TWI431365B - 發光二極體背光模組 - Google Patents

Description

發光二極體背光模組

本發明是有關於一背光模組，且特別是有關於一種具有發光二極體之發光二極體背光模組。

由於光電科技的蓬勃發展，顯示裝置已普遍出現在人類生活中，例如個人數位助理(personal digital assistant；PDA)、行動電話、筆記型電腦、桌上型顯示器、車用顯示器等等。顯示器技術包括有自發光型態的顯示器以及非自發光型態的顯示器。非自發光型態的顯示器必須藉由背光模組以提供其所須的光源，因此對非自發光型態的顯示器而言，背光模組直接影響顯示器的光學表現。

顯示器的背光模組中，常用的背光源例如有冷陰極螢光燈(Cold CathodeFlorescent Lamp；CCFL)、發光二極體(Light Emitting Diode；LED)與電激發光(Electroluminescence；EL)等。由於發光二極體具有體積小、壽命長、低驅動電壓、耗電量低、耐震性佳等優點，將逐漸取代冷陰極螢光燈而成為背光源之主流。

雖然發光二極體具有上述優點，但是發光二極體在發光過程中會伴隨產生大量的熱，若無法有效地移除或排出所產生的熱量，將造成發光二極體的溫度上升。當發光二極體元件處於高溫的環境下，將減損其使用壽命。甚至當溫度升高至一定高溫時，會導致發光二極體毀壞而失去發光功能。

在習知技術中，係增設一散熱風扇產生強制對流來改善上述問題。但是，增設散熱風扇必須使用額外的電力，且易產生噪音，並非具競爭力之解決方式。因此，目前亟需一種可以改善上述問題的發光二極體背光模組。

本發明之一目的係揭露一種發光二極體背光模組，具有極佳的散熱效果。

根據本發明之實施方式，此發光二極體背光模組，包含一金屬板體、一金屬側板、一連接部、一導光板以及一發光二極體燈條。金屬板體具有一側邊以及一下表面。金屬側板位於此金屬板體側邊，且大致垂直金屬板體。金屬側板具有一下緣向下延伸至超越金屬板體之下表面的位置。連接部由金屬側板之下緣向此金屬板體側邊方向延伸，且連接至金屬板體的側邊。因此，金屬側板與連接部形成一對流空間。導光板配置在該金屬板體上。發光二極體燈條連結於金屬側板上，且用以發射一光線進入導光板。藉由上述金屬板體以及對流空間以移除發光二極體燈條所產生的熱量，而達散熱效果。

根據本發明一實施例，上述之金屬板體之面積大於導光板面積的三分之一。

根據本發明一實施例，上述之金屬側板下緣的位置低於金屬板體下表面約5 mm至約30 mm。

根據本發明一實施例，上述之發光二極體燈條與導光板間之一水平間距為約5 mm至約20 mm。

根據本發明一實施例，上述之連接部與該金屬側板之一共同剖面大致為「U」字形或「L」字形。

根據本發明一實施例，上述之金屬板體、連接部以及該金屬側板係一體成形。

根據本發明一實施例，上述之發光二極體背光模組可更包括有一散熱膠配置於發光二極體燈條與金屬側板之間。此發光二極體背光模組可更包括有一固定件，用以將發光二極體燈條固定於金屬側板上。此散熱膠之熱傳導係數可大於約1.5 W/mK，此固定件可例如為一螺絲，其貫穿發光二極體燈條。

為了使本揭示內容的敘述更加詳盡與完備，下文針對了本發明的實施態樣與具體實施例提出了說明性的描述；但這並非實施或運用本發明具體實施例的唯一形式。以下所揭露的各實施例，在有益的情形下可相互組合或取代，也可在一實施例中附加其他的實施例，而無須進一步的記載或說明。

根據本發明之實施方式，係揭露之一種使用發光二極體為光源的背光模組。發光二極體在發光的過程中，會產生大量的熱量。因此，若不能有效地移除或排出所產生的熱量，將造成發光二極體的溫度快速上升，而減損其使用壽命。下文將詳細敘述一種具有良好散熱效果的發光二極體背光模組。

請參見第1圖，其為本發明一實施例之發光二極體背光模組100的剖面示意圖。發光二極體背光模組100包括金屬板體110、金屬側板120、連接部130、導光板140以及發光二極體燈條150。

金屬板體110大致為一平板狀，且具有一側邊112以及一下表面114。金屬板體110可用以支撐其上之導光板140。金屬板體110的厚度並無特殊限制，只要其具有足夠的機械強度即可。金屬板體110具有相當的面積，在一實施例中，金屬板體110的下表面114面積大於導光板140面積的約三分之一，下文將更詳細敘述。

金屬側板120位在金屬板體110之側邊112的外側，且金屬側板120大致以垂直於金屬板體110的方式配置。金屬側板120的下緣122向下延伸至低於金屬板體110下表面144的位置。在一實施例中，金屬側板120的下緣122與金屬板體110之下表面114間的垂直間距d為約5 mm至約30 mm。在另一實施例中，金屬側板120的上緣124向上延伸至大約為導光板140之出光面144的高度。

連接部130由金屬側板120之下緣122向金屬板體110之側邊112的方向延伸出，然後再連接於金屬側板120的側邊112。因此，在連接部130與金屬側板120之間可形成一熱對流空間132。在一實施例中，連接部130與金屬側板120之間形成一夾角θ，夾角θ可例如為約60度、90度、120度或其他角度。當夾角θ為約90度時，金屬側板120與連接部130之一共同剖面大致為「U」字形或「L」字形。連接部130的形狀或態樣並不限於第1圖所繪示的形狀或態樣，只要其可在發光二極體燈條150的下方形成一熱對流空間132即可。

上述金屬板體110、金屬側板120以及連接部130可為高熱傳導係數之金屬所製成，以提高散熱效率。金屬板體110、金屬側板120以及連接部130可例如為鋁、不鏽鋼、鋁合金等金屬所製成。如上所述，金屬側板120經由連接部130連接至金屬板體110。金屬板體110、金屬側板120以及連接部130可由同一金屬材料經沖床或彎折步驟而成為一體成形的單一部件。或者，金屬板體110、金屬側板120以及連接部130可為各自獨立的元件，然後藉由其他連接手段而連接在一起。

發光二極體燈條150連結於金屬側板120上，且用以發射光線進入導光板140內。發光二極體燈條150上具有複數個發光二極體元件152，如第2圖所示。發光二極體元件152在發光的過程中，會產生大量的熱量。若所產生的熱量無法有效地被移除或排出，將造成發光二極體燈條150的溫度快速上升。發光二極體元件152處於高溫的環境下，將減損其使用壽命。若溫度升高至一定溫度，甚至會導致發光二極體元件152毀壞而失去發光功能。

承上所述，根據本發明之實施方式，發光二極體燈條150連結於金屬側板120上，因此發光二極體燈條150所產生的熱量，可經由金屬側板120以及連接部130而傳遞至金屬板體110，如第3圖的箭頭E所示。在一實施例中，金屬板體110具有相當的表面積。具體而言，金屬板體110的下表面114的面積可大於導光板140面積的約三分之一，例如可為約二分之一或更大。因此，金屬板體110可提供充分的散熱面積，以防止發光二極體元件152的溫度過高。

在上述的熱傳導路徑中，發光二極體燈條150與金屬側板120之間的介面熱傳導阻抗會直接影響整體散熱效果。如發光二極體燈條150與金屬側板120之間的介面熱傳導阻抗過大，則發光二極體燈條150所產生的熱量無法有效地傳送至金屬板體110，將使整體散熱效果降低。因此，在一實施例中，發光二極體燈條150與金屬側板120之間設置有散熱膠170，以降低發光二極體燈條150與金屬側板120之間的介面熱傳導阻抗，如第1及2圖所示。

本發明之發明人發現，一般散熱膠材料的熱傳導係數越高，則其黏著力越小。反之，若欲提高散熱膠材料的黏著力，則其熱傳導係數便會降低。所以，在另一實施例中，增設固定件160以將發光二極體燈條150固定在金屬側板120上。固定件160可例如為一金屬螺絲，其貫穿發光二極體燈條150而將發光二極體燈條150固設在金屬側板120上。如此一來，便可使用熱傳導係數大於1.5 W/mK的散熱膠170(例如熱傳導係數可為1.9W/mK或更高)，而更有效地降低發光二極體燈條150與金屬側板120之間的介面熱傳導阻抗，從而大幅提昇整體機構的散熱效果。

除上述特徵外，發光二極體燈條150的下方形成有熱對流空間132，亦有助於移除發光二極體元件152所產生的熱量。當發光二極體燈條150的溫度升高時，熱對流空間132中的空氣會發生自然對流現象，如第3圖中箭頭F所示。空氣的自然對流現象可進一步移除發光二極體元件表面的熱量，從而避免發光二極體元件152的溫度過高。

第4圖繪示本發明一實施例之發光二極體背光模組100在一仰示角度的立體示意圖，其中繪示發光二極體背光模組100背部的金屬側板120與連接部130對整體厚度的影響。根據本發明之一實施方式，熱對流空間132是藉由金屬側板120與連接部130而形成。因此若設計過大的熱對流空間132，雖然有助於自然對流的效果，但同時將導致背光模組100的整體厚度或體積增加，而不利於產品的競爭力。本發明之發明人發現，熱對流空間132的空間體積越大，自然對流的效果越明顯；但是當熱對流空間132的體積增加至一定程度後，其熱對流效果增加的幅度有限。因此，在一實施例中，熱對流空間132的深度(即第1圖繪示之垂直間距d)為約5 mm至約30 mm，例如可為約6 mm、約10 mm、約16 mm、約20 mm或約25 mm。熱對流空間132的寬度w為約5 mm至約30 mm時，例如可為約6 mm、約10 mm、約16 mm、約20 mm或約25 mm。根據上述實施例，當熱對流空間132的深度d以及寬度w在上述範圍內，可提供有效的自然對流的效果，且兼顧背光模組100的整體厚度。

在本實施例中，發光二極體背光模組100更包括有導線156，用以提供發光二極體燈條150所需的電能，如第2及第4圖所示。導線156可經由熱對流空間132兩端的開口而連接於發光二極體燈條150的側邊。

請再參見第1圖，導光板140配置在金屬板體110上。導光板140具有一入光面142以及一出光面144。導光板140的入光面142面向發光二極體燈條150的出光面154，因此發光二極體燈條150所發射的光線可經由入光面142而進入導光板140。在一實施例中，基於上述熱對流空間132之設計，發光二極體燈條150的出光面154與導光板140的入光面142之間的水平間距可例如為約5 mm至約20 mm。光線由入光面142進入導光板140後，在其內部傳遞並經由出光面144離開導光板140。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100．．．發光二極體背光模組

110．．．金屬板體

112．．．側邊

114．．．下表面

120．．．金屬側板

122．．．下緣

124．．．上緣

130．．．連接部

132．．．熱對流空間

140．．．導光板

142．．．入光面

144．．．出光面

150．．．發光二極體燈條

152．．．發光二極體元件

154．．．發光面

156．．．導線

160．．．固定件

170．．．散熱膠

d．．．垂直間距

w．．．寬度

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：

第1圖為本發明一實施例之發光二極體背光模組的剖面示意圖。

第2圖為本發明一實施例之發光二極體背光模組的局部立體示意圖。

第3圖為本發明一實施例之發光二極體背光模組的熱傳導路徑示意圖。

第4圖繪示本發明一實施例之發光二極體背光模組之一仰示角度下的立體示意圖。

100．．．發光二極體背光模組

110．．．金屬板體

112．．．側邊

114．．．下表面

120．．．金屬側板

122．．．下緣

124．．．上緣

130．．．連接部

132．．．熱對流空間

140．．．導光板

142．．．入光面

144．．．出光面

150．．．發光二極體燈條

154．．．發光面

160．．．固定件

170．．．散熱膠

d．．．垂直間距

w．．．寬度

Claims (10)

1. 一種發光二極體背光模組，包含：一金屬板體，具有一側邊以及一下表面；一金屬側板，位於該金屬板體之側邊，且大致垂直該金屬板體，其中該金屬側板具有一下緣向下延伸至超越該金屬板體下表面約5mm至約30mm；一連接部，由該金屬側板之該下緣向該金屬板體之該側邊方向延伸，且連接至該側邊，使該連接部與該金屬側板之間形成一對流空間，該對流空間之一寬度為約5mm至約30mm，且該對流空間之一深度為約5mm至約30mm；一導光板，配置在該金屬板體上；以及一發光二極體燈條，連結於該金屬側板，且用以發射一光線進入該導光板。
2. 如請求項1所述之發光二極體背光模組，其中該金屬板體之面積大於該導光板面積的三分之一。
3. 如請求項1所述之發光二極體背光模組，其中該發光二極體燈條與該導光板間之一水平間距為約5mm至約20mm。
4. 如請求項1所述之發光二極體背光模組，其中該連接部與該金屬側板之一共同剖面大致為「U」字形或「L」字形。
5. 如請求項1所述之發光二極體背光模組，其中該金屬板體、該連接部以及該金屬側板係一體成形。
6. 如請求項1所述之發光二極體背光模組，更包括有一散熱膠配置於該發光二極體燈條與該金屬側板之間。
7. 如請求項6所述之發光二極體背光模組，更包括有一固定件，用以將該發光二極體燈條固定於該金屬側板上。
8. 如請求項7所述之發光二極體背光模組，其中該散熱膠之熱傳導係數大於約1.5W/mK。
9. 如請求項7所述之發光二極體背光模組，其中該固定件為一螺絲，其貫穿該發光二極體燈條。
10. 一種發光二極體背光模組，包含：一金屬板體，具有一側邊以及一下表面；一金屬側板，位於該金屬板體之側邊，且大致垂直該金屬板體，其中該金屬側板具有一下緣向下延伸至超越該金屬板體下表面之一位置；一連接部，由該金屬側板之該下緣向該金屬板體之該側邊方向延伸，且連接至該側邊，使該連接部與該金屬側板之間形成一對流空間；一導光板，配置在該金屬板體上，且該導光板具有一 入光面；以及一發光二極體燈條，具有複數發光二極體用以發射光線進入該入光面，該發光二極體燈條配置在該金屬側板上，且具有一發光面，其中該發光面與該入光面之間的一間距為約5mm至約20mm。