專利名稱:背光單元以及使用其的液晶顯示器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種背光單元和液晶顯示(LCD)器件，尤其涉及一種能夠提高色彩均勻度的背光單元和使用其的LCD器件。
背景技術(shù)：
通常，LCD器件包括具有薄膜晶體管(TFT)陣列基板和與TFT陣列基板相對的濾色片陣列基板并且在該兩基板之間夾有液晶層的液晶面板；驅(qū)動LCD面板的驅(qū)動單元；以及向LCD面板提供光的背光單元。
在TFT陣列基板上，多條垂直排列的數(shù)據(jù)線和多條水平排列的柵線互相交叉從而限定象素。這些象素以矩陣形式排列。
在濾色片基板上，紅色(R)、綠色(G)和藍色(B)濾色片在對應(yīng)于象素的位置排列。在濾色片基板上形成黑矩陣以防止濾色片層之間漏光和穿過象素的光的色擾。
在彼此相對的濾色片基板和TFT陣列基板內(nèi)表面處形成公共電極和象素電極，從而向液晶層施加電場。象素電極形成在TFT陣列基板上對應(yīng)于各象素的位置處，而公共電極整體形成在整個濾色片基板表面上。因而，在向公共電極施加了電壓的狀態(tài)下控制要施加到象素電極上的電壓，從而改變液晶層中液晶分子的排列狀態(tài)，并且從而單獨控制各象素的透光率。
背光單元向不能自動發(fā)光的LCD器件提供光。當(dāng)背光單元發(fā)出的光經(jīng)過液晶層時，液晶分子的排列狀態(tài)決定了透光率，從而顯示圖像。
背光單元按照作為光源的燈的位置而分為側(cè)光式和直下式。
在側(cè)光式背光單元中，燈放置在LCD面板的一個側(cè)表面或兩個側(cè)表面處，并且燈發(fā)出的光經(jīng)過導(dǎo)光板向整個LCD面板的表面?zhèn)魉汀?br> 當(dāng)LCD面板的尺寸增加至20英寸以上后，出現(xiàn)了直下式背光單元。在直下式背光單元中，多個熒光燈順序排列在散射板的下表面處，從而直接向LCD面板的整個表面照射光。直下式背光單元比側(cè)光式背光單元具有更高的光效率，因而主要應(yīng)用在需要高亮度的大屏幕LCD器件中。
冷陰極熒光燈(CCFL)、熱陰極熒光燈(HCFL)、電致發(fā)光(EL)、發(fā)光二極管(LED)燈等可以用作光源。CCFL和LED燈是經(jīng)常使用的光源。
CCFL具有高亮度，并且能夠提高亮度均勻度。但是，CCFL不能執(zhí)行局部亮度控制和原始色彩再現(xiàn)。
在LED燈中，R、G和B燈按照條狀排列，從而執(zhí)行局部亮度控制和原始色彩再現(xiàn)。然而，LED燈的色彩均勻度比CCFL的色彩均勻度差。也就是說，由于LED燈通過混和由R、G和B燈發(fā)出的R、G和B光而發(fā)出白光，所以當(dāng)R、G和B色彩沒有相互均勻混合時就不能清晰地顯示白色圖像并且會導(dǎo)致亮度不均勻。
發(fā)明內(nèi)容為此，本發(fā)明的一個目的是提供一種能夠提高色彩均勻度的背光單元和使用其的LCD器件。
本發(fā)明的另一目的是提供一種能夠提高亮度均勻度的背光單元和使用其的LCD器件。
為了按照本發(fā)明的意圖實現(xiàn)上述目的和其他優(yōu)點，以下要具體和廣泛地說明，所提供的背光單元包括具有多個單元組的光源，各單元組包含發(fā)出R、G和B光的多個LED燈；形成在單元組上的光混合層，用于混合LED燈發(fā)出的R、G和B光，從而在各單元組上提供白光；以及設(shè)置在光混合層上的光片。
所述單元組包含一個R燈、一個B燈和兩個G燈。該單元組的燈按照矩形排列。該單元組可以進一步包括在矩形中心的白燈。
光混合層為半球形、具有單層或者是具有內(nèi)層和外層的雙層。當(dāng)光混合層為單層時，它由諸如聚甲基丙烯酸甲酯(PMAA)的色散(dispersion)材料構(gòu)成。當(dāng)光混合層為雙層時，設(shè)計其內(nèi)層的折射率比外層的折射率大。例如，內(nèi)層由PMAA、SK4、硅和MgF之一構(gòu)成，外層按照內(nèi)層的材料由PMAA、硅和MgF之一構(gòu)成。
光片包括對來自光源的入射光進行散射的散射板，增加被反射到散射板上部的光正面亮度的棱鏡片，以及粘附在棱鏡片上的保護片。
為了按照本發(fā)明的意圖實現(xiàn)上述目的和其他優(yōu)點，以下要具體和廣泛地說明，提供的LCD器件包括LCD面板；向LCD面板提供光的具有多個單元組的光源，各單元組包含多個發(fā)出R、G和B光的LED燈；形成在單元組上的光混合層，用于混合LED燈發(fā)出的R、G和B光，從而在各單元組上提供白光；以及設(shè)置在LCD面板和光混合層之間的光片。
在本發(fā)明中，發(fā)出R、G和B光的多個LED燈按照矩形排列或者交叉排列成一個單元組，從而實現(xiàn)色彩均勻混合。
此外，在本發(fā)明中，光混合層設(shè)置在各單元組上，從而散射LED燈發(fā)出的R、G和B光，或者將R、G和B光從單元組全部反射到LCD面板上。因此，有效地執(zhí)行了色彩混合，進而提高了色彩均勻度。
參照附圖，下面的詳細描述會使上述內(nèi)容、其他目的、特性、方面和優(yōu)點更加明顯。
圖1是按照本發(fā)明的LCD器件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是按照本發(fā)明的光源示意圖；圖3是按照本發(fā)明的光源的單元組的放大示意圖；圖4是按照本發(fā)明的單層光混合層的視圖；圖5是按照本發(fā)明的雙層光混合層的視圖；以及圖6到圖8分別示出了按照本發(fā)明的LED燈的排列視圖。
具體實施方式下面詳細參考本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，在附圖中示出了其實施例。
以下參照附圖詳細描述按照本發(fā)明的背光單元和使用其的LCD器件。
圖1是按照本發(fā)明的LCD器件的結(jié)構(gòu)示意圖。
如圖所示，按照本發(fā)明的LCD器件100包括具有TFT陣列基板110a、濾色片基板110b以及夾在二者之間的液晶層(未顯示)的LCD面板；以及向LCD面板110提供光的背光單元130。
盡管未示出，TFT陣列基板110a包括多條柵線、與柵線交叉以形成矩陣形式的象素區(qū)域的多條數(shù)據(jù)線，以及用于轉(zhuǎn)換各象素的開關(guān)器件。
R、G和B濾色片形成在濾色片基板110b上對應(yīng)于象素的位置處。在濾色片基板110b上形成黑矩陣以防止濾色片層之間漏光和穿過象素的光的色擾。
在彼此相對的濾色片基板和TFT陣列基板的內(nèi)表面處形成公共電極和象素電極，從而向液晶層施加電場。控制施加于公共電極和象素電極上的電壓，從而改變液晶層中液晶分子的排列狀態(tài)，進而單獨控制各象素的透光率。
背光單元130包括向LCD面板110提供光的發(fā)光部分150，以及置于LCD面板110和發(fā)光部分150之間用于提高光效率的光片120。
光片120包含散射板123、在散射板123上形成的第一和第二棱鏡片125a和125b，和在第一和第二棱鏡片125a和125b上形成的保護片127。形成于發(fā)光部分150上的散射板123散射來自發(fā)光部分150的入射光，從而防止部分光集中造成的瑕疵。散射板123還將向第一棱鏡片125a運動的光的方向轉(zhuǎn)換為垂直方向。第一棱鏡片125a具有平坦的下表面而在后向和前向上具有褶皺的表面，而第二棱鏡片125b具有平坦的下表面而在右側(cè)和坐側(cè)具有褶皺的表面。第一棱鏡片125a收集沿前后方向朝向第二棱鏡片125b運動的光，而第二棱鏡片125b收集沿左右方向朝向保護片127運動的光。因此，從散射板123向保護片127運動的光被變?yōu)榇怪狈较?。因而，通過第一棱鏡片125a和第二棱鏡片125b的光垂直運動以均勻地分布在保護片127的整個表面上，從而提高了亮度。
發(fā)光部分150包含產(chǎn)生光的光源155以及有效發(fā)散由光源155發(fā)出的R、G和B光并將其相互混合的光混合層159。光源155形成于金屬核印刷電路板(MCPCB)上，并且在發(fā)光部分150和MCPCB 151之間設(shè)置用于向上反射下行散射光的反射器153。反射器153是由優(yōu)良反射特性的鋁金屬構(gòu)成。
光源155用LED燈實現(xiàn)。LED燈比熒光燈具有更優(yōu)秀的亮度和色彩再現(xiàn)。然而，隨著LED亮度的增加，LED燈的內(nèi)部溫度也隨之增加，從而導(dǎo)致其輸出亮度降低。
因此，MCPCB 151的背面提供有散熱板157。散熱板157接收來自LED燈的熱量，并將其散發(fā)到外面，從而防止LED燈的內(nèi)部溫度增加。也就是說，隨著LED燈發(fā)光，在LED燈中產(chǎn)生熱量。LED燈所產(chǎn)生的熱量由反射器153吸收，進而傳輸至MCPCB 151。然后，傳輸?shù)組CPCB 151的熱量傳輸?shù)缴岚?57，并且然后該熱量被散發(fā)到外面。
光源155由多個發(fā)出R、G和B光的LED燈組成的一個單元組D實現(xiàn)。光源155處提供有用于均勻混合來自各單元組D發(fā)出的R、G和B光并然后生成白光的光混合層159。
光混合層159為半球形，用于發(fā)散R、G和B光并然后將其均勻地相互混合。也就是說，發(fā)出R、G和B光的LED燈設(shè)置在半球形的光混合層159內(nèi)部，并且光混合層159發(fā)散由LED燈發(fā)出的光以向外發(fā)射。
圖2示出了了半球形的光混合層，其中組成各單元組的LED燈(未示出)被光混合層159包圍。光混合層159在其中包含有LED燈155并固定在MCPCB151上。
圖3示出了按照本發(fā)明位于光混合層159內(nèi)部的LED燈155單元組的放大視圖。如圖所示，LED燈按照矩形排列以在光混合層159內(nèi)部構(gòu)成單元組D，從而實現(xiàn)R、G和B光的有效的色彩混合。
光混合層159發(fā)散由LED燈發(fā)出的R、G和B光，進而將其相互混合。光混合層159由單層或者雙層的色散材料構(gòu)成。
圖4是本發(fā)明中單層光混合層的視圖，圖5是本發(fā)明中雙層光混合層的視圖。
如圖4所示，當(dāng)光混合層259為單層時，其由聚甲基(PMAA)、SK4、硅、環(huán)氧材料和MgF其中之一構(gòu)成。
如圖5所示，當(dāng)光混合層359為由內(nèi)層359A和外層359b構(gòu)成的雙層時，內(nèi)層359A由PMMA、SK4、硅、環(huán)氧材料和MgF其中之一構(gòu)成，外層359B由PMMA、SK4、硅、環(huán)氧材料和MgF其中之一構(gòu)成。這里，為了實現(xiàn)更優(yōu)秀的色彩混合，需要選擇內(nèi)層359A的材料和外層359B的材料以使內(nèi)層359A的折射率大于外層359B的折射率。也就是說，當(dāng)光由具有相對大折射率的內(nèi)層359A入射到具有相對小折射率的外層359B時，以大于門限值的角度發(fā)生全反射。當(dāng)在光混合層359內(nèi)部發(fā)生全反射時，色彩混合更加有效。
下面的表1示出了可以作為內(nèi)層材料和外層材料的PMAA、SK4、硅、環(huán)氧材料和MgF的折射率。其中，只要內(nèi)層的折射率大于外層的折射率，內(nèi)層材料和外層材料可以分別由提供的材料任意一種形成。
表1
在本發(fā)明中，由于LED燈以矩形形式排列，而不是以直線形式排列，所以能夠更好地增強色彩均勻度。其中，LED燈的排列可以不考慮燈的色彩，并且可以進一步地包含白燈以增加亮度。
圖6至圖8分別示出了按照本發(fā)明的LED燈的排列。如圖所示，一個單元組包含一個紅色LED燈、一個藍色LED燈和兩個綠色LED燈。其中，如果按照矩形排列，4個LED燈(R、2G和B)可以按照任意順序排列。也就是說，兩個綠色LED燈可以如圖6所示按對角線排列，也可以如圖7所示相鄰排列。
如圖8所示，按照矩形排列的4個LED燈的中心可以進一步提供白色LED燈。使用兩只綠色LED燈以及更進一步提供一只白色LED燈的目的是為了增加亮度。也可以用一只紅色LED燈、一只藍色LED燈和一只綠色LED燈構(gòu)成單元組。其中，3個LED燈按照三角形排列，也可以進一步提供一個白色LED燈。
傳統(tǒng)的LED燈以直線形式排列，而本發(fā)明為了提高色彩混合，將LED燈按照矩形、三角形等形式排列。其中，對各LED燈的位置沒有特殊限制。
此外，本發(fā)明中，提供有用于密封LED燈的光混合層，從而能夠有效混合R、G和B光。光混合層可以由具有光發(fā)散功能的任何材料構(gòu)成。
如上所述，在本發(fā)明中，發(fā)出R、G和B光的LED燈實現(xiàn)為一個單元組，并且提供有用于覆蓋LED燈的光混合層。因而，有效地執(zhí)行了色彩混合，并且增強了色彩均勻度和亮度均勻度，從而提供了具有高質(zhì)量圖像的LCD器件。
顯然在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以對本發(fā)明做出各種改進和變型。因此，本發(fā)明意圖覆蓋所有落入所附權(quán)利要求
書及其等效物的范圍之內(nèi)的改進和變型。
權(quán)利要求
1.一種背光單元，包括具有多個單元組的光源，各單元組具有多個發(fā)光二極管燈；形成在單元組上的光混合層，用于混合由發(fā)光二極管燈發(fā)出的光，進而向各單元組上提供白光；以及設(shè)置在光混合層上的光片。
2.如權(quán)利要求
1所述的背光單元，其特征在于，所述單元組包括一個紅色燈、一個藍色燈和兩個綠色燈。
3.如權(quán)利要求
2所述的背光單元，其特征在于，所述單元組的燈按照矩形排列。
4.如權(quán)利要求
3所述的背光單元，其特征在于，所述單元組還進一步包括在其中心處的白色燈。
5.如權(quán)利要求
1所述的背光單元，其特征在于，所述光混合層具有半球形的形狀。
6.如權(quán)利要求
1所述的背光單元，其特征在于，所述光混合層具有單層。
7.如權(quán)利要求
6所述的背光單元，其特征在于，所述光混合層由色散材料構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求
7所述的背光單元，其特征在于，所述光混合層由聚甲基丙烯酸甲酯、SK4、硅和MgF其中之一構(gòu)成。
9.如權(quán)利要求
1所述的背光單元，其特征在于，所述光混合層為由內(nèi)層和外層構(gòu)成的雙層。
10.如權(quán)利要求
9所述的背光單元，其特征在于，所述內(nèi)層的折射率大于外層的折射率。
11.如權(quán)利要求
10所述的背光單元，其特征在于，所述內(nèi)層由聚甲基丙烯酸甲酯、SK4、硅、環(huán)氧材料和MgF其中之一構(gòu)成。
12.如權(quán)利要求
11所述的背光單元，其特征在于，所述外層由聚甲基丙烯酸甲酯、SK4、硅、環(huán)氧材料和MgF其中之一構(gòu)成。
13.如權(quán)利要求
1所述的背光單元，其特征在于，所述光片包括用于散射來自光源的入射光的散射板；用于增加被反射到散射板上部的光正面亮度的棱鏡片；以及粘附在棱鏡片上的保護片。
14.一種液晶顯示器件，包括液晶顯示器件面板；用于向液晶顯示器件面板提供光并且具有多個單元組的光源，各單元組具有多個發(fā)光二極管燈；形成在單元組上的光混合層，用于混合由發(fā)光二極管等發(fā)出的光，并且進而在各單元組上提供白光；以及設(shè)置在液晶顯示器件面板和光混合層之間的光片。
15.如權(quán)利要求
14所述的液晶顯示器件，其特征在于，所述單元組包括一個紅色燈、一個藍色燈和兩個綠色燈。
16.如權(quán)利要求
14所述的液晶顯示器件，其特征在于，所述單元組的燈按照矩形排列。
17.如權(quán)利要求
15所述的液晶顯示器件，其特征在于，所述單元組進一步包括在其中心處的白燈。
18.如權(quán)利要求
14所述的液晶顯示器件，其特征在于，所述光混合層具有半球形的形狀。
19.如權(quán)利要求
14所述的液晶顯示器件，其特征在于，所述光混合層具有單層。
20.如權(quán)利要求
14所述的液晶顯示器件，其特征在于，所述光混合層由色散材料構(gòu)成。
21.如權(quán)利要求
20所述的液晶顯示器件，其特征在于，所述光混合層由PMAA、SK4、硅和MgF其中之一構(gòu)成。
22.如權(quán)利要求
14所述的液晶顯示器件，其特征在于，所述光混合層具有由內(nèi)層和外層構(gòu)成的雙層。
23.如權(quán)利要求
22所述的液晶顯示器件，其特征在于，所述內(nèi)層的折射率大于外層的折射率。
24.如權(quán)利要求
22所述的液晶顯示器件，其特征在于，所述內(nèi)層由聚甲基丙烯酸甲酯、SK4、硅、環(huán)氧材料和MgF其中之一構(gòu)成。
25.如權(quán)利要求
22所述的液晶顯示器件，其特征在于，所述外層由聚甲基丙烯酸甲酯、SK4、硅、環(huán)氧材料和MgF其中之一構(gòu)成。
26.如權(quán)利要求
14所述的液晶顯示器件，其特征在于，所述光片包括用于散射來自光源的入射光的散射板；用于增加被反射到散射板上部的光正面亮度的棱鏡片；以及粘附于棱鏡片上的保護片。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種能夠增強色彩均勻度和亮度均勻度的背光單元以及使用其的LCD器件。該背光單元包括具有多個單元組的光源，各單元組包含多個發(fā)出紅、綠和藍色光的LED燈；形成在單元組上的光混合層，用于混合LED燈發(fā)出的R、G和B光，進而在各單元組上提供白光；以及設(shè)置光混合層上的光片。
文檔編號G02F1/1335GK1991517SQ200610091101
公開日2007年7月4日 申請日期2006年6月30日
發(fā)明者崔種炫 申請人:Lg.菲利浦Lcd株式會社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan