背光單元及使用其的液晶顯示器的制作方法

專利名稱：背光單元及使用其的液晶顯示器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種背光單元，尤其涉及一種背光單元及使用其的液晶顯示器。盡管本發明適用于更寬范圍的應用，但其特別適用于提高顯示質量。
背景技術：
通常，由于液晶顯示(LCD)器件的輕重量、薄外形和低能耗的特性，其應用范圍已經越來越廣泛。例如，LCD器件現在用在辦公自動化設備、電視、計算機監視器、蜂窩電話和其他類型的音頻/視頻設備中。LCD器件不是自身發光的顯示器件。因而，LCD需要外部光源，例如背光。有源矩陣型LCD器件使用薄膜晶體管(TFT)作為開關元件。有源矩陣型LCD器件根據施加給TFT的信號而控制來自背光的光的透射量，由此在屏幕上顯示希望的圖像。
LCD器件的背光可以是直下型背光或邊緣型背光。邊緣型背光具有安裝在LCD面板一側邊緣處的光源，并使用透明光導板將來自光源的入射光照射到LCD面板的整個表面。直下型背光具有設置在LCD面板正下方的多個光源，其將均勻的平面白光照射到液晶顯示面板。
背光包括光源，如冷陰極熒光燈(CCFL)、外部電極熒光燈(EEFL)和/或發光二極管(LED)。在CCFL、EEFL和LED光源中，LED具有小尺寸、低能耗和穩定的特性。因此LED廣泛用作LCD器件背光中的光源。
圖1是依照現有技術的液晶顯示器件的分解透視圖，圖2是沿圖1中的線I-I’的截面圖。圖1和圖2是小型到中型尺寸LCD器件的圖。小型和中型尺寸LCD器件具有大約10”~30”范圍內的尺寸。如圖1和2所示，現有技術的LCD裝置包括用于顯示圖像的液晶顯示面板11；和用于將均勻的平面光輻射進液晶顯示面板11中的背光單元12。液晶顯示面板11通過電控液晶分子以調制從背光單元12入射的光從而顯示圖像。
背光單元12包括殼體18；設置在殼體18中的反射器17；設置在反射器17中的多個LED 19；覆蓋多個LED 19和反射器17的擴散片15；設置在擴散片15和反射器17之間的光導板16；在光導板16上的反射器20；覆蓋擴散片15的光學片14。殼體18可以是具有開口和內部空間的矩形容器形狀。反射器17在殼體18內部空間中沿著殼體18的側表面和底表面。LED 19以兩行設置在殼體18中部區域的內部空間中并經過反射器17突出。反射器17設置在殼體18內部空間中LED 19的下方以反射LED 19產生的光，由此提高發射到液晶顯示面板11的光效率。光導板16設置在殼體18內部空間中LED 19的上方。反射器20粘附到LED 19正上方的光導板16。殼體18的開口由擴散片15覆蓋。來自LED 19的光在殼體18、擴散片15和光導板16之間的部分內部空間中混合。
LED 19包括產生藍色光的藍色LED、產生綠色光的綠色LED和產生紅色光的紅色LED。LED在每行中以藍色LED、綠色LED和紅色LED的順序排列。可選擇地，LED在每行中以綠色LED、藍色LED和紅色LED的順序排列。
光導板16支撐反射器20并設置在殼體18內部空間中的擴散片15與LED19之間。反射器20被稱為“轉向器(diverter)”并粘附到面對LED 19的光導板16的后表面。反射器20分別對應于LED 19并將從LED垂直發射的光朝向反射器行17轉向(或反射)。
由LED 19產生的紅色、綠色和藍色光被反射器17和粘附到光導板16的反射器20反射進殼體18的內部空間中并在殼體18的內部空間中混合成白色光。擴散片15覆蓋殼體18的開口并將在殼體18的內部空間中混合的白色光擴散，由此向液晶顯示面板11提供均勻的白色光。光學片14也擴散來自擴散片15的光并控制均勻白色光的發射方向。
現有技術的液晶顯示器件具有下列問題，即由于LED 19在殼體18的內部空間中產生的熱量，光導板16會下陷。光導板16下陷，從而反射器20不在LED的正上方。因而，從LED 19直接發射的垂直光沒有被光導板16上的反射器20反射，而是直接入射到光導板16上。如果從LED 19直接發射而穿過擴散片15并達到光學片14的垂直光入射到光導板20上，則入射到液晶顯示面板11的光具有紅色、綠色和/或藍色色調的斑點，從而降低了液晶顯示面板11的顏色再現能力。

發明內容
因此，本發明涉及一種背光單元及使用其的液晶顯示器，其基本克服了由于現有技術的限制和缺點導致的一個或多個問題。
本發明的一個目的是提供一種具有均勻白色光的液晶顯示器件。
本發明的另一目的是提供一種具有提高的顯示質量的液晶顯示器件。
在下面的描述中列出了本發明的其它特征和優點，一部分從描述變得顯而易見，或通過實踐本發明可以領會到。通過在所寫說明書及其權利要求以及附圖中特別指出的結構可實現和獲得本發明的這些和其它的優點。
為了獲得這些和其它的優點并依照本發明的目的，如這里具體化和廣泛描述的，一種背光單元包括殼體；在殼體表面上的第一反射器；設置在第一反射器上的光源；和具有沿著殼體第一和第二側的第一反射部和第二反射部的第二反射器。
在另一方面中，一種背光單元包括殼體；在殼體表面上的第一反射器；設置在第一反射器上的至少一行發光二極管；和具有沿著殼體第一和第二側的第一反射部和第二反射部的第二反射器，各第一和第二反射部延伸到第一反射器上的第一高度，第一和第二反射部之間的第一距離大于第一高度。
在另一方面中，一種液晶顯示器件包括背光單元，其包括殼體、在殼體表面上的第一反射器、設置在第一反射器上的光源、具有沿著殼體第一和第二側的第一反射部和第二反射部的第二反射器、和設置在光源和第二反射器上的擴散片；以及設置在擴散片之上用于使用從背光單元發射的光顯示圖像的液晶顯示面板。
應當理解，前面一般性的描述和下面的詳細描述都是示意性的和說明性的，意在提供如權利要求所述的本發明進一步的解釋。


提供本發明進一步的理解并結合組成該說明書一部分的附解了本發明的實施方式，并與說明書一起用于解釋本發明的原理。其中圖1是依照現有技術的液晶顯示器件的分解透視圖；
圖2是沿圖1中的線I-I’的截面圖；圖3是依照本發明第一實施方式的液晶顯示器件的分解透視圖；圖4是沿圖3中的線II-II’的截面圖；圖5是依照本發明第二實施方式的液晶顯示器件的分解透視圖；圖6是沿圖5中的線III-III’的截面圖；和圖7是依照本發明第三實施方式的液晶顯示器件的截面圖。
具體實施例方式
現在將詳細描述本發明的優選實施方式，在附圖3到6中圖解了其實施例。
圖3是依照本發明第一實施方式的液晶顯示器件的分解透視圖，圖4是沿圖3中的線II-II’的截面圖。如圖3和4中所示，依照本發明第一實施方式的液晶顯示器件包括用于顯示圖像的液晶顯示面板31和用于向液晶顯示面板31照射均勻光的背光單元32。液晶顯示面板31具有在上、下基板(沒有示出)之間以矩陣形狀設置的液晶單元(未示出)、液晶層(未示出)以及在各液晶單元中跨過液晶層施加電場的像素電極(未示出)和公共電極(未示出)。像素電極與用作開關器件的薄膜晶體管(未示出)相連接。像素電極與公共電極一起根據通過薄膜晶體管施加的數據信號驅動液晶單元，由此顯示對應于數據信號的圖像。
液晶顯示面板31的制造分為基板清洗工序、基板構圖工序、定向膜形成/摩擦工序、基板粘結/液晶注入工序、安裝工序、檢查工序、修復工序和組裝工序。在基板清洗工序中，用清洗溶液移除污染基板表面的雜質。基板構圖工序又分為上基板(濾色片基板)的構圖和下基板(TFT陣列基板)的構圖。在上基板的構圖中，形成濾色片、公共電極和黑矩陣等。在下基板的構圖中，形成交叉的信號布線，如數據線和柵線、靠近交叉信號布線的交點處形成TFT、并且在交叉信號布線之間的像素區域中形成像素電極。像素電極與TFT的漏極電連接。
在定向膜形成/摩擦工序中，在上和下基板上涂敷定向膜。然后，用摩擦布摩擦定向膜。在像素電極與公共電極之間施加電場之前，定向膜為液晶層的液晶分子給予初始的排列方向。
在基板粘結/液晶注入工序中，通過使用密封劑將上和下基板粘結。通過密封劑中的液晶注入孔將液晶和襯墊料注入在上和下基板之間。然后密封液晶注入孔。
在液晶顯示面板31的安裝工序中，將具有驅動集成電路的載帶封裝(之后稱為“TCP)連接到下基板上的焊盤部。可選擇地，可通過玻璃上芯片COG方法在下基板上直接形成驅動集成電路。驅動集成電路包括柵驅動集成電路和數據驅動集成電路。
檢查工序包括在下基板上形成信號布線和像素電極之后執行的電檢查。檢查工序還包括在基板粘結/液晶注入工序之后執行的另一電檢查。此外，檢查工序可以包括在將背光單元組裝到LCD面板之后的顯示檢查。
修復工序通過檢查工序將確定為可修復的基板進行修復。組裝工序用殼體/窗架元件將背光單元固定到LCD面板。在修復工序中產生液晶顯示模塊。
背光單元32包括具有開口和內部空間的殼體37；安裝在殼體37內部空間中的V形塊反射器36；設置在V形塊反射器36平坦底表面中的LED 38；覆蓋殼體37的開口、LED 38和反射器36的擴散片35；和在擴散片35上的光學片34。殼體37形狀為容器，從而在容器形狀中設置V形塊反射器36和LED38。擴散片35的邊緣固定到靠近開口的殼體37的邊緣。
V形塊反射器36將來自LED 38的光反射到擴散片35。V形塊反射器36包括設置有LED 38的平坦底表面；第一和第二側壁39和40，其在平坦底表面的相對側處以第一指定斜度角θ1而具有指定高度(h)；第三和第四側壁41和42，其以第二指定斜度角θ2從第一和第二側壁39和40對稱延伸到整個高度(H)，該高度大約為30~40mm，優選大約為20~50mm。在這種V形塊反射器36中，側壁39到42的斜度角和高度被最佳化，從而來自LED 38的光在側壁39到42之間的內部空間中充分混合后朝向擴散片35傳播。至此，第一側壁39與第二側壁40之間的距離(2×11)大約為80~120mm。第三和第四側壁39和40的第二斜度角θ2定義為arctan(ΔH/ΔL)，其中AH＝H-h，ΔL＝(L-2.11)/2，h表示各第一和第二側壁39和40的高度，L表示V形塊反射器36的長度L。V形塊反射器36由高柔性的輕材料，如鋁或塑料形成。
從LED 38發射的紅色、綠色和藍色光被反射并在第一側壁39和第二側壁40之間混合，從而變為白色光，然后白色光朝向擴散片35傳播或者在從擴散片35反射后被第三和第四側壁41和42反射，從而再次入射到擴散片35。LED38包括產生藍色光的藍色LED；產生綠色光的綠色LED；和產生紅色光的紅色LED，并以兩行LED設置在V形塊反射器36的第一和第二側壁39和40之間的平坦底表面上。LED 38在每行LED中以藍色LED、綠色LED和紅色LED的順序，或在每行LED中以綠色LED、藍色LED和紅色LED的順序排列。在殼體37相對側上LED 38行之間的間距為大約40-80mm。
各LED 38都使用半導體p-n結結構注入少數載流子(電子或空穴)，并通過少數載流子的復合而發射光。適于發光二極管的材料是化合物半導體，如砷化鎵GaAs、磷化鎵GaP、鎵砷磷GaA1-xPx、鎵鋁砷Ga1-xAlxAs、磷化銦InP、銦鎵磷In1-xGaxP等等，其中光發射波長為可見光或接近紅外光譜，通過使用p-n結，光發射效率較高。
LED 38為具有葫蘆形狀的側發射型LED，其中在LED頂部的透明樹脂帽在側面被凹入地切削，如圖3和4中所示。側發射型LED通過其側表面發射95％的光，而通過其頂表面發射5％的光。側發射型LED朝向側壁39到42發射光，從而光可在側壁39到42之間充分混合。可選擇地，LED為圓頂型LED，其中在LED頂部形成透明圓頂形的帽樹脂，如圖1和2中所示，但是光混合效率較低。
擴散片35擴散來自V形塊反射器36的光，由此增加提供給液晶顯示面板34整個表面的白色光的均勻性。光學片34包括用于擴散光的至少一個擴散片；合用于朝向液晶顯示面板的顯示表面改變光方向的至少一個棱鏡片。光學片34設置在擴散片35上方。
圖5是依照本發明第二實施方式的液晶顯示器件的分解透視圖，圖6是沿圖5中的線III-III’的截面圖。如圖5和6中所示，液晶顯示器件包括用于顯示圖像的液晶顯示面板61；和用于向液晶顯示面板61照射均勻光的背光單元。液晶顯示面板61與前面實施方式中的液晶顯示面板31基本相同，因此省略了液晶顯示面板61的詳細描述。
背光單元包括具有開口和內部空間的殼體67；安裝在殼體67內部空間中的V形塊反射器66；形成在V形塊反射器66中部下面的雙側輔助反射器69；設置雙側輔助反射器69兩側的V形塊反射器66平坦底表面處的LED 68；設置在殼體67上的擴散片65；和在擴散片65上的光學片64。V形塊反射器66安裝在殼體67的內部空間中。LED 68以兩行設置在通過V形塊反射器66突出的雙側輔助反射器69的兩側上。擴散片65的邊緣固定到靠近開口的殼體67的邊緣。
V形塊反射器66將來自LED 68的光反射到擴散片65。V形塊反射器66包括設置有LED 68的平坦底表面；垂直于反射器平坦底表面的第一和第二側壁70和71，其具有指定高度(h)并在平坦底表面的相對側上；第三和第四側壁72和73，其以第二指定斜度角θ3從第一和第二側壁70和71對稱延伸到整體高度(H)；和設置在反射器66底表面中部的雙側輔助反射器69，其具有指定高度(h2)。在這種V形塊反射器66中，側壁70到73的高度(H)、雙側輔助反射器69的高度(h2)和第三和第四側壁72和73的斜度角θ3被最佳化，從而來自LED 68的光在側壁70到73之間的內部空間中充分混合后朝向擴散片65傳播。至此，高度H大約為30~40mm，優選為20~50mm，雙側輔助反射器69的高度(h2)設置成不超過大約20mm，第一或第二側壁70和71與雙側輔助反射器69之間的距離(12)大約為40~60mm。斜度角θ3設為與第一或第二側壁70或71與雙側輔助反射器69之間的距離成比例。斜度角θ3被設置為arctan(ΔH/ΔL)，其中ΔH＝H-h，ΔL＝(L-2.12)/2，h表示第一側壁70和第二側壁71的高度，L表示V形塊反射器66的長度L。V形塊反射器36由高柔性的輕材料，如鋁或塑料形成。
結果，LED 68中產生的紅色、綠色和藍色光被反射并在第一側壁70和第二側壁71之間混合，從而變為白色光，然后顏色混合的白色光提供給擴散片65或者在從擴散片65反射后被第三和第四側壁72和73反射，從而根據對于擴散片65的入射角再次入射到擴散片65。在殼體67相對側上LED 68的行之間的間距P大約為40-80mm。LED 68、擴散片65和光學片64基本與前面的實施方式相同，將省略對這些元件的詳細解釋。
圖7是依照本發明第三實施方式的液晶顯示器件的截面圖。參照圖7，背光單元包括具有開口和內部空間的殼體37；安裝在殼體37內部空間中的V形塊反射器86；設置在V形塊反射器86平坦底表面中的LED 38；覆蓋殼體37的開口、LED 38和反射器86的擴散片35；和在擴散片35上的光學片34。殼體37形狀為容器，從而在容器形狀中設置V形塊反射器86和LED 38。擴散片35的邊緣固定到靠近開口的殼體37的邊緣。
V形塊反射器86將來自LED 38的光反射到擴散片35。V形塊反射器86包括設置有LED 38的平坦底表面；從平坦底表面延伸到擴散片35邊緣的第一和第二彎曲側壁81和82，例如，各第一和第二彎曲側壁81和82的表面都具有對數形狀。第一和第二側壁81和82可以相對于殼體37的中心對稱。V形塊反射器86由高柔性的輕材料，如鋁或塑料形成。
因此，通過使用V形塊反射器，依照本發明的小型到中型尺寸的背光單元不包括單獨的光導板，因而可阻止光導板下陷并阻止出現色點。此外，依照本發明的LCD器件使用本發明實施方式中的背光單元提高了顯示質量。
在不脫離本發明精神或范圍的情況下，本發明的背光單元及使用其的液晶顯示器可以做各種修改和變化，這對于本領域熟練技術人員來說是顯而易見的。因而本發明意在覆蓋落入所附權利要求書及其等價物范圍內的本發明的修改和變化。
權利要求
1.一種背光單元，包括殼體；在殼體表面上的第一反射器；設置在第一反射器上的光源；和具有沿著殼體的第一和第二側的第一反射部和第二反射部的第二反射器。
2.根據權利要求1所述的背光單元，其特征在于，還進一步包括設置在光源和第二反射器上方的擴散片。
3.根據權利要求1所述的背光單元，其特征在于，所述各第一和第二反射部具有彎曲的表面。
4.根據權利要求3所述的背光單元，其特征在于，所述彎曲表面包括對數形狀。
5.根據權利要求2所述的背光單元，其特征在于，所述第一反射器和第二反射器將從光源朝向擴散片發射的光混合。
6.根據權利要求1所述的背光單元，其特征在于，所述第二反射器包括分別從第一和第二反射部延伸的第三和第四反射部。
7.根據權利要求6所述的背光單元，其特征在于，所述第一和第二側壁在殼體的相對側上并相對于第一反射器具有第一斜度角，而第三和第四反射部以相對于第一反射器的第二斜度角從第一和第二反射部對稱地延伸。
8.根據權利要求2所述的背光單元，其特征在于，所述第一斜度角大于第二斜度角。
9.根據權利要求1所述的背光單元，其特征在于，所述第一和第二反射部在殼體的相對側上并相對于第一反射器具有第一斜度角。
10.根據權利要求1所述的背光單元，其特征在于，所述光源包括側發射型發光二極管。
11.根據權利要求1所述的背光單元，其特征在于，所述光源包括以行設置的紅色、綠色和藍色發光二極管。
12.根據權利要求1所述的背光單元，其特征在于，所述第一和第二反射部垂直于第一反射器并在殼體的相對側上。
13.根據權利要求12所述的背光單元，其特征在于，所述第二反射器包括分別從第一和第二反射部延伸的第三和第四反射部。
14.根據權利要求12所述的背光單元，其特征在于，所述光源包括側發射型發光二極管。
15.根據權利要求12所述的背光單元，其特征在于，所述光源包括以行設置的紅色、綠色和藍色發光二極管。
16.根據權利要求1所述的背光單元，其特征在于，還進一步包括在殼體中部的第三反射器。
17.根據權利要求16所述的背光單元，其特征在于，所述第三反射器包括雙側反射器。
18.根據權利要求16所述的背光單元，其特征在于，所述光源包括在第三反射器第一側上的至少第一行發光二極管和在第三反射器第二側上的至少第二行發光二極管。
19.根據權利要求16所述的背光單元，其特征在于，所述第一和第二反射部距離第一反射器的第一高度大于第一反射器上第三反射器的第二高度。
20.一種背光單元，包括殼體；在殼體表面上的第一反射器；設置在第一反射器上的至少一行發光二極管；和具有沿著殼體第一和第二側的第一反射部和第二反射部的第二反射器，各第一和第二反射部延伸到第一反射器上方的第一高度，第一和第二反射部之間的第一距離大于第一高度。
21.根據權利要求20所述的背光單元，其特征在于，進一步包括設置在所述至少一行發光二極管和第一反射器上方的擴散片。
22.根據權利要求20所述的背光單元，其特征在于，進一步包括分別從第一和第二反射部延伸的第三和第四反射部。
23.根據權利要求20所述的背光單元，其特征在于，所述至少一行發光二極管包括側發射型發光二極管。
24.根據權利要求22所述的背光單元，其特征在于，所述第一和第二反射部在殼體的相對側上并相對于第一反射器具有第一斜度角，而第三和第四反射部以相對于第一反射器的第二斜度角從第一和第二反射部對稱地延伸。
25.根據權利要求20所述的背光單元，其特征在于，所述第一和第二反射部在殼體的相對側上并相對于第一反射器具有第一斜度角。
26.根據權利要求20所述的背光單元，其特征在于，所述第一和第二反射部垂直于第一反射器。
27.根據權利要求26所述的背光單元，其特征在于，進一步包括在殼體中部的第三反射器。
28.根據權利要求27所述的背光單元，其特征在于，所述第三反射器包括雙側反射器。
29.根據權利要求27所述的背光單元，其特征在于，所述光源包括在第三反射器第一側上的至少第一行發光二極管和在第三反射器第二側上的至少第二行發光二極管。
30.根據權利要求27所述的背光單元，其特征在于，所述第一和第二反射部距離第一反射器的第一高度大于第一反射器上第三反射器的第二高度。
31.一種液晶顯示器件，包括背光單元，其包括殼體、在殼體表面上的第一反射器、設置在第一反射器上的光源、具有沿著殼體第一和第二側的第一反射部和第二反射部的第二反射器、和設置在光源和第二反射器上方的擴散片；和設置在擴散片之上用于使用從背光單元發射的光顯示圖像的液晶顯示面板。
32.根據權利要求31所述的液晶顯示器件，其特征在于，所述第一和第二側壁在平坦底表面的相對側上并具有第一斜度角，而第三和第四側壁以第二斜度角從第一和第二側壁對稱地延伸。
33.根據權利要求31所述的液晶顯示器件，其特征在于，所述第一和第二側壁垂直于反射片的平坦底表面并在平坦底表面的相對側上，而第三和第四側壁以第一斜度角從第一和第二側壁對稱地延伸。
全文摘要
本發明提供了一種背光單元，其包括殼體；在殼體表面上的第一反射器；設置在第一反射器上的光源；和具有沿著殼體第一和第二側的第一反射部和第二反射部的第二反射器。
文檔編號G02B5/12GK1881039SQ20061008717
公開日2006年12月20日 申請日期2006年6月15日 優先權日2005年6月15日
發明者田成萬 申請人:Lg.菲利浦Lcd株式會社