CN1614472A - 具有倾斜的光发射表面的背光单元 - Google Patents

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Abstract

一种背光单元，包括前发射表面与后发射表面，以及在背光单元的中心平面排列的多个灯，其中前发射表面与后发射表面相对于中心平面倾斜+θ度与－θ度。灯的间距沿着发射表面与中心平面之间距离增加的方向减少。

Description

具有倾斜的光发射表面的背光单元
技术领域
本发明涉及具有倾斜的光发射表面的背光单元，并且具体涉及具有倾斜的光发射表面与光发射表面后面的多个灯的背光单元。本发明还涉及包括背光单元的双面显示设备。
背景技术
背光单元是通常用于LCD(液晶显示)设备的表面发射光源。背光单元在散射板上具有发射表面，用于散射由放置其中的灯发射的光。该背光单元分为两种类型：包括放置在散射板两边附近的一对灯的边灯(edge-lamp)背光单元；以及包括放置在散射板后面的多个平行灯的平行灯背光单元。与边灯背光单元比较，平行灯背光单元具有更大光发射区域与光发射表面增加亮度的优点。例如，专利公开JP-A-2000-10094公开了一种平行灯背光单元。
迄今为止，各种LCD设备已用于各种申请中，包括双面LCD设备，其前面与后面具有一对LCD面板。该双面LCD设备通常包括其中前屏幕与后屏幕公用的双面背光单元。例如，在JP-A-2000-338483中描述了双面平行灯背光单元。
图7示出了包括双面平行灯背光单元(在下文中可简称为双面背光单元)的LCD设备，并且在JP-A-2000-338483中描述。双面背光单元200具有通过一对支撑分隔物203彼此平行支撑的一对散射板201，以及在散射板201之间的中心平面204上以行或阵列彼此平行延伸的多个灯202。背光单元200关联放置在各自散射板201上的前LCD面板205与后LCD面板205。
基于背光单元200的光发射表面所需亮度，确定平行灯202的数目与其中的间距P。平行灯202的间距P在背光单元200的范围内通常恒定，以在发射表面上面得到均匀的亮度。
双面LCD设备可放置在火车中或者乘客或行人视线上面的路径，用于同时在前屏幕与后屏幕显示商品等作广告。这样，这些屏幕应当从垂直平面稍微朝下优选地倾斜。相反，如果屏幕放置在低于观察者眼睛的位置，则双面LCD设备的屏幕应当从垂直平面稍微朝上优选地倾斜。
应当注意：例如，双面LCD设备的两个屏幕不能同时朝下，由于两个屏幕作为整体制造。
图8示出了可同时朝下可得到的双面LCD设备，包括一对LCD面板205和具有前散射板201与后散射板201的背光单元200a。在此背光单元200a的结构中，两个发射表面相对于背光单元200a的中心平面204以相对方向+θ角度倾斜，并且这样相对于中心平面204彼此对称放置。如果LCD设备从天花板悬挂，同时LCD设备较厚端放置在顶端，则具有双面背光单元200a的双面LCD设备为观察者提供了合适的视角用于观察LCD设备的前屏幕与后屏幕。
在图8所示的背光单元200a的结构中，散射板201与灯202之间的距离依据y方向的位置。应当注意：散射板201与灯202之间更小的距离在LCD面板205的屏幕上提供了更高的亮度。也就是说，图8中示出的背光单元200a具有在前发射表面与后发射表面上亮度沿着y方向改变的缺点。
只要灯的阵列方向根据LCD设备的倾斜屏幕而倾斜，在单面背光单元中，就不会出现上述缺点。然而，在图9所示LCD单元的例子中，如果存在由于LCD设备的结构或者排列导致的限制，以致背光单元200b中灯202的阵列不能根据LCD面板205的倾斜屏幕而倾斜，则在单面背光单元200b的例子中将出现类似的问题。
发明内容
鉴于传统技术中的上述问题，本发明的一个目的是提供一种背光单元，具有倾斜的发射表面与发射表面的改善的亮度均匀度。
本发明的另一个目的是提供一种诸如LCD设备之类的显示设备，在前发射表面与后发射表面具有改善的亮度均匀度。
本发明的第一方面，本发明提供了一种背光单元，包括：光发射表面；以及多个灯，以相对于所述光发射表面倾斜的方向在辐射平面内排列，排列所述多个灯，以致由于所述倾斜，因此每相邻两个所述灯之间的间距沿着所述辐射平面与所述发射表面之间距离增加的方向减少。
本发明的第二方面，本发明还提供了一种背光单元，包括：光发射表面；以及多个灯，以相对于所述光发射表面倾斜的方向在辐射平面内排列，所述多个灯具有辐射功率，以致由于所述倾斜，因此所述辐射功率沿着所述辐射平面与所述发射表面之间距离增加的方向增加。
本发明的第三方面，本发明还提供了一种背光单元，包括：光发射表面；多个灯，以相对于所述光发射表面倾斜的方向在辐射平面内排列；以及具有透射控制图案的透射控制膜，其中由于所述倾斜，因此所述透射控制图案的透射沿着所述辐射平面与所述发射表面之间距离增加的方向增加。
本发明的第四方面，本发明还提供了一种双面显示设备，包括根据本发明实施例的双面背光单元。
根据本发明的背光单元，由于排列的结构或者灯的结构等，背光单元在其发射表面上面具有均匀的亮度，而与灯与发射表面之间的距离差无关，同时为LCD面板的屏幕的观察者提供了合适的视角。
参照附图，本发明的上述与其它目的、特征与优点从以下描述中将更加明显。
附图说明
图1是根据本发明第一实施例包括背光单元的LCD设备的剖视图。
图2是图1的背光单元放大的部分剖视图，示出了背光单元中的尺寸。
图3是根据本发明第二实施例的背光单元的剖视图。
图4是根据本发明第三实施例的背光单元的剖视图。
图5是根据本发明第四实施例的背光单元的剖视图。
图6是根据本发明第五实施例的背光单元的剖视图。
图7是专利公开中描述的传统双面背光单元的剖视图。
图8是具有倾斜发射表面可得到的双面背光单元的剖视图。
图9是具有类似于图8背光单元中的问题的单面背光单元的剖视图。
具体实施方式
现在，将参照附图更具体的描述本发明，其中同样的参考数字标识同样的组件。
参照图1，根据本发明第一实施例，通常由数字110标识的LCD设备包括前LCD面板109与后LCD面板109和背光单元100。背光单元100实施为双面背光单元，其包括具有光发射表面并分别相邻于前LCD面板109与后LCD面板109放置的前散射板101与后散射板101。
如图所示，背光单元100的厚度，也就是背光单元100中的前散射板101的发射表面与后散射板101的发射表面之间的距离，在右边大于左边。两个LCD面板109放置在相应的散射板101上并且平行于相应的散射板101。在这些配置中，如果LCD设备110从天花板悬挂，同时较厚边(右边)位于顶端，则该LCD设备110在LCD面板109上具有合适的倾斜屏幕，适合前面与后面观察者的眼睛。应当注意：在此情况下，y方向对应LCD设备110的扫描方向。
背光单元100相对于以y方向延伸的背光单元100的中心平面104具有对称的结构。更具体地说，构造前发射表面的前散射板101相对于中心平面104具有倾角+θ，而构造后发射表面的后散射板101相对于中心平面104具有倾角-θ。倾角θ例如设定在1度与3度之间的范围。为此，限定较厚边的支撑分隔物103a的厚度大于限定较薄边的支撑分隔物103b的厚度。
例如，平行灯102通过冷阴极射线管实现，每个冷阴极射线管直径3mm，并且平行灯102在中心平面104上以阵列或行排列。例如，散射板101与较薄边附近最左边的灯102之间的距离设定为10mm。如图所示，按照其中P1＞Pi＞Pi+1＞Pn(i＝2，3，…n-2)的结构，在较薄边附近的灯间距，或者每相邻两个平行灯102之间的距离，大于在较厚边附近的灯间距。该结构同时在前散射板101与后散射板101表面上得到均匀的亮度。
图2示出了图1的背光单元上确定的灯间距细节。在此例子中，从背光单元100的较薄边到较厚边顺序确定灯102的序号与对应点Q。
在图2中灯的横截面上确定灯间距，以致每个灯102(0)，102(1)，  …的中心与对应点Q1，Q2，…之间的距离“1”等于相邻灯102(1)，102(2)，…的中心与对应点Q2，Q3，…之间的距离，每个对应点Q1，Q2，…成为在对应灯102(0)，102(1)，…与相邻灯102(1)，102(2)，…之间的中线C1-Q1，C2-Q2，…相交散射板101的发射表面处的交点。通过下文中描述的技术得到对应点Q1，Q2，…。
首先，任意确定第0灯102(0)与第一灯102(1)之间的第一灯间距P1，其等于第0灯102(0)或第一灯102(1)的中心与这些灯102(0)和灯102(1)之间的中点C1之间距离A1的两倍。这确定了中点C1与对应第0灯102(0)的第一点Q1之间的高度H1。通过下列公式得到第0灯102(0)与对应点Q1之间的距离“1”：
l = H 1 2 + A 1 2 - - - ( 1 )
通过下列关系确定第一灯102(1)与第二灯102(2)之间的第二灯间距H2：
H 2 = l 2 - A 2 2 = ( H 1 2 + A 1 2 ) - A 2 2 - - - ( 2 )
设x1为x1＝H2-H1，从落在散射板101表面的点Q2得到第二点Q2如下：
H2＝H1+x1＝H1+(A1+A2)×tan θ        (3)
在任意地确定第一灯间距P1与散射板101的倾角θ以后，从公式(2)与公式(3)确定了距离A2。将2乘距离A2提供给第一间距P2。通过此类似程序，可从以前间距Pi-1与散射板101的倾角θ中得到下一个间距Pi(P3，P4，…)，从而提供多个点的组，其中灯102(2)，102(3)，…的中心与对应点Q3，Q4，…之间的距离对于任何平行灯102恒定。
在本实施例的上述配置中，对应灯与散射板之间较小距离的区域的灯间距大于对应灯与散射板之间较大距离的区域的灯间距。这在背光单元100的发射表面上提供了均匀的亮度。具有此背光单元100的LCD设备110在LCD面板109的屏幕上得到均匀的亮度，同时将最佳的倾角提供给前面与后面的观察者。
灯102(i)与对应点Qi+1之间的距离对于任何平行灯102恒定的上述配置使得放置在点Qi+1两侧从一对灯102(i)与102(i+1)接收的光的强度对于任何点Qi+1能够恒定。光的恒定强度在发射表面上得到实质上均匀的亮度。
图3示出了根据本发明第二实施例的背光单元。除了本实施例中平行灯102以多行放置以外，本实施例的背光单元100a类似于第一
实施例。
特别地，背光单元100a的灯102包括：在中心平面104上以第一行排列的第一灯组107a；朝向前散射板101偏离中心平面104距离“d”以第二行排列的第二灯组107b；以及朝向后散射板101偏离中心平面104距离“d”以第三行排列的第三灯组107c，第二行相对于背光单元100a的中心平面104对称于第三行。
第一灯组107a放置在接近背光单元100a较薄边的背光单元100a的第一半区域，而第二灯组107b与第三灯组107c放置在接近背光单元100a较厚边的背光单元100a的第二半区域。
第一灯组107a照射前散射板101与后散射板101，第二灯组107b大部分照射前散射板101，并且第三灯组107c大部分照射后散射板101。第一灯组107a最左侧的灯102与散射板101之间的距离实质上等于第二灯组107b或者第三灯组107c最左侧的灯102与邻近散射板101之间的距离。
在每个灯组中，对应背光单元100a的较薄部分区域中，平行灯102的间距大于对应背光单元100a的较厚部分区域中平行灯102的间距。每个灯组107a、107b或者107c中灯102的排列类似于另一个灯组中灯102的排列。
可认为：如果在第一实施例中采用散射板101的较大倾角，则在第二实施例中，散射板101的较大倾角在散射板上可包含较低的亮度，这是由于散射板与灯102之间较大的距离，特别是在邻近背光单元100a较厚边的区域，从而在散射板101上导致不均匀的亮度。即使在更高倾角的例子中，由于灯102与散射板101之间较小的距离，因此第二实施例的配置也保证更高的亮度，从而得到均匀的亮度。
图4示出了根据本发明第三实施例的背光单元。除了第三实施例中具有不同辐射功率的灯102以恒定间距“P”放置以外，第三实施例类似于第一实施例。特别地，灯102包括：放置在背光单元100b的较薄边附近具有较低辐射功率的第一灯组107d；具有中等辐射功率并放置在中央区域的第二灯组107e；以及具有较高辐射功率并放置在较厚边附近的第二灯组107f。通过改变流过灯102的电流或者施加到灯102的电压，可控制辐射功率。
在第三实施例的可选实施例中，为了得到更均匀的亮度，相对于散射板101与每个灯102之间的距离，可线性控制每个灯102的辐射功率。
图5示出了根据本发明第四实施例的背光单元100c。除了本实施例中光屏蔽膜108粘连在散射板101的内表面取代排列具有不同辐射功率的灯102以外，第四实施例类似于第三实施例。光屏蔽膜108具有特定的光屏蔽图案，其中在背光单元100c的较薄边附近区域光通过光屏蔽膜108的量(比率)小于较厚边附近区域光通过光屏蔽膜108的量(比率)。通过在具有光屏蔽功能的膜上排列大量的亮点图案，可得到光屏蔽图案，其中沿着y方向控制点图案的尺寸或者具有相同尺寸的点图案的密度。通过在透明的膜上排列暗点图案，也可以得到光屏蔽图案。
尽管上述实施例结合双面背光单元描述，本发明也可应用于具有相对于灯行(row of lamp)倾斜的倾斜散射板的单面背光单元。
应当注意：上述实施例的配置可结合另一个实施例的配置。例如，第一实施例于第三实施例可彼此结合，以得到一配置，其中减少灯间距，并且伴随散射板与灯之间距离的增加，使用更大的辐射功率。
尽管在第二实施例中第一灯组107a、第二灯组107b与第三灯组107c彼此平行，如图6所示，第二灯组107g与第三灯组107h也可在较厚边区域附近平行于相应的散射板101排列，同时第一灯组107a放置在较薄边区域附近的中心平面104。
在第三实施例中，基于散射板101与灯102之间的距离，通过改变功率，使用不同的辐射功率。然而，每个灯102可结合粘连在灯102上或者放置在灯102附近的光屏蔽膜，而不是使用灯102上不同的辐射功率。而且，不是使用灯的不同辐射功率或者不仅使用灯的不同辐射功率，通过使用不同直径的灯，在灯的表面可有不同的亮度。
不是在第四实施例中使用光屏蔽膜，而是散射板101本身可在散射板101的内表面提供光屏蔽图案，或者例如通过印刷，灯102可提供光屏蔽图案。
只要多个灯102放置在光发射表面的后面，上述实施例的多个灯102就不需彼此平行排列。
由于仅用例子描述上述实施例，因此本发明不限于上述实施例，并且本领域的普通技术人员可从上述实施例中容易地进行各种修改或者改变而不脱离本发明的范围。

Claims (11)

1.一种背光单元，包括：光发射表面；以及多个灯，以相对于所述光发射表面倾斜的方向在辐射平面内排列，排列所述多个灯，以致由于所述倾斜，因此每相邻两个所述灯之间的间距沿着所述辐射平面与所述发射表面之间距离增加的方向减少。
2.如权利要求1所述的背光单元，其中确定所述间距，以致每个所述相邻两个所述灯的中心与所述发射表面和垂直平分线交点之间的距离对于每个所述相邻两个所述灯恒定，所述垂直平分线在所述灯的横截面内划分连接所述相邻两个所述灯中心的线段。
3.如权利要求1所述的背光单元，其中所述背光单元包括多个灯组，每个所述灯组由所述多个灯组成，每个所述灯组的所述辐射平面偏离另一个所述辐射平面。
4.如权利要求1所述的背光单元，其中所述背光单元包括在所述背光单元前面与后面的一对所述发射表面。
5.一种背光单元，包括：光发射表面；以及多个灯，以相对于所述光发射表面倾斜的方向在辐射平面内排列，所述多个灯具有多个辐射功率，以致由于所述倾斜，因此所述辐射功率沿着所述辐射平面与所述发射表面之间距离增加的方向增加。
6.如权利要求5所述的背光单元，其中所述多个灯以恒定间距排列。
7.如权利要求5所述的背光单元，其中所述背光单元包括在所述背光单元前面与后面的一对所述发射表面。
8.一种背光单元，包括：光发射表面；多个灯，以相对于所述光发射表面倾斜的方向在辐射平面内排列；以及具有透射控制图案的透射控制膜，其中由于所述倾斜，因此所述透射控制图案的透射沿着所述辐射平面与所述发射表面之间距离增加的方向增加。
9.如权利要求8所述的背光单元，其中所述多个灯以恒定间距排列。
10.如权利要求8所述的背光单元，其中所述背光单元包括在所述背光单元前面与后面的一对所述发射表面。
11.一种双面显示设备，包括如权利要求10所述的所述背光单元，并且前显示面板与后显示面板放置在相应的所述发射表面上。
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