CN1837925A - 背光装置以及液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

提出本发明以降低液晶显示装置的制造成本。本发明提供了一种背光装置，其包括：LED芯片基板，在所述LED芯片基板上以给定方式排列了多个发出红光的红色LED(发光二极管)芯片、发出绿光的绿色LED芯片和发出蓝光的蓝色LED芯片；漫射部分，所述漫射部分设置在所述LED芯片基板之上并漫射所述LED芯片发出的各个颜色的光；光量检测部分，所述光量检测部分检测从所述LED芯片基板发出的光量；以及，调整部分，所述调整部分基于所述光量检测部分检测到的光量，调整提供给所述LED芯片基板的电流量。

Description

背光装置以及液晶显示装置
技术领域
本发明涉及一种从其背侧照亮液晶显示部分的背光装置，以及包括该背光装置的液晶显示装置。
背景技术
与CRT(阴极射线管)屏幕相比，液晶显示器具有一些优点。例如，能够容易地增进显示尺寸的增大以及重量、厚度和功耗的降低。因此，液晶显示器与例如自发光PDP(等离子体显示面板)一起，越来越多地用于电视机和各种类型的显示器。在液晶面板中，液晶被密封在具有不同尺寸的两个透明基板之间，并且施加预定的电压以改变液晶分子的方向，由此改变光透射率，从而在光学上显现预定图像等。
由于液晶自身不是发光体，所以液晶显示装置具有在液晶面板背侧的用作光源的背光单元。背光单元包括例如主光源、光导板、反射膜、透镜片或漫射膜等，并将显示光提供给整个液晶面板。在背光单元中，通过在荧光管中密封水银或氙得到的CCFL(冷阴极荧光灯)用作主光源。然而，由于在阴极侧上低亮度区域的存在，CCFL存在一些问题，比如低发光亮度、短寿命或不良的亮度均匀性。
大尺寸液晶显示装置通常设置有区域光构形背光装置(area lightconfiguration backlight apparatus)，其中在漫射板的背表面设置多个长CCFL，以向液晶面板提供显示光。并且在区域光构形背光装置中，必须解决由CCFL引起的以上问题。特别是，在具有40英寸或更大屏幕的大尺寸电视机中，强烈需要亮度的增大以及亮度均匀性。
在区域光构形背光装置领域，LED(发光二极管)区域光构形背光在近来引起广泛关注，其中大量红色、绿色和蓝色(光的三原色)LED二维排列在漫射板的背侧表面上，代替上述CCFL来提供白光。在LED背光装置中，其制造成本随着LED的成本降低而降低，此外，在具有低功耗的大尺寸液晶显示面板上可得到高亮度显示。
在各种类型的背光装置中，在光源单元和能透射的液晶面板之间设置将光源发出的显示光的功能进行转化并使其均衡的各种类型的光学元件，比如光学功能片块、漫射光导板、光漫射板或反射片。在背光装置中，光漫射板通常由透明丙烯酸树脂形成，其中形成光控制图案，该光控制图案具有透射进入到面对光源的位置的显示光的一部分并反射其一部分的功能。在日本专利申请公开No.6-301034中公开的发明包括了光漫射板，其中形成在面对荧光管的区域中的多个光控制图案中的每一个由大量反射点构成。当形成光漫射板使得反射点的面积随着其远离荧光管的轴线而变小时，光透射率随着距荧光管轴线的距离而变高，结果能够总体上得到均匀的光。
发明内容
在上述背光装置中，红色LED、绿色LED和蓝色LED的各个LED芯片被单独封装(壳型LED等)(见图1)。LED芯片封装30分别安装在印刷电路板上，然后将印刷电路板附着到背光装置主体上，并且通过布线将印刷电路板彼此连接。
通常，依据背光装置的尺寸，背光装置主体包括安装有大约200至400个LED的约8-20个印刷电路板。背光装置的原本目的是发出平面光由此获得均匀的白光。因此，在以上情况下，必须提供将各个颜色混合以得到均匀白光的光学系统。相应地，背光装置需要某种程度的厚度。
当背光装置的尺寸增大时，必须提供数千个LED，导致了相当大的重量。
本发明鉴于以上问题而提出，并且所希望的是提供一种背光装置和一种液晶显示装置，其中即使在其尺寸增大时也能够减小厚度并抑制重量。
为了解决以上问题，根据本发明，提供了一种背光装置，包括：LED芯片基板，在所述LED芯片基板上以给定方式排列了多个发出红光的红色LED(发光二极管)芯片、发出绿光的绿色LED芯片和发出蓝光的蓝色LED芯片；漫射装置，所述漫射装置设置在所述LED芯片基板之上并用于漫射所述LED芯片发出的各个颜色的光；光量检测装置，所述光量检测装置用于检测从所述LED芯片基板发出的光量；以及，调整装置，所述调整装置基于所述光量检测装置检测到的光量，调整提供给所述LED芯片基板的电流量。
根据本发明，提供了一种液晶显示装置，包括：从其背表面侧照亮液晶显示面板的背光装置，所述背光装置包括：LED芯片基板，在所述LED芯片基板上以给定方式排列了多个发出红光的红色LED(发光二极管)芯片、发出绿光的绿色LED芯片和发出蓝光的蓝色LED芯片；漫射装置，所述漫射装置设置在所述LED芯片基板之上并用于漫射所述LED芯片发出的各个颜色的光；光量检测装置，所述光量检测装置用于检测从所述LED芯片基板发出的光量；以及，调整装置，所述调整装置基于所述光量检测装置检测到的光量，调整提供给所述LED芯片基板的电流量。
在本发明中，可以利用键合技术简化背光单元的布线。此外，由于使用了未封装的LED芯片，所以能够减少制造成本。
此外，在本发明中，将未封装的LED芯片用于背光单元，即，LED芯片被直接安装。因此，与常规背光单元的情况相比，能够通过对应于LED封装的重量来实现重量减轻。这也能够有助于背光单元的厚度减小。
附图说明
图1是示出已封装的LED芯片的视图；
图2是示出根据本发明一实施例的透射型液晶显示面板的主要部分的分解透视图；
图3是示出发光块的结构实例的视图；
图4是示出透射型液晶显示面板的主要部分的垂直截面图；以及
图5是示出调整背光单元发出的光的白平衡的调整单元结构的框图。
具体实施方式
以下将作为本发明的一实施例详细描述附图中示出的透射型液晶显示面板1。该透射型液晶显示面板1用作例如具有40英寸或更大的大屏幕的电视机的显示面板。如图2和4所示，该透射型液晶显示面板1包括液晶面板单元2以及安装在液晶面板单元2的背表面侧上并向其提供显示光的背光单元3。液晶面板单元2包括前框构件4、液晶面板5以及后框构件6，后框构件6通过和前框构件4一起经由间隔物2A、2B和导向构件(guidemember)2C将液晶面板5夹在中间而夹持液晶面板5的外围。
尽管在此省略了细节，但液晶面板5将液晶密封在第一和第二玻璃基板之间，其相对的间隔由间隔珠(spacer beads)等保持，并且液晶面板5将电压施加到液晶以改变液晶分子的方向，由此改变光透射率。在液晶面板5的第一玻璃基板的内表面上，形成有条状透明电极、绝缘膜以及取向膜。在液晶面板5的第二玻璃基板的内表面上，形成有三原色滤色器、涂层、条状透明电极以及取向膜。偏转膜(deflection film)和相位差膜附着到第一和第二玻璃基板的表面上。
在液晶面板5中，由聚酰亚胺制成的取向膜用于在水平方向上将液晶分子排列在其边界面上，偏转膜和相位差膜用于使波长特性消色差并变白，滤色器用于全色化，由此，将接收图像等以全色显示。液晶面板5的构造不限于上述，当然，也可以使用具有常规上已提出的各种类型的结构的液晶面板。
背光单元3包括设置在上述液晶面板单元2的背表面侧上并向其提供显示光的发光单元7，辐射在发光单元7中产生的热量的热辐射单元8，以及背板9，所述背板9支持发光单元7和热辐射单元8并且与前框构件4和后框构件6结合，由此相对于底架构成附着构件。背光单元3具有允许其整个表面面对液晶面板单元2的背表面的外部尺寸。背光单元3和液晶面板单元2彼此结合，使它们之间的相对空间在光学上被密封。
在背光单元3中，发光单元7包括光学片块10和具有大量LED芯片的发光块11。在本发明中，使用未封装的LED芯片。
以下将描述发光块11的细节。光学片块10设置为与液晶面板5的背表面相对。虽然省略了细节，但光学片块10包括通过将例如偏转膜、相位差膜、棱镜片或漫射膜的各种类型的光学功能片层叠而得到的光学功能片层叠体13、漫射光导板14、漫射板15、反射光的反射片16等。光学功能片层叠体13通过层叠具有多种光学功能的多个光学功能片而构成，比如使由发光块11提供并进入液晶面板5的显示光透入到正交偏转部件中的功能片，补偿光波中的相位差从而使视角域变宽并防止着色的功能片，或者漫射显示光的功能片。光学功能片层叠体13的部件不限于以上。例如，光学功能片层叠体13可以包括增强亮度的亮度增强膜，或者将相位差膜或棱镜片夹在中间的两个上和下漫射片。
图3示出了LED芯片12排布的一个实例。如图3中所示，在发光块11中，适当数目的红色LED芯片12a、绿色LED芯片12b和蓝色LED芯片12c在布线板12a上级联连接，它们的极性就每一颜色而言指向相同的方向。安装了给定数目的LED芯片12的发光块11被设定为一个单元，并且多个这样的单元构成了背光单元3。红色LED芯片12a、绿色LED芯片12b和蓝色LED芯片12c分别具有表明了在±50K(开氏温标)之内的波长温度依赖性的参数。
虽然在图3所示的LED芯片12的排布实例中，红色LED芯片12a、绿色LED芯片12b和蓝色LED芯片12c交替排列，但本发明并不局限于此。依据显示屏幕的尺寸和LED芯片12的发光能力，可以适当地确定安装在一个单元中的LED芯片12的数目以及其组合。
在光学片块10中，漫射光导板14设置在主表面侧，其中光学功能片层叠体13在层叠状态下面对液晶面板5。从发光块11提供的显示光进入漫射光导板14的背表面。通过由具有导光特性的透明合成树脂、例如丙烯酸树脂或聚碳酸酯树脂制成的稍厚的板状体来形成漫射光导板14。漫射光导板14折射并反射已经从一个主表面侧进入到其内部的显示光以引导所述光同时漫射所述光，并使得所述光从另一主表面进入光学功能片层叠体13。如图4所示，漫射光导板14和光学功能片层叠体13通过支架构件14A附着到背板9的外围壁9a上。
在光学片块10中，漫射板15和反射片16附着到背板9上，其间具有相对间隔，并且漫射光导板14由未示出的大量光学突点(stud)构件支持。漫射板15是由例如丙烯酸树脂的透明合成树脂制成的板状构件。从发光块11提供的显示光进入漫射板。
在光学片块10中，LED芯片12发出的一部分显示光通过漫射板15被漫射到周围区域以防止高功率显示光直接进入一部分漫射光导板14，这防止了漫射光导板14的亮度局部增大。在光学片块10中，经由漫射板15被漫射到周围区域的显示光通过漫射板15被反射片16朝向漫射光导板14反射，由此增加光效率。反射片16由包括荧光材料的泡沫PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)形成。该泡沫PET具有高达95％的反射率。此外，泡沫PET呈现出与金属色不同色调的颜色，使反射表面上的划痕较不明显。反射片16由具有镜面的银、铝、不锈钢等形成。
在光学片块10中，当LED芯片12发出的一部分显示光以大于临界角的入射角进入漫射板15时，其可以被漫射板15的表面反射。在光学片10中，来自漫射板15表面的反射光或者被漫射到周围区域并被反射片16反射的LED芯片12发出的一部分显示光，在漫射板15与反射片16之间被重复反射，由此，根据多重反射原理增大了反射率。
现将描述调整背光单元3的白平衡的调整单元20的结构。
如图5所示，调整单元20包括传感器输入部分22、调整部分23以及电流供应部分24，传感器输入部分22输入检测LED芯片12发光量的光学传感器21的检测值，调整部分23调整背光单元3的白平衡，电流供应部分24根据调整部分23的操作结果向LED芯片12提供电流。
光学传感器21检测构成背光单元3的发光块11的LED芯片12的发光量，并将检测到的发光量提供给传感器输入部分22。光学传感器21可以直接设置在安装了给定数目的LED芯片的发光块11上。此外，光学传感器21检测由漫射板15反射的白光。
调整部分23基于通过传感器输入部分22输入的LED芯片12的检测值，确定提供给红色LED芯片12a、绿色LED芯片12b和蓝色LED芯片12c的电流量。然后调整部分23将已确定的LED芯片12的电流值提供给电流供应部分24。调整部分23基于从传感器输入部分22提供的光学传感器21的检测值，提取亮度和色度信息，以用于获得预期的白平衡。
电流供应部分24根据从调整部分23提供的LED芯片12的电流值，将电流提供给背光单元3。
如上所述，根据本发明的透射型液晶显示面板1包括背光单元3，该背光单元3附着到液晶面板单元2的背表面侧上以将显示光提供给液晶面板单元2并包括发光块11，在发光块11中，多个未封装的红色LED芯片12a、绿色LED芯片12b和蓝色LED芯片12c级联排列。由于这种结构，可以利用键合技术来简化背光单元3的布线。此外，由于使用了未封装的LED芯片，可以降低制造成本。
此外，在本发明中，LED芯片被直接安装。因此，与常规背光单元的情况相比，即使在根据设计需要安装了数千个LED芯片的情况下，也能够通过对应于LED封装的重量来实现重量的减轻。
此外，在本发明中，使用了未封装的LED芯片。因此，与具有相同尺寸的常规背光单元相比，通过使用小尺寸的LED芯片并使它们之间的间隔被封闭地来排列它们，背光单元3能够包括更多的LED芯片，因而可以增加亮度和颜色均匀度。这能够消除常规背光单元需要亮度和颜色均匀度增大的光学系统。此外，通过适当控制漫射板15与发光单元7之间的距离，能够减小背光单元的厚度。
此外，在本发明中，通过在安装有LED芯片的同一基板上安装用于激励LED芯片的驱动电路，能够消除额外提供驱动基板的需要。
LED的光强度具有随温度和时间而改变的特性。为了应对这一问题，在本发明中采用了以下结构。也就是说，在发光块11上安装了检测从红色LED芯片12a、绿色LED芯片12b和蓝色LED芯片12c发出的光的光学传感器21，并且在发光块11上还安装了调整单元20，该调整单元20基于光学传感器检测到的光量来确定提供给红色LED芯片12a、绿色LED芯片12b和蓝色LED芯片12c的电流量，由此构成了控制部分，该控制部分基于光学传感器21检测到的光量来控制调整部分20，从而使发光块11发出的光的亮度和色度保持恒定。
本领域技术人员应理解的是，基于设计需要和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替换，只要其落入权利要求或其等同物的范围内。
本发明包括与2005年3月25日在日本专利局提交的日本专利申请JP2005-089492相关的主题内容，其全部内容在此引入作为参考。

Claims (8)

1.一种背光装置，包括：
发光二极管芯片基板，在所述发光二极管芯片基板上以给定方式排列了多个发出红光的红色发光二极管芯片、发出绿光的绿色发光二极管芯片和发出蓝光的蓝色发光二极管芯片；
漫射装置，所述漫射装置设置在所述发光二极管芯片基板之上并用于漫射所述LED芯片发出的各个颜色的光；
光量检测装置，所述光量检测装置用于检测从所述发光二极管芯片基板发出的光量；以及
调整装置，所述调整装置基于所述光量检测装置检测到的光量，调整提供给所述发光二极管芯片基板的电流量。
2.根据权利要求1所述的背光装置，其中所述红色发光二极管芯片、绿色发光二极管芯片和蓝色发光二极管芯片分别具有表明在±50K(开氏温标)之内的波长温度依赖性的参数。
3.根据权利要求1所述的背光装置，其中所述光量检测装置检测从所述红色发光二极管芯片、绿色发光二极管芯片和蓝色发光二极管芯片发出的光量。
4.根据权利要求3所述的背光装置，其中所述光量检测装置包括提取装置，所述提取装置用于从检测到的所述红色发光二极管芯片、绿色发光二极管芯片和蓝色发光二极管芯片发出的光量中提取亮度和色度信息。
5.根据权利要求1所述的背光装置，其中所述调整装置调整提供给所述红色发光二极管芯片、绿色发光二极管芯片和蓝色发光二极管芯片的电流量。
6.一种液晶显示装置，该液晶显示装置包括从其背表面侧照亮液晶显示面板的背光装置，
所述背光装置包括：
发光二极管芯片基板，在所述发光二极管芯片基板上以给定方式排列了多个发出红光的红色发光二极管芯片、发出绿光的绿色发光二极管芯片和发出蓝光的蓝色发光二极管芯片；
漫射装置，所述漫射装置设置在所述发光二极管芯片基板之上并用于漫射所述发光二极管芯片发出的各个颜色的光；
光量检测装置，所述光量检测装置用于检测从所述发光二极管芯片基板发出的光量；以及
调整装置，所述调整装置基于所述光量检测装置检测到的光量，调整提供给所述发光二极管芯片基板的电流量。
7.一种背光装置，包括：
发光二极管芯片基板，在所述发光二极管芯片基板上以给定方式排列了多个发出红光的红色发光二极管芯片、发出绿光的绿色发光二极管芯片和发出蓝光的蓝色发光二极管芯片；
漫射部分，所述漫射部分设置在所述发光二极管芯片基板之上并漫射所述发光二极管芯片发出的各个颜色的光；
光量检测部分，所述光量检测部分检测从所述发光二极管芯片基板发出的光量；以及
调整部分，所述调整部分基于所述光量检测部分检测到的光量，调整提供给所述发光二极管芯片基板的电流量。
8.一种液晶显示装置，该液晶显示装置包括从其背表面侧照亮液晶显示面板的背光装置，
所述背光装置包括：
发光二极管芯片基板，在所述发光二极管芯片基板上以给定方式排列了多个发出红光的红色发光二极管芯片、发出绿光的绿色发光二极管芯片和发出蓝光的蓝色发光二极管芯片；
漫射部分，所述漫射部分设置在所述发光二极管芯片基板之上并漫射所述发光二极管芯片发出的各个颜色的光；
光量检测部分，所述光量检测部分检测从所述发光二极管芯片基板发出的光量；以及
调整部分，所述调整部分基于所述光量检测部分检测到的光量，调整提供给所述发光二极管芯片基板的电流量。
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