CN100368889C - 一种具有散热结构的背光模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有散热结构的背光模块，是在一反射底板上凸设多个互相平行的凸肋部，该各凸肋部的顶缘，具有一贯通该凸肋部前后端的第一通气孔，该各凸肋部的顶缘可贴近管状光源，所述第一通气孔的孔缘接近所述管状光源；该反射底板的边缘开设有多个第二通气孔，于该反射底板的外侧设有一遮光罩，覆盖该各第二通气孔；该背光模块的边框更设置有一凸缘部，该凸缘部具有一与背光模块内部空间连通的沟槽，该沟槽的底部设有一贯通该凸缘部的穿孔，以形成一穿透该背光模块内外的流道；通过第一、第二及第三通气孔，可提供冷却气流流通该背光模块内外，并避免开孔形成阴影区域影响液晶面板的显示效果。

Description

一种具有散热结构的背光模块

技术领域

本发明与液晶显示的背光结构有关，特别是涉及一种可提高背光效果的背光模块散热设计。

背景技术

液晶显示器(LCD)目前广泛地被应用于制作各式平面显示器，特别是液晶显示器相较于阴极管显示器，更适合应用于大型显示器的制作，现阶段彩色液晶显示器以液晶薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)为主，其基本结构大致分为液晶面板(LCD Panel)、薄膜晶体管数组基板(TFT-LCD Substrate)及背光模块(backlight)，背光模块的作用是发出可见光源，以穿透液晶面板形成色彩变化，以供使用者观看。

背光模块中的光源是由高亮度(high luminance)的荧光灯管(tubularfluorescent lamps)所提供，通过背光模块的反射底板均匀反射之后，投射至液晶面板，以提供亮度均匀的光源。桌上型计算机或笔记本型计算机的平面显示器所采用的面板面积小，其背光模块是采用侧光式(edge-lit)模块，灯管安置于反射底板的四侧缘，可轻易地在侧缘安排散热结构将热源带走，然而此种设计光源集中于边缘，无法提供大面积的均匀背光，且可视角度小，因此不适合应用于大型面板(20寸以上的面板)。

大型无接缝式面板显示器(Tiled LCD)的背光模块，是将荧光灯管平行排列于液晶面板及反射底板之间，随着液晶显示器的面板逐渐增大，荧光灯管的数量也不断提升，在灯管高功率运作下累积大量热能，直接影响到荧光灯管本身的运作。由于荧光灯管的亮度主要受到温度影响，因此若温度不断上升变化，则荧光灯管亮度会随着温度产生变化，而直接影响到显示结果；此外显示器在大多数场合下是采取直立设置，位于上方的荧光灯管除了自身发出的热量外，也会吸收下方荧光灯管所产生的热量，使得各荧光灯管温度分配不均，造成亮度不均匀。

因此有不同结构的散热设计，以满足背光模块的散热需求，例如US6417832以一导热支架连接各荧光灯管，利用导热支架本身的热传导效果使各荧光灯管之间产生热交换，并依据各荧光灯管在显示器直立摆设后的水平高度，开设互相对应的通气孔(louvers)，因为热对流效应使热空气上升，因此水平高度越高的荧光灯管会累积越多由下方荧光灯管发出的热量，所以水平高度较高的荧光灯管，所对应的通气孔数目越多，通过通气孔进行散热，而使各荧光灯管间温度均匀一致，发出均匀亮度的光源；此种设计虽可使荧光灯管的温度分布均匀而产生均匀亮度，然而该导热支架并无法将热量带出模块外，必须透过通气孔进行散热，通气孔开设于反射底板上，使得通气孔在反射面上形成阴影区域，而影响反射光的均匀度，特别是视角大时阴影越明显。

而US6650381则是在背光模块的边框开设通气孔，在不影响反射底板结构的前提下，进行通气散热；然此种散热结构集中于边缘，势必使得温度分布产生中央高而四周低的现象，无法形成均匀的温度分布以使各荧光灯管亮度均匀，此外US6650381也无法根据温度变化调整散热速度，控制模块内温度变化范围，将使得荧光灯管随着工作温度变化不断改变亮度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种具有散热结构的背光模块，以使光溢漏减少不产生阴影，且不需外加温度传感器即可根据温度分布自动调节局部区域的散热速率，提高背光模块中的荧光灯管在亮度上的均一性。

因此，为达上述目的，本发明所公开的一种具有散热结构的背光模块，其包含有：一底座，具有一反射底板及一环绕该反射底板的边框，该反射底板上凸设有多个互相平行的凸肋部，该各凸肋部的顶缘，具有一第一通气孔，该第一通气孔是由该凸肋部的一端延伸至另一端；多个管状光源，分别互相平行地设置于该底座上，以平行对应该各凸肋部，该各凸肋部的顶缘分别朝向各管状光源突伸，使该各第一通气孔贴近该各管状光源，利用该各管状光源遮挡该各第一通气孔，而使得该各第一通气孔形成的阴影不会影响背光效果。

此外，该反射底板的边缘更开设有多个第二通气孔(底板通气孔)，以加强通气流量，该反射底板的外侧面更设置有一遮光罩，以遮挡该各第二通气孔的开口，该遮光罩内侧面也为一反射面，以消除各第二通气孔形成的阴影；该边框顶部边缘也开设多个第三通气孔(边框通气孔)以增强通气流量，由于该第三通气孔位于液晶面板与边框接合处，因此不致于产生阴影区域而影响显示区域亮度的均匀程度。

较佳地，本发明更设置有多个顶抵组件，用以调节该各第一通气孔的通气流量，该各顶抵组件设置于该各第一通气孔中，而受该凸肋部支持，通过温度变化改变热膨胀率，撑张该各第一通气孔以调节该各第一通气孔大小，改变通气流量。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明第一较佳实施例的立体图；

图2A、图2B为本发明第一较佳实施例的剖视图，示出了凸肋部、灯管及第一通气孔的相对关系；

图3A为本发明第一较佳实施例的局部剖视图，示出了第二通气孔及遮光罩；

图3B为本发明第一较佳实施例的局部构件立体图，示出了凸缘部；

图4A、图4B为本发明第一较佳实施例的局部构件立体图，示出了第一通气孔与不同形状的顶抵组件；

图5A、图5B为本发明第二较佳实施例的剖视图，示出了光源、第二通气孔及遮光罩；

图5C为本发明第二较佳实施例的局部构件立体图，示出了凸缘部。

其中，附图标记如下：

10-底座                  11-反射底板

111-第二通气孔           12-边框

13-凸肋部                131-第一通气孔

131a-缺口                132-间隙

133-顶抵组件             133a-固定端

133b-顶抵端              134-顶抵组件

14-遮光罩                141-开口

15-凸缘部                151-沟槽

152-穿孔                       153-第三通气孔

20-灯管                        30-底座

31-反射底板                    311-第二通气孔

32-边框                        33-遮光罩

331-开口                       34-凸缘部

341-沟槽                       342-穿孔

343-第三通气孔                 40-光源

具体实施方式

本发明应用于大尺寸液晶显示器的背光模块上，提供了一种散热结构可同时解决背光模块的散热需求，又可以使背光模块维持均匀、高亮度(highluminance)的背光效果。

请参阅图1所示，为本发明第一较佳实施例所提供的一种具有散热结构的背光模块，用以设置于一液晶面板(图未示)后方，提供均匀、高亮度(highluminance)的背光效果，该背光模块散热设计包含有：

一底座10，用以形成一背光模块内部空间，该底座10具有一反射底板11及一环绕该反射底板11边缘的边框12，该反射底板11及该边框12位于该背光模块内部空间的一面，涂布有反射材料，以发挥反光效果，该反射底板11上凸设有多个凸肋部13，该各凸肋部13互相平行，且其二端分别延伸至该反射底板11的二侧边缘。

多个荧光灯管20(tubular fluorescent lamps)，用以形成多个管状光源，分别用其二端固定于该边框12，并且平行排列于该底座10的背光模块内部空间，使其发出的光线可投射于该反射底板11及该边框12，形成反射效果，将光线均匀地投射至该液晶面板，该各荧光灯管20分别对应于该各凸肋部13，与该各凸肋部13互相平行且位于该凸肋部13的上方。

请参阅图2A及图2B所示，为该底座10的反射底板11及凸肋部13的剖面示意图，该各凸肋部13的顶缘，具有一第一通气孔131，该第一通气孔131呈狭长形状，由该凸肋部13的一端延伸至另一端，通过该凸肋部13向上隆起，使得该第一通气孔131的孔缘接近该各灯管20，以当该反射底板11反射该灯管20的光线时，该第一通气孔131所造成的阴影区域可受到该灯管20的阻挡，因此由该背光模块正面观察时，不会观测到第一通气孔131所产生的低亮度的阴影区，而该第一通气孔131可提供空气流通，直接将各灯管20发出的热量通过热对流效应带出该背光模块，或引进冷空气进行冷却，除了可利用自然对流带动气流流通外，更可设置一风扇(图中未示出)进行强制对流，依据背光模块内部温度变换转速强化冷却效果。

请再参阅图3A及图3B所示，图3A为该反射底板11边缘的剖面示意图，图3B为该边框12顶缘的局部立体图。该反射底板11的边缘更开设有多个第二通气孔111，以强化空气流通效果，由于该第二通气孔111是开设于反射底板11边缘区域，而非位于该液晶面板的主要显示区域，可以降低第二通气孔111所产生的阴影对背光均匀程度的不良影响；此外，本发明为去除第二通气孔111所产生的阴影，以一遮光罩14设置于反射底板11外侧面的边缘，以覆盖该第二通气孔111于该反射底板11外侧面的开口，该遮光罩14具有一朝水平方向开设的开口141，以供气流通过，经过第二通气孔111连通该背光模块内外，该遮光罩14朝向该第二通气孔111的一面，也涂布有反射材料，形成反射效果以去除该第二通气孔111所产生的阴影。

该边框12顶部向外延伸形成一平行于该反射底板11的凸缘部15，该凸缘部15凹设一沟槽151，该沟槽151环绕于该边框12的周围，其底部具有多个穿透该凸缘部15的穿孔152；该边框12顶部边缘处，开设有多个第三通气孔153，贯通该背光模块内部空间及该凸缘部15的沟槽151，如图3B所示，当液晶面板(图未示)装设于该背光模块前方时，该沟槽151恰可形成一气流通路，冷却气流可通过该第三通气孔153、该沟槽151及该穿孔152于该背光模块内外流通。

随着该背光模块运作过程中，内部温度不断起伏，为了使背光模块内的温度维持在一特定范围内，以确保该等荧光灯管20的亮度维持一致，因此该背光模块散热设计中，需要有一调整机制，以根据温度变化调整散热气流的流量。

请再参阅图4A所示，该凸肋部13的前、后端与该边框12之间具有一间隙132，使该第一通气孔131于该凸肋部13之前、后端位置形成一缺口131a；多个顶抵组件133，分别设置于该各凸肋部13与该边框12之间的间隙132，该各顶抵组件133呈一块体，具有一固定端133a及一顶抵端133b，该固定端133a呈一平面状，抵贴于该边框12，该顶抵端133b形成一尖锐之棱角，顶抵于该第一通气孔131的缺口131a，而将该第一通气孔131撑张，控制该第一通气孔131的大小以调整空气流量；该各顶抵组件133可随温度变化热涨冷缩改变体积大小，而使该各第一通气孔131被撑张的程度有所变化，当温度高时该各第一通气孔131可加大以加速散热速率，温度低时可使该各第一通气孔131缩小以减缓散热速率；该各顶抵组件133是采用高热膨胀系数的材料制成，使其热膨胀率高于该底座10的热膨胀率，而使该顶抵组件133相对于该底座10具有较高的热涨冷缩变化，以有效地控制该各第一通气孔131的空气流量变化。

请再参阅图4B所示，为另一种形状的顶抵组件134，该各顶抵组件134为一片体，插设于该第一通气孔131，使其受到该凸肋部13的夹持，如同前一实施例，该各顶抵组件134也受到温度变化影响进行热涨冷缩变化，撑张该各第一通气孔131，使该各第一通气孔131大小随温度变化，调节空气流量。

前述的顶抵组件133、134可随所在位置的温度不同，改变该各第一通气孔131的大小，随着不同温度分布调整空气流量，可使该背光模块中温度分布更为均匀，使得该等荧光灯管20的亮度更为一致，达成最佳的背光效果。

荧光灯管采取悬置于该反射底板上方的配置方式，因此反射底板可做结构形状改变而不影响荧光灯管的设置；但是若光源结构需要直接设置于反射底板上时，则反射底板的形状结构可能就会受到限制，此时就必须改变散热结构的设计。请参阅图5A所示，为本发明第二较佳实施例所提供的一种背光模块散热设计，其包含有：

一底座30，具有一反射底板31及一边框32，该边框32环绕于该反射底板31的边缘，形成一背光模块的内部空间，该反射底板31及该边框32涂布有反射材料，形成反光效果。

多个光源40，设置于该反射底板31上，该各光源40由发光二极管(LightEmitting Diode)所构成，以将光线投射至该背光模块内部，形成反射效果，将光线均匀地投射液晶面板。

请再参阅图5B及图5C所示，图5B为该反射底板31边缘的剖面示意图，图5C为该边框32顶缘的局部立体图。多个第二通气孔311，设置于该反射底板31的边缘；一遮光罩33，设置于该反射底板31外侧面的边缘，以覆盖该第二通气孔311在该反射底板31外侧面的开口，该遮光罩33具有一朝水平方向开设的开口331，以供气流通过，经过第二通气孔311连通该背光模块内外，形成冷却效果。该遮光罩33朝向该第二通气孔311的一面，也涂布有反射材料，形成反射效果以去除该第二通气孔311所产生的阴影。该边框32顶部向外延伸形成一平行于该反射底板31的凸缘部34，用以抵贴于一液晶面板(图未示)的周缘，该凸缘部34设有一环绕于该边框32的沟槽341，其底部具有多个穿透该凸缘部34的穿孔342；该边框32顶部边缘处，开设有多个第三通气孔343，贯通该背光模块内部空间及该凸缘部34的沟槽341，如图5C所示，当该液晶面板装设于该背光模块前方时，该沟槽341恰可形成一流道，冷却气流可通过该第三通气孔343、该沟槽341及该穿孔342在该背光模块内外流通，形成一冷却气流通路。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (18)

1.一种具有散热结构的背光模块，其特征在于，包含有：

一底座，具有一反射底板，所述反射底板上设有多个互相平行的凸肋部，所述各凸肋部的顶缘具有一第一通气孔；以及

多个管状光源，分别互相平行地设置于所述底座以对应所述各凸肋部，所述各凸肋部的顶缘分别朝向各管状光源突伸，所述第一通气孔的孔缘接近所述管状光源。

2.根据权利要求1所述的具有散热结构的背光模块，其特征在于，所述各管状光源为荧光灯管。

3.根据权利要求1所述的具有散热结构的背光模块，其特征在于，所述底座进一步包含有一环绕所述底板的边框，所述各管状光源通过其二端固定于所述各边框上。

4.根据权利要求1所述的具有散热结构的背光模块，其特征在于，所述各第一通气孔呈狭长形状，由所述凸肋部的一端延伸至另一端。

5.根据权利要求1所述的具有散热结构的背光模块，其特征在于，所述反射底板的边缘进一步开设有多个第二通气孔。

6.根据权利要求5所述的具有散热结构的背光模块，其特征在于，进一步包括有一遮光罩设置于所述反射底板外侧面的边缘，覆盖所述第二通气孔在所述反射底板外侧面的开口。

7.根据权利要求6所述的具有散热结构的背光模块，其特征在于，所述遮光罩的朝向所述第二通气孔的一面，涂布有反射材料。

8.根据权利要求1所述的具有散热结构的背光模块，其特征在于，所述边框顶部的边缘进一步开设有多个第三通气孔。

9.根据权利要求8所述的具有散热结构的背光模块，其特征在于，所述边框顶部向外延伸形成一平行于所述反射底板的凸缘部，所述凸缘部凹设有一沟槽，所述沟槽底部具有多个穿透所述凸缘部的穿孔，所述第三通气孔连接所述沟槽。

10.根据权利要求1所述的具有散热结构的背光模块，其特征在于，所述凸肋部的前、后端与所述边框之间具有一间隙，使所述第一通气孔在所述凸肋部的前后端形成一缺口，且所述背光模块进一步包含有一顶抵组件，设置于所述凸肋部与所述边框间的间隙，通过其二端顶抵于所述边框及所述凸肋部的缺口间。

11.根据权利要求10所述的具有散热结构的背光模块，其特征在于，所述顶抵组件为一块体，具有一固定端及一顶抵端，所述固定端为一平面，抵贴于所述边框，所述顶抵端为一尖锐的棱角，顶抵于所述第一通气孔的缺口。

12.根据权利要求10所述的具有散热结构的背光模块，其特征在于，所述顶抵组件的热膨胀系数大于所述底座的热膨胀系数。

13.根据权利要求12所述的具有散热结构的背光模块，其特征在于，进一步包含有一顶抵组件，所述顶抵组件为一片体，插设于所述第一通气孔的开口，使其受到所述凸肋部的夹持。

14.根据权利要求11所述的具有散热结构的背光模块，其特征在于，所述顶抵组件的热膨胀系数大于所述底座的热膨胀系数。

15.一种具有散热结构的背光模块，其特征在于，包含有：一反射底板，所述反射底板的边缘开设有多个底板通气孔；

多个光源设置于所述反射底板上；

一边框，环绕于所述底板的周围，所述边框顶部的边缘更开设有多个边框通气孔，且所述边框顶部向外延伸形成一平行于所述反射底板的凸缘部，所述凸缘部凹设有一沟槽，所述沟槽底部具有多个穿透所述凸缘部的穿孔，所述边框通气孔连接所述沟槽。

16.根据权利要求15所述的具有散热结构的背光模块，其特征在于，所述光源为发光二极管。

17.根据权利要求15所述的具有散热结构的背光模块，其特征在于，进一步包含有一遮光罩设置于所述反射底板外侧面的边缘，覆盖所述各底板通气孔于所述反射底板外侧面的开口。

18.根据权利要求17所述的具有散热结构的背光模块，其特征在于，所述遮光罩的朝向所述底板通气孔的一面，涂布有反射材料。

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