CN1912711A - 背光单元和液晶显示模块 - Google Patents

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Abstract

一种能提高亮度均匀性和光源使用寿命的背光单元，和使用该背光单元的液晶模块。背光单元包括：光源、检测光源温度的温度传感器、提高或降低光源温度的珀耳帖效应器件和根据温度传感器的输出控制珀耳帖效应器件的控制器。

Description

背光单元和液晶显示模块
本申请要求享有2005年8月9日在韩国递交的申请号为P2005-0072886的申请的权益，在此引用其全部内容作为参考。
技术领域
本发明涉及一种液晶模块，并且尤其涉一种能提高亮度均匀性和光源寿命的背光单元，和使用该背光单元的液晶模块。
背景技术
CRT(阴极射线管)是广泛用在测量仪器的监视器、信息终端等等以及TV中的显示器件中的一种，但由于CRT自身的重量和尺寸它不能满足使电子设备尺寸小和重量轻的需要。
因此，当很多电子设备正朝着尺寸小和重量轻的趋势发展时，可以代替重量和尺寸有某种限制的CRT的显示器件包括利用电场光学效应的液晶显示器LCD、利用气体放电的等离子显示面板PDP、和利用场致发光效应的有机发光二极管OLED。在其中，已经积极地研发液晶显示器件。
为了代替CRT，近来优点为尺寸小、重量轻和能耗低的液晶显示器件已经发展为能充分担当平板显示器的作用并且可以用在台式计算机的监视器和大尺寸显示器件以及笔记本式计算机的监视器，因而液晶显示器件的需求正在逐渐增加。
这样的液晶显示器件通常包括液晶模块LCM、用于驱动液晶模块的驱动电路、和外壳。同时，液晶模块包括其中液晶单元以矩阵型排列的液晶显示面板、和将光照射到液晶显示面板的背光单元。
不是自发光显示器件的液晶显示器件需要单独的光源如背光单元。并且液晶显示器件根据光源的安装位置可以分为侧光型和直下型。
背光单元的光源可以是冷阴极荧光灯CCFL、热阴极荧光灯HCFL、外部电极荧光灯EEFL、发光二极管LED等等，并且其中主要使用CCFL或LED。
此外，在使用CCFL或LED作为光源器件的液晶显示器件中，存在这样一个问题即亮度会根据温度变化而降低，如图1和2所示。
图1表示根据温度变化CCFL的亮度变化，并且图2表示根据温度变化LED的亮度变化。
参考图1和图2，可以知道当CCFL中的温度很高或很低时以及LED中的温度很高时，亮度会严重恶化。
此外，光源的温度和使用寿命有很密切的关系并直接影响产品的可靠性以及出现亮度恶化问题。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种能提高亮度均匀性和光源使用寿命的背光单元，以及使用该背光单元的液晶模块。
根据本发明的一个方面的背光单元包括光源和检测光源温度的温度传感器。背光单元进一步包括能提高或降低光源温度的珀耳帖效应器件和根据温度传感器的输出控制珀耳帖效应器件的控制器。
根据本发明另一方面的液晶模块包括背光单元。该背光单元包括光源、检测光源温度的温度传感器、提高或降低光源温度的珀耳帖效应器件和根据温度传感器的输出控制珀耳帖效应器件的控制器。液晶模块进一步包括接收从背光单元照射的光以显示图像的液晶显示面板、在其中设置了液晶显示面板的背光单元的支撑主体、包围支撑主体一侧的底面和侧面的底盖、和包围液晶显示面板和底盖的边缘的顶盖。
附图说明
本申请所包括的附图用于提供对本发明的进一步理解，并且包括在该申请中并且作为本申请的一部分，示出了本发明的实施方式并且连同说明书一起用于解释本发明的原理。附图中：
图1是表示冷阴极荧光灯根据温度变化的亮度恶化的附图；
图2是表示发光二极管根据温度变化的亮度恶化的附图；
图3是根据本发明第一实施方式的液晶模块的附图；
图4是表示珀尔贴效应器件的附图；
图5是表示温度控制流程的方块图；以及
图6是根据本发明第二实施方式的液晶模块的附图。
具体实施方式
现在具体描述本发明的优选实施方式，它们的实施方式示于附图中。
参考图3到图6，下面将解释本发明的实施方式。
参考图3，根据本发明第一实施方式的液晶模块包括支撑主体102、设置在支持主体102内的背光单元和液晶显示面板105、包围支撑主体102一侧的底面和侧面的底盖109、和包围液晶显示面板105和底盖109的边缘的顶盖101。
支撑主体102起到支撑整个液晶模块的功能并且具有设置在其中的背光单元和液晶显示面板105。
液晶显示面板105包括其中有黑矩阵、滤色片阵列、公共电极和定向膜顺序形成在基板上的上板103；其中有TFT阵列、像素电极和定向膜顺序形成在基板上的下板104；粘贴在上板103上面的上偏振器107a；粘贴在下板104下面的下偏振器107b；用于保持上板和下板之间的间隙的衬垫料(未示出)；和注入在上板103和下板104之间的空间内的液晶。并且，上板103和下板104通过密封剂粘接在一起。
安装顶盖101以包围光学片114和液晶显示面板105的表面边缘和侧面。顶盖101包围液晶显示面板105的边缘以保护液晶显示面板105免遭外部撞击。
安装底盖109以包围支撑主体102一侧的侧面和底面。底盖109由金属材料，如铝形成。
背光单元包括发光的灯108；固定灯108的灯座106；安装用于包围灯108的灯罩111；粘贴在灯罩111上用于控制灯108的温度的珀耳帖效应器件110；将从灯108入射的光转换为表面光的导光板112；设置在导光板112的下部用于将到达导光板112的底面和侧面的光反射到上表面的反射板113；和用于控制通过导光板的光的散射和前进方向的光学片114。
用在背光单元内的灯108主要使用冷阴极荧光灯，并且灯108发出的光通过导光板112的入射面入射到导光板112。
另一方面，可以使用发光二极管、热阴极荧光灯、和外部电极荧光灯等作为用在背光单元内的灯108。
灯罩111的内表面是镜面以将来自灯108的光反射到导光板112的入射面。
反射板113设置为与导光板112的背面相对。导光板112使从灯108入射的光到达远离灯108的地方。导光板112由高强度的PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)形成从而使其不易变形和破碎并且透射率好。
反射板113将通过导光板112背面入射到其自身的光再次反射，这样可以减少光损失。如果光入射到导光板112，则来自灯108的光以指定倾斜角在背面的反射板113被反射以使其均匀地到达出光面(exiting surface)。此时，到达导光板112底面和侧面的光被反射到导光板112以使其到达出光面。
通过导光板112的出光面的射出的光具有光学片114控制的散射和前进方向。至此，光学片114包括用于将通过导光板112的出光面射出的光散射到整个区域的散射片；用于产生从导光板射出的光的前进角以使其垂直于液晶显示面板105的第一和第二棱镜片；和保护第二棱镜片的保护片。
珀耳帖效应器件110形成为包围灯罩111的部分或整个外表面的形状以控制灯108周围的温度。
珀耳帖效应器件110是利用珀耳帖效应的电路器件。珀耳帖效应是下面一种现象，即当电流在两种不同的金属内流动时，这两种不同金属的两个切头(cut ends)连接在一起，在两个切头产生温度差，也就是说，在两种金属的两个切头的连接部分产生热发散和热吸收。在两种金属的两个切头的连接部分产生的热发散和热吸收根据珀耳帖效应器件的两电极之间的电流方向是可逆的。珀耳帖效应和利用该效应的珀耳帖效应器件对于公众来说是公知的，因而将省略对其的详细描述。
图4示出了使用陶瓷基板的珀耳帖效应器件作为珀耳帖效应器件的例子。
参考图5，将珀耳帖效应器件110的两个电极都连接到控制器，该控制器控制珀耳帖效应器件的两电极之间的电流方向和电流量，并且热敏电阻的输出端子连接到控制器。
将热敏电阻安装在适于测量灯108的温度的位置，并且热敏电阻的输出端子连接到控制器。
控制器使合适的电流在珀耳帖效应器件内流动从而使热敏电阻检测到的温度一直保持在固定值。如图1所示，为了使灯108保持合适的亮度，灯108的温度最好保持在大约10℃-70℃的范围内，并且最好使用控制器来控制珀耳帖效应器件从而保持灯108的温度。控制器可以安装在通常包含在液晶模块内的转换印刷电路板(下文中表示为‘PCB’)、源PCB和栅PCB中的任何电路中。
图6表示了根据本发明第二实施方式的液晶模块。
参考图6，根据本发明第二实施方式的液晶模块包括支撑主体202、设置在支撑主体202内的背光单元和液晶显示面板205、包围支撑主体202一侧的底面和侧面的底盖209；和包围液晶显示面板205和底盖209的边缘的顶盖201。
支撑主体202可以支撑整个液晶模块并且具有设置在其中的背光单元和液晶显示面板205。
液晶显示面板205包括其中有黑矩阵、滤色片阵列、公共电极和定向膜顺序形成在基板上的上板203；其中有TFT阵列、像素电极和定向膜顺序形成在基板上的下板204；粘贴在上板203上面的上偏振器207a；粘贴在下板204下面的下偏振器207b；用于保持上板和下板之间的间隙的衬垫料(未示出)；和注入在上板203和下板204之间的空间内的液晶。并且，上板203和下板204通过密封剂粘接在一起。
顶盖201设置为包围光学片214和液晶显示面板205的表面边缘和侧面。顶盖201包围液晶显示面板205的边缘以保护液晶显示面板205免遭外部撞击。
底盖209设置为包围支撑主体202一侧的侧面和底面。底盖209由金属材料，如铝形成。
背光单元包括发光的发光二极管(下文中称之为‘LED’)208；粘贴有LED 208的LED PCB 206；设置为包围LED单元208的灯罩211；粘贴在灯罩211上用于控制LED 208的温度的珀耳帖效应器件210；用于将从LED 208入射的光转换为表面光的导光板212；设置在导光板212的下部用于将到达导光板212底面和侧面的光反射到其上表面的反射板213；和用于控制通过导光板的光的散射和前进方向的光学片214。
LED是受电流量控制的自发光器件，并且通过导光板212的入射面将LED208发出的光入射到导光板212。
灯罩211的内表面是镜面以将来自LED 208的光反射到导光板212的入射面。
反射板213设置为与导光板212的背面相对。导光板212使从LED 208入射的光到达远离LED 208的地方。导光板212由高强度的PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)形成从而使其不易变形和破碎并且透射率好。
反射板213将通过导光板212的背面入射到其自身的光再次反射，这样可以减少光损失。如果光入射到导光板212，则来自灯108的光以指定倾斜角在背面的反射板213被反射以使其均匀地到达出光面。此时，到达导光板212底面和侧面的光被反射到导光板212以使其到达出光面。
通过导光板212的出光面射出的光具有光学片214控制的散射和前进方向。至此，光学片214包括用于将通过导光板212的出光面射出的光散射到整个区域的散射片；用于产生从导光板212射出的光的前进角以使其垂直于液晶显示面板205的第一和第二棱镜片；和保护第二棱镜片的保护片。
珀耳帖效应器件210形成为包围灯罩211的部分或整个外表面的形状以控制LED 208周围的温度。珀耳帖效应器件210的描述与前面第一实施方式中的相同，因而在此将省略对其的详细描述。
按照与第一实施方式相同的方式，珀耳帖效应器件210的两个电极都连接到控制器，该控制器控制珀耳帖效应器件210的两电极之间的电流方向和电流量，并且热敏电阻的输出端子连接到控制器。
将热敏电阻设置在适于测量LED 208温度的位置，并且热敏电阻的输出端子连接到控制器。
控制器使合适的电流在珀耳帖效应器件内流动从而使热敏电阻检测到的温度一直保持在固定值。如图2所示，为了使LED 208保持合适的亮度，LED 208的温度最好保持在60℃以下，并且最好使用控制器来控制珀耳帖效应器件从而保证LED 208的温度。控制器可以安装在通常包含在液晶模块内的转换印刷电路板(下文中表示为‘PCB’)、源PCB和栅PCB中的任何电路中。
如上所述，通过使用珀耳帖效应器件控制了光源的温度，因而使用该器件的背光单元和液晶模块在各种温度环境中都可以保持均匀的亮度并且提高了使用寿命和可靠性。
虽然前面的实施方式描述了背光单元和使用该背光单元的液晶模块，但本发明并不限于此。其他优选实施方式包括前照光单元和侧照光单元，以及使用该单元的液晶模块。
很明显，本领域技术人员可在不背离本发明精神或范围的基础上对本发明做出修改和变化。因此，本发明意欲覆盖落入本发明权利要求及其等效范围内的各种修改和变化。

Claims (38)

1、一种背光单元，包括：
光源；
检测光源温度的温度传感器；
提高或降低光源温度的珀耳帖效应器件；以及
根据温度传感器的输出控制珀耳帖效应器件的控制器。
2、根据权利要求1所述的背光单元，其特征在于，所述光源包括冷阴极荧光灯。
3、根据权利要求1所述的背光单元，其特征在于，所述温度传感器包括热敏电阻。
4、根据权利要求2所述的背光单元，其特征在于，如果所述冷阴极荧光灯的温度高于第一温度则所述珀耳帖效应器件降低冷阴极荧光灯的温度，且如果所述冷阴极荧光灯的温度是低于第一温度的第二温度则所述珀耳帖效应器件提高所述冷阴极荧光灯的温度。
5、根据权利要求4所述的背光单元，其特征在于，所述第一温度是70℃并且所述第二温度是10℃。
6、根据权利要求1所述的背光单元，其特征在于，进一步包括：
固定所述光源的灯座；以及
包围所述光源的部分的灯罩，其中所述珀耳帖效应器件的一侧粘贴在灯罩上。
7、根据权利要求1所述的背光单元，其特征在于，进一步包括：
将从所述所述光源入射的光转换成表面光的导光板；
位于导光板下部的反射板，所述反射板将从光源入射的并且到达导光板的底面和侧面的光反射到上表面；以及
控制从所述光源入射的并通过导光板的光的散射和前进方向的光学片。
8、根据权利要求1所述的背光单元，其特征在于，所述光源包括发光二极管。
9、根据权利要求8所述的背光单元，其特征在于，如果所述发光二极管的温度高于预定温度则所述珀耳帖效应器件降低发光二极管的温度。
10、根据权利要求9所述的背光单元，其特征在于，所述预定温度是60℃。
11、根据权利要求8所述的背光单元，其特征在于，进一步包括：
固定所述光源的灯座；以及
包围所述光源的部分的灯罩，其中所述珀耳帖效应器件的一侧粘贴在灯罩上。
12、根据权利要求8所述的背光单元，其特征在于，进一步包括：
将从所述光源入射的光转换成表面光的导光板；
位于所述导光板下部的反射板，所述反射板将从光源入射的并且到达导光板的底面和侧面的光反射到上表面；以及
控制从所述光源入射的并通过导光板的光的散射和前进方向的光学片。
13、根据权利要求1所述的背光单元，其特征在于，所述光源包括热阴极荧光灯。
14、根据权利要求13所述的背光单元，其特征在于，进一步包括：
固定所述光源的灯座；和
包围所述光源的部分的灯罩，其中所述珀耳帖效应器件的一侧粘贴在灯罩上。
15、根据权利要求13所述的背光单元，其特征在于，进一步包括：
将从所述光源入射的光转换成表面光的导光板；
位于所述导光板下部的反射板，所述反射板将从光源入射的并且到达导光板的底面和侧面的光反射到上表面；以及
控制从所述光源入射的并通过导光板的光的散射和前进方向的光学片。
16、根据权利要求1所述的背光单元，其特征在于，所述光源包括外部电极荧光灯。
17、根据权利要求16所述的背光单元，其特征在于，进一步包括：
固定所述光源的灯座；和
包围所述光源的部分的灯罩，其中所述珀耳帖效应器件的一侧粘贴在灯罩上。
18、根据权利要求16所述的背光单元，其特征在于，进一步包括：
将从所述光源的入射的光转换成表面光的导光板；
位于所述导光板下部的反射板，所述反射板将从光源入射的并且到达导光板的底面和侧面的光反射到上表面；以及
控制从所述光源入射的并通过导光板的光的散射和前进方向的光学片。
19、一种液晶模块，包括：
背光单元，所述背光单元包括光源、检测光源温度的温度传感器、提高或降低光源温度的珀耳帖效应器件和根据温度传感器的输出控制珀耳帖效应器件的控制器；
接收从所述背光单元照射的光来显示图像的液晶显示面板；
支撑位于其中的液晶显示面板的背光单元的支撑主体；
包围所述支撑主体一侧的底面和侧面的底盖；以及
包围所述液晶显示面板和底盖的边缘的顶盖。
20、根据权利要求19所述的液晶模块，其特征在于，所述光源包括冷阴极荧光灯。
21、根据权利要求19所述的液晶模块，其特征在于，所述温度传感器包括热敏电阻。
22、根据权利要求20所述的液晶模块，其特征在于，如果所述冷阴极荧光灯的温度高于第一温度则珀耳帖效应器件降低冷阴极荧光灯的温度，且如果所述冷阴极荧光灯的温度是低于第一温度的第二温度则珀耳帖效应器件提高冷阴极荧光灯的温度。
23、根据权利要求22所述的液晶模块，其特征在于，所述第一温度是70℃并且所述第二温度是10℃。
24、根据权利要求19所述的液晶模块，其特征在于，进一步包括：
固定所述光源的灯座；以及
包围所述光源的部分的灯罩，其中所述珀耳帖效应器件的一侧粘贴在灯罩上。
25、根据权利要求19所述的液晶模块，其特征在于，进一步包括：
将从所述光源入射的光转换成表面光的导光板；
位于所述导光板下部的反射板，所述反射板将从光源入射的并且到达导光板的底面和侧面的光反射到上表面；以及
控制从所述光源入射的并通过导光板的光的散射和前进方向的光学片。
26、根据权利要求19所述的液晶模块，其特征在于，所述光源包括发光二极管。
27、根据权利要求26所述的液晶模块，其特征在于，如果所述发光二极管的温度高于预定温度则所述珀耳帖效应器件降低发光二极管的温度。
28、根据权利要求27所述的液晶模块，其特征在于，所述预定温度是60℃。
29、根据权利要求26所述的液晶模块，其特征在于，进一步包括：
固定所述光源的灯座；和
包围所述光源的部分的灯罩，其中所述珀耳帖效应器件的一侧粘贴在灯罩上。
30、根据权利要求26所述的液晶模块，其特征在于，进一步包括：
将从所述光源入射的光转换成表面光的导光板；
位于所述导光板下部的反射板，所述反射板将从光源入射的并且到达导光板的底面和侧面的光反射到上表面；以及
控制从所述光源入射的并通过导光板的光的散射和前进方向的光学片。
31、根据权利要求19所述的液晶模块，其特征在于，所述光源包括热阴极荧光灯。
32、根据权利要求31所述的液晶模块，其特征在于，进一步包括：
固定所述光源的灯座；和
包围所述光源的部分的灯罩，其中所述珀耳帖效应器件的一侧粘贴在灯罩上。
33、根据权利要求31所述的液晶模块，其特征在于，进一步包括：
将从所述光源入射的光转换成表面光的导光板；
位于所述导光板下部的反射板，所述反射板将从光源入射的并且到达导光板的底面和侧面的光反射到上表面；以及
控制从所述光源入射的并通过导光板的光的散射和前进方向的光学片。
34、根据权利要求19所述的液晶模块，其特征在于，所述光源包括外部电极荧光灯。
35、根据权利要求34所述的液晶模块，进一步包括：
固定所述光源的灯座；和
包围所述光源的部分的灯罩，其中所述珀耳帖效应器件的一侧粘贴在灯罩上。
36、根据权利要求34所述的液晶模块，进一步包括：
将从所述光源入射的光转换成表面光的导光板；
位于所述导光板下部的反射板，所述反射板将从光源入射的并且到达导光板的底面和侧面的光反射到上表面；以及
控制从所述光源入射的并通过导光板的光的散射和前进方向的光学片。
37、一种背光单元的操作方法，包括以下步骤：
提供光源：
检测所述光源的温度；以及
根据检测到的光源的温度提高或降低光源的温度。
38、一种包括光源的液晶模块的操作方法，包括以下步骤：
检测光源的温度；
根据检测到的光源的温度提高或降低光源的温度；
提供接收从所述光源照射的光的液晶显示面板。
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