便携式显示装置及其散热方法

专利名称：便携式显示装置及其散热方法
技术领域：
本发明涉及一种具有液晶显示装置的便携式显示装置，更具体地讲，涉 及一种能够防止设置在液晶显示装置中的光源周围的温度集中升高的便携式
显示装置。
背景技术：
近来，已经研发了能够减轻重量和减小体积的各种平板显示(FPD)装 置，而阴极射线管显示装置的劣势就在于重量和体积。作为平板显示装置， 存在有液晶显示器(LCD )、场致发射显示器(FED )、等离子体显示面板(PDP ) 和发光显示器(LED)等。
这里，液晶显示装置的优点在于尺寸小、重量轻和功率低，它作为能够 克服传统阴极射线管的缺陷的替换产品已经受到关注，目前已经将液晶显示 装置安装在便携式设备(如蜂窝式电话和便携式数字助理(PDA))以及大大 小小的产品(如监视器和TV)上。
当前的便携式显示装置构造有液晶显示面板、背光组件、底座(bo加m chassis )、第一印刷电路板、第二印刷电路板和发光显示面板。
显示视频图像的液晶显示面板构造有第一基底、第二基底以及注入在第 一基底和第二基底之间的液晶。集成电路被嵌入到第二基底的 一侧。
背光组件构造有发光二极管、发光二极管基底、导光板、反射板、光学 片和模制框架。发光二极管用作液晶显示装置的光源，并被安装在发光二极 管基底上。发光二极管基底将驱动信号供给到发光二极管。在发光二极管基 底上安装至少一个电路组件。导光板将发光二极管产生的光供给到液晶显示 面板。因此，将发光二极管紧邻导光板设置。
在模制框架中，容纳了液晶显示面板、构造有作为光源的发光二极管的 发光二极管基底、导光板、反射板和光学片。
在当前的便携式显示装置中，由于发光二极管发光时产生的热会导致液 晶显示面板和集成电路发生故障。
具体地讲，当前的便携式显示装置被设计为为了防止光泄漏，用模制
框架围绕每个发光二极管的除了与导光板邻近的一侧之外的所有侧。然而， 在这种情况下，发光二极管产生的热不能顺畅地流通，使得发光二极管周围 持续保持在高温状态下。
在液晶显示面板和液晶显示面板的集成电路所位于的且邻近于发光二极 管的区域中，液晶显示面板被局部加热，使得注入在液晶显示面板的第一基 底和第二基底之间的液晶以及包括在集成电路中的元件会由于发光二极管周 围的高温而劣化。另外，在至少一个电路组件被安装在发光二极管基底上的 情况下，这个电路组件也会由于高温而劣化。
因此，我们已经发现在将发光二极管用作液晶显示面板的光源的同时， 有必要通过驱散发光二极管产生的热来防止发光二极管周围的温度集中升

发明内容
因此，本发明的目标是提供一种改进的便携式显示装置。
另一目的是提供一种便携式显示装置，该便携式显示装置能够使光源周
围的空气流通，从而防止设置在液晶显示装置中的光源(如发光二极管)周
围的温度集中升高。
为了实现上述目标，本发明的便携式显示装置被构造有液晶显示面板； 背光组件，包括用于对液晶显示面板提供光的光源；模制框架，包括在背光 组件中，用于容纳液晶显示面板和光源以及围绕光源的至少两侧。模制框架 的围绕光源的所述侧的至少一个区域被构造有至少一个孔。
优选地，所述孔以管状形状形成并穿透模制框架。所述孔的截面是圓形。 背光组件还可构造有位于光源一侧的导光板，所述导光板将光源提供的光提 供到液晶显示面板。模制框架可被形成为围绕光源的除了邻近于导光板的一 侧之外的所有侧。光源可为发光二极管。


通过参照下面结合附图的详细描述，本发明变得更好理解，因而本发明 的更完整的理解和许多附带的优点将易于明了，在附图中，相同的标号表示 相同或相似的组件，其中图l是示出当前的便携式显示装置的分解透视图2是图1中示出的部分A的连接透视图3是沿图i中示出的线n-n，截取的液晶显示面板、背光组件及容纳液
晶显示面板和背光组件的底座的连接剖视图4是示出根据本发明的原理的实施例的便携式显示装置的分解透视
图5是图4中示出的部分C的连接透视图6是示出在围绕发光二极管的模制框架中形成的孔的形状的一个示例 的视图7是沿图4中示出的线ni-m，截取的液晶显示面板、背光组件及容纳 液晶显示面板和背光组件的底座的连接剖视图。
具体实施例方式
以下，将参照附图更充分地描述本发明，在附图中示出了本发明的优选
实施例。
图1是示出当前的便携式显示装置的分解透视图。在图1中，在蜂窝式
电话等中使用的双屏显示装置(dual display device)被构造有至少一个液晶 显示装置。图2是图1中示出的部分A的连接透视图，图3是沿图1中示出 的线n-n，截取的液晶显示面板、背光组件及容纳液晶显示面板和背光组件的 底座的连接剖视图。为了方便，图2中没有示出发光二极管基底。
参照图1和图2,当前的便携式显示装置60被构造有液晶显示面板4、 背光组件50、底座22、第一印刷电路板24、第二印刷电路板26和发光显示 面板30。
液晶显示面板4为第一显示面板，它显示视频图像。为此，液晶显示面 板4被构造有第一基底4a、第二基底4b以及注入在第一基底4a和第二基底 4b之间的液晶(未示出)。
第二基底4b被构造有以矩阵形状布置的多个薄膜晶体管(以下，称作 TFT,未示出)。这里，TFT的源电极(未示出)连接到数据线(未示出)， TFT的栅电极(未示出)连接到扫描线(未示出)。并且，TFT的漏电极(未 示出)连接到由导电材料(如透明的氧化铟锡(ITO))制成的像素电极(未 示出)。当对扫描线供应扫描信号时，TFT导通并将来自数据线的数据信号供
应给像素电极。
为此，集成电路6嵌入到第二基底4b的一侧上。从集成电路6供给数据
信号和扫描信号。围绕集成电路6，保护层8被设置在第二基底4b上。
第一基底4a被布置成与第二基底4b相对。由ITO制成的共电极被涂敷 在第一基底4a的整个表面上。将特定的电压施加到共电极，因而在共电极和 像素电极之间形成特定的电场。在该电场的作用下，注入在第一基底4a和第 二基底4b之间的液晶的阵列角(array angle)发生变化，由于阵列角的改变 而导致透光率发生变化，从而可以显示期望的图像。
同时，尽管未示出，但是液晶显示面板4的上侧和下侧还分别设置有上 偏振板和下偏振板。
背光组件50被构造有发光二极管12、发光二极管基底14、导光板18、 反射板20、光学片10和模制框架16。
将发光二极管12以芯片的形状安装在发光二极管基底14上，并且发光 二极管12对应于从发光二极管基底14供应的驱动信号产生特定亮度的光。 换言之，发光二极管12用作包括液晶显示面板4和背光组件50的液晶显示 装置的光源。
发光二极管基底14连接到第一印刷电路板24,发光二极管基底14相应 于从第一印刷电路板24供应的控制信号对发光二极管12供应驱动信号。在 发光二极管基底14上安装至少一个电路组件，例如安装对发光二极管12供 应驱动信号的电路组件13 。
导光板18将从发光二极管12产生的光供应到液晶显示面板4。换言之， 导光板18将光供给到位于导光板18上侧的液晶显示面板4，同时从导光板 18的该侧供应光。这里，为了防止光泄漏和出现热点，将导光板18的厚度 设置成大于或等于发光二极管12的厚度。因此，导光板18的厚度被设置成 通常大于包括在背光组件50中的组件(如光学片10)的厚度。
反射板20位于导光板18的后侧，将从导光板18入射的光再次供给到导 光板18。换言之，反射板20通过将从导光板18入射的光再次供给到导光板 18而提高了光效率。
光学片IO提高了从导光板18供应的光的亮度，并将该光供应到液晶显 示面板4。
安装了发光二极管12的发光二极管基底14被容纳并固定在模制框架16
中，模制框架16固定并支撑液晶显示面板4和背光组件50。
底座22被固定在模制框架16的下侧。这时，在底座22的部分中形成开 口 23，从而可以嵌入作为第二显示面板的发光显示面^反30。
第二印刷电路板26从蜂窝式电话的驱动电路(未示出)接收驱动信号。 为此，第二印刷电路板26被构造有蜂窝式电话连接器28。蜂窝式电话连接 器28与附于该蜂窝式电话的驱动电路的另一连接器联合并固定，以从该蜂窝 式电话的驱动电路接收驱动信号。接收驱动信号的第二印刷电路板26对应于 供应到第二印刷电路板26的驱动信号产生各种控制信号。
第一印刷电路板24通过第一焊盘单元38连接到第二印刷电路板26。第 一印刷电路板24通过柔性印刷电路板(未示出)连接到嵌入到液晶显示面板 4的前侧的集成电路6。连接到集成电路6和发光二极管基底14的第一印刷 电路板24利用从第二印刷电路板26供应的控制信号来驱动集成电路6和发 光二极管基底14。
作为第二显示面板的发光显示面板30被构造有第一基底30a和第二基底 30b,在第一基底30a上以矩阵形状布置有机发光二极管(未示出)。有机发 光二极管产生与供给到有机发光二极管的电流对应的特定亮度的光。发光显 示面板30通过柔性印刷电路板32的第二焊盘单元36连接到第二印刷电路板 26。这里，集成电路34嵌入在柔性印刷电路板32中，集成电路34通过供应 来自第二印刷电路板26的控制信号使得视频图像显示在发光显示面板30上。
在当前的便携式显示装置60中，由于发光二极管12用作液晶显示装置
电路6发生故障。
具体地讲，如图2所示，为了防止光泄漏，设计当前的便携式显示装置 60,使得模制框架16围绕发光二极管12的除了邻近于导光板18的一侧之外
的所有侧。
然而，在这种情况下，发光二极管12产生的热不能顺畅地流通，从而发 光二极管12周围保持高温。
如图3所示，在液晶显示面才反4和液晶显示面^反4的集成电^各6所位于 的且邻近于发光二极管12的区域中，液晶显示面板4被局部加热，使得注入 在液晶显示面板4的第一基底4a和第二基底4b之间的液晶以及包括在集成 电路6中的元件会由于发光二极管12周围的高温而劣化。另外，尽管在图3
中未示出，但是如图1所示在至少一个电路组件13被安装在发光二极管基底
14上的情况下，这个电路组件13也会由于高温而劣化。
因此，需要通过驱散作为液晶显示面板的光源的发光二极管12产生的热 来防止发光二极管12周围的温度集中升高。
以下，将参照附图4至附图7来描述根据本发明的原理构造的优选实施
图4是示出被构造为本发明的原理的实施例的便携式显示装置的分解透 视图。尽管图4示出了在蜂窝式电话中使用的并被构造有至少一个液晶显示 装置的双屏显示装置，但是本发明并不限于此。并且，图5是图4中示出的 部分C的连接透视图。为了方便，图5中没有示出发光二极管基底。
参照图4和图5，根据本发明实施例的便携式显示装置160被构造有液 晶显示面板104、背光组件150、底座122、第一印刷电路板124、第二印刷 电路板126和发光显示面々反130。
作为第一显示面板的液晶显示面板104显示特定的视频图像。为此，液 晶显示面板104被构造有第一基底104a、第二基底104b以及注入在第一基底 104a和第二基底104b之间的液晶(未示出)。
第二基底104b被构造有以矩阵形状布置的多个薄膜晶体管(以下，称作 TFT,未示出)。这里，TFT的源电极(未示出)连接到数据线(未示出)， TFT的栅电极(未示出)连接到扫描线(未示出)。并且，TFT的漏电极(未 示出)连接到由导电材料(如透明的氧化铟锡(ITO))制成的像素电极(未 示出)。当对扫描线供应扫描信号时，TFT导通并将来自数据线的数据信号供 应给像素电极。
为此，集成电路106嵌入到第二基底104b的一侧上。从集成电路106 供给数据信号和扫描信号。保护层108被涂敷成围绕集成电路106。
第一基底104a被布置成与第二基底104b相对。由ITO制成的共电极(未 示出)被布置在第一基底104a的整个表面上。将特定的电压施加到共电极， 因而在共电极和像素电极之间形成特定的电场。在该电场的作用下，注入在 第一基底104a和第二基底104b之间的液晶的阵列角发生变化，由于阵列角 的改变而导致透光率发生变化，从而可以显示期望的图像。
同时，尽管未示出，但是液晶显示面板104的上侧和下侧还分别设置有 上偏4展纟反和下4扁 一展才反。
背光组件150被构造有用于对液晶显示面板104供应光的光源。更具体
地讲，背光组件150被构造有发光二极管112、发光二极管基底114、导光板 118、反射板120、光学片110和模制框架116。
将发光二极管112以芯片的形状安装在发光二极管基底114上，并且发 光二极管112对应于从发光二极管基底114供应的驱动信号产生特定亮度的 光。换言之，发光二极管112用作包括液晶显示面板104和背光组件150的 液晶显示装置的光源。
发光二极管基底114连接到第一印刷电路板124,发光二极管基底114 通过供应从第一印刷电路板124提供的控制信号来对发光二极管112供应驱 动信号。还可在发光二极管基底114上安装至少一个电路组件，例如安装对 发光二极管112供应驱动信号的电路组件113。
位于发光二极管112 —侧上的导光板118将发光二极管112产生的光供 应到液晶显示面板104。换言之，导光板118将光供给到位于导光板118上侧 的液晶显示面板104,并且从导光板18的该侧供应光。这里，为了防止光泄 漏和出现热点，将导光板118的厚度被设置成大于或等于发光二极管112的 厚度。因此，导光板118的厚度被设置成通常大于包括在背光组件150中的 组件(如光学片110)的厚度。
反射板120位于导光板118的后侧，将从导光板118入射的光再次供给
导光板118而提高了光效率。
光学片IIO提高了从导光板118供应的光的亮度，并将该光供应到液晶 显示面纟反104。
模制框架116容纳液晶显示面板104和背光组件105。更具体地讲，在 模制框架116中，容纳液晶显示面板104、构造有作为光源的发光二极管114 的发光二极管基底114、导光板118、反射板120和光学片110等。
底座122被固定在模制框架116的下侧，并容纳液晶显示面板104和背 光组件150。这时，在底座122的部分中形成开口 123,使得可以嵌入作为第 二显示面板的发光显示面板130。
第二印刷电路板126从蜂窝式电话的驱动电路(未示出)接收驱动信号。 为此，第二印刷电路板126被构造有蜂窝式电话连接器128。蜂窝式电话连 接器128与附于该蜂窝式电话的驱动电路的另一连接器联合并固定，并从该蜂窝式电话的驱动电路接收驱动信号。接收驱动信号的第二印刷电路板126
对应于供应到第二印刷电路板126的驱动信号产生各种控制信号。
第一印刷电路板124通过形成在第二印刷电路板126上的第一焊盘单元 138连接到第二印刷电路板126。第一印刷电路板124通过柔性印刷电路板(未 示出)连接到发光二极管基底114和液晶显示面板104的集成电路106。连 接到集成电路106和发光二极管基底114的第一印刷电路板124利用从第二 印刷电路板126供应的控制信号来驱动集成电路106和发光二极管基底114。 作为第二显示面板的发光显示面板130被构造有第一基底130a和第二基 底130b。在第一基底130a上以矩阵形状布置有机发光二极管(未示出)。有 机发光二极管产生与供给到有机发光二极管的电流对应的特定亮度的光。发 光显示面板130通过柔性印刷电路板132的第二焊盘单元136连接到第二印 刷电路板126。这里，将集成电路134安装在柔性印刷电路板132上，集成 电路134利用来自第二印刷电路板126的控制信号使发光显示面板130显示 图像。
如图5所示，为了防止光泄漏，将根据本发明实施例的便携式显示装置 160设计成发光二极管112的至少两侧，更优选地，发光二极管112的除了邻 近于导光板118的一侧之外的所有侧被模制框架116围绕。
然而，在本发明中，围绕发光二极管112的侧面的模制框架116的至少 一个区域被构造有由通孔形成的至少一个孔117,其中，所述通孔完全穿透 模制框架116。例如，围绕发光二极管112的侧面的模制框架116的至少一个 区域可被构造有四个孔117。可在模制框架116的铸模过程中形成孔117。
孑L 117以管状形状形成并穿透模制框架116,孔117是通过散热来防止 发光二极管112周围的温度集中升高，更具体地讲，通过使被发光二极管112 发光时产生的热加热的空气流通来防止发光二极管112周围的温度集中升 高。例如，孑L 117可以以管状形状形成并具有圓形截面。
同时，尽管在图4和图5中孔117的截面为圆形，但是孔117可以以各 种形状形成。换言之，本发明不限于圓形截面。例如，孑L 117的截面可以以 方形形状形成。为了方便，以下假定孔117的截面为圓形。
图6是示出了在围绕发光二极管的模制框架中形成的孔的形状的 一 个示 例的视图。结合图5和图6，以下将描述通过使空气流通的散热原理。
参照图6,形成在围绕发光二极管112的模制框架116的至少一个区域
中的孔117以管状形状形成并具有圓形截面。通过孔117来驱散发光二极管
1.12产生的热。
更具体地讲，如果发光二极管112周围的空气被发光二极管112发光时 产生的热加热，则被加热的空气的密度降低，并导致自然对流。 根据下面的数学方程来定义依靠这种自然对流的传热速率QL
这里，r,表示在这个实施例中的发光二极管112的表面温度。乙是充分 远离发光二极管112的表面的流体的温度。在这个实施例中，乙表示在发光
二极管112和围绕发光二极管112的模制框架116之间的空间外部的空间中 的空气的温度。换言之，乙表示位于孔117 —侧的空间中的空气的温度，其 中，孔117的该侧与发光二极管112和围绕发光二极管112的模制框架116 之间的空间所位于的 一侧相对。
另外，A表示孔117的表面积，即，以管状形状形成的孔117的内管的 表面积。在孔117的圓形截面的直径为Z)且孔117的长度为￡的情况下，根 据下面的数学方程2来定义孔117的表面积A。
另外，方程1中的/ 表示对流传热系数，并可根据数学方程3来计算。
Z)
这里，7V"为努塞特数(Nusselt number )。根据数学方程3，对流传热系 数//与圓形截面的直径"成反比，并与努塞特数M/成比例。这里，努塞特 数7V"被定义为表征流动(flow)边界层上温度场和传热强度之间的关系的无 因次数(dimensionless number),并且为表示流体(即，空气)和固体(即， 孔的管壁)之间的热交换速率的无因次数。
这种自然对流的努塞特数7V"可根据下面的数学方程4来计算。
<formula>formula see original document page 12</formula>
在数学方程4中，/V表示作为动量扩散系数和热扩散系数之比的普朗特 数。普朗特数/V是借助速度边界层(velocity boundary layer)和运动边界层 (motion boundary layer )中的扩散，动量和能量传递的相对有效性的标准。
并且，/ ^表示瑞利数(Rayleigh number),其中，瑞利数为由J.Rayleigh 引入的无因次数，以确定在流体层内是否发生热对流。瑞利数/f^可根据下 面的数学方程5来获得。
<formula>formula see original document page 12</formula>
在数学方程5中，g表示重力加速度，y 表示体积膨胀系数。在理想气体
中，y 与〃r相同。另夕卜，v表示流体(即，例如空气)的运动粘度(kinematic viscosity )。
在数学方程1至5中的除了丄和D之外的变量在特定的状态下基本上具
有恒定的值。
因此，当孔117的形状，例如，孔117的截面形状为圆形时，可由圓形 截面的直径Z)、孔117的长度丄和孔117的数量来控制对流传热速率07。
因此，本发明可以通过孔117的形状、尺寸和数量来控制在特定条件下 期望的对流传热速率2/。
同时，除了由于对流导致的热传递之外，同时出现由于辐射导致的热传
递。由于辐射导致的热传递速率也与孔117的表面积A成比例，从而可以通 过孔117的形状、尺寸和数量来控制由于辐射导致的热传递速率。
如上所述，本发明可以通过在模制框架116中形成至少一个孔117以获 得期望的对流传热速率和辐射传热速率，来防止发光二极管112周围的温 度集中升高。
换言之，本发明包括形成在围绕发光二极管112的模制框架上的至少一 个孔117，从而可通过驱散发光二极管112产生的热来防止位于发光二极管 112附近的元件的劣化。
更具体地讲，如图7所示，由于液晶显示面^反104和液晶显示面板104 的集成电路106位于邻近于发光二极管112的区域中，所以本发明可以通过 驱散发光二极管112产生的热来防止发光二极管112周围的温度集中升高。 因而，本发明局部加热液晶显示面才反104, /人而可以防止液晶显示面板104 的劣化，具体地讲，防止注入在液晶显示面板104中间的液晶和包括在集成 电路106中的元件劣化。另外，尽管图7中未示出，但是当图4中示出的至 少一个电路组件U3安装在发光二极管基底114上时，还保护这种电路组件 113不会由于高温而劣化。
同时，尽管假定在本发明的示例性实施例中孔117的截面形状为圓形， 但是本发明并不限于此。尽管孔117的截面不限于圓形，但是可以计算孔117 的内管的表面积，从而可以在模制框架上形成各种形状的孔117,以获得期 望的对流传热速率g/和辐射传热速率。由此，能够防止发光二极管112周围 的温度集中升高。
如上所述，通过在具有液晶显示装置的便携式显示装置中在围绕光源的 侧面的模制框架中形成至少一个孔，根据本发明的便携式显示装置可以通过 使被光源发光时产生的热加热的空气流通来驱散热。
由此，本发明防止光源周围的温度集中升高。因此，本发明可以防止位 于光源附近的元件劣化，例如，防止液晶显示面^反和液晶显示面^反的集成电 路以及包括在安装有光源的基底中的电路组件劣化。
尽管已经示出和描述了本发明的一些实施例，但是本领域的技术人员应 该理解，在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以在本实施例中做出改变， 本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
权利要求
1、一种便携式显示装置，包括液晶显示面板；背光组件，包括用于对液晶显示面板提供光的光源；模制框架，包括在背光组件中并保持地容纳液晶显示面板和光源以及围绕光源的至少两侧，并且模制框架的围绕光源所述侧的至少一个区域被至少一个孔穿透。
2、 根据权利要求1所述的便携式显示装置，其中，所述孔以管状形状形 成并穿透模制框架。
3、 根据权利要求2所述的便携式显示装置，其中，所述孔的截面是圆形。
4、 根据权利要求1所述的便携式显示装置，其中，背光组件还包括位于 光源 一侧的导光板，所述导光板将光源产生的光提供到液晶显示面板。
5、 根据权利要求4所述的便携式显示装置，其中，模制框架被形成为围 绕光源的除了邻近于导光板的 一侧之外的所有侧。
6、 根据权利要求1所述的便携式显示装置，其中，光源为发光二极管。
7、 一种用于驱散便携式显示装置产生的热的方法，所述便携式显示装置 包括液晶显示面板、背光组件和模制框架，所述背光组件包括用于对液晶显 示面板提供光的光源，所述模制框架容纳液晶显示面板和光源并围绕所述光 源的至少两侧，所述方法包括以光源和模制框架之间的空气被传递到相对于光源和模制框架之间的空 间为外部的空间的方式，在模制框架的围绕光源所述侧的至少 一 个区域中形 成至少一个孔；控制孔的截面面积和长度，以控制光源和模制框架之间的空气与相对于 光源和模制框架之间的空间为外部的空间中的空气之间的传热速率。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述孔以管状形状形成并穿透模制框架。
9、 根据权利要求8所述的方法，其中，所述孔的截面是圆形。
10、 根据权利要求7所述的方法，其中，光源为发光二极管。
全文摘要
本发明提供了一种便携式显示装置及其散热方法，该便携式显示装置能够防止设置在液晶显示装置中的光源周围的温度集中升高。该便携式显示装置被构造有液晶显示面板；背光组件，包括用于对液晶显示面板提供光的光源；模制框架，容纳液晶显示面板和光源并包围光源的至少两侧。模制框架的围绕光源的所述侧的至少一个区域形成有至少一个孔。
文档编号G02F1/1333GK101178499SQ200710162728
公开日2008年5月14日 申请日期2007年10月8日 优先权日2006年11月9日
发明者金廷勋 申请人:三星Sdi株式会社