背光单元和使用该背光单元的液晶显示装置的制作方法

专利名称：背光单元和使用该背光单元的液晶显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有导光板作为平面光源的背光单元和使用该背光单元的液晶显示 装置。
背景技术：
因为液晶显示装置具有诸如重量轻、紧凑以及低功耗之类的许多优点，所以液晶 显示装置已经广泛用作诸如个人计算机或文字处理机之类的OA设备和诸如电视机、视频 影院以及汽车导航之类的视听设备的显示装置。在这些液晶显示装置中，具有导光板的 背光单元设置在液晶显示装置的后面，以从后面照亮液晶显示面板。近来，由发光二极管 (LED)组成的平面光源已投入使用。这里，背光单元被归类成侧光型和直下型。例如，侧光 型包括将光照射到正对液晶显示面板的导光板的边缘的诸如分立光源(LED)和荧光管之 类的光源。另一方面，在直下型中，由诸如荧光管之类的线状管组成的多个光源被设置在液 晶显示面板的后面，且在光源与液晶显示面板之间插入了光散射板。侧光型在紧凑性方面 优于直下型。因此，侧光型适合于诸如移动电子设备或笔记本型个人计算机之类的显示器。
在侧光型中，必须通过液晶显示面板的框架固定导光板和光源。例如，提出了将导 光板夹在框架与后盖之间的一种构造，或通过双面胶带将导光板固定在框架中的另一种构 造。前一种构造可能优于后者，因为不需要诸如双面胶带之类的附加元件来附连导光板，从 而简化了制造工艺。 当导光板被固定到框架上时，必须精确地定位该导光板。例如，日本专利申请 No. 2005-315957描述了在导光板的一个侧边中形成第一凹槽和第二凹槽的一种技术。第一 凹槽用于定位导光板，而第二凹槽用于通过螺丝将导光板与框架固定。各个凹槽具有一对 侧壁，该对侧壁与设置在它们之间的另一侧壁相交，该另一侧壁与导光板的边平行，且与另 一侧壁形成锐角，以防止从凹槽的侧壁观察时出现的闪耀。 同时，近来在液晶显示装置中广泛采用了窄框架。为了与该窄框架匹配，当从配备 有诸如发光二极管(LED)之类的光源的基板收回柔性布线基板时，需要通过设置导光板的 形状来形成绕过柔性布线基板的空间。实际上，如果导光板的侧边的一部分被切成凹槽形 状以形成绕过柔性布线基板的空间，则可能会在光导板中形成某些直角部分，这将导致看 到亮线或施加给该直角部分的应力集中。该应力会在随后的机械测试中进一步引起光导板 的破坏。

发明内容
已经作出了本发明以解决上述问题。本发明的一个目的是提供侧光型的高质量背
5光单元。 因此，根据本发明的一个方面，提供了一种背光单元，包括包括彼此正交的第一 边和第二边的矩形导光板；沿该导光板的第一边设置的柔性基板；设置在柔性基板上并向 导光板的第一边发射光的光源，从该光源发出的光从该矩形导光板的上表面出射至外部； 以及连接柔性基板，该连接柔性基板电连接至设置在该柔性基板上的光源，并沿该导光板 的第二边设置至背光单元的外部，其中导光板正对该连接柔性基板的第二边以与导光板的 第一边成一锐角被切去，从而在该第二边上形成倾斜的切去边。 根据本发明的另一方面，提供了一种背光单元，包括包括彼此正交的第一边和第 二边的矩形导光板；沿该导光板的第一边设置的柔性基板；设置在该柔性基板上并向导光 板的第一边发射光的光源，从该光源发出的光从该矩形导光板的上表面出射至外部；连接 柔性基板，该连接柔性基板电连接至设置在该柔性基板上的光源，并沿该导光板的第二边 设置至背光单元的外部；以及用于覆盖导光板从而限定有效照亮面积的上框架，其中导光 板正对连接柔性基板的第二边以与导光板的第一边成一锐角被切去从而形成倾斜的切去 边，而且其中该切去边在有效照亮面积之外与导光板的第一边相交。 根据本发明的另一方面，提供了一种液晶显示器，包括背光单元，该背光单元包 括包括彼此正交的第一边和第二边的矩形导光板；沿该导光板的第一边设置的柔性基 板；设置在该柔性基板上并向导光板的第一边发射光的光源，从该光源发出的光从该矩形 导光板的上表面出射至外部；以及连接柔性基板，该连接柔性基板电连接至设置在该柔性 基板上的光源，并沿该导光板的第二边设置至背光单元的外部，其中导光板正对连接柔性 基板的第二边以与导光板的第一边成一锐角被切去，从而形成倾斜的切去边；以及设置在 该背光单元上的液晶显示面板，其中第二边的该倾斜切去边在液晶显示面板的有效照亮面 积之外与导光板的第一边相交。 根据本发明的又一方面，提供了一种用于组装背光单元的方法，包括提供具有第 一和第二边的矩形形状的导光板；设置具有底板和建立在底板的边上从而正对导光板的第 一边和第二边的侧壁的反射薄板以包围该导光板；沿导光板的第一边设置柔性基板，在柔 性基板上设置光源以从该光源发射光至导光板的第一边；从导光板的第二边的一部分到第 一边以锐角沿第二边切去导光板，以形成倾斜的切去边；以及沿导光板的该倾斜切去边将 柔性基板取回到外部。


通过参照以下详细描述同时考虑附图，容易获得对本发明的更完整理解和与之伴 随的许多优点，且能更好理解本发明。 图1是示出根据本发明的实施例的背光单元的分解立体图。
图2是示出根据本发明的实施例的背光单元的示意平面图。 图3是示出其中在导光板中形成了用于绕过柔性基板的凹槽的导光板的一个示 例的示意平面图。 图4A是示出根据本发明的实施例的导光板的形状的示意平面图。 图4B是示出根据本发明的实施例的导光板的另一形状的示意平面图。 图5是示出根据本发明的实施例的其中柔性基板沿导光板绕过的导光板的一部分的示意平面图。 图6是沿图5中的线X-X所取的示意截面图。 图7是示出导光板的倾斜切去部分与柔性基板之间的尺寸的关系的示意平面图。
图8是示出液晶显示装置的示例的分解立体图。
具体实施例方式
现在将参照附图描述根据本发明的示例性实施例的背光单元，尤其是具有侧光型 导光板的背光单元和使用该背光单元的液晶显示装置，附图中相同或相似的附图标记指出 若干附图中相同或对应的部件。 图1和2是分别示出根据本发明的第一实施例的背光单元的分解立体图和示意性 平面图。背光单元1包括其中安装了多个发光二极管(LED)2的柔性基板(柔性印刷电路 F0C) 3、矩形形状的导光板4、反射薄板5、光薄板6、白塑料保持元件9以及装配至该塑料保 持元件9中的凹部91的弹性元件8。 此外，上述部件被包含于平面盒状的金属后盖7中。从作为光源的LED2发出的光 通过导光板4转换成平光，然后作为平光从导光板4的发光面(上表面)出射。导光板4包 括在导光板4的长边4A的两端处形成的一对凸出部41和42。导光板4的凸出部41沿导 光板4的短边4B凸出。另一方面，凸出部42沿长边4A凸出。作为光源的LED 2成一行安 装在其中的柔性基板3沿导光板4的长边4A排列。导光板4由塑料保持元件9稳定保持 在金属后盖7中。通过将在塑料保持元件9的边缘部分处形成的凹部92与在导光板4中 形成的凸出部42装配，使塑料保持元件9沿导光板4的短边4C排列。塑料保持元件9设 置有装配至凹部91的由橡胶制成的弹性元件8。弹性元件8将导光板4推向金属后盖7的 短边4B侧，以将导光板4保持于金属后盖7中。弹性元件8比之于比长边4A，更靠近长边 4D。 在此实施例中，如图2中的箭头所示，导光板4被弹性元件8推向金属后盖7的短 边4B侧，且凸出部41接触柔性基板3的表面。此外，导光板4的凸出部42被装配到塑料 保持元件9中形成的凹部92中。因此，可靠地建立了导光板4与金属后盖7的固定，而且 防止了导光板4与其中安装了 LED 2的柔性基板3的不希望有的接触。反射薄板5被设置 在导光板4的下侧处。在反射薄板5上沿导光板4的短边4B和长边4D建立了也用作反射 体的反射侧壁5a。该反射侧壁5a未设置在对应于柔性基板3和塑料保持元件9的两个边 处。此外，光薄板6被设置在导光板4上。从LED 2发出的光入射到导光板4正对LED 2 的长边4A。然后该光在导光板4中通过或被反射薄板5反射。因此，光从导光板4的上表 面出射，然后通过光薄板6照亮液晶显示面板。根据此实施例的背光单元1采用如上所述 的侧光型。 连接柔性基板IO(FPC)电连接至其中安装了 LED 2的柔性基板3。通过使柔性基 板3绕过导光板4的第二边，连接柔性基板10将LED 2电连接至诸如电源电路之类的外部 电路。当绕过连接柔性基板10时，必须精确地设计用来将连接柔性基板10取至外部的位 置，并准备取回连接柔性基板10的空间。具体而言，对于窄框架液晶显示面板而言，背光单 元1中的导光板4周围的空间很小，从而难以沿导光板4绕过连接柔性基板10。
在此实施例中，连接柔性基板10是从背光单元1沿导光板4的短边4B取回的，短边4B与来自LED 2的发射光入射的长边4A正交。如果将对应于导光板4正对LED 2的长 边4A的金属后空间7的长边4A切去以形成取回部，则会引起光泄漏或外部光透入，这会由 于亮度不均匀而导致光源质量下降。 连接柔性基板10沿导光板4的短边4B被取回，并进一步从金属后盖7的短边中形 成的凹部7a到金属后盖7的外部。然后连接柔性基板10被折叠回金属后盖7的底面侧。 因此，不需要将金属后盖7正对导光板4的长边4A的边切掉，而且不会引起由于亮度不均 匀而导致的光源质量下降。 在用于窄框架液晶显示装置的背光单元中，导光板4与金属后盖7之间的空间很 微小。因此，微小空间妨碍了连接柔性基板10通畅地绕过沿短边4B的空间。为了解决此 问题，即获得此空间，构想在导光板4的短边4B的一部分中形成矩形的切去部4a，如图3所 示。然而，如果形成了矩形的切去部4a，亮线可能在导光板4的转角部处产生，而且施加给 转角部的应力集中容易引起导光板4的开裂。 在图4A中所示的此实施例中，导光板4正对连接柔性基板10的短边4B的一部分 被切去，以形成向长边4A倾斜的倾斜切去部4b。如图4B所示，还有可能连续形成倾斜切 去边4b和线性切去边4c。在此情况下，如果平滑地形成连接线性短边4B与倾斜切去边4b 和连接倾斜切去边4b与线性切去边4c的连接部分，则能更有效地抑制亮线的产生。在图 4和5中，省略了凸出部41。 根据在导光板4中的短边4B中形成的倾斜切去边4b，获得了通畅地绕过连接柔性 基板10的空间。因此，即使将背光单元1应用于窄框架液晶显示面板，也能抑制亮线的产生。
图5是示出根据本发明的第一实施例的背光单元1的一部分的平面示意图，其中 连接柔性基板10沿导光板4绕过。 图6是沿图5中的线X-X所取的截面示意图。图6示出背光单元1，其中背光单 元1被前盖11覆盖。如图5和6所示，倾斜切去边4b沿导光板4的短边4B形成，以绕过 连接柔性基板IO。因此，扩展了导光板4与金属后盖7之间的空间。也就是说，即使将背 光单元1实现于窄框架液晶显示面板中，也能获得足够空间来绕过连接柔性基板10。如果 提前沿倾斜切去边4b形成反射侧壁5a，则容易形成该空间。在不提前使反射侧壁5a变形 的情况下，将连接柔性基板10按压到金属后盖7与反射侧壁5a之间的空间中也是可能的。 在此情况下，虽然反射侧壁5a和金属后盖7平行地排列，但可使反射侧壁5a弹性地变形， 从而靠近导光板4的倾斜切去边4b。在此情况下，反射侧壁5a由弹性塑料组成。
通过将倾斜切去边4b形成为楔形，显著地抑制了矩形形状的转角部分处引起的 亮线，而且减弱了导光板4的机械强度。当形成倾斜切去边4b时，需要将倾斜角设计成尽 可能小。图7是示出导光板4的倾斜切去边4b与连接柔性基板10之间的尺寸的关系的平 面示意图。通过设计倾斜角13以将倾斜角13设置成尽可能小，即将角a设置成尽可能大 且接近180度，有可能抑制亮线产生并提高机械强度。 在考虑液晶显示装置的有效显示面积下确定倾斜角13 ，当将背光单元1实现于液 晶显示装置中时，该有效显示面积也就是背光单元1的有效发光面积。如果导光板4的长边 4A中的末端边缘部S——即倾斜切去边4b与长边4A相交的位置——位于有效发光区域线 Y的内部，则会引起亮度不均匀。因此，将倾斜切去边4b的倾斜角13设计成使导光板4的 长边4A中的末端边缘部S不位于有效发光区域线Y中，如图6和7所示。具体而言，当连接柔性基板10被设置在如图7所示的平面图中导光板4的长边4A和短边4B相交的转角 部时，通过从平边4d的一部分到长边4A画线以使所画出的线不与连接柔性基板10接触， 以此来确定倾斜角P 。 如果需要将后距离(t)设置为小，则可应用根据图4B中所示的第二实施例的导光 板4的形状。 此外，在考虑连接柔性基板10的长度L2和在塑料保持元件9中配备弹性元件8的 位置的情况下，设计切去边4b的长度Ll，也就是被弹性元件8施加了压力的平直边4d的长 度。当然，需要将倾斜切去边4b的长度Ll设计成大于连接柔性基板10的长度L2。此外， 需要使短边4B相应的平边4d平直，该平边4d正对配备了弹性元件8以对导光板4施加压 力的位置。因此，设计了倾斜切去边4b的长度L l，其中该倾斜切去边的起始边比弹性元件 8配备在塑料保持元件9中的位置所对应的短边4B的相应位置更接近长边4A。
作为一个实用设计，例如，当连接柔性基板10的厚度为0. 2mm时，倾斜切去边4b 的倾斜角P被设置为1. 2° (角a = 178. 8° )，而后距离(t)被设置为0. 3mm。因此，有 可能在不产生亮线的情况下绕过连接柔性基板10。 根据本发明的上述背光单元1在液晶显示装置中被实现为平面光源。此处将说明
配备该背光单元l的液晶显示装置。图8是该液晶显示装置的示例的分解立体图。该液晶
显示装置包括包含和保持在外壳22中的液晶显示面板21和背光单元1。通过将液晶材料
注入阵列基板与配对基板之间形成液晶显示面板21。在对应于像素的矩阵中的阵列基板上
形成像素电极和开关元件(薄膜晶体管TFT)。而且，形成彼此相交的用于向像素电极提供
图像信号的信号线和用于向TFT提供开关信号的栅极线。另一方面，例如通过透明电极材
料(例如IT0)在整个配对基板上形成配对电极。形成对应于每个像素的滤色层。此外，将
起偏器附连至阵列基板相应的外表面和配对基板，以使偏振轴彼此正交。 在阵列基板的框架区域中形成具有用于提供驱动信号的驱动TFT的驱动电路单
元，并通过基于来自外部电路板的驱动信号驱动该驱动TFT来显示图像。显示图像的区域
就是显示区。该液晶显示面板21包括其中多个像素以矩阵形式排列的显示区。 背光单元1在液晶显示面板21中被实现为光源。从LED 2发出的光被引导至导
光板4，并在通过导光板之后作为平面光源照亮液晶显示面板21的有效显示区。在液晶显
示面板21中，通过开关透过液晶层的照射光以预定亮度显示字符或图像。 形成背光单元1的有效发光面积，以使背光单元1的有效发光面积的大小几乎等
于或大于液晶显示面板21的有效发光面积的大小。 根据本发明，通过在导光板4的侧边中形成倾斜切去边，有可能绕过连接柔性基 板10同时实现窄框架。因为侧边的切去边的倾斜角比常规矩形转角更大得多且更接近180 度。即，未在该背光单元中形成直角部分来绕过连接柔性基板。因此，不会观测到亮线，而 且通过提高机械强度有可能提高产品质量并抑制碎裂。 本发明不直接受限于上述实施例。在实践中，可修改结构元件而不背离本发明的 精神。可通过适当地组合这些实施例中公开的结构元件作出多种发明。例如，可从这些实 施例中公开的所有结构元件中省略某些结构元件。此外，可适当地组合不同实施例中的结 构元件。因此应当理解，在所附权利要求的范围内，可按照除本文中公开的具体内容以外的 方式实施本发明。
权利要求
一种背光单元，包括包括彼此正交的第一边和第二边的矩形导光板；沿所述导光板的第一边设置的柔性基板；设置在所述柔性基板上并向所述导光板的所述第一边发射光的光源，从所述光源发出的光从所述矩形导光板的上表面出射至外部；以及连接柔性基板，所述连接柔性基板电连接至设置在所述柔性基板上的光源，并沿所述导光板的所述第二边设置至所述背光单元的外部，其中所述导光板正对所述连接柔性基板的所述第二边以与所述导光板的所述第一边成一锐角被切去，从而在所述第二边上形成倾斜的切去边。
2. 如权利要求1所述的背光单元，其特征在于，所述导光板被具有分别对应于所述导 光板的第一和第二边的第一框边和第二框边的框架保持，且被弹性元件从与所述导光板的 第二边相对的所述导光板的第三边推向所述第二框边。
3. 如权利要求2所述的背光单元，其特征在于，所述弹性元件被设置在所述导光板的 第三边处，比所述导光板的所述第一框边更接近与所述导光板的所述第一边相对的第四 边。
4. 如权利要求3所述的背光单元，其特征在于，所述导光板正对设置在所述导光板的 所述第三边处的所述弹性元件的所述第二边是连接至所述倾斜切去边的平直边。
5. 如权利要求2所述的背光单元，其特征在于，所述连接柔性基板从在所述第二框边 中形成的凹的取回部分取回。
6. 如权利要求2所述的背光单元，其特征在于，所述弹性元件配备在沿所述导光板的 所述第三边设置的保持元件中。
7. 如权利要求1所述的背光单元，其特征在于，所述背光单元包括反射薄板，所述反射 薄板设置在所述导光板下，且具有主板和建立在所述主板毗邻所述导光板的第二边的边上 的侧壁，用于将入射到所述导光板的光反射至所述导光板的上表面，而且所述反射薄板的 所述侧壁沿所述导光板的所述倾斜切去边设置。
8. 如权利要求7所述的背光单元，其特征在于，所述导光板被具有对应于所述导光板 的第一和第二边的第一框边和第二框边的框架保持，且被弹性元件从与所述第二边相对的 第三边推向所述框架的所述第二边，所述弹性元件配备在沿所述导光板的所述第三边设置 的保持元件中，而且所述柔性基板在所述第二边中形成的凹的取回部分取回。
9. 如权利要求1所述的背光单元，其特征在于，所述导光板正对所述连接柔性基板的 所述第二边包括第一平直边部分、以与所述第一边成一锐角连接至所述第一平直边部分的 倾斜切去边部分、以及连接至所述倾斜切去边部分并正交延伸至所述导光板的所述第一边 的第二平直边部分。
10. 如权利要求9所述的背光单元，其特征在于，所述导光板被具有对应于所述导光板 的所述第一和第二边的第一框边和第二框边的框架保持，且被弹性元件从与所述导光板的 所述第二边相对的第三边推向所述框架的所述第二边。
11. 一种背光单元，包括包括彼此正交的第一边和第二边的矩形导光板； 沿所述导光板的第一边设置的柔性基板；设置在所述柔性基板上并向所述导光板的所述第一边发射光的光源，从所述光源发出 的光从所述矩形导光板的上表面出射至外部；连接柔性基板，所述连接柔性基板电连接至设置在所述柔性基板上的所述光源，并沿 所述导光板的所述第二边取回至所述背光单元的外部；以及用于覆盖所述导光板从而限定有效照亮面积的上框架，以及其中所述导光板正对所述连接柔性基板的所述第二边以与所述导光板的所述第一边 成锐角被切去，从而形成倾斜的切去边，其中所述切去边在所述有效照亮面积之外与所述导光板的所述第一边相交。
12. 如权利要求11所述的背光单元，其特征在于，所述导光板被具有对应于所述导光 板的所述第一和第二边的第一框边和第二框边的框架保持，且被弹性元件从与所述导光板 的所述第二边相对的第三边推向所述框架的所述第二边。
13. 如权利要求12所述的背光单元，其特征在于，所述弹性元件配备在沿所述导光板 的所述第三边设置的杆状保持元件中。
14. 一种液晶显示装置，包括 背光单元，包括包括彼此正交的第一边和第二边的矩形导光板； 沿所述导光板的第一边设置的柔性基板；设置在所述柔性基板上并向所述导光板的所述第一边发射光的光源，从所述光源发出 的光从所述矩形导光板的上表面出射至外部；以及连接柔性基板，所述连接柔性基板电连接至设置在所述柔性基板上的所述光源，并沿 所述导光板的所述第二边取回至所述背光单元的外部，其中所述导光板正对所述连接柔性基板的所述第二边以与所述导光板的所述第一边 成锐角被切去，从而形成倾斜的切去边，以及设置在所述背光单元上的液晶显示面板，以及其中所述第二边的所述倾斜的切去边在所述液晶显示面板的有效显示面积之外与所 述导光板的所述第一边相交。
15. 如权利要求14所述的液晶显示装置，其特征在于，所述导光板被具有对应于所述 导光板的第一和第二边的第一框边和第二框边的框架保持，且被弹性元件从与所述第二边 相对的第三边推向所述框架的所述第二边，所述弹性元件配备在沿所述导光板的所述第三 边设置的保持元件中，而且所述柔性基板在所述第二边处形成的凹的取回部分取回。
16. 如权利要求14所述的液晶显示装置，其特征在于，所述导光板正对所述弹性元件 的所述第二边是连接至所述倾斜切去边的平直边。
17. —种液晶显示装置，包括 背光单元，包括包括彼此正交的第一边和第二边的矩形导光板； 沿所述导光板的第一边设置的柔性基板；设置在所述柔性基板上并向所述导光板的所述第一边发射光的光源，从所述光源发出 的光从所述矩形导光板的上表面出射至外部；以及连接柔性基板，所述连接柔性基板电连接至设置在所述柔性基板上的所述光源，并沿所述导光板的所述第二边取回至所述背光单元的外部，其中所述导光板正对所述连接柔性基板的所述第二边以与所述导光板的所述第一边 成锐角被切去，从而形成倾斜的切去边，以及容纳所述导光板的后盖，所述后盖包括用于包围所述导光板的四个侧壁和在正对所述 导光板的所述第二边的一个侧壁中形成的凹的取回部分，以将所述连接柔性基板取回至所 述后盖的外部；以及设置在所述背光单元上的液晶显示面板，以及其中所述导光板的所述第二边的所述倾斜切去边在所述液晶显示面板的有效显示面 积之外与所述导光板的所述第一边相交。
18. —种用于组装背光单元的方法，包括 提供具有第一和第二边的矩形形状的导光板；设置具有底板和建立在所述底板的边上从而正对所述导光板的所述第一边和所述第 二边的侧壁的反射薄板以包围所述导光板； 沿所述导光板的所述第一边设置柔性基板，在所述柔性基板上设置光源以将光从所述 光源发射至所述导光板的所述第一边；从所述导光板的所述第二边的一部分到所述第一边以锐角沿所述第二边切去所述导 光板，以形成倾斜的切去边；沿所述导光板的所述倾斜切去边将所述柔性基板取回到外部。
19. 如权利要求18所述的用于组装背光单元的方法，其特征在于，还包括 提供用于保持所述导光板的矩形形状的盒盖，所述盒盖具有彼此正交的第一边和第二边和建立在相应边上的相应的侧壁；以及通过弹性元件将所述导光板从与所述导光板的所述第二边相对的第三边推向所述盒 盖的所述第二侧壁。
20. 如权利要求19所述的用于组装背光单元的方法，其特征在于，还包括将所述柔性 基板推入所述反射薄板的第二侧壁与所述盒盖的所述第二边之间的空间中。
全文摘要
一种背光单元包括具有彼此正交的第一边和第二边的矩形导光板。设置在柔性基板上的光源向导光板的第一边发射光，然后从光源发出的光从导光板的上表面出射至外部。连接柔性基板连接至该柔性基板，并沿导光板的第二边设置至背光单元的外部。导光板正对连接柔性基板的第二边以与导光板的第一边成锐角被切去，以绕过该连接柔性基板。
文档编号F21V23/06GK101793365SQ20091022581
公开日2010年8月4日 申请日期2009年11月26日 优先权日2009年2月4日
发明者有原努 申请人:东芝移动显示器有限公司