TWI461796B

TWI461796B - 液晶顯示裝置

Info

Publication number: TWI461796B
Application number: TW099121947A
Authority: TW
Inventors: Jong Gu Heo
Original assignee: Lg Display Co Ltd
Priority date: 2009-12-10
Filing date: 2010-07-02
Publication date: 2014-11-21
Also published as: US20110141400A1; CN102141701A; CN102141701B; KR20110065822A; KR101277865B1; TW201120534A; US8373823B2

Description

液晶顯示裝置

本發明涉及一種液晶顯示(LCD)裝置，特別是涉及一種用於使運動模糊現象最小化並可透過提高液晶面板之溫度來縮短液晶之響應時間的液晶顯示裝置。

相當於一種顯示裝置的陰極射線管(CRT)已被廣泛地使用。陰極射線管主要用作電視機、測量設備、資訊終端及其它裝置之監視器。然而，由於陰極射線管的重量沈且尺寸大，因而已不利於製造小而輕的電子產品。

作為上述陰極射線管之替代品，具有尺寸小、重量輕、功耗低等特點之液晶顯示裝置已得到積極地研發。近來，液晶顯示裝置已經得到充分地發展藉以用於平板顯示裝置。實際上，液晶顯示裝置已經被用於膝上型電腦、台式電腦、大尺寸資訊設備等的監視器中。而且，對液晶顯示裝置之需求已日益增多。

液晶顯示裝置係為能夠控制從外部發出的光通量並顯示影像之光接收型的顯示裝置。因此，液晶顯示裝置必須包含被稱為“背光單元”的獨立的光源單元藉以將光線照射到液晶顯示面板。此背光單元可根據光源的配置而分為邊緣型背光單元或直接型背光單元。

邊緣型背光單元包含設置於液晶顯示面板之邊緣的光源，用以將入射光線從光源引導至液晶顯示面板之光導板及光學薄片。另一方面，直接型背光單元包含複數個直接排列於液晶顯示面板之下方的光源，以及用以使從光源中發出至液晶顯示面板的光線穿過的光學薄片。

對於背光單元來說，近來已有採用具有使用壽命長、重量輕、色彩溫度特性優越等特點之發光二極體(LED)作為光源之嘗試。然而，由於內部產生的熱量所導致的溫度升高勢必會降低發光二極體之性能。因此，發光二極體無法提供高效能以及足以滿足期望長度之使用壽命。為了解決上述問題，現已對採用發光二極體之背光單元提出了各種冷卻方法。

所提出的各種冷卻方法均使用與發光二極體相接觸的金屬板作為熱輻射板，以便釋放發光二極體中產生的熱量。然而，僅使用金屬板將難以使具有發光二極體的背光單元之熱阻減小到一臨界值以下。而且，當液晶顯示裝置之設計規格，例如液晶顯示面板之尺寸、發光二極體之排佈等發生改變時，其將更難以使背光單元之熱阻減小到該臨界值以下。

因此，本發明之實施例在於提出一種能夠從實質上克服由於習知技術之局限及缺點而導致的一個或多個問題的液晶顯示裝置。

本發明之一目的在於提供一種適用於將熱阻減小到一臨界值(即，提高熱輻射效應)以下的液晶顯示裝置。

本發明之另一目的在於提供一種適用於改善液晶之響應時間並可使運動模糊現象最小化的液晶顯示裝置。

本發明其他的特徵和優點將在如下之說明書中加以闡述，並且可以透過本發明之如下說明得以部分地理解，或者可以從本發明的實踐中得出。本發明之優點可以透過本發明所記載之說明書及申請專利範圍中特別指明之結構並結合圖示部分得以實現和獲得。

一方面，本發明之一種液晶顯示裝置包含：一用以顯示影像之液晶顯示面板；一背光單元，係配置成包含用以發光之光源及用以改善由光源發出之光線的光學特性之光學薄片；一底蓋，係具有配置成用來收容液晶顯示面板及背光單元之收容部分；以及一熱輻射層，係形成於底蓋之後表面之上並且配置成從外部釋放光源中所產生之熱量。

另一方面，本發明之一種液晶顯示裝置包含：一用以顯示影像之液晶顯示面板；一背光單元，係配置成包含用以發光之光源及用以改善由光源發出之光線的光學特性之光學薄片；一底蓋，係具有配置成用來收容液晶顯示面板及背光單元之收容部分；以及一導熱元件，係設置於底蓋之收容部分的前表面之上並用以向著液晶顯示面板引導光源中所產生之熱量。

對於本領域之技術人員來說，可透過如下之附圖及詳細說明對本發明之其他系統、方法、特徵和優點加以理解。本發明的這些其他的系統、方法、特徵和優點係包含於這些說明之中，並未超出本發明之範圍，且由隨後之申請專利範圍所保護。在此部分中沒有什麼會構成對這些申請專利範圍的限制。下面還將結合實施例進一步描述本發明之其它形態及優點。可以理解的是，如上所述的本發明之概括說明和隨後所述的本發明之詳細說明均是具有代表性和解釋性的說明，並且是為了進一步揭示本發明之申請專利範圍。

現在將對附圖中所表示的本發明之實施例進行詳細說明。下面這些作為實例所引出的實施例是為了將本發明之精神傳達給本領域之普通技術人員。因此，這些實施例可能具有不同的形狀，但並不以此為限。並且，出於附圖中方便之考慮，裝置的尺寸及厚度可能會被誇大地表示。只要有可能，在這些附圖中所使用的相同的參考標號均代表相同或同類部件。

「第1圖」為本發明第一實施例之液晶顯示裝置的分解透視圖。「第2圖」為沿「第1圖」中所示之I-I’線所作的液晶顯示裝置之剖面結構的剖視圖。

如「第1圖」及「第2圖」所示，本發明第一實施例所揭示之液晶顯示裝置包含用以顯示影像之液晶顯示面板100，用以支撐液晶顯示面板100之邊緣的支撐主體110，以及設置於液晶顯示面板100之後表面上並用以將光線施加至液晶顯示面板100之後表面的背光單元120。此液晶顯示裝置還包含用來收容液晶顯示面板100及背光單元120之底蓋180，以及用以包圍底蓋180之邊緣部分的上部箱體190。

液晶顯示面板100包含濾色片基板101與薄膜電晶體陣列基板103，以及介於濾色片基板101與薄膜電晶體陣列基板103之間的液晶層(附圖中未示出)，濾色片基板101與薄膜電晶體陣列基板103係彼此相對設置並且相結合，藉以於其之間保持均一的單元間隙。薄膜電晶體陣列基板103包含相互交叉的複數個閘極線及複數個資料線，並且在複數個閘極線與複數個資料線的交叉點形成有複數個薄膜電晶體TFT。相互交叉的複數個閘極線及資料線定義了畫素。薄膜電晶體TFT係分別連接至畫素電極，每一畫素電極包含於畫素中。另一方面，濾色片基板101包含：相對於畫素之紅、綠、藍濾色片；設置成每一濾色片之邊緣的黑色矩陣；以及形成為覆蓋濾色片及黑色矩陣之通用電極。黑色矩陣係形成閘極線、資料線及薄膜電晶體TFT之屏蔽。

液晶顯示裝置還包含設置於液晶顯示面板100之側面的閘驅動器(附圖中未示出)與資料驅動器(附圖中未示出)。閘驅動器係連接至閘極線，以便依序地將掃描訊號施加至液晶顯示面板100之上的閘極線。資料驅動器係連接至資料線，以便將資料訊號施加至液晶顯示面板100之上的資料線。上述閘驅動器與資料驅動器係透過配置於帶式承載封裝(TCP)中的接頭之方式連接至液晶顯示面板100。

如此，掃描訊號及資料訊號可從與液晶顯示面板100電連接之閘驅動器與資料驅動器中被施加至位於液晶顯示面板100之上的複數個閘極線及複數個資料線。因此，液晶顯示面板100上的畫素將被驅動。

設置於液晶顯示面板100之下方的背光單元120係位於具有一開放上表面的盒形底蓋180之內部。此背光單元120包含設置於底蓋180之內側表面上的印刷電路板(PCB)160，以及裝載於印刷電路板160上的複數個發光二極體封裝150。背光單元120還包含平行於複數個發光二極體封裝150設置的光導板140，設置於光導板140之下方的反射薄片170，以及設置於光導板140上方的光學薄片130。光導板140係用以將點狀的入射光轉換成平面光。反射薄片170係將從光導板140向下行進之光線朝著液晶顯示面板100反射。光學薄片130散射和會聚從光導板140入射之光線。

光導板140必須被無變形和無破壞地成形。為此，光導板140係由具有高硬度(或高強度)及優良的透射率之材料形成。例如，光導板140可由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)形成。

光學薄片130包含擴散薄片133、會聚薄片132及保護薄片131。擴散薄片133係用以使光線散射。會聚薄片132係用以使分散的光線會聚。保護薄片131係用以保護形成於會聚薄片132上的會聚圖案。

複數個發光二極體封裝150包含用以發光之發光二極體晶片153，用以支撐發光二極體晶片153之主體部件151，以及用以包圍發光二極體晶片153及主體部件151之邊緣的鑄型元件152。此發光二極體封裝150係以固定之間隔排佈於由金屬材料製成的印刷電路板160之上。

發光二極體晶片153可包含至少一個用以發出白色光線之發光二極體。作為選擇，發光二極體晶片153既可包含用以發出紅、綠及藍光的發光二極體之組合，也可包含用以發出白、紅、綠及藍光的發光二極體之另一種組合。

隨著一鑄型結構由樹脂材料形成，鑄型元件152係形成於與發光二極體晶片153相結合之單一主體中。並且，鑄型元件152係成形為可曝露出發光二極體晶片153之發光表面。

液晶顯示裝置還包含一塗覆於底蓋180之後表面上的熱輻射層200。熱輻射層200用以將複數個發光二極體晶片153中產生的熱量分佈到液晶顯示裝置之外部。更準確地說，複數個發光二極體晶片153中產生的熱量係經由印刷電路板160及底蓋180被傳導至熱輻射層200，並且將透過在底蓋180之整個後表面上形成熱輻射層200之方式被分佈到液晶顯示裝置之外部。因此，液晶顯示裝置之內部溫度的增加能夠被抑制。此熱輻射層200係透過在底蓋180之整個後表面上塗覆矽基材料而形成。

通常，普通的液晶顯示裝置必須被結合有單獨的螢幕盒，以便提供最終的產品，例如：便攜式電腦、台式電腦之監視器等。於此同時，螢幕盒係以諸如包圍普通液晶顯示裝置之方式而與普通液晶顯示裝置相結合。由此，儘管複數個發光二極體晶片153中產生的熱量已被釋放到底蓋180之外部，但其無法透過包圍底蓋180之螢幕盒向最終產品的外部散熱。換句話說，等待從普通的液晶顯示裝置中釋放到最終產品之外的熱量會被螢幕盒屏蔽。因此，普通液晶顯示裝置之熱輻射效果將會降低。

與普通液晶顯示裝置不同的是，本發明之液晶顯示裝置著力於當液晶顯示裝置與螢幕盒相結合時，熱輻射層200將與螢幕盒產生緊密接觸。由此，複數個發光二極體晶片153中產生的熱量將經由印刷電路板160、底蓋180、熱輻射層200及螢幕盒而被釋放到最終產品之外部。因此，本發明之液晶顯示裝置可使熱輻射效應最大化。

「第3圖」為本發明第二實施例之液晶顯示裝置的分解透視圖。「第4圖」為沿「第3圖」中所示之I-I’線所作的液晶顯示裝置之剖面結構的剖視圖。

為了便於說明，將對「第3圖」及「第4圖」中與「第1圖」及「第2圖」中相同的元件進行簡要地描述。

如「第3圖」及「第4圖」中所示，本發明第二實施例之液晶顯示裝置包含用以顯示影像的液晶顯示面板100，用以支撐液晶顯示面板100之邊緣的支撐主體110，以及設置於液晶顯示面板100之後表面上的背光單元120，背光單元120用以將光線施加至液晶顯示面板100之後表面上。此液晶顯示裝置還包含用來收容液晶顯示面板100及背光單元120之底蓋180，以及用以包圍底蓋180之邊緣部分的上部箱體190。

液晶顯示面板100係設置於背光單元120之上方並用以使用從背光單元120施加之光線顯示影像。閘驅動器及資料驅動器(附圖中未示出)係電連接至液晶顯示面板100之邊緣。

液晶顯示面板100包含彼此相對結合的薄膜電晶體陣列基板103及濾色片基板101。液晶顯示裝置還包含介於濾色片基板101與薄膜電晶體陣列基板103兩層基板之間的液晶層(附圖中未示出)。

薄膜電晶體陣列基板103係包含排列成矩陣形狀的複數個畫素。每一畫素包含形成於由彼此電絕緣地相交叉的閘極線與資料線定義出的各區域上的畫素電極。閘極線係排列成沿第一方向延伸，而資料線係排列成沿與第一方向垂直的第二方向延伸。並且，每一畫素還包含連接至各自閘極線、各自資料線及各自畫素電極之薄膜電晶體TFT。

濾色片基板101可包含與各畫素相對的紅、綠及藍濾色片(附圖中未示出)。濾色片係透過進行薄膜成形製程而形成於濾色片基板101之上。濾色片基板還包含與全部畫素電極相對形成的通用電極。當電壓施加到通用電極與畫素電極上時，通用電極與畫素電極將能夠使液晶層的分子排列發生改變。據此，從背光單元120施加的光線之透射率將被調整。

背光單元120包含設置於底蓋180之內側表面上的印刷電路板(PCB)160，以及裝載於印刷電路板160上的複數個發光二極體封裝150。背光單元120還包含平行於複數個發光二極體封裝150設置的光導板140，設置於光導板140之下方的反射薄片170，以及設置於光導板140上方的光學薄片130。光導板140係用以將點狀的入射光轉換成平面光。反射薄片170係將從光導板140向下行進之光線朝著液晶顯示面板100反射。光學薄片130散射和會聚從光導板140入射之光線。

複數個發光二極體封裝150均包含發光二極體晶片153，主體部件151以及鑄型元件152。此發光二極體晶片係用以發光。主體部件151係用以支撐發光二極體晶片153。鑄型元件152係成形為包圍發光二極體晶片153及主體部件151之邊緣。

此外，背光單元120包含介於反射薄片170與底蓋180之底部表面之間的熱輻射膜300。此熱輻射膜300係透過在底蓋180之整個底部表面上塗覆熱輻射材料而形成。例如，熱輻射膜300可由矽基材料形成。

熱輻射膜300係使將要從底蓋180之底部表面向外釋放的熱量最小化。作為替代，熱輻射膜300用以將複數個發光二極體晶片153中產生的，隨後透過印刷電路板160被傳導至底蓋180之底部表面的熱量向著液晶顯示面板100引導。據此，儘管與液晶顯示裝置相結合的螢幕盒限制了熱量向外釋放，但本發明第二實施例之液晶顯示裝置的熱輻射效果不會被降低。如此便導致複數個發光二極體晶片153中產生的熱量幾乎完全被液晶顯示面板100吸收或向外輻射。

複數個發光二極體晶片153中產生的熱量將透過熱輻射膜300之輻射作用被施加至液晶顯示面板100，進而導致液晶顯示面板100之內部溫度升高。據此，液晶顯示面板內的液晶分子之響應時間能夠被改善，而且在液晶顯示面板100上顯示的影像中產生的運動模糊現象能夠被最小化。

「第5圖」為與液晶顯示面板之外部溫度相對應的液晶層之響應特性曲線的示意圖。

如「第5圖」所示，其顯示了液晶顯示面板100之內部溫度越高，則液晶之響應時間(R/T)、升溫時間(Tr)及降溫時間(Tf)會更加縮短。假如液晶顯示面板100之內部溫度大約為-20℃，則液晶之升溫時間與降溫時間將分別為51.7ms與76.3ms。並且，當液晶顯示面板100之內部溫度大約為50℃時，則液晶之升溫時間與降溫時間將分別為5.2ms與6.7ms。

為了實現運動圖像，每秒將顯示幾十幅影像畫面。為此，液晶層內的液晶分子將接收隨著影像畫面之數量變化的電場。在此情形中，液晶分子之延遲響應會增加殘留影像，進而導致運動模糊現象之發生。然而，假如液晶顯示面板100之內部溫度變得較高，則液晶層內的液晶分子之反應時間將會被縮短。因此，運動模糊現象能夠被減少。

而且，當發光二極體晶片產生熱量時，為了確保發光二極體晶片之可靠性，可調節液晶顯示裝置以使發光二極體晶片之溫度保持在70℃以下。然而，包含於本發明第二實施例之液晶顯示裝置中的發光二極體晶片153係於其發光時保持在大約55℃的溫度。因此，液晶顯示裝置不僅能夠使運動模糊現象最小化，而且還能夠滿足發光二極體晶片之可靠性調節。

綜上所述，本發明之液晶顯示裝置使得塗覆於底蓋180之底部表面上的熱輻射膜300作為熱量引導路徑之一部分來用以將複數個發光二極體晶片153中產生的熱量向著液晶顯示面板引導。據此，儘管與液晶顯示裝置相結合的螢幕盒限制了熱量向外釋放，但此液晶顯示裝置能夠防止熱輻射效果被降低。

並且，本發明之液晶顯示裝置可將複數個發光二極體晶片153中產生的熱量透過使用熱輻射膜300而施加至液晶顯示面板100，進而使液晶顯示面板100之溫度升高至一固定的溫度。因此，液晶之響應時間能夠被縮短，而且運動模糊現象之發生率能夠被最小化。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，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。

100．．．液晶顯示面板

101．．．濾色片基板

103．．．薄膜電晶體陣列基板

110．．．支撐主體

120．．．背光單元

130．．．光學薄片

131．．．保護薄片

132‧‧‧會聚薄片

133‧‧‧擴散薄片

140‧‧‧光導板

150‧‧‧發光二極體封裝

151‧‧‧主體部件

152‧‧‧鑄型元件

153‧‧‧發光二極體晶片

160‧‧‧印刷電路板

170‧‧‧反射薄片

180‧‧‧底蓋

190‧‧‧上部箱體

200‧‧‧熱輻射層

300‧‧‧熱輻射膜

第1圖為本發明第一實施例之液晶顯示裝置的分解透視圖；

第2圖為沿第1圖中所示之I-I’線所作的液晶顯示裝置之剖面結構的剖視圖；

第3圖為本發明第二實施例之液晶顯示裝置的分解透視圖；

第4圖為沿第3圖中所示之I-I’線所作的液晶顯示裝置之剖面結構的剖視圖；以及

第5圖為與液晶顯示面板之外部溫度相對應的液晶層之響應特性曲線的示意圖。

100．．．液晶顯示面板

110．．．支撐主體

120．．．背光單元

130．．．光學薄片

131．．．保護薄片

132．．．會聚薄片

133．．．擴散薄片

140．．．光導板

150．．．發光二極體封裝

160．．．印刷電路板

170．．．反射薄片

180．．．底蓋

190．．．上部箱體

200．．．熱輻射層

Claims

一種液晶顯示裝置，係包含：一用以顯示影像之液晶顯示面板；一背光單元，係配置成包含用以發光之光源及用以改善由光源發出之光線的光學特性之光學薄片；一底蓋，係具有配置成用來收容液晶顯示面板及背光單元之收容部分；以及一導熱元件，係設置於底蓋之收容部分的前表面之上並用以向著液晶顯示面板引導光源中所產生之熱量，其中該背光單元，還包含：一光導板，係平行於該光源；及一反射薄片，係設置於該光導板之下方，其中該底蓋包含有與該反射薄片之整個后表面相對應之一底部表面；其中該導熱元件係介於該反射薄片與該底部表面之間。
如請求項1所述之液晶顯示裝置，其中該導熱元件係由矽基材料形成。
如請求項2所述之液晶顯示裝置，其中該導熱元件係用以釋放該光源中產生的熱量。
如請求項1所述之液晶顯示裝置，其中該光源中所產生之熱量係透過該導熱元件被施加至該液晶顯示面板，藉以將該液晶顯示面板之溫度升高。
如請求項1所述之液晶顯示裝置，其中該光源包含至少一個發光二極體。
如請求項5所述之液晶顯示裝置，其中該至少一個發光二極體係安裝於一印刷電路板之上。