TWI344566B - Backlight unit for liquid crystal display device - Google Patents

Description

1344566 •Η 九、發明說明： ,[主張優先權] ， 本發明係主張2006年4月21日於韓國智慧財產局所 *提出申請之韓國專利申請案第2〇〇6_36385號的優先權，於 •此併入該韓國專利申請案所揭露之内容供參考。 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種用於使用發光二極體（LED)以及 導光板之用於液晶顯示器（LED)的背光單元，更詳而言之， 鲁該背光單元可透過高對比率而獲得高解析度，並可減少其 厚度。 【先前技術】 近年來，由於更薄以及高效率的影像顯視器裝置之趨 勢使然’液晶顯示器很明顯地大量使用在電視、監視器以 及相似的物件上。液晶顯示面板並無法自我產生光，所以 液晶顯示器需要背光單元（BLU)。背光單元採用了冷陰極螢 鲁光燈管（CCFL)作為其光源，冷陰極螢光燈管不貴且相當容 易組合在一起。使用冷陰極螢光燈管的背光單元執行不同 的驅動，諸如是局部黯淡（l〇cal dimming)是脈衝驅動 、（impulsive driving)。此外，以冷陰極螢光燈管為基的背 光單元因為使用了水銀氣體，所以並不是對環境有=勺， 況且其反應率也低。為了改善此項缺失，冷陰極螢光燈管 已被置換成發光二極體（led)來作為背光單元的光源。 同時，在藉由局部黯淡來驅動背光單元的方法中，液 晶顯示器的液晶面板被劃分成複數個區域，而背光單元的 93915 5 1344566 亮度則可依照分割區域的灰階值來加以調整。也就是說， 在顯不畫面中對應於較亮區域之背光單元的發光二極體被 開啟’而對應著剩餘影像的發光二極體則是以較低的亮度 .開啟，或是完全關閉。在脈衝驅動中，背光單元是和液晶 .面板在時間上同步的（time_synchr〇nized)。在此，在背光 單元面板上複數個以行、列排列的光源區域陣列是依序的 予以開啟。 為又而s，§亥背光單元包括了直下式（direct_type) 的背光單元以及側邊式（edge-type)的背光單元。在後者 中，條形的光源是設置在液晶面板的邊緣，以便經由導光 照射在液晶面板上。另 光源是設置在液晶面板的下方’以便直接地將光照射在其 上。 第1圖是使用發光二極體之傳統側邊式背光單元的立 體圖。參看第i圖’背光單元10包括了導光板u、分別 沿著導光板11邊緣而設置的發光二極體光源15和17，以 及設置在導光板11下方的反射板19。每一個發光二極體 先源15和Π包括了印刷電路板17和複數個設置在印刷带 路板π上的發光二極體15。由發光二極體15入射: 才⑼的光是在其内部全反射並且散射，其後則會被傳送到 =晶面板。這種側邊式背光單元1G是可^目當小 制 成，ί其卻！^於個別的驅動，例如是局部黯淡。又衣 第2圖疋顯示傳統使用發光 二極體之吉 , 的剖視圖。參看第2圖所示，背光單：：式背光單元 U包括了印刷電路 93915 6 1344566 板21和複數個設置在印刷電路板2i上的發光二極體 ,·散射板25是設置在液晶面板（未顯示）和纟光二極體之 ，間Μ將光放射。發光二極體23直接地將％照射在液晶面 ，板上。此種直下式的背光單元2〇可以執行諸如是局部黯淡 ，之個別的驅動。為了能完成該種局部驅動，每—個發光二 極體23均可加以控制來開啟/關閉。又或者，此種^光單 元是分割成數個預定的區域，例如是A1、八2和A3區域， 以根據劃分區域來驅動發光二極體23。然而，發光二極體 • 23在被個別驅動時需要大量的能量、以應付高溫的散熱結 構，以及複雜的線路。此外，當根據劃分區域來驅動發光 光单兀的厚度（H)而遭逢較少的局部效果。值得注意的是， 在此，該老光單元要具有足夠的厚度才能確保均勻的光， 因此這些事物均造成了背光單无以及液晶顯示器薄化的缺 點。 |【發明内容】 業已完成本發明以解決前述習用技術之問題，因此本 發明之一恕樣即在提供一種高品質背光單元，其可以輕易 、地達成諸如是局部黯淡Uocal di_ing)或是脈衝驅動之 '分開的驅動’並且適合於薄的產品。 根據本發明的一態樣而言，本發明提供一種用於液晶 顯不态的背光單元，該背光單元設置在液晶面板的下方以 便將光照射到液晶面板上，該背光單元包括複數個界定出 個別區塊的導光板，以及發光二極體（LED)群，每一個發光 93915 7 ^44566 極體群均疋沿著每一個導光板的邊緣來設置，且每一個 '.發光二極體群朝向對應的一個導光板發出光，其中每一個 •發光二極體群是根據對應的區塊來加以開啟及關閉。 根據本發明的一實施例，每一個發光二極體群是設置 、，相鄰區塊之間的界面（interface)處。用以朝向其中一個 區塊發出光的每一個發光二極體群和相鄰的一個發光二極 體重豐。ϋ減小了相鄰導光板之間的間隙。較佳地，相鄰 的务光一極肋區塊在其邊緣處設有缺口（cutout )，以對重 ®的發光二極體群提供空間。這可讓用以朝向其中一個區 塊發出光的每一個發光二極體群得以輕易地和相鄰的一個 ----良光二杯體重疊。該紈口炅有選自釗.面一遍面以及 的中的面（face)。 根據本發明的較佳實施例，導光板是以矩陣的方式排 列。較佳地，該背光單元復包括分別沿著導光板之邊緣設 置的條形（bar-shaped)印刷電路板，其中，每一個發光二 鲁極體群是排列在每一個條形印刷電路板上。每一個印刷電 路板係設置成跨越（span) 一些導光板區塊，該一些導光板 區塊係排列成列（row)，該列係在平行於區塊之邊緣的方 向。

V 根據本發明的另一實施例，發光二極體群可以局部黯 •淡來加以驅動。在此’該液晶面板具有複數個劃分區域， 並且發光二極體的亮度是依據區塊而藉由在每一個劃分區 域内灰階（grey level)的峰值來加以調整。 根據本發明的再一實施例，發光二極體群可以脈衝方 8 93915 i 1344566 式加以驅動。區塊是和液晶面板在時間上同步的，且 序被開啟的。 疋夜 【實施方式】 .纟發明的範例性的實施例將在參考所附圖式τ而予以 ，坪細的說明。本發明可以不同的形式加以實施，且不 成對本發明於此所作實施例的限制。相反地，在提供^言 些實施例後，才可使其中的揭露是為徹底並完整，也如= 可將本發明的範嘴完全地傳遞給那些在本行業中具有 知識者。在圖式中，形狀以及尺寸或因為清晰起見而予以 绔大’且相同的元件符號在整篇說明中是用以代表著相同 支杲相彻的元件》_________________ 第3圖係為顯示根據本發明一實施例之設置在背光單 元（BLU)内之導光板以及發光二極體（Led)的平面圖。第4 圖係為顯示依第3圖中xx’線所切割的剖視圖。參閱第3 孝4圖„亥月光單元包括了複數個分離的導光板】 T 1 50(1 50a、150b和150C) ’每一群是沿著每一個導光板 邊緣而設置。尤其地，發光二極體群咖是沿著導光板 =的邊緣而設置’其界定了區塊中的一個，以將光朝向 ¥光板lGla射去。另—發光二極體群15Qb是沿著導光板 祕的邊緣而設置，其界定了區塊中的另一個，以將光朝 向導光板HHb射去。再—發光二極體群佩是沿著導光 板l〇lc的邊緣而設置，其界定了區塊中的另一個，以將光 朝向‘光板l〇lc射去。導光板以及設置在每一個導光板上 93915 9 1344566 之發光二極體群組成了整體的背光單元。 如第3和4圖所示，每一個發光二極體群150a和150b ，·》 ' 、 是設置在相鄰兩個區塊交界面。例如，發光二極體150a .是没置在鄰接導光板101 a和101 b之間。此外，用以將光 射向導光板101a之發光二極體150a是和導光板l〇lb重 疊。例如，設置在導光板101 b下方之發光二極體150a是 和導光板101 b重疊。在此方式下’在導光板内的發光二極 體是和相鄰的導光板重疊’以致於相鄰接的導光板彼此間 鳙隔的相當的近。這也因此減少或是移除了相鄰導光板間的 間隙。這同時也可使得光得以均勻的方式射向液晶面板。 如在第4圖所示的剖視圖，導光板i〇lb在靠近發光二 極體群150a的一側是具有缺口，以可將發光二極體群丨5〇a 容置於其内部。這可讓在一個區塊内的發光二極體群i5〇a 得以輕易地和相鄰接之導光板區塊1〇lb重疊。第5圖顯示 了該缺口之各種不同的實施例。 • 如第5(a)圖所示，鄰接於發光二極體150的導光板1〇1 在其一側端部是具有一缺口（請瞭解，因為清晰的考量，僅 有一個導光板以及一個相對應的發光二極體是具有參考

卻接於發光二極體250的導光板 一導光板，而此 光所照射的導光板。發光 例如，是在導光板101 — 一極體15 0兩側之導光板 施例，如第5(b)圖所示， 2 01可在其側端部形成有 93915 1344566 一圓形缺口。或者，如第5(c)圖所示，鄰接於發先二極 350的導光板301可具有一具有角度的缺口。 每一個用以將光朝向對應且界定出個別區塊之導光板 的發光二極體群可具有藍光發光二極體、綠光發光二極 體、和紅光發光二極體。在此，複數個藍光、綠光和紅光 發光二極體可設置在每一個區塊内。由藍光、綠光和紅光 發光二極體所發出Μ、綠和紅光是結合在—起而成為具有 絕佳色衫再製率的白光。或者，例如由藍光發光二極體晶 和只色磷光劑結合而成的白色發光二極體可設置在界定出 個別區塊之導光板的邊緣。或者，複數個白光發光二極體 可設置在每—個區塊之内。又或者’藍光、綠光、紅光和 白光發光二極體可沿著每一區塊的邊緣來設置。 設置在每-導光板1〇la、1〇lb、1〇lcit緣的發光二極 體可依據區塊的不同而予分別地驅動。例如，沿著一導光 f區塊之白色發光二極體15〇是開啟著，而分別沿著其它 鲁導光板區塊1〇1Μσ 1Glc^邊緣而設置的發光二極體⑽a 和15〇m是關閉的。再或者，發光二極體群可依據區 塊而以不同的免度來加以啟動。根據本發明，如上所述， 該導光板界定了個別的區塊’而該發光二極 置在區塊之内。這可以讓每—個發光二極體群得以依 據一相對應的區塊而予以開啟以及關閉。 此外’該背光單元則不需要如同習用背光單元般的厚 送到、Λ 沈是說’根據本發明，光是經由導光板來傳 面板。這可4保了發光二極體群可依據區塊而予

1J 93915 1344566 以個別地驅動，並且因此該背光單元可予以薄型化。由個 ‘別驅動發光二極體群則形成了足夠的效果，諸如是 淡而增加了對比率以及高解析度。這也導致了輕薄的 * 屋品0 、 帛6目顯示了根據本發明—實施例背光單元的部份平 參看第6圖，該背光單元100包括了複數個分開且 "疋出各個單位面光源區塊的導光板1〇la、l〇ib和1〇1卜 | =個發^極體群15Ga、15GM°15Qc均是沿著每—個 V光板l〇la、1011)和1〇lc的邊緣而設置。每一個發 極體群將光朝向對應的導光板發射。同時，每一個發: 極體群150a、150b和150r县n罢户>· . 置在母一個條形的印刷電 。值得注意的是’每—個條形印刷電路板是在 :以成列方式排列，且平行於區塊邊緣的方向排列的導 光板二因此每一個印刷電路板可界定出一個區塊。 第7圖是在於顯示於第6圖令所示背光單元的整體平 >面圖。如第7圖所示’複數個導光板101是以陣列的方式 光板101的陣列中，導光板101的總數量以及 板101的面積可能不同。該導光板具有，但並不 nr。例如’該導光板具有三角形和六角形。根據 」故一貫施例，由界定出個別區塊之導光板所發出 :’:照免了液晶面板。該液晶面板經由導光板而照亮，因 二除了用於直接型背光單元之對散射板(第2圖的參考 唬25)的需求。 1⑺所心述的β光單元在關於結構以及操作上提供了 93915 12 2多的優點。首先，複數個分開的導光板界定出個別的區 抬水口此確保了每—個發光二極體群可依據其相對應的區 :“予以開啟以及關閉。每—個條形的印刷電路板⑽對 母一個在相對應區塊内的發光二極體群15{)供應電力，因 此發光二極體群可依區塊而予以分開驅動。這就可以讓每 —個發光二極體群依其對應的區塊以不同的亮度發出光。 ，、人心光單元可降低其厚度’而仍然:可以分開加 以驅動。由局部黯淡來驅動之傳統的背光單元是為一直接 型的背光單元’因此不利用薄型化的背光單元。然而本發 明的背光單it使用複數個界定出個別區塊之分離的導光 板這則產生了可分離驅動的薄型化背光單元。此外，本 發明的背光單元去除了直接型背光單元對於散射板的需 、第一 ’本發明的背光單元採用了界定出個別區塊的分 離式導光板，所以在一區塊内光的分佈可以清楚地和其它 I的光予以區IWj。在執行分離驅動之傳統直接型背光單元中 (見第2圖），由特定光源區，例如是A2，所發出的光影響 了其它鄰接的光源區A1，所以根據每一個光源區而言，光 .的分佈並沒有明顯的區別。然而，本發明使用了完全分離 的導光板，因此可讓光量根據區塊而有著顯著的區別。 * 值得注意的是，本發明的背光單元可有效地支援局部 黯淡。在此，該液晶面板具有複數個劃分區域，且發光二 極體群具有可依據區塊而作調整的亮度，其調整是在每— 個分割區域内灰階的一峰值。因此，在一螢幕中，任何對 93915 13 1344566 應於較亮區域的區塊是以相對而言高亮度的光照亮，而剩 餘區塊的部份則是以低亮亮度的光照亮，或是完全地予以 關閉。以這種局部黯淡’亮區是照得更亮，並且暗區則是 *變得更暗，因此增加了影像的對比率。例如，在一場爆炸 .的影像中，對應於火燄之區塊内的發光二極體是加以啟 動，並有著高亮度，而對應於其它部份之區塊内的發光二 極體疋以低冗度來加以開啟或是關閉，以確保生動的爆炸 的景象。 ^ 然而，本發明的背光單元可以脈衝來加以驅動。在此， 月光單元的區塊是和液晶面板同步，並且是依序開啟的。 這種脈衝驅動可有利於達成高解析度以及減少不必要發光 二極體照明時間的要求。此外，本發明的背光單元可支援 無彩色濾光片（Color Fiiteriess)驅動，其可在不使用彩 色遽光片下產生不同的顏色。 根據本發明的實施例，複數個導光板是以陣列而排 •列。但本發明並不限制於此種排列，且導光板可以許多不 同的方式來排列。此外’每—導光板可具有方形，但不限 於=A。例如，該導光板每一個均可以有不同的形狀，諸 如是三角形和六角形。同時，每一個發光二極體群均可選 擇性地沿著每一個導光板的邊緣來設置。例如’該發光二 極體可设置在導光板的相對兩邊緣。 析戶述’根據本發明的範例，f光單元達成了高解 r率，並有效地執行了分離式的驅動。同時， 乂月光單7L可降低其厚度’而仍^可以執行分離，驅動，因 93915 14 1344566 此有利於製造出一種薄且高品質的液晶顯示器。 雖然業已結合較佳實施例來顯示及說明本發明，但顯 而易見的是，所屬技術領域中具有通常知識者可在不脫離 -如所附申請專利範圍所定義的本發明之範疇與精神下進行 .修改及變化。 【圖式簡單說明】 從下列詳細說明配合所附圖式將使本發明之上述及其 他目的、特徵與其他優點更為清楚易懂，其中： .第1圖為顯示傳統側邊式背光單元的立體圖； 第2圖為顯示傳統直下式背光單元的到視圖； 第3圖為顯示根據本發明之實施例之設置在背光單元 内之導光板以及發光二極體的平面圖； 第4圖為顯示沿著第3圖之xx，線所切割的剖視圖； 第5(a)圖至第5(c)圖為顯示依本發明之不同實施例 之背光單元的剖視圖； | 第6圖為顯示依本發明之實施例之背光單元的部份平 圖；以及 第7圖為顯示第6圖之背光單元之整體平面圖。 【主要元件符號說明】 1〇、20背光單元 U 導光板 15、2 3發光二極體 17、21印刷電路板 25 散射板 100 背光單元 、101a、l〇lb、l〇lc 導光板 150、150a、150b、150c發光二極體群、發光二極奸 93915 15 丨1344566 % 160 印刷電路板 201、301導光板 250、350發光二極體

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Claims (1)

1344566 第96113425號專利申請案 100年1月26日修正替換頁 * 十、申請專利範圍： 1. 一種用於液晶顯示器的背光單元，該背光單元設置在液 晶面板下以將光照射到該液晶面板上，該背光單元包 括： 複數個界定出個別區塊之分開的導光板；以及 發光二極體群，每一個之該等發光二極體群係沿著 母一個之該等導光板的邊緣而設置，每一個之該等發光 二極體群朝向該等導光板中之對應的一個導光板發出 光， 其中，该每一個發光二極體群是根據該對應的區塊 被開啟和關閉’且該每一個發光二極體群的亮度係藉由 影像顯示器裝置之對應劃分區域中灰階的峰值而調整。 2.如申請專利範圍第1項之背光單元，其中，該每-個發 光一極體群是設置在該等區塊中之相鄰區塊間的界面 處。 3. ，申請專利範圍第2項之背料元，其中，用於朝向該 等區塊中的—個區塊發出光的該每-個發光二極體群 與該發光二極體之相鄰一個發光二極體重疊。 4. =申請專利範圍第3項m單元，其中，該相鄰的發 I°體區塊在其邊緣處設置有缺口以對該重疊之發 光二極體群提供空間。 第4項之背光單元’其中，該缺口具有 斜面、圓面以及角度面中之面。 .如申請專利範圍第Mm單元，其中，該等導光板 93915修正本 17 1344566 第96113425號專利申請案 」00年JJIJ6日修正替換頁 是排列成矩陣。 如申請專利範圍第！項之背光單元，復包括條形印刷電 路板，其係分別地沿著該等導光板的該等邊緣而設置， 其中，該每一個發光二極體群是排列在每一個之該 等條形印刷電路板上。 8·如申請專利範圍第7項之背光單元，其中，每一個之該 等印刷電路板係以跨越該等導光板中之一些導光板的 方式設置，該一些導光板係排列成列，該列係在平行於 該等區塊之該邊緣的方向。 如申請專利範圍» 1項之背光單元，其中，該等區塊是 和該液晶面板在時間上同步，且是依序被開啟的。

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