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LICHTQUELLENEINHEIT, RÜCKLICHTEINHEIT UND FLACHPANEEL-DARSTELLUNGSVORRICHTUNG
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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lichtquelleneinheit, eine Rücklichteinheit mit der Lichtquelleneinheit, und eine die Rücklichteinheit aufweisende Flachpaneel-Darstellungseinrichtung.
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STAND DER TECHNIK
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Früher wurden Kaltkathodenfluoreszenzleuchten (hiernach als CCFLs bezeichnet), die eine große Helligkeit aufweisen und preiswert sind, in Rücklichteinheiten für Flüssigkristall-Darstellungsvorrichtungen verwendet. Allerdings hat eine neuere Entwicklung bei lichtemittierenden Dioden (LEDs) eine Helligkeit verbessert und die Kosten für die LEDs gesenkt. Als ein Ergebnis werden nun mehr CCFLs, die nachteilhafterweise Quecksilber enthalten, durch die LEDs ersetzt.
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Anfangs waren bei einer Rücklichteinheit für eine Flüssigkristall-Darstellungseinrichtung, die LEDs verwendet, die LEDs konstant erleuchtet und ein Flüssigkristall-Shutter wurde eingesetzt, um Farben und Helligkeit einzustellen, wie in dem Fall der CCFLs. Um den Energieverbrauch zu senken und die Abstandsschwarzfarbe für eine verbesserte Farbreproduzierbarkeit zu schaffen, führen nun mehrere Fälle eine lokale An-/Aus-Steuerung der LEDs durch, was ein lokales Dimmen ist.
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Der Begriff „lokales Dimmen” betrifft die Technik, bei der die Lichtaustrittsfläche der Rücklichteinheit in mehrere Zonen aufgeteilt ist und eine Lichtintensität in Übereinstimmung mit einem darzustellenden Bild separat für die entsprechenden Zonen gesteuert wird.
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Die lichtemittierende Effizienz einer LED verringert sich, wie die Temperatur ansteigt. Um einen Temperaturanstieg zu verhindern, ist eine konventionelle Rücklichteinheit, die konstant beleuchtete LEDs einsetzt, unter Verwendung eines Materials mit verbesserter Wärmeleitfähigkeit ausgebildet, um die LEDs bei einer niedrigen Temperatur zu halten. Mit anderen Worten wird durch Verbessern der Wärmedissipationseigenschaften für die entsprechenden LEDs ein Temperaturanstieg in den LEDs gleichmäßig verhindert. Die LEDs werden somit mit gleichmäßigen lichtemittierenden Wirksamkeiten betätigt.
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Bei einer Rücklichteinheit, die das lokale Dimmen ausführt, werden die LEDs einer lokalen An-/Aus-Steuerung unterworfen. Dies führt zu einer niedrigen Temperatur in denjenigen LEDs, die im Aus-Zustand gehalten wurden, verglichen mit den anderen LEDs, die in einem An-Zustand gehalten wurden. Falls gleiche elektrische Ströme zu den LEDs zugeführt werden, um eine gleiche Helligkeit in der Lichtemission von den LEDs zu erhalten, die im Aus-Zustand gehalten worden sind, und den anderen LEDs, die im An-Zustand gehalten wurden, wird somit das Licht, das von den LEDs emittiert wird, die im Aus-Zustand gehalten wurden, heller als von den anderen LEDs. Dies führt zu einer variierenden Helligkeit der LEDs, was nachteilig ist.
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Z. B. offenbaren die Patentdokumente 1 und 2 eine Rücklichteinheit, die solche LEDs als ein Rücklicht einsetzen.
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STAND DER TECHNIK-DOKUMENTE
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Patentdokumente
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- Patentdokument 1: veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. 2004-214094
- Patentdokument 2: veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. 2005-135862
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GEGENSTAND DER ERFINDUNG
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Durch die Erfindung zu lösende Probleme Die im Patentdokument 1 beschriebene Erfindung betrifft eine Rücklichteinrichtung und eine Flüssigkristall-Darstellungseinrichtung. Die Einrichtungen sind darin vorteilhaft, dass sie Kosten sparen, eine Effizienz zum Führen von Licht von einer Lichtquelle zu einem Lichtführungspaneel verbessern und Wärmedissipationseffekte der Lichtquelle fördern.
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Die im Patentdokument 2 beschriebene Erfindung betrifft eine Lichteinheit. Die Lichteinheit stellt eine helle und gewünschte Darstellung an einem Darstellungspaneel durch eine effiziente Lichteinführung von einer Lichtquelle zu einem Lichtführungspaneel und eine Ausstrahlung des Lichts am Darstellungspaneel über das Lichtführungspaneel sicher.
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Allerdings setzen weder die Rücklichteinheit im Patentdokument 1 noch die Lichteinheit im Patentdokument 2 ein lokales Dimmen ein. Es gibt demnach keine Beschreibung oder Anregung durch Patentdokument 1 oder 2, die dazu vorgesehen sein könnte, das Problem des lokalen Dimmens zu lösen, was die variierende Helligkeit in den LEDs ist.
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Demnach ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Lichtquelleneinheit bereitzustellen, die ein lokales Dimmen einsetzt, das eine gleichmäßige Helligkeit in den Lichtquellengruppen sicherstellt und eine Wärmedissipationsleistung verbessert, eine Rücklichteinheit mit der Lichtquelleneinheit, und eine Flachpaneel-Darstellungseinrichtung mit der Rücklichteinheit.
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Mittel zum Lösen der Probleme
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Lichtquelleneinheit vorgesehen, die eine oder mehrere Gruppen von Lichtquellen aufweist. Jede der Lichtquellengruppen ist durch eine oder mehrere Lichtquellen ausgeführt. Die Lichtquelleneinheit führt eine An-/Aus-Steuerung separat an den entsprechenden Lichtquellengruppen oder an den entsprechenden Lichtquellen durch. Die Lichtquelleneinheit weist ferner eine flexible Leiterplatte und eine Metallträgerplatte auf. Die flexible Leiterplatte ist durch Schichten einer oder mehrerer leitender Lagen an einer oder mehrerer flexibler Basismateriallagen ausgebildet. Die flexible Leiterplatte hat eine erste Fläche und eine zweite Fläche, die an der gegenüberliegenden Seite zur ersten Fläche gelegen ist. Die Lichtquellengruppen sind an der ersten Fläche der flexiblen Leiterplatte befestigt. Die Metallträgerplatte ist an der zweiten Fläche der flexiblen Leiterplatte mit einer Haftmittellage angebracht. Die Metallträgerplatte ist eine Basis der Lichtquelleneinheit. Die Wärmeleitfähigkeit in der Haftmittellage in der vertikalen Richtung ist geringer als die Wärmeleitfähigkeit in der Basismateriallage der flexiblen Leiterplatte in der vertikalen Richtung.
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Wenn die durch die Lichtquelleneinheiten im Betrieb erzeugte Wärme durch die flexible Leiterplatte zur Metallträgerplatte übertragen wird, wird in diesem Aufbau die Wärmeleitung von der flexiblen Leiterplatte und von der Metallträgerplatte verringert. Als ein Ergebnis wird die durch die Lichtquellengruppen im Betrieb erzeugte Wärme ausreichend in die flexible Leiterplatte gestreut, bevor sie zur Metallträgerplatte geleitet wird. Dies verringert eine Ungleichmäßigkeit der Temperaturverteilung in der flexiblen Leiterplatte und stellt eine sukzessive Leitung der Wärme in die Metallträgerplatte sicher.
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Als ein Ergebnis wird die von den Lichtquellengruppen zur flexiblen Leiterplatte geleitete Wärme gleichmäßig in der flexiblen Leiterplatte verteilt und sukzessive in die Metallträgerplatte dissipiert.
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Dementsprechend stellt der zuvor beschriebene Aufbau eine gleichmäßige Helligkeit der Lichtquellengruppen und eine verbesserte Wärmedissipationsleistung der Lichtquelleneinheit, die ein lokales Dimmen einsetzt, sicher.
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Für jede der Lichtquellengruppen, die eine Vielzahl von Lichtquellen aufweisen, ist es bevorzugt, dass die entsprechenden Lichtquellen separat von einer Lichtquelle zur anderen der An-/Aus-Steuerung unterworfen werden können.
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Dieser Aufbau stellt eine Beleuchtung mit einer verbesserten Flexibilität sicher, wodurch eine breitere Vielfalt der Beleuchtung erreicht wird.
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Die Wärmeleitfähigkeit der Haftmittellage in der vertikalen Richtung ist bevorzugt auf 30 bis 80% der Wärmeleitfähigkeit in der Basismateriallage der flexiblen Leiterplatte in der vertikalen Richtung festgelegt.
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Dieser Aufbau stellt ferner effizient eine gleichmäßige Helligkeit der Lichtquellengruppen und eine verbesserte Wärmedissipationsleistung sicher.
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Jede der Lichtquellen umfasst bevorzugt eine Lichtemitterdiode.
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Dieser Aufbau stellt eine gleichmäßige Helligkeit der Lichtquellengruppen sicher, von denen jede die Lichtemitterdiode aufweist, und eine verbesserte Wärmedissipationsleistung. Der Aufbau verhindert ebenso eine Verringerung der lichtemittierenden Effizienz jeder der Lichtemitterdioden, die durch einen Temperaturanstieg bedingt wird, und führt zu einer stark Energie einsparenden und langlebigen Lichtquelleneinheit.
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Die leitfähigen Lagen sind bevorzugt durch eine Vielzahl von Kupferfilmlagen ausgebildet, und zumindest eine der leitfähigen Lagen ist bevorzugt elektrisch von den anderen Komponenten getrennt und fungiert als eine Wärmediffusionslage zum Zerstreuen von Wärme, die durch die Lichtquellen im Betrieb erzeugt wird, in die flexible Leiterplatte.
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In diesem Aufbau wird die Wärme, die von den Lichtquellengruppen in die flexible Leiterplatte geleitet wird, mit einer verbesserten Effizienz gleichmäßig in der flexiblen Leiterplatte verteilt.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Rücklichteinheit vorgesehen, die die Lichtquelleneinheit des ersten Aspekts verwendet.
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Dieser Aufbau führt zu einer Rücklichteinheit, die eine gleichmäßige Helligkeit der Lichtquellengruppen und eine verbesserte Wärmedissipationsleistung sicherstellt.
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Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Flachpaneel-Darstellungseinrichtung vorgesehen, welche die Rücklichteinheit des zweiten Aspekts verwendet.
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Dieser Aufbau führt zu einer Flachpaneel-Darstellungseinrichtung, die eine gleichmäßige Helligkeit in den Lichtquellengruppen und ein verbesserte Wärmedissipationsleistung sicherstellt.
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WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
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Die Lichtquelleneinheit gemäß der vorliegenden Erfindung, die die Lichtquelleneinheit aufweisende Rücklichteinheit, und die Flachpaneel-Darstellungseinrichtung mit der Rücklichteinheit stellen eine gleichmäßige Helligkeit in den Lichtquellengruppen und eine verbesserte Wärmedissipationsleistung in einer Lichtquelleneinheit, die ein lokales Dimmen durchführt, sicher.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine gesamte Rücklichteinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
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2(a) ist eine Längs-Schnittansicht, die die Lichtquelleneinheit in 1 zeigt.
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2(b) ist eine Quer-Schnittansicht, die die Lichtquelleneinheit in 1 zeigt;
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3(a) ist eine Darstellung, die einen Wärmetransfer in einer konventionellen Lichtquelleneinheit darstellt;
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3(b) ist eine Darstellung, die einen Wärmetransfer in der Lichtquelleneinheit gemäß der Ausführungsform der Erfindung darstellt;
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4(a) ist eine Quer-Schnittansicht, die eine Lichtquelleneinheit einer ersten Modifikation gemäß der Erfindung zeigt;
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4(b) ist eine Quer-Schnittansicht, die eine Lichtquelleneinheit einer zweiten Modifikation der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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5 ist eine Quer-Schnittansicht, die eine Lichtquelleneinheit gemäß einer dritten Modifikation gemäß der Erfindung zeigt.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Unter Bezugnahme auf 1, 2 und 3 werden eine Lichtquelleneinheit 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, eine Rücklichteinheit 1 mit der Lichtquelleneinheit 100 und eine Flachpaneel-Darstellungseinrichtung mit der Rücklichteinheit 1 nun beschrieben. Die nachfolgende Beschreibung zeigt einfach eine bestimmte Ausführungsform der Erfindung und beschränkt den Bereich der Ansprüche nicht.
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Wie in 1 gezeigt, ist die Rücklichteinheit 1, welche vier Lichtquelleneinheiten 100 und ein Lichtführungspaneel 200 aufweist, an der Rückseite eines Flüssigkristalldisplays 300 angeordnet. Das Lichtführungspaneel 200 weist zur Rückseite des Flüssigkristalldisplays 300 und emittiert Licht auf das Flüssigkristalldisplay 300. Jede der Lichtquelleneinheiten 100 ist seitenlichtartig, welche Licht durch die untere Endfläche des Lichtführungspaneels 200 in das Lichtführungspaneel 200 sendet.
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Die Lichtquelleneinheiten 100 und das Lichtführungspaneel 200 bilden die Rücklichteinheit 1, die ein Licht auf die Rückseite des Flüssigkristalldisplays 300 emittiert. Eine nicht dargestellte Flachpaneel-Darstellungseinrichtung, die verschiedene Arten von Bildern darstellt, wird hauptsächlich durch die Rücklichteinheit 1 und das Flüssigkristalldisplay 300 gebildet.
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Jede der Lichtquelleneinheiten 300 hat eine Vielzahl von Lichtquellengruppen, die jeweils durch eine oder mehrere Lichtquellen gebildet werden. Jede Lichtquelleneinheit 100 setzt ein lokales Dimmen ein, oder, mit anderen Worten, führt eine An-/Aus-Steuerung separat an den entsprechenden Lichtquellengruppen durch.
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Wie in 2 dargestellt, umfasst jede Lichtquelleneinheit 100 Lichtquellen 110, eine flexible Leiterplatte 120, eine Metallträgerplatte 130 und eine Haftmittellage 140.
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Die Lichtquellen 110 sind an der oberen Fläche (erste Fläche) der flexiblen Leiterplatte 120 mit einem Lot H befestigt und emittieren Licht auf das Lichtführungspaneel 200. In der dargestellten Ausführungsform werden LEDs als die Lichtquellen 110 eingesetzt.
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Durch Verwendung der LEDs als die Lichtquellen 110 kann jede Lichtquelleneinheit 100 mehr Energie sparen und ihre Lebenszeit verlängern.
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Die Lichtquellen 100 bilden Lichtquellengruppen, von denen jede eine oder mehrere Lichtquellen aufweist. Jede der Lichtquellengruppen wird unabhängig von den anderen Lichtquellengruppen durch eine nicht dargestellte Steuersektion einer An-/Aus-Steuerung unterworfen.
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In der dargestellten Ausführungsform bilden, wie in 1 und 2 dargestellt, die drei Lichtquellengruppen P, Q, R, von denen jede eine einzelne Lichtquelle 110 umfasst, eine Lichtquelleneinheit 100. Unter Bezugnahme auf 1 sind die vier Lichtquelleneinheiten 100 so angeordnet, dass sie zur unteren Endfläche des Lichtführungspaneels 200 weisen.
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Die Zahlen und die Ausbildungen inklusive der Orte der Lichtquelleneinheiten 100, die zur unteren Endfläche des Lichtführungspaneels 200 weisen, die Lichtquellengruppen, die jede Lichtquelleneinheit 100 bildet und die Lichtquellen 110, die jede Lichtquellengruppe bilden, sind nicht auf die dargestellte Ausführungsform beschränkt, sondern können wie benötigt verändert werden.
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Die flexible Leiterplatte 120 verbindet die Lichtquellen 110 elektrisch mit nicht dargestellten externen Leitungen und dissipiert die Wärme, die durch die Lichtquellengruppen P, Q, R im Betrieb erzeugt wird.
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Insbesondere ist die flexible Leiterplatte 120 eine mehrlagige Platte. Die flexible Leiterplatte 120 wird durch Verbinden zweier doppelseitiger flexibler Leiterplatten ausgebildet, von denen jede leitfähige Lagen aufweist, die an gegenüberliegenden Flächen der Platte ausgebildet sind.
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Wie in 2 gezeigt, umfasst die flexible Leiterplatte 120 eine Basismateriallage 121, eine leitfähige Lage 122, eine Decklage 123 und eine Haftmittellage 124.
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Die Basismateriallage 121 ist die Basis der flexiblen Leiterplatte 120 und wird unter Verwendung eines isolierenden Plastikfilms ausgebildet.
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Als der Plastikfilm wird ein aus einem weichen Plastik gebildeter Film verwendet. Insbesondere kann der Plastikfilm jeglicher geeigneter Plastikfilm sein, wie einen Polyimidfilm oder einen Poyesterfilm, solange der Film normalerweise als ein Plastikfilm zum Ausbilden einer flexiblen Leiterplatte verwendet wird.
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Insbesondere ist es bevorzugt, dass der Plastikfilm nicht nur weich ist, sondern ebenso hoch wärmebeständig. Z. B. kann bevorzugt ein Polyamid-basierter Plastikfilm, ein Polyimid-basierter Plastikfilm, wie ein Polyimid oder ein Polyamid-Imid-Plastikfilm oder ein Polyethylen-Naphthalat-Plastikfilm eingesetzt werden.
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Das wärmebeständige Plastik kann jegliches geeignetes wärmebeständiges Plastik sein, wie Polyimidharz oder Epoxyharz, solange das Material üblicherweise als wärmebeständiges Plastik eingesetzt wird, das zum Ausbilden einer flexiblen Leiterplatte verwendet wird. Zum Ausbilden der Basismateriallage 121 ist es besonders bevorzugt, ein Material zu verwenden, das eine Wärmeleitfähigkeit von ungefähr 0,12 W/mK in der Basismateriallage 121 in der vertikalen Richtung sicherstellt.
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Es ist bevorzugt, dass die Dicke der Basismateriallage 121 ungefähr 5 bis 100 μm beträgt.
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Die leitfähige Lage 122 fungiert als eine Kreisleitungslage, die eine Kreisleitung zum elektrischen Verbinden der Lichtquellen 110 mit externen Leitungen und separatem Steuern der Lichtquellengruppen umfasst, und eine Wärmediffusionslage zum Zerstreuen der Wärme, die durch die Lichtquellengruppen P, Q, R im Betrieb erzeugt wird, in die flexible Leiterplatte 120.
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Die leitfähige Lage 122 wird unter Verwendung leitfähiger Metallfilme ausgebildet. In der dargestellten Ausführungsform sind zwei doppelseitige flexible Leiterplatten aneinander angebunden, um die leitfähige Lage 122 auszubilden, welche eine Vier-Lagen-Struktur aufweist, bezugnehmend auf 2.
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Insbesondere eine erste leitfähige Lage 122a, eine zweite leitfähige Lage 122b und eine dritte leitfähige Lage 122c, von denen jede als eine Kreisleitungslage fungiert. Eine vierte leitfähige Lage 122d fungiert als eine Wärmediffusionslage. Insbesondere fungiert die erste leitfähige Lage 122a als eine gemeinsame Kathodenkreisleitungslage. Die zweite leitfähige Lage 122b und die dritte leitfähige Lage 123c fungieren jeweils als eine Anodenkreisleitungslage zum Steuern der Lichtquellengruppen P, Q, R. Die vierte leitfähige Lage 122d ist elektrisch getrennt von den anderen Komponenten und fungiert als die Wärmediffusionslage, die die durch die Lichtquellengruppen P, Q, R im Betrieb erzeugte Wärme, die in die flexible Leiterplatte 120 zerstreut.
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Unter Bezugnahme auf 2(a) hat jede Lichtquelle 110 eine nicht dargestellte Elektrode, die elektrisch mit der ersten leitfähigen Lage 122a verbunden ist. Die Elektrode ist ebenso elektrisch mit der zweiten leitfähigen Lage 122b und der dritten leitfähigen Lage 122c mit dem Lot H verbunden. Solche nicht dargestellten Elektroden der Lichtquellen 110 sind durch das Lot H und eine Blende B elektrisch miteinander verbunden.
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Die erste bis vierte leitfähige Lage 122a bis 122d werden unter Verwendung eines konventionellen Verfahrens ausgebildet, wie Ätzen an der leitfähigen Lage 122.
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In der dargestellten Ausführungsform sind die leitfähigen Metallfilme aus Kupfer (Cu) ausgebildet. Allerdings ist das Material der leitfähigen Metallfilme nicht auf Kupfer (Cu) beschränkt, sondern kann jegliches geeignetes Metall sein, solange das Metall normalerweise als ein leitfähiger Metallfilm zum Ausbilden einer leitfähigen Lage in einer flexiblen Leiterplatte verwendet wird.
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Es ist bevorzugt, dass die Dicke der leitfähigen Lage 122 ungefähr 35 μm beträgt.
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Die Decklage 123 bildet eine isolierende Lage für die flexible Leiterplatte 120. Die Decklage 123 wird z. B. durch Anbinden eines Decklagenfilms an der Basismateriallage 121 und der leitfähigen Lage 122 mit einem nicht dargestellten Decklagenhaftmittel ausgebildet, das z. B. ein thermisch aushärtbares Haftmittel ist. Die Decklage 123 hat Durchgangsausnehmungen zum Aufnehmen des Lots H, das an den Positionen ausgebildet ist, die den Lichtquellen 110 entsprechen.
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Wie die Decklage kann ein Polyimidfilm oder ein photosensitiver Resist oder ein Flüssigresist verwendet werden.
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Es ist bevorzugt, dass die Dicke der Decklage 123 ungefähr 5 bis 100 μm beträgt.
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Die Haftmittellage 124 wird verwendet, um die zwei doppelseitigen flexiblen Leiterplatten aneinander anzubinden.
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Als ein Haftmittel kann ein Imid- oder ein Epoxy-basiertes Haftmittel eingesetzt werden. Das Haftmittel kann in der Gestalt eines Blattes oder eines Gels vorliegen, oder, mit anderen Worten, in jeglicher geeigneter Form eines Haftmittels, die normalerweise verwendet wird, um eine mehrlagige Platte mit einer Vielzahl von angebundenen flexiblen Leiterplatten auszubilden.
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Es ist bevorzugt, dass die Dicke der Haftmittellage 124 ungefähr 5 bis 100 μm beträgt.
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In der dargestellten Ausführungsform ist die flexible Leiterplatte 120, die eine mehrlagige Platte ist, durch Anbinden der zwei flexiblen Leiterplatten mit der Haftmittellage 124 ausgebildet. Allerdings ist die Ausbildung der flexiblen Leiterplatte 120 nicht auf diejenige der Ausführungsform beschränkt, sondern kann wie benötigt modifiziert werden.
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Die Anzahl der Lagen oder die Orte der leitfähigen Lage 122 und die Anzahl der Lagen oder der Ort der Wärmediffusionslage sind nicht auf diejenigen in der dargestellten Ausführungsform beschränkt, sondern können wie benötigt modifiziert werden.
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Die Metallträgerplatte 130 ist an der unteren Fläche (zweite Fläche) der flexiblen Leiterplatte 120, die gegenüber der oberen Fläche ist, an der die Lichtquellengruppen P, Q, R befestigt sind, mit der Haftmittellage 140 angebracht. Die Metallträgerplatte 130 dient als die Basis der Lichtquelleneinheiten 100 und dissipiert die Wärme im Betrieb, die durch die Lichtquellengruppen P, Q, R erzeugt wird.
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In der dargestellten Ausführungsform wird Aluminium (Al) als das Material der Metallträgerplatte 130 verwendet. Allerdings ist das Material der Metallträgerplatte 130 nicht auf Aluminium (Al) beschränkt, sondern kann jegliches geeignetes Material sein, das normalerweise als eine Metallträgerplatte zum Ausbilden einer Lichtquelleneinheit verwendet wird.
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Es ist bevorzugt, dass die Dicke der Metallträgerplatte 130 ungefähr 3 mm beträgt.
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Die Haftmittellage 140 verbindet die flexible Leiterplatte 120, an der die Lichtquellen 110 befestigt sind, mit der Metallträgerplatte 130.
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In der dargestellten Ausführungsform ist die Wärmeleitfähigkeit der Haftmittellage 140 in der vertikalen Richtung geringer als die Wärmeleitfähigkeit der Basismateriallage 121 der flexiblen Leiterplatte 120 in der vertikalen Richtung. Insbesondere ist die Wärmeleitfähigkeit in der Haftmittellage 140 in der vertikalen Richtung 30 bis 80% der Wärmeleitfähigkeit in der Basismateriallage 121 der flexiblen Leiterplatte 120 in der vertikalen Richtung.
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Als ein Haftmittel kann ein Expoxy- oder Acryl-basiertes Hafmittel eingesetzt werden. Es ist bevorzugt, die Haftmittellage 140 unter Verwendung eines Epoxy- oder Acryl-basierten Haftmittels auszubilden, das eine Wärmeleitfähigkeit von ungefähr 0,01 bis 1 W/mK in der Haftmittellage 140 in der vertikalen Richtung aufweist.
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Es ist bevorzugt, dass die Dicke der Haftmittellage 140 ungefähr 30 μm beträgt.
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Dieser Aufbau unterdrückt eine Wärmeleitung zwischen der flexiblen Leiterplatte 120 und der Metallträgerplatte 130, wenn die Wärme, die durch die Lichtquellengruppen P, Q, R im Betrieb erzeugt wird, durch die flexible Leiterplatte 120 auf die Metallträgerplatte 130 übertragen wird.
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Bevor sie zur Metallträgerplatte 130 geleitet wird, wird die durch die Lichtquellengruppen P, Q, R im Betrieb erzeugte Wärme ausreichend in der flexible Leiterplatte 120 zerstreut. Dies verringert eine Ungleichmäßigkeit der Temperaturverteilung der flexiblen Leiterplatte 120 und stellt gleichzeitig eine sukzessive Leitung der Wärme in die Metallträgerplatte 130 sicher.
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Als ein Ergebnis wird die Wärme, die von den Lichtquellengruppen P, Q, R in die flexible Leiterplatte 120 geleitet wird, gleichmäßig in der flexiblen Leiterplatte 120 verteilt und sukzessive in die Metallträgerplatte 130 dissipiert.
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Demnach wird in jeder Lichtquelleneinheit 100, die ein lokales Dimmen durchführt, eine gleichmäßige Helligkeit für die Lichtquellengruppen P, Q, R sichergestellt, und die Wärmedissipationsleistung wird verbessert.
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Zum Vergleich mit dem Betrieb und den Wirkungen der dargestellten Ausführungsform wird eine konventionelle Lichtquelleneinheit 400 unter Bezugnahme auf 3(a) beschrieben. Die gleichen oder ähnliche Bezugszeichen werden für Komponenten der Lichtquelleneinheit 400 vergeben, die in Bezug auf die Ausbildung und Funktionen die gleichen oder ähnliche entsprechende Komponenten der Lichtquelleneinheit 100 der Ausführungsform sind. Eine Beschreibung dieser Komponenten wird hier weggelassen.
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Insbesondere setzt die Lichtquelleneinheit 400 das lokale Dimmen ein. Die Wärmeleitfähigkeit in einer Haftmittellage 440 in der vertikalen Richtung ist nicht geringer als die Wärmeleitfähigkeit in einer Basismateriallage 421 der flexiblen Leiterplatte 420 in der vertikalen Richtung. Wenn angenommen wird, dass die Lichtquellengruppe P an ist, und die Lichtquellengruppen Q, R in der Lichtquelleneinheit 400 aus sind, wird eine durch die Lichtquelleneinheit P im Betrieb erzeugte Wärme von einer Position unmittelbar unter der Lichtquellengruppe P in der flexiblen Leiterplatte 420 lokal zur Metallträgerplatte 430 übertragen, wie durch die entsprechenden Pfeile in 3(a) angezeigt.
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Dies verursacht eine hohe Temperatur in der Zone unmittelbar unter der Lichtquellengruppe P, die an ist, im Gegensatz zu einer geringen Temperatur in den Zonen unmittelbar unter den Lichtquellengruppen Q, R, die aus sind, in der flexiblen Leiterplatte 420. Mit anderen Worten werden die Temperatureigenschaften in der flexiblen Leiterplatte 420 von einer Position zur anderen variiert.
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Wenn die Lichtquellengruppe R vom Aus-Zustand zum An-Zustand umgeschaltet wird, wird als ein Ergebnis die Helligkeit in der Lichtquelleneinheit 400 variiert. Um die Lichtquellengruppe R Licht mit der gleichen Helligkeit zur Helligkeit der Lichtquellengruppe P emittieren zu lassen, die an war, werden insbesondere gleiche elektrische Ströme zur Lichtquellengruppe R und zur Lichtquellengruppe P zugeführt. In diesem Zustand ist die Temperatur der Lichtquellengruppe R, die aus war, vergleichsweise gering. Als ein Ergebnis emittiert die Lichtquellengruppe R ein Licht mit einer hohen Helligkeit verglichen zur Lichtquellengruppe P, was eine Variation der Helligkeit in der Lichtquelleneinheit 400 verursacht.
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3(b) zeigt die Lichtquelleneinheit 100 gemäß der dargestellten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die ebenso das lokale Dimmen einsetzt. Wenn die Lichtquellengruppe P an ist und die Lichtquellengruppen Q, R aus sind, wird die durch die Lichtquellengruppe P im Betrieb erzeugte Wärme daran gehindert, dass sie von einer Position unmittelbar unter der Lichtquellengruppe P lokal zur Metallträgerplatte 130 übertragen wird, wie durch die Pfeile in 3(b) angezeigt.
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Mit anderen Worten wird die durch die Lichtquellengruppe P im Betrieb erzeugte Wärme ausreichend in die flexible Leiterplatte 120 zerstreut, bevor sie zur Metallträgerplatte 130 geleitet wird. Dies verringert eine Ungleichmäßigkeit der Temperaturverteilung in der flexiblen Leiterplatte 120 und stellt eine sukzessive Leitung der Wärme in die Metallträgerplatte 130 sicher.
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Als ein Ergebnis zeigt die flexible Leiterplatte 120 an jeglicher Position gleichmäßige Temperatureigenschaften. Falls gleiche elektrische Ströme zur Lichtquellengruppe P, die an war, und zur Lichtquellengruppe R, die aus war, zugeführt werden, um ein Licht von der Lichtquellengruppe R mit einer gleichen Helligkeit zu derjenigen der Lichtquellengruppe P zu emittieren, wird die Lichtquellengruppe R daran gehindert, dass sie ein Licht mit einer vergleichsweise hohen Helligkeit emittiert. Die Lichtquellengruppen P, R haben somit eine gleiche Helligkeit.
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Als ein Ergebnis wird jede Lichtquelleneinheit 100 effektiv daran gehindert, dass sie eine Helligkeitsvariation aufweist, die durch Variieren von Temperatureigenschaften verursacht wird.
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3 ist ähnlich zur Querschnittsansicht der 2(a). Um allerdings die Wärmeübertragung effektiv darzustellen, ist 3 ohne Schraffur gezeigt, und die Metallträgerplatte 130 wird in den Zeichnungen von der flexiblen Leiterplatte 120 beabstandet dargestellt.
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Die vierte leitfähige Lage 122d ist elektrisch von den anderen Komponenten getrennt und dient als eine Wärmediffusionslage zum Zerstreuen der durch die Lichtquellengruppen im Betrieb erzeugten Wärme in die flexible Leiterplatte 120. Als ein Ergebnis wird die Wärme, die von der Lichtquellengruppe P in die flexible Leiterplatte 120 geleitet wird, noch effektiver gleichmäßig in der flexiblen Leiterplatte 120 verteilt.
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Ebenso wird die durch die Lichtquellengruppe P im Betrieb erzeugte Wärme sukzessive in die Metallträgerplatte 130 geleitet und somit dissipiert. Dies verhindert, dass die Lichtemissionseffizienz der LEDs durch einen Temperaturanstieg verringert wird.
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Als ein Ergebnis wird in der Lichtquelleneinheit 100, die das lokale Dimmen einsetzt, eine gleichmäßige Helligkeit in den Lichtquellengruppen sichergestellt und die Wärmedissipationsleistung wird verbessert.
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Nachdem die Lichtquelleneinheit 100 seitenlichtartig ist, welche das Licht durch die untere Endfläche des Lichtführungspaneels 200 in das Lichtführungspaneel 200 ausstrahlt, wird die Dicke der Rücklichteinheit 1 verringert.
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Das Lichtführungspaneel 200 führt das Licht von der Lichtquelleneinheit 100 zum Flüssigkristalldisplay 300, und strahlt somit das Licht auf das Flüssigkristalldisplay 300 aus.
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Insbesondere wird unter Bezugnahme auf 1 das durch die Lichtquelleneinheit 100 emittierte Licht in das Lichtführungspaneel 200 durch eine Lichtauftreffendfläche 210 gesendet. Das Licht tritt an einer Lichtaustrittsendfläche 220 aus, damit es zum Flüssigkristalldisplay 300 weiterläuft, während es im Lichtführungspaneel 200 vollständig reflektiert wird.
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Als das Material des Lichtführungspaneels 200 kann jegliches geeignetes Material, wie Plastik, eingesetzt werden, solange das Material normalerweise zum Ausbilden eines Lichtführungspaneels verwendet wird.
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In der dargestellten Ausführungsform ist die Rücklichteinheit 1 lediglich mit der Lichtquelleneinheit 100 und dem Lichtführungspaneel 200 ausgebildet. Allerdings ist die Rücklichteinheit 1 nicht auf diesen Aufbau beschränkt. Z. B. kann jegliche geeignete Komponente, wie eine Reflexionsfolie oder eine optische Folie, die normalerweise als eine Komponente einer Rücklichteinheit eingesetzt wird, mit den Lichtquelleneinheiten 100 und dem Lichtführungspaneel 200 kombiniert werden um die Rücklichteinheit 1 zu konfigurieren.
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Das Flüssigkristalldisplay 300 ist eine Displayvorrichtung, die ein Bild einer flachen Paneeldisplayeinrichtung erzeugt, welche nicht im Detail dargestellt ist.
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Die Größe und der Aufbau inklusive der Größe des Flüssigkristalldisplays 300 sind nicht auf diejenigen der dargestellten Ausführungsform beschränkt, sondern können wie benötigt verändert werden.
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In der dargestellten Ausführungsform ist jede Lichtquelleneinheit 100, die das lokale Dimmen einsetzt, so ausgebildet, um eine An-/Aus-Steuerung separat an den entsprechenden Lichtquellengruppen auszuführen. Insbesondere ist die Lichtquelleneinheit 100 durch drei Lichtquellengruppen P, Q, R ausgebildet, von denen jede durch eine einzelne Lichtquelle 110 ausgebildet ist. Die An-/Aus-Steuerung wird separat für jede der Lichtquellengruppen P, Q, R ausgeführt. Allerdings muss nicht jede Lichtquelleneinheit 100 notwendigerweise auf diese Weise ausgeführt sein.
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Z. B. kann jede Lichtquelleneinheit, die das lokale Dimmen einsetzt, Lichtquellengruppen aufweisen, von denen jede eine Vielzahl von Lichtquellen aufweist. Die Lichtquellen in jeder Lichtquellengruppe sind parallel verbunden. Dies gestattet eine separate Ausführung der An-/Aus-Steuerung an nicht nur den entsprechenden Lichtquellengruppen, sondern auch an den entsprechenden Lichtquellen in jeder der Lichtquellengruppe. Dies stellt eine gleichmäßige Helligkeit in den Lichtquellengruppen und den Lichtquellen in jeder der Lichtquellengruppen und eine hohe Wärmedissipationsleistung in der Lichtquelleneinheit, die das lokale Dimmen einsetzt, sicher. Dieser Aufbau gestattet ebenso eine flexiblere Beleuchtung, was eine größere Variation der Beleuchtung sicherstellt.
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Als nächstes werden unter Bezugnahme auf 4(a), 4(b) und 5 erste bis dritte Modifikationen der Lichtquelleneinheit gemäß der dargestellten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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In der ersten bis dritten Modifikation wird der Aufbau der Haftmittellage zum Verbinden der flexiblen Leiterplatte und der Metallträgerplatte von der zuvor dargestellten Ausführungsform modifiziert. Der Aufbau der übrigen Komponenten in der ersten bis dritten Modifikation ist gleich dem Aufbau der entsprechenden Komponenten der dargestellten Ausführungsform. Die gleichen oder ähnliche Bezugszeichen werden für Komponenten der ersten bis dritten Modifikation vergeben, die gleich oder ähnliche entsprechende Komponenten der Ausführungsform in Bezug auf den Aufbau und die Funktionen betreffen. Eine Beschreibung dieser Komponenten wird hier weggelassen.
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Die erste Modifikation der Lichtquelleneinheit gemäß der dargestellten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird hiernach unter Bezugnahme auf 4(a) beschrieben.
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In der ersten Modifikation ist die Haftmittellage 140 unter Verwendung eines hoch wärmeleitenden Haftmittels ausgebildet, und Schäume (Mikro-Blasen) K sind in der Haftmittellage 140 verstreut.
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In diesem Aufbau ist trotz der Gegebenheit, dass das hoch wärmeleitende Haftmittel verwendet wird, die Wärmeleitfähigkeit der Haftmittellage 140 insgesamt in der vertikalen Richtung geringer als die Wärmeleitfähigkeit der Basismateriallage 121 der flexiblen Leiterplatte 120 in der vertikalen Richtung. Insbesondere ist die Wärmeleitfähigkeit der Haftmittellage 140 insgesamt in der vertikalen Richtung 30 bis 80% der Wärmeleitfähigkeit der Basismateriallage 121 in der vertikalen Richtung.
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Als ein Ergebnis wird die Wärme, die von den Lichtquellengruppen in die flexible Leiterplatte 120 geleitet wird, gleichmäßig in der flexiblen Leiterplatte 120 verteilt, und sukzessive in die Metallträgerplatte 130 dissipiert.
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Die Lichtquelleneinheit 100, die das lokale Dimmen einsetzt, stellt somit eine gleichmäßige Helligkeit in den Lichtquellengruppen sicher, und verbessert die Wärmedissipationsleistung.
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Die zweite Modifikation der Lichtquelleneinheit gemäß der dargestellten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird hiernach unter Bezugnahme auf 4(b) beschrieben.
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In der zweiten Modifikation ist die Haftmittellage 140 unter Verwendung eines hoch wärmeleitenden Haftmittels ausgebildet. Das Haftmittel wird auf separate Positionen zwischen der flexiblen Leiterplatte 120 und der Metallträgerplatte 130 aufgebracht.
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In diesem Aufbau wird trotz der Gegebenheit, dass das hoch wärmeleitende Haftmittel verwendet wird, die durchschnittliche Wärmeleitfähigkeit der Haftmittellage 140 insgesamt in der vertikalen Richtung auf einen kleineren Wert als die Wärmeleitfähigkeit der Basismateriallage 121 der flexiblen Leiterplatte 121 in der vertikalen Richtung festgelegt. Insbesondere wird die durchschnittliche Wärmeleitfähigkeit der Haftmittellage 140 insgesamt in der vertikalen Richtung auf einen Wert gleich 30 bis 80% der Wärmeleitfähigkeit der Basismateriallage 121 in der vertikalen Richtung festgelegt.
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Als ein Ergebnis wird die Wärme, die von den Lichtquellengruppen in die flexible Leiterplatte 120 geleitet wird, gleichmäßig in der flexiblen Leiterplatte 120 verteilt und sukzessive in die Metallträgerplatte 130 dissipiert.
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Jede Lichtquelleneinheit 100, die das lokale Dimmen einsetzt, stellt somit eine gleichmäßige Helligkeit in den Lichtquellengruppen sicher und verbessert die Wärmedissipationsleistung.
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Die dritte Modifikation der Lichtquelleneinheit gemäß der dargestellten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.
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In der dritten Modifikation wird die Haftmittellage 140 unter Verwendung eines Haftmittels mit einer Wärmeleitfähigkeit gleich 30 bis 80% der Wärmeleitfähigkeit in der Basismateriallage 121 in der vertikalen Richtung ausgebildet. Nadelförmige oder flachplattenförmige Mikrometallstücke M sind horizontal in der Haftmittellage 140 ausgerichtet.
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In diesem Aufbau wird die Wärme, die durch die Lichtquellengruppen im Betrieb erzeugt wird und zur Haftmittellage 140 übertragen wird, horizontal in die Haftmittellage 140 geleitet und somit effizienter zerstreut. Als ein Ergebnis wird eine Wärmeleitung in der Richtung der Dicke der Haftmittellage 140 mit verbesserter Effizienz verhindert. Ebenso wird die Wärme effizienter daran gehindert, dass sie lokal zur Metallträgerplatte 130 geleitet wird.
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Als ein Ergebnis wird die Wärme, die von den Wärmequellengruppen in die flexible Leiterplatte 120 geleitet wird, mit verbesserter Effizienz gleichmäßig in der flexiblen Leiterplatte 120 verteilt und sukzessive in die Metallträgerplatte 130 dissipiert.
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Jede Lichtquelleneinheit 100, die das lokale Dimmen einsetzt, stellt somit eine gleichmäßige Helligkeit in den Lichtquellengruppen sicher und verbessert die Wärmedissipationsleistung mit verbesserter Effizienz.
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Die Mikrometallstücke M können durch Mikrokarbonstücke ersetzt werden, wie Karbon-Nanotubes oder Graphitstücke, die in der Haftmittellage 140 horizontal ausgerichtet sind.
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Eine Graphitfolie kann zwischen der flexiblen Leiterplatte 120 und der Metallträgerplatte 130 angeordnet sein.
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Die Graphitfolie hat eine höhere Wärmeleitfähigkeit in der horizontalen Richtung als in der vertikalen Richtung. Demnach wird in diesem Aufbau die Wärme, die von den Lichtquellengruppen durch die flexible Leiterplatte 120 zur Metallträgerplatte 130 geleitet wird, effizient gleichmäßig in der flexiblen Leiterplatte 120 verteilt und sukzessive in die Metallträgerplatte 130 dissipiert.
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Beispiel
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Die vorliegende Erfindung wird hiernach detaillierter mittels eines Beispiels beschrieben. Allerdings ist die Erfindung nicht auf das Beispiel beschränkt.
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Als Lichtquelleneinheiten für eine 42-Inch Flüssigkristalldisplayeinrichtung wurden zwei Lichtquelleneinheiten mit einer Seitenbreite von 54 cm in der hoch-hinunter-Richtung ausgerichtet. Jede der Lichtquelleneinheiten wies 52 LEDs als Lichtquellen auf. Alle vier LEDs waren direkt miteinander verkabelt, um eine Lichtquellengruppe auszubilden und kollektiv gesteuert zu werden. Die resultierenden 13 Lichtquellengruppen wurden separat von einer Gruppe zur anderen gesteuert (durch lokales Dimmen).
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Als eine flexible Leiterplatte wurde eine mehrlagige Platte mit vier leitfähigen Lagen vorbereitet, von denen jede ein Kupferfilm mit einer Dicke von 35 μm war. Die oberste der leitfähigen Lagen war eine gemeinsame Kathodenkreisleitungslage. Die zweite und dritte oberen der leitfähigen Lagen waren Anodenkreisleitungslagen zum Steuern der 13 Lichtquellengruppen. Die vierte der leitfähigen Lagen war eine Wärmediffusionslage, die insgesamt als eine solide Füllung zum Verbessern einer gleichmäßigen Helligkeitsleistung ausgebildet war. Eine Basismateriallage mit einer Wärmeleitfähigkeit von 0,5 W/mK wurde eingesetzt.
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Als eine Metallträgerplatte wurde eine Aluminiumplatte mit der Breite von 10 mm, der Dicke von 3 mm und der Länge von 54 cm verwendet.
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Die flexible Leiterplatte und die Metallträgerplatte wurden mit einer Haftmittellage, die eine Wärmeleitfähigkeit von 0,2 W/mK und die Dicke von 30 μm aufweist, aneinander angebunden. Die Haftmittellage wurde unter Verwendung von auf Epoxy basierenden Haftmitteln ausgebildet.
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Eine Vergleichs-Lichtquelleneinheit wurde vorbereitet, und in dieser Lichtquelleneinheit wurde lediglich eine Haftmittellage anders zur zuvor beschriebenen Haftmittellage ausgebildet. In der Vergleichs-Lichtquelleneinheit wurden die flexible Leiterplatte und die Metallträgerplatte mit einer Haftmittellage, die eine Wärmeleitfähigkeit von 50 W/mK und die Dicke von 30 μm aufweist, aneinander angebunden. Die Haftmittellage wurde unter Verwendung einer Silberpaste ausgebildet.
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Einige der Lichtquellengruppen wurden lokal beleuchtet und die Temperaturverteilung der Lichtquellengruppen wurde durch einen Thermobetrachter betrachtet. In der Lichtquelleneinheit, die das Haftmittel verwendet, das die Wärmeleitfähigkeit von 0,2 W/mK aufweist, war die durchschnittliche Temperatur vergleichsweise hoch, und die Temperaturdifferenz zwischen den LEDs war vergleichsweise klein. In dieser Lichtquelleneinheit wurde bestätigt, dass die flexible Leiterplatte effektiv eine Ungleichmäßigkeit der Temperaturverteilung in der flexiblen Leiterplatte verringerte.
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Im Gegensatz dazu war in der Vergleichs-Lichtquelleneinheit, die das Haftmittel einsetzt, das die Wärmeleitfähigkeit von 50 W/mK aufweist, die durchschnittliche Temperatur vergleichsweise gering und die Temperaturdifferenz zwischen den LEDs vergleichsweise groß. In dieser Lichtquelleneinheit wurde bestätigt, dass die Helligkeit der LEDs, die vom Aus-Zustand zum An-Zustand umgeschaltet wurden, höher war als die Helligkeit der LEDs, die kontinuierlich im An-Zustand gehalten wurden.
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Als ein Ergebnis wurde bestätigt, dass unter Einsatz des Aufbaus der vorliegenden Erfindung eine gleichmäßige Helligkeit in den Lichtquellengruppen und eine verbesserte Wärmedissipationsleistung effektiv erhalten werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2004-214094 [0008]
- JP 2005-135862 [0008]
