TWI376550B - Backlight unit and liquid crystal display device having the same - Google Patents

Description

1376550 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種背光單元，尤其係關於一種可以減小光 源間之管電流差異的背光單元，以及一種具有這種背光單元之 液晶顯示器。 【先前技術】 近些年來，[5通者半導體技術之發展，尺寸小、重量輕且性 能優異之平面顯示裝置已經得到了廣泛地應用。 在眾多的平面顯示裝置中，由於液晶顯示器（LCD，Uquid crystal display)具有尺寸小、重量輕且能耗低之優點，所以這 種液晶顯示器被視為習知的陰極射線管（CRT，cath〇de ray) 顯示器之替代品。因此這種液晶顯示器被安裝於各種需要顯示 裝置之資訊處理設備中。 通常，液晶顯示器向具有特定分子配向之液晶提供電壓， 藉以改變液晶的分子配向，並根據液晶單元（liquidcrystalcdl) 之光學特性，如雙折射、旋光能力、雙色性以及光散射特性， 之差異產生可視訊號。即，使用可依據液晶之分子配向發光的 液晶單元執行光調變，進而使液晶顯示器顯示資訊。 由於液晶顯示器之液晶顯示面板係為不能發光的裝置，所 以需要在液晶顯示面板後配置一個背光單元，藉以向液晶顯示 面板提供光照。 5 1376550 依據背光單7L +光源之位置的不同，背光單元可以分為邊 緣照明型（edge-illummation type)背光單元及直接照明型 (direct-illumination type )背光單元。 邊緣照明型背光單元係包含一個光源單元，此光源單元係 配設於導光板的側面，其中此導光板係用於對光照進行導向。 此光源單兀係包含：光源燈，係用於產生光照；燈座，係配設 於此光源燈之兩側，藉以對光源燈進行保護；以及燈罩，係圍 繞於此光源燈之外周表面，藉以向導光板反射由光源燈所產生 之光照。這種邊緣照明型背光單元係用於尺寸相對較小的液晶 顯示器，如手提電腦或台式電腦之顯示器。且這種邊緣照明型 月光早元在液晶顯示器的光學均勻性、而才久性以及輕便性上具 有優勢。 直接照明型背光單元係用於尺寸高達2〇英寸之液晶顯示 器。直接照明型背光單元具有複數個光源燈，係配設於液晶顯 示面板下方’藉以使光直接照射液晶顯示面板。由於直接照明 型背光單元具有較高的光照效能，所以這種直接照明型背光單 元主要用於需要高亮度的大尺寸液晶顯示器。 直接照明型背光單元中所配設之光源單元係包含：複數個 光源燈；多個燈座，係分別配設於光源燈之兩端，藉以當光源 燈與配設於其兩端之電極進行電性連接時對這些光源燈進行支 撐’印刷電路板（PCB ’ printed circuit board)，係電性連接於 6 1376550 這些燈座，藉以從外部接收光源燈驅動訊號；以及複數個電容 器’係位於印刷電路板上光源燈的兩端。 這些電容器係用於使輸入光源燈兩端之交流(AC，alternate current)訊號的振盪寬度（swing width)保持一致。 但是，不同的電容器可能具有不同的公差及溫度係數。若 電容器之間具有互不相同的公差及溫度係數，則無法使輸入光 源燈兩端之交流訊號的振盪寬度保持一致。

而且使用具有不同公差及溫度係數之電容器可以使各光源 燈間存在管電流差異，進而產生不同的亮度。

此外，由於具有直接照明型背光單元之大尺寸液晶顯示器 在顯示影像時處於直立狀態，所以電對流現象的存在會使背光 單元上部之溫度上升，進而使得背光單元的上部與下部之間產 生壳度差異。換言之，相對於配設於背光單元下部之光源燈而 °配《又於貪光單元上部之光源燈具有較高的管電流。 具體而言，在相同電壓下，若導體之溫度升高，則導體之 電阻減小，進而使導射之電流升高。因此，當光源燈之周圍 溫度升高時，會產生不同的亮度。 為了解決此問題，可以根據光源燈對電容器之電容值進行 微^但是’由於現在所個的紐電容器之電容值係以几個 微微法間隔進行調節’難以開發出電容值調節間隔為〇ι微微 的新式IBJ壓電容器，且這種新式高壓電容器需要耗費大量的 7 製造成本。 【發明内容】 因此’本發明之目的在於提供一種液晶顯示裝置，藉以從 本質上避免由於習知技術之局限與缺點而導致的一個或多個問 題。 本發明之一方面在於提供一種背光單元，這種背光單元可 以減小光源燈之間的管電流差異。 本發明之另一方面在於提供一種具有均勻亮度的背光單 元，以及-種具有這種背光單元之液晶顯示器。 本發明其他的優點、目的和特徵將在如下的說明書中部分 也加以闡述’並且本發明其他的優點、目的和特徵對於本領域 的普通技術人員來說，可以透過本發明如下的說明得以部分地 理解或者可以從本發明的實踐中得出。本發明的目的和其他優 點可以透過本發明所記載的說明書與申請專利範圍以及附圖中 特別指明的結構得以實現和獲得。 可以理解的是’如上所賴本發明之概括綱和隨後所述 的本發明之洋細說明均是具有代表性和轉性的說明並且是 為了進一步揭示本發明之申請專利範圍。 【實施方式】 「第1圖」為本發明實施例巾直接卿驗晶顯示裝置之 分解透視圖’「第2圖」為「第丨圖」中區域A之詳細視圖， 以及「第3圖」為「第2圖」中所示之光源單元的基板、第一 導體以及第二導體之分解透視圖。 如「第1圖」所示，本發明一實施例之直接照明型液晶顯 示裝置係包含：液晶顯示面板1〇5，係用於顯示影像；背光單 元140 ’係用於向液晶顯示面板1〇5提供光照；以及頂箱1〇1， 係環繞於液晶顯示面板1〇5之邊沿，藉以對液晶顯示面板1〇5 與背光單元140進行整體裝配。 雖然圖中並未具體示出’但是此液晶顯示面板1〇5包含 有.薄膜電晶體(TFT ’ thin film transistor)陣列基板；彩色渡光 片基板’係與此薄膜電晶體陣列基板相結合，同時於二者之間 均勻地形成一個單元間隙；以及液晶層，係位於薄膜電晶體陣 列基板與彩色濾光片基板之間。 为光單元140係包含：底蓋120，係為一個具有開放上表 面的箱體；光源單元130，係具有複數個光源燈η卜這些光源 燈以預定的間隔配設於底蓋120中；以及光源燈驅動模組（圖 中未示出），係用於產生驅動訊號，藉以驅動光源燈131。 背光單元140還包含：光學片（optical sheet) 107，這些 羌學片係放置於光源單元130上方，藉以擴散並收集光照；反 射片117 ’係配設於底蓋120中，藉以反射由光源燈131所產 生之光照’以及第一支護側ll〇a與第二支護側ii〇b，係分別 配設於光源單元130兩端，藉以對此光源單元130之兩端進行 保護並對光學片107進行切，進而可於光源單元_光學 片107之間恆定地保持一個間隙。 雖然圖中並未詳細地示出，但是光學片107可包含：擴散 系用於使光照擴散，集光片制於收集光照；以及保護 片，係用於保護集光片。 集光片上係形成有稜鏡圖案或錐體圖案，藉以收集來自擴 散片之經擴散後的光照。 擴散片可包g塑料，如聚甲基丙稀酸甲醋， polymethylmethacrylate);樹脂；以及扁形玻璃或楔形玻璃中之 一種0 擴散片係位於第一支護側110a與第二支護侧110b上方， 藉以支鄕光>；與保。而反射片117係位於光源單元13〇 下方’藉以將向下穿過光源單元13〇之光照反射至光學片⑴了。 底蓋12〇係由金屬材料制成，且此底蓋m係被構造為一 個具有開放上表_箱體’藉以使結構小巧的液晶顯示裝置之 強度增大。 用於產生光照之光源單元13〇係包含：複數個光源燈 131，係以固定間隔進行排列；第一電極及第二電極（圖中未示 出）係配設於光源燈131之兩端；複數個第一燈座135a及複數 個第二燈座135b，係分別用以固定光源燈131之兩端；以及第 一基板133a及第二基板133b’係分別電性連接於第一燈座135a 1376550 及第二燈座135b。 其中，光源燈131係為管狀。 例如，光源燈131可包含：具有外部電極之外部電極螢光 燈(EEFL，external electrode fluorescent lamp)或冷陰極螢光燈 (CCFL » cold cathode fluorescent lamp) ° 第一基板133a及第二基板133b’係由以松脂基絕緣材料， 如環氧類樹脂製成。 如「第2圖」及「第3圖」所示，第一導體15〇係形成於 第一基板133a之頂面上，且第一基板133a之頂面上還固定有 複數個第一燈座135a ;同時，對應於第一導體15〇，第二導體 160係形成於第一基板i33a之底面上。即，第—導體15〇與第 二導體160分別形成於絕緣材料製成的第一基板13如及第二基 板133b之頂面與底面上，進而形成了多個電容器。換言之，分 別形成於第-基板133a及第二基板133b之頂面與底面之相對 位置上的第-_150與第二導體16〇定義了多個電容器。 第-基板133a上形成有複數個接觸孔137，係電性連接於 第一燈座135a。 之所以於第-基板133a之頂面與底_對驗置上安裝 第一導體150及第二導體議，是因為需要應用當向透過絕緣 體隔開的兩_體施加電壓時兩個導體間所產生之電容。換士 之，需要透過一個預定的間隔（係對應於第-基板之厚度^ 11 第一導體150與第二導體16〇分開。 其中第一導體15〇係包含：第一電極151，係位於第一燈 座135a之間’且為此第一電極係為平面電極；第一連接桿Μ]， 係配設於第一電極151之末端，藉以使多個第一電極151彼此 電性連接；以及焊盤⑸’係用於使來自外部光源燈驅動模組 (固中未示出）之驅動電壓施加於此焊盤上，藉以驅動光源燈 同時，此弟一導體150不與第一燈座135a相接觸。 此外，可整體地形成第一電極151、第一連接桿153及焊 盤 155。 第二導體160係與第一導體150相對應。具體而言，此第 二導體16G係包含：第二電極⑹，係為平面電極，且對應於 第電極15丨’以及多個第二連接桿165 ’係分別地電性連接於 多個第二電極161。 由於第二連接桿165是弯曲的，所以此第二連接桿165可 與第二電極161之末端相連。 同時，多個第二連接桿165係分別與第一基板133a中所形 成的接觸孔137進行電性連接。 可整體地形成第二電極161與第二連接桿165。 雖然圖中並未詳細地示出，但是（如「第1圖」所示之） 第一基板133b具有與第一基板i33a相同之結構。 雖然本發明中闡述了兩端配設有電極之線性的光源燈 12 1376550 i31。但是本發明不僅限於使用這種光源燈。例如，本發明還可 包含一種u型光源燈’且僅於此U型光源燈之一端配設一個基 板。即，可根據光源燈種類的不同而改變基板之數量。 在本發明實施例之光源單元130中’分別向配設於第一基 板133a及第二基板133b上的第一導體之焊盤155施加驅動電 壓，藉以驅動光源燈131。若於焊盤155上施加驅動電壓，則 位於第一導體150之第一電極151與第二導體16〇之第二電極 161之間的絕緣體（基板）將轉化為導電體，進而產生電容匸。 即本發明可透過控制此電容，使光源燈131中之管電流保持 相同。 在上述直接照明型液晶顯示裝置辛，第一導體15〇及第二 導體16〇相應地配設於第-基板133a與第二基板133b之頂面 及底面，因而可以透過控制第一導體150與第二導體160之間 所產生之電容，減小光源燈131之管電流差異。換言之，本發 明提供了一種具有亮度均勻的背光單元。 「第4圖」為沿「第2圖」中線Η，所得到的剖面圖。 /由於在「第1圖」至「第3圖」中已對光源單元之結構進 打了詳盡_述，所以下文將不再進行進—步的闊述。 用於牢固地固定光源單元13〇之光源燈131的第一燈座 1祝係紐連接於多個接觸孔w。同日寺，這些接觸孔⑺且也 分別電性連接於與第二電極161整體形成的多個第二連接桿 13 165。 右由外。卩光_驅軸組提供驅動電壓，則位於第一電極 151及第—電極152之_介電物質（基板）可產生電容。進 而透k控制此電容，光源單元可使多個光源燈⑶之管 電流保持相同。 「公式1」 C = £X^-

D ★ 」中，ε係為第一基板133a之介電常數，8係 為第基板133a與第-電極151及第二電極161之間的接觸面 積此外D係為第—電極151與第二電極161之間的距離， 此處使相對的第一電極151與第二電極⑹對齊並於第一電 極151與第二電極161之間插入第一基板133a。 依據本發明H板133a係包含松絲獅，如環氧類 樹脂。且可依照第—基板133a之材料對介電常數£進行調節。 即在本發明中’可依據液晶顯示裝置之類型與尺寸改變第一 基板133a之材料，進而使此液晶顯示裴置可以表現出最佳的且 均勻的亮度。 此外，與習知的液晶顯示裝置不同，本發明實施例之液晶 顯示裝置無須應用複數個高壓電容器使光源燈131之管電壓保 持相同，進而降低了製造成本。 1376550 「第5圖」為本發明實施例之光源單元的測試結果之示意 圖。 如「第5圖」所示，本發明之光源單元係包含有冷陰極螢 光燈，且此光源單元係配設於大小為42英寸的背光單元中。 §此基板之厚度約為〇.8毫米時，習知高電壓電容器之電 容約為15微微法。就這—點而言，本發明之電容^的面積約為 240平方毫米。即，第一電極151及第二電極161 (請參見「第 4圖」）之面積分別約為240平方毫米，進而第一導體與第二導 體間之電容同樣為15微微法。 「第6A圖」至「第6E圖」為本發明另一實施例中光源單 元之剖面圖。 “如「第6A圖」至「第6E圖」所示，本發明另一實施例之 光源單元中可具有與前一實施例相同的組件，下文省略了對這 些相同組件之描述。 如「第6A圖」所示，第一電極⑸係形成於第一基板133a 之頂面上’此第-基板133a之頂面上還配設有第一燈座服， 係用於牢随峡光· m，同時，第二電極ΐ6ι係形成於 第一基板133a之底面上。 將至少-個第二電極200插入於第一電極151及第二電極 161之間，同時，需要準備至少兩個第一基板13%。 在驅動光源單元時，第三電極2〇〇可以增大用於使光源燈 15 131之管電流保持相同的電容。即，可以擴大第一基板133a與 導體（包含第—電極15卜第二電極161及第三電極200)間之 接觸面積，且可以透過插入第三電極200，減小導體間的間隔。 如「第6B圖」所示，可以使第一電極25ι及第二電極261 於x-x’方向上延伸，相對於上述本發明之一實施例而言，這種 做法增大了第一基板133a與導體（第一電極251及第二電極 261)間之接觸面積s。雖然，在「第6B圖」中可透過使第 一電極251及第二電極261於χ-χ，方向上延伸增大接觸面積s， 但是本發明不僅限於使用這種方法。例如，還可以使第一電極 251及第二電極261於光源燈131之縱向方向上延伸。 如「第6C圖」所示，第一電極351及第二電極361為波 紋狀。即，由於第一電極351及第二電極361為波紋狀，所以 增大了第一基板133a與導體（第一電極251及第二電極261) 間之接觸面積S。 如「第6D圖」所示，第一電極151及第二電極161係分 別配s又於基板233之頂面及底面，同時，於第一電極151與第 二電極161間之基板233中至少配設一個第三電極3〇〇。此第 三電極300可於基板233之製造過程中形成。 如「第6E圖」所示，第一電極451係形成於第一基板43如 上，且第二電極461係形成於第二基板433b上。進而，使第一 基板433a與第一基板433b相結合，藉以使第—電極々si可以 1376550 對應於第二電極461。 如上所述，本發明又一實施例中之光源單元可透過增大接 觸面積S或減小第一基板133a、基板233、第一基板433a及第 二基板433b與導體（第一電極151、251、351、451，第二電 極161、261、361、461以及第三電極200、300)間之間隔對 電容進行控制。 因此’本發明中可依據於垂直位置顯示影像之液晶顯示裝 置的内部溫度改變第一基板133a與導體（第一電極151、251、 351，第二電極16卜261、361以及第三電極200)間之間隔及 接觸面積或改變用於製造第一基板133a之材料，藉以使此這種 液晶顯示可顯示亮度均勻的影像。 如上所述，依據本發明’導體係分別形成於基板之頂面及 底面上’同時對此基板之頂面及底面施加光源燈驅動訊號，藉 以透過控制相對放置的導體間所產生之電容減小光源燈之間管 電流的差異。 此外’依據本發明，透過控制於垂直位置顯示影像之液晶 顯示裝置的内部溫度，可以減小溫度較高的位於上方之光源燈 與溫度較低的位於下方之光源燈之間的管電流差異，進而即使 在液晶顯示裝置中溫度產生差異時，也可使此液晶顯示裝置顯 示亮度均勻的影像。 此外’本發明可在不使用複數個高壓電容器之狀況下使多 17 1376550 個光源燈之管電流保持相同，進而節省了液晶顯示裝置之製造 成本。 雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限疋本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和 範圍内，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範 圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 第1圖為本發明一實施例之直接照明型液晶顯示裝置之分 解透視圖； 第2圖為第1圖中區域A之示意圖； 第3圖為第2圖中所示基板、第一導體及第二導體之分解 透視圖； 第4圖為第2圖中沿！ — j，所獲得之剖面圖； 第5圖為對本發明一實施例之光源單元的測試結果的示意 圖；以及 " 第6A圖至第6E圖為本發明另一實施例之光源單元之剖面 圖。 【主要元件符號說明】 101 頂箱 105 液晶顯示面板 107 光學片 18 1376550

150 151 ， 251 ， 351 ’ 451 161 ， 261 ， 361 ， 461 110a 110b 117 120 130 131 133a ， 433a 233 133b ， 433b 135a 135b 137 140 153 155 160 165 200 ， 300 第一支護側 第二支護側 反射片 底蓋 光源單元 光源燈 第一基板 基板 第二基板 第一燈座 第二燈座 接觸孔 背光單元 第一導體 第一電極 第一連接桿 焊盤 第二導體 第二電極 第二連接桿 第三電極 19 1376550 A 區域 S 接觸面積

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Claims (1)

1376550 101年3月14日替換頁 十、申請專利範圍： - 1. 一種背光單元，係包含： 複數個光源燈’該等光源燈之兩端係配設有多個電極，且 該等光源燈係為一管狀； 複數個燈座’係用於固定該等光源燈之兩端； 至少一個基板，於該基板上安裝有該等燈座 ;以及 至少兩個導體，係相對地形成於該基板上，藉以產生電 容’進而使該等光源燈之管電流保持相同， 其中該等導體係包含：-第一導體，係形成於該基板之頂 面上’以及—第二導體’係、形成於該基板之底面上，且 其中該第-導體包含複數個用於平面電極的第一電極以 及用於使該等第—電極相互連接的第—連接桿。 2·如申請翔_第i顿狀f林元，财^貫穿基板所 形成的複數個接觸孔，其巾該等接觸孔係與該第二導體接觸， 且該等接觸孔電性連接於該等燈座。 3·如申請專利範圍第2項所述之背光單元，其中該第一導體係包 含.:焊盤’係位於該第-連接桿之末端，藉以接收來自外界 ，個^動訊竣’進而驅動該等光源燈，且該第二導體係包含： 個第，，係分娜等接觸 =的平面電極，·以及多 4.==3項所述之背先單元，其中可整體地臟 、該第一連接桿以及該焊盤。 21 丄-7, UJJU 丄-7, UJJU 5. 如申請專利範圍莖 〇〇 一_，年3月14日替換頁 等第_ 、叙背光單元，其巾可整舰形成該 寺第一電極與該等第二連接桿。 6.如申4專利範圍第 ^之d早70 ’其中該等第-電極與 〜4第—电極所具有之面積相同。 7·專利範圍第3摘述之f光單元，其中該等第—電極與 ^等第一電極係具有一波故形狀。 8.如申請專利範圍第1摘述之背光單元，還包含有至少-個第 三導體’係位於該等第一導體與該等第二導體之間。 9·=申請專利範圍第丨項所述之背光單元，其中該基板係包含一 多層基板，且於該基板的多個層之_人至少—個第三導體。. 10·—種液晶顯示裳置，係包含 複數個光源燈，該等光源燈之兩端係配設有多個電極 且 該等光源燈係為一管狀； 複數個燈座，係用於固定該等光源燈之兩端； 至少一個基板，於該基板上安裝有該等燈座； 至少兩個導體，係相對地形成於該基板上，藉以產生電 容’進而使該等光源燈之管電流保持相同；以及 一液晶顯示面板，係設置於該等光源燈之上方，藉以透過 使用該等光源燈所產生之光照顯示影像， 其中該等導體係έ含··一第一導體，係形成於該基板之頂 面；以及一第二導體，係分別形成於該基板之底面，且 22 1376550 101年3月14日替換頁 其中該第-導體包含複數_於平面電電極以— 及用於使該等第一電極相互連接的第一連接桿。 U.如申請專利範圍第10項所述之液晶顯示裝置，還包含複數健 觸孔，貫穿基板所形成的複數個接觸孔，其t該等接觸孔係連 接於該第二導體’且該等接觸孔電性連接於該等燈座。 12·如申請專利範圍第11項所述之液晶顯示裝置，其中該第一導體 係包含：—焊盤，係位㈣第—連接桿之末端，細接收來自 外界之-购訊號進而鶴該等辆燈，域第二導體係包 含：多個第二電極，係為與該等第一電極相應的平面電極;以 及多個第二連接桿，係分別與該等接觸孔接觸。 13. 如申請專利範圍第12項所述之液晶顯示裝置，其中可整體地形 成該等第—電極、該第-連接桿以及該焊盤。 14. 如申請專利範圍第12項所述之液晶顯示裝置，其中可整體地形 成該等第二電極與該等第二連接桿。 15·如申請專概圍第12項所述之液轉示裝置 極與該等第二雜囉有之面積綱。 16.如申請專利範圍第12項所述之液晶顯示裝置，其中該等第一電 極與該等第二電極係具有一波紋形狀。 Π·如申請專利制第H)項所述之液晶顯稀置，還包含有至少一 個第三導體，係位於該等第一導體與第二導體之間。 认如申請專利範圍第10項所述之液晶顯示裝置，其中該基板係包 23 1376550 101年3月14日替換頁 含一多層基板，且於該基板的多個層之間插入至少一個第三導 24