CN1690804A - 具有冷却部件的背光单元 - Google Patents

Abstract

一种背光单元，包括：灯罩、容纳在其中的多个长条形灯和具有吸热部分和散热部分的冷却部件。所述吸热部分包括具有光反射功能并且与长条形灯间隔排列的多个长条形吸热部分。所述散热部分从吸热部分的长条形吸热部分延伸出并且安设在灯罩外面。所述冷却部件具有散热功能以及发光辅助功能。

Description

具有冷却部件的背光单元

技术领域

本发明涉及一种直接发光型背光单元，在所述直接发光型背光单元中光源被排列在背光单元的发光表面的后侧。本发明还涉及一种包含这种背光单元的LCD设备。

背景技术

背光单元在本领域中公知为平面的发光装置。所述背光单元通常分为两类。第一种类型是直接发射单元，在所述直接发射单元中多个光源(即，灯)被排列在背光单元的发光表面的后侧。第二种类型是边缘光发射单元，在所述边缘光发射单元中光源所发射出的光被光学导板朝着发光表面的方向引导。同边缘光发射类型的背光单元相比，直接发射单元具有一个较大的发光表面且由此能够获得较高的亮度。由于具有这些优点，因此直接发射单元特别适合于用在大屏幕LCD设备中。

图15是示出常规的直接发射型背光单元的结构的剖视图。正如图中所示的那样，背光单元201在其中包括：反射板211、多个灯212、灯支撑底座215、漫射板216、光学薄板217和背光框架218。所述灯212在一端被连接到反相器213，而在另一端被连接到回流基板214a。通过回流电缆214b向回流基板214a上施加地电位。从灯212发射出的一部分的光被直接照射到漫射板216上，而其它部分的光被反射板211反射出去，接着被照射到漫射板216上。漫射板216的外表面通常限定了背光单元201的发光表面。

图16是描绘包括背光单元201的LCD设备200的剖视图。在所述LCD设备中，液晶面板202通过各自的TCP(带载板封装件)206而连接到X向驱动电路204和Y向驱动电路205。所述面板202被夹紧并保持在遮蔽前框203和背光单元201之间。所述液晶面板202被安装在背光单元201的发光表面上，或者更精确来讲，是被安装在其光学薄板217上。所述面板202控制由背光单元201所发射出的背光的传输，以借此显示期望的图像。

在背光单元201中，所述灯212被置于反射板211和漫射板216之间。因此，灯212所产生的热量几乎不会被照射到外面。灯212所产生的热量使漫射板216加热。由于安装在了漫射板216上，因此液晶面板202被它从外面接收的热量而加热，而且也被从漫射板216照射出的热量而加热。因此，在LCD设备200中，液晶面板202可能会被加热直至不期望的温度，尤其是在较高温度的环境下，并且可能会导致无法显示期望质量的图像。换言之，所述LCD设备200可能由于背光单元，而使其额定工作温度降低。

正如在多数情况下那样，灯212呈现了温度特性。也就是说，所述灯212的发光效率随着温度升高而增高，在规定的温度下到达峰值效率，并且随着温度从规定温度的下降而降低。故而，在背光单元201中，存在这样一个问题，即：灯212当它们的工作温度升高超过规定温度时，将由于它们产生的热量而导致发光效率降低。所背光单元201还有另一个问题，即：当在高温下使用灯212时，灯因热量而受损，并由此灯的使用寿命缩短了。正如到现在为止所述的那样，背光单元201因灯212自身散发出的热量而存在问题。

例如，在日本专利申请公报2002-196326、2003-84280和8(1996)-29785中描述了散发背光单元的灯212所产生的热量的各种技术。在专利申请公报2002-196326中所描述的技术是：通过在设于灯212后侧的反射板211中形成的通气孔来散发灯212的热量。在专利申请公报2003-84280中所描述的技术是：经由使灯212与反射板211相接触的散热体、从反射板211散发该灯212的热量。在公报8-29785中所描述的是：如图17中所示，在漫射板216与灯212之间提供具有条状部件219的透明基板220，所述条状部件219具有相对高的导热率，并且通过散热部件221来散发透明基板220中吸收的热量。

图18是平行于图16中的Y-Z水平面截取的剖面图，并且示出了正在组装的LCD设备200。人们期望在LCD设备200中将LCD设备的框的宽度(在图18中的宽度D)缩小以便LCD设备200可以变得更小而不会缩小有效的显示区域。为此，在LCD设备200中将TCP 206弯曲以便在背光单元201的反射板211附近的背光单元201后侧上安设X方向驱动电路204和Y方向驱动电路205。然而，在这种结构中，如果正如在公报2002-196326和2003-84280中描述的情形那样、热量是从反射板211散发出来的，那么X方向驱动电路204和Y方向驱动电路205将会受热，由此降低了驱动电路204和205的可靠性。如果在漫射板216和灯212之间提供具有条状部件的透明基板，正如在公报8-29785中描述的情形那样，将会减弱发光表面上的亮度。

另一种类型的背光单元也是公知的。这种类型称作双表面背光单元，它除了在正面上具有发光表面之外还在其后侧上具有另一个发光表面。例如，在日本专利申请公报2000-338483中描述了一种双表面背光单元。图19是在其中描述的双表面背光单元201a的剖视图。所述双表面背光单元201a包括：前面部分和后面部分，这两部分相对于灯212而言是对称的。前面部分和后面部分中的每一个都具有灯支撑基座215、漫射板216、光学薄板217和背光框架218。所述双表面背光单元201a没有对应于与漫射板216相对的反射板211(图15)的组件。成一行排列的灯212通过这两个发光表面来进行发光。

在双表面背光单元201a中，从灯212产生的热量存在像在单表面背光单元201情形下一样的问题。与公报2002-196326和2003-84280中所描述的背光单元不同的是，由于在灯212的后侧上没有反射板211，因而双表面背光单元201a无法采用从后侧散发热量的结构。如果像在公报8-29785中所描述的情形那样、双表面背光单元201a具有在漫射板216和灯212之间提供的透明基板220，那么发光表面上的发光效率将类似于上述的单侧背光单元210的那样降低。

发明内容

鉴于如上所述的常规背光单元中的问题，本发明的一个目的是提供一种能解决常规背光单元中的问题的背光单元。更具体而言，本发明的一个目的是提供一种能够散发从光源产生的热量同时即使是热量未从背光单元的后侧散发出去也能够防止发光表面上的发光效率降低的背光单元。

本发明提供了一种背光单元，包括：灯罩，其具有位于灯罩正面上的透光率板；容纳在灯罩中的至少一个灯，用于通过透光率板来朝着灯罩外面的方向发光；具有容纳在灯罩中的吸热部分和从吸热部分向灯罩外面延伸出的散热部分的冷却部件，用于将吸热部分所吸收的热量散发到灯罩外面。

依照本发明的背光单元，冷却部件散发灯所产生的热量，从而在不利用背光单元的后侧的情况下改善背光单元的发光效率。

通过参考附图阅读下列说明，本发明的上述及其它目的、特征和优点将更加明显。

附图说明

图1是示出根据本发明第一实施例的背光单元的剖视图；

图2是举例说明包括图1中所示的背光单元的LCD设备的结构的剖视图；

图3是在Z轴方向上观察到的图1中所示的背光单元的顶视图；

图4是描绘根据本发明第二实施例的背光单元的结构的顶视图；

图5是示出根据本发明第三实施例的背光单元的结构的顶视图；

图6是示出根据本发明第四实施例的背光单元的结构的顶视图；

图7是举例说明根据本发明第五实施例的背光单元的结构的顶视图；

图8是描绘根据本发明第六实施例的背光单元的结构的顶视图；

图9是示出根据本发明第七实施例的背光单元的结构的剖视图；

图10是具有置于外罩外面的吸热器(heat sink)的背光单元的顶视图；

图11是其外罩具有通气孔的背光单元的顶视图；

图12是通过外罩散发热量的背光单元的顶视图；

图13是具有充满液体的吸热部件的背光单元的顶视图；

图14是背光单元的顶视图，所述背光单元的外罩具有通气孔而没有回流基板；

图15是举例说明常规背光单元的结构的剖视图；

图16是描绘普通类型的LCD设备的剖视图；

图17是示出在日本专利申请公报8-29785中描述的常规背光单元的剖面图；

图18是示出图16中所示的LCD设备的结构的剖面图；和

图19是常规双表面背光单元的剖视图。

具体实施方式

现在将参照附图详细描述本发明的实施例。

图1是示出根据本发明第一实施例的双表面背光单元101的剖视图。所述双表面背光单元101包括前面部分和后面部分，这两部分相对于灯112而言是对称的。前面部分和后面部分中的每一个都具有灯支撑基座115、漫射板116、光学薄板117和背光框架118。所述双表面背光单元101不同于常规双表面背光单元201a(图19)，因为它具有散热部件119。将所述散热部件119用作冷却装置。图2是包括双表面背光单元101的LCD设备100的剖视图。所述LCD设备100除具有双表面背光单元101之外还具有一对液晶面板102和一对前遮罩103。在背光单101的前面和后面部分中，所述前遮罩103固持液晶面板102

如图1所示，将灯112用作背光单元101的光源。所述灯112在其中一端上连接于反相器113，所述反相器向灯112施加约1000V-1600V的交流电压，通常被称为光激发电压。所述灯112在另一端通过回流基板114a和回流电缆114b接地。所述漫射板116限定背光单元101的发光表面。所述漫射板116使从灯112发出的光在强度上变得稍微均匀，然后输出所述光。所述光学薄板117配备有漫射薄板、透镜薄板、反射极化膜等等。这些部件还使从发光表面(即，漫射板116)供应的光更均匀并输出所述光。

图3是在Z轴方向上观察到的、图1中所示的背光单元101的顶视图。在图3中没有图示出漫射板116、光学薄板117和背光框架18。散热部件119由具有高级导热性的材料制成。所述散热部件119可以由诸如铜之类的金属制成。它可以是充满用于导热的液体的导管(管形部件)。作为选择，它还可以是真空充满少量液体的密封导管的导热管并且在内壁上具有毛细结构。所述散热部件119连同灯112一起都由灯支撑基座115来支撑。

所述散热部件119具有两个杆状部分119a。所述杆状部分119a基本上与灯112相平行地延伸。每个杆状部分119a都在两个相邻的灯112之间延伸。将光学膜卷绕每个杆状部分119a。因此，每个杆状部分119a的表面能够散射或反射光。作为替代，可以将光学涂层加到每个杆状部分119a上。不论在哪种情况下，散热部件119的影子都不出现在任一漫射板116上。每个杆状部分119a在X轴方向上延伸，其一端伸出到灯支撑基座115的外面。所述杆状部分119a在灯支撑基座115外面通过耦合部件119b彼此相连。

在第一实施例中，散热部件119的杆状部分119a吸收从灯112产生的热量。因此，热量被导入到在由灯支撑基座115、反射板111和前面和后面漫射板116限定的灯罩外面提供的耦合部件119b中，并且通过充当散热部件的耦合部件119b被散发到灯罩外面。因此，在双表面背光单元100中，其中热量趋向于填进灯罩中，可以防止灯罩中的温度上升。由此，灯罩中的温度能够保持在使灯112具有高发光效率的范围之内。这有助于提高背光单元101的发光表面上的亮度。这还可以降低导入到安装在漫射板116上的液晶面板102中的热量。因此，具有背光单元101的LCD设备100能够显示高质量的图像。

如果正如在公报2002-196326中描述的那样、反射板具有用于散热的通气孔，那么灰尘或异物就可能会通过这些孔进入灯罩中。第一实施例能够从灯罩散发热量，而不必在反射板中形成通气孔。由此，灰尘和异物都不会进入灯罩中。由此，所述背光单元101未降低LCD设备100显示的图像的质量。如果如公报2003-84280中所描述的那样、提供一个将反射板和灯相接触的散热体，如果周围温度相对地低的话，则灯的温度可以非常低。在第一实施例中，即使周围温度低，也不会过度地冷却灯112。这是因为散热部件119不是与灯112相接触设置的。

正如之前描述的那样，在公报8-29785中所描述的技术当中，在漫射板和灯之间提供具有较高导热性的条状部件。所述条状部件不可避免地降低了背光单元的发光表面上的亮度。在第一实施例中，灯支撑基座115支撑灯112以及与灯112相平行延伸并与此交替的散热部件119。另外，将散热部件119的杆状部件119表面处理成能够反射或散射来自灯112的光。因此，背光单元101的发光表面上的亮度没有降低。相反，杆状部件119a增强了照射到漫射板116上的光。这增加了两个发光表面上的亮度。因此，散热部件119对发光表面上的亮度均匀度方面的不利影响是很小的。

类似于举例说明第一实施例的图3，图4以顶视图的形式示出了在Z轴方向上观察到的、根据本发明第二实施例的背光单元101a。在第二实施例中，将吸热器120安全固定于散热部件119的耦合部件119b上并且设置在灯罩外面。所述吸热器120是散热部件并且是由诸如铝或铜之类的制成金属制成的。在背光单元101a中，主要通过吸热器120从灯罩散发热量。由于附着在散热部件119上，因此吸热器120能够提高散热部件119的散热效率。

图5是示出在Z轴方向上观察到的根据本发明第三实施例的背光单元101b的顶视图。除了散热部件119具有环形形状或是环形部件之外，第三实施例类似于第二实施例。散热部件119的杆状部分119a在其两端通过放在灯罩外的耦合部件119b而相互连接。所述耦合部件119b在X轴方向上、在每个杆状部分119a的两端附着于散热器120上。在第三实施例中，正如在X轴方向上那样，通过散热部件119的两端从灯罩散发热量。由此，散热效率比第二实施例中的更高。

图6是以顶视图的形式示出在Z轴方向上观察到的根据本发明第四实施例的背光单元101c的顶视图。除了吸热器120是在Y轴方向上排列在一端上的之外，第四实施例类似于第二实施例。散热部件119除杆状部分119a和耦合部件119b之外还具有弯曲部分119c。弯曲部分119c的自由端耦合于吸热器120。由此，正如在Z轴方向上观察到的那样，散热部件119在水平面中蜿蜒。在这样所配置的第四实施例中，可以在Y轴方向上将热量从灯罩散发出去。由于散热部件119的弯曲部分119c在Y轴方向上延伸并且在X轴方向上与耦合部件119b相隔开，因此比弯曲部分119c在与耦合部件119b同一侧的Y轴方向上延伸的情形下更加有效地消散热量。

图7是以顶视图的形式示出在Z轴方向上观察到的、根据本发明第五实施例的背光单元101d的顶视图。除两点之外，第五实施例类似于第三实施例。第一，环状散热部件119从灯罩伸出。第二，散热器120是在Y轴方向上排列在单元101d的一端上的。第五实施例获得了与第四实施例相类似的优点。

图8是示出在Z轴方向上观察到的、根据本发明第六实施例的背光单元101e的顶视图。除了散热部件119充当电源的回流基板114a和回流电缆114b之外，第六实施例类似于第五实施例。在第六实施例中，散热部件119由电导电材料构成。所述灯112在其中一端上连接于反相器113，而在另一端上穿过散热部件119接地。因此，既不需要为电源提供回流基板114a也不需要提供回流电缆114b。换言之，第六实施例是有利的，因为能够减少组件的数目。

图9是示出根据本发明第七实施例的背光单元101f的剖视图。除了从单个发光表面发光的单侧背光单元之外，第七实施例类似于第一实施例。在Z轴方向上所示出的结构类似于图3中所示的第一实施例。在第七实施例中，来自灯112的热量主要是在散热部件119中被吸收，继而从灯罩散发出去。由此，在背光单元101f中，热量是比在没有提供散热部件119的情况下更少量从与漫射板116相对的反射板111和光学薄板117散发出去的。

在具有单侧背光单元的大多数LCD设备中，将X方向驱动电路204和Y轴方向驱动电路205排列在反射板111的后侧上，正如在图18中举例说明的那样。在第七实施例中，即在背光单元101f中，能够减少从反射板111散发的热量。由此，在其中并入背光单元101f的LCD设备不存在X方向驱动电路204和Y轴方向驱动电路205受热的问题。另外，由于还减少了从光学薄板117散发的热量，因此就能避免与液晶面板202的热量相牵连的不正常工作。

可以将经由散热部件119从灯罩散发的热量释放到大气中去，正如将在下文中描述的那样。在具有图5的结构的背光单元的情况下，在X轴方向上于散热部件119的两端上装配的吸热器120被露在LCD设备的背光框架18或外罩121的外面，正如在图10中所举例说明的那样。外罩121是由LCD设备的屏蔽前部203(图16)来限定的。在这种结构中，散热器120暴露于大气中，并且可以将灯罩中的热量从背光单元101g散发出去。

作为选择，如图11所示，LCD设备的外罩121可以具有通气孔122。然后，可以将通过通气孔122进入的空气加到吸热器120上。如果背光单元具有图7的结构并且没有吸热器120，那么正如在图12中举例说明的那样，可以在LCD设备的外罩和散热部件119之间提供接触面123。继而，热量能够通过接触面123从灯罩被散发到大气中。在这种情况下，人们期望所述外罩121是由具有诸如铝、SUS、铁或铜之类的高导热率金属制成的。由于没有吸热器120，因而背光单元也可以由更少的部分组成。

图13是在Z轴方向上观察到的背光单元101j的顶视图。背光单元101j的散热部件119具有环形形状并且充满了液体。如图13所示，在散热部件119的适当部分上装配诸如泵124之类的用于循环液体的装置。由此，强制液体在散热部件119中循环。因此，能够以高效率将灯罩中的热量传导到吸热器中。

上述实施例可以以多种方式加以组合。例如，单侧背光单元，即第七实施例，可以包括具有与第一到第六实施例相类似的结构的散热部件119。此外，可以组合第三实施例和第六实施例以提供图14中所示的背光单元，在图14中空气通过通气孔122进入并且加到吸热器120上。应当注意，背光单元不限于这种供LCD设备中使用的背光单元，而是例如可以用作广告牌中的照明设备。

Claims (13)

1.一种背光单元，包括：

灯罩，其具有位于所述灯罩正面上的透光率板；

容纳在所述灯罩中的至少一个灯，用于通过所述透光率板来朝着所述灯罩外面的方向发光；

冷却部件，具有容纳在所述灯罩中的吸热部分，以及从所述吸热部分向所述灯罩外面延伸出的散热部分的，用于将所述吸热部分所吸收的热量散发到所述灯罩外面。

2.根据权利要求1所述的背光单元，其中所述吸热部分是与所述灯相平行地延伸的杆状部件或管形部件。

3.根据权利要求2所述的背光单元，其中所述吸热部件具有用于朝着所述透光率板的方向反射来自所述灯的光的反光表面。

4.根据权利要求2所述的背光单元，其中所述散热部分包括吸热器。

5.根据权利要求4所述的背光单元，其中所述吸热部分和所述散热部分两者都被设置成在其中容纳液体的导管。

6.根据权利要求1所述的背光单元，其中所述至少一个灯包括由支撑构件支撑的多个长条形灯，并且所述吸热部分包括由所述支撑构件支撑并且与所述多个长条形灯相间隔地排列的多个长条形吸热部分。

7.根据权利要求6所述的背光单元，其中所述散热部分别把位于所述长条形吸热部分的两端上的所述多个长条形吸热部分耦合在一起。

8.根据权利要求6所述的背光单元，其中所述散热部分分别把位于所述长条形吸热部分的相应一端上的所述多个长条形吸热部分耦合在一起。

9.根据权利要求1所述的背光单元，其中所述吸热部分是导电的，并且具有连接于反相器的第一端和经由所述散热部分接地的第二端。

10.根据权利要求1所述的背光单元，其中所述背光单元是双面背光单元，并且所述灯罩包括一对彼此相对的透光率板。

11.一种包括根据权利要求1所述的背光单元和安装在所述透光率板附近的所述背光单元上的液晶面板的液晶显示器(LCD)装置。

12.根据权利要求11所述的LCD设备，其中所述散热部分被安设在所述LCD设备的外罩的外面。

13.根据权利要求11所述的LCD设备，其中所述散热部件被安设在所述LCD设备的外罩的内部，并且所述LCD设备的所述外罩具有通气孔。

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