TWI434106B - 背光單元及具有該背光單元之液晶顯示裝置 - Google Patents

Description

背光單元及具有該背光單元之液晶顯示裝置

本發明係關於一種背光單元，尤其係關於一種能夠被掃描驅動之背光單元及具有該背光單元之液晶顯示(LCD)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。

換句話說，陰極射線管的重量和尺寸已經對當今電子產品向小而輕發展之趨勢構成了限制。在此情形下，使用電光效應的液晶顯示裝置，使用氣體放電的電漿顯示面板(PDP)，使用電致發光效應的電致發光顯示(ELD)裝置等等顯示裝置已被期待用來替代陰極射線管。

在這些可替代的顯示裝置中，液晶顯示裝置正在被積極地研發。並且，由於液晶顯示裝置具有輕、薄及功率消耗低之優點，因此其已被逐漸應用於多種領域。此外，液晶顯示裝置可被製造成甚至具有更大的螢幕、更薄且消耗更少的功率，藉以滿足使用者的需求。上述的液晶顯示裝置係可透過控制從液晶中透射出的光線量來顯示影像。

液晶顯示裝置與陰極射線管不同，其並非是一種自發光顯示裝置。因此，液晶顯示裝置的液晶顯示面板之後表面上設置有背光單元。背光單元包含可提供用來顯示影像所必需的光線的單獨的光源。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。

上述邊緣型背光單元係主要應用於尺寸相對較小的液晶顯示裝置，例如膝上型電腦及台式電腦的監視器中。邊緣型背光單元具有良好的發光均勻性，較長的使用壽命，以及製造更薄的液晶顯示裝置的優點。

隨著液晶顯示裝置的尺寸被擴大到20英寸以上，直接型背光單元已開始被集中地研發。直接型背光單元可迫使光線直接入射到液晶顯示面板的整個表面上。為此，直接型背光單元係包含複數個排列於擴散板的下表面上的光源。由於直接型背光單元比邊緣型背光單元具有更高的發光效能，因此其主要應用於需要高亮度的大尺寸液晶顯示裝置中。

背光校正動態超文本鏈結標示語言(HTML)編輯部件尼特係採用電漿型光源，例如冷陰極螢光燈(CCFL)、熱陰極螢光燈(HCFL)、外部電極螢光燈(EEFL)、外部及內部電極螢光燈(EIFL)或其它螢光燈作為光源。作為選擇，背光單元使用發光二極體(LED)作為光源。特別是，發光二極體由於其具有較長的使用壽命、較低的耗電量、較小的尺寸、優越的耐用性等特點而被廣泛應用於背光單元。

邊緣型背光單元通常包含排列於其側表面上的複數個發光二極體，以及平行於複數個發光二極體設置的光導板。近來，為了防止產生殘留影像，邊緣型背光單元已配置成係以掃描方式加以驅動。此掃描方式的背光單元係將螢幕(例如，液晶顯示面板)劃分成複數個沿一個方向排列的區塊並依序地向這些區塊施加光線。

為此，普通的掃描方式的背光單元將使位於其一側的複數個發光二極體依序地在一個尺寸固定的區域內發光。並且，普通的背光單元係使用光導板將從複數個發光二極體發出的光線引導至液晶顯示面板上的劃分後的區塊。然而，當從發光二極體中發出的光線進入光導板中時會被擴散性地反射。由此，在掃描方式中驅動背光單元是非常困難的。

另一方面，為了將光線引導至每一劃分後的區塊，在普通的液晶顯示裝置中係使用其上表面及下表面上形成有導向圖案的光導板。同樣，對於圖案化的光導板來說，其也難以避免光線的擴散反射。

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。

本實施例之一目的在於提供一種能夠被掃描驅動之背光單元以及具有此背光單元之液晶顯示裝置。

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。

本發明之一方面所提供的背光單元包含用以發光的光源以及平行於光源設置的光導板，光導板用以將從光源射入的點狀光轉換為平面光。光導板包含複數個以固定間隔排列的氣密層，氣密層用以在具有固定間隔之寬度的區塊中引導從光源中發出的光線。

本發明之另一方面所提供的液晶顯示裝置包含液晶顯示面板，設置於液晶顯示面板之反面上並用以發光的光源，以及平行於光源設置的並用以將從光源進入的點狀光轉換為平面光的光導板。光導板包含複數個以固定間隔排列的氣密層，氣密層用以在具有固定間隔之寬度的區塊中引導從光源中發出的光線。

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」為本發明一實施例之液晶顯示裝置的分解透視圖。「第2圖」為「第1圖」中光導板之部分〞A〞的放大透視圖。「第3圖」為「第1圖」中發光二極體及光導板之構造的平面圖。

請參考「第1圖」至「第3圖」，本發明一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110，以及設置於液晶顯示面板110之下的背光單元120。背光單元120可將光線施加至液晶顯示面板110。

液晶顯示面板110包含濾色片基板111及薄膜電晶體基板113，濾色片基板111與薄膜電晶體基板113彼此相對設置並相結合，藉以於之間保持相同的單元間隙。液晶顯示面板110還包含介於兩層基板之間的液晶層(附圖中未示出)。

儘管在附圖中未詳細示出，現在仍將詳細描述濾色片基板111及薄膜電晶體基板113。薄膜電晶體基板113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薄膜電晶體。相互交叉的複數個閘極線及複數個資料線定義了畫素。薄膜電晶體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111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之屏蔽。

液晶顯示裝置還包含由液晶顯示面板110之邊緣設置而成的驅動器印刷電路板(PCB)115。驅動器印刷電路板115可將驅動訊號施加至液晶顯示面板110上的閘極線及資料線。為此，驅動器印刷電路板115係透過COF(薄膜上晶片)117之方式電連接至液晶顯示面板110。此COF(薄膜上晶片)117可由帶式載體封裝(TCP)替換。

設置於液晶顯示面板110之下的背光單元120包含：具有開放的上表面的盒形底蓋170，設置於底蓋170之內側的印刷電路板151，以及複數個裝載於印刷電路板151上的白色發光二極體153。背光單元120還包含：與複數個白色發光二極體153平行設置並且用以將斑點狀的入射光轉變為平面光的光導板140，設置於光導板140之下並且用以將從光導板140向下行進的光線向著液晶顯示面板110反射的反射薄片160，以及設置於光導板140之上方並且用以分散和會聚從光導板140入射之光線的光學薄片130。

儘管附圖中未示出，背光單元120還包含由模型材料形成的矩形邊緣形狀之支撐主體。支撐主體係用以收容印刷電路板151、白色發光二極體153、光導板140、光學薄片130及反射薄片160。並且，支撐主體係與底蓋170相結合。

儘管附圖中未示出，光學薄片130包含擴散薄片、會聚薄片及保護薄片。擴散薄片係用以使光線分散。會聚薄片係用以使分散的光線會聚。保護薄片係用以保護形成於會聚薄片上的會聚圖案。

印刷電路板151係可用以防止由白色發光二極體153中所產生之熱量而導致的缺陷。為此，印刷電路板151係由適於快速散發熱量之優良的導熱性金屬材料形成。白色發光二極體153可配置成表面安裝型(SMT)與板上晶片(COB)中的一種。

光導板140係由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)形成。並且，光導板140包含複數個彼此分隔開的氣密層143。

複數個氣密層143係形成從光導板140之一側表面延伸至另一側表面的狹縫形狀。複數個氣密層143係用以將入射光從光導板140之一側表面引導至另一側表面。換句話說，複數個氣密層143改善了光線的方向。這是由以下事實所引起的，即，複數個氣密層143由於其折射率與光導板140之材料的折射率不同，因而會反射進入光導板140之入射表面的入射光。每一氣密層143係形成於與相鄰的發光二極體153之間的區域相對應的入射表面141之上。

本發明實施例之揭露僅僅將複數個發光二極體153排列於光導板140之一側表面之上，但並非以此為限。作為選擇，背光單元也可包含複數個排列於光導板140之至少兩側表面上的發光二極體。

由於氣密層143係對應於發光二極體之間的分隔間隙排列，因此氣密層143的數量可隨發光二極體之數量而變化。並且，相鄰的氣密層143之間的分隔距離可隨發光二極體153的尺寸而變化。因此，氣密層143的數量以及氣密層143之間的距離依賴於發光二極體153的數量以及發光二極體153之間的分隔間隙。具有上述氣密層143的光導板140可透過使用空氣壓力之擠壓製程加以製造。

如此，包含於本揭露中的光導板140係配設有複數個從光導板之一側表面延伸至另一側表面而形成的氣密層143。照此，光導板140能夠透過使用複數個氣密層143的區塊將從複數個發光二極體153中發出的光線區分地加以引導。

換句話說，複數個形成於光導板140中氣密層143透過折射光線改善了光線的方向。因此，能夠提高配置成以掃描方式加以驅動的邊緣型背光單元之可靠性。

「第4圖」為本發明之另一實施例的發光二極體及光導板之構造的平面圖。「第5圖」為本發明之又一實施例的發光二極體及光導板之構造的平面圖。

如「第4圖」中所示，依據本發明另一實施例之光導板240也包含複數個氣密層243，這些氣密層243以相比於第一實施例之光導板140之氣密層間的間隔更為長的間隔排列。更準確地說，複數個發光二極體253係在氣密層243之間的每個區域中相對地排列成兩排。如「第4圖」中所示的形成於光導板240中的氣密層243之間的間隔能夠依據用於背光單元之掃描驅動方式的劃分後的區塊之尺寸加以調整。

如「第5圖」中所示，依據本發明又一實施例之光導板340包含複數個氣密層343，這些氣密層343係相對於各發光二極體353及發光二極體353之間的各區域形成。換句話說，本發明又一實施例之光導板340中氣密層343與第一實施例之光導板140中的氣密層相比，其在相同方向上彼此排列的更加接近。在「第5圖」中所示的形成於光導板340中的氣密層343之間的間隔能夠依據用於背光單元之掃描驅動方式的劃分後的區塊之尺寸加以調整。

「第6圖」為光線進入普通的光導板之圖形示意圖。「第7圖」為光線進入本發明之實施例的光導板之圖形示意圖。

如「第6圖」所示，普通的光導板使得從發光二極體中發出的光線在其光線入射部分被擴散地加以反射。而如「第7圖」所示，顯然進入到本發明實施例之光導板的光線入射部分的光線可以一種不同的方式透過複數個氣密層而被折射並垂直地行進。換句話說，本發明實施例之光導板改善了光線的方向並使光線的擴散反射最小化。因此，光導板能夠區分地引導區塊中的光線。

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。

110．．．液晶顯示面板

111．．．濾色片基板

113．．．薄膜電晶體基板

115．．．驅動器印刷電路板

117．．．COF(薄膜上晶片)

120．．．背光單元

130．．．光學薄片

140．．．光導板

141．．．入射表面

143．．．氣密層

151．．．印刷電路板

153．．．白色發光二極體

160．．．反射薄片

170．．．底蓋

240．．．光導板

243．．．氣密層

253．．．發光二極體

340．．．光導板

343．．．氣密層

353．．．發光二極體

第1圖為本發明一實施例之液晶顯示裝置的分解透視圖；

第2圖為第1圖中光導板之部分〞A〞的放大透視圖；

第3圖為第1圖中發光二極體及光導板之構造的平面圖；

第4圖為本發明之另一實施例的發光二極體及光導板之構造的平面圖；

第5圖為本發明之另一實施例的發光二極體及光導板之構造的平面圖；

第6圖為光線進入一普通光導板之圖形示意圖；以及

第7圖為光線進入本發明之實施例的光導板之圖形示意圖。

110．．．液晶顯示面板

111．．．濾色片基板

113．．．薄膜電晶體基板

115．．．驅動器印刷電路板

117．．．COF(薄膜上晶片)

120．．．背光單元

130．．．光學薄片

140．．．光導板

151．．．印刷電路板

153．．．白色發光二極體

160．．．反射薄片

170．．．底蓋

Claims (12)

1. 一種背光單元，係包含：一用以發光的光源；以及一平行於該光源設置的並用以將從該光源進入的點狀光轉換為平面光的光導板，其中，該光導板包含複數個以固定間隔排列的氣密層，並且該等氣密層用以在具有固定間隔之寬度的區塊中引導從該光源發出的光線，其中該等氣密層係從該光導板之一側表面延伸至另一側表面，並且其中各該氣密室兩端是封閉的。
2. 如請求項1所述之背光單元，其中該等氣密層係形成一狹長形狀。
3. 如請求項1所述之背光單元，其中該光源包含複數個發光二極體，並且每一氣密層係相對於該等發光二極體之間的各個區域形成於該光導板之上。
4. 如請求項3所述之背光單元，其中該等氣密層之間的距離係取決於光源之間的距離及光源的數量。
5. 如請求項1所述之背光單元，其中該光源包含複數個發光二極體，並且該等氣密層係相對於該等發光二極體及相鄰光源之間的區域形成。
6. 如請求項1所述之背光單元，其中該光源包含複數個與該等氣 密層之間的區域相對的發光二極體。
7. 一種液晶顯示裝置，係包含：一液晶顯示面板；設置於該液晶顯示面板之反面上並用以發光的光源；以及一平行於該光源設置的並用以將從該光源進入的點狀光轉換為平面光的光導板，其中，該光導板包含複數個以固定間隔排列的氣密層，並且該等氣密層用以在具有固定間隔之寬度的區塊中引導從該光源發出的光線，其中該等氣密層係從該光導板之一側表面延伸至另一側表面，並且其中各該氣密室兩端是封閉的。
8. 如請求項7所述之液晶顯示裝置，其中該等氣密層係形成一狹長形狀。
9. 如請求項7所述之液晶顯示裝置，其中該光源包含複數個發光二極體，並且每一氣密層係相對於該等發光二極體之間的各個區域形成於該光導板之上。
10. 如請求項9所述之液晶顯示裝置，其中該等氣密層之間的距離係取決於光源之間的距離及光源的數量。
11. 如請求項7所述之液晶顯示裝置，其中該光源包含複數個發光二極體，並且該等氣密層係相對於該等發光二極體及相鄰光源之間的區域形成。
12. 如請求項7所述之液晶顯示裝置，其中該光源包含複數個與該等氣密層之間的區域相對的發光二極體。