，该射线后来将转换成可见射线。

第一外部电极112b和第二外部电极112c设置在灯体112a的表面上，并通过降低放电电压的电平来节省电功耗。一旦在第一外部电极112b与第二外部电极112c之间施加了电压，放电区中就开始放电，不可见的射线开始发射。

在灯112的工作期间，灯112的周围空间内将产生光和电磁场。

功率施加模块115包括第一功率施加模块113、第二功率施加模块114和逆变器(inverter)116。第一功率施加模块113和第二功率施加模块114分别串联或并联连接到灯112的第一外部电极112b和第二外部电极112c。

逆变器116包括功率施加电路116a和驱动电路控制器116b。功率施加电路116a分别将第一和第二驱动电压施加到第一和第二功率施加模块113和114。为了进行放电，第一驱动电压与第二驱动电压之间的电压差大于阈值电压。

驱动电路控制器116b检测每个灯的工作状态，并且当一个或多个灯112发生故障或缺陷时，断开第一和第二驱动电压。为了断开驱动电压，检测器230检测灯112的电磁场的强度，并产生传感信号来断开第一和第二驱动电压，然后这将防止对灯充电。

图3是图2所示检测器230的第一侧面的平面图。图4是图2所示检测器230的第二侧面的平面图。图5是图3的检测器230沿线A1-A2的截面图。

参见图3-5，检测器230包括本体225和至少一个传感单元210。本体225包括如PCB(印刷电路板)的绝缘板。本体225包括第一侧面225a和第二侧面225b，它们彼此面对。

传感单元210包括导体212和信号输出部分214，导体212将电磁场转换成电流，信号输出部分214连接到导体212并产生传感信号。如图3和4所示，导体212位于本体的第一侧面225a上，该第一侧面面对容器的底板，用于接收电磁场，并且信号输出部分214位于本体的第二侧面225b上。在本实施例中，传感器单元210设置在容器100的外表面上。可替换地，传感器单元210可与采样孔120重叠，使得传感器单元210设置在采样孔120中。此外，作为导体212的传感器单元210的一部分也可与采样孔120重叠，而传感器单元210的其余部分可设置在容器100的外表面上。

在本实施例中，导体212包括铜膜图案。同时，信号输出部分214包括铜线图案。信号输出部分214可包括铝、铁、钨或任何其它合适的材料。在替换实施例中，信号输出部分214和导体212可形成在本体的相同侧面上。导体212和信号输出部分214通过通孔216彼此电气连接，该孔形成在本体225上或穿过本体225。在检测器包括多个导体212和多个信号输出部分214的情况中，导体212和信号输出部分214通过通孔一个接一个地电气连接。此外，输出信号部分可伴随辅助信号线。

参见图2，容器内由灯112产生的电磁场到达检测器230的传感单元，其与采样部分120至少部分重叠，并位于灯112的对应位置上。一旦电磁场到达传感单元210，传感单元210就将电磁场转换成电传感信号。转换后的传感信号通过信号输出部分214发送到驱动电路控制器116b。驱动电路控制器116b将每个传感信号与参考信号比较。如果传感信号中的一个小于参考信号，那么驱动电路控制器116b产生控制信号，并将其传输到功率施加电路116a，以断开与第一和第二驱动信号的电气连接。结果，没有驱动电压施加到第一和第二功率施加部分113和114，并且灯112不被充电。

图6是图2所示的背光组件的截面图。参见图6，容器100还包括反射器109，该反射器通过反射从灯112发射的光来增强发光。

根据本实施例，传感单元210的位置对应于灯112和采样部分，用于检测从灯发射的电磁场。所以，如果至少一个灯发生故障或者出现缺陷，那么电路驱动控制器116b将会断开与故障灯的电气连接，以保护其余正常的灯免于过度充电以及对灯或显示器造成损害。

第二实施例

图7是根据本发明第二实施例的背光组件的截面图。除了带有不同的检测器之外，第二实施例与第一实施例相似，其中该检测器检测光而不是电磁场。参见图7，检测器260检测从灯112发射的光，并产生断开功率施加电路116a的第一和第二驱动电压的传感信号。

检测器260包括光传感单元240。在本实施例中，检测器260根据从灯112发射的光而产生传感信号。光传感单元240包括如光电晶体管和/或光电二极管的光传感器242，和用于传输光传感器242的传感信号的信号输出部分244。逆变器116将光传感器驱动信号施加给光传感器242以使其工作。

从容器100内部的灯112发射的光照到对应于每个灯112的位置而放置的光传感单元240。然后，光传感单元240产生传感信号，该传感信号通过信号输出部分244传输到驱动电路控制器116b。驱动电路控制器116b将每个传感信号与预定参考信号进行比较。如果至少一个传感信号小于参考信号，那么驱动电路控制器116b将控制信号传输到功率施加电路116a，以断开灯的第一和第二驱动信号。

容器100可还包括反射器109，该反射器通过反射灯光来增强发光。反射器109包括在采样孔120对应位置处的开口109a，用于将光传输到光传感单元240。

根据本实施例，对应于灯而设置的光传感单元240检测从灯112发射的光。因此，在灯发生故障或者出现缺陷的情况下，功率施加部分停止驱动电压向灯的传输，并因此保护其余的灯和防止可能发生的火灾。

第三实施例

图8是根据本发明第三实施例的背光组件的截面图。除了不同的检测器之外，第三实施例与第一实施例相似，该检测器检测光和电磁场两者，而不是只检测其中的一个或另一个。

参见图8，检测器270检测从灯112发射的光和电磁场两者，并产生第一和第二传感信号，该传感信号断开驱动灯的第一和第二驱动电压。

检测器270包括传感单元280，该传感单元具有第一传感部分282和第二传感部分284。第一传感部分282和第二传感部分284两者都位于传感单元280的本体上。

第一传感部分282产生依赖于灯光强度的第一传感信号。在本实施例中，第一传感部分包括光电晶体管和/或光电二极管。每个第一传感部分连接到第一信号线282a，该第一信号线连接到驱动电路控制器116b。

第二传感部分284产生依赖于灯电磁场强度的第二传感信号。第二传感部分连接到第二信号线284a。

驱动电路控制器116b根据第一和/或第二传感部分282、284的第一或第二传感信号，断开第一和第二灯驱动电流。

每个灯112发射光并产生电磁场，以通过采样孔120到达第一和第二传感部分，该第一和第二传感部分根据灯的位置而形成，以充分且高效地接收光和电磁场。第一和第二传感部分分别将光和电磁场转换成第一和第二传感信号。传感信号然后通过第一和第二信号线282a、284a传输到驱动电路控制器116b。驱动电路控制器116b将传感信号与预定参考信号进行比较。如果其中一个传感信号电流小于对应的参考信号，那么驱动电路控制器116b将控制信号传输到功率施加电路116a，以抑制供给故障或缺陷灯的第一和第二驱动电压。

容器100可还包括反射器109，该反射器通过反射灯光来增强发光。反射器109包括在采样孔120对应位置处的开口109a，用于将光和电磁场传输到第一和第二传感单元282、284。

根据本实施例，在灯对应位置处的第一和第二传感单元282和284检测从灯112发射的光和电磁场。因此，在灯发生故障或出现缺陷的情况下，功率施加电路116a抑制驱动电压向灯的传输，因此保护其它灯和防止可能发生的火灾。

第四实施例

图9是根据本发明第四实施例的背光组件的截面图。除了不同的传感单元之外，第四实施例与第三实施例相似。

参见图9，检测器290检测从灯112发射的光和电磁场两者，并产生第一和第二传感信号，该第一和第二传感信号断开驱动灯的第一和第二驱动电压。

检测器290包括传感单元291，该传感单元291具有第一传感部分292和第二传感部分294。第二传感部分294形成传感单元291的底部分，而第一传感部分292位于第二传感部分294上，或者反之亦然。此外，如果检测器291包括一个以上的传感单元291，那么第二传感部分294沿着灯的位置而并排设置，并且第一传感部分292设置在每个第二传感部分294上，或者反之亦然。

第一传感单元292根据从灯112检测的光量而产生第一传感信号。第一传感信号线292a将第一传感单元292连接到驱动电路控制器116b。

第二传感单元294根据从灯112检测的电磁场强度而产生第二传感信号。第二传感信号线294a将第二传感单元294连接到驱动电路控制器116b。

由此，本实施例与前一个实施例的不同之处在于：第一和第二传感单元堆叠起来，而不是并排放置，这将使传感单元更紧凑。

显示设备

图10是根据第五实施例的显示设备的截面图。因为本实施例可与第一至第四实施例共享相同的背光组件，所以省略了重复的描述。

参见图10，显示设备500包括背光组件300和显示板400。显示板400接收来自背光组件300的光，并将光转换成信息图像。

显示板400包括TFT(薄膜晶体管)基板410、液晶层430和滤色片基板420。

图11是示出图10显示设备的TFT基板410的一部分的部分平面图。参见图11，TFT基板410包括像素电极413和电流传输部分411，该电流传输部分用于将电流传输到像素电极413。TFT基板410可具有多个电流传输部分411和像素电极413或其阵列。

多个像素电极413以矩阵阵列的方式形成在TFT基板上，并可由铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、或者任何适当的材料或材料的组合制成。

电流传输部分411包括薄膜晶体管411a和驱动线412。驱动线412包括栅极信号线412a和数据信号线412b，这些栅极信号线和数据信号线彼此交叉，并例如通过绝缘体彼此电气分离。

薄膜晶体管411a电气连接到栅极信号线412a和数据信号线412b。详细地说，薄膜晶体管411a包括栅极G、源极S、沟道区域C和漏极D。沟道位于栅极的上方，其与栅极之间具有绝缘体。沟道区域C电气连接到源极和漏极，而源极和漏极分别电气连接到数据信号线412b和像素电极413。

工作中，数据信号线412b用像素电压充电，而栅极信号线412a用驱动电压充电，该驱动电压大于用于将沟道区域从绝缘体转换为导体的阈值电压。最终，像素电压通过沟道区域C和漏极D充电到像素电极。如果TFT基板410包括多个像素电极413，那么每个像素电极413将接收不同电平的像素电压以显示信息图像。

图12是图10显示设备的滤色片基板420的截面图。参见图10，滤色片基板420和TFT基板彼此面对。滤色片基板420包括透明板421、黑矩阵425、滤色片424和公共电极422。黑矩阵425形成在透明板421上，而滤色片424形成在黑矩阵425上，并面对TFT基板的像素电极。滤色片424包括红424a、绿424b和蓝424c彩色树脂，其间具有黑矩阵425，用于阻挡不必要的光。公共电极422可由如铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)的透明材料制成，其形成在透明板421上，并且与滤色片424和黑矩阵425重叠，并面对像素电极413。

回到图10，液晶层430包括多个液晶分子，并设置在滤色片基板420与TFT基板410之间。每个液晶分子根据在TFT基板410的像素电极413与滤色片基板420的公共电极422之间充电的电场，改变它的光方向。在液晶层中液晶分子光方向的变化将改变背光的透射率，因此，背光能够转换为信息图像。

驱动电路模块通过对像素电极413充电，将信号施加到栅极线412a和数据线412b，以驱动液晶分子。

如上面详细所述，容器100包括光源和检测器，该检测器位于容器的外层空间上，检测穿过采样孔的光和/或电磁场。检测器根据所检测的光和/或电磁场产生传感信号，并当检测到故障或缺陷灯时抑制灯驱动电压，以保护其它灯并防止火灾。

本发明的上述实施例仅旨在是示例性的而非限制性的。因此，本领域的技术人员应当清楚，在不脱离本发明的情况下，可以在其更宽方面进行各种变化和修改。因此，所附权利要求包括落在本发明的实质和范围内的所有这些变化和修改。

Claims (28)

1.一种背光组件，包括：

容器，具有能源和使能源穿过的采样部分；以及

检测器，设置在容器的外层空间上，并且具有传感器单元和用来支撑传感器单元的本体，其中该传感器单元根据所检测的能量数量而产生传感信号。

2.根据权利要求1所述的背光组件，其中能源从光和电磁场的组中进行选择。

3.根据权利要求1所述的背光组件，其中采样部分包括在容器中形成的孔。

4.根据权利要求3所述的背光组件，其中采样部分还包括孔中的绝缘材料。

5.根据权利要求1所述的背光组件，其中传感器单元包括导电层和信号输出部分，该信号输出部分电气连接到导电层。

6.根据权利要求5所述的背光组件，其中本体包括印刷电路板，并且其中传感器单元的导电层和信号输出部分包括金属。

7.根据权利要求5所述的背光组件，其中导电层和信号输出部分从由铜、铝、铁和钨构成的组中进行选择。

8.根据权利要求1所述的背光组件，其中容器由电磁场阻挡材料制成。

9.根据权利要求8所述的背光组件，其中电磁场阻挡材料是金属。

10.根据权利要求1所述的背光组件，其中能源电气连接到驱动模块，该驱动模块在传感信号小于预定参考时断开与能源的电气连接。

11.根据权利要求1的背光组件，还包括反射器，该反射器位于容器与能源之间。

12.根据权利要求1的背光组件，还包括逆变器，该逆变器将驱动电压提供给能源，其中当传感信号小于预定参考时，逆变器断开与能源的电气连接。

13.一种背光组件，包括：

容器，具有能源和使能源穿过的采样部分；以及

检测器，具有传感器单元和本体，传感器单元与采样部分重叠，本体设置在容器的外层空间上来支撑传感器单元，其中传感器单元根据所检测的能量数量而产生传感信号。

14.根据权利要求13所述的背光组件，其中能量从光和电磁场的组中进行选择。

15.根据权利要求13所述的背光组件，其中采样部分包括在容器中形成的孔。

16.一种背光组件，包括：

容器，具有光源和采样部分，光源产生光，采样部分使从光源产生的光穿过；以及

检测器，设置在容器的外层空间上，并具有传感器单元和用来支撑传感器单元的本体，其中传感器单元根据从光源产生的光数量而产生传感信号。

17.根据权利要求16所述的背光组件，其中传感器单元包括光电晶体管或光电二极管。

18.根据权利要求16所述的背光组件，其中容器还包括反射器，该反射器限定出对应于采样部分的开口，用来使来自光源的光传到传感单元。

19.一种背光组件，包括：

容器，具有光源和采样部分，光源发射光并产生电磁场，采样部分使光和电磁场穿过；以及

检测器，设置在容器的外层空间上，并具有传感器单元和用来支撑传感器单元的本体，其中传感器单元反应于光和电磁场。

20.根据权利要求19所述的背光组件，还包括反射器，该反射器设置在光源与容器之间，并限定沿着采样部分的位置而形成的孔，用于使光和电磁场穿过。

21.根据权利要求19所述的背光组件，其中传感单元包括第一传感部分和第二传感部分，第一传感部分反应于光源的光，第二传感部分反应于电磁场，其中第一传感部分和第二传感部分并排设置。

22.根据权利要求19的背光，其中传感单元还包括光敏感第一传感部分和电磁场敏感第二传感部分，其中第一传感部分和第二传感部分彼此重叠。

23.一种背光组件，包括：

容器，具有光和电磁场产生源和采样部分，该采样部分使光和电磁场穿过；以及

检测器，与容器的采样部分至少部分重叠，并具有传感器单元和用来支撑传感器单元的本体，其中传感器单元根据光和电磁场的强度而产生传感信号。

24.一种背光组件，包括：

容器，具有光照明光源和容器表面内的光穿过部分；

检测器，设置在光穿过部分的外侧，其中检测器具有光反应和传感信号电流产生单元和本体；以及

驱动模块，控制供给光源的电压，并且与检测器进行通信，其中当传感信号小于预定参考时，驱动模块断开与光源的电气连接。

25.一种显示设备，包括：

背光组件，具有光和电磁场产生装置和检测器；以及

显示板，将背光转换为信息图像，其中检测器位于容器的外层空间，并具有反应于电磁场的传感单元和用来支撑传感单元的本体。

26.根据权利要求25所述的显示设备，其中显示板包括具有第一电极的第一基板、具有第二电极的第二基板、以及由第一电极和第二电极操作的液晶层。

27.一种操作包括多个光源的背光组件的方法，该方法包括：

测量来自多个光源中的每一个的能量；

将所测量的能量与参考值进行比较；

根据比较确定光源是否发生故障；以及

防止对故障光源进行充电。

28.所述操作背光组件的方法，其中能量从由光和电磁场构成的组中进行选择。

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