CN101583824B - 背光结构 - Google Patents

Abstract

具备：配置在上下边缘部的光源模块1、1；配置在该光源模块1、1之间的导光板2；配置在光源模块1和导光板2的背面侧的背面板3；配置在该背面板3的背面侧的风扇安装板4；以及安装在该风扇安装板4上的冷却风扇5。在背面板3中，在光源模块1、1的背面侧的部分形成突出部3a，在上下的突出部3a之间的部分形成平坦面3b。在风扇安装板的前侧面4a与背面板的平坦面3b之间形成冷却风路11。使光源模块的LED芯片1a的热集中到背面板的突出部3a，将该热通过从冷却风扇5导入冷却风路11的风排出到外部。

Description

背光结构

技术领域

本发明涉及例如在液晶显示装置中使用的背光结构，特别涉及具有强制冷却功能的背光结构。 

背景技术

以往，在液晶显示装置中使用的背光结构存在边光型的背光结构，该边光型的背光结构具备包括多个LED(发光二极管)芯片的LED模块和在端面上接受来自该LED模块的光并从前面射出的导光板。该现有的背光结构将散热片安装在容纳LED模块和导光板的背面板的外侧。通过固定LED模块的固定部件、导热片以及导热部件将伴随着LED芯片的发光而产生的热传递到散热片，通过该散热片排放到空气中来进行自然冷却(例如参照专利文献1)。 

以往，由于LED的光量比较小，将LED用作光源的背光结构被用于PDA(个人便携信息终端)、便携电话设备等小型电子装置中，在监视器装置等大型电子装置的背光结构中，将光量比较大的冷阴极管用作光源。但是，随着近年来高亮度LED的开发，在大型电子装置的背光结构中也开始使用LED作为光源。 

然而，高亮度LED的发热量较大，因此当在现有的背光结构中使用高亮度LED作为光源时，存在光源的冷却不充分的问题。 

专利文献：日本特开2006-156324号公报 

发明内容

发明要解决的问题

作为对现有的背光结构提高冷却能力的通常所知的对策，包括散热片的大型化、设置冷却风扇等。在此，仅通过散热片的大型化提升的冷却能力是有限的，因此需要使散热片大型化并且设置冷却风扇。 

图8示出了现有的具备散热片和冷却风扇的背光结构。该背光结构为边光型，具备：配置在液晶显示装置的上下两端边缘附近的光源模块1、1；配置在该光源模块1、1之间的导光板2；配置在光源模块1和导光板2的背面侧的金属制成的背面板3；安装在该背面板3的平坦面3b上的多个散热片130；以及隔着规定间隔配置在背面侧上的多个冷却风扇5。 

然而，这些对策会造成背光结构的大型化、成本提高，因而不合适。具体来说，当在现有的背光结构中设置冷却风扇时，如图8那样将冷却风扇隔着规定距离安装在散热片的背面侧，会增加背光结构的厚度而大型化。另外，当使散热片大型化时，要无遗漏地对大型散热片送风就需要多个冷却风扇。在此，当冷却风扇的数量不足时，容易产生散热片的冷却不均匀，其结果是产生LED模块的散热不均匀，在多个LED芯片间产生光量上的差异，有可能导致液晶显示面板的影像中的亮度不均匀、色彩不均匀，因此在使用了大型散热片的情况下需要大量的冷却风扇。当这样使用大量冷却风扇时，容易产生风的干扰、冷却效率降低，因此需要强力的冷却风扇，会导致成本显著提高。另外，当使用大量冷却风扇时，还会导致背光结构的复杂化、噪音的增加。 

另外，现有的背光结构是通过固定部件、导热片以及导热部件的多个部件来将LED芯片的热传递到散热片，因此存在从LED芯片到散热片的导热效率较低、难以提高冷却能力的问题。 

因此，本发明的目标在于提供不导致大型化、成本增加而能够用简单的结构高效率地使光源冷却的背光结构。 

用于解决问题的方案

为了解决上述问题，本发明的背光结构的特征在于，具备：光源模块，其具备多个光源；导光板，其将从上述光源射入端面的光从前面射出；背面板，其配置在上述光源模块和导光板的背面侧；突出部，其是上述背面板的与上述光源模块相对的部分向后方突出而形成的，且容纳上述光源模块的一部分；冷却风扇，其配置在上述背面板的突出部以外的部分的背面侧；风扇安装板，其安装有上述冷却风扇，配置为与上述背面板之间形成空隙；以及第一通风路，其形成在上述背面板与风扇安装板的空隙间，将来自上述冷却风扇的风引导到上述突出部的表面，使来自上述冷却风扇的风通过上述 背面板的突出部的表面排出，在上述风扇安装板的端边缘与形成于上述背面板上的上述突出部的与上述风扇安装板的端边缘相对的边缘之间，形成上述第一通风路的排出口，由上述光源模块产生的热传递到突出部，并利用通过突出部的表面的风从上述排出口被排放到外部。 

通过上述结构，从光源模块射入端面的光从导光板的前面射出，该出射光射入配置在导光板的前面侧的例如液晶显示面板。另一方面，由光源模块的光源产生的热传递到配置在该光源模块的背面侧的背面板的突出部，通过流过该突出部的表面的风排出到外部。这样，将光源模块的热集中到背面板的突出部，通过形成在背面板与风扇安装板之间的第一通风路将风引导到该突出部来进行散热，因此用相同部件进行送风和散热，由此能够有效地提高冷却效率。 

另外，与如以往那样通过多个部件将热从光源传递到散热片后排出相比，能够高效率地冷却光源，还能减少部件个数。而且，将冷却风扇配置在背面板的突出部以外的部分的背面侧，并且在安装冷却风扇的冷却风扇安装板与背面板的空隙间形成第一通风路，因此即使使用冷却风扇进行强制冷却，也能减小厚度得到小型的背光结构。因此，在例如将高亮度LED用作光源的情况下，也能用简单的结构高效率地冷却光源，其结果是，得到能够用于大型电子设备的小型并且低成本的边光型的背光结构。 

另外，在本发明的一个实施方式的背光结构中，上述光源模块的一部分被容纳在上述背面板的突出部的内侧。 

通过上述实施方式，由光源模块的光源产生的热被高效率地传递到背面板的突出部，因此能够高效率地冷却光源。另外，即使光源模块在背光结构的厚度方向上的尺寸较大，该光源模块的一部分也被容纳在背面板的突出部的内侧，因此能够防止背光结构在厚度方向上的尺寸增大，能够实现背光结构的小型化。 

另外，在本发明的一个实施方式的背光结构中，上述背面板的突出部位于上述第一通风路的排出口附近。 

通过上述实施方式，由第一通风路引导的风例如对着突出部从排出口排出，由此能够有效地提高从突出部散热的效率，有效地提高光源的冷却效率。 

另外，在本发明的一个实施方式的背光结构中，在上述背面板与风扇安装板之间具备决定第一通风路的隔板。 

通过上述实施方式，在背面板与风扇安装板之间配置隔板，由此能够容易地决定第一通风路的形状、路径。 

另外，在本发明的一个实施方式的背光结构中，在上述风扇安装板上装有上述光源模块的驱动电路和显示面板的驱动电路中的至少一个。 

通过上述实施方式，将光源模块的驱动电路和显示面板的驱动电路中的至少一个安装在上述风扇安装板上，由此能够实现背光结构的小型化。 

另外，在本发明的一个实施方式的背光结构中，在上述背面板与风扇安装板的空隙中具备第二通风路，该第二通风路使来自上述冷却风扇的风通过上述背面板的突出部以外的部分的表面排出。 

通过上述实施方式，能够与由第一通风路引导并冷却光源的风独立地通过第二通风路引导温度稳定的风。 

另外，在本发明的一个实施方式的背光结构中，在上述背面板与风扇安装板之间，具备划定上述第一通风路和第二通风路的隔板。 

通过上述实施方式，能够通过简单的结构来形成第一通风路和第二通风路。 

另外，在本发明的一个实施方式的背光结构中，在上述风扇安装板设有上述第二通风路的位置中，装有光源模块的驱动电路和显示面板的驱动电路中的至少一个。 

通过上述实施方式，能够使用流过第二通风路的风，不受光源的动作、散热的影响而对光源模块的驱动电路和显示面板的驱动电路中的至少一个进行冷却。 

另外，在本发明的一个实施方式的背光结构中，上述光源模块的光源是LED。 

通过上述实施方式，能够高效率地将伴随着LED的发光而产生的热从背面板的突出部排出。因此，能够得到不会由于使用发热量较大的高亮度LED而导致大型化、成本增加的大型电子装置用的背 光结构。 

另外，在本发明的一个实施方式的背光结构中，上述冷却风扇是轴流风扇或西洛克风扇。 

通过上述实施方式，例如当配置在风扇安装板的背面侧时使用轴流风扇，另一方面，当配置在背面板与风扇安装板之间时使用西洛克风扇，根据配置位置选择适当形式的冷却风扇，由此能够实现背光结构的小型化、成本降低。 

附图说明

图1A是表示具有本发明的第一实施方式的背光结构的液晶显示装置的截面图。 

图1B是表示具有第一实施方式的背光结构的液晶显示装置的背面图。 

图1C是表示具有第一实施方式的背光结构的液晶显示装置的正面图。 

图2是表示第一实施方式的变形例的背光结构的截面图。 

图3是表示本发明的第二实施方式的背光结构的截面图。 

图4是表示本发明的第三实施方式的背光结构的背面图。 

图5是表示本发明的第四实施方式的背光结构的背面图。 

图6是表示本发明的第五实施方式的背光结构的背面图。 

图7A是表示本发明的第六实施方式的背光结构的截面图。 

图7B是表示第六实施方式的背光结构的背面图。 

图8是表示现有的背光结构的截面图。 

附图标记说明：

1：光源模块；1a光源模块的安装基板；1b：光源模块的LED芯片；2：导光板；3：背面板；3a：背面板的突出部；3b：背面板的平坦面；3c：背面板的突出部的边缘；4：风扇安装板；4a：风扇安装板的前侧面；4b：风扇安装板的端部边缘；5：冷却风扇；7：冷却风路(第一通风路)；12：隔板；121～123：隔板；13、131：整流板；15：旁通风路(第二通风路)；16：第二冷却风路(第二 通风路)；31：突出部件。 

具体实施方式

图1A是示意性地表示具有本发明的第一实施方式的背光结构的液晶显示装置的截面图，图1B是图1A的液晶显示装置的背面图，图1C是图1A的液晶显示装置的正面图。 

该背光结构为边光型，具备：配置在液晶显示装置的上下两端边缘附近的光源模块1、1；配置在该光源模块1、1之间的导光板2；配置在光源模块1和导光板2的背面侧的金属制成的背面板3；隔着规定间隔配置在该背面板3的背面侧的风扇安装板4；以及安装在该风扇安装板4上的冷却风扇5。 

光源模块1具备沿液晶显示装置的宽度方向延伸的细长的安装基板1a以及多个作为光源的LED芯片1b，其中，所述多个LED芯片1b沿直线排列在该安装基板1a的与导光板2的端面相对的一侧的表面上。 

导光板2形成为使从光源模块1的LED芯片1b射入到上下两个端面的光从前面射出。在该导光板2的前面侧配置有液晶显示面板7.另外，在导光板2的背面侧配置有反射片8。 

背面板3形成为至少围着光源模块1、1的上下两个侧面，并且覆盖光源模块1、1和导光板2的背面。该背面板3的位于上下两端边缘的光源模块1、1的背面侧的部分形成向后方突出的突出部3a。另外，该背面板3的上下突出部3a之间的部分形成靠近导光板2的背面的平坦面3b。上述背面板3的突出部3a与光源模块1的配置位置对应，沿着背面板3的上下两端的边缘形成。 

风扇安装板4的宽度方向的尺寸与背面板3大致相同，另一方面，高度方向的尺寸比背面板的平坦面3b小。该风扇安装板4在前后方向上被配置在与背面板的突出部3a的后方端大致相同的位置，在该风扇安装板的前侧面4a与背面板的平坦面3b之间形成作为第一通风路的冷却风路11。在风扇安装板的上下两端边缘4b、4b与背面板的上下两侧的突出部3a、3a的与上述风扇安装板的上下两端边 缘4b、4b相对的边缘3c、3c之间，形成冷却风路11的排出口。 

冷却风扇5由轴流风扇形成，从设置在背面的吸入口吸入空气，并从设置在前面的吹出口将风吹出到冷却风路11内。 

如上所述，将各结构部分安装到背面板3而形成的背光结构被连接到支撑液晶显示面板7的塑料框9，由此构成液晶显示装置。 

具有上述结构的背光结构的液晶显示装置如下所述进行动作。即，当液晶显示装置的电源开关接收到接通输入时，未图示的电源电路启动并对光源模块1、1提供电力，由此，光源模块的多个LED芯片1b、1b、……发光。来自LED芯片1b、1b、……的出射光从导光板2的上下端面射入，在该导光板2内部传递并从前面射出。从导光板2的前面射出的光射入液晶显示面板7，与输入该液晶显示面板7的控制信号和图像信号对应地控制光的透射率，在画面上显示规定的图像。 

另一方面，随着液晶显示装置的启动，冷却风扇5进行动作，通过冷却风路11形成用箭头W1、W1表示的空气流。在此，伴随LED芯片1b、1b、……的发光而产生的热在安装基板1a中传递并集中到背面板的突出部3a，该热被通过冷却风路11的风接受并从排出口排出。背面板的突出部3a位于光源模块1的背面侧，因此能够高效率地集中LED芯片1b的热，另外，背面板的突出部3a具有突出形状而表面积较大，并且正迎着由冷却风路11引导的风，因此能够高效率地排出LED芯片1b的热，有效地冷却LED芯片1b。另外，进行散热的突出部3a由与形成冷却风路11的平坦部3b相同的部件形成，因此能得到较高冷却效率并且减少部件个数。另外，通过比以往少的部件个数将热从LED芯片1b传递到突出部3a，因此能够提高导热效率并提高冷却效率。 

并且，将风扇5安装到位于背面板的平坦面3b的背面侧的风扇安装板4上，并且在背面板的平坦面3b与风扇安装板4之间形成冷却风路11，因此尽管使用风扇5进行强制冷却，也能得到厚度较小的背光结构。 

另外，通过冷却风路11将风送到突出部3a来对突出部3a进行冷却，因此与以往安装冷却风扇来对散热片送风相比，能够减少冷却不均匀。从而，不需要为了防止冷却不均匀而增加冷却风扇的数量或使用大容量风扇，因此不用增加部件个数和成本就能提高冷却性能。 

如上所述，本实施方式的背光结构通过部件个数较少的简单结构就能够实现小型化并且得到良好的冷却性能，因此能够将发热量较大的高亮度LED用作光源。从而，能够实现将高亮度LED用作光源、可装载在大型电子装置中的背光结构。 

在第一实施方式的背光结构中，上述背面板的突出部3a也可以进行散热并容纳其他结构部件。图2是表示第一实施方式的变形例的背光结构的截面图。在变形例的背光结构中，光源模块沿安装基板1a的宽度方向(背光结构的前后方向)的尺寸大于第一实施方式中的尺寸，将该安装基板1a的背面部分配置在背面板的突出部3a的内侧。这样，即使使用宽度方向上的尺寸较大的光源模块1，也不会增大背面板3的前后方向的尺寸，能够得到厚度较小的小型背光结构。另外，将光源模块1的一部分容纳在接受来自冷却风扇5的风的突出部3a的内侧，由此能够进一步提高光源的冷却效率。 

图3是表示本发明的第二实施方式的背光结构的截面图。该背光结构除了背面板3不具有突出部而设置有截面为L字型的突出部件31以外，具有与第一实施方式相同的结构。对与第一实施方式相同的结构部分标注相同的参照编号。第二实施方式的背光结构将LED芯片1b的热传递到安装在背光板3的背面的上下两端边缘的单独的突出部件31，该突出部件31迎着来自冷却风扇5的风来进行散热。 

第二实施方式的背光结构的突出部件31与背面板3独立，因此导热效率比第一实施方式低，另外突出部件31为板状，因此散热面积比第一实施方式小，散热效率较低。因此导致光源的冷却效率比第一实施方式低。与此相对，第一实施方式的背光结构通过一体地形成为背面板3的一部分的突出部3a来进行散热，能够高效地将热从光源模块1传递到突出部3a，另外，能够通过较大的散热面积来高效率地散热，能够进一步减少部件个数，因此更为优选。 

图4是表示第三实施方式的背光结构的背面图。第三实施方式的背光结构除了在背面板3和风扇安装板4之间具备隔板12和整流板13以外，具有与第一实施方式相同的结构。对与第一实施方式相同的结构部分标注相同的参照编号，省略详细说明。 

在第三实施方式的背光结构中，在背面板的平坦面3b与面向该平坦面3b的风扇安装板4的内侧面之间固定有决定冷却风路11的4个隔板12。如图4所示，2个隔板12从冷却风扇5的两侧弯曲延伸向背面板的突出部3a的两端，将冷却风路11划定在该2个隔板12、12之间。在冷却风扇5的上侧和下侧形成2个冷却风路11。在通过隔板12划定的2个冷却风路11、11内分别设有2个整流板13。与隔板12相同，整流板13被固定在背面板的平坦面3b与风扇安装板4的内侧面之间。2个整流板13大致对称配置在冷却风路11内的左右两侧，形成为从冷却风扇5向背光板的突出部3a的方向相互远离。 

上述结构的背光结构通过用隔板12、12隔开的冷却风路11、11将来自冷却风扇5的风引导到背面板的突出部3a，并且通过整流板13、13调整风的流向，能够减少流动的损失。因此，能够高效率地将来自冷却风扇5的风引导到突出部3a进行散热，能够提高光源的冷却效率。 

图5是表示第四实施方式的背光结构的背面图。第四实施方式的背光结构除了隔板121的形状不同以外，具有与第三实施方式相同的结构。对与第三实施方式相同的结构部分标注相同的参照编号，省略详细说明。 

如图5所示，在第四实施方式的背光结构中，决定冷却风路11的4个隔板121、121、……从离开冷却风扇5的位置向风扇安装板4的四角呈放射状形成。由此，在位于冷却风扇5的左右两侧被上下隔板121、121夹着的区域中，形成有作为第二通风路的旁通风路15、15。该背光结构通过冷却风路11、11将来自冷却风扇5的风引导到背面板3的上下两侧的突出部3a、3a，并且通过旁通风路15、15将来自冷却风扇5的风引导到背面板3的左右两侧的边缘部。通过冷却 风扇5进行突出部3a的冷却的同时，还对背面板的平坦面3b、风扇安装板4进行冷却。 

图6是表示第五实施方式的背光结构的背面图。在第五实施方式的背光结构中，除了隔板122的形状不同、并且在背面板的平坦面3b与风扇安装板4之间安装有液晶面板驱动电路17和LED驱动电源电路18以外，具有与第四实施方式相同的结构。对与第四实施方式相同的结构部分标注相同的参照编号，省略详细说明。 

如图6所示，在第五实施方式的背光结构中，4个隔板122、122、……从靠近冷却风扇5的位置向风扇安装板4的四角呈放射状形成。通过该隔板122形成从冷却风扇5朝向背面板的上下两侧的突出部3a、3a的2个第一冷却风路11、11，并且形成从冷却风扇5朝向背面板的左右两侧端部的2个作为第二通风路的第二冷却风路16、16。在该2个第二冷却风路16、16中，分别配置有液晶面板驱动电路17和LED驱动电源电路18。该背光结构能够将来自冷却风扇5的风引导到第一冷却风路11、11来进行LED的冷却，同时引导到第二冷却风路16、16来进行液晶面板驱动电路17和LED驱动电源电路18的冷却。此外，本实施方式是将液晶面板驱动电路17和LED驱动电源电路18配置在第二冷却风路16、16内直接迎着风来进行冷却的方案，但是也可以将液晶面板驱动电路17和LED驱动电源电路18中的至少一个配置在风扇安装板4的背面中第二冷却风路16、16的背面侧的位置，通过风扇安装板4来进行冷却。 

图7A是表示第六实施方式的背光结构的截面图，图7B是第六实施方式的背光结构的背面图。在本实施方式中，对与第一实施方式相同的结构部分标注相同的参照编号，省略详细说明。 

在第六实施方式的背光结构中，将由西洛克风扇(sirocco fan)形成的2个冷却风扇51、51安装在风扇安装板4朝向背面板3一侧的面上，并且通过冷却风路11、11将来自2个冷却风扇51、51的风单独引导到背面板的突出部3a、3a。 

如图7B所示，2个冷却风扇51、51被安装在风扇安装板4的左右两侧的边缘附近、且在上下方向上大致中央的位置。从各冷却风 扇51的吹出口52的左右两端朝向背面板的突出部3a的左右两端分别设置2个隔板123、123。在该隔板123、123之间形成冷却风路11、11，在该冷却风路11、11中分别配置2个整流板131、131。 

本实施方式的背光结构将冷却风扇51、51容纳在背面板3与风扇安装板4之间的空隙内，由此使背面板3的背面平坦，能够美化外观，还能够进一步减少整体的厚度。通过使用西洛克风扇作为冷却风扇51，能够在确保风量的同时实现冷却风扇51的小型化。因此，不用牺牲光源的冷却性能就能够实现背光结构的进一步薄型化。 

在上述各实施方式中，将本发明的背光结构用于液晶显示面板来构成液晶显示装置，但是本发明的背光结构也可以用于其它图像显示装置的照明。另外，在光源模块中使用的光源不限于LED，也可以使用其它发光元件。 

产业上的可利用性

本发明能够用于液晶电视机、液晶监视器等液晶显示装置中的背光结构中，由光源模块的光源产生的热被传递到背面板的突出部，通过形成在风扇安装板与背面板的空隙间的第一通风路，将风从配置在背面板的突出部以外部分的背面侧上的冷却风扇引导到该突出部的表面，将光源的热排放到外部，因此即使通过冷却风扇进行强制冷却，也能用简单的结构得到小型的背光结构。 

Claims (8)

1.一种背光结构，其特征在于，具备：

光源模块，其具备多个光源；

导光板，其将从上述光源射入端面的光从前面射出；

背面板，其配置在上述光源模块和导光板的背面侧；

突出部，其是上述背面板的与上述光源模块相对的部分向后方突出而形成的，且容纳上述光源模块的一部分；

冷却风扇，其配置在上述背面板的突出部以外的部分的背面侧；

风扇安装板，其安装有上述冷却风扇，配置为与上述背面板之间形成空隙；以及

第一通风路，其形成在上述背面板与风扇安装板的空隙间，将来自上述冷却风扇的风引导到上述突出部的表面，使来自上述冷却风扇的风通过上述背面板的突出部的表面排出，

在上述风扇安装板的端边缘与形成于上述背面板上的上述突出部的与上述风扇安装板的端边缘相对的边缘之间，形成上述第一通风路的排出口，

由上述光源模块产生的热传递到上述突出部，并利用通过上述突出部的表面的风从上述排出口被排放到外部。

2.根据权利要求1所述的背光结构，其特征在于：

在上述背面板与风扇安装板之间具备决定第一通风路的隔板。

3.根据权利要求1所述的背光结构，其特征在于：

在上述风扇安装板上装有上述光源模块的驱动电路和显示面板的驱动电路中的至少一个。

4.根据权利要求1所述的背光结构，其特征在于：

在上述背面板与风扇安装板的空隙中，具备第二通风路，该第二通风路使来自上述冷却风扇的风通过上述背面板的突出部以外的部分的表面排出。

5.根据权利要求4所述的背光结构，其特征在于：

在上述背面板与风扇安装板之间，具备划定上述第一通风路和第二通风路的隔板。

6.根据权利要求4所述的背光结构，其特征在于：

在上述风扇安装板设有上述第二通风路的位置中，装有上述光源模块的驱动电路和显示面板的驱动电路中的至少一个。

7.根据权利要求1～6中的任一项所述的背光结构，其特征在于：

上述光源模块的光源是LED。

8.根据权利要求1～6中的任一项所述的背光结构，其特征在于：

上述冷却风扇是轴流风扇或西洛克风扇。

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