CN1866108A - 背光单元和采用背光单元的液晶显示器 - Google Patents

背光单元和采用背光单元的液晶显示器 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种背光单元和采用背光单元的LCD。该背光单元包括：多个分区；光源，其能够发光，并设置在界定多个分区的阻挡肋的一个侧壁表面上；和热辐射装置，设置在相对于该一个侧壁表面的该阻挡肋壁面上，其中该多个分区的每一个构造成双分光反射和热辐射。

Description

背光单元和采用背光单元的液晶显示器
技术领域
本发明涉及背光单元和采用该背光单元的液晶显示器，特别是，可以执行热辐射和依次分区发光的背光单元及采用该背光单元的液晶显示器。
背景技术
液晶显示器(LCD)，是一种平板显示器，是光接受型显示器，其非自发光而是利用来自外源的入射光而形成图像。背光单元设置在LCD的后面，以朝着液晶板发射光。
冷阴极荧光灯(CCFL)通常用作LCD的背光单元的光源。然而，CCFL具有比较短的寿命和低的色彩再现性。在寿命和色彩再现方面，CCFL比发光二极管(LED)更不利，并且在即时发光方面与LED相比也更加不利。
由于CCFL在即时发光方面较差，在时分(time-division)LCD中，难于采用以CCFL作为光源的背光单元。时分LCD要求可以分区发光以与图像扫描时间同步的背光单元。利用LED作为光源的背光单元可以满足如此要求。
根据光源的排列，背光单元通常分为直接光型背光单元和边缘光型背光单元，其中，在直接光型背光单元中，从恰好设置在液晶板之下的多个光源中发出的光朝着液晶板辐射，而在边缘光型背光单元中，从设置在光导板侧壁上的光源发出的光传输到液晶板。
直接光型背光单元可以使用(例如)LED作为点光源。在采用LED作为点光源的直接型背光单元中，LED以二维矩阵排列。特别是，LED排列成多行，具有多个LED的每一行排成一线。
图1展示了传统直接型具有多个LED排成多行的背光单元的截面图。参照图1，传统的直接光型背光单元包括：多个LED1，在金属芯印刷电路板(MCPCB)3上安装成一行；多个热辐射翅5：设置在MCPCB3的下表面上；和散射板7，用于散射和传输从LED1发射的光，以朝着液晶显示板(未示出)辐射该散射和传输的光。
发光二极管产生大量的热。当由于所产生的热量而引起背光单元温度增加时，从LED发射的光的量和波长发生变化，所以背光单元的亮度和色彩相应发生变化。热辐射翅5用于散发由热源(如LED1)产生的热量，并且安装在背光单元的外面。
由LED1产生的热量通过MCPCB3以热传导的形式有效传输，然后散发到外面。可以提供风扇(未示出)以便通过热辐射翅5更容易地散发热量。
然而，由于传统直接光型背光单元的热辐射翅5占据很大空间，难于为采用背光单元的LCD有效地设置图像板和电源板。
同时，利用LED作为光源的传统直接光型背光单元可以用在时分LCD中。在时分LCD中，LCD1根据它们开或关来分区，并且分区的LED与液晶板的扫描时间同步发光。
然而，由于传统直接光型背光单元未能防止从选定的一个分区中发出的光侵入相邻的区域，当图像画面变成另一个时，由于后象残留，很难有效地消除运动模糊现象。
发明内容
根据本发明的设备涉及具有改善结构的背光单元，以便热辐射装置安装在其中，减少采用该背光单元的系统的整体厚度。
同样，由于背光与LCD的屏幕扫描时间同步依次分区发光，本发明也提供防止光线向相邻分区泄漏的背光单元和采用该背光单元的LCD。
根据本发明的一个方面，所提供的背光单元包括：多个分区；光源，其可操作地发光，并且设置在至少一个界定多个分区的阻挡肋的一个侧壁表面上；和热辐射装置，设置在至少一个阻挡肋的壁表面上，在其对面的一个侧壁表面上，多个分区的每一个构造成双分光反射和热辐射。
根据本发明的另一个方面，所提供的背光单元包括：多个阻挡肋，彼此分隔，以形成多个分区；多个光源，其设置在多个阻挡肋的每一个的侧壁表面上，并且可操作地即时发光；热辐射装置，设置在多个阻挡肋的每一个的后面，以散发由设置在多个阻挡肋的一个侧壁表面上的多个光源产生的热；反射构件，设置成倾斜于多个阻挡肋的每一个，以反射从多个光源中发出的光；和散射板，设置在多个阻挡肋的上方，以散射和传输入射光。
热辐射装置可以包括至少一个热辐射翅。
光源可以是发光二极管(LED)和有机发光二极管(OLED)之一。
设置在多个阻挡肋的每一个上的多个光源可以排列成形成一行。
设置在多个阻挡肋的每一个上的多个光源可以包括三种光源，分别发出红、绿和蓝光，并且彼此混合，以便发出白光，或者多个光源的每一个是发出红、绿和蓝光的多片光源。
分别属于多个分区的多个光源以预定的时间间隔依次地按分区组发光。
多个阻挡肋的每一个可以提供有MCPCB。
根据本发明的另一个方面，所提供的LCD包括：液晶板和设置在液晶板的后面的背光单元，以向液晶板辐射光，其中背光单元包括上述的背光单元元件。
分别属于多个分区的多个光源可以与液晶显示板的屏幕扫描时间同步依次地按分区组发光。
附图说明
通过参照附图详细描述其中的示范性实施例，本发明的上述的和其它的特征和优点将变得更加显明，其中：
图1是传统的提供有多个LED排列在一行上的直光型背光单元的示意性截面图；
图2是局部展示根据本发明的示范性实施例的背光单元的透视图；
图3是图2选定部分的详图；
图4是根据本发明的示范性实施例提供有背光单元的LCD的示意图；
图5A是示范性地展示在根据本发明的背光单元中光源的分区发光操作方法的示意图；和
图5B是示范性地展示在根据本发明的背光单元中光源的分区发光状态的示意图；
具体实施方式
现在将参照附图更全面地描述本发明，其中展示了本发明的示范性实施例。
在根据本发明的背光单元中，热辐射结构设置在背光单元中。并且，背光单元具有用作LCD光源的结构，背光单元有N个分区，以便与液晶板扫描时间同步依次地发光，光源(例如，LED)设置在界定分区的阻挡肋之间，热辐射装置(例如，热辐射翅)连接在相对的阻挡肋壁表面上，而一个分区双分光反射和热辐射。
图2是局部展示根据本发明的示范性实施例的背光单元的透视图，而图3是图2的选定部分的详图。
参照图2和3，根据本发明的背光单元包括多个彼此分隔的阻挡肋10，以便形成多个分区，每个具有预定的宽度和直线形状，多个光源11设置在多个阻挡肋10的每个侧壁表面10a上并且可以即时发光，热辐射装置15设置在多个阻挡肋10的每一个的后面上，反射构件17设置成倾斜于多个阻挡肋10的每一个，而散射板19设置在多个阻挡肋10之上，以散射和传输入射光。在图2和3中，基板13设置在多个阻挡肋10之下。当然，背光单元可以构造成没有基板13。
多个光源11设置在多个阻挡肋10a的每一个的一个侧壁表面10a上。在这点上，多个光源11可以排列成在多个阻挡肋10的每一个的一个侧壁表面10a上形成单线。多个光源11也可以排列成在多个阻挡肋10的每一个的一个侧壁表面10a上形成多行或近似均匀分配。
多个阻挡肋10的每一个优选(但不是必须的)是金属芯印刷电路板(MCPCB)，其上电连接设置在多个阻挡肋10的每一个的一个侧壁表面10a上的多个光源11。通过这样做，由多个光源11(例如，LED)产生的热可以更有效地传输到设置在阻挡肋10后面的热辐射装置15上。作为选择，多个光源11可以安装在分开的PCB上，其连接在多个阻挡肋10的每一个的一个侧壁表面10a上。
分区发光的数量可以根据其上设置光源的阻挡肋的数量决定。例如，当想划分背光单元为N个区域和有选择地N个区域发光时，优选(而非必须)设置光源的阻挡肋的数量至少为N个。
作为光源11可以使用(例如)像有机发光二极管(OLED)或发光二极管(LED)一类的可以即时发光(instantly lighted)以输出发散光的发光元件。
与采用CCFL的直线光源比较，采用OLED或LED的点光源11在颜色再现、寿命和类似的方面更为有利。特别是，由于点光源可以即时发光，因此点光源与LCD的扫描时间同步闪烁是可能的。
多个光源11可以提供有产生特定颜色光的单色发光元件芯片。在这种情况下，优选而非必须地，设置在多个阻挡肋10的每一个上的多个光源11构造成，分别发出红(R)、绿(G)和蓝(B)光的三种光源混合发出白光。做为选择，多个光源11的每一个提供有多芯片发光元件，例如，RGB多芯片LED，其分别提供有至少一个发出红(R)光的发光元件芯片、至少一个发出绿(G)光的发光元件芯片和至少一个发出蓝(B)光的发光元件芯片。
同时，如图2和3所示，光源11具有圆顶型帽结构，但帽的形状可以作各种修改。作为选择，发光元件芯片可以暴露而不带有这样的帽。
安装了热辐射装置15以便促使强力散发由包括光源11的热源产生的热。热辐射装置15可以提供有(例如)热辐射翅15a。
热辐射翅15a安装在多个阻挡肋10的每一个的另一个侧壁表面10b上，以便散发由设置在多个阻挡肋10的每一个的一个侧壁表面上的多个光源11产生的热。优选而非必须地，热辐射翅15a(例如)连接到另一侧壁表面10b(与其上设置光源11的一个侧壁表面10a相对)上，以与阻挡肋10一起形成热传递通道，从而有效地散发通过阻挡肋10传输的热。
热辐射翅15安装在阻挡肋10的长度方向上，以便对应于每一个阻挡肋的长度，并且也安装成对应于每个阻挡肋。由于热辐射翅15a安装在背光单元之中，其中的翅的部分基本上平行于基板13，因此热辐射翅15a的安装空间可以最小化。因此，减小系统的整体厚度成为可能。
优选而非必须地，热辐射翅15a设置在一个空间中，其中每个热辐射翅的两侧敞开，以便热量可以有效地散发到外面。在与阻挡肋10平行的方向上进行热量散发。
同时，为折光通道提供有反射构件17，并且其反射从多个光源发出并入射到反射构件17上的光，以便光朝着散射板20前进。反射构件17制造成反射板的形式，并且设置成在分区的倾斜方向上均匀发光。一个分区制造成通过反射构件17双分光反射和热辐射的结构。
散射板19散射和传输从多个光源11入射的光和由反射构件17反射的光，并且入射成使得均匀的光可以从背光单元辐射到(例如)液晶板上。
在具有根据本发明示范性实施例的上述结构的背光单元中，多个阻挡肋10可以垂直地连接在散射板19上。这时，在阻挡肋10连接在散射板19上之前或之后，多个光源可以安装在多个阻挡肋的每一个的一个侧壁表面10a上。同样，在阻挡肋10连接在散射板19上之后或之前，可以安装热辐射翅15a。例如，热辐射翅15a首先连接在多个阻挡肋10的每一个的另一侧壁表面10b上，然后多个阻挡肋10连接在热辐射板19上，或者多个阻挡肋10首先连接在热辐射板19上，然后热辐射片15a连接在多个阻挡肋10的每一个的另一侧壁表面10b上。
同样，在具有根据本发明示范性实施例的上述结构的背光单元中，多个阻挡肋10可以垂直地连接在基板13上。这时，在阻挡肋10连接在基板13上之前或之后，多个光源11可以安装在多个阻挡肋10的每一个的一个侧壁表面上。同样，在阻挡肋10连接在基板13上之后或之前，可以安装热辐射翅15a。例如，热辐射翅15a首先连接在多个阻挡肋10的每一个的另一侧壁表面上，然后多个阻挡肋10连接在基板13上，或者多个阻挡肋10首先连接在基板13上，然后热辐射片15a连接在多个阻挡肋10的每一个的另一侧壁表面10b上。
另外，当根据本发明的背光单元构造成具有基板13时，优选而非必须地，热辐射翅15a与多个阻挡肋10连接起来，以便设置在基板13上，因此最小化在多个阻挡肋10上的热辐射翅15a重量的影响。
在具有根据本发明示范性实施例的上述结构的背光单元中，从光源11(例如LED)发出的光，由以一定倾斜角倾斜的反射构件17反射，并且在近似垂直的方向上前进。从发光源11发出和直接入射到散射板19的光，或者由反射构件17反射然后入射到散射板19的光，传输到散射板19，并且转换成近似均匀光。
光源11产生的热通过设置在多个阻挡肋10的每一个的另一侧壁表面10b上的热辐射片15a散发，并且经过设置在反射构件17下面的通道通过空气流通传递到外边。
根据本发明的上述背光单元具有热辐射装置15，例如，设置在背光单元之中阻挡肋之间的空间中的热辐射翅15a。从而，因为背光单元不需要用于安装热辐射片15a的单独空间，并且热辐射翅15a与基板13近似平行安装，所以减小系统的整体厚度是可能的。
换句话说，因为根据本发明的背光单元利用其中的内部空间散发热量，所以没有必要在系统外安装热辐射结构，当光源11(例如，LED)不是设置在阻挡肋上而是设置在散射板下面的基板上时就要求这种热辐射结构，这导致系统整体厚度的减少。
同样，本发明的背光单元通过设置了多个光源11的多个阻挡肋10分成N个(N是整数2或更大)水平分区，以便防止相邻分区之间的光干扰。因此，N个分区可以按预定的时间间隔顺序地发光而不产生相邻分区之间的光干扰。
此外，根据本发明的背光单元可以获得分区发光的效果和同时热辐射的效果。因为根据本发明的背光单元具有设置在背光单元之中的热辐射结构，与传统的外部辐射结构比较，系统的整体厚度减小，并且可以有效地进行热辐射。同样，通过利用根据本发明的背光单元，N个分区的依次发光操作也是可能的，并且在LCD的扫描时间期间消除了相邻分区之间的光干扰，因此，消除了因光干扰而产生的图像显示错误。
虽然上述实施例展示和描述了根据本发明的背光单元提供有热辐射翅15a作为热辐射装置的例子，但是热辐射装置15的其它的各种实施例将是可能的。例如，热辐射装置15可以具有热辐射翅15a并且还有热管。同样，热辐射装置15也可以只有热管，而取代热辐射翅15a。如本领域的技术人员所熟知，热管包括汽化部分、绝热部分和冷凝部分。当热施与到汽化部分时，工作流体被汽化，并经由绝热部分传输到冷凝部分，而汽化的工作液体在冷凝部分液化，通过毛细作用返回到汽化部分。通过重复这些过程，热源中的热，例如，从光源11中产生的热和类似物传递到外面，从而，产生冷却效果。因此，热管通过利用工作流体的循环具有冷却效果。
图4是提供有根据本发明的背光单元的LCD的示意图。
参照图4，LCD包括液晶板50和设置在LCD50之后以向液晶板50辐射光的背光单元30。
如本领域的技术人员所熟知，液晶显示板50允许光直线地在一个方向上极化以入射到液晶显示板50的液晶层，并且液晶取向的方向通过电场作用而改变，因此变换经过液晶层的光的极化来显示图象信息。该液晶板50可以包括各种液晶板。由于本领域的技术人员熟知液晶板50的各种结构，因此将省略对它们的详细描述和图解。
现在将更详细地描述根据本发明的背光单元的依次分区发光操作。
图5A是示范性地展示在根据本发明的背光单元中光源11的分区发光操作方法的示意图，而图5B是示范性地展示在根据本发明的背光单元中光源11的分区发光状态示意图。
在图5A中，水平轴表示图像帧，即时间，垂直轴表示背光单元的每个分区(l1，.....ln)。典型地，在LCD TV中图像的每一帧从LCD TV屏幕上部扫描到屏幕下部和在前一帧屏幕下部完全扫描完前，图像下一帧从屏幕上部准备开始扫描。在利用CCFL的传统背光单元的情况下，由于液晶板的整个区域不按扫描顺序发光，因此它不能有效地消除动作模糊现象。然而，在本发明中，对于每个与液晶板的扫描时间同步的分区，由于各个分开单元以预定的时间间隔依次发光，所以动作模糊可以有效地消除。
换句话说，如图5A所示，在液晶板的上部屏幕上的第N帧图像扫描后的时刻，第1个分区(l1)的光源发光。在取决于液晶板的扫描时间的预定延时后，第2个分区(l2)的光源发光。这样，光源依次地发光，直到第n个分区(ln)，以致完成第N帧图像背光单元的发光。此时，在过去一定的时间后每个分区的光源不再发光，然后为下帧图像再次发光。换句话说，各自分区的光源以预定的周期重复发光、中断或不发光，以及由于前一分区光源发光，因此在预定的时间延时后任何分区的光源发光，都在控制之下。各自分区的发光和中断周期及在相邻分区之间的发光延迟时间取决于液晶板的垂直扫描频率和分区的数量。
因此，根据本发明，由于属于各自分区的光源11以预定的周期依次地发光，所以，如图5B所示，在任意时间的背光单元不是全部而是部分发光。
同时，因为要求背光单元以特定的时间部分地发光，所以需要防止从发光区域中发出的光分散进入到非发光区域。由于根据本发明的背光单元通过阻挡肋结构可以分成多个分区发光的区域，所以从一个分区发光区域中发出的光可以防止扩散到相邻的分区发光区域中。
根据本发明的上述的背光单元可以用于运行在60HZ下的LCD(例如，LCD电视)的背光单元，与屏幕扫描时间同步，在该N个分区中依次地发光。
因为根据本发明的背光单元具有内置热辐射装置的装配结构，所以可以减小系统的整体厚度。同样，因为背光单元采用可以即时发光的光源，并且设置在形成多个分区的每个阻挡肋的一个侧壁表面上，当光源依次地按分区组发光时，可以防止光泄漏到相邻的分区。
尽管本发明参照其中的示范性实施例已经进行了特别地展示和描述，但是本领域的普通技术人员应该理解的是，在此可以对其进行各种形式和细节的变化，而不脱离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。

Claims (13)

1、一种背光单元，包括：
多个分区；
光源，其可操作地发光，并设置在界定该多个分区的至少一个阻挡肋的一个侧壁表面上；和
热辐射装置，设置在与该一个侧壁表面相对的该至少一个阻挡肋的壁面上，
其中该多个分区的每一个构造成双分光反射和热辐射。
2、如权利要求1所述的背光单元，其中该热辐射装置包括至少一个热辐射翅。
3、如权利要求1所述的背光单元，其中该光源包括发光二极管和有机发光二极管之一。
4、一种背光单元，包括：
多个阻挡肋，彼此分隔，以形成多个分区；
多个光源，其设置在该多个阻挡肋的每一个的一个侧壁表面上，并可操作地即时发光；
热辐射装置，设置在该多个阻挡肋的每一个的后面，以辐射由设置在该多个阻挡肋的该一个侧壁表面上的该多个光源产生的热；
反射构件，设置成倾向于该多个阻挡肋的每一个，以反射从该多个光源发出的光；和
散射板，设置在该多个阻挡肋之上方，以散射和传输入射光。
5、如权利要求4所述的背光单元，其中该热辐射装置包括至少一个热辐射翅。
6、如权利要求4所述的背光单元，其中该光源包括发光二极管和有机发光二极管之一。
7、如权利要求4所述的背光单元，其中设置在该多个阻挡肋的每一个上的该多个光源排列成直线。
8、如权利要求4所述的背光单元，其中设置在该多个阻挡肋的每一个上的该多个光源包括分别发出红、绿和蓝光的三种光源，并且彼此混合以便发出白光，或者该多个光源的每一个是发出红、绿和蓝光的多芯片光源。
9、如权利要求4所述的背光单元，其中属于该各自的多个分区的该多个光源以预定的时间间隔依次发光。
10、如权利要求1至9中任意一条所述的背光单元，其中该多个阻挡肋的每一个提供有金属芯印刷电路板。
11、一种液晶显示器，包括：液晶板和设置在该液晶板之后以朝着该液晶板辐射光的背光单元，
其中该背光单元包括如权利要求1至9所述的任意一种背光单元。
12、如权利要求11所述的液晶显示器，其中属于该各自的多个分区的该多个光源与该液晶显示板的屏幕扫描时间同步依次发光。
13、如权利要求11所述的液晶显示器，其中该多个阻挡肋的每一个提供有金属芯印刷电路板。
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