專利名稱：用于液晶顯示的折疊背光系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及具有背光系統(tǒng)的液晶顯示，并且具體地涉及具有
折疊背光系統(tǒng)(folded backlight system)的液晶顯示。
背景技術(shù)：
為研究和開發(fā)各種類型的顯示裝置以替代陰極射線管(CRT),許 多工作一直在進行，如液晶顯示裝置(LCD)、等離子顯示面板(PDP)、 電致發(fā)光顯示(ELD)及真空熒光顯示(VFD)。例如，LCD由于其高質(zhì) 量圖像、亮度、厚度、緊湊的尺寸及低功耗而已被有效開發(fā)成筆記本 計算機、臺式計算機和大型信息顯示中的平面顯示面板。因此，對LCD 的需求持續(xù)增大。
LCD —般包括在上面形成圖像的LCD面板和用于照亮LCD面板 上的圖像的背光系統(tǒng)。背光系統(tǒng)通常包括一個或多個光源，并且可包 括光導(dǎo)管。存在光導(dǎo)管時， 一般將光源設(shè)置成與光導(dǎo)管的一個或多個 邊緣相鄰。光導(dǎo)管接收并混合來自光源的光，并引導(dǎo)光以照明LCD 面板。背光系統(tǒng)的設(shè)計和操作是特別重要的注意事項。 一些背光系統(tǒng) 可能有以下常見的缺點不均勻的亮度和/或亮點；明度問題；熱管理 問題；大小調(diào)整約束；以及顏色混合問題。
因此，希望提供一種具有緊湊設(shè)計的更緊湊的背光系統(tǒng)，提供適 當(dāng)?shù)念伾旌?、亮度特性及熱管理。另外，希望提供具有此類背光?統(tǒng)的改進LCD。此外，結(jié)合附圖和本發(fā)明的此背景，從隨后本發(fā)明的 詳細說明和所附權(quán)利要求可明白本發(fā)明其它合乎需要的特征和特性。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個示范實施列，提供了一種液晶顯示。該液晶顯示包括具有配置成形成圖像的像素的液晶顯示面板，以及接近液晶顯示面板并
配置成照亮液晶顯示面板的像素的背光系統(tǒng)。背光系統(tǒng)包括光導(dǎo)管， 包括一般與液晶顯示面板平行的板塊部分和一般從板塊部分垂直延 伸的第一側(cè)邊部分；光源，配置成經(jīng)第一側(cè)邊部分將光發(fā)射到光導(dǎo)管 中；以及散熱器，耦合到光源并配置成消除操作期間光源產(chǎn)生的熱。
根據(jù)另一示范實施例，背光系統(tǒng)包括光導(dǎo)管，包括板塊部分和 一般從板塊部分垂直延伸的第一側(cè)邊部分；光源，配置成經(jīng)第一側(cè)邊 部分將光發(fā)射到光導(dǎo)管中；以及散熱器，耦合到光源并配置成消除操 作期間光源產(chǎn)生的熱。
根據(jù)本發(fā)明還有的另 一示范實施例，液晶顯示包括具有配置成形 成圖像的像素的液晶顯示面板，以及接近液晶顯示面板并配置成照亮 液晶顯示面板的像素的背光系統(tǒng)。背光系統(tǒng)包括光導(dǎo)管，具有一般 與液晶顯示面板平行并具有至少四個側(cè)邊的周邊的板塊部分、耦合到 板塊部分至少四個側(cè)邊的每個側(cè)邊的折疊部分，以及耦合到每個折疊 部分并基本上從板塊部分垂直延伸的側(cè)邊部分；光源，配置成經(jīng)側(cè)邊 部分將光發(fā)射到光導(dǎo)管中；以及散熱器，耦合到光源并配置成消除操 作期間光源產(chǎn)生的熱。液晶顯示還包括設(shè)置在空腔內(nèi)并配置成驅(qū)動液 晶顯示面板和光源的電路。
本發(fā)明在下面將結(jié)合以下附圖描述，圖中相同的標(biāo)號表示相同的 元素；以及
圖1是根據(jù)一個示范實施例，帶有背光系統(tǒng)的液晶顯示(LCD)的 截面視圖2是圖1的背光系統(tǒng)的部分后平面圖3是圖1的一部分的特寫視圖；以及
圖4是根據(jù)一個備選示范實施例的背光系統(tǒng)的部分截面視圖。
具體實施例方式
下面的詳細說明在本質(zhì)上只是示范，并不是要限制本發(fā)明或本申 請和本發(fā)明的使用。此外，無意通過前面的背景技術(shù)或下面的詳細說 明中陳述的任何理論進行約束。
從廣義上說，提供了包括具有光導(dǎo)管的背光系統(tǒng)的液晶顯示。背 光系統(tǒng)可在多種應(yīng)用中使用，包括但不限于機動車輛照明、搜索燈、 工作燈和投影系統(tǒng)。顯示系統(tǒng)尤其能在諸如飛機座艙等運輸工具應(yīng)用 中以及要考慮觀看角度、空間、熱量的和/或結(jié)構(gòu)的問題的其它應(yīng)用中 利用。根據(jù)示范實施例，背光系統(tǒng)的光導(dǎo)管能包括一般從板塊部分垂 直延伸的側(cè)邊部分。延伸的側(cè)邊部分允許將光源放置在某個位置以實 現(xiàn)有效散熱。另外，側(cè)邊部分能具有充分的長度，以便混合來自有色 光源的光，并且能與板塊部分形成空腔以容納電路。折疊部分能夠?qū)?側(cè)邊部分耦合到板塊部分，并4是供額外的光學(xué)優(yōu)點。
圖1是根據(jù)一個示范實施例的液晶顯示(LCD) 100的截面視圖。 如下面將更詳細所述，LCD 100—般包括LCD面板110和照亮LCD 面板110的背光系統(tǒng)120。 LCD面板110 —般包括夾在兩個玻璃襯底 之間并劃分成像素的液晶層。 一般情況下，薄膜晶體管(TFT)安裝在玻 璃襯底上以"打開"和"關(guān)閉"像素，使得圖像在LCD面板110上形成。 除所示LCD面板110和背光系統(tǒng)120外，LCD 100能包括一個或多 個濾色器、擴散板和/或棱鏡片。
背光系統(tǒng)120包括光導(dǎo)管(或"波導(dǎo)管")130、光源160、反射器 170、散熱器180及電路190。如下面進一步詳細所述，光導(dǎo)管130引 導(dǎo)來自光源160的光以照亮LCD面板110。圖2是去除了散熱器180 (圖1 )的LCD 100的后視圖，并且將結(jié)合圖1討論。
光源160可包括一個或多個光發(fā)射二極管(LED)。 一般情況下， LED包括紅色、綠色或藍色LED的線性或平面陣列，但白色和其它 顏色的LED也是可能的。在其它實施例中，光源160能夠是一個或多 個熒光燈。如圖2中最佳示出和下面進一步詳細所述，光源160—般
6圍繞背光系統(tǒng)120的周邊延伸，例如圍繞所有四個周邊側(cè)邊。雖然光 源160示為圍繞背光系統(tǒng)120的所有四個周邊側(cè)邊延伸，^f旦在備選實 施例中，光源160可只在背光系統(tǒng)120的一個、兩個或三個側(cè)邊上提 供。
在所示實施例中，光導(dǎo)管130包括從頂側(cè)和底部側(cè)觀看時一般是 矩形的板塊部分132、從板塊部分132的周邊延伸的一個或多個側(cè)邊 部分134，以及將側(cè)邊部分134耦合到板塊部分132的一個或多個折 疊部分136。通過相對于相關(guān)波長的每個范圍具有高透射率的材料， 例如，透明丙烯酸樹脂，板塊部分132形成為大致平板的形狀。
如圖1中最佳示出的此設(shè)置能夠稱為"折疊背光"系統(tǒng)，因為側(cè)邊 部分134以某個角度延伸到板塊部分132。因此，通過將此類背光系 統(tǒng)120結(jié)合到顯示裝置中，例如，LCD 100,顯示裝置的外部尺寸相 對于顯示裝置的數(shù)據(jù)顯示空間的面積能減少。也就是說，與具有相同 面積的數(shù)據(jù)顯示空間的常規(guī)顯示裝置相比，該顯示裝置能具有更小的 外部尺寸。在保持側(cè)光式背光系統(tǒng)亮度優(yōu)勢的同時，能夠?qū)崿F(xiàn)此緊湊 的設(shè)置。
在所示實施例中，側(cè)邊部分134相對于板塊部分132大約呈90。， 并且朝光源160延伸。同樣地，如圖2中最佳示出的，側(cè)邊部分134 在背光系統(tǒng)120的每個周邊側(cè)邊上提供，并且一般對應(yīng)于光源160的 設(shè)置。下面進一步詳細論述折疊部分136及其與板塊部分132和側(cè)邊 部分134的關(guān)系。
光導(dǎo)管130的板塊部分132和側(cè)邊部分134形成容納電路190的 內(nèi)部空腔142。電路190驅(qū)動背光系統(tǒng)120和/或LCD面板110。在許 多常規(guī)LCD中，該電路放置在背光系統(tǒng)后面，由此不利地形成額外 的厚度。側(cè)邊部分134的長度139能夠根據(jù)需要調(diào)整以容納額外的或 更少的電路190。
板塊部分132、側(cè)邊部分134和折疊部分136 —般可由諸如丙烯 酸或聚碳酸酯等透明聚合物材料形成。備選地，能夠使用諸如熔融石英、F2或BK7的玻璃以及這些材料的組合。
反射器170放置在光導(dǎo)管130與空腔142內(nèi)的電路190之間。反 射器170優(yōu)選是反射白片(white sheet)，但也可以是擴散或鏡式反 射，并且可包含諸如聚合物、金屬、金屬薄膜、涂料、光纖、結(jié)構(gòu)化 玻璃或陶瓷等幾種反射材料或結(jié)構(gòu)的任何材料或結(jié)構(gòu)。反射器170與 板塊部分132平行地延伸，并延伸到每個側(cè)邊部分134。
散熱器180在光源160附近放置，并且用于去除來自光源160的 熱。散熱器180—般能夠是任何適合的材料，如鋁、銅、其它金屬或 某些結(jié)晶結(jié)構(gòu)。也可使用復(fù)合材料，特別是在復(fù)合物包括具有高導(dǎo)熱 性的顆?；虺煞謺r。光導(dǎo)管130的折疊特征使得能夠更實際有效地使 用散熱器180，并且尤其使得能夠在距LCD面板IIO—定的距離消除 熱。LCD面板與散熱器180和光源160的組合之間的此間隔例如為 0.25到0.5英寸或更大，其通過允許散熱器表面積或截面更大來增強 熱量的散熱，從而允許在更高的溫度操作而不會不利地影響溫度并因 此影響LCD面板110的光學(xué)性能。另外，與LCD面板110的分離也 使得電路190共享相同的散熱器180更可行。
既然LCD 100的結(jié)構(gòu)已介紹，下面將描述LCD 100的操作。在此 示例中由電路190驅(qū)動的光源160例如發(fā)射光線135。光線135在側(cè) 邊部分134的底面138上進入光導(dǎo)管130。由于側(cè)邊部分134的垂直 性質(zhì)，光導(dǎo)管130與光源160之間的光學(xué)耦合能近似于側(cè)光式背光， 即使光源160放置在光導(dǎo)管130之后。光線135從側(cè)邊部分134穿過， 進入折疊部分136，并隨后從折疊部分136進入板塊部分132。下面 參照圖3,更詳細地論述通過折疊部分136的光。光線135可直接從 板塊部分132穿出，作為照亮LCD面板110的光137,或者可在板塊 部分132內(nèi)完全內(nèi)部反射，直至提耳又為光137。板塊部分132能包括 一個或多個提取特征(未示出)以幫助提取光。從板塊部分132后側(cè) 泄露出的任何光能夠由反射器170反射回板塊部分132中。
如上所述，光源160—般情況下包括多個顏色的LED。這些顏色
8可包括紅色、綠色、藍色和白色LED,并且進入側(cè)邊部分134的光(例 如，光線135) —^:情況下分成各種顏色。側(cè)邊部分134能夠具有足 以允許光混合的長度，使得在到達板塊部分132并從光導(dǎo)管130發(fā)射 前形成白光。通常，側(cè)邊部分134越長，發(fā)生的顏色混合越多。光源 160的多種顏色的提供允許根據(jù)需要混合顏色，以便實現(xiàn)背光或顯示 輸出具有所需混合顏色或色度。在一個實施例中，側(cè)邊部分134的長 度139能夠"調(diào)諧"為產(chǎn)生所需量的顏色混合。額外的顏色混合可在板 塊部分132中發(fā)生或不發(fā)生。
圖3是圖1的部分300的特寫視圖并且特別示出折疊部分136。 在所示實施例中，折疊部分136具有直角三角形的截面形狀，其中一 邊302耦合到側(cè)邊部分134,而一邊304耦合到板塊部分132。折疊 部分136能夠是任何適當(dāng)?shù)牟牧?，如聚碳酸S旨。類似地，折疊部分136 能夠是與板塊部分132和/或側(cè)邊部分134相同或不同的材料。
通常，折疊部分136的截面形狀的邊302、 304長度相同，并且分 別等于側(cè)邊部分134和纟反塊部分132的厚度。外部側(cè)邊306 (或截面 表狀的第三邊)能夠包括反射材料，例如，涂層或鄰接鏡，使得否則 將從折疊部分136逸出的任何光反射回光導(dǎo)管130，并且引導(dǎo)到板塊 部分132。
折疊部分136能夠通過低折射率區(qū)域308耦合到板塊部分132和 側(cè)邊部分134。低折射率區(qū)域308 —般情況下具有足夠低的折射率， 以保持在光導(dǎo)管130內(nèi)傳播的光的全內(nèi)反射(TIR)。在一個實施例中， 低折射率區(qū)域308可通過將折疊部分136粘合到板塊部分132或側(cè)邊 部分134的粘合劑形成。粘合劑能夠是例如其間帶有氣隙的粘合劑點 或粘合劑的層。在其它實施例中，低折射率區(qū)域308能夠通過空氣、 干凈的PTFE、硅酮或任何適合的材料形成。低折射率區(qū)域的存在有 助于通過防止光以不符合板塊部分132內(nèi)TIR的條件的角度進入板塊 部分132,將在折疊區(qū)域的有用光的損失降到最低。
雖然示出的光導(dǎo)管nO是多段光導(dǎo)管(multi-piece light guide),但在備選實施例中，光導(dǎo)管130能夠是單段。換而言之，光導(dǎo)管130可 物理折疊以形成側(cè)邊部分134和折疊部分136，或者光導(dǎo)管130可才莫 塑成板塊部分132、側(cè)邊部分134和折疊部分136。另外，雖然圖1 和3中折疊部分136的截面形狀是三角形，但折疊部分136可具有其 它截面形狀，如半圓形或梯形。即使是單段，光導(dǎo)管130仍可包括低 折射率區(qū)域308。例如，可通過切割、鑄造或其它方式使單段成形來 提供空氣間隔，以包括結(jié)構(gòu)內(nèi)的完整或部分通道，并且這些空氣間隔 可備選填充有適合折射率的材料。在仍有的其它實施例中，光源160 能夠放置在空腔142內(nèi)，并且來自光源160的光能夠在側(cè)邊部分134 的內(nèi)側(cè)邊上進入光導(dǎo)管130。
圖4是根據(jù)一個備選示范實施例的背光系統(tǒng)400的部分截面視圖。 如上述實施例中一樣，背光系統(tǒng)400包括光源460和光導(dǎo)管430。光 導(dǎo)管430包括板塊部分432、 一個或多個側(cè)邊部分434及一個或多個 折疊部分436。
在此實施例中，側(cè)邊部分434具有錐形的矩形截面。換而言之， 側(cè)邊部分434第一端450耦合到折疊部分436，第二端455與光源460 相鄰。第一端450比第二端455的厚度或面積更大。錐形側(cè)邊部分434 能夠充當(dāng)準(zhǔn)直器和/或復(fù)合拋物聚光器，并且能夠包括如圖4所示或沿 正交軸的錐形。角錐形的引入使得側(cè)邊部分434的光學(xué)輸出更準(zhǔn)直或 有方向性。
錐形側(cè)邊部分434產(chǎn)生的準(zhǔn)直光對于優(yōu)化光導(dǎo)管430的側(cè)邊部分 436和板塊部分432的材料選擇和性能能夠是優(yōu)選的。通過降低進入 折疊部分436的光的角度擴散，更少的光將從折疊部分逸出，并且任 何低折射率區(qū)域(如果存在)的有效性將得以增強。
雖然在上面本發(fā)明的詳細說明中至少陳述了 一個示范實施例，但 應(yīng)理解存在多種變化。還應(yīng)理解的是，示范實施例只是示例，并不是 要以任一方式限制本發(fā)明的范圍、適用性或配置。相反，上述詳細說 明將為本領(lǐng)域的技術(shù)人員提供方便的路線圖，以便實現(xiàn)本發(fā)明的示范實施例。應(yīng)理解的是，在不脫離如所附權(quán)利要求中所述的本發(fā)明范圍 的情況下，可在示范實施例中所述要素的設(shè)置和功能方面進行各種更 改。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示(100)，包括液晶顯示面板(110)，包括配置成形成圖像的像素；以及背光系統(tǒng)(120)，接近所述液晶顯示面板(110)并配置成照亮所述液晶顯示面板(110)的像素，所述背光系統(tǒng)(110)包括光導(dǎo)管(130)，包括一般與所述液晶顯示面板(110)平行的板塊部分(132)和一般從所述板塊部分(132)垂直延伸的第一側(cè)邊部分(134)，光源(160)，配置成經(jīng)所述第一側(cè)邊部分(134)將光發(fā)射到所述光導(dǎo)管(130)中，以及散熱器(180)，耦合到所述光源(160)并配置成消除操作期間所述光源(160)產(chǎn)生的熱。
2. 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示(IOO),其中所述第一側(cè)邊部分 和所述板塊部分(132)形成空腔(142)，并且其中所述液晶顯示(100)還 包括設(shè)置在所述空腔(142)內(nèi)并配置成驅(qū)動所述液晶顯示面板(110)和 所述光源(160)的電路(190)。
3. 如權(quán)利要求2所述的液晶顯示(IOO)，還包括放置在所述電路 (190)與所述光導(dǎo)管(130)之間的反射器(nO)。
4. 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示(IOO),其中所述板塊部分(132) 具有至少四個側(cè)邊的周邊，所述第 一側(cè)邊部分(13 4)在所述至少四個側(cè) 邊的第 一側(cè)邊上從所述周邊延伸。
5. 如權(quán)利要求4所述的液晶顯示(IOO),其中所述背光系統(tǒng)(120)和第四側(cè)邊延伸的第二、第三和第四側(cè)邊部分(l34)。
6. 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示(IOO),其中所述第一側(cè)邊部分 (134)是錐形。
7. 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示(IOO)，其中所述第一側(cè)邊部分(134)具有耦合到所述板塊部分(132)的第一端和接近所述光源(160)的 第二端，所述第一端的厚度比所述第二端的厚度更大。
8. 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示(IOO),其中所述光源(160)包括 第一 LED和第二 LED,分別配置成發(fā)射第一色度和第二色度的光， 以及其中所述第 一側(cè)邊部分將所述第 一 色度的光和所述第二色度的 光混合以產(chǎn)生第三色度的光。
9. 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示(IOO)，其中所述第一側(cè)邊部分 (134)耦合到具有第一彎曲部分(136)的板塊部分(132)。
10. 如權(quán)利要求9所述的液晶顯示(100)，其中所述第一彎曲部分 (136)具有三角形的截面形狀。
全文摘要
本發(fā)明名稱為“用于液晶顯示的折疊背光系統(tǒng)”。提供一種液晶顯示。該液晶顯示包括具有配置成形成圖像的像素的液晶顯示面板，以及與液晶顯示面板接近并配置成照亮液晶顯示面板的像素的背光系統(tǒng)。背光系統(tǒng)包括光導(dǎo)管，包括一般與液晶顯示面板平行的板塊部分和一般從板塊部分垂直延伸的第一側(cè)邊部分；光源，配置成經(jīng)第一側(cè)邊部分將光發(fā)射到光導(dǎo)管中；以及散熱器，耦合到光源并配置成消除操作期間光源產(chǎn)生的熱。
文檔編號G02F1/133GK101561579SQ20091013518
公開日2009年10月21日 申請日期2009年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月16日
發(fā)明者B·D·拉森, S·奧爾森 申請人:霍尼韋爾國際公司