TWI495936B - 發光二極體裝置及顯示器 - Google Patents

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Description

發光二極體裝置及顯示器
本發明是有關於一種發光二極體及應用該發光二極體的顯示器，特別是指一種發光二極體的散熱技術及其在顯示器的應用。
發光二極體由於具有發光效率高、壽命長以及低耗電等優點，近年來已逐漸取代燈泡及燈管成為主流的光源，然而，當發光二極體的發光效率越高，則伴隨著所產生的熱能也越多，所需要的散熱需求也越大，因此，特別是在高功率的發光二極體，其散熱問題更是需要被重視。
因此，本發明之目的，即在提供一種具有較佳的散熱效果的發光二極體裝置及該發光二極體裝置的散熱機制在顯示器的應用。
本發明顯示器包含一外殼、一設置在該外殼的面板單元、一介於該外殼與該面板單元之間的發光二極體模組以及一導熱層。該發光二極體模組包含一電路板以及複數設置於該電路板的發光二極體，該電路板可為例如軟性印刷電路板而包含一具撓性的板本體以及設置在板本體的一第一導接單元、一第二導接單元，該板本體包含一面向該面板單元的第一板面、一相反於該第一板面並且面向該外殼的第二板面，且該板本體設有複數貫穿該第一板面與該第二板面的貫孔，每一該導接單元包含一顯露於該第一板面的導接部以及至少一顯露於該第二板面並且與該導接部連接的接觸部。該等發光二極體底部分別位於該板本體的該等貫孔內，且每一該發光二極體包含一發光晶粒以及一對導接端子，該等導接端子一端與該發光晶粒電性連接，每一該發光二極體藉該等導接端子的另一端連接於該等導接單元的導接部之間。該導熱層為絕緣材質位於該第二板面與該外殼之間並且直接與該外殼表面及該等接觸部接觸，該等發光二極體底部亦與該導熱層接觸。
本發明發光二極體裝置包含一散熱座、一發光二極體模組及一導熱層。該發光二極體模組設置於該散熱座並且包含一電路板以及複數設置於該電路板的發光二極體，該電路板可為例如軟性印刷電路板而包含一具撓性的板本體以及設置在板本體的一第一導接單元、一第二導接單元，該板本體包含一第一板面、一相反於該第一板面並且面向該散熱座的第二板面，且該板本體設有複數貫穿該第一板面與該第二板面的貫孔，每一該導接單元包含一顯露於該第一板面的導接部以及至少一顯露於該第二板面並且與該導接部連接的接觸部。該等發光二極體底部分別位於該板本體的該等貫孔內，且每一該發光二極體包含一發光晶粒以及一對導接端子，該等導接端子一端與該發光晶粒電性連接，每一該發光二極體藉該等導接端子的另一端連接於該等導接單元的導接部之間。該導熱層為絕緣材質位於該第二板面與該外殼之間並且直接與該外殼表面及該等接觸部接觸，該等發光二極體底部亦與該導熱層接觸。
本發明之功效在於藉由封裝體底部與導接單元的接觸部均與導熱層接觸的結構配合，當發光晶粒運作時，其所產生的熱能除了能藉由封裝體底部與導熱層的接觸而往下經由導熱層傳導至外殼側壁進而散至外界以外，也能透過導接端子再經由導接單元及導熱層而傳導至外殼側壁進而散至外界，提昇發光二極體的散熱效能。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之二個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。
參閱圖1，本發明顯示器100的第一個較佳實施例包含一外殼1、一設置在外殼1的面板單元2、一發光二極體模組3以及一連接於外殼1及發光二極體模組3之間的導熱層4，其中，發光二極體模組3是用以作為顯示器100的背光源，且在本實施例中，背光源的型式為側光式背光源。
在本實施例中，外殼1包含一背板11以及一連接背板11周緣的側壁12，面板單元2設置在外殼1內並且受側壁12圍繞，且外殼1為金屬材質。
參閱圖1至圖3，發光二極體模組3是連接在外殼1的側壁12內側一處而介於外殼1側壁12與面板單元2之間，該發光二極體模組3包含一電路板31、複數設置在電路板31的發光二極體32。
電路板31包含一具撓性的板本體311以及設置在板本體311的一第一導接單元312、一第二導接單元313、複數第三導接單元314以及複數第四導接單元315。板本體311包含一面向面板單元2的第一板面311a、一相反於第一板面311a並且面向外殼1側壁12的第二板面311b以及複數貫穿第一板面311a與第二板面311b的貫孔311c。
第一導接單元312與第二導接單元313沿板本體311的長度方向設置並且分別位在貫孔311c的兩側，第一導接單元312包含一呈長條狀外露於板本體311第一板面311a的導接部312a以及複數個外露於板本體311第二板面311b並且與導接部312a連接的接觸部312b；第二導接單元313包含一呈長條狀外露於板本體311第一板面311a的導接部313a以及複數個外露於板本體311第二板面311b並且與導接部313a連接的接觸部313b。
每一第三導接單元314與每一第四導接單元315成對地設置於第一導接單元312與第二導接單元313之間並且同樣分別位在貫孔311c兩側，每一第三導接單元314包含一外露於板本體311第一板面311a的導接部314a以及複數個外露於板本體311第二板面311b並且與導接部314a連接的接觸部314b；每一第四導接單元315包含一外露於板本體311第一板面311a的導接部315a以及複數個外露於板本體311第二板面311b並且與導接部315a連接的接觸部315b。
以圖3可看見第一導接單元312與第四導接單元315的斷面結構為例，在本實施例中所使用的電路板為軟性印刷電路板(FPCB,flexible printed circuit board)，該軟性電路板除了包含中間的絕緣介質層以及分別佈設在絕緣介質層兩側面的銅箔電路以外，每一側面的銅箔電路外更覆蓋有一層絕緣材料，因此，在本實施例中，所指的板本體311即包含前述的各層材料，而第一導接單元312與第四導接單元315的導接部312a、315a、接觸部312b、315b即分別為兩側面的銅箔電路沒有被絕緣材料覆蓋而裸露的部分，且導接單元312、315更包含了連接在導接部312a、315a與接觸部312b、315b之間的中間連接部312c、315c，此處所指的中間連接部312c、315c可以是藉由例如在絕緣介質層設置穿孔並且填充如銅柱等的導電材料或設置導電鍍層而形成，且較佳者，中間連接部312c、315c的材質可具有導熱效果，每一個導接單元312、315的接觸部312b、315b位置是對應於其中間連接部312c、315c下方；相似地，圖2中的每一個導接單元313、314的接觸部313b、314b位置亦是對應於其中間連接部313c、314c下方。
除此之外，在本實施例中，電路板31一端的銅箔電路裸露而形成可供插接在一連接外部電源的電源插槽的插接端5，因此，相較於習知必須再透過導線連接的方式，本實施例以軟性印刷電路板作為電路板31的好處在於可藉由電路板31的插接端5直接插接在電源插槽而不需要再額外銲接導線，故可節省導線的設置，插接端5本身亦可具有撓性。
每一個發光二極體32包含一封裝體321、一被封裝在封裝體321內的發光晶粒322以及複數導接端子323。該等導接端子323一端伸入封裝體321內與發光晶粒322電性連接，另一端分別用以銲固在其中兩個導接單元312-315，使封裝體321外露於板本體311的第一板面311a並且封裝體321底部伸入貫孔311c而外露於板本體311的第二板面311b，在本實施例中，該等導接端子323是呈板片狀，可增加導接端子323與各個導接部312a-315a的接觸面積。
在本實施例中，每一對第三、第四導接單元314、315是可供三個發光二極體32串聯在第一、第二導接單元312、313之間，而每組三個串聯的發光二極體32之間則是彼此並聯在第一導接單元312與第二導接單元313之間，在每三個串聯的發光二極體32當中，其中一個發光二極體32的導接端子323分別連接第一導接單元312與第四導接單元315，另一個發光二極體32的導接端子323分別連接第四導接單元315與第三導接單元314，再一個發光二極體32的導接端子323分別連接第三導接單元314與第二導接單元313。
在本實施例中，導熱層4可為設置在電路板31第二板面311b與外殼1側壁12內側之間的導熱絕緣膠，且電路板31第二板面311b是藉由導熱層4黏附在外殼1側壁12內側，換言之，發光二極體模組3是藉由導熱層4連接在外殼1的側壁12，且導熱層4覆蓋各個導接單元312-315外露於第二板面311b的接觸部312b、313b、314b、315b而與接觸部312b、313b、314b、315b以及封裝體321的底部直接接觸。
以圖3一個銲固在第一導接單元312與第四導接單元315之間的發光二極體32為例，發光二極體32的導接端子323另一端分別銲固在導接單元312、315的導接部312a、315a位於中間連接部312c、315c上方之處，再加上如前述由於發光二極體32的封裝體321底部直接與導熱層4接觸，以及導接單元312、315的接觸部312b、315b均與導接部312a、315a連接並且與導熱層4接觸，因此，當發光晶粒322運作時，其所產生的熱能除了能藉由封裝體321底部與導熱層4的接觸而往下經由導熱層4傳導至外殼1側壁12進而散至外界以外，也能透過導接端子323再經由導接單元312、315及導熱層4而傳導至外殼1側壁12進而散至外界，對於發光二極體的散熱效能確實能有所提昇。
附帶說明的是，前述各個導接單元312-315外露於板本體31第二板面311b的接觸部312b、313b、314b、315b輪廓可為如圖4所示的圓形或如圖5所示的矩形，因而與導熱層4接觸時，具有較均勻的導熱性，再者，由於接觸部312b、313b、314b、315b是用以與導熱層4直接接觸而傳導熱能，因此，當接觸部312b、313b、314b、315b的分布面積越大，則其所能達到的導熱效果也越好。
此外，前述的導熱層4也可以是固態軟質的絕緣導熱墊，並且兩側面藉由例如黏膠的方式分別黏附在第二板面311b與外殼1的側壁12內表面。
參閱圖6、圖7，本發明顯示器100’的第二較佳實施例與第一較佳實施例的差異在於，發光二極體模組3是作為顯示器100’的直下式背光源，且發光二極體模組3的數目為複數個。發光二極體模組3是設置在外殼1的背板11而介於背板11與面板單元2之間，而此時的導熱層4是位於電路板31第二板面311b與外殼1背板11之間，且圖7同樣以一個發光二極體32連接在第一導接單元312與第四導接單元315為例，發光二極體32的導接端子323同樣是連接在兩導接單元312、315的導接部312a、315a，發光二極體32的封裝體321底部與導接單元312、315的接觸部312b、315b也是均與導熱層4接觸。
因此，由上述內容可知，本發明不論該發光二極體模組3是作為側光式背光源或直下式背光源均可適用。
再說明的是，本發明的發光二極體模組3’也可以如圖8的變化態樣，其中，電路板31’僅包括一第一導接單元312’與第二導接單元313’，該第一導接單元312’與第二導接單元313’的結構可與前述的導接單元312、313相同，包含導接部312a’、313a’、接觸部312b’、313b’以及連接導接部312a’、313a’與接觸部312b’、313b’的中間連接部312c’、313c’，只是兩導接單元312’、313’的導接部312a’、313a’是呈相平行的直線延伸，而每一個發光二極體32的兩個導接端子323是分別銲固在第一、第二導接單元312’、313’的導接部312a’、313a’，使該等發光二極體32藉由第一、第二導接單元312’、313’呈並聯連接。
再者，該發光二極體模組3’的應用態樣也可以如圖9所示，是藉由導熱層4黏附在一散熱座6(例如金屬材質的散熱鰭片座)上而形成一發光二極體裝置，其中，導熱層4同樣一側面與封裝體321底部及導接單元312’、313’的接觸部312b’、313b’接觸，另一側面則貼附於散熱座6表面，使發光晶粒322傳導至封裝體321與導接端子323的熱能同樣能直接經由導熱層4往下傳導至散熱座6，當然，圖8所示的發光二極體模組3’也可以是應用在前述的顯示器100、100’中。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
1．．．外殼
11．．．背板
12．．．側壁
100．．．顯示器
100’．．．顯示器
2．．．面板單元
3、3’．．．發光二極體模組
31、31’．．．電路板
311．．．板本體
311a．．．第一板面
311b．．．第二板面
311c．．．貫孔
312．．．第一導接單元
312’．．．第一導接單元
312a．．．導接部
312a’．．．導接部
312b．．．接觸部
312b’．．．接觸部
312c．．．中間連接部
312c’．．．中間連接部
313．．．第二導接單元
313’．．．第二導接單元
313a．．．導接部
313a’．．．導接部
313b．．．接觸部
313b’．．．接觸部
313c．．．中間連接部
313c’．．．中間連接部
314．．．第三導接單元
314a．．．導接部
314b．．．接觸部
314c．．．中間連接部
315．．．第四導接單元
315a．．．導接部
315b．．．接觸部
315c．．．中間連接部
32．．．發光二極體
321．．．封裝體
322．．．發光晶粒
323．．．導接端子
4．．．導熱層
5．．．插接端
6．．．散熱座
圖1是本發明顯示器的第一個較佳實施例的分解圖；
圖2是該第一較佳實施例的一發光二極體模組的立體圖；
圖3是該第一較佳實施例的局部側視圖；
圖4是該第一較佳實施例中，電路板第二板面的接觸部的分布平面圖；
圖5是該第一較佳實施例中，電路板第二板面的接觸部另一種態樣的分佈平面圖；
圖6是本發明顯示器的第二個較佳實施例的分解圖；
圖7是該第二較佳實施例的局部側視圖；
圖8是本發明的發光二極體模組的一種變化態樣；以及
圖9是本發明發光二極體裝置一個較佳實施例的側視圖。
12．．．側壁
2．．．面板單元
31．．．電路板
311．．．板本體
311a．．．第一板面
311b．．．第二板面
311c．．．貫孔
312．．．第一導接單元
312a．．．導接部
312b．．．接觸部
312c．．．中間連接部
315．．．第四導接單元
315a．．．導接部
315b．．．接觸部
315c．．．中間連接部
32．．．發光二極體
321．．．封裝體
322．．．發光晶粒
323．．．導接端子
4．．．導熱層

Claims (26)

  1. 一種顯示器，包含：一外殼；一面板單元，設置於該外殼；一發光二極體模組，介於該外殼與該面板單元之間，該發光二極體模組包含：一電路板，包含一板本體、一第一導接單元以及一第二導接單元，該板本體包含一面向該面板單元的第一板面、一相反於該第一板面並且面向該外殼的第二板面，且該板本體設有複數貫穿該第一板面與該第二板面的貫孔，該等導接單元設置於該板本體，每一該導接單元包含一顯露於該第一板面的導接部以及至少一顯露於該第二板面並且與該導接部連接的接觸部；以及複數發光二極體，該等發光二極體底部分別位於該板本體的該等貫孔內，且每一該發光二極體包含一發光晶粒以及一對導接端子，該等導接端子一端與該發光晶粒電性連接，每一該發光二極體藉該等導接端子的另一端連接於該等導接單元的導接部之間；以及一導熱層，位於該第二板面與該外殼之間並且與該外殼、該等導接單元的接觸部以及該等發光二極體底部接觸。
  2. 依據申請專利範圍第1項所述之顯示器，其中，每一該發光二極體更包含一封裝體，該發光晶粒封裝於該封裝體內，該封裝體底部位於該貫孔內並且與該導熱層接觸，該等導接端子一端伸入該封裝體內與該發光晶粒電性連接。
  3. 依據申請專利範圍第1項所述之顯示器，其中，每一該導接單元更包含複數位於該第一板面與該第二板面之間並且與該導接部及該接觸部連接的中間連接部，該中間連接部為導熱材質，每一該發光二極體的導接端子連接於該導接部的一端對應於該導接單元的一個中間連接部。
  4. 依據申請專利範圍第1項所述之顯示器，其中，該第一導接單元與該第二導接單元更包含複數位於該第一板面與該第二板面之間並且與該導接部及該接觸部連接的中間連接部，該中間連接部為導熱材質，該電路板更包含介於該第一導接單元與該第二導接單元之間的複數第三導接單元及複數第四導接單元，每一該第三導接單元與每一該第四導接單元包含一顯露於該第一板面的導接部、至少一顯露於該第二板面的接觸部以及複數位於該第一板面與該第二板面之間並且與該導接部及該接觸部連接的中間連接部，於每一該第三導接單元與每一該第四導接單元中，其中一發光二極體的導接端子分別接觸於該第一導接單元與該第四導接單元的導接部，另一發光二極體的導接端子分別接觸於該第四導接單元與該第三導接單元的導接部，再一發光二極體的導接端子分別接觸於該第三導接單元與該第二導接單元的導接部。
  5. 依據申請專利範圍第3項或第4項所述之顯示器，其中，每一該導接單元包含複數顯露於該第二板面的接觸部，該等接觸部分別對應於該等中間連接部。
  6. 依據申請專利範圍第5項所述之顯示器，其中，該電路板為軟性印刷電路板，該等導接單元的導接部與接觸部為該軟性印刷電路板的銅箔電路裸露而形成。
  7. 依據申請專利範圍第1項所述之顯示器，其中，該導熱層為導熱絕緣膠。
  8. 依據申請專利範圍第1項所述之顯示器，其中，該導熱層為一固態軟質的導熱墊，該導熱墊黏附於該第二板面與該外殼。
  9. 依據申請專利範圍第6項所述之顯示器，其中，該電路板的一端銅箔電路裸露而形成一具有撓性的插接端。
  10. 依據申請專利範圍第1項所述之顯示器，其中，該外殼包含一背板以及一連接該背板周緣的側壁，該發光二極體模組設置於該側壁而介於該側壁與該面板單元之間，該導熱層位於該電路板第二板面與該外殼側壁之間。
  11. 依據申請專利範圍第1項所述之顯示器，其中，該外殼包含一背板以及一連接該背板周緣的側壁，該發光二極體模組設置於該背板而介於該背板與該面板單元之間，該導熱層位於該電路板第二板面與外殼背板之間。
  12. 一種發光二極體裝置，包含：一散熱座；一發光二極體模組，設置於該散熱座，該發光二極體模組包含：一電路板，包含一板本體、一第一導接單元以及一第二導接單元，該板本體包含一第一板面、一相反於該第一板面並且面向該散熱座的第二板面，且該板本體設有複數貫穿該第一板面與該第二板面的貫孔，該等導接單元設置於該板本體，每一該導接單元包含一顯露於該第一板面的導接部以及至少一顯露於該第二板面並且與該導接部連接的接觸部；以及複數發光二極體，該等發光二極體底部分別位於該板本體的該等貫孔內，且每一該發光二極體包含一發光晶粒以及一對導接端子，該等導接端子一端與該發光晶粒電性連接，每一該發光二極體藉該等導接端子的另一端連接於該等導接單元的導接部之間；以及一導熱層，為絕緣材質位於該第二板面與該散熱座之間並且與該散熱座、該等導接單元的接觸部以及該等發光二極體底部接觸。
  13. 依據申請專利範圍第12項所述之發光二極體裝置，其中，每一該發光二極體更包含一封裝體，該發光晶粒封裝於該封裝體內，該封裝體底部位於該貫孔內並且與該導熱層接觸，該等導接端子一端伸入該封裝體內與該發光晶粒電性連接。
  14. 依據申請專利範圍第12項所述之發光二極體裝置，其中，每一該導接單元更包含複數位於該第一板面與該第二板面之間並且與該導接部及該接觸部連接的中間連接部，該中間連接部為導熱材質，每一該發光二極體的導接端子連接於該導接部的一端對應於該導接單元的一個中間連接部。
  15. 依據申請專利範圍第12項所述之發光二極體裝置，其中，每一該第一導接單元與該第二導接單元更包含複數位於該第一板面與該第二板面之間並且與該導接部及該接觸部連接的中間連接部，該中間連接部為導熱材質，該電路板更包含介於該第一導接單元與該第二導接單元之間的複數第三導接單元及複數第四導接單元，每一該第三導接單元與該第四導接單元包含一顯露於該第一板面的導接部、至少一顯露於該第二板面的接觸部以及複數位於該第一板面與該第二板面之間並且與該導接部及該接觸部連接的中間連接部，於每一該第三導接單元與該第四導接單元中，其中一發光二極體的導接端子分別接觸於該第一導接單元與該第四導接單元的導接部，另一發光二極體的導接端子分別接觸於該第四導接單元與該第三導接單元的導接部，再一發光二極體的導接端子分別接觸於該第三導接單元與該第二導接單元的導接部。
  16. 依據申請專利範圍第14項或第15項所述之發光二極體裝置，其中，每一該導接單元包含複數顯露於該第二板面的接觸部，該等接觸部分別對應於該等中間連接部。
  17. 依據申請專利範圍第16項所述之發光二極體裝置，其中，該電路板為軟性印刷電路板，該等導接單元的導接部與接觸部為該軟性印刷電路板的銅箔電路裸露而形成。
  18. 依據申請專利範圍第12項所述之發光二極體裝置，其中，該導熱層為導熱絕緣膠。
  19. 依據申請專利範圍第12項所述之發光二極體裝置，其中，該導熱層為一固態軟質的導熱墊，該導熱墊黏附於該第二板面與該散熱座。
  20. 依據申請專利範圍第17項所述之發光二極體裝置，其中，該電路板的一端銅箔電路裸露而形成一具有撓性的插接端。
  21. 一種顯示器，包含：一外殼；一面板單元，設置於該外殼；一發光二極體模組，介於該外殼與該面板單元之間，該發光二極體模組包含：一電路板，包含一板本體以及複數導接單元，該板本體包含一第一板面及一第二板面，每一該導接單元包含一顯露於該第一板面的導接部、至少一顯露於該第二板面的接觸部以及至少一位於該第一板面與該第二板面之間並且與該導接部及該至少一接觸部連接的中間連接部；以及複數發光二極體，該等發光二極體底部顯露於該第二板面，每一該發光二極體包含一發光晶粒以及一對導接端子，該等導接端子一端與該發光晶粒電性連接，另一端與該等導接單元其中之一連接；以及一導熱層，與該外殼、該等導接單元的接觸部以及該等發光二極體底部接觸。
  22. 依據申請專利範圍第21項所述之顯示器，其中，該板本體設有複數貫穿該第一板面與該第二板面的貫孔，該等發光二極體底部分別位於該板本體的該等貫孔內。
  23. 依據申請專利範圍第21項所述之顯示器，其中，該電路板為軟性印刷電路板，該軟性印刷電路板的一端銅箔電路裸露而形成一具有撓性的插接端。
  24. 一種發光二極體裝置，包含：一散熱座；一發光二極體模組，設置於該散熱座，該發光二極體模組包含：一電路板，包含一板本體以及複數導接單元，該板本體包含一第一板面及一第二板面，每一該導接單元包含一顯露於該第一板面的導接部、至少一顯露於該第二板面的接觸部以及至少一位於該第一板面與該第二板面之間並且與該導接部及該至少一接觸部連接的中間連接部；以及複數發光二極體，該等發光二極體底部顯露於該第二板面，每一該發光二極體包含一發光晶粒以及一對導接端子，該等導接端子一端與該發光晶粒電性連接，另一端與該等導接單元其中之一連接；以及一導熱層，與該散熱座、該等導接單元的接觸部以及該等發光二極體底部接觸。
  25. 依據申請專利範圍第24項所述之發光二極體裝置，其中，該板本體設有複數貫穿該第一板面與該第二板面的貫孔，該等發光二極體底部分別位於該板本體的該等貫孔內。
  26. 依據申請專利範圍第24項所述之發光二極體裝置，其中，該電路板為軟性印刷電路板，該軟性印刷電路板的一端銅箔電路裸露而形成一具有撓性的插接端。
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