CN100521041C - 具有高效导热性的等离子体显示装置 - Google Patents

具有高效导热性的等离子体显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种等离子体显示装置，其包括等离子体显示面板、基本平行于等离子体显示面板设置的机壳底板、以及设置在等离子体显示面板和机壳底板之间并紧密粘结到等离子体显示面板和机壳底板二者上的导热介质。该导热介质由凝胶状粘性材料形成。

Description

具有高效导热性的等离子体显示装置
本申请是2002年11月14日向中国专利局提出的申请号为02151461.5号的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种等离子体显示装置，更具体的说，涉及一种具有用于将等离子体显示面板处产生的热量消散到等离子体显示装置外侧的导热单元的等离子体显示装置。
背景技术
如所公知的，通过采用气体放电产生的等离子体等离子体显示装置在等离子体显示面板(PDP)上成像。由此，因为进行气体放电时所涉及到的高温，PDP产生相当大量的热量。
随着等离子体显示装置的放电速率增大以改善亮度，在PDP处产生的热量也增大。因此，有效地将热量消散到等离子体显示装置外侧以对保持良好的工作是至关重要的。
为此原因，传统等离子体显示装置内的PDP一般固定到高度导热性的材料所形成的机壳底板上，而传热片(或导热片)插在PDP和机壳底板之间。结果，在PDP处产生的热量可以经由传热片和即可底板消散到等离子体显示装置外侧。机壳底板一般通过压铸或冲压加工工艺利用诸如铝的金属材料形成。传热片一般由丙稀或硅基树脂形成。
如上所述，为了改善等离子体显示装置的散热效率，有效地安装传热片是至关重要的。即，传热片应该基本上与PDP和机壳底板形成紧密接触，以便改善散热效率。
由于机壳底板由压铸制造，其接触传热片的表面可能形成得不完全平坦，而反之可能形成由局部的弯曲或隆起部分。当传热片附着到机壳底板的这种不平坦表面上时，在传热片的接触表面和机壳的接触表面之间会形成间隙。空气填充在这些间隙内从而形成气隙。
如果等离子体显示装置形成有机壳底板和传热片之间的气隙，由于通过气隙不能产生良好的热传导，因此降低了整个散热效率。这个问题也会发生在PDP和传热片接触的各部分处。
为了解决上述问题，日本专利公开10-172446号公开了一种等离子体显示器，其中，通过将面板附着到导热介质上而改善了散热效率。导热介质通过如下方法形成，即，在机壳元件处设置一个矩形环状的衬垫介质、并将导热介质的液体喷射到衬垫介质所围绕的区域内，此后固化该液体。
在制造如上所述的等离子体显示装置的过程中，由于液化的导热介质被固化并然后附着到面板上，因此导热介质在附着到面板上时缺乏流动性。由此，粘合率并不显著高于传统传热片的。
衬垫介质还需要硅树脂胶带，并且也需要双面胶带，以便将面板附着到机壳元件上。因此，根据上述方法制造等离子体显示装置的过程牵涉到较高的成本。
发明内容
根据本发明，提供了一种等离子体显示装置，该装置可以改善导热介质的粘合率，即使在导热介质的接触表面不充分平坦的情况下。
此外，根据本发明的等离子体显示装置通过在不增大施加到导热介质的压力的前提下提高导热介质的粘合率来提高导热效率。
同样，在根据本发明的等离子体显示装置中，面板可以利用凝胶状粘性材料附着到机壳底板上，而不采用热合附加的粘结装置。
等离子体显示装置包括等离子体显示面板、基本平行于等离子体显示面板设置的机壳底板、以及设置在等离子体显示面板和机壳底板之间并紧密地粘结到等离子体显示面板和机壳底板二者上的导热介质。导热介质由凝胶状粘性材料支撑，该凝胶状材料可以包括硅树脂和硬化剂的混合物。
另外，导热介质包括形成在相对于等离子体显示面板的接触表面或机壳底板的至少一个侧面上的多个突起和多个凹陷。一个凹陷形成在每对相邻的突起之间，该凹陷提供了将空气排出到等离子体显示装置外侧同时使导热介质与等离子体显示面板或机壳底板的接触表面形成接触的路径。
优选地是，突起沿着导热介质一侧的方向以条纹图案形成。
如上所述，根据本发明的等离子体显示装置采用凝胶状粘性材料作为导热介质，该导热介质夹在等离子体显示面板和机壳底板之间，紧密接触这两个元件，由此提高了面板、导热介质和机壳底板的粘合率，导致在面板处产生的热量的高效消散。
制造等离子体显示装置的方法包括：将凝胶状导热介质设置到机壳底板的接触表面上；通过成形凝胶状导热介质而形成多个突起和凹陷；将等离子体显示面板与导热介质形成紧密接触，并按压等离子体显示面板；以及固化凝胶状导热介质。
设置导热介质的步骤可以包括将硅树脂与硬化剂以预定比例混和，而固化凝胶状导热介质的步骤可以包括用夹具将等离子体显示面板紧固到机壳底板上并将等离子体显示面板和机壳底板组件保持在这种状态下预定时间。
形成多个突起和凹陷的步骤包括将表面样板在凝胶状导热介质上移动，其中，表面样板具有多个刀片。另外，形成多个突起和凹陷的步骤包括用模具施压凝胶状导热介质，其中模具的形状对应于突起和凹陷的形状。
凝胶状导热介质成形为突起和凹陷，并在介质固化之前面板紧密压抵并粘结到导热介质上，如上述步骤中所述，由此通过轻易地排出面板和导热介质之间存在的空气而提高粘结效率。此外，导热介质还具有粘性，从而等离子体显示装置不需要任何其他用于粘结的装置。
附图说明
图1是根据本发明一实施例的具有导热介质的等离子体显示装置的分解透视图；
图2是根据本发明第一实施例的等离子体显示装置的机壳底板的剖面图，在该机壳底板上设置了导热介质；
图3是根据本发明第一实施例的等离子体显示装置的机壳底板的俯视图，在该机壳底板上设置了导热介质；
图4A到4F是用于说明制造根据本发明实施例的等离子体显示装置的方法的剖面图；
图5是根据本发明第二实施例的等离子体显示装置的机壳底板上的剖面图，在该机壳底板上设置了导热介质；
图6是代表玻璃面板上各温度测量点的示意图，用于评估根据本发明的实施例的导热介质的散热效率；
图7A和图7B是示出采用根据本发明实施例的导热介质的玻璃面板上温度分布的曲线；
图8A和8B是示出机壳底板和面板之间存在气隙情况下玻璃面板上温度分布的曲线；
图9A和9B是示出在机壳底板和面板之间设置双面胶带情况下玻璃面板上温度分布的曲线；
图10A和10B是示出在机壳底板和面板之间设置传热片的情况下玻璃面板上的温度分布的曲线。
具体实施方式
图1是根据本发明实施例的具有导热介质的等离子体显示装置的分解透视图，图2是示出根据本发明第一实施例的等离子体显示装置的机壳底板的剖面图，在该机壳底板上设置了导热介质，而图3是图2的俯视图。
如图1到图3所示，等离子体显示装置包括两片玻璃基片20a和20b构成以通过来自放电气体的等离子体成像的PDP20、牢固设置在PDP20相对于其屏幕一侧的后侧上的机壳底板22、以及置于PDP20和机壳底板22之间以将PDP20处产生的热量传导到机壳底板22并消散该热量的导热介质24。前部壳体(未示出)设置到PDP20的一侧上，而后部壳体(未示出)设置到机壳底板22的一侧上，由此完成等离子体显示装置的结构。
在上述结构中，PDP20为带有长边和短边的矩形形状，而机壳底板22由诸如铝之类的具有高度导热性的材料形成，驱动电路(未示出)设置在机壳底板22与面对PDP一侧相对的后侧上，用于驱动等离子体显示装置。
导热介质24与机壳底板22一起作用为将由于等离子体显示装置工作而在PDP20处产生的热量消散到等离子体显示装置外侧，为了提高导热介质24向机壳底板22或PDP20的粘结效率，导热介质具有带如下特征的结构：
导热介质24由具有粘性的凝胶状材料形成，用于导热介质24的凝胶状材料可以通过将液态硅树脂与硬化剂以预定比例，如1:1的比例混和而获得。
因此，在施加较轻的压力时，导热介质24就可以以提高的粘合率粘结到PDP20或机壳底板22上，即使PDP20或机壳底板22的接触表面不平坦并在表面上具有较小的突起。此外，PDP20也可以稳定地粘结到机壳底板22上，而不需要额外的粘结装置，如双面胶带。
当用于导热介质24的凝胶状粘性材料施加到与其附着的机壳底板22和PDP20的接触表面上时，凝胶状粘性材料的表面必须成形为如图2和3所示的突起和凹陷，以改善粘合率。
导热材料24成形为包括多个突起24a和多个凹陷24b，它们在与导热介质24所要接触的等离子体显示面板20表面的表面上形成。凹陷24b之一形成在每对相邻的突起24a之间，在导热介质24与PDP20的接触表面20形成接触的情况下，凹陷24b提供了用于将空气排出到等离子体显示装置外侧的路径。
优选地是，突起24a平行于机壳底板22的长边以条纹图案形成，而凹陷24b与突起24a以交替形式形成。
于是，PDP20和导热介质24之间存在的空气可以轻易地通过凹陷24b排出，从而可以通过防止形成不需要的气隙而提高散热效率。
同样优选地是，当确定导热介质24的厚度时，考虑到PDP20和机壳底板22的曲率和平面度，以及散热效率。
此后，将描述根据本发明实施例的制造等离子体显示装置的方法。
图4A到4F是用于说明制造根据本发明实施例的方法的剖面图。
如图4A所示，凝胶状导热介质24施加到机壳底板22的接触表面上。
优选地是，凝胶状导热介质24以预定厚度均匀施加到机壳底板22的接触表面上。凝胶状导热介质24施加的厚度应该考虑到导热介质24的最终所需厚度而加以确定。例如，导热介质的最终所需厚度可以在1mm到1.5mm的范围内。
硅树脂和硬化剂可以以预定比例混和，并作为导热介质24施加到机壳底板22的接触表面上。
在施加到机壳底板22的接触表面上之后，凝胶状导热介质24成形为具有突起24a和凹陷24b的形式。
如图4A所示的表面样板26用于成形导热介质24。表面样板26包括与机壳底板22的短边大致等宽的条纹元件26a，和多个以对应于凹陷24b的横截面的形状设置在条纹元件26a下端上的刀片26b。
如图4b和4c所示，表面样板26的刀片26b与导热介质24形成紧密接触，并沿着与机壳底板22长边平行的方向移动，产生凹陷24b和突起24a的形式。
刀片26b的横截面可以是弧形的，或者可以为诸如三角形、四边形和五边形的多边形形状。此外，表面样板26的刀片形状可以随着凹陷26b的横截面而变化。
另外，取代表面样板26，突起26a和凹陷26b可以通过用模具施压而成形，其中模具的形状对应于突起24a和24b的形状。
参照图5，图5示出了本发明第二实施例，导热介质34的突起34a可以仅形成在机壳底板22的区域上，以便突起34a以规则的间隔彼此平行。这可以通过采用如下的分配器36予以实现，该分配器36以规则间隔设置有多个喷嘴36a。当凝胶状导热介质34由喷嘴36a施加到机壳底板22上时，导热介质34的突起34a仅在对应于喷嘴36a的部分上形成，而未设置凝胶状导热介质34的其他部分产生凹陷34b的形式。
返回参照图4，即，图4d和图4e，接着，PDP20与导热介质24形成紧密接触，并压缩。
当与导热介质24形成接触时，PDP20首先与突起24a形成接触，而形成突起24a的凝胶状导热介质24的各部分在凹陷24b上扩散，然后填补凹陷24b。在上述过程中，凹陷24b内的空气排出到这些元件的外侧，并且如图4f所示，PDP20的整个表面可以与导热介质24形成紧密接触。
在上述过程之后，固化凝胶状导热介质24。
为了固化凝胶状导热介质24，与导热介质24形成接触的PDP20可以在图4f所示的状态下保持预定时间。此外，由于导热介质24具有粘性，有可能通过使机壳底板22同PDP20以其边缘竖立到一起而直接进行PDP模块组装操作。因此，导热介质24可以在模块组装线上进行其他组装操作的同时保持自然固化。
如果需要的话，在机壳底板22和PDP20通过夹具固定到一起之后，机壳底板22与PDP20一起保持可以在图4f的状态下预定时间。
由于凝胶状导热介质24具有粘性，可以充分维持粘结的状态，同时不需要任何其他如双面胶带的粘结装置。并且，导热介质24在固化后还具有吸振特性。
在上述本发明实施例中，已经描述了凝胶状导热介质首先施加到机壳底板上，然后PDP与凝胶状导热介质形成接触。然而，本发明不局限于这个方面，而是有可能将凝胶状导热介质首先施加到PDP上，然后，将机壳底板与凝胶状导热介质形成接触。
根据本发明实施例，为了改善导热介质的粘合率，采用由Bergquist生产的Gap FillerTM作为凝胶状导热介质24，并进行测试。
首先，Gap FillerTM施加到机壳底板上，并通过表面样板形成突起和凹陷。然后，透明玻璃(而不是真正的PDP)与Gap FillerTM形成紧密接触，以便观察粘结区域。
作为导热介质施加的Gap FillerTM的厚度包括突起高度在内大约为1.3mm，然后在施压透明玻璃之后降低到大约1mm，并维持该高度。
在施压后凝胶状导热介质固化大约30分钟的时间段之后，粘合率达到90％以上，并且即使施加到透明玻璃上的压力小于现有技术中所用的压力，粘结状态也很均匀。由于导热介质具有粘性和凝胶状特性，在施加到机壳底板上的同时，其不会溢出或否则流到不期望的区域内。结果，不需要框架或其他这种额外装置。
针对散热效率，将机壳底板和面板之间存在气隙的情况(对比例1)、双面胶带置于机壳底板和面板之间的情况(对比例2)、以及传热片置于机壳底板和面板之间的情况(对比例3)与本发明实施例加以比较。
应用于上述测试的条件如表1所示。
表1
 
项目 条件
型号 42″d1.1′
显示图像 全白色
电压 220V
能耗 300W
周围温度 25℃
面板的温度通过T型电偶测量，并通过Yokohama Dr230混和记录器记录。
图6使代表玻璃面板上温度测量点的示意图，用于评估根据本发明实施例的导热介质的散热效率。
温度在二十五个点处进行测量，在各点处，玻璃面板40上的五条水平基线(FH1～FH5)与五条垂直基线(FV1～FV5)相交。图6表示各点的详细位置。
基于本发明实施例和对比例的测量温度，玻璃面板上的温度分布表示在图7A到10B中。对于每种情况，比较所测量温度中的最大温度和最小温度，其结果示于表2中。
 
项目 本发明 对比例1 对比例2 对比例3
最大温度(Tmax，℃) 52.8 59.8 57.0 58.5
最低温度(Tmin，℃) 42.1 42.0 44.1 44.5
温度差(ΔT，℃) 10.7 17.8 12.9 14.0
根据玻璃面板40上的温度分布，将玻璃面板40分成三个区域：
I.高温区域，在该区域，温度达到51℃以上，II.中温区域，在该区域温度在47℃到51℃的范围内，III.低温区域，在该区域，温度小于47℃。图7A、8A、9A、和10A分别示出对于每种情况根据温度分布而划分的各区域的示意图。在图7B、8B、9B和10B的曲线中，横坐标代表距图6所示的玻璃面板左侧的距离，而纵坐标代表温度。
图7A和7B是示出在采用根据本发明实施例的导热介质情况下玻璃面板上的温度分布的曲线。
如图7A所示，当采用根据本发明实施例的导热介质时，高温区域I占据玻璃面板40较小的部分，而低温区域III占据玻璃面板40下部的较大部分。
如图7B所示，沿着基线FH2的温度一般是最高的，且在基线FH2上测得的最高温度(Tmax)为52.8℃，而在基线FH5上测量的最低温度(Tmin)为42.1℃。由此，温度差(ΔT)为10.7℃于是，在整个面板上温度分别较均匀，并且玻璃面板40总体的温度降低。
图8A和8B是示出在机壳底板和面板之间存在气隙的情况下玻璃面板上温度分布的曲线。
如图8A所示，高温区域I范围在玻璃面板40的主要部分上，而中温和低温区域II和III占据玻璃面板40下板的一小部分。因此，热量几乎没有消散到组件的外侧。
如图8B所示，沿着基线FH2的温度一般为最高的，在FH2上测得的最高温度(Tmax)为59.8℃，而在FH5上测得的最低温度(Tmin)为42.0℃。由此，温度差(ΔT)为17.8℃。也就是说，温度从下部到上部升高很多，而从左侧到右侧的温度变化较小。这就解释了为什么在面板和机壳底板之间形成气隙时导热特性恶化。
图9A和9B是示出机壳底板和面板之间设置双面胶带的情况下玻璃面板上的温度分布。
如图9A所示，高温区域I范围在玻璃面板40的主要部分上，而中温和低温区域II和III占据玻璃面板40上部和下部的一小部分。
如图9B所示，沿着FH2的温度一般为最高，且FH2上测量的最高温度(Tmax)为57.0℃，而FH5上测得的最低温度(Tmin)为44.1℃。从而，温度差(ΔT)为12.9℃。也就是说，散热效率好于形成气隙的情况，而比本发明差。
图10A和10B是示出在机壳底板和面板之间设置传热片的情况下玻璃面板上的温度分布。
如图10A所示，高温区域I范围是从玻璃面板40的右上部到中下部，而低温区域III占据玻璃面板40下板的一小部分。
如图10B所示，沿着线FH3的温度一般为最大，且FH3上测量的最高温度(Tmax)为58.5℃，而FH5上测得的最低温度(Tmin)为44.5℃。从而温度差(ΔT)为14℃。于是，散热效率并不好于对比例2，并且比本发明差。
如上所述，在根据本发明实施例的等离子体显示装置中，在不增大施加到与其粘结的元件上的压力的情况下，可以提高导热介质的粘合率，从而，可以使PDP和机壳底板之间形成的不需要的气隙最小，同时，可以通过采用凝胶状导热材料作为PDP和机壳底板之间的导热介质而有效地克服PDP或机壳底板的制造缺陷。于是，在PDP处产生的热量可以有利地通过导热介质加以传导，从而可以通过改善总体导热效率来提高最终产品的可靠性。
此外，导热介质在固化后具有粘性，并因此，PDP和机壳底板可以保持它们的粘结状态，而不需要任何附加的粘结装置。
由于不需要诸如冷却风扇等的附加元件来用以消散PDP处产生的热量，因此可以避免可能由冷却风扇产生的噪声问题。
虽然本发明已经参照特定实施例加以详细描述，但本领域技术人员可以理解到在不背离如所附权利要求书限定的本发明的精髓和范围前提下可以对其作出各种改进和替换。

Claims (2)

1.一种用于消散与机壳底板基本平行设置的等离子体显示面板产生的热量的导热介质，包括：
由硅树脂和硬化剂形成的凝胶状粘性材料，该凝胶状粘性材料包括多个突起和多个凹陷，它们形成在其相对于等离子体显示面板或机壳底板接触表面的至少一个侧面上，每个凹陷形成在对应的每对相邻的突起之间，并且在将凝胶状粘性材料与等离子体显示面板或机壳底板的接触表面形成接触时凹陷为将空气排出到等离子体显示装置的外侧提供了路径。
2.如权利要求1所述的导热介质，其特征在于，所述突起平行于机壳底板的一侧以条纹图案形成。
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