CN114114740A - 器件散热装置、背光模组及显示面板 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种器件散热装置、背光模组及显示面板，所述器件散热装置通过第一弹性体与散热件的组合，并结合设置第一温度阈值，当温度高于第一温度阈值，第一弹性体收缩以带动散热件上升以靠近器件，散热件对发热器件进行散热；当温度低于第一温度阈值，第一弹性体软化，散热件远离器件以对器件进行保温，从而实现了对器件的自动散热和保温，所述器件散热装置采用物理方式对器件进行散热和保温，不含传感器和逻辑电路，成本低廉，方式环保，不消耗电力能源。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种器件散热装置、背光模组及显示面板。
背景技术
聚合物稳定垂直配向(polymer stabilized vertical alignment，PS-VA)是薄膜晶体管液晶显示器(Thin film transistor liquid crystal display，TFT-LCD)的一种技术，其中的LCM(Liquid Crystal Display Module)液晶显示模组，为液晶显示产品的主要功能模块/组件，通常指将液晶显示面板，背光组件，控制驱动板，连接支撑结构件等装配在一起的组件，具有完整的液晶显示功能。LCM中的BLU(Backlight Unit)为背光模组模块，包含光源、光学板材/膜片、结构背板及其他支撑/固定结构辅材装配在一起的组件。
而BLU作为光源模块，其中发光功能主要通过LED灯实现。在大尺寸高亮显示面板方案中，LED灯由于功率较高，在发光过程中会导致LED灯附近的温度过高，热量难以散发，导致显示面板显示效果不佳。
显示面板在严寒地区使用时，BLU作为光源模块，局部LED灯附近温度过低，难以保证正常工作温度，导致出现显示面板显示效果恶化，显示画面出现色偏，影响LED灯寿命。
发明内容
本发明目的在于，解决现有显示面板光源模块内LED灯散热性能差的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种器件散热装置，包括：第一弹性体；散热件，设置于所述第一弹性体上，所述第一弹性体支撑所述散热件；当温度高于第一温度阈值时，所述第一弹性体带动所述散热件朝靠近发热器件的方向运动；当温度低于第一温度阈值时，所述第一弹性体带动所述散热件朝远离发热器件的方向运动。
可选的，所述第一弹性体为形状记忆型液晶弹性体。
可选的，还包括：水凝胶，设置于所述散热件远离所述第一弹性体一面；当温度高于第二温度阈值时，所述水凝胶释放内部水分进行散热；当温度低于第二温度阈值时，所述水凝胶停止释放内部水分。
可选的，所述第二温度阈值与所述第一温度阈值之间差值的绝对值为0℃～1℃。
可选的，所述水凝胶包括如下组分：丙烯酰胺单体、交联剂和紫外线引发剂，所述丙烯酰胺单体、交联剂和紫外线引发剂的摩尔体积比为2000:1:2。
可选的，所述水凝胶的制备方法包括：
按照配比将如前所述的水凝胶组分混合得到混合溶液；
紫外照射所述混合溶液得到聚丙烯酰胺水凝胶；
将所得聚丙烯酰胺水凝胶浸泡在去离子水中至完全溶胀；
干燥溶胀后的聚丙烯酰胺水凝胶至脱水；
将脱水的聚丙烯酰胺水凝胶浸泡在铁氰化钾和溴化锂的混合溶液或亚铁氰化钾和溴化锂的混合溶液中，至聚丙烯酰胺水凝胶完全溶胀。可选的，还包括：至少一第二弹性体，设置于所述散热件远离所述第一弹性体一面；当温度高于第三温度阈值时，所述第二弹性体带动所述散热件朝靠近发热器件的方向运动；当温度低于第三温度阈值时，所述第二弹性体驱动所述散热件朝远离发热器件的方向运动。
可选的，所述第二弹性体为负热膨胀材料。
可选的，所述第三温度阈值与所述第一温度阈值之间差值的绝对值为0℃～1℃。
可选的，所述负热膨胀材料包括如下组分：多晶粉体、环氧树脂和固化剂，所述多晶粉体包括多晶产物和湿介质，所述多晶产物包括镓、锰和氮化锰，镓、锰和氮化锰的摩尔比为1:2:1。
可选的，所述湿介质包括氧化锆和酒精。
可选的，所述负热膨胀材料的制备方法包括：
按照配比将如前所述的负热膨胀材料的组分混合得混合料；
将所得混合料在真空密封条件下烧结、退火；
冷却至室温，研磨后在真空密封条件下烧结，得到多晶产物；
将所得多晶产物与湿介质混合、球磨，得到多晶粉体；
将多晶粉体与环氧树脂、固化剂混合、搅拌，脱气、固化得到负热膨胀材料。
为实现上述目的，本发明还提供一种背光模组，所述背光模组包括背板、设置于背板表面的多个LED灯和设置于背板远离所述LED灯一面的至少一个如前所述的器件散热装置，一所述器件散热装置与至少一个所述LED灯相对应。
为实现上述目的，本发明还提供一种显示面板，所述显示面板包括如前所述的背光模组。
本发明的有益效果在于，本发明提供一种器件散热装置、背光模组及显示面板，所述器件散热装置通过第一弹性体与散热件的组合，并结合设置第一温度阈值，当温度高于第一温度阈值，第一弹性体收缩以带动散热件上升以靠近器件，散热件对发热器件进行散热；当温度低于第一温度阈值，第一弹性体软化，散热件远离器件以对器件进行保温，从而实现了对器件的自动散热和保温，所述器件散热装置采用物理方式对器件进行散热和保温，不含传感器和逻辑电路，成本低廉，方式环保，不消耗电力能源。
附图说明
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。
图1是本发明一示例性实施例中器件散热装置的结构示意图；
图2是本发明一示例性实施例中器件散热装置在散热状态下的结构示意图；
图3是本发明一示例性实施例中器件散热装置在保温状态下的结构示意图；
图4是本发明另一示例性实施例中器件散热装置的结构示意图；
图5是本发明另一示例性实施例中器件散热装置在散热状态下的结构示意图；
图6是本发明另一示例性实施例中器件散热装置在保温状态下的结构示意图；
图7是本发明又一示例性实施例中器件散热装置的结构示意图；
图8是本发明又一示例性实施例中器件散热装置在散热状态下的结构示意图；
图9是本发明又一示例性实施例中器件散热装置在保温状态下的结构示意图。
图中部件编号如下：
100、100’、100”、器件散热装置，110、第一弹性体，110a、凹型腔体，120、散热件，121、本体，122、翅片，130、水凝胶，140、第二弹性体，200、背光模组，210、背板，220、LED灯，230、框架，240、扩散板，250、光学膜片，300、连接件。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明所提供的所述器件散热装置通过第一弹性体与散热件的组合，并结合设置第一温度阈值，当温度高于第一温度阈值，第一弹性体收缩以带动散热件上升以靠近器件，散热件对发热器件进行散热；当温度低于第一温度阈值，第一弹性体软化，散热件远离器件以对器件进行保温，从而实现了对器件的自动散热和保温，所述器件散热装置采用物理方式对器件进行散热和保温，不含传感器和逻辑电路，成本低廉，方式环保，不消耗电力能源。作为典型应用，所述器件散热装置可用作大尺寸显示面板的背光模组的散热，包含有所述器件散热装置的大尺寸显示面板可用于例如显示器、电视机、显示屏等显示终端。
本发明的一个实施例中，参照图1～3，器件散热装置100包括第一弹性体110和散热件120，散热件120设置于第一弹性体110上，器件散热装置100应用于例如薄膜晶体管液晶显示器(Thin film transistor liquid crystal display，TFT-LCD)的显示面板的背光模组200上，背光模组200包括背板210、设置于背板210表面的多个LED灯220和连接于背板210一端的框架230，LED灯220上方层叠设置有扩散板240和光学膜片250。在使用时，参照图1，器件散热装置100通过第一弹性体110装配于背板210远离LED灯220一面，一个器件散热装置100对应至少一个LED灯220，在本实施例中，一个器件散热装置100对应一个LED灯220，与至少部分LED灯220相对应的背板210上设置有器件散热装置100，LED灯220即为发热器件。
第一弹性体110的两端分别通过连接件300可拆卸地连接于背板210远离LED灯220一面，具体可采用锚定、钩挂等方式实现可拆卸连接。第一弹性体110中部凹陷形成一凹型腔体110a，散热件120设置于该凹型腔体110a内，此时第一弹性体110的状态即为正常状态(即不收缩也不膨胀的状态)。散热件120包括本体121和凸出设置于本体121表面的多个翅片122，本体121远离翅片122一面与背板210相对应，翅片122远离本体121一端设置于第一弹性体110上。正常状态下，散热件120的本体121与背板210相对面之间的间距为H1。
其中，所述第一弹性体110为形状记忆型液晶弹性体。该形状记忆型液晶弹性体具有第一温度阈值T1，当温度低于T1时，第一弹性体110软化，具有良好的拉伸性；当温度高于T1时，第一弹性体110硬化并且收缩。
具体到本实施例中，当器件散热装置100对应的LED灯220的温度为T1时，第一弹性体110处于正常状态，器件散热装置100处于正常状态；
当器件散热装置100对应的LED灯220的温度高于T1时，参照图2，需要对背光模组200进行散热，第一弹性体110硬化并收缩，第一弹性体110收缩带动散热件120上升(即，第一弹性体110带动散热件120朝靠近LED灯220方向运动)，散热件120的本体121贴附背板210远离LED灯220一面，对LED灯220进行散热，器件散热装置100进入散热状态；
当器件散热装置100对应的LED灯220的温度低于T1时，参照图3，不需要对LED灯220进行散热，需要对LED灯220进行保温，此时的第一弹性体110软化，具有拉伸性，第一弹性体110下降(即，第一弹性体110带动散热件120朝远离LED灯220方向运动)，散热件120远离背板210，散热件120停止对LED灯220进行散热，进入保温状态，此时散热件120的本体121与背板210相对面之间的间距为H2，H2＞H1，而且，第一弹性体110也可以在一定程度上隔挡外界冷气接触背板210，实现保温效果。
在本发明的另一实施方式中，参照图4，器件散热装置100’还包括水凝胶130，水凝胶130设置于散热件120远离第一弹性体110一面，具体地，水凝胶130设置于散热件120的本体121朝向背板210一面，水凝胶130在本体121表面形成一层水凝胶层。该水凝胶130为温度敏感型散热水凝胶，是一种由聚丙烯酰胺作为框架，富含锂离子和溴离子的水凝胶。水凝胶130呈半透明状，具有良好的机械性能和较高的含水量，同时该水凝胶130具有很好的环境稳定性，在环境条件下可以长时间的保持自身形态和含水量，克服了传统水凝胶在环境条件下会持续脱水变干的问题。水凝胶130形成的水凝胶层具有两个重要的热学性质，一是在环境条件下可以很好的保持自身水量，二是当温度升高时，该水凝胶薄膜会蒸发失去一部分水量，通过蒸发吸热进行散热，但当温度降下来的时候，水凝胶薄膜又会从空气中吸收水蒸气使自己回复到初始状态。这一水分的蒸发/吸收的自发热力学循环，使得该水凝胶130具有很强被动散热能力，能够在废热回收利用的同时能有效的散热，保持设备的低温工作。
具体到本实施例中，参照图4，当器件散热装置100’对应的LED灯220的温度为第二温度阈值T2(水凝胶130的临界转变温度)时，水凝胶130形成的水凝胶层处于正常状态，保持自身形态和含水量，器件散热装置100’处于正常状态。
其中，第二温度阈值T2≈第一温度阈值T1，即，T1与T2之间差值的绝对值为0℃～1℃。
当器件散热装置100’对应的LED灯220的温度高于T2时，参照图5，需要对LED灯220进行散热，水凝胶130可自动释放出其内水分进行散热，降低LED灯220周围温度。而由于T2≈T1，第一弹性体110硬化且收缩，带动散热件120及其上的水凝胶130随之上升，水凝胶130贴附背板210，水凝胶130所释放出的水分可更好地进行散热，器件散热装置100’进入散热状态。
当器件散热装置100’对应的LED灯220的温度低于T2时，参照图6，不需要对LED灯220进行散热，需要对LED灯220进行保温，水凝胶130停止释放内部水分，并自动吸收水凝胶130周围空气中的水分以实现水分回收过程，进行补水，而由于T2≈T1，第一弹性体110软化，水凝胶130随散热件120下降，水凝胶130与背板210之间形成间距，水凝胶130可更好地吸收周围空气中的水分，器件散热装置100’进入保温状态。
本实施方式中，所述水凝胶130包括如下组分：丙烯酰胺单体、交联剂和紫外线引发剂，所述丙烯酰胺单体、交联剂和紫外线引发剂的摩尔体积比为2000:1:2。
水凝胶130的制备方法具体包括如下步骤：
首先，起始的反应混合溶液包括：2mol/L丙烯酰胺(AAM)作为单体，0.001mol/L的N，N’-亚甲基双丙烯酰胺(N,N'-Methylenebis(acrylamide))作为交联剂，0.002mol/L的2-羟基-4’-(2-羟基乙氧基)-2-甲基苯乙酮(2-hydroxy-4’-(2-hydroxyethoxy)-2-methylpropiophenone)作为紫外线引发剂。然后，将溶液倒入成膜容器中，并在99.99％纯度的氮气保护下，在约25℃下，用功率为约4mW/cm-2的365nm紫外线照射8h，得到聚丙烯酰胺(PAAm)水凝胶。PAAm水凝胶在去离子水中完全溶胀，然后在65℃的空气中干燥，直到水凝胶脱水为止。随后，将脱水的PAAm水凝胶浸泡在K4Fe(CN)6或K3Fe(CN)6(0.1mol/L)和溴化锂(5.4mol/L)的混合溶液中，直到完全溶胀，得到所述水凝胶130。
在本发明的又一个实施方式中，参照图7，器件散热装置100”还包括第二弹性体140，具体地，第二弹性体140一端与散热件120的本体121的侧壁连接，器件散热装置100”装配于背板210时，第二弹性体140的另一端与背板210的侧壁连接。具体地，第二弹性体140为负热膨胀材料，该负热膨胀材料具有第三温度阈值T3(即相变温度)，当第二弹性体140感受高于第三温度阈值T3时，其可以自动进行体积收缩；当第二弹性体140感受低于第三温度阈值T3时，其体积自动膨胀。
具体到本实施方式中，参照图7，当器件散热装置100”对应的LED灯220的温度为第三温度阈值T3(第二弹性体140的相变温度)时，第二弹性体140处于正常状态，不膨胀、不收缩，器件散热装置100”处于正常状态。
其中，第三温度阈值T3≈第二温度阈值T2≈第一温度阈值T1，即，T3与T1之间差值的绝对值为0℃～1℃。
当器件散热装置100”对应的LED灯220的温度高于T3时，参照图8，需要对LED灯220进行散热，第二弹性体140收缩。而由于T3≈T2≈T1，第二弹性体140收缩，第二弹性体140与第一弹性体110配合共同带动散热件120及其上的水凝胶130随之上升(即，第二弹性体140带动散热件120朝靠近LED灯220方向运动)，使得水凝胶130和本体121紧密贴附背板210，进行充分散热，器件散热装置100”进入散热状态。
当器件散热装置100”对应的LED灯220的温度低于T3时，参照图9，不需要对LED灯220进行散热，需要对LED灯220进行保温，第二弹性体140膨胀，而由于T3≈T1，第一弹性体110软化，第二弹性体140膨胀对散热件120产生的推力而使得散热件120远离背板210(即，所述第二弹性体140驱动所述散热件120朝远离LED灯220的方向运动)，器件散热装置100”进入保温状态。
本实施方式中，所述第二弹性体140包括如下组分：多晶粉体、环氧树脂和固化剂，所述多晶粉体包括多晶产物和湿介质，所述多晶产物包括镓、锰和氮化锰，镓、锰和氮化锰的摩尔比为1:2:1。
所述第二弹性体140的制备方法具体包括如下步骤：
首先，通过直接固态反应制备GaNMn3的多晶产物。将等摩尔比为1：2：1的金属Ga和Mn，以及Mn2N(市售)的粉末充分混合后，密封在真空石英管(106Torr)中，在750℃温度下烧结3天，然后在800℃下退火5天。将上述真空石英管骤冷至室温后，研磨产物，继续密封在真空石英管(106Torr)中，并在800℃下继续烧结8天，得到所需GaNMn3多晶产物。将制得的GaNMn3多晶产物粉碎成多晶粉末，然后加入到通有Ar气的不锈钢小瓶中，在Ar气氛围中加入氧化锆小球和酒精(作为湿介质)。氧化锆小球：GaNMn3多晶粉：酒精的重量比为5：1：0.6。随后，以恒定速度(200rpm)使用高能行星式球磨机进行球磨(ball milling)10小时，得到细颗粒GaNMn3粉体(平均颗粒粒径为0.7um)。材料颗粒的充分细化有利于混合均匀，提高复合材料结构和性能的稳定性。接下来，以该细颗粒GaNMn3粉体为填充剂(加入的体积分数为91％～97％)，混入到市售的双酚A环氧树脂(E51型)中，在363KPa下进行磁力搅拌。1小时后，将固化剂4,4’-二氨基二苯砜(DDS)添加到混合物中，并再于393KPa下再混合搅拌4小时。最后，将最终混合物倒入预热的模具中，进行脱气2h，然后在443KPa下后固化3h形成所需的负热膨胀材料(即第二弹性体140)。
作为一种改进，所述第二弹性体140内设置有弹簧(图中未示出)，第二弹性体140的收缩或膨胀，可带动其内弹簧同步进行收缩或膨胀，而弹簧的弹性形变所提供的反作用力，也会提升第二弹性体140的收缩力度和膨胀力度。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出多个改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (14)
1.一种器件散热装置，其特征在于，包括：
第一弹性体；
散热件，设置于所述第一弹性体上，所述第一弹性体支撑所述散热件；
当温度高于第一温度阈值时，所述第一弹性体带动所述散热件朝靠近发热器件的方向运动；
当温度低于第一温度阈值时，所述第一弹性体带动所述散热件朝远离发热器件的方向运动。
2.如权利要求1所述的器件散热装置，其特征在于，所述第一弹性体为形状记忆型液晶弹性体。
3.如权利要求1所述的器件散热装置，其特征在于，还包括：
水凝胶，设置于所述散热件远离所述第一弹性体一面；
当温度高于第二温度阈值时，所述水凝胶释放内部水分进行散热；
当温度低于第二温度阈值时，所述水凝胶停止释放内部水分。
4.如权利要求3所述的器件散热装置，其特征在于，所述第二温度阈值与所述第一温度阈值之间差值的绝对值为0℃～1℃。
5.如权利要求3所述的器件散热装置，其特征在于，所述水凝胶包括如下组分：丙烯酰胺单体、交联剂和紫外线引发剂，所述丙烯酰胺单体、交联剂和紫外线引发剂的摩尔体积比为2000:1:2。
6.如权利要求5所述的器件散热装置，其特征在于，所述水凝胶的制备方法包括：
按照配比将权利要求5所述的水凝胶组分混合得到混合溶液；
紫外照射所述混合溶液得到聚丙烯酰胺水凝胶；
将所得聚丙烯酰胺水凝胶浸泡在去离子水中至完全溶胀；
干燥溶胀后的聚丙烯酰胺水凝胶至脱水；
将脱水的聚丙烯酰胺水凝胶浸泡在铁氰化钾和溴化锂的混合溶液或亚铁氰化钾和溴化锂的混合溶液中，至聚丙烯酰胺水凝胶完全溶胀。
7.如权利要求3所述的器件散热装置，其特征在于，还包括：
至少一第二弹性体，设置于所述散热件远离所述第一弹性体一面；
当温度高于第三温度阈值时，所述第二弹性体带动所述散热件朝靠近发热器件的方向运动；
当温度低于第三温度阈值时，所述第二弹性体驱动所述散热件朝远离发热器件的方向运动。
8.如权利要求7所述的器件散热装置，其特征在于，所述第二弹性体为负热膨胀材料。
9.如权利要求7所述的器件散热装置，其特征在于，所述第三温度阈值与所述第一温度阈值之间差值的绝对值为0℃～1℃。
10.如权利要求8所述的器件散热装置，其特征在于，所述负热膨胀材料包括如下组分：多晶粉体、环氧树脂和固化剂，所述多晶粉体包括多晶产物和湿介质，所述多晶产物包括镓、锰和氮化锰，镓、锰和氮化锰的摩尔比为1:2:1。
11.如权利要求10所述的器件散热装置，其特征在于，所述湿介质包括氧化锆和酒精。
12.如权利要求10所述的器件散热装置，其特征在于，所述负热膨胀材料的制备方法包括：
按照配比将权利要求10所述的负热膨胀材料的组分混合得混合料；
将所得混合料在真空密封条件下烧结、退火；
冷却至室温，研磨后在真空密封条件下烧结，得到多晶产物；
将所得多晶产物与湿介质混合、球磨，得到多晶粉体；
将多晶粉体与环氧树脂、固化剂混合、搅拌，脱气、固化得到负热膨胀材料。
13.一种背光模组，其特征在于，所述背光模组包括背板、设置于背板表面的多个LED灯和设置于背板远离所述LED灯一面的至少一个如权利要求1～12中任一项所述的器件散热装置，一所述器件散热装置与至少一个所述LED灯相对应。
14.一种显示面板，其特征在于，所述显示面板包括如权利要求13所述的背光模组。
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