CN103336388A - 背光模组 - Google Patents

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黄冲
陈伟丰
张庞岭
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Abstract

本发明提供一种背光模组，包括：背板（2）、安装于背板（2）内的导光板（4）、安装于背板（2）上的背光源（6）及设置于背板（2）上的散热薄膜（220），所述散热薄膜（220）由石墨烯制成，其厚度为0.01～0.05mm。本发明的背光模组通过在背板上设置由石墨烯制成的散热薄膜，有效提高背光模组的散热效果，使散热薄膜平面方向整个表面热量分布均匀，消除局部热点；且石墨烯材料较轻，增加由石墨烯制成的散热薄膜也不会明显增加背光模组的重量。

Description

背光模组
技术领域
本发明涉及液晶显示领域，尤其涉及一种具有良好散热性能的背光模组。
背景技术
液晶显示装置（Liquid Crystal Display，LCD）具有机身薄、省电、无辐射等众多优点，得到了广泛的应用，如移动电话、个人数字助理（PDA）、数字相机、计算机屏幕或笔记本电脑屏幕等。
现有市场上的液晶显示装置大部分为背光型液晶显示装置，其包括壳体、设于壳体内的液晶面板及设于壳体内的背光模组（Backlight module）。传统的液晶面板的结构是由一彩色滤光片基板（Color Filter）、一薄膜晶体管阵列基板（Thin Film Transistor Array Substrate，TFT Array Substrate）以及一配置于两基板间的液晶层（Liquid Crystal Layer）所构成，其工作原理是通过在两片玻璃基板上施加驱动电压来控制液晶层的液晶分子的旋转，将背光模组的光线折射出来产生画面。由于液晶面板本身不发光，需要借由背光模组提供的光源来正常显示影像，因此，背光模组成为液晶显示装置的关键组件之一。背光模组依照光源入射位置的不同分成侧入式背光模组与直下式背光模组两种。直下式背光模组是将发光光源例如阴极萤光灯管(Cold CathodeFluorescent Lamp，CCFL)或发光二极管(Light Emitting Diode，LED)设置在液晶面板后方，直接形成面光源提供给液晶面板。而侧入式背光模组是将背光源LED灯条（Light bar）设于液晶面板侧后方的背板边缘处，LED灯条发出的光线从导光板（Light Guide Plate，LGP）一侧的入光面进入导光板，经反射和扩散后从导光板出光面射出，再经由光学膜片组，以形成面光源提供给液晶面板。
请参阅图1，侧入式背光模组包括：背板100、设置于背板100内的反射片200、设置于反射片200上的导光板300、设置于背板100内的背光源400、及设于背光源400与背板100之间的散热片500。背板100包括底板102及连接于底板102的侧板104，背光源400通过散热胶（未图示）安装于散热片500上，散热片500一般为铝板、铜板或石墨贴片，其通过螺钉固定于背板100的底板102上，背光源400发出的热量通过散热片500传递至背板100的底板102，通过背板100与外界的空气进行热交换散热。然而，由于散热胶的导热系数不高，进而导致背光模组的散热效果并不良好，影响背光模组的品质，且铝板、铜板等制成的散热片500较重，不利于背光模组轻量化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种背光模组，其结构简单，能够进一步优化散热效果。
为实现上述目的，本发明提供一种背光模组，包括：背板、安装于背板内的导光板、安装于背板上的背光源及设置于背板上的散热薄膜，所述散热薄膜由石墨烯制成，其厚度为0.01～0.05mm。
所述散热薄膜通过涂布的方式形成于所述背板上。
所述背板包括底板及垂直连接于底板的数个侧板，所述背光源安装于所述背板的一个侧板上。
所述散热薄膜为两个，分别形成于所述底板的上、下表面上，该散热薄膜在背光源长度方向上的幅宽大于或等于背光源的长度，在垂直于背光源长度方向上的幅宽为50～150mm。
所述散热薄膜为一个，其形成于所述底板的上表面或下表面上，该散热薄膜在背光源长度方向上的幅宽大于或等于背光源的长度，在垂直于背光源长度方向上的幅宽为50～150mm。
所述散热薄膜为单层或多层结构
所述散热薄膜为一个，其形成于所述设有背光源的侧板的远离背光源的表面上，该散热薄膜在背光源长度方向上的幅宽大于或等于背光源的长度，在垂直于背光源长度方向上的幅宽等于所述设有背光源的侧板的高度。
还包括设于底板与导光板之间的反射片及设于导光板上方的光学膜片组。
所述背光源为线性LED灯条，背板设有散热片，该背光源设于散热片上。
所述散热片由铝钣金制成。
本发明的有益效果：本发明的背光模组通过在背板上设置由石墨烯制成的散热薄膜，有效提高背光模组的散热效果，使散热薄膜平面方向整个表面热量分布均匀，消除局部热点；且石墨烯材料较轻，增加由石墨烯制成的散热薄膜也不会明显增加背光模组的重量。
为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。
附图中，
图1为现有的背光模组的结构示意图；
图2为本发明背光模组第一优选实施例的结构示意图；
图3为研究石墨烯厚度与散热效果关系的仿真模型；
图4为相同幅宽（150mm）下，石墨烯厚度与图3所示的仿真模型的最大温度关系图；
图5为LED灯与散热片材的仿真模型结构示意图；
图6为对应本发明第一优选实施例的涂布有石墨烯的散热片材与LED灯的仿真模型结构示意图；
图7为本发明背光模组第二优选实施例的结构示意图；
图8为对应本发明第二优选实施例的涂布有石墨烯的散热片材与LED灯的仿真模型结构示意图；
图9为本发明背光模组第三优选实施例的结构示意图；
图10为对应本发明第三优选实施例的涂布有石墨烯的散热片材与LED灯的仿真模型结构示意图；
图11为本发明背光模组第四优选实施例的结构示意图；
图12为对应本发明第四优选实施例的涂布有石墨烯的散热片材与LED灯的仿真模型结构示意图；
图13为本发明背光模组第五优选实施例的结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。
请参阅图2，为本发明背光模组的第一优选实施例的结构示意图，本发明提供的背光模组，包括：背板2、安装于背板2上的导光板4、安装于背板2内的背光源6及设置于背板2上的散热薄膜220，所述散热薄膜220由石墨烯制成，其可为单层或多层结构。所述散热薄膜220通过涂布的方式形成于所述背板2上。
石墨烯是一种新型材料，具有耐高温、热膨胀系数小，导热、导电性较好、摩擦系数小等优点，可以附在弯曲表面或不规则表面上；石墨烯散热具有较高的水平（平面方向）导热系数，可以将能量进行快速的平面方向的传导，使平面方向整个表面热量分布均匀，消除局部热点。单层石墨烯导热系数高达4000-6600W/m·K，高于导热石墨片、碳纳米管和金刚石，是目前发现的导热性能最好的材料，且石墨烯的密度相对金属材料较小，故而使用石墨烯代替金属材料散热达到相同的散热效果时，可以有效减轻所用导热材料的重量。请参阅下表，为现有常用导热材料的导热系数表。
Figure BDA00003519063500041
所述散热薄膜220的厚度可以由仿真实验分析得出，建立如图3所示仿真模型，由LED灯、石墨烯层与散热片材组成，其中散热片材为呈“L”形的铝合金，其型号为：6063，该散热片材包括一竖直部30及一水平部32，LED灯安装于竖直部30上，石墨烯层涂布于散热片材水平部底部，其中，竖直部30的高度为55mm，水平部32的长度为150mm，散热片材的厚度为1.5mm，在功率密度（Power density）为0.08W/mm，石墨烯辐射ε=0.95，石墨烯层幅宽为150mm的条件下，调节石墨烯层厚度并进行计算各厚度对应的仿真模型的最大温度，对应绘制曲线图，得到图4。
值得注意的是，由于石墨烯可能因产品晶格缺陷及厚度堆叠因素，实际K值预计并不能达到理论的4000w/m.k以上，同时因厚度堆叠关系，z方向K值预估亦受影响；故本仿真模型中K值以如下值进行可行性分析：
x，y方向（平面方向）K=3000W/m.K，z方向（厚度方向）K=35W/m.K。
请参阅图4，为通过实验得出的在相同幅宽（150mm）下，石墨烯厚度与图3所示的仿真模型的最大温度关系图，由该图可知，涂布厚度大于0.1mm时，温度下降趋于平缓。故优选的厚度为0.01～0.05mm。
因此本实施例中，所述散热薄膜220的厚度为0.01～0.05mm。
所述背板2包括底板22及垂直连接于底板22的数个侧板24，所述背光源6安装于所述背板2的一个侧板24上，进而形成侧入式背光模组。
在本实施例中，所述散热薄膜220为两个，分别形成于所述底板22的上、下表面222、224上，所述散热薄膜220在背光源6长度方向上的幅宽大于或等于背光源6的长度，在垂直于背光源6长度方向上的幅宽为50～150mm，优选的，所述散热薄膜220在背光源6长度方向上的幅宽等于该方向上底板22的宽度，即，在该方向上，所述散热薄膜220涂满整个底板22。
现利用仿真模型说明本实施例中的散热薄膜设置方式可以达到较好的技术效果。
请参阅图5，建立一LED灯与散热片材的仿真模型，其中散热片材为呈“L”形的铝合金，其型号为：6063，该散热片材包括一竖直部30及一水平部32，LED灯安装于竖直部30上，其中，竖直部30的高度为55mm，水平部32的长度为150mm，散热片材的厚度为1.5mm，在功率密度（Power density）为0.08W/mm，下进行仿真计算，该仿真模型的最大温度Tpad(max)为73.3℃(环温：25℃)。
请参阅图6，在图5所示的散热片材水平部32的两个表面分别涂布厚度为0.1mm，幅宽为150mm的石墨烯层，在环温：25℃，Power density=0.08W/mm，石墨烯辐射ε=0.95，石墨烯K值选取为：x，y方向（平面方向）K=3000W/m.K，z方向（厚度方向）K=35W/m.K的条件下，进行仿真计算得到，该仿真模型的最大温度Tpad(max)为50.5℃。相比图5所示的没有涂布石墨烯层的仿真模型，其最大温度降低22.8℃。可见，本实施例的背光模组的散热性明显优于现有的背光模组的散热性。
值得一提的是，在本实施例中，背光模组还包括设于底板22与导光板4之间的反射片7及设于导光板4上方的光学膜片组9。所述背光源6为线性LED灯条。
请参阅图7，为本发明背光模组的第二优选实施例的结构示意图，在本实施例中，所述散热薄膜220为一个，其形成于所述底板22的上表面222上。
在本实施例中，所述散热薄膜220的厚度为0.01～0.05mm；所述散热薄膜220在背光源6长度方向上的幅宽大于或等于背光源6的长度，在垂直于背光源6长度方向上的幅宽为50～150mm，优选的，所述散热薄膜220在背光源6长度方向上的幅宽等于该方向上底板22的宽度，即，在该方向上，所述散热薄膜220涂满整个底板22。
同样利用仿真模型说明本实施例中的散热薄膜设置方式可以达到较好的技术效果。
请参阅图8，为对应本发明第二优选实施例的仿真计算，在图5所示的散热片材水平部32的上表面涂布厚度为0.1mm，幅宽为150mm的石墨烯层，在环温：25℃，Power density=0.08W/mm，石墨烯辐射ε=0.95，石墨烯K值选取为：x，y方向（平面方向）K=3000W/m.K，z方向（厚度方向）K=35W/m.K的条件下，进行仿真计算得到，该仿真模型的最大温度Tpad(max)为58.3℃。相比图5所示的没有涂布石墨烯层的仿真模型，其最大温度降低15.0℃。可见，本实施例的背光模组的散热性同样优于现有的背光模组的散热性。
请参阅图9，为本发明背光模组的第三优选实施例的结构示意图，在本实施例中，所述散热薄膜220为一个，其形成于所述底板22的下表面224上。
在本实施例中，所述散热薄膜220的厚度为0.01～0.05mm；所述散热薄膜220在背光源6长度方向上的幅宽大于或等于背光源6的长度，在垂直于背光源6长度方向上的幅宽为50～150mm，优选的，所述散热薄膜220在背光源6长度方向上的幅宽等于该方向上底板22的宽度，即，在该方向上，所述散热薄膜220涂满整个底板22。
同样利用仿真模型说明本实施例中的散热薄膜设置方式可以达到较好的技术效果。
请参阅图10，为对应本发明第三优选实施例的仿真计算，在图5所示的散热片材水平部32的下表面涂布厚度为0.1mm，幅宽为150mm的石墨烯层，在环温：25℃，Power density=0.08W/mm，石墨烯辐射ε=0.95，石墨烯K值选取为：x，y方向（平面方向）K=3000W/m.K，z方向（厚度方向）K=35W/m.K的条件下，进行仿真计算得到，该仿真模型的最大温度Tpad(max)为58.3℃。相比图5所示的没有涂布石墨烯层的仿真模型，其最大温度降低15.0℃。可见，本实施例的背光模组的散热性同样优于现有的背光模组的散热性。
请参阅图11，为本发明背光模组的第四优选实施例的结构示意图，在本实施例中，所述散热薄膜220’为一个，其形成于所述侧板24的远离背光源6的表面242上，该散热薄膜220’的厚度为0.01～0.05mm；所述散热薄膜220在背光源6长度方向上的幅宽大于或等于背光源6的长度，在垂直于背光源6长度方向上的幅宽等于所述设有背光源6的侧板24的高度，优选的，所述散热薄膜220在背光源6长度方向上的幅宽等于该方向上侧板24的宽度，即，在本实施例中，所述散热薄膜220涂满整个设有背光源6的侧板24。
请参阅图12，为对应本发明第四优选实施例的仿真计算，在图5所示的散热片材竖直部30的外表面涂布厚度为0.1mm，幅宽为55mm的石墨烯层，在环温：25℃，Power density=0.08W/mm，石墨烯辐射ε=0.95，石墨烯K值选取为：x，y方向（平面方向）K=3000W/m.K，z方向（厚度方向）K=35W/m.K的条件下，进行仿真计算得到，该仿真模型的最大温度Tpad(max)为70.8℃。相比图5所示的没有涂布石墨烯层的仿真模型，其最大温度降低2.5℃。可见，本实施例的背光模组的散热性同样优于现有的背光模组的散热性。
请参阅图13，为本发明背光模组的第五优选实施例的结构示意图，在本实施例中，所述散热薄膜220为一个，其形成于所述底板22的下表面224上，所述散热薄膜220的厚度为0.01～0.05mm；所述散热薄膜220在背光源6长度方向上的幅宽大于或等于背光源6的长度，在垂直于背光源6长度方向上的幅宽为50～150mm，优选的，所述散热薄膜220在背光源6长度方向上的幅宽等于该方向上底板22的宽度，即，在该方向上，所述散热薄膜220涂满整个底板22；且该背光模组还包括设于背板2上的散热片26，所述背光源6安装于该散热片26上。所述散热片26由铝钣金制成。
参考本发明背光模组的第五优选实施例的结构，应用于55寸液晶显示装置用背光模组，实测其对应温度值，无散热薄膜时，其最大温度为71.2℃；有散热薄膜（厚度0.05mm，幅宽100mm）时，其最大温度为64.2℃，故而实际使用中能有效降低背光模组温度，提升背光模组品质。
综上所述，本发明的背光模组通过在背板上设置由石墨烯制成的散热薄膜，有效提高背光模组的散热效果，使散热薄膜平面方向整个表面热量分布均匀，消除局部热点；且石墨烯材料较轻，增加由石墨烯制成的散热薄膜也不会明显增加背光模组的重量。
以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种背光模组，其特征在于，包括：背板（2）、安装于背板（2）内的导光板（4）、安装于背板（2）上的背光源（6）及设置于背板（2）上的散热薄膜（220），所述散热薄膜（220）由石墨烯制成，其厚度为0.01～0.05mm。
2.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述散热薄膜（220）通过涂布的方式形成于所述背板（2）上。
3.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述背板（2）包括底板（22）及垂直连接于底板（22）的数个侧板（24），所述背光源（6）安装于所述背板（2）的一个侧板（24）上。
4.如权利要求3所述的背光模组，其特征在于，所述散热薄膜（220）为两个，分别形成于所述底板（22）的上、下表面（222、224）上，该散热薄膜（220）在背光源（6）长度方向上的幅宽大于或等于背光源（6）的长度，在垂直于背光源（6）长度方向上的幅宽为50～150mm。
5.如权利要求3所述的背光模组，其特征在于，所述散热薄膜（220）为一个，其形成于所述底板（22）的上表面（222）或下表面（224）上，该散热薄膜（220）在背光源（6）长度方向上的幅宽大于或等于背光源（6）的长度，在垂直于背光源（6）长度方向上的幅宽为50～150mm。
6.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述散热薄膜（220）为单层或多层结构。
7.如权利要求3所述的背光模组，其特征在于，所述散热薄膜（220’）为一个，其形成于所述设有背光源（6）的侧板（24）的远离背光源（6）的表面（242）上，该散热薄膜（220’）在背光源（6）长度方向上的幅宽大于或等于背光源（6）的长度，在垂直于背光源（6）长度方向上的幅宽等于所述设有背光源（6）的侧板（24）的高度。
8.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于，还包括设于底板（22）与导光板（4）之间的反射片（7）及设于导光板（4）上方的光学膜片组（9）。
9.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述背光源（6）为线性LED灯条，背板（2）设有散热片（26），该背光源（6）设于散热片（26）上。
10.如权利要求9所述的背光模组，其特征在于，所述散热片（26）由铝钣金制成。
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