DE102005051628B4

DE102005051628B4 - Hintergrundbeleuchtungseinheit und Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE102005051628B4
Application number: DE102005051628A
Authority: DE
Inventors: In Suk Jeong; Gi Bin Kim; Tae Woo Kim
Original assignee: LG Display Co Ltd
Current assignee: LG Display Co Ltd
Priority date: 2004-10-29
Filing date: 2005-10-27
Publication date: 2010-09-30
Anticipated expiration: 2025-10-28
Also published as: JP2006128129A; US7520637B2; DE102005063433B4; DE102005051628A1; JP4352038B2; US20060092666A1

Abstract

Hintergrundbeleuchtungseinheit für eine Flüssigkristalldisplay-(LCD)-Vorrichtung, aufweisend:
einen Gehäuseboden (120),
zumindest ein Wärmerohr (180), das an dem Gehäuseboden angeordnet ist,
eine Mehrzahl von Lichtquellen (170), die an dem zumindest einen Wärmerohr in festen Abständen befestigt sind,
eine reflektierende Folie (125) zum Reflektieren von Licht, das von den Lichtquellen (170) emittiert wird, und
einen Graphit-Streuer (127), der an der Unterseite der reflektierenden Folie angeordnet ist, zum Ableiten von Wärme, die von den Lichtquellen erzeugt wird,
wobei in dem zumindest einen Wärmerohr ein flüssiges Arbeitsfluid (186) zum Abführen der von den Lichtquellen erzeugten Wärme vorgesehen ist, und
wobei die reflektierende Folie und der Graphit-Streuer zwischen den Lichtquellen und dem zumindest einen Wärmerohr angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristall-Anzeige-(LCD)-Vorrichtung, und insbesondere eine Hintergrundbeleuchtungseinheit, die eine licht-emittierende Diode (LED) aufweist, und, eine LCD-Vorrichtung, an welcher die Hintergrundbeleuchtungseinheit montiert ist.
Ein Bildschirm (CRT), eine von flachen Anzeigevorrichtungen, wurde häufig für Monitore oder Vorrichtungen wie etwa einen Fernseher, eine Mess-Vorrichtung und ein Informationsterminal verwendet. Jedoch weist der CRT Beschränkungen im Bereich der Miniaturisierung und der Leichtigkeit im Gewicht aufgrund seiner großen Größe und seines hohen Gewichtes auf. Entsprechend sind Anzeigevorrichtungen wie etwa eine Flüssigkristall-Anzeige-(LCD)-Vorrichtung unter Verwendung eines elektro-optischen Effektes, ein Plasma-Anzeigepaneel (PDP) unter Verwendung einer Gasentladung und eine Elektolumineszenz-Anzeige-(ELD)-Vorrichtung unter Verwendung eines Elektro-Lumineszenzeffektes aktiv studiert worden, welche ein Ersatz für den CRT sein können.
Unter den Anzeigevorrichtungen ist die LCD-Vorrichtung am meisten studiert worden. Die LCD-Vorrichtung weist einen geringen Energieverbrauch, ein dünnes Profil und ein geringes Gewicht auf und ist hoch entwickelt, um sowohl in Monitoren für eine Desktop-Computer und eine Anzeigenvorrichtung mit großer Größe als auch in einem Labtop-Computer eingesetzt zu werden. Entsprechend steigen die Anforderungen für LCD-Vorrichtungen kontinuierlich.
Die LCD-Vorrichtung weist ein LCD-Paneel zum Anzeigen eines Bildes, einen Treiber-Teil zum Anlegen eines Treiber-Signals an das LCD-Paneel und eine Hintergrundbeleuchtungseinheit zum Bereitstellen einer Lichtquelle für das LCD-Paneel auf. Das LCD-Paneel weist ein erstes und ein zweites Glas-Substrat auf, die in einem vorbestimmten Abstand miteinander verbunden sind, und eine Flüssigkristall-Schicht, die zwischen dem ersten und dem zweiten Glas-Substrat ausgebildet ist.
Auf dem ersten Glas-Substrat (TFT-Matrix-Substrat) gibt es eine Mehrzahl von Gatter-Leitungen, die in einer ersten Richtung in festen Abständen angeordnet sind, eine Mehrzahl von Datenleitungen, die in einer zweiten Richtung senkrecht zu den Gatter-Leitungen in festen Abständen angeordnet sind, eine Mehrzahl von Pixel-Elektroden in jeweiligen Pixelbereichen, die durch die Gatter-Leitungen und die Datenleitungen in einer Art Matrix definiert sind, und eine Mehrzahl von Dünnfilm-Transistoren (TFTs), die in Antwort auf Signale an den Gatter-Leitungen zum Übertragen von Signalen an den Datenleitungen zu den Pixelelektroden schaltbar sind.
Das zweite Glas-Substrat (Farbfiltersubstrat) hat eine schwarze Matrixschicht zum Abschirmen von Licht aus Bereichen exklusive der Pixelbereiche, eine Farbfilterschicht (R, G, B) zum Anzeigen von Farben und eine gewöhnliche Elektrode zum Implementieren eines Bildes.
Das erste Glas-Substrat ist in einem vorbestimmten Abstand von dem zweiten Glas-Substrat durch Abstandshalter positioniert. Das erste und das zweite Glas-Substrat sind miteinander durch ein Dichtmittel verbunden, das einen Flüssigkristall-Einspritzeinlass aufweist. Dann wird Flüssigkristall durch den Flüssigkristall-Einspritzeinlass eingespritzt.
Unterdessen steuert die LCD-Vorrichtung die Durchlässigkeit von Umgebungslicht, um die Bild-Abbildung anzuzeigen. In dieser Hinsicht erfordert die LCD-Vorrichtung eine zusätzliche Lichtquelle wie etwa eine Hintergrundbeleuchtung. Die Hintergrundbeleuchtungen sind in einen Direkt-Typ und einen Rand-Typ entsprechend der Anordnung der Lampen klassifiziert.
Die LCD-Vorrichtung verwendet die Lichtquelle wie etwa eine Elektro-Lumineszenz (EL), eine licht-emittierende Diode (LED), eine kalte Katoden-Fluoreszenzlampe (CCFL) oder eine heiße Katoden-Fluoreszenzlampe (HCFL). Unter solchen Lichtquellen wird die CCFL mit einer langen Lebensdauer, einem geringen Energieverbrauch und einem dünne Profil als Lichtquelle für eine Farb-TFT-LCD-Vorrichtung mit großer Größe verwendet.
Im Fall der CCFL als Lichtquelle wird eine Fluoreszenz-Entladeröhre für einen Penning-Effekt verwendet, welcher durch Einspritzen eines Quecksilbergases, das Argon (Ar) und Neon (Ne) enthält, bei einer niedrigen Temperatur ausgebildet wird. Elektroden sind auch an beiden Enden der Fluoreszenz-Entladeröhre ausgebildet und die Katode ist in einer Plattenform ausgebildet. Wenn eine Spannung daran angelegt wird, kollidieren elektrische Ladungen innerhalb der Fluoreszenz-Entladeröhre mit der plattenförmigen Kathode wie eine Zerstäubung, wodurch sekundäre Elektroden erzeugt werden. Damit werden umliegende Elemente durch die sekundären Elektroden angeregt, wodurch ein Plasma erzeugt wird. Die umliegenden Elemente emittieren starke ultraviolette Strahlen und dann regen die ultravioletten Strahlen eine fluoreszierende Substanz an, wodurch sichtbare Strahlen emittiert werden.
In der Rand-Typ-Hintergrundbeleuchtung ist eine Lampeneinheit an einer Seite einer lichtführenden Platte ausgebildet. Im Allgemeinen wird der Rand-Typ bei relativ kleinen LCD-Vorrichtungen wie etwa den Monitoren von Labtop-Computern oder Desktop-Computern angewendet. Die Rand-Typ-Hintergrundbeleuchtung ist nützlich, um eine gleichmäßige Leuchtdichte, eine lange Lebensdauer und ein dünnes Profil der LCD-Vorrichtung zu erzielen.
Im Folgenden wird eine Rand-Typ-Hintergrundbeleuchtungseinheit aus dem Stand der Technik mit Bezugnahmen auf die anhängenden Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine Schnittansicht einer Rand-Typ-Hintergrundbeleuchtungseinheit mit einer Fluoreszenzlampe, gemäß dem Stand der Technik. Eine mögliche Ausführungsform einer Rand-Typ-Hintergrundbeleuchtung ist in der US 6,655,825 B2 offenbart.
Wie in 1 dargestellt, weist eine Rand-Typ-Hintergrundbeleuchtungseinheit aus dem Stand der Technik eine Fluoreszenzlampe 11, ein Lampengehäuse 12, eine Licht-Führungsplatte 13, eine reflektierende Folie 14, eine Licht-Diffusionsplatte 15, eine Prismafolie 16, eine Schutzfolie 17 und einen Hauptträger 18 auf. Eine Fluoreszenzsubstanz ist auf eine innere Fläche der Fluoreszenzlampe 11 zum Emittieren von Licht aufgetragen. Weiter fixiert das Lampengehäuse 12 die Fluoreszenzlampe 11 und konzentriert das Licht, das von der Fluoreszenzlampe 11 emittiert wird, in einer Richtung. Die Licht-Führungsplatte 13 stellt das von der Fluoreszenzlampe 11 emittierte Licht einer oberen Seite eines LCD-Paneels bereit, und die reflektierende Folie 14 ist unter der Licht-Führungsplatte 13 vorgesehen, um das Licht, das in eine gegenüberliegende Seite des LCD-Paneels strahlt, in Richtung der Licht-Führungsplatte 13 zu leiten. Die Licht-Diffusionsplatte 15 ist über der Licht-Führungsplatte 13 ausgebildet, um gleichmäßig das durch die Licht-Führungsplatte 13 geführte Licht gleichmäßig zu diffundieren. Auch ist die Prismafolie 16 über der Licht-Diffusionsplatte 15 ausgebildet, um das von der Licht-Diffusionsplatte 15 diffundierte Licht zu konzentrieren und um das konzentrierte Licht auf das LCD-Paneel zu übertragen. Die Schutzfolie 17 ist an einer oberen Seite der Prismaschicht 16 ausgebildet, um die Prismaschicht 16 zu schützen. Der Hauptträger 18 nimmt die oben genannten Elemente auf und fixiert diese.
In der oben erwähnten Hintergrundbeleuchtungseinheit wird das Licht, das von der Fluoreszenzlampe 11 emittiert wird, auf eine einfallende Fläche der Licht-Führungsplatte 13 konzentriert und dann passiert das konzentrierte Licht nacheinander durch die Licht-Führungsplatte 13, die Licht-Diffusionsplatte 15 und die Prismafolie 16, wodurch das Licht auf das LCD-Paneel übertragen wird. Jedoch weist die Hintergrundbeleuchtungseinheit unter Verwendung der Fluoreszenzlampe des Stands der Technik ein schlechtes Farb-Realisationsverhältnis aufgrund der Emissionscharakteristiken der Lichtquelle auf. Außerdem ist es schwer, eine Hintergrundbeleuchtungseinheit mit einer hohen Leuchtdichte zu erzielen, aufgrund der Beschränkungen in der Größe und der Kapazität der Fluoreszenzlampe.
Bei einem Trend von großen LCD-Vorrichtungen von 20 inch und mehr wird die Direkt-Typ-Hintergrundbeleuchtungseinheit aktiv weiterentwickelt, in welcher eine Mehrzahl von Lampen in Linien auf einer unteren Oberfläche einer Licht Diffusionsplatte bereitgestellt werden, wodurch eine gesamte Fläche eines LCD-Paneels direkt mit Licht illuminiert wird. Die Direkt-Typ-Hintergrundbeleuchtungseinheit, welche eine größere Lichteffizienz im Vergleich zu der Rand-Typ-Hintergrundbeleuchtungseinheit aufweist, wird für große LCD-Vorrichtungen verwendet, die eine hohe Leuchtdichte erfordern.
In der Zwischenzeit verwenden Rand-Typ- und Direkt-Typ-Hintergrundbeleuchtungseinheiten die Fluoreszenzlampen als Lichtquelle. Jedoch ist die Fluoreszenzlampe problematisch, da sie ein gesundheitsschädliches Gas erfordert. Das heißt, die Fluoreszenzlampe kann eine Umgebungs-Kontamination verursachen. Daher wurden neue Lichtquellen aktuell untersucht und studiert, welche die Umgebungskontamination verhindern können. Unter den neu entwickelten, verschiedenen Lichtquellen zieht eine LED (licht-emittierende Diode) große Aufmerksamkeit auf sich, da sie keine Umgebungskontamination aufweist, sie verschiedene Farben anzeigen kann und sie den Energieverbrauch reduziert.
Eine Direkt-Typ-Beleuchtungseinheit ist in der DE 102 45 871 A1 beschrieben. 2 ist eine Draufsicht einer vergleichbaren Direkt-Typ-Hintergrundbeleuchtungseinheit mit einer LED gemäß dem Stand der Technik. 3 ist eine Schnittansicht einer LCD-Vorrichtung, auf welcher eine Hintergrundbeleuchtungseinheit montiert ist, entlang der Linie I-I' in 2. Wie in 2 dargestellt, weist eine Hintergrundbeleuchtungseinheit mit einer LED gemäß dem Stand der Technik einen Gehäuseboden 20 (in 3 dargestellt), eine Mehrzahl von Metall-PCBs (gedruckte Schaltkreisplatinen) 75, eine Mehrzahl von roten R, grünen G und blauen B LEDs 70a, 70b und 70c und eine Mehrzahl von optischen Folien 50 auf (in 3 dargestellt).
Die Metall-PCBs 75 sind parallel zueinander auf dem Gehäuseboden 20 angeordnet. Dann sind die roten R, grünen G und blauen B LEDs 70a, 70b und 70c in festen Abständen auf jeder der Metall-PCBs 75 angeordnet. Ebenfalls sind die optischen Folien 50 auf den roten R, grünen G und blauen B LEDs 70a, 70b und 70c ausgebildet.
Die Hintergrundbeleuchtungseinheit mit den LEDs, die in 2 dargestellt ist, ist in einem Direkt-Typ ausgebildet, in welchem die LEDs 70a, 70b und 70c unter dem LCD-Paneel 40 ausgebildet sind (in 3 dargestellt). Wie in 3 dargestellt, weist die LCD-Vorrichtung, welche die Hintergrundbeleuchtungseinheit mit den LEDs gemäß dem Stand der Technik aufweist, den Gehäuseboden 20, die Metall-PCBs 75, die roten R, grünen G und blauen B LEDs 70a, 70b und 70c, die optischen Folien 50, das LCD-Paneel 40, ein Führungspaneel 60 und einen Gehäusedeckel 30 auf.
Die Metall-PCBs 75 sind auf dem Gehäuseboden 20 ausgebildet, wobei die Metall-PCBs 75 parallel ausgebildet sind. Dann sind die roten R, grünen G und blauen B LEDs 70a, 70b und 70c in festen Abständen auf jedem der Metall-PCBs 75 ausgebildet. Dann sind die optischen Folien 50 auf den LEDs 70 ausgebildet. Das LCD-Paneel 40 ist auf den optischen Folien 50 ausgebildet. Das Führungspaneel 60 trägt das LCD-Paneel 40 und die optischen Folien 50. Außerdem ist der Gehäusedeckel 30 an einem oberen Rand des LCD-Paneels 40 und an seitlichen Seiten des Führungspaneels 60 und des Gehäuseboden 20 vorgesehen. Jede der LEDs 70 weist einen Körper 73 und einen Licht-Emissionsteil 71 auf. Die reflektierende Folie 25 ist zwischen dem Körper 73 und dem Licht-Emissionsteil 71 ausgebildet.
Das Führungspaneel 60 hat eine vorstehende Struktur. Die vorstehende Struktur des Führungspaneels 60 ist zwischen den optischen Folien 50 und dem LCD-Paneel 40 positioniert, wodurch der vorbestimmte Abstand zwischen der optischen Folie 50 und dem LCD-Paneel 40 ausgebildet wird. Der Gehäuseboden 20 ist in dem vorbestimmten Abstand von der unteren Fläche der optischen Folien 50 positioniert. Damit ist es möglich, einen and zum Aufnehmen der Metall-PCBs 75 und der LEDs 70 zwischen dem Gehäuseboden 20 und den optischen Folien 50 bereitzustellen. Die Metall-PCBs 75 sind in festen Abständen ausgebildet. Die Metall-PCBs 75 helfen beim Ableiten von Wärme, die von den LEDs 70 emittiert werden.
Das LCD-Paneel 40 weist ein unteres und ein oberes Substrat auf, die in vorbestimmten Abständen miteinander verbunden sind, eine Flüssigkristallschicht (nicht dargestellt), die zwischen dem oberen und dem unteren Substrat ausgebildet ist, und eine obere und eine untere polarisierende Folie, die jeweils an einer äußeren Fläche des unteren und des oberen Substrats ausgebildet sind. Die optischen Folien 50 sind an einer ersten und einer zweiten Prismafolie und einer Licht-Diffusionsfolie ausgebildet.
Zum Anzeigen von Bildern auf dem LCD-Paneel 40 schaltet die Hintergrundbeleuchtungseinheit die LEDs 70 ein. In diesem Fall kann eine Spannung an allen roten R, grünen G und blauen B LEDs 70a, 70b und 70c angelegt werden, oder eine Spannung kann wahlweise an die roten R, grünen G und blauen B LEDs 70a, 70b und 70c angelegt werden. Damit wird das von den roten R, grünen G und blauen B LEDs emittierte Licht in dem Raum zwischen den optischen Folien 50 und den LEDs 70 farb-gemischt, wodurch die hintere Fläche des LCD-Paneels 40 mit dem gemischten Licht bestrahlt wird.
In der Hintergrundbeleuchtungseinheit mit den LEDs sind die LEDs 70 auf jeder der Metall-PCBs 75 montiert und jede der Metall-PCB 75 ist mit dem Gehäuseboden 20 verbunden. Im Vergleich mit einer CCFL (Kalt-Kathode-Fluoreszenzlampe) weist die LED 70 die geringere Lichteffizienz auf. Daher ist es notwendig, um die gewünschte Leuchtdichte an der gesamten Oberfläche des LCD-Paneel zu erreichen, den Energieverbrauch zu erhöhen. D. h., die LED 70 erzeugt mehr Wärme als die CCFL.
In der oben erwähnten Struktur wird die von den LED 70 generierte Wärme überwiegend zu den Metall-PCBs 75 geleitet und verteilt und wird dann durch den Gehäuseboden 20 nach außen abgeleitet. In diesem Fall sind die Metall-PCBs 75 aus Aluminium ausgebildet und der Gehäuseboden 20 ist aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung oder aus MCPET (Mikro-Polyethylen-Ether-Phthalein) ausgebildet.
Das Aluminium oder die Aluminiumlegierung hat einen Wärmeleitungs-Koeffizienten unter 100 W/mK und MCPET hat einen Wärmeleitungs-Koeffizienten von 0.2 W/mK. Damit ist es unmöglich, die von den LEDs 70 erzeugte Wärme in kurzer Zeit nach außen abzuleiten. Die von den LEDs 70 erzeugte Wärme wird ebenfalls durch die untere Seite (PCBs und Gehäuseboden) der Hintergrundbeleuchtungseinheit nach außen abgeleitet. D. h., nur eine kleine Menge der Wärme wird durch die untere Seite der Hintergrundbeleuchtungseinheit abgeleitet. Daher ist es unmöglich, die thermische Zuverlässigkeit der LED bei einer Betätigung der LCD-Vorrichtung zu erzielen.
D. h., die Hintergrundbeleuchtungseinheit mit den LEDs gemäß dem Stand der Technik weist die folgenden Nachteile auf.
In der Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß dem Stand der Technik sind die LEDs an jeder der PCBs positioniert, wobei die PCBs aus Aluminium hergestellt sind. D. h., die Wärme, die von den LEDs erzeugt wird, wird durch die PCBs nach außen abgeleitet. Beim Betreiben der Hintergrundbeleuchtungseinheit für einen langen Zeitraum ist es unmöglich, die von den LEDs erzeugte Wärme von der Hintergrundbeleuchtungseinheit weg in einer kurzen Zeit nach außen abzuleiten, aufgrund der Limitierungen der Wärmeleitung von Aluminium.
Ebenfalls wird die von den LEDs erzeugte Wärme durch die PCBs und den Gehäuseboden nach außen abgeleitet. Daher ist es unmöglich, die erzeugt Wärme in einer kurzen Zeit nach außen abzuleiten.
Außerdem wird die Wärme überwiegend in dem LED-Chip erzeugt. Jedoch weist der LED-Chip keinen Abstand zum Ableiten der Wärme auf, da die reflektierende Folie korrespondierend mit dem LED-Chip ausgebildet ist. Daher ist es schwierig, die erzeugt Wärme in einer kurzen Zeit abzuleiten. Entsprechend erhöht sich die Temperatur an der Verbindungsstelle zwischen jeder der LEDs, wodurch die Zuverlässigkeit bei einer Betätigung der LED verschlechtert wird.
US 2003/0052584 A1 offenbart eine Hintergrundbeleuchtungseinheit für eine LCD-Vorrichtung mit einer Wärmesenke, wobei in einem Wärmerohr ein flüssiges Arbeitsfluid zum Abführen der von den Lichtquellen erzeugten Wärme vorgesehen ist.
JP 10-220975 A offenbart ein Wärmerohr.
Entsprechend ist die Erfindung auf einen Hintergrundbeleuchtungseinheit und eine LCD-Vorrichtung gerichtet, die im Wesentlichen eines oder mehrere der Probleme aufgrund der Limitierungen und der Nachteile des Stands der Technik verringert.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Hintergrundbeleuchtungseinheit und eine LCD-Vorrichtung zu schaffen, in welcher eine LED (lichtemittierende Diode) als eine Lichtquelle einer Hintergrundbeleuchtungseinheit verwendet wird und die von dem LED erzeugte Wärme schnell nach außen abgeleitet wird.
Zusätzliche Vorteile, Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden teilweise in der Beschreibung fortgesetzt, welche folgt, und teilweise einem Fachmann über eine Betrachtung des folgenden ersichtlich oder kann aus der Praxis der Erfindung gelernt werden. Die Aufgaben und andere Vorteile der Erfindung können insbesondere sowohl durch die in der Beschreibung und in den Ansprüchen als auch durch die in den anhängenden Zeichnungen hervorgehobenen Strukturen realisiert und erlangt werden.
Um diese Aufgaben und andere Vorteile zu erzielen und entsprechend dem Zweck der Erfindung, wie sie hierin ausgeführt und breit beschrieben werden, weist eine Hintergrundbeleuchtungseinheit einen Gehäuseboden, zumindest ein Wärmerohr, das an dem Gehäuseboden angeordnet ist, eine Mehrzahl von Lichtquellen auf, die an dem zumindest einen Wärmerohr in festen Abständen angeordnet sind, eine reflektierende Folie zum Reflektieren von Licht, das von den Lichtquellen emittiert wird, und einen Graphit-Streuer, der an der Unterseite der reflektierenden Folie angeordnet ist, zum Ableiten von Wärme, die von den Lichtquellen erzeugt wird, auf, wobei in dem zumindest einen Wärmerohr ein flüssiges Arbeitsfluid zum Abführen der von den Lichtquellen erzeugten Wärme vorgesehen ist, wobei die reflektierende Folie und der Graphit-Streuer zwischen den Lichtquelle und dem zumindest einen Wärmerohr angeordnet sind.
In einem anderen Aspekt der Erfindung weist eine LCD-Vorrichtung einen Gehäuseboden, zumindest ein Wärmerohr, das an dem Gehäuseboden angeordnet ist, eine Mehrzahl von LEDs, die an dem zumindest einem Wärmerohr in festen Abständen ausgebildet sind, eine reflektierende Folie zum Reflektieren von Licht, das von den Lichtquellen emittiert wird, einen Graphit-Streuer, der an der Unterseite der reflektierenden Folie angeordnet ist, zum Ableiten von Wärme, die von den Lichtquellen erzeugt wird, wobei die reflektierende Folie und der Graphit-Streuer zwischen den Lichtquelle und dem zumindest einen Wärmerohr angeordnet sind, und ein LCD-Paneel auf, das über der Mehrzahl von LEDs angeordnet ist, auf.
Es ist zu verstehen, dass sowohl die vorangegangene allgemeinen Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung der Erfindung exemplarisch und beschreibend sind und dass sie beabsichtigt sind, einen weiterführende Beschreibung der Erfindung bereitzustellen, wie beansprucht.
Im folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
1 eine Schnittansicht einer Hintergrundbeleuchtungseinheit mit einer Fluoreszenzlampe gemäß dem Stand der Technik,
2 eine Draufsicht einer Hintergrundbeleuchtungseinheit mit einer LED gemäß dem Stand der Technik,
3 eine Schnittansicht einer LCD-Vorrichtung mit einer Hintergrundbeleuchtungseinheit, entlang der Linie I-I' in 2,
4 eine Draufsicht einer Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung,
5 eine Schnittansicht der LCD-Vorrichtung, an welcher eine Hintergrundbeleuchtungseinheit montiert ist, gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung, entlang der Linie II-II' in 4,
6 ein vergleichendes Diagramm, das eine Wärmeleitungs-Effizienz eines Wärmerohres gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt,
7 eine Schnittansicht eines Wärmerohres aus 4 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung,
8 eine Schnittansicht eines Wärmeübertragungsprozesses von einem Wärmerohr gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung,
9 eine Schnittansicht einer LED aus 4 gemäß er ersten Ausführungsformen der Erfindung,
10 eine Draufsicht einer Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung,
11 eine Schnittansicht einer LCD-Vorrichtung, an welcher eine Hintergrundbeleuchtungseinheit moniert ist, gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung, entlang der Linie III-III' in 10, und
die 12a–12c jeweilige Ansichten des Prozesses zum Zusammenbauen einer reflektierenden Folie, einer Graphit-Platte und einer LED gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung.
Nun wird im Detail auf die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, von denen Beispiele in den anhängenden Zeichnungen illustriert sind. Soweit wie möglich werden gleiche Bezugszeichen in den Zeichnungen verwendet, um gleiche oder ähnliche Teile zu bezeichnen.
Im folgenden wird eine Hintergrundbeleuchtungseinheit und eine LCD-Vorrichtung gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen beschrieben.
4 ist eine Draufsicht einer Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung. 5 ist eine Schnittansicht einer LCD-Vorrichtung, an welcher eine Hintergrundbeleuchtungseinheit montiert ist, gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung, entlang der Linie II-II' in 4. Wie in 4 dargestellt, weist eine Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung eine Gehäuseboden 120 (in 5 dargestellt), eine Mehrzahl von Wärmerohren 180, eine Mehrzahl von roten R, grünen G und blauen B LEDs und eine Mehrzahl von optischen Folien 150 auf (in 5 dargestellt).
Die Wärmerohre 180 sind parallel zueinander und an dem Gehäuseboden ausgebildet. Weiterhin sind die roten R, grünen G und blauen B LEDs in festen Abständen bereitgestellt, wobei die roten R, die grünen G und die blauen B LEDs an jedem von den Wärmerohren 180 ausgebildet sind. An den roten R, grünen G und blauen B LEDs sind ebenfalls optische Folien 150 bereitgestellt. Die Wärmerohre 180 sind in festen Abständen vorgesehen und die LEDs 170 sind in festen Abständen an jedem von den Wärmerohren 180 ausgebildet. Die Hintergrundbeleuchtungseinheit mit den LEDs, in 4 dargestellt, ist in einem Direkt-Typ ausgebildet, in welchem die LEDs 170 in einer Matrix unter dem LCD-Paneel 140 ausgebildet sind.
Jedes der Wärmerohre 180 hat die Form einer Platte, wie in 7 dargestellt. Das Wärmerohr 180 ist aus zwei Metallplatten ausgebildet, die in einem vorbestimmten Abstand positioniert sind. Ein Arbeitsfluid mit einer großen latenten Wärme ist in einem Raum zwischen den zwei Metallplatten bereitgestellt. D. h., die Wärmerohren 180 übertragen die Wärme mittels des Arbeitsfluids.
Wie in 5 dargestellt, weist die LCD-Vorrichtung mit den LEDs gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung den Gehäuseboden 120, die Wärmerohre 180, die roten R, grünen G und blauen B LEDs 170, die optischen Folien 150, das LCD-Paneel 140, ein Führungspaneel 160 und einen Gehäusedeckel 130 auf.
Die Wärmerohre 180 sind parallel zueinander an dem Gehäuseboden 120 ausgebildet. Weiterhin sind die roten R, grünen G und blauen B LEDs in festen Abständen positioniert, wobei die roten R, grünen G und blauen B LEDs an jedem der Wärmerohre 180 ausgebildet sind. An den roten R, grünen G und blauen B LEDs sind ebenfalls optische Folien (150 in 5) bereitgestellt. Das LCD-Paneel 140 ist an den optischen Folien 150 ausgebildet, und das Führungspaneel 160 trägt das LCD-Paneel 140 und die optischen Folien 150. Weiterhin ist der Gehäusedeckel 130 an einem oberen Rand des LCD-Paneels 140 und an den lateralen Seiten des Führungspaneels 160 und des Gehäuseboden 120 vorgesehen.
In diesem Fall weist das Führungspaneel 160 eine vorstehende Struktur auf. Die vorstehende Struktur des Führungspaneels 160 ist zwischen den optischen Folien 150 und dem LCD-Paneel 140 positioniert, wodurch der vorbestimmte Abstand zwischen den optischen Folien 150 und dem LCD-Paneel 140 ausgebildet wird.
Der Gehäuseboden 120 ist ebenfalls in einem vorbestimmten Abstand von der unteren Fläche der optischen Folien 150 weg positioniert. Damit ist es möglich, einen Raum zum Aufnehmen der Wärmerohre 180 und der LEDs 170 zwischen dem Gehäuseboden 120 und den optischen Folien 150 bereitzustellen.
Zusätzlich sind eine Mehrzahl von PCBs an einer geeigneten Stelle in der LCD-Vorrichtung ausgebildet und sind elektrisch mit den LEDs 170 verbunden. Z. B. können die PCBs direkt unter den LEDs 170 angeordnet sein, wie in 11 dargestellt. Die PCBs können ebenfalls unter den Wärmerohren 180, zwischen den Wärmerohren 180 und den LEDs 170 oder zwischen benachbarten Wärmerohren 180 angeordnet sein.
Die Wärmerohre 180 sind in festen Abständen ausgebildet. Die Wärmerohre 180 helfen, die Wärme, die von den LEDs 170 emittiert wird, abzuleiten. Zusätzlich können die Wärmerohre 180 ebenfalls helfen, das Licht zu reflektieren, das von den LEDs 170 emittiert wird. Z. B. kann eine spezielle Behandlung der Oberfläche von den Wärmerohren hergestellt werden, um eine reflektierende Oberfläche der Wärmerohre bereitzustellen, sodass das Licht, das von den LEDs 170 emittiert wird, in Richtung des LCD-Paneels 140 reflektiert werden kann. Zusätzlich zu oder als eine Alternative zu der reflektierenden Oberfläche der Wärmerohre kann eine zusätzlich reflektierende Folie im Umfeld der LEDs vorgesehen sein, wie in 11 dargestellt, zum Reflektieren des Lichtes nach oben, das von den LEDs 170 emittiert wird.
Das LCD-Paneel 140 weist ein unteres und ein oberes Substrat auf, die in einem vorbestimmten Abstand miteinander verbunden sind, wobei eine Flüssigkristallschicht (nicht dargestellt) zwischen dem oberen und dem unteren Substrat ausgebildet ist, und eine untere und eine obere polarisierende Folie sind an den äußeren Oberflächen des unteren bzw. des oberen Substrates ausgebildet. Die optischen Folien 150 sind aus einer ersten und einer zweiten Prismafolie und einer Licht-Diffusions-Folie ausgebildet.
Zum Abbilden von Bildern auf dem LCD-Paneel 140 schaltet die Hintergrundbeleuchtungseinheit die LEDs 170 ein. In diesem Fall kann eine Spannung an alle von den roten R, grünen G und blauen B LEDs angelegt werden, oder die Spannung kann wahlweise an die roten R, grünen G und blauen B LEDs angelegt werden. Damit ist das Licht, das von den roten R, grünen G und blauen B LEDs emittiert wird, in dem Raum zwischen den optischen Folien 150 und den LEDs 170 farb-gemischt, wodurch die hintere Oberfläche des LCD-Paneel 140 mit dem gemischten Licht bestrahlt wird.
6 ist ein Vergleichsschaubild, das eine thermischen Leitungseffizienz eines Wärmerohrs gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt. D. h., wenn jedes der Materialmuster (Wärmerohr, Kupfer und Aluminium) eine Länge L (von 50 cm) und einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser (D von 1,27 cm) aufweist, zeigt das Schaubild die Temperaturdifferenz, die zum Übertragen einer Wärmemenge von 20 W erforderlich ist.
Bezugnehmend auf 6, wenn die Wärme von 20 W übertragen wird, erfordert Aluminium eine Temperaturdifferenz von 460°C, Kupfer erfordert eine Temperaturdifferenz von 205°C und das Wärmerohr erfordert eine Temperaturdifferenz von 6°C. Entsprechend weist das Wärmerohr die größere thermische Leitfähigkeit als die anderen Metallmuster wie etwa Aluminium und Kupfer auf.
Im folgenden wird eine Struktur des Wärmerohres beschrieben. 7 ist eine Querschnittsansicht des Wärmerohres aus 4 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung. 8 ist eine Schnittansicht eines Wärme-Übertragungsprozesses von dem Wärmerohr gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung. Wie in 7 dargestellt, weist jedes Wärmerohr 180 eine erste und eine zweite Platte 181 und 182, einen ersten und einen zweiten Docht 183 und 184, eine Dichtungsschicht 185 und ein Arbeitsfluid 186 auf. Die erste und die zweite Platte 181 und 182 sind sich gegenüberliegend in einem vorbestimmten Abstand voneinander vorgesehen. Der erste und der zweite Docht 182 und 184 sind jeweils an sich gegenüberliegenden Flächen der ersten und der zweiten Platte ausgebildet. Weiterhin dichtet die Dichtungsschicht 185 den vorbestimmten Raum zwischen der ersten und der zweiten Platte 181 und 182 ab. Anschließend wird das Arbeitsfluid 186 in dem Raum bereitgestellt, der zwischen der ersten und der zweiten Platte 181 und 182 ausgebildet ist und der durch die Dichtungsschicht 185 abgedichtet ist.
Die erste und die zweite Platte 181 und 182 sind aus einem Metall wie etwa Kupfer oder einem anderen Material hergestellt. Der erste und der zweite Docht 183 und 184 haben die Form eines Netzes, wobei das Innere des Netzes leer ist. Die Dichtungsschicht 185 verhindert, dass das Arbeitsfluid 186 aus dem Wärmerohr 180 herausfließt. Außerdem dichtet die Dichtungsschicht 185 den vorbestimmten Raum zwischen der ersten und der zweiten Platte für die gleichmäßige Zirkulation des Arbeisfluids 186 innerhalb des Raumes zwischen der ersten und der zweiten Platte 181 und 182.
Das Arbeitsfluid 186 ist ein flüssiges Material mit einer großen latenten Wärme, wobei die latente Wärme des Arbeitsfluids ähnlich oder größer als Wasser ist. In der ersten Ausführungsform der Erfindung ist das Arbeitsfluid 186 Wasser.
Bezugnehmend auf 8, wenn das eine Ende des Wärmerohrs 186 Wärme aufnimmt, zirkuliert das Arbeitsfluid innerhalb des Wärmerohres 180. Angenommen, dass das Arbeitsfluid Wasser ist, wird das Arbeitrsfluid, wenn die Wärme an dem einen Ende des Wärmerohres 180 angelegt wird, an dem einen Ende des Wärmerohres in Dampf umgewandelt. Der Dampf bewegt sich zu dem anderen Ende des Wärmerohres 180, wobei das andere Ende des Wärmerohres als ein Kühler funktioniert. Dann wird der Dampf durch Wechseln der Phase in eine Flüssigkeit gewandelt. Damit zirkuliert der Dampf bzw. die Flüssigkeit innerhalb des Wärmerohres 180. In diesem Fall, wenn das andere Ende des Wärmerohres 180 geerdet ist, dient das andere Ende als der Kühler für die Ableitung der Wärme nach Außen.
In der Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung ist das Wärmerohr 180 an dem Gehäusebogen 120 positioniert. Das heißt, die Wärme, die von den LEDs 170 an dem Wärmerohr 180 erzeugt wird, wird durch das Wärmerohr 180 nach Außen abgeleitet. Im Fall einer Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß dem Stand der Technik, sind LEDs an Metall-PCBs positioniert, mit den Limitierungen der Wärmeableitung.
In der Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung ist das Wärmerohr 180 mit der großen thermischen Leitungs-Effizienz unter den LEDs vorgesehen. Entsprechend ist es möglich, schnell die Wärme nach Außen abzuleiten, die von den LEDs 170 erzeugt wird.
Das heißt, die von den LEDs 170 erzeugte Wärme bleibt nicht in einem Verbindungsbereich zwischen den LEDs 170 und dem Wärmerohr 180. Die von den LEDs erzeugte Wärme wird auf den Gehäusebogen 120 übertragen und nach Außen abgeleitet, wodurch die Zuverlässigkeit bei einer Betätigung verbessert wird. Daher ist es praktikabel, die große Lichteffizienz mit einer Verbesserung der Zuverlässigkeit bei einer Betätigung zu realisieren, wodurch die Helligkeit verbessert wird.
9 ist eine Schnittansicht der LED aus 4 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung. Bezugnehmend auf 9 weist jede LED 170 einen Chip 170a, einen transparenten Formkörper bzw. eine Linse 170b, einen Körper 170c und Chip-Pättchen 170d auf. Hierbei emittiert der Chip 170a das Licht und der transparente Formkörper bzw. die Linse 170b ummantelt eine Fläche des Chips 170a. Weiterhin trägt der Körper 170c den Chip 170a und den transparenten Formkörper bzw. die Linse 170b. Ebenfalls sind Chip-Plättchen 170d unter beiden Enden des Körpers 170c ausgebildet.
Die Chip-Plättchen 170d sind an dem Wärmerohr 180 durch Löten befestigt. Zusätzlich ist eine isolierende Schicht mit einem geringen Wärmeleitungskoeffizienten zwischen dem Körper 170c und dem Wärmerohr 180 vorgesehen.
10 ist eine Draufsicht einer Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. 11 ist eine Schnittansicht einer LCD-Vorrichtung, in welcher eine Hintergrundbeleuchtungseinheit montiert ist, gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung, entlang der Linie III-III' in 10. Wie in 10 dargestellt, weist eine Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung einen Gehäuseboden 120, eine Mehrzahl von PCBs (gedruckten Schaltkreisplatinen) 190, eine Mehrzahl von roten R, grünen G und blauen B LEDs 170, eine reflektierende Folie 125, einen Graphit-Streuer (127 in 11) und eine Mehrzahl von optischen Folien 150 (in 11 dargestellt) auf.
Die PCBs 190 sind parallel zueinander an dem Gehäuseboden 120 ausgebildet. Ferner sind die roten R, grünen G und blauen B LEDs 170 in festen Abständen an jeder der PCBs 190 ausgebildet. Die reflektierende Folien 125 reflektiert das Licht, das von den LEDs 170 emittiert wird, zu einer oberen Seite hin. Außerdem ist der Graphit-Streuer 127 unter der reflektierenden Folie 125 ausgebildet, wobei der Graphit-Streuer 127 die Wärme ableitet, die von den LEDs 170 erzeugt wird. Die optischen Folien sind über den LEDs 170 positioniert. In der Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung breitet sich die Wärme, die von den LEDs 170 erzeugt wird, durch den Graphit-Streuer 127 hindurch zu der oberen Seite und der unteren Seite hin aus. Die Wärme, die auf einem Chip eines LEDs 170 konzentriert ist, wird zu der reflektierenden Folie 125, einer oberen Seite einer Linse des LEDs 170 und einer untern Seite des Gehäusebodens (120 in 11) übertragen, und wird dann nach Außen dort hindurch abgeleitet. Der Graphit-Streuer 127 weist eine große Wärme-Diffusions-Fähigkeit auf, wodurch die Wärme, die in dem innenliegenden Chip des LEDs 170 erzeugt wird, in einer kurzen Zeit auf die Umgebung diffundiert wird. Außerdem wird die Wärme, die von dem LED 170 erzeugt wird, durch Konvektion und durch Wärmeleitung zu der unteren und der oberen Seite des LEDs 170 diffundiert, wodurch die Wärme-Diffusion maximiert wird.
Im Detail korrespondiert der thermische Leitungskoeffizient des Graphit-Streuers zu 400 W/mK bis 800 W/mK. Im Vergleich zu Strukturen des Standes der Technik, bei denen PCBs und ein Gehäuseboden unter einer reflektierenden Folie ausgebildet sind, haben die oben erwähnten Strukturen gemäß der Erfindung, welche den Graphit-Streuer aufweisen, eine größere Wärme-Diffusionseffizienz. Damit erzielt die Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß der Erfindung die erhöhte Zuverlässigkeit bei der Betätigung.
Hierbei ist der Gehäuseboden 120 aus MCPET (Mikro-Polyethylen-Ether-Phtalin) hergestellt, wobei MCPET einen thermischen Leitungskoeffizienten von 0.2 W/mK aufweist. Auch ist die PCB 190 aus AlSET (Legierung aus Al und E60L) hergestellt, wobei AlSET einen Wärmeleitkoeffizienten von 100 W/mK aufweist. Das heißt, der Wärmeleitungskoeffizient von sowohl MCPET als auch AlSET ist kleiner als der Wärmeleitungskoeffizient von dem Graphit-Streuer 127. Damit wird die Wärme am meisten in dem Graphit-Streuer 127 in der Nähe der LED 170 diffundiert.
Die Wärmeleitungseffizienz in der Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung ist vier Mal bis viertausend Mal größer als die Wärmeleitungseffizient in einer Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß dem Stand der Technik, welche nur PCBs und einen Gehäuseboden aufweist.
Die Wärmeleitungskoeffizienten von verschiedenen Materialien sowie von dem Graphit-Streuer werden nun in der folgenden Tabelle dargestellt.

Material Leitungskoeffizient (W/mK)

Graphit-Streuer 400~800

MCPET 0.2

AlSET ≤ 100
Wie in Tabelle 1 dargestellt, ist der Wärmeleitungskoeffizient für Graphit-Streuer größer als der Wärmeleitungskoeffizient für sowohl MCPET als auch AlSET.
Die Hintergrundbeleuchtungseinheit mit den LEDs, die in 10 dargestellt ist, ist als Direkt-Typ ausgebildet, in welchem die LEDs 170 in einer Matrix unter dem LCD-Paneel (140 in 11) ausgebildet sind.
Der Graphit-Streuer 127 ist in einer Plattenform ausgebildet, welche mit der unteren Fläche der reflektierenden Folie 127 verbunden ist, oder kann in einem vorbestimmten Abstand von der unteren Fläche der reflektierenden Folie 125 ausgebildet sein.
Um den Graphit-Streuer 127 auszubilden, werden nach einem Sprühen von Graphit-Partikeln die gesprühten Graphit-Partikel in einer Plattenform durch Druck verfestigt. Im Vergleich zu dem Gehäuseboden 120 oder dem PCB 190 weist der Graphit-Streuer 127 eine größere Wärmediffusionseffizienz (thermische Leitfähigkeit) auf.
Wie in 11 dargestellt, weist eine LCD-Vorrichtung mit der Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung den Gehäuseboden 120, die PCBs 190, die roten R, grünen G und blauen B LEDs 170, die reflektierende Folie 125, den Graphit-Streuer 127, die optischen Folien 150, das LCD-Paneel 140, ein Führungspaneel 160 und einen Gehäusedeckel 130 auf.
Die PCBs 190 sind parallel zueinander an dem Gehäuseboden 120 ausgebildet. Dann werden die roten R, grünen G und blauen B LEDs 170 in festen Abständen an jeder der PCBs 190 ausgebildet. Die reflektierende Folie 125 reflektiert das Licht, das von den LEDs 170 emittiert wird, zu einer oberen Seite hin. Ebenfalls ist der Graphit-Streuer unter der reflektierenden Folie 125 ausgebildet, wobei der Graphit-Streuer die Wärme ableitet, die von den LEDs 170 erzeugt wird. Die optischen Folien sind über den LEDs 170 positioniert. Das LCD-Paneel 140 ist an den optischen Folien 150 ausgebildet. Das Führungspaneel 160 trägt das LCD-Paneel 140 und die optischen Folien 150. Außerdem ist der Gehäusedeckel 130 an einem oberen Rand des LCD-Paneels 140 und an den lateralen Seiten des Führungspaneels 160 und des Gehäusebodens 120 vorgesehen.
In diesem Fall erweist das Führungspaneel 160 vorstehende Strukturen auf. Die vorstehenden Strukturen des Führungspaneels 160 sind zwischen den optischen Folien 150 und dem LCD-Paneel 140 positioniert, wodurch der vorbestimmte Abstand zwischen den optischen Folien 150 und dem LCD-Paneel 140 ausgebildet wird.
Auch ist der Gehäuseboden 120 in dem vorbestimmten Abstand von der unteren Fläche der optischen Folien 150 weg positioniert. Damit ist es möglich, einen Raum zur Aufnahme der PCBs 190 und der LEDs 170 zwischen dem Gehäuseboden 120 und den optischen Folien 150 bereitzustellen. Die PCBs 190 sind in festen Abständen ausgebildet. Die PCBs 190 helfen, die von den LEDs 170 emittierte Wärme gleichmäßig abzuleiten.
Das LCD-Paneel 140 weist ein oberes und ein unteres Substrat auf, die miteinander in einem vorbestimmten Abstand verbunden sind, eine Flüssigkristallschicht (nicht dargestellt), die zwischen dem unteren und dem oberen Substrat ausgebildet ist, und eine untere und eine obere polarisierende Folie, die jeweils an den äußeren Flächen des unteren und des oberen Substrats ausgebildet sind. Die optischen Folien 150 sind als erste und zweite Prismafolie und als Licht-Diffusionsfolie ausgebildet.
Zum Abbilden von Bildern auf dem LCD-Paneel 140 schaltet die Hintergrundbeleuchtungseinheit die LEDs 170 ein. In diesem Fall kann eine Spannung an alle von den roten R, grünen G und blauen B LEDs angelegt sein oder es kann wahlweise an den roten R, grünen G und blauen LEDs angelegt sein. Damit ist das Licht, das von den roten R, grünen G und blauen B LEDs emittiert wird, in dem Raum zwischen den optischen Folien 150 und den LEDs 170 farb-gemischt, wodurch die hintere Oberfläche des LCD-Paneels 140 mit dem gemischten Licht bestrahlt wird.
Im folgenden wird ein Verfahren zum Zusammenbauen des Graphit-Streuers 127 erläutert.
Die 12A bis 12C sind perspektivischer Ansichten des Prozesses zum Zusammenbauen der reflektierenden Folie, der Graphit-Platte und der LEDs gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung. Zunächst wird, wie in 12A dargestellt, der Graphit-Streuer 127 an der unteren Fläche der reflektierenden Folie 125 befestigt. Zu diesem Zeitpunkt wird der Graphit-Streuer 127 in Plattenform durch Verfestigen der Graphit-Partikel ausgebildet.
Bezugnehmend auf 12B wird eine Mehrzahl von Löchern 128 in der reflektierenden Folie 125 und dem Graphit-Streuer 127 ausgebildet, wobei die Löcher 128 jeweils korrespondierend zu den LEDs 170 vorgesehen sind. Durch die Löcher 128 kommen die jeweiligen Linsen der LEDs 170 heraus. In diesem Fall sind die Löcher der reflektierenden Folie 125 korrespondierend zu den Löchern des Graphit-Streuers 127 ausgebildet.
Die reflektierende Folie 125 kann durch Bereitstellen einer zusätzlichen Haftungsschicht dazwischen mit dem Graphit-Streuer 127 verbunden sein. Auf eine andere Weise kann die reflektierende Folie 125 auf dem Graphit-Streuer 127 gestapelt sein, ohne die zusätzliche Haftungsschicht auszubilden. Wenn die Löcher ausgebildet werden, nachdem die reflektierende Folie 125 mit dem Graphit-Streuer 127 verbunden wurde, ist es möglich, die Löcher in einem vereinfachten Prozess auszubilden und zu verhindern, dass es Löcher-Versatz-Probleme zwischen der reflektierenden Folie 125 und dem Graphit-Streuer 127 gibt.
Bezugnehmend auf 12C, kommen die LEDs 170 aus den Löchern 128. Die Struktur der LEDs ist in 9 dargestellt. Die LEDs 170 sind an den PCBs 190 durch Löten befestigt. Die Linsen 170b der LEDs decken den Chip 170a ab und die Linsen 170b übertragen das Licht, das von dem Chip 170a der LED 170 emittiert wird. Wie in 9 dargestellt, hat die Linse 170b eine gekrümmte Oberfläche. Dann sind die reflektierende Folie 125 und der Graphit-Streuer 127 korrespondierend zu der unteren Fläche der LED-Linse 170b bzw. der oberen Fläche des LED-Körpers 170c ausgebildet. Damit wird das Licht, das von den LEDs 170 emittiert wird, zur oberen Seite hin reflektiert, wodurch die Wärme, die von den LEDs 170 generiert wird, gleichmäßig diffundiert wird.
In der Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung und der LCD-Vorrichtung, die selbige verwendet, werden die PCBs 190 an dem Gehäuseboden 120 positioniert und der Graphit-Streuer 127 ist um den Umfang der LEDs 170 ausgebildet. Entsprechend wird die von den LEDs 170 erzeugte Wärme durch den Graphit-Streuer 127, die PCBs 190 und den Gehäuseboden 120 nach außen abgeleitet.
In der Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung ist der Graphit-Streuer 127 mit der großen Wärmeleitungseffizienz benachbart zu dem Chip 170a der LED 170 positioniert. Als Ergebnis davon, wird die von der LED 170 erzeugte Wärme nach außen abgeleitet. Entsprechend bleibt die Wärme nicht in dem Verbindungsbereich zwischen der LED 170 und dem Graphit-Streuer 127. Das heißt, die von der LED 170 erzeugte Wärme wird durch den Graphit-Streuer 127 auf den Gehäuseboden 120 und die obere Luftschicht übertragen, wodurch die Zuverlässigkeit in der Betätigung erzielt wird.
In der Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung sind die Wärmerohre 180 parallel zueinander an dem Gehäuseboden 120 ausgebildet und die roten R, grünen G und blauen B LEDs 170 sind an jedem der Wärmerohre 180 ausgebildet. In der Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung sind die reflektierende Folie 125 und der Graphit-Streuer 127 um die LEDs 170 herum positioniert.
In einer anderen Ausführungsform, in der die erste Ausführungsform und die zweite Ausführungsform kombiniert sein können, können sowohl die Wärmerohre 180 der ersten Ausführungsform als auch der Graphit-Streuer 127 der zweiten Ausführungsform gleichzeitig die Wärme ableiten, die von den LEDs 170 erzeugt wird. In dieser Ausführungsform, da sowohl die Wärmerohre 180 als auch der Graphit-Streuer 127 verwendet werden, kann die Wärme schneller als in der ersten bzw. der zweiten Ausführungsform abgeleitet werden.
Wie oben erwähnt, hat die Hintergrundbeleuchtungseinheit und die LCD-Vorrichtung gemäß der Ausführungsformen der Erfindung die folgenden Vorteile.
In der Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung sind Wärmerohre unter den LEDs vorgesehen, wobei der Wärmeleitungskoeffizient des Materials von dem Wärmerohr einige hundert mal bis tausend mal größer als der Wärmeleitungskoeffizient von Aluminium oder Kupfer ist. Das heißt, die Wärme-Ableitungseffizienz in der Hintergrundbeleuchtungseinheit ist gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung verbessert. Außerdem wird die Temperatur im Verbindungsbereich zwischen den LEDs und dem Wärmerohr reduziert, wodurch die thermische Zuverlässigkeit der Hintergrundbeleuchtungseinheit mit den LEDs und der LCD-Vorrichtung verbessert wird, die die selbige Hintergrundbeleuchtungseinheit einsetzt, gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
Die Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung weist den Graphit-Streuer statt der Wärmerohre auf. Damit ist es praktikabel, eine größere Wärme-Ableitungseffizienz zu realisieren. Das heißt, der LED-Chip und die LED-Linse sind mit dem Graphit-Streuer verbunden, wodurch die Wärme-Ableitungseffizienz verbessert wird. Außerdem wird die Wärme, die an dem LED-Chip konzentriert ist, schnell abgeleitet. Zusätzlich wird die Wärme an die obere und an die Umfangsseiten der LED übertragen. Daher wird die Wärme-Ableitungseffizienz durch Reduzieren einer Wärme-Ableitungsbelastung verbessert.
Die von den LED erzeugte Wärme wird in einer kurzen Zeit nach außen abgeleitet. Damit ist die Temperatur der LED abgesenkt, wenn die Hintergrundbeleuchtungseinheit betätigt wird. Daher ist es praktikabel, eine große Lichteffizienz mit einer Verbesserung der Zuverlässigkeit in der Betätigung zu realisieren, wodurch die Helligkeit verbessert wird.
Es ist für einen Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Modifikationen und Variationen der Erfindung gemacht werden können, ohne sich von dem Umfang der Erfindung zu entfernen. Daher ist es beabsichtigt, dass die Erfindung die Modifikationen und Variationen der Erfindung abdeckt, die in den Umfang der anhängenden Ansprüche und ihrer Äquivalente fällt.

Claims

Hintergrundbeleuchtungseinheit für eine Flüssigkristalldisplay-(LCD)-Vorrichtung, aufweisend: einen Gehäuseboden (120), zumindest ein Wärmerohr (180), das an dem Gehäuseboden angeordnet ist, eine Mehrzahl von Lichtquellen (170), die an dem zumindest einen Wärmerohr in festen Abständen befestigt sind, eine reflektierende Folie (125) zum Reflektieren von Licht, das von den Lichtquellen (170) emittiert wird, und einen Graphit-Streuer (127), der an der Unterseite der reflektierenden Folie angeordnet ist, zum Ableiten von Wärme, die von den Lichtquellen erzeugt wird, wobei in dem zumindest einen Wärmerohr ein flüssiges Arbeitsfluid (186) zum Abführen der von den Lichtquellen erzeugten Wärme vorgesehen ist, und wobei die reflektierende Folie und der Graphit-Streuer zwischen den Lichtquellen und dem zumindest einen Wärmerohr angeordnet sind.
Hintergrundbeleuchtungseinheit nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl von Lichtquellen rote (R), grüne (G) und blaue (B) lichtemittierende Dioden (LEDs) (170) aufweisen.
Hintergrundbeleuchtungseinheit nach Anspruch 2, wobei jede der Dioden (170) aufweist: einen LED-Chip (170a), einen Körper (170c), an welchem der LED-Chip montiert ist, ein Chip-Plättchen (170d) zum Verbinden des Körpers mit dem zumindest einen Wärmerohr (180), und einen transparenten Formkörper oder eine Linse (170b) zum Abdecken des LED-Chip.
Hintergrundbeleuchtungseinheit nach Anspruch 3, wobei das Chip-Plättchen (170d) das zumindest eine Wärmerohr (180) berührt, um Wärme, die durch die Diode erzeugt wird, auf das zumindest eine Wärmerohr und damit auf das Arbeitsfluid zu übertragen.
Hintergrundbeleuchtungseinheit nach Anspruch 1, wobei das zumindest eine Wärmerohr (180) eine erste Platte (181) und eine zweite Platte (182) aufweist, die sich gegenüberliegen, wobei das Arbeitsfluid zwischen der ersten und der zweiten Platte ist.
Hintergrundbeleuchtungseinheit nach Anspruch 5, wobei das zumindest eine Wärmerohr ferner einen ersten Docht (183) an der Fläche der ersten Platte (181), die gegenüber der zweiten Platte liegt, und einen gegenüberliegenden zweiten Docht (184) an der Fläche der zweiten Platte (182) aufweist.
Hintergrundbeleuchtungseinheit nach Anspruch 6, wobei das zumindest eine Wärmerohr ferner eine abdichtende Schicht (185) zum Bereitstellen eines abgedichteten Raumes zwischen der ersten und der zweiten Platte aufweist, wobei das Arbeitsfluid in dem abgedichteten Raum zwischen der ersten und der zweiten Platte ist.
Hintergrundbeleuchtungseinheit nach Anspruch 1, wobei das Arbeitsfluid Wasser ist.
Hintergrundbeleuchtungseinheit nach Anspruch 1, wobei das zumindest eine Wärmerohr (180) eine Mehrzahl von Wärmerohren aufweist, die in festen Abständen an dem Gehäuseboden (120) vorgesehen sind.
Hintergrundbeleuchtungseinheit nach Anspruch 1, wobei sich die Lichtquellen jeweils durch ein in der reflektierenden Folie und dem Graphit-Streuer ausgebildetes Loch erstrecken und die Wärme, die von der zumindest einen Lichtquelle erzeugt wird, zu dem Graphit-Streuer geleitet wird.
Flüssigkristalldisplay-(LCD)-Vorrichtung aufweisend: einen Gehäuseboden (120), zumindest ein Wärmerohr (180), das an dem Gehäuseboden angeordnet ist, eine Mehrzahl von lichtemittierenden Dioden (LEDs) (170), die an dem zumindest einen Wärmerohr in festen Abständen befestigt sind, eine reflektierende Folie (125) zum Reflektieren von Licht, das von den LEDs (170) emittiert wird, einen Graphit-Streuer (127), der an der Unterseite der reflektierenden Folie angeordnet ist, zum Ableiten von Wärme, die von den LEDs erzeugt wird, wobei die reflektierende Folie und der Graphit-Streuer zwischen den LEDs und dem zumindest einen Wärmerohr angeordnet sind, und ein LCD-Paneel (140), das über der Mehrzahl von LEDs angeordnet ist, wobei in dem zumindest einen Wärmerohr ein flüssiges Arbeitsfluid (186) zum Abführen der von den LEDs erzeugten Wärme vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, ferner aufweisend: eine Mehrzahl von optischen Folien (150), die an der Mehrzahl von LEDs (170) ausgebildet sind, wobei das LCD-Paneel (140) an der Mehrzahl von optischen Folien angeordnet ist, ein Führungspaneel (160) zum Abstützen der optischen Folien und des LCD-Paneels, und eine Gehäusedeckel (130), der an einem oberen Rand des LCD-Paneels (140) und an den lateralen Seiten des Führungspaneels (160) und des Gehäusebodens (120) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die LEDs (170) das zumindest eine Wärmerohr (180) berühren, um Wärme, die von den LEDs erzeugt wird, auf das zumindest eine Wärmerohr und damit auf das Arbeitsfluid zu übertragen.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei das zumindest eine Wärmerohr (180) eine erste Platte (181) und eine zweite Platte (182) aufweist, die sich gegenüberliegen, wobei das Arbeitsfluid zwischen der ersten und der zweiten Platte ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei das zumindest eine Wärmerohr (180) ferner einen ersten Docht (183) an einer Fläche der ersten Platte (181), die einer gegenüberliegenden Fläche der zweiten Platte gegenüberliegt, und einen zweiten Docht (184) an der gegenüberliegenden Fläche der zweiten Platte (182) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei das zumindest eine Wärmerohr ferner eine Abdichtungsschicht (185) zum Bereitstellen eines abgedichteten Raums zwischen der ersten und der zweiten Platte aufweist und wobei das Arbeitsfluid in dem abgedichteten Raum zwischen der ersten und der zweiten Platte ist.