TWI418898B - 背光單元及使用該背光單元之液晶顯示器 - Google Patents

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Description

背光單元及使用該背光單元之液晶顯示器
本發明的實施例涉及一種背光單元及使用該背光單元之液晶顯示器。
由於液晶顯示器具有如重量輕、超薄和低功耗的優良特徵，使得液晶顯示器的應用範圍逐漸擴大。液晶顯示器已用於如筆記型電腦的個人電腦，辦公室自動化設備，音訊/視頻設備和室內/戶外廣告顯示裝置之類。佔據了大部分液晶顯示器的背光液晶顯示器控制施加於液晶層的電場並調節來自背光單元的光，藉以顯示影像。
背光單元分為直接式背光單元和側邊式背光單元。在直接式背光單元中，複數個光源位於擴散板的下表面，並因此光傳播到液晶顯示面板的背面。反之，側邊式背光單元包括相對導光板的側面設置的複數個光源和液晶顯示面板與導光板之間的複數個稜鏡片。在側邊式背光單元中，導光板將來自光源的線性光和點光轉換為平面光，且光學片使平面光傳播到液晶顯示面板的背面。
更具體地，側邊式背光單元包括一底蓋、位於底蓋一側並提供光的複數個光源、位於液晶顯示面板下以引導來自光源的光至液晶顯示面板的導光板、用於反射導光板下反射的光至導光板前的反射片、在導光板上堆疊並為液晶顯示面板提供均勻光的複數個光學片、以及用於支撐液晶顯示面板的面板導板。
在現有技術中，冷陰極螢光燈管(CCFL)、熱陰極螢光燈管(HCFL)和外部電極螢光燈管(EEFL)等都用作背光單元的光源。然而，發光二極體(LED)最近已受到矚目，因其能在低電壓下驅動並具有如低功耗、優良的色彩再現性、優良的對比度和長壽命的優良性能。
如第1圖所示，當LED通常用作現有技術中的光源時，複數個LED 1安裝於光源印刷電路板(PCB)2上以構成LED陣列。LED陣列固定在底蓋4的一側，LED陣列和底蓋4之間插設有散熱器3。連接器5固定於光源PCB 2的一側並因此用於通過導線6向LED 1施加驅動電源。導線6是通過底蓋4底面上形成的通孔7與光源驅動器(未示出)電性連接。
在背光單元的相關文獻中，由於連接器5位於包括液晶顯示面板和背光單元的液晶模組內，在背光單元的初始組裝階段(即在反射片，導光板等組裝前)，導線6固定於連接器5，然後要通過通孔7抽出。根據背光單元的類型不同，可能包括複數個連接器5。因此在現有技術中，當抽出導線6時，由於導線6佈線困難，因而可能降低其組裝性能，從而增加了組裝成本。
再者，在現有技術中，由於在背光單元的初始組裝階段，導線6固定於連接器5，因此在液晶顯示器模組組裝完成後，使用者無法用他或她的肉眼確認導線6是否確實地固定於連接器5。
再者，在現有技術中，因為液晶顯示器的表框寬BZ由連接器5佔用之光源PCB 2的面積而被迫增加，因此很難實現窄表框技術。
本發明的實施例提供了一種能夠提高裝配性能和降低裝配成本的背光單元及使用該背光單元之液晶顯示器。
一方面，一背光單元包括：複數個光源，配置以產生光；一光源印刷電路板(PCB)，在其上安裝有所述複數個光源；一突起物，從該光源PCB的一側突出，該突起物固定於用以提供一驅動電源給複數個光源的一連接器上；以及一底蓋，配置以安裝該光源PCB，該底蓋具有一該突起物通過的通孔。該連接器通過該通孔暴露在外。
該突起物在該光源PCB的寬度方向上突出。
該通孔在該底蓋的底面上且該連接器暴露於該底蓋的底面上。
該通孔形成於該底蓋的底面上，且該連接器暴露於該底蓋的背面。
該背光單元還進一步包括一導光板，配置以將來自該等光源的光轉換為平面光。該光源PCB固定於該底蓋的上側壁、下側壁、左側壁和右側壁的至少其中之一，使該等光源位於相對該導光板的側面。
另一方面，一液晶顯示器包括一液晶顯示面板，用於顯示影像；以及一背光單元，配置以提供光至該液晶顯示面板的背面。該背光單元包括複數個光源，配置以產生光；一光源PCB，其上安裝有所述複數個光源；一突起物，從該光源PCB的一側突出，該突起物固定於用以提供一驅動電源給所述複數個光源的一連接器上；一底蓋，配置以安裝該光源PCB，該底蓋具有一該突起物通過的通孔。該連接器通過該通孔暴露在外。
以下參考附圖對發明的詳細實施例做更詳細的說明。
以下，以參考附圖就根據本發明實施例之背光單元和使用該背光單元之液晶顯示器做詳細說明。於說明書中將使用相似的符號標記代表相似的元件。
首先描述了根據發明實施例的背光單元，第2圖局部說明了根據本發明實施例之側邊式背光單元的發光二極體(LED)陣列。第3圖說明LED陣列與底蓋的耦接結構。
如第2圖和第3圖所示，LED陣列10包括用作光源的複數個LED 11、其上安裝有複數個LED 11的光源印刷電路板(PCB) 12、以及自光源PCB 12突起且提供連接器14的固定空間的突起物13。
突起物13在光源PCB 12的寬度方向上突出，突起物13可以具有任意形狀，例如矩形和圓形。再者，光源PCB 12上的突起物13的形成位置也是沒有限定。突起物13穿過底蓋70的底面。黏接於突起物13的連接器14穿過底蓋70的底面並暴露在外面。可使用一個突起物13和一個連接器14。此外，複數個突起物13和複數個連接器14可用於LED 11的分壓及LED陣列10的區塊驅動。當使用複數個突起物13和複數個連接器14時，發明實施例中導線的設置將比相關文獻中的更簡單。因此，這有利於減少光源PCB 12的寬度。
一背光單元包括LED陣列10和底蓋70。LED陣列10固定在底蓋70的側壁上。在此情況下，LED陣列10可進一步包括散熱器15，用以快速釋放光源PCB 12產生的熱量到底蓋70。散熱器15位於LED陣列10和底蓋70之間。突起物13和連接器14貫穿之通孔76形成在散熱器15的底面及底蓋17的底面內。產生驅動LED 11所需之驅動電源的光源驅動器150電性固定於通過通孔76暴露在外面的連接器14。固定光源驅動器150到連接器14的過程在包括背光單元和液晶顯示面板的液晶模組的最後組裝階段中進行
當連接器14穿過底蓋70底面並暴露在外面後，連接器14和光源驅動器150在液晶模組外彼此固定，省略液晶模組內複雜的佈線操作。因此，液晶模組的組裝性能得到了極大的提升，液晶模組的組裝費用也因此減少。再者，液晶模組組裝完成之後，使用者可以輕易地利用他或她的肉眼從底蓋70的背面確認光源驅動器150是否確實地固定在連接器14上。此外，因為在光源PCB 12的縱向內不需要用於固定連接器14的額外區域，因此窄表框技術可以很輕易實現。
第4A圖到第4H圖說明側邊式背光單元中LED陣列的各種安裝位置。如第4A圖到第4H圖所示，LED陣列10至少固定於底蓋70的四個側壁之一，即上側壁、下側壁、左側壁和右側壁。例如，如第4A圖所示，LED陣列10可固定在底蓋70的下側壁。如第4B圖所示，LED陣列10可固定在底蓋70的上側壁。如第4C圖所示，LED陣列10可固定在底蓋70的上側壁和下側壁。如第4D圖所示，LED陣列10可固定在底蓋70的左側壁。如第4E圖所示，LED陣列10可固定在底蓋70的右側壁。如第4F圖所示，LED陣列10可固定在底蓋70的左側壁和右側壁。如第4G圖所示，LED陣列10可固定在底蓋70的上側壁、下側壁、左側壁和右側壁。此外，如第4H圖所示，位於底蓋70每個側壁的LED陣列10可分為兩個LED陣列10A和10B。
儘管沒有顯示，根據發明實施例的技術特徵可以應用於直接式背光單元，其中LED陣列位於底蓋70的底面。
接下來描述了根據發明實施例的液晶顯示器。第5圖是根據發明實施例的液晶顯示器的分解圖，第6圖是第5圖的局部剖面圖。
如第5圖和第6圖所示，根據發明實施例的液晶顯示器包括液晶顯示面板60、面板導板50、背光單元100和頂蓋80。
背光單元100包括：LED陣列10、導光板20，導光板將來自LED 11的光轉換成平面光並將平面光發射到液晶顯示面板60、位於導光板20下的反射板30、在導光板20上的複數個光學片40、以及接收以上部件10、20、30和40的底蓋70。
LED陣列10具有如第2圖到第4H圖所示的技術特徵。
底蓋70包括一水平部分71，其為一底面，在該底面上形成有將突起物13和LED陣列10的連接器14暴露在外的通孔76、由水平部分71向上彎曲以固定LED陣列10的第一面側壁72、由第一側壁72在水平方向彎曲且支撐面板導板50的第一支撐板73、以及由第一支撐板73向下彎曲且相對第一側壁72設置的第二側壁74。底蓋70可進一步包括向上突起以支撐導光板20和反射板30的第二支撐板75。
導光板20由底蓋70的第二支撐板75支撐，且複數個LED 11位於相對導光板20的側面。導光板20轉換來自複數個LED 11的光為平面光並將平面光發射到位於導光板20上的複數個光學片40。導光板20由一種具有良好折射率和良好透光率的材料製成，例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯(PE)、以及環烯烴聚合基(COP)樹脂。其他材料也可用於導光板20。
反射板30位於導光板20下。反射板30反射由導光板20較低方向(即相對液晶顯示面板60的方向)傳播過來的光到導光板20的一個較高方向(即到液晶顯示面板60)，藉以提高發光效率。
光學片40位於液晶顯示面板60和導光板20之間。光學片40增加了射入導光板20的光均勻度並通過反射和聚焦光而增加了光亮度。光學片40包括擴散片41、稜鏡片43和保護片45。擴散片41擴散來自導光板20的光。稜鏡片43包含三角稜鏡型微稜鏡。稜鏡片43在垂直於液晶顯示面板60表面的方向上聚焦來自在擴散片41的擴散光。保護片45防止稜鏡43被刮傷。
液晶顯示面板60包括薄膜電晶體陣列基板60a，其上形成有薄膜電晶體、以及相對於薄膜電晶體陣列基板60a設置的彩色濾光片陣列基板60b並包括黑色矩陣和彩色濾光片等，藉以顯示影像。薄膜電晶體陣列基板60a和彩色濾光片陣列基板60b用密封劑密封。液晶層設置在薄膜電晶體陣列基板60a和彩色濾光片陣列基板60b之間。
面板導板50是一個矩形模框，通過將玻璃纖維注射到如聚碳酸酯的合成樹脂中而獲得的。面板導板50支撐著液晶顯示面板60。
頂蓋80由金屬材料形成且使用鉤(hook)(圖中未示)或者螺栓(圖中未示)固定於面板導板50和底蓋70的至少其一。頂蓋80蓋住面板導板50一側和底蓋70一側。頂蓋80蓋住液晶顯示面板60有效顯示區之外的邊緣區域(即邊框區域)。
第7圖、第8A圖和第8B圖說明底蓋背面上LED陣列和光源驅動器之間的各種連接器的固定方法。
如第7圖所示，通過通孔76暴露在底蓋70的背面的連接器14可通過導線元件110與光源驅動器150電性連接。導線元件110可包括一導線、一柔性扁平電纜(FFC)和一柔性印刷電路板(FPC)等。光源驅動器150產生的驅動電源經由導線元件110、連接器14和光源PCB 12的突起物13傳輸到複數個LED 11。
如第8A圖和第8B圖所示，通過通孔76暴露在底蓋70的背面的連接器14可通過對接的方法與光源驅動器150直接電性連接。對此，光源驅動器150可有一個能插入連接器14的插槽152。光源驅動器150產生的驅動電源，通過插槽152、連接器14和光源PCB 12的突起物13傳輸到複數個LED 11。
如前文所述，在發明實施例中，當在連接器14暴露在底蓋70的背面後，連接器14和光源驅動器150在液晶模組外彼此固定時，可省略液晶模組中複雜的佈線操作。因此，大大提升液晶模組的組裝性能，且液晶模組的組裝費用也減少。此外，完成液晶模組組裝之後，使用者可以利用他或她的肉眼輕易地從底蓋70的背面確認光源驅動器150是否確實地固定在連接器14上。此外，由於連接器14固定在由光源PCB 12寬度方向上突起的突起物13，因此不需要在光源PCB 12的縱向內安裝固定連接器14的額外區域。因而輕易地實現了窄表框技術。
儘管實施例參考了多個圖示實施方案進行描述，但是，許多由本領域相關技術人員設計的眾多其他修改和實施方案應該被理解為屬於本公開原理的範圍內。尤其是，在本公開、圖式和所附的申請專利範圍的範圍內，可能存在對元件和/或科目組合設置的各種變化和修改。除了變化和元件和/或設置的修改，替代使用對本領域的技術人員也是顯而易見的。
1．．．LED
2．．．光源印刷電路板
3．．．散熱器
4．．．底蓋
5．．．連接器
6．．．導線
7．．．通孔
10．．．LED陣列
10A．．．LED陣列
10B．．．LED陣列
11．．．LED
12．．．光源印刷電路板
13．．．突起物
14．．．連接器
15．．．散熱器
20．．．導光板
30．．．反射板
40．．．光學片
41．．．擴散片
43．．．稜鏡片
45．．．保護片
50．．．面板導板
60．．．液晶顯示面板
60a．．．薄膜電晶體陣列基板
60b．．．彩色濾光片陣列基板
70．．．底蓋
71．．．水平部分
72．．．第一面側壁
73．．．第一支撐板
74．．．第二側壁
75．．．第二支撐板
76．．．通孔
80．．．頂蓋
100．．．背光單元
110．．．導線元件
150．．．光源驅動器
152．．．插槽
所附圖式其中提供關於本發明實施例的進一步理解並且結合與構成本說明書的一部份，說明本發明的實施例並且描述一同提供對於本發明實施例之原則的解釋。
第1圖示意性地說明現有技術中一部分背光單元；
第2圖為局部說明根據本發明實施例之側邊式背光單元的LED陣列；
第3圖為說明根據發明實施例之LED陣列與底蓋之間的耦接結構；
第4A圖至第4H圖為說明根據發明實施例之側邊式背光單元中LED陣列的各種設置位置；
第5圖為根據發明實施例液晶顯示器的分解立體圖；
第6圖為第5圖的局部剖面圖；以及
第7圖、第8A圖和第8B圖為說明底蓋背面上LED陣列和光源驅動器之間的各種連接器固定方法。
10．．．LED陣列
11．．．LED
12．．．光源印刷電路板
13．．．突起物
14．．．連接器
15．．．散熱器
20．．．導光板
30．．．反射板
40．．．光學片
41．．．擴散片
43．．．稜鏡片
45．．．保護片
50．．．面板導板
60．．．液晶顯示面板
60a．．．薄膜電晶體陣列基板
60b．．．彩色濾光片陣列基板
70．．．底蓋
76．．．通孔
80．．．頂蓋
100．．．背光單元

Claims (6)

  1. 一種背光單元，包括：複數個光源，配置以產生光；一導光板，配置以將來自該等光源的光轉換為平面光；一光源印刷電路板(PCB)，於其上安裝有該複數個光源；一突起物，從該光源印刷電路板的一側突出，該突起物固定於用以提供一驅動電源給該複數個光源的一連接器上；以及一底蓋，配置以安裝該光源印刷電路板，且該底蓋具有一該突起物通過的通孔，其中，該光源印刷電路板固定於該底蓋，使該等光源位於相對該導光板的對面，其中，該突起物在該光源印刷電路板的一寬度方向上突起，其中，該通孔形成於連接該底蓋的上側壁、下側壁、左側壁和右側壁的一底面，以及其中，該連接器通過該通孔暴露於該底蓋之一底面之外側。
  2. 依據申請專利範圍第1項所述的背光單元，其中，該光源印刷電路板固定於該底蓋的上側壁、下側壁、左側壁和右側壁的至少其中之一，使該等光源位於相對該導光板的側面。
  3. 一種液晶顯示器，包括：一液晶顯示面板，配置以顯示一影像；以及一背光單元，配置以提供光至該液晶顯示面板之一背面，該背光單元包括：複數個光源，配置以產生光；一導光板，配置以將來自該等光源的光轉換為平面光；一光源印刷電路板(PCB)，於其上安裝有該複數個光源；一突起物，從該光源印刷電路板的一側突出，該突起物固定於用以提供一驅動電源給該複數個光源的一連接器上；以及一底蓋，配置以安裝該光源印刷電路板，且該底蓋具有一該突起物通過的通孔， 其中，該光源印刷電路板固定於該底蓋，使該等光源位於相對該導光板的對面，其中，該突起物在該光源印刷電路板的一寬度方向上突起，其中，該通孔形成於連接該底蓋的上側壁、下側壁、左側壁和右側壁的一底面，以及其中，該連接器通過該通孔暴露於該底蓋之一底面之外側。
  4. 依據申請專利範圍第3項所述的液晶顯示器，其中，該光源印刷電路板固定於該底蓋的上側壁、下側壁、左側壁和右側壁的至少其中之一，使該等光源位於相對該導光板的側面。
  5. 依據申請專利範圍第3項所述的液晶顯示器，進一步包括一光源驅動器，配置以產生該驅動電源，其中該連接器通過一導線元件與該光源驅動器電性連接。
  6. 依據申請專利範圍第5項所述的液晶顯示器，其中該導線元件實施為一導線、一柔性扁平電纜(FFC)、以及一柔性印刷電路板(FPC)之一。
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