CN100523954C - 具有热吸收部件的背光单元 - Google Patents

Abstract

一种LCD设备包括：彩色LED；光混合光导板以及用于引导来自彩色LED的光的主光导板；LCD面板，用于接收来自主光导板的光；壳体，用于整体地支撑LCD面板、光混合光导板和主光导板；以及热沉，用于散放从LED传来的热。在光混合光导板的背表面侧，配置有热吸收部件，该热吸收部件具有比其余的壳体更高的热吸收能力。

Description

具有热吸收部件的背光单元

本申请基于2006年4月19日提交的日本专利申请No.2006-115383并要求其优先权，其公开内容在此全部引入作为参考。

技术领域

本发明涉及一种适用于液晶显示(LCD)设备的背光单元，特别涉及具有改善结构的背光单元。

背景技术

在LCD设备中，在背光单元的发光表面的前面配置了LCD面板。LCD面板通过对以矩阵设置的每个像素执行光切换来显示图像。存在两种类型的背光单元，包括：中心光源型，其中光源被配置在发光表面的背面并且从光源发出的光直接通过发光表面；以及边缘光源型，其中光源被配置光导板的边缘，该光导板被配置在发光表面的背面，并且从光源发出的光由光导板引导通过发光表面。

边缘光源型背光单元具有如下优点，即光源可以被布置在光导板的侧边处，从而为背光单元提供小的厚度。边缘光源型背光单元的光源的实例包括线性冷阴极荧光灯以及芯片型发光二极管(LED)。近年来，由于光源的较小的尺寸以及较长的寿命，芯片型LED成为光源的主流。专利公开JP-2004-186004A描述了使用这种芯片型LED作为光源的边缘光源型背光单元。

在使用LED作为光源的背光单元中，为了发出如白光的光，配置了发出红、绿和蓝三种颜色的三种彩色LED，而不使用单一白色LED，这是由于通常的白色LED不具备足够的发射功率。在上述专利公开中描述的背光单元中，如果从彩色LED到背光单元的发光表面的光路不具有足够的长度，则将会导致这样的问题，即从LED发出的三种颜色的光没有很好地混合就到达发光表面。在这种情况下，背光单元不能在发光表面处提供颜色均匀的背光，特别是在其边缘部分处。

为了解决包括有彩色LED的常规背光单元所涉及的上述问题，专利公开JP-2006-18175A描述了配置附加的光混合光导板，其配置在主光导板的背面。图4示出了该专利公开中描述的LCD设备的构造的剖面图。该LCD设备通常由100表示，其包括背光单元11、配置在背光单元11的发光表面11a前面的LCD面板12，以及前护罩(shield front)13，该前护罩13构成了壳体并定义了LCD面板12的屏幕的外边缘。

彩色LED 21配置在后盖38的背面处，该后盖38构成了背光单元11的后壳体。从彩色LED 21发出的彩色光被第一反射器31、光混合光导板32、第二反射器33以及主光导板34引导，由此穿过光片36到达LCD面板12，其中光片36构成了背光单元的发光表面11a。在LCD设备100的该配置中，从LED 21发出的彩色光被光混合光导板32充分地混合，由此实现了在背光单元的发光表面11a处的均匀的彩色光。

对于彩色LCD设备，重要的是长服务期地保持显示图像的色彩再现性。为了在LCD设备的寿命期间保持显示图像的色彩再现性，应当在背光单元的发光表面上抑制由于老化退化而导致的色调改变。出于该目的，重要的是抑制由于LED中产生的热而导致的LED器件的温度上升。如果彩色LED的温度过度地升高，则彩色LED将退化，使得彩色LED的亮度下降。发生亮度减少的量取决于各LED的特性，这导致了背光的色调变化。

在JP-2006-18175A中描述的LCD设备100中，为了抑制彩色LED21的温度升高，在其上安装有LED 21的布线板22的背表面上配置了热沉23，由此通过热沉23来扩散在彩色LED 21中产生的热。为了进一步提高LCD设备的散热能力，如图4中示出的，采用了下述结构，即通过在热沉23上配置散热片25来扩大其表面积。

然而，对于用在摄影、印刷等领域中的LCD设备，其需要较高的色彩再现性，应当尽可能地抑制温度升高，以及由此应当进一步改善散热能力。在该改善中，由于较大表面不可避免地会增加背光单元11的尺寸，因此应当避免热沉23的较大表面。因此，期望在不增加背光单元11的尺寸的情况下改善背光单元的散热能力。

发明内容

由于上述考虑，本发明的目的在于提供一种背光单元，其能够改善光源的散热能力，而不增加整个设备的尺寸，以及提供一种具有该背光单元的LCD设备。

本发明在其第一方面提供一种液晶显示(LCD)设备，其包括：光源；光导板，用于在其平面内方向上引导从光源发出的光；LCD面板，其布置在光导板的前面，用于接收来自光导板的光；以及壳体，用于整体地支撑至少光导板以及LCD面板，该壳体包括后盖和其余的壳体；以及热沉，其与后盖相对并且扩散在光源中产生的热，其中至少一部分后盖包括热吸收部件，该热吸收部件具有比所述其余的壳体更高的热吸收能力。

本发明在其第二方面提供一种液晶显示(LCD)设备，其包括：光源；光导板，用于在其平面内方向上引导从光源发出的光；LCD面板，其布置在光导板的前面，用于接收来自光导板的光；以及壳体，用于整体地支撑至少光导板以及LCD面板，该壳体包括后盖和其余的壳体；热沉，其与后盖相对并且扩散在光源中产生的热；以及布置在至少一部分后盖上的散热部件，该散热部件具有比所述其余的壳体更高的散热能力。

本发明在其第三方面提供一种背光单元，其包括：光源；光导板，用于在其平面内方向上引导从光源发出的光；壳体，用于支撑至少光导板，该壳体包括后盖和其余的壳体；以及热沉，其与后盖相对并且扩散在光源中产生的热，其中至少一部分后盖包括热吸收部件，该热吸收部件具有比所述其余的壳体更高的热吸收能力。

本发明在其第四方面提供一种背光单元，其包括：光源；光导板，用于在其平面内方向上引导从光源发出的光；壳体，用于支撑至少光导板，该壳体包括后盖和其余的壳体；热沉，其与后盖相对并且扩散在光源中产生的热；以及布置在至少一部分后盖上的散热部件，该散热部件具有比所述其余的壳体更高的散热能力。

参考附图，根据以下说明，本发明的上述及其他目的、特征以及优点将变得更加明显。

附图说明

图1示出了根据本发明的第一实施例的LCD设备的构造的剖面图；

图2示出了从其背面观察的图1的LCD设备的分解透视图；

图3示出了根据本发明的第二实施例的LCD设备的构造的剖面图；以及

图4示出了常规LCD设备的构造的剖面图。

具体实施方式

现在，将参考附图描述本发明的示例性实施例，其中在所有附图中，使用相似的参考标号表示相似的组成元件。

图1示出了沿着水平面截取的根据本发明的第一实施例的LCD设备的剖面图。该LCD通常由标号10表示，除了后盖38的背表面的构造之外，LCD 10的构造与图4的LCD设备100的构造相似。该LCD设备10包括：背光单元11，该背光单元在其前面配置有发光表面11a：配置在背光单元11的发光表面11a上的LCD面板12；以及框架状前护罩13，其构成了用于定义LCD面板12的屏幕的一部分壳体。

背光单元11是配置有多个芯片型彩色LED 21的边缘光源单元，其中所述多个芯片型彩色LED 21布置在与该附图纸面相垂直的方向上，即，从LCD面板12的顶部到底部，并且发出包括红光、绿光以及蓝光的彩色光。背光单元11包括发光部分14以及光波导部分15，其中发光部分14包括彩色LED 21，光波导部分15用于将从LED发出的光引导至发光表面11a。发光部分14进一步配置有在其上安装有LED21的布线板22以及配置在布线板22的背表面上的热沉23，其中布线板22用于向LED 21提供电功率。

光波导部分15包括第一反射器31、光混合光导板32、第二反射器33以及主光导板34。第一反射器31具有90度弯曲的形状并且包括悬于LED 21上方的弯曲反射面，用于将从LED 21发出的彩色光反射90度。光混合光导板32对第一反射器31反射的彩色光进行引导，并且在水平方向上引导彩色光的同时对其进行混合，以将彩色光变为白光。第二反射器33具有半圆柱体的形状，其包括：后四分之一圆柱体部分，用于接收来自光混合光导板32的白光；以及前四分之一圆柱体部分，用于接收由第一四分之一圆柱体部分反射的白光，以将白光朝着主光波导34反射。主光导板34接收从第二反射器33反射的白光，并且允许白光穿过背光单元11的发光表面11a。第一和第二反射器31和33以及光混合光导板32的内壁具有镜面。可以利用由玻璃材料制成的三角形棱镜来构成第二反射器33。

反射片35配置在主光导板34的背表面上。反射片35将部分白光朝着背光单元11的发光表面11a反射，其中所述部分白光在主光导板34内前进并具有与反射片35相交的速度分量。在主光导板34的前面，配置有彼此层叠的多个光片36。光片36对从其穿过的、来自主光导板34的白光进行散射或者漫射，并且改善了发光表面11a上的白光的亮度和均匀性。框架状背光机壳37配置在光片36的边缘上，作为用于定义发光表面11a的部分壳体。金属后盖38被配置在光混合光导板32的背表面上作为部分壳体。后盖31由例如铝或者铝合金制成。在后盖38的背表面上，形成有螺栓(未示出)，通过螺钉将热沉23固定到该螺栓。

在本实施例中，在后盖38的与布线板22和热沉23相对的表面上，配置有热吸收部分39，该热吸收部分(热吸收部件)39具有比构成后盖38的材料更高的热吸收能力。例如，通过由暗表面实现的较低热反射率、以及较高导热率和较大热容量的材料，给出了更高的热吸收能力。热吸收部分39例如是通过氧化铝膜处理(alumite treatment)而涂覆的铝制成的。

图2示出了从其背面观察的图1的LCD设备的分解透视图。LCD面板12包括面板主体41、连接到面板主体41的TCP(带载封装)42以及机械地且电气地连接到TCP 42的布线板43。在面板主体41中，与以矩阵设置的像素相对应地形成TFT(薄膜晶体管)。通过驱动所述TFT，逐个像素地控制液晶(LC)分子的定向，由此提供光切换功能。IC(集成电路)芯片被安装在TCP 42中，且布线板43通过TCP 42输出用于控制驱动的控制信号。

在LCD设备10工作时，向LED 21提供电功率，LED 21进行工作而发光，并且产生热。图1中，LED 21产生的热通过布线板22被传送到热沉23的基部24，并且热沉23工作，以通过散热片25与空气进行热交换。通过从与后盖38相对的布线板22或者热沉23的基部24的表面的热辐射以及通过对流，传送到热沉23的基部24的热还被传送到热吸收部分39。通常，热沉23由具有高散热能力的材料制成，并且其中吸收的热有效地从与后盖38相对的基部24的表面散放出去。传递到热吸收部分39的热被散放至后盖38，进一步被传递到其他部分，诸如光波导部分15、LCD面板12以及前护罩13，并随后在LCD设备10的前表面或者侧表面上与空气进行热交换。

根据本实施例的LCD设备10，热吸收部分39配置在后盖38的与布线板22以及热沉23相对的背表面上，并且具有比构成后盖38以及其余的壳体的材料更高的热吸收能力，该热吸收部分39允许LED 21产生的热从热沉23和从LCD设备10的前面或者侧面散放。因此，可以在不增加设备尺寸的情况下改善LCD设备10的散热能力。由此，由于老化退化而导致的背光单元的发光表面11a的色调改变可以被抑制，并且可以在彩色LCD设备中长服务期地保持较高的色彩再现性。此外，对于单色LCD设备，可以抑制由于老化退化而导致的发光表面上的色调或者亮度的改变。

应当注意，除了上述的氧化铝膜处理之外，还可以通过例如陶瓷处理或者氧化钛处理来形成热吸收部分39。此外，可以在布线板22或者热沉23的与后盖38相对的表面上，形成具有比布线板22或热沉23更高的热吸收能力的另一热辐射部分。在上述实施例中，在后盖38的背表面上形成热吸收部分30。然而，例如，如果一部分前护罩13与热沉23相对，则可以在与热沉23相对的部分前护罩13上形成热吸收部分39。

分别制造上述实施例的LCD设备10以及常规的100作为样本以及比较实例，在所述常规的LCD设备100中，没有形成热吸收部分39。本实施例以及比较实例的LCD设备在相同的工作条件下进行工作。对LED21附近的布线板22的温度进行测量，显示出：证实了LCD设备10的样本的温度比常规的LCD设备100的比较实例的温度低大约2至3℃。由此，证实了由于提供了热吸收部分39，因而本实施例的LCD设备10可以有效地改善散热能力。

在上述实施例中，在后盖38的背表面上形成了热吸收部分39。然而，可以将具有比构成后盖38的材料更高的热吸收能力的热吸收片粘附到后盖38的背表面上。对于热吸收片，例如，可以使用由OkiElectric Cable Co.，Ltd.制造的＂Mazuharuichiban＂(＂注册商标＂)。

图3示出了根据本发明的第二实施例的LCD设备的构造的剖面图。在通常由标号50表示的LCD设备中，在包括有布线板22的热沉23和后盖38之间配置有波状热辐射片(散热部件)51，用以取代形成在后盖38的背表面上的热吸收部分39。热辐射片51是柔性的，且其略厚于热沉23和后盖38之间的距离。热辐射片51可以由具有例如385W/m·K的热导率并因而具有比壳体材料高的散热能力的铜箔制成。

在组装LCD设备50期间，热辐射片51通过如下操作而在其厚度方向上收缩，所述操作是将热辐射片51夹在包括有布线板22的热沉23和后盖38之间，利用适当的压力将布线板22以及热沉23压向后盖38。该压迫允许在布线板22和热沉23与热辐射片51之间以及在热辐射片51与后盖38之间有效地执行热交换。

在本实施例的LCD设备50中，传递到布线板22和热沉23的热通过热辐射片51散放至后盖38。因此，如在第一实施例的LCD设备10中那样，可以在不增加设备尺寸的情况下改善LED 21的散热能力。应当注意，尽管没有具体地限定热辐射片51的热导率，但是优选热辐射片51具有较高热导率，并且优选热导率高于90W/m·K，这允许通过热辐射片51高效地散热。

在上述实施例中，在布线板22和热沉23与后盖38之间配置有波状热辐射片51。然而，与布线板22和热沉23的至少一个以及后盖38相接触地配置的任何部件都可以用作热辐射片51。可以配置海绵或者垫片。例如，可以使用由金或者铜制成的金属纤维、线圈围绕的海绵。

如上所述，在本发明的实施例中，具有更高的热吸收能力的热吸收部件或者热吸收部分有效地对传递到热沉或者其上安装有光源的基板的热进行吸收。这防止了热朝着背光的发光表面以及LCD单元传播，由此可以抑制背光单元或者LCD单元的老化退化。

尽管已经参考其示例性实施例具体地示出并描述了本发明，但本发明不局限于这些实施例。应当理解，在不背离如权利要求书中定义的本发明的精神和保护范围的情况下，本领域普通技术人员能够做出各种形式和细节的变化。背光单元不局限于用于LCD设备的背光单元，并且其可以被用作各种应用的照明系统。

Claims (9)

1.一种液晶显示设备，包括：

光源；

光导板，用于在其平面内方向上引导从所述光源发出的光；

液晶显示面板，其布置在所述光导板的前面，用于接收来自所述光导板的所述光；以及

壳体，用于整体地支撑至少所述光导板以及所述液晶显示面板，所述壳体包括后盖和所述壳体的除所述后盖之外的其余部分；以及

热沉，其与所述后盖以间隔开的方式相对并且扩散在所述光源中产生的热，

其中至少一部分所述后盖包括热吸收部件，所述热吸收部件具有比所述壳体的除所述后盖之外的其余部分更高的热吸收能力。

2.根据权利要求1的液晶显示设备，其中所述壳体包括铝，并且所述热吸收部件是通过所述铝的氧化铝膜处理来形成的。

3.根据权利要求1的液晶显示设备，其中所述热吸收部件是通过构成所述壳体的材料的陶瓷处理或者氧化钛处理来形成的。

4.根据权利要求1的液晶显示设备，还包括粘附到与所述热沉相对的至少一部分所述后盖上的散热片，所述散热片具有比所述壳体的除所述后盖之外的其余部分更高的散热能力。

5.根据权利要求4的液晶显示设备，其中所述散热片包括波状片。

6.一种液晶显示设备，包括：

光源；

光导板，用于在其平面内方向上引导从所述光源发出的光；

液晶显示面板，其布置在所述光导板的前面，用于接收来自所述光导板的所述光；以及

壳体，用于整体地支撑至少所述光导板以及所述液晶显示面板，所述壳体包括后盖和壳体的除所述后盖之外的其余部分；

热沉，其与所述后盖以间隔开的方式相对并且扩散在所述光源中产生的热；以及

布置在至少一部分所述后盖上的散热部件，所述散热部件具有比所述壳体的除所述后盖之外的其余部分更高的散热能力。

7.根据权利要求6的液晶显示设备，其中所述散热部件具有90W/m·K的热导率。

8.一种背光单元，包括：

光源；

光导板，用于在其平面内方向上引导从所述光源发出的光；

壳体，用于支撑至少所述光导板，所述壳体包括后盖和所述壳体的除所述后盖之外的其余部分；以及

热沉，其与所述后盖以间隔开的方式相对并且扩散在所述光源中产生的热，

其中至少一部分所述后盖包括热吸收部件，所述热吸收部件具有比所述壳体的除所述后盖之外的其余部分更高的热吸收能力。

9.一种背光单元，包括：

光源；

光导板，用于在其平面内方向上引导从所述光源发出的光；

壳体，用于支撑至少所述光导板，所述壳体包括后盖和所述壳体的除所述后盖之外的其余部分；

热沉，其与所述后盖以间隔开的方式相对并且扩散在所述光源中产生的热；以及

布置在至少一部分所述后盖上的散热部件，所述散热部件具有比所述壳体的除所述后盖之外的其余部分更高的散热能力。

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