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CN102003662A - 局部加强散热的侧入式背光模块 - Google Patents

局部加强散热的侧入式背光模块 Download PDF

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CN102003662A
CN102003662A CN2010105538510A CN201010553851A CN102003662A CN 102003662 A CN102003662 A CN 102003662A CN 2010105538510 A CN2010105538510 A CN 2010105538510A CN 201010553851 A CN201010553851 A CN 201010553851A CN 102003662 A CN102003662 A CN 102003662A
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CN
China
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heat radiation
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CN2010105538510A
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郭仪正
方林冬
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TCL China Star Optoelectronics Technology Co Ltd
Original Assignee
Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co Ltd
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Abstract

本发明公开一种局部加强散热的侧入式背光模块，所述背光模块的背板邻接于至少一入光侧缘的位置设有一局部加强散热区，所述局部加强散热区的表面具有一加强导热镀层及一立体散热构形，能使温度迅速地分布均匀及降低，并且增大热交换面积。因此，本发明的局部加强散热的侧入式背光模块能够避免因高温影响发光装置的色度与辉度，从而改善整体液晶显示模块色度与辉度的均匀性并提高出光效率。

Description

局部加强散热的侧入式背光模块
【技术领域】
本发明涉及一种局部加强散热的侧入式背光模块，特别是涉及一种具有包含加强导热镀层及立体散热构形的局部加强散热区的侧入式背光模块。
【背景技术】
液晶显示器(liquid crystal display，LCD)是利用液晶材料的特性来显示图像的一种平板显示装置(flat panel display，FPD)，其相较于其他显示装置而言更具轻薄、低驱动电压及低功耗等优点，已经成为整个消费市场上的主流产品。然而，液晶显示器的液晶材料无法自主发光，必须借助外在提供光源，因此液晶显示器中又另外设有背光模块以提供所需的光源。
一般而言，背光模块可分为侧入式背光模块和直下式背光模块两种形式。已知背光模块主要是以冷阴极荧光灯管(CCFL)、热阴极荧光灯管(HCFL)或发光二极管(LED)作为光源。
请参照图1所示，图1是一种现有侧入式背光模块的局部侧剖视图。一侧入式背光模块90包含一背板91，所述背板91的至少一侧缘上设有至少一侧壁部911，且所述背板91中央承载一导光板92。所述导光板92上设有一光学膜片组93，另有一胶框94包覆于所述背板91的外缘，且由上而下的固定所述光学膜片组93及所述导光板92以形成所述侧入式背光模块90。另外，于所述侧入式背光模块90上再迭设一液晶面板80(如假想线所示)，并且以一外壳70(如假想线所示)包覆及固定所述液晶面板80及所述侧入式背光模块90，即组成一液晶显示器(未标示)。
如图1所示，在所述侧入式背光模块90的所述背板91的所述侧壁部911内表面上设有一光源组95，所述光源组95具有至少一发光装置951，所述发光装置951可以是发光二极管(LED)发光装置，且其光源方向指向所述导光板92。所述发光装置951一般通过螺丝锁附或导热胶带粘贴等方式来固定于所述侧壁部911上。由于所述光源组95运作的过程中会产生热能，这些热能会沿着图示中箭头的方向，由所述侧壁部911先向下再向内传导至所述背板91的中心位置，以进行散热。
请再参照图2所示，图2是另一种现有侧入式背光模块的局部侧剖视图。图2的侧入式背光模块90相似于图1的侧入式背光模块90，不同之处在于：图2的侧入式背光模块90在所述光源组95与所述背板91之间另设有一导热块96，且所述导热块96约呈L型的分别贴设于所述背板91及其侧壁部911上，而所述导热块96一般是选自铝(Al)质的材料，以挤出成型的工艺来制作。由于铝质的导热块96具有更好的导热特性，并且所述铝质的导热块96与所述背板91的接触面积更为加大。因此，所述光源组95所产生的热能能够更快的由所述侧壁部911传导至所述背板91的中心方向，以进行散热。
然而，上述的两种现有侧入式背光模块90仍存在一问题，就是在此一通过所述背板91的散热过程中，所述背板91靠近所述光源组95的区域，也就是邻接于所述侧壁部911的背板91区域(即对应于箭头所示的背板91区域)因为具有一定的长度而呈现出一种温度分布不均匀现象：在此背板91区域中相对靠近中央部位的温度较高，而相对靠近两边部位的温度则较低，也就是在此背板91区域中靠近中央部位会产生热聚集的现象，同时也造成邻近此中央部位的所述光源组95的所述发光装置951的散热效果较差，因此导致所述发光装置951(LED)受到高温影响而造成其色度与辉度不均匀，从而造成整体液晶显示器的辉度与色度不均匀，影响客户端对产品的视觉效果。
因此，有必要提供一种局部加强散热的侧入式背光模块，以解决现有技术所存在的问题。
【发明内容】
本发明的主要目的是提供一种局部加强散热的侧入式背光模块，通过在背板邻接于入光侧缘的位置设有局部加强散热区，局部加强散热区的表面具有加强导热镀层。由于加强导热镀层的热扩散系数较大，能使温度迅速地分布均匀及降低，因此能够有效避免因高温影响发光装置的色度与辉度，从而改善整体液晶显示模块色度与辉度的均匀性并提高出光效率。
本发明的次要目的是提供一种局部加强散热的侧入式背光模块，通过局部加强散热区具有立体散热构形，用以增大热交换面积，使温度能够较快地通过自然对流的方式扩散到空气中。
为达上述目的，本发明提供一种局部加强散热的侧入式背光模块，所述侧入式背光模块包含一背板及至少一光源组，所述背板设有至少一入光侧缘，所述至少一光源组邻接于所述至少一入光侧缘，所述背板邻接于所述至少一入光侧缘的位置设有一局部加强散热区，所述局部加强散热区的表面具有一加强导热镀层。
在本发明的一实施例中，所述加强导热镀层的材料的热扩散系数大于所述背板的基材的热扩散系数。
在本发明的一实施例中，所述加强导热镀层是一铜镀层；所述背板的基材是铝或其合金。
在本发明的一实施例中，所述局部加强散热区的表面具有一立体散热构形。
在本发明的一实施例中，所述立体散热构形呈波浪状。
在本发明的一实施例中，所述背板至少在邻接于所述入光侧缘的一中央位置设有所述局部加强散热区。所述局部加强散热区的长度等于或大于所述至少一入光侧缘壁部长度的三分之一。
在本发明的一实施例中，所述背板在所述至少一入光侧缘垂直延伸有至少一入光侧壁部，所述局部加强散热区延伸形成到所述至少一入光侧壁部上。
为达上述另一目的，本发明提供一种局部加强散热的侧入式背光模块，所述侧入式背光模块包含一背板及至少一光源组，所述背板设有至少一入光侧缘，所述至少一光源组邻接于所述至少一入光侧缘，所述背板邻接于所述至少一入光侧缘的位置设有一局部加强散热区，所述局部加强散热区的表面具有一立体散热构形。
本发明的局部加强散热的侧入式背光模块，通过在背板邻接于入光侧缘的位置设有局部加强散热区，其表面具有加强导热镀层及/或立体散热构形。由于加强导热镀层的热扩散系数较大，能使温度迅速地分布均匀及向外扩散，并且立体散热构形可以增大与周边空气的热交换面积，使温度能够较快地通过自然对流的方式扩散到空气中。因此，本发明能够有效避免因高温影响发光装置的色度与辉度，从而改善整体液晶显示模块色度与辉度的均匀性并提高出光效率。
【附图说明】
图1：一种现有侧入式背光模块的局部侧剖视图。
图2：另一种现有侧入式背光模块的局部侧剖视图。
图3：本发明第一实施例的一种局部加强散热的侧入式背光模块的立体分解图。
图4：本发明第一实施例的一种局部加强散热的侧入式背光模块的背板立体图。
图5：本发明第一实施例图4中背板局部加强散热区的局部放大视图。
图6：本发明第二实施例的一种局部加强散热的侧入式背光模块的背板立体图。
【具体实施方式】
为让本发明上述目的、特征及优点更明显易懂，下文特举本发明较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：
请参照图3所示，图3揭示本发明第一实施例的一种局部加强散热的侧入式背光模块的立体分解图。本发明的侧入式背光模块10主要包含一背板11，所述背板11中央承载一导光板12，所述背板11与所述导光板12之间可包含一反射片(未标示)，所述导光板12上设有一光学膜片组13，另有一胶框14，由上而下的固定所述光学膜片组13及所述导光板12于所述背板11内。另外，于所述侧入式背光模块10上再迭设一液晶面板模块，即组成一液晶显示器(未绘示)。
如图3所示，本发明的侧入式背光模块10主要还包含至少一光源组15。在所述背板11的至少一入光侧缘110上垂直设有至少一入光侧壁部111(图中显示有两个对应设置的入光侧缘110及入光侧壁部111)，邻接于所述入光侧缘110的所述入光壁部111的内表面上设有所述光源组15，所述光源组15具有至少一发光装置151，所述发光装置151可以是LED发光装置，且其光源方向指向所述导光板12。所述发光装置151一般通过螺丝锁附或导热胶带粘贴等方式来固定于至少一剖面呈L型的导热块16上，再固定于所述背板11上。或者所述发光装置151也可选择直接固定于所述侧壁部111上。因此，所述光源组15运作的过程中所产生的热能，会通过所述背板11的所述侧壁部111或所述导热块16传导至所述背板11，以进行散热。
请参照图4所示，图4揭示本发明第一实施例的一种局部加强散热的侧入式背光模块的背板立体图。为了消除在先前技术中提及的热集中现象，也就是防止所述背板11靠近所述光源组15的区域呈现温度分布不均匀现象，本发明的所述背板11邻接于所述至少一入光侧缘110的中央位置设有一局部加强散热区112，所述局部加强散热区112的表面具有一加强导热镀层112a；以及所述局部加强散热区112的表面具有一立体散热构形112b。详述如下：
首先说明，在所述侧入式背光模块10的散热过程实际包括两种热能传播方式：
(一)热传导：从所述发光装置151(LED)散发出来的热能，通过所述光源组15的电路板(未标示)及/或所述导热块16传导至所述背板11的背部内表面上，然后传导到所述背板11的外表面。
(二)热对流：一般以自然对流的方式将热能从所述背板11的外表面散发到外部空气中。
接着，请同时参照下列表格之各项数据，再分别描述点亮所述侧入式背光模块10(所述发光装置151)初始状态及稳定状态：
铜与铝的比热容、热传导系数、热扩散系数和密度对比如下表：
Figure BSA00000354897000061
热对流过程中，评价热对流快慢的三个参数如下：
Figure BSA00000354897000062
Figure BSA00000354897000071
(一)点亮背光模块10的初始状态：
所述背板11一般是铝质的，所述铝质的背板11的所述局部加强散热区112的表面加强导热镀层112a优选是镀铜(采用真空溅镀或其他方法)，因为铜层的厚度(35μm)相对于所述背板11的厚度(通常采用0.8mm或者1mm)小得多，所以加强导热镀层112a(铜镀层)产生的热阻可以忽略不计。但因为铜的扩散系数为117x10-6m2/s，比铝的扩散系数70x10-6m2/s大。因此，依据公式α＝k/(ρ*C)，若将同样的时间内传统背板与镀铜背板的散热相比，温度在镀铜的所述局部加强散热区112可以更快地达到均匀化。热扩散系数越大，表示热在材料内部的传递速率越快，也就是温度上升越快。也可以这么理解，在镀铜的所述局部加强散热区112的相同方向、相同距离的温差较传统背板来的小。
另外，请再同时参照图4及图5所示，图5揭示图4的背板11的局部加强散热区的局部放大视图。因为影响表面系数h的因素有温度差异、固体与流体接触的表面积等。在本发明的第一实施例中，由于所述局部加强散热区112的镀铜层(加强导热镀层112a)使热能更快更均匀地扩散到表面，在初始状态下所述局部加强散热区112的温度比传统背板相同位置区域的温度要高，所以表面系数h更大。如图4及图5所示，本发明第一实施例的背板11的局部加强散热区112除了表面具有加强导热镀层112a之外，还具有一立体散热构形112b。所述立体散热构形112b优选呈波浪状，这种波浪状的设计可以增大所述局部加强散热区112的热交换面积，使温度能够较快地通过自然对流的方式扩散到空气中。由于表面积大幅增加，因此表面系数h也增大，所以评价系数Nu变大。根据Nu的定义，对流将增强。
同样，初始状态下，因为镀铜的所述局部加强散热区112与周围空气的温度差异和传统背板的差异要大，所以Δt增大，Gr越大，亦即流体浮力与黏滞力之比越大，说明所述局部加强散热区112周围的热空气的浮力增加，更有利于产生自然对流，使热空气上升，冷空气下降，进行热交换，使热能更快地散发出去。
(二)点亮背光模块10一段时间后的稳定状态：
因为所述局部加强散热区112能够加快对流散热，所以所述背板11的温度会降低，由温差引起的评价系数Nu与Gr将变小，那么自然对流将变弱，直到所述背光模块10与周围空气达到稳定状态(即LED产生的热能与对流带走的热能相等)，此时所述背板11的温度不但分布比较均匀，平均温度也会较传统背板的低。有利于LED出光均匀，色度均匀，并提高出光效率。
综上所述，所述局部加强散热区112因为镀铜层(加强导热镀层112a)的热扩散系数比铝大，所以温度可以快速地在镀铜区域分布均匀。因为镀铜层能够增强自然对流，所以背板11的所述局部加强散热区112及附近区域温度将降低。这样在所述光源组15上不同位置的所述发光装置151(LED)的结温将降低并达到比较均匀，所以所述光源组15上不同位置的所述发光装置151的辉度将变得比较均匀，色度也会变得均匀，所以整个液晶显示器的辉度与色度均匀性将提高。并且因为所述发光装置151的结温降低，出光效率将提高。
再者，本发明并不限制所述加强导热镀层112a的材质，除了镀铜之外，所述加强导热镀层112a的材质可以是其他镀层，其热扩散系数大于所述背板11的热扩散系数。
另外，本发明并不限制所述立体散热构形112b的形状，所述立体散热构形112b除了可以是呈波浪状之外，也可以是其他具有能增加表面积及辅助散热的外形，例如鳍片状。
并且，虽然本发明第一实施例揭露的是所述局部加强散热区112的表面同时具有所述加强导热镀层112a以及所述立体散热构形112b，但是，本发明并不限于此。在本发明中，使用者能依照实际的需求而选用其中的一种技术特征来实施，亦能达成的一定程度的散热效果。例如：所述局部加强散热区112的表面具有所述加强导热镀层112a但不具有所述立体散热构形112b；或者所述局部加强散热区112的表面具有所述立体散热构形112b但不具有所述加强导热镀层112a。
再者，本发明并不限制所述局部加强散热区121在所述背板11中所占有的比例关系，使用者可依据实际需求来设定。例如，依据物体的中央概念及所欲达到的基本效果，所述局部加强散热区112的长度可设计成等于或大于所述至少一入光侧缘110长度的三分之一。另外，所述局部加强散热区112的宽度(相对于长度的另一方向)约等于或大于所述背板11宽度的四分之一。
另外，所述背板11在所述至少一入光侧缘110垂直延伸(一体成型或非一体成型)有所述至少一入光侧壁部111，所述局部加强散热区112也可延伸形成到所述至少一入光侧壁部上111(未绘示)。
请参照图6所示，图6揭示本发明第二实施例的一种局部加强散热的侧入式背光模块的背板立体图。本发明第二实施例的背板11的局部加强散热区112相似于本发明第一实施例的所述局部加强散热区112，因此沿用相同的组件符号与名称，但其不同之处在于：所述局部加强散热区112的长度等于所述至少一入光侧缘110的长度，也就是所述局部加强散热区112占满所述背板11邻接所述至少一光源组15的全部侧边。在这样的设计中，由于不同位置所述局部加强散热区112对热传导与热对流的积极作用是相同的，所以所述背板11的温度分布虽然还是不均匀的，但是因为所述局部加强散热区112有所述加强导热镀层112a可以增强热对流，所以所述背板11的整体温度可以降低，这样有利于降低所述发光装置151结温，增强所述发光装置151出光效率。
综上所述，相较于现有的侧入式背光模块的散热过程中，背板邻接于入光侧缘的区域会呈现中央部位的温度较高及两边部位温度较低的温度分布不均匀现象，导致发光装置的色度与辉度不均匀，从而造成整体液晶显示器的辉度与色度不均匀。本发明通过在所述背板11邻接于所述至少一入光侧缘110的中央位置设有所述局部加强散热区112，所述局部加强散热区112的表面具有加强导热镀层112a及立体散热构形112b，由于所述加强导热镀层112a的热扩散系数较大，能使温度迅速地分布均匀，并且所述立体散热构形112b可以增大热交换面积，使温度能够较快地通过自然对流的方式扩散到空气中。因此，本发明的局部加强散热的侧入式背光模块能够确保发光装置的色度与辉度均匀，从而改善整体液晶显示模块色度与辉度的均匀性并提高出光效率。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已公开的实施例并未限制本发明的范围。相反地，包含于权利要求书的精神及范围的修改及均等设置均包括于本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种局部加强散热的侧入式背光模块，所述侧入式背光模块包含一背板及至少一光源组，所述背板设有至少一入光侧缘，所述至少一光源组邻接于所述至少一入光侧缘，其特征在于：所述背板邻接于所述至少一入光侧缘的位置设有一局部加强散热区，所述局部加强散热区的表面具有一加强导热镀层。
2.如权利要求1所述的局部加强散热的侧入式背光模块，其特征在于：所述加强导热镀层的材料的热扩散系数大于所述背板的基材的热扩散系数。
3.如权利要求2所述的局部加强散热的侧入式背光模块，其特征在于：所述加强导热镀层是一铜镀层；所述背板的基材是铝或其合金。
4.如权利要求1所述的局部加强散热的侧入式背光模块，其特征在于：所述局部加强散热区的表面具有一立体散热构形。
5.如权利要求4所述的局部加强散热的侧入式背光模块，其特征在于：所述立体散热构形呈波浪状或鳍片状。
6.如权利要求1所述的局部加强散热的侧入式背光模块，其特征在于：所述背板至少在邻接于所述入光侧缘的一中央位置设有所述局部加强散热区。
7.如权利要求1或6所述的局部加强散热的侧入式背光模块，其特征在于：所述局部加强散热区的长度等于或大于所述至少一入光侧缘长度的三分之一。
8.一种局部加强散热的侧入式背光模块，所述侧入式背光模块包含一背板及至少一光源组，所述背板设有至少一入光侧缘，所述至少一光源组邻接于所述至少一入光侧缘，其特征在于：所述背板邻接于所述至少一入光侧缘的位置设有一局部加强散热区，所述局部加强散热区的表面具有一立体散热构形。
9.如权利要求8所述的局部加强散热的侧入式背光模块，其特征在于：所述立体散热构形呈波浪状或鳍片状。
10.如权利要求8所述的局部加强散热的侧入式背光模块，其特征在于：所述局部加强散热区的表面具有一加强导热镀层，所述加强导热镀层的材料的热扩散系数大于所述背板的基材的热扩散系数。
CN2010105538510A 2010-11-18 2010-11-18 局部加强散热的侧入式背光模块 Pending CN102003662A (zh)

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