专利名称：包括发光二极管的液晶显示系统的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及照明系统和/或显示系统如液晶显示系统(LCD )， 及相关的部件、系统和方法。具体地，提供了包括作为光源的发光二极管 (LED)的显示系统。
背景技术：
近年来，由于液晶显示系统(LED)的重量轻、亮度高以及大小尺寸， 使得它们的普及性和可用性得到提高。同样，随着LCD技术的H支 持技术也得到t艮，使得LCD系统现在通常由LED阵列或多个LED阵 列进行背光照明(back-lit)。通常，随着显示器尺寸的增大，需要更多的 LED对显示器进行照明。然而，显示器中大量的LED会增大系统的复杂 性、能耗和/或制造和运行这类系统的成本。因此，人们希望有如下的LCD 系统所述LCD系统具有相对少量的LED,但又能达到高亮度，有增强 的观看性能，和/或较低的制造和运行成本。
发明内容
提供了照明系统和/或显示系统(如液晶显示系统)、相关的部件、系 统以及与其相关的方法。
在一个方面，提供了一系列系统。在一个实施例中，液晶显示系统包 括具有照明区的液晶显示板以及至少一个LED,所述LED与液晶显示板 相关联使得由LED发出的光照明该液晶显示板，其中每平方米所述照明 区的LED的个数少于100。
在另一个实施例中，液晶显示系统包括液晶显示板，其照明区在0.01 和0.16平方米(m2)之间，以及单个LED,所述LED与该液晶显示板 相关联，使得从该单个LED发出的光照明该液晶显示板。
在另一个实施例中，液晶显示系统包括液晶显示板，其照明区在0.06 和0.16 1112之间，以及至少一个LED，所述LED与液晶显示板相关联，使得从所述至少一个LED发出的光照明该液晶显示板，其中LED的总数 少于20。
在另一个实施例中，液晶显示系统包括液晶显示板，其照明区在0.16 和0.61112之间，以及至少一个LED，所述LED与液晶显示;M目关联，使 得从所述至少一个LED发出的光照明该液晶显示板,其中LED的总数在 2和50之间。
在另一个实施例中，液晶显示系统包括液晶显示板，其照明区在0.6 和1.01112之间，以及至少一个LED，所述LED与液晶显示;M目关，使得 从所述至少一个LED发出的光照明该液晶显示板，其中LED的总数在 10和100之间。
在另一个实施例中，监视器包括显示板及单个LED，所述LED与显 示板相关联，使得从该单个LED发出的光照明该显示板。
在另 一个实施例中，监视器包括其照明区在0.06和0.30 m2之间的显 示板以及少于20个的LED,所述LED与该显示板相关联，使得从所述 LED发出的光照明该显示板。
在另 一个实施例中，监视器包括其照明区大于0.45 m2的液晶显示板 以及至少一个LED，所述LED与该液晶显示板相关联，使得从所述至少 一个LED发出的光照明该液晶显示板，其中LED的总数少于100。
由下文中结合附图给出的详细描述，可以更明显地看出本发明的其他 方面、实施例以及特点。这些附图是示意性的，而并非是按比例画出的。 在这些图中，各图中显示的每个相同的或基;M目似的部件由单一的数字或 符号代表。
为清楚起见，没有对每幅图中的每个部件都给出标号。在并非必须进 行图示以使本领域普通技术人员理解本发明的地方，也不是每个实施例的
每个部件都M示出来。这里通过引入结合的所有专利申请和专利都是通 过引用其整体内容而结合的。在发生冲突的情况下，以本说明书(包括限 定)为准。
图1显示根据本发明一个实施例的LCD系统，所述系统包括由一个 或多个LED以及热管构成的组件；图2A-2E显示根据本发明另一个实施例的与显示;M目关联的LED的 多种设置；
图3显示根据本发明另一个实施例的LED晶粒(die);
图4显示根据本发明另一个实施例的代表性LED表面，其具有随空 间变4匕的电^h质函数；
图5显示根据本发明另一个实施例的包括LED的光学系统，所述 LED由热管理系统支撑并被光学耦合至光学部件；
图6A-6D显示衫L据本发明另一个实施例的包括热管的热管理系统， 其所述热管可以是光学系统的一部分；
图7A-7C显示根据本发明另一个实施例的热管理系统，其包括与至 少一个突起热接触的热管；
图8A-8F显示据本发明另一个实施例的热管理系统，包括与多个突 起热接触的热管；
图9A-9C显示根据本发明另一个实施例的组件的视图，所述组件包 括由热管支撑的一个或多个LED;
图10A-10B显示才艮据本发明另一个实施例的组件，所述组件包括由 热管支撑的多个LED;
图11A显示才艮据本发明另一个实施例的边光照明LCD系统，所述 LCD系统包括LED和热管组件；
图11B显示才艮据本发明另一个实施例的边光照明LCD系统，所述 LCD系统包括LED和多个热管组件；
图IIC显示根据本发明另一个实施例的边光照明LCD系统，包括多 个模块化板部件；以及
图12A-12D显示才艮据本发明另一个实施例的多种光学部件，所述光 学部件可以是光学系统的一部分。
具体实施例方式
现在描述包括作为光源的发光二极管(LED)的显示系统，如液晶显 示系统(LCD)。下面的描述包括若干显示系统，与类似尺寸的某些传统 的显示系统相比，这些显示系统每照明区使用的LED数量较少。在一些实施例中，这些显示系统使用高亮度LED来照明与这里描述的热管理系 统及其他部件相结合的显示器。有利的是，减少显示系统中LED的数量 可筒化系统设计，提高系统的可靠性和/或使得制造成本降低。这些系统 特别适用于大面积显示。此外，如下文中将进一步描述的那样，这些系统 可被设计成使用较少数量的LED用于照明，同时达到可与某些现有的类 似尺寸的显示系统相比或超过它们的亮度。此外，虽然由于其中使用的 LED具有低亮度，市售的显示器通常是背光照明的，然而本发明在使用 高亮度LED和相关部件时，其中的显示器可以是边光照明的(edge-lit) 或角光照明的(corner-lit)。
如这里使用的那样，LED可以是LED晶粒、两个或更多个相关联的 LED晶粒、部分封装的一个或多个LED晶粒或完全封装的一个或多个 LED晶粒。包括两个或更多个彼此相关联的LED晶粒的LED实例是与 发绿光的LED晶粒相关联并与发蓝光的LED晶粒相关联的发红光的 LED晶粒。所述两个或更多个相关联的LED晶粒可被安M公共基片(例 如公共封装件)上以形成单个LED。所述两个或更多个LED晶粒可以彼 此相关联，使得它们各自的M射可被组合以产生期望的发射光镨。所述 两个或更多个LED晶粒还可以彼此电相关(例如连接到公共接地)。
下面提供某些显示系统(如LCD )使用的LED的总数。为了计数的 目的，以下中之一可视为一个LED: —个LED晶粒、两个或更多个相关 联的LED晶粒、部分封装的一个或多个LED晶粒或完全封装的一个或多 个LED晶粒。例如， 一个LED可以包括与发绿光的LED晶粒相关联以 及与发蓝光的LED晶粒相关联的发红光的LED晶粒。
在一些实施例中，LED是发单色光的单色LED。例如，所述LED 可以是R LED (即红LED ), G LED (即绿LED ), B LED (即蓝LED ), YLED(即黄LED),或C LED (即青LED )。在另一些实施例中，LED A^L出具有波长语的光的多色LED。例如，所述LED可以是RGBLED (即红-绿-蓝LED)。在另一些实施例中，LED是RGBYLED (即红-绿 -蓝-黄LED)。在又一些实施例中，LED是RGBC LED (即红-绿-蓝-青 LED)。在又一些实施例中，LED是RGBCY LED (即红画绿画蓝画青誦黄 LED)。 LED系统还可包括不同LED类型(如上述那些)的组合。当然， 不同颜色的LED也可用于本发明的实施例中。
图1显示LED系统的侧视图，该系统包括一个或多个LED与热管 理系统的组件，所述热管理系统可包括热管。所述LED和热管的组件可被纳入显示系统，如LCD系统中。在这些实施例中， 一个或多个LED 可被用作LCD系统的光源。图1显示LCD系统200的截面侧视图，所 述系统包括一个或多个LED 11与热管121的组件。在该示例性实施例中， 一个或多个LED用于照明板220的边光照明。在某些实施例中，照明板 220是显示板。LED的顶侧205被取向为使得光^L射到混合区210。在 一些情况下，发光装置可例如通过连续的封装直接附接于混合区。所述混 合区可使从LED发出的入射光混合或均匀化并发出基本均匀的光输出， 所述光输出可被引导i^照明板220。照明板220可包^tt射中心，所述 散射中心可沿其长度、宽度和/或跨过整个板向LCD层230中输出基本均 匀的光。LCD层230可对光进行像素化(pixilate)和分色，以便创建用 户可见的图像。在另一些实施例中，可以没有LCD层230，发光板组件 可用作发光系统，用于一般照明或任何其他适当的目的。
在以下专利申请中描述了适用的LCD系统于2005年8月23日提 交的名称为"Light Emitting Devices for Liquid Crystal Displays"的美国 专利申请/>开1\0.2006/0043391;于2005年12月30日提交的美国专利申 请序列No.11/323176以及于2006年4月28日提交的名称为"LCD Thermal Management Methods and System"的美国专利申请，这里通过 引入结合上述专利申请。在一些实施例中，高亮度LED及相关联的热管 理系统可以与超薄的LCD系统组^f吏用。这里展现的LCD系统的厚度 典型地可以小于30mm、小于10mm、小于4mm、小于2mm、或甚至小 于lmm。应该理解，这里描述的组件可用于除了显示系统和照明系统之 外的多种光学系统中。
图2A-2E显示与显示板相关联的LED的多种设置，例如光子点阵 (photonic lattice) LED。在图2A所示实施例中，LCD系统1包括LCD 板5，其具有由长度a、高度b和对角线长度c限定的照明区。所述LCD 可以由位于所i^il的一个或多个边缘上的LED进行边光照明。例如，这 些LED可位于侧边、底边、顶边或其组合上。如在图2A给出的实施例 中所示，LED 6位于该板的左、右两侧。如下文将更详细描述的那样， 与板相关联的LED的数量，以及这些LED是否位于板的一边或多边上可 取决于照明区的尺寸(例如面积)。
尽管下文的描述是针对LCD板的，但应该理解，下文提供的数量和 尺寸也可涉及其他光学系统(如照明系统)。
图2B显示边光照明显示系统的另一个示例，其中LED6位于显示板的底边。在另一些实施例中，LED可位于显示板的顶边缘或位于显示板 的顶和底两边。在边光照明系统中，例如取决于该板的大小和/或尺度， 可将不同数量的LED位于显示板的边上，如在下文中更详细描述的那样。
在图2C所示实施例中，LCD系统3包括位于LCD之后的LED 6。 在这样的背光系统中，LED从该LCD的背后对显示器的照明区进行照明。 在背光系统中，例如取决于板的大小和/或尺度，不同数量的LED可位于 显示板之后，如下文中更详细描述的那样。
在另一些实施例中，LED 6可位于显示板的角上或其附近，例如图 2D和2E显示的那样。在图2D所示实施例中，LED 6位于显示板的照 明区的外侧。在图2E所示实施例中，LED6位于显示板照明区内侧的角 处。如图中所示，显示系统的边框7可覆盖照明区的一部分。在角光系统 中，例如取决于板的大小和/或;C^，可将不同数量的LED布置于显示板 的角上或在其附近，如下文中更详细描述的那样。在一些实施例中，在照 明区的每一角有单个LED。
如上所述，所述系统可^^没计成相对于某些现有的市售显示器^f吏用较 少的LED。这些系统可使用这里描述的高亮度LED，与这里描述的热管 理系统以及其他部件组合。例如，在一些实施例中，对于每单位面积的显 示板，对LCD板进行照明的LED的数量可以更少。例如，LED的数量 可以是每平方米照明区少于300个LED。在另一些实施例中，对LCD板 进行照明的LED的数量可以是每平方米照明区少于200个LED,或每平 方米照明区少于100个LED。例如，每平方米照明区的LED数量可在 5-100之间，25-100之间或50-100之间。每平方米照明区的LED的数量 可取决于诸如照明区的照明面积和/或尺度这样的因素。LED的这些i殳置 可应用于背光、边光和角光显示系统。
在一些实施例中，单个高亮度LED可照亮LCD板的整个照明区。 所述LCD板可具有在0.01和0.16 1112之间的照明区，而与该LCD板相关 联的单个LED可照明对角线长度在例如7和24英寸之间的显示器。例如， 单个LED可照明7英寸的板、15英寸的板、17英寸的板、19英寸的板 或24英寸的板。
如这里使用的那样，包括具有某一对角线长度c的显示板的LCD系 统被称作"c英寸显示器"；所述显示板被称作"c英寸板"。本领域普通 技术人员都知道，具有某一对角线的显示板依赖于所述显示板的尺度可具 有不同的面积。例如，显示器可以有不同的长-宽比，如16:9和4:3。其他比值也是可能的。因此，对于16:9的长宽比，对角线长度为7英寸的 显示板的照明面积为0.01 m2，或对于4:3的长宽比，照明面积为0.015m2。 15英寸显示器可具有0.062 m2的照明面积(对应于长宽比16:9 )，或可具 有0.070 1112的照明面积(对应于长宽比4:3)。如果已知显示器和/或对角 线的尺度以及显示器的长宽比，则本领域普通技术人员能够计算出显示器 的照明面积。
另 一个实施例描述了照明区在0.06和0.16 1112之间的LCD板以及至 少一个LED,所述LED与LCD板相关联使得从所述至少一个LED发出 的光照明该LCD板。在一些实施例中，照明这样的系统所需的LED的 数量可能比某些传统系统中所需LED数量少一个数量级。在一些实施例 中，在此种系统中的LED的总数少于50、少于40、少于30或少于20。 例如，LED的总数可在5-50之间、25-50之间或5-25之间。该LCD可 具有在15和24英寸之间的对角线长度；例如，所述LCD可能是15英寸 的显示器、17英寸的显示器、19英寸的显示器或24英寸的显示器。
另 一个实施例描述了照明区在0.16和0.6m2之间的LCD板以及至少 一个LED,所述LED与LCD板相关联使得从所述至少一个LED发出的 光照明该LCD板。在一些实施例中，在此种系统中的LED的总数少于 100、少于75、少于50或少于20。例如，LED的总数可在5-100之间、 25-100之间、50-100之间、75-100之间、2-50之间或2-25之间。所述LCD 可具有在24和46英寸之间的对角线；例如，LCD可能是24英寸显示器、 32英寸显示器、42英寸显示器或46英寸显示器。
在另一个实施例中，描述了大面积显示器的照明。高亮度LED特别 适用于大面积显示器，因为这些LED使得能以较少数量的LED照明此种 系统，从而简化系统设计以及降低运行该系统所需的能量。大面积显示器 的照明区可在例如0.6和1.01112之间。所述LCD系统可具有在46英寸和 60英寸之间的对角线，例如所述LCD可以是46英寸显示器、50英寸的 显示器、54英寸显示器或60英寸显示器。在一些实施例中，与此种显示 器相关联的LED的总数少于300、少于200或少于100。例如，在此种显 示器中，LED的总数可在80-100之间、60-100之间、40-100之间、20-100 之间或10-100之间。在另一个实施例中，照明区大于0.5m2的LCD板可 由少于300、少于200或少于100个的LED照明。例如，在这样的显示 器中，LED的总数可在80-100之间、60-100之间、40-100之间、或20-100 之间、或10-100之间。应该理解，对上文和这里描述的所有显示系统，所述显示器可以是背 光照明的、边光照明的、角光照明的或它们的组合。
本领域普通技术人员知道，LCD系统，包括上文描述的那些，可用 于监视器(如计算机、膝上型电脑和电 视器)中。
使用高亮度LED可允许使用较少数量的LED进行照明而达到可与 某些类似尺寸的现有显示系统相比或超过它们的亮度。因此，在某些实施 例中，显示器可具有至少3000尼特(nits )、至少5000尼特、至少10000 尼特、至少15000尼特、至少20000尼特或至少25000尼特的亮度。在一 些实施例中，具有光子点阵的LED可被用于实现高亮度，正如下文中将 更详细描述的那样。
在某些实施例中，LED可发出具有高功率的光。如下文中更详细描 述的那样，发出光的高功率可能是影响所述LED的光提取效率的图案 (pattern)的结果。例如，由LED发出的光可具有大于0.5瓦的总功率 (例如大于l瓦、大于5瓦或大于10瓦)。在一些实施例中，所产生的光 具有小于IOO瓦的总功率，当然这不应被j人为是对所有实施例的限制。可 通过使用装备有光镨仪的积分球来测量LED发出的光的总功率，所述积 分球例如来自Sphere Optics Lab Systems 7>司的SLM12。所期望的功率 部分地取决于在其中利用LED的光学系统。例如，显示系统(例如LCD 系统)可能得益于高亮度LED的引入，所述高亮度LED可减少用于照明 显示系统的LED的总数。
由LED产生的光还可以具有高的总功率通量。如这里使用的那样, 术语"总功率通量"是指总功率除以发射面积。在一些实施例中，总功率 通量大于0.03W/mm2，大于0.05W/mm2，大于0.1W/mm2，或大于 0.2W/mm2。然而，应该理解，在这里展现的系统和方法中使用的LED不 限于上述功率和功率通量值。
图3显示可以是封装的发光部件的LED晶粒。应该理解，这里展现 的各种实施例也可用于其他发光装置，如激光二极管。图3中所示的LED 11包括多层叠层lll，其可被设置在子支架(sub-mount)上(图中未示 出)。多层叠层111可包括在n掺杂层115和p掺杂层113之间形成的工 作区114。所述叠层还可包括导电层112,其可用作p侧接触，还可用作 光反射层。在层115上设置有n侧接触垫116。应该理解，所述LED不 限于图3中所示的结构，例如，所述n掺杂和p掺杂侧可以互换，从而形 成具有与接触垫片116接触的p掺杂区以及与层112接触的n掺杂区的LED。如下文进一步描述的那样，可向接触垫施加电位，这可造成在工作 区114内产生光，以及通it^C射表面118发射至少一部分所产生的光。如 下文将进一步描述的那样，在LED的界面(例如发射表面118)中可形 成可透过光的开口 119，以形成能影响光发射特性(如光提取和/或光校准) 的图案。应该理解，可对所展现的各代表性的LED结构可进行其他修改， 各实施例在这一方面不受限制。
LED的工作区可包括一个或多个被阻挡层包围的量子阱。所述量子 阱结构可由半导体材料层(例如在单个量子阱中)或多于一个半导体材料 层(例如在多量子阱中)限定，与阻挡层相比具有较小的带隙(band gap )。 适用于量子阱结构的半导体材料层可包括InGaN、 AlGaN、 GaN以及这 些层的组合(例如交替的InGaN/GaN层，其中GaN层用作阻挡层)。一 般地，LED可包括工作区，所述工作区包括一种或多种半导体材料，包 括III-V半导体(如GaAs、 AlGaAs、 AlGaP、 GaP、 GaAsP、 InGaAs、 InAs、 InP、 GaN、 InGaN、 InGaAlP、 AlGaN以及它们的组合和合金)、 II-VI半导体(如ZnSe、 CdSe、 ZnCdSe、 ZnTe、 ZnTeSe、 ZnS、 ZnSSe 以及它们的组合和合金)，和/或其他半导体。
n掺杂层115可包括掺杂硅的GaN层(如具有约300nm的厚度)和 /或p掺杂层113可包括掺杂镁的GaN层(如具有约40nm的厚度)。导 电层112可以是银层(如具有约100nm的厚度)，其还可用作jl射层(如 向上反射由工作区114产生的任何向下传播的光)。再有，虽然图中未示 出，在所述LED中还可包括其他层；例如，可在工作区114和p掺杂层 113之间设置AlGaN层。应该理解，这里描述的那些组成之外的其他组 成也可适用于LED的各层。
作为开口 U9的结果，LED可具有根据可影响LED发射的光的提取 效率和校准的图案随空间变化的电介质函数。在所示的LED11中，所述 图案由开口形成，但应该理解，在界面处的电介质函数的变化不一定是由 开口产生的。可使用根据图案产生电介质函数的变化的任何适当的方式。 例如，可通过改变层115和/或发射面118的组成来形成该图案。所述图 案可以具有周期性(例如具有简单重复单元，或具有复合(杂)重复超级 单元)，失谐的周期性或无周期性。这里所指的复合(杂)的周期性图案 是指在以周期性方式重复的每个单位单元中具有不止一个特征的图案。复 合(杂)的周期性图案的实例包括蜂窝状图案、蜂窝基图案、(2x2)基 图案、环形图案以及阿基米德图案。在一些实施例中，复合(杂)的周期性图案可具有一种直径的某些开口和具有较小直径的另 一些开口 。这里所 指的非周期性图案是这样一种图案，其在单位单元上不具有平移对称性，
所述单位单元的长度至少为工作区114产生的光的"^值波长的50倍。非 周期性图案的实例包括非周期性图案、准晶状图案、鲁滨逊图案和安曼 图案。
在某些实施例中，发光装置的界面使用可形成光子点阵的开口被图案 化。在例如于2003年11月26日提交的名称为"Light Emitting Devices with Improved Extraction Effiency，，的美国专利6,831,302 B2中描述了具有随 空间变化的电介质函数的适用的LED (如光子点阵)，这里通过引入结合 其全部内容。LED的高提取效率意味着所发出光的高功率，由此意味着 可在各种光学系统中所期望的高亮度。
图4显示具有随空间变化的电介质函数的代表性的LED发射面 118，。在本例中，所述电介质函数的空间变化是由在LED的发射面118， 中的开口引起的。所U射面118，不是平坦的，而是由开口 119，的改进 的三角形图案构成的。 一般地，对开口 119，的深度、开口 119，的直径和 /或开口 119，中最相邻开口之间的间距可选择各种值。开口的三角形图案 可被失谐，使得该图案中的最相邻开口之间的中心到中心的距离值在(a-Aa)和(a+Aa)之间，其中"a"是理想三角形图案的点阵常数，"Aa" 是长度维度的失谐参数，且其中，所述失谐可在任意方向上发生。在一些 实施例中，为增强来自LED的光4^取，失谐^tAa通常至少约为理想点 阵常数a的l。/n (例如至少约为2%、至少约3%、至少约4%、至少约 5%),和/或最大约为理想点阵常数a的25% (例如，至多约为20。/。、 至多约为15%、至多约为10%)。在一些实施例中，最近邻间距在(a-A a)和(a+Aa)之间基本随机地改变，使得开口图案基本上被随机地进行 "失谐"。对于改进的开口 U9，的三角形图案，非零失谐M增强了 LED 的提取效率。应理解，对LED表面(例如发射面)的各种其他修改是可 能的，而同时仍能实现随空间变化的电介质函数。
还应该理解，其他图案也是可能的，包括与前身图案(precursor pattern)根据数学函数的变换相符的图案，所述变换包括但不限于角位 移变换。所述图案还可包括变换图案的一部分，包括但不限于与角位移变 换相符的图案。所述图案还可包括具有通过旋转而彼此相关的图案的区 域。在于2006年3月7日提交的名称为"Patterned Devices and Related Methods"的美国专利申请序列No.11/370220号中描述了多种这样的图案，这里通过引用结合其4^P内容。
可如下由图3中的LED 11产生光。p侧接触层112可相对于n侧接 触垫116保持在正电位，这引起电流注入LED。当电流通过工作区时， 来自n掺杂层115的电子可在工作区中与来自p掺杂层113的空穴结合， 这可使工作区产生光。该工作区可含有多个点偶极子辐射源，所述辐射源 产生的光具有形成工作区的材料的波长频i普特性。对于InGaN/GaN量子 阱，由发光区产生的光的波长频镨可具有约445纳米(nm)的波长峰值， 以及具有约30nm的半高全宽(FWHM),其被肉眼感知为蓝光。由LED 发出的光(如箭头14所示)可受到光所穿过的任何图案化界面(例如发 射面118)的影响，因此可对图案进行设置以便影响光提取和校准。
在另 一些实施例中，所述工作区能够产生其"^值波长对应于以下光的 光紫外光(例如具有约370-3卯nm的峰值波长)、紫光(例如具有约 3卯-430nm的峰值波长)、蓝光(例如具有约430-480nm的峰值波长)、 青光(例如具有约480-500nm的"^值波长)、绿光(例如具有约500-550nm 的J^值波长)、黄-绿光(例如具有约550-575nm的峰值波长)、黄光(例 如具有约575-595nm的峰值波长)、琥珀色光(例如具有约595-605nm的 峰值波长)、桔黄光(例如具有约605-620nm的"^值波长)、红光(例如 具有约620-700nm的峰值波长)、和/或红外光(例如具有约700-1200nm 的峰值波长)。如上所述，显示系统可由对应于上述一个或多个范围的 LED照明。
在一些实施例中，LED可与波长转换区(图中未示出)相关联。例 如，所述波长转换区可以是荧光体区。波长转换区可吸收由LED发光区 发射的光并发射与其吸收的光具有不同波长的光。以这种方式，LED可 发射那些可能不易从不包括波长转换区的LED得到的波长(因而，颜色) 的光。
本发明还提供适当的热管理系统，以利于由LED产生的热的传导和 扩散。回来参考图1，在所示实施例中，热管121延伸穿过LCD系统的 后表面。在一些实施例中，支持结构(图中未示出)可被设置在热管和照 明板230和/或混合区之间，尽管应该理解，在另一些实施例中，可能不 一定存在单独的支持结构。所述热管可被固定到照明板或支撑(当存在时) 上，或者可与照明板或支架间隔开以利于将热排出到周围环境中。所述实 施例不限于热管巻绕在光板背后的结构。在一个实施例中，所述热管可引 入在所述板的边缘周围和/或与包围板边缘的框架结合。如上所述，所述热管可与突起热接触以帮助热交换。应该理解，每个发光装置可使用一个 或多个热管。
当存在支撑(例如背板)时，所述支撑可与热管热接触，从而可附带
地用作LED的热沉。由此，所述支撑还可进一步辅助将热从显示器内排 出。所述支撑还可包括反射层以帮助将在板220中传播的光引导向发射面 (例如向LCD层230 )。可构成支撑的典型材料包括铝、铝^ir、钢或 它们的纟且合。
如先前描述的那样，在一些实施例中，从LED排出热量的能力使得 可在高功率级进行操作(例如总输出功率大于0.5W的发光装置)。在一 些实施例中，热管理系统可有效地消散至少5W、至少10W、至少20W。 由于LED高输出功率M射(即高亮度)的潜力，每单位长度照明板使 用的发光装置的数量可以被减少。在一个实施例中，高亮度发光装置可被 用于边光照明约2英寸或更长的照明板长度(例如，大于4英寸、大于6 英寸)。在一些这样的实施例中，高亮度LED具有大于约0.5W的发射功 率，且可包括多个LED，所述多个LED可具有不同颜色的光发射，例如 具有红光发射晶粒、蓝光发射晶粒和绿M射晶粒。
图5显示与热管理系统相关联的光学系统的另一个实例。图5显示光 学系统IOO，它包括由热管理系统12支撑的LED 11，其中LED11被光 学地耦接至光学部件13。在一些实施例中，光学系统100可以是显示系 统，如LCD系统。在另一些实施例中，光学系统100可以是照明系统， 如照明板。
热管理系统12可包括无源的和/或有源的热交换机制。在一些实施例 中，热管理系统12可包括一个或多个热管、热沉、热电冷却器、风扇和/ 或循环泵。在一些实施例中，热管理系统12还可以有利于在光学部件13 中产生的热的传导和消散，如虚线15示意性所述。这种冷却可经由光学 部件13和热管理系统之间的热交流(如热接触)来完成。
如下文中将更详细描述的那样，图5的光学部件13可包括一个或多 个部件，这些部件由能够透射、漫射、均匀化和/或发射在其中传输的部 分或全部光的材料构成。光学部件13可^L设置为使得从所述LED发射的 至少一部分光14 it^光学部件13。在一些实施例中，光学部件13可包 ^L射中心，所述散射中心能够漫射、散射、均匀化和/或发射部分或全 部在其中传输的光，使得光可沿光学部件13的部分或全部长度离开。如 下文将进一步讨论的那样，光学部件可以是LCD板。图6A-6D显示包括一个或多个热管的热管理系统的实施例。 一般地， 热管理系统可包括能够传导和消散热量的适当系统，所述热量可能是在光 学系统的装置和部件内部产生的热量。产生热的装置可包括先前描述的 LED,特别是高亮度的LED,以及光学系统的部件。在显示系统的一个 实施例中，可能产生和/或传输热的光学部件是可救改置在显示层下面的 照明板，如液晶光学薄膜(未示出)。在一些实施例中，热管理系统可以 具有以下特征，或包括可具有以下特征的一个或多个部件导热率大于 5,000W/mK、大于10，000W/mK和/或大于20,000W/mK。在一些实施例 中，导热率介于10,000W/mK和50，000W/mK之间的范围(例如，在 10，000W/mK和20,000W/mK之间、20，000W/mK和30，000W/mK之间、 30,000W/mK和40，000W/mK之间、40，000W/mK和50，000W/mK之间)。
在一些实施例中，热管理系统可包括无源和/或有源热交换机制。无 源热管理系统可包括由一种或多种以下材料形成的结构所述材料可由于 所述结构中的温差而i2til导热。热管理系统还可包括一个或多个突起，它 们能够增大与周围环境的表面接触面积，因此有利于与周围环境进行热交 换。在一些实施例中，突起可包括鳍状结构(fin structure),所述结构可 具有大的表面面积。
在又一个实施例中，热管理系统可包括流体(例如液体和/或气体) 可在其中流过的通道，以便帮助热提取和传输。例如，热管理系统可包括 热管以利于热的排出。各种热管对于本领域技术人员是众所周知的，应该 理解，这里展现的实施例不限于热管的仅仅这些实例。热管可^L设计成具 有任何适当的形状，而不必限于只是圆柱形。其他热管形状可包括可具有 任何期望尺寸的矩形形状。
在一些实施例中，可i殳置一个或多个热管，使得热管的第一端位于光 学系统暴露于高温的区域中，如接近于光学系统中的一个或多个LED。 热管的第二端(例如冷却端)可暴露于周围环境。热管可与突起热接触， 以通过提供增大的表面面积来帮助与周围环境的热交换。由于热管的导热 率可以为许多种金属(例如铜)的导热率的数倍(例如5倍，10倍)，因 此，可通过将热管结合进光学系统(例如显示和照明系统)中来改善热传 导。
有源热管理系统可包括一个或多个可进一步帮助热提取和传输的适 当的装置。这些有源热管理系统可包括机械的、电的、化学的和/或任何 其他有利于热交换的适当装置。在一个实施例中，有源热交换系统可包括风扇，所述风扇用于4吏空气循环，由此提供冷却。在另一个实施例中，可 使用泵使热管理系统中的管道内的流体(如液体、气体)循环。在又一个 实施例中，热管理系统可包括热电冷却器，其可进一步有助于热^C取。
图6A显示热管理系统，包括热管121，它可以是光学系统(例如显 示或照明系统)的一部分。所述热管可与一个或多个LED热接触，从而 使LED内部产生的热可沿热管容易地传输。沿热管传输的热可被传送到 周围环境和/或被传送到周围的热交换部件。热交换部件的实例可包括突 起，所述突起可具有增大的表面面积，由此可以帮助热向周围环境的传输， 如下文进一步描述的那样。热管121还可以是导电的，由热管支撑的一个 或多个LED可与热管电连接。LED晶粒，如图3中所示的LED晶粒可 以安装在热管121上，使得LED导电层112通过导电的附接材料与热管 121电连接。在一些实施例中， 一个或多个LED使用导热的附接材料(如 导热树脂)被安装在热管上。
图6B显示另一种热管理系统，其包括与插入部件122热接触的热管 121。插入部件122可由具有高导热率的材料(如铜)形成。如下文进一 步讨论的那样，在一些实施例中，插入部件122可支撑一个或多个LED。 插入部件122还可以是导电的， 一个或多个LED可与插入部件122电连 接。LED晶粒，如图3中所示的晶粒可被安装在插入部件上，使得LED 导电层112与插入部件122电连接。在一些实施例中， 一个或多个LED 使用导热的附接材料(如导热树脂)被安装在插入部件上。
图6C显示另一种热管理系统，其包括多个热管。在一些实施例中， 至少一些热管可具有不同的导热率。不同的导热率可通过改变热管的尺寸 和/或内部成分来实现。在图6中，热管121,皮i殳置为形成阵列，所述阵 列可以是使热管基本上平行。应该理解，在其他阵列中，热管可具有任何 相对取向，不一定要平行。在一些实施例中，多个热管可被设置成平行于 光学系统的光学部件。在一些实施例中，其中所述光学部件包括照明部件， 如显示系统或照明系统的照明板，所述多个热管可被设置为放在照明板的 一部分或基本上整个照明板的下面。例如，所述热管阵列可^L-没置在至少 50% (例如至少75%,至少卯％)的照明板面积的下面。在具有可提取 和消散由构成显示系统的LED和/或其他部件产生的热量的热管理系统的 显示系统中可能希望有这样的设置。在一些实施例中，如图6C中所示， 插入部件122可与多个热管热接触。此外，LED可由插入部件122来支 撑，如结合图6B描述的那样。图6D显示另一种热管理系统，其包括热管阵列，所述热管进一步被 设置为使得两个或更多个热管彼此部分重叠。如图6C中所示实施例，多 个热管121可按期望的结构设置，例如基本平行的结构。此外， 一个或多 个热管123可^L设置成至少部分地与一些或全部热管121重叠。彼此重叠 的热管可被设置为具有任何希望的交叉角，例如，彼此重叠的热管可以基 本上是正交的、平行的或形成任何其他角度。热管123和124可与一些或 全部热管121热接触。可通过彼此重叠的热管之间的连接材料实现热接 触。所述连接材料可以是适当的导热的连接材料，如焊料。当设置在热管 理系统上的光学部件的一些区域的操作温度可能高于其他区域时，此种设 置可能是所期望的。例如，在(显示系统或照明系统中的)照明板部件内的 或与照明板光耦合的混合区的操作温度可能高于照明板的其他区域。由于 这样的热管(如热管123或124)可被设置为基本上位于照明板的混合区下 面，所以可能有利于从照明板的那些较高温度的区域提取热量。
图7A-7C显示热管理系统的实施例，所述系统包括与至少一个突起 热接触的热管。在一些实施例中，所述热管可与至少一个突起进行直接热 交流。 一个或多个热管可与构成热沉的多个突起直接热交换。突起可有任 何期望的形状，且可包括适当的结构，所述适当的结构与热管本身相比具 有增大的与周围环境的接触面积。作为增大的表面面积的结果，所述突起 可有利于与周围环境的热交换。在一些实施例中，突起可包括鳍状结构， 所述鳍状结构可具有大的表面面积。该鳍状结构可由具有适当的高导热率 的导热材料(如铜和/或铝)构成。图7A显示热管理系统的实施例，其中 多个热管121与鳍125a热接触。在这一实施例中，鳍125a具有波浪形， 可容易地适应于具有各种不同截面尺寸(例如不同直径)的热管。
一个或多个热管可用适当的连接材料固定于一个或多个突起(如鳍)， 所述连接材料包括焊料(例如两种或更多种金属的合金,这些金属如是金、 锗、锡、铟、铅、银、钼、钯、锑、锌等)、填充金属的环氧树脂、导热 粘合剂(如马萨诸塞州Byfidd的Diemat，Inc.公司提供的)、金属带、散 热骨、和/或基于碳纳米管的泡沫材料或薄膜。导热连接材料通常具有适 当的高导热率，所以每单位接触面积具有低的热阻抗。
应理解，各种鳍状结构是可能的，它们可具有增大的表面面积，而实 施例不限于图7A所示波浪形鳍状结构。图7B显示鳍状结构125b，其具 有其中可放置热管121的矩形间隔。热管可与矩形间隔的一个或多个侧面 热接触。在所示实施例中，热管与矩形间隔的全部侧面接触，尽管其他实施例在这一方面不一定受限制。
在一些实施例中，突起，例如鳍状突起的部分或全部表面具有紋理。 表面紋理可包括凹坑、凹槽、波紋形图案和/或针状延伸。带紋理的表面 可通过增加与周围环境的接触面积而改善到周围环境的热传递。此外，某 些带紋理的表面，如带凹坑的表面，可通过在空气流过该表面期间产生小 的气穴而减小表面的空气阻力。附加地，或可选择地，突起(如鳍)可包
括表面涂覆，其能减小表面的空气阻力，由此允许空气自由流it^面，以 及通itxt流从这里带走热量。图7C显示鳍125c的一个实施例，所述鳍 125c具有包括波紋状图案126的带紋理的表面。
图8A-8F显示热管理系统的实施例，所述系统包括与多个突起进行 热接触的热管。突起(如鳍)可被堆叠以形成多个层。在一些实施例中， 鳍状突起还可被弯曲或形成为任何期望的结构。多个热管可M在两个或 多个鳍状层之间以提高热量从光学系统的排出(例如图8A、 8B及8C中 所示)。鳍状突起可由易于被形成为适合于热管轮廓的材料构成。如图8A 中所示，两个鳍状突起125可部分地围绕热管121成形，但这些鳍状突起 不一定要彼此接触。同样，如图8B中所示，两个鳍可在某些区域接触和 /或在其他区域不接触。此外，如图8C中所示，所述鳍可以基本上是直的， 而不一定被形成为适合于热管的轮廓。同样，如图8D中所示，所述鳍可 形成为具有带角的边，4吏得热管可以容易地放在鳍的拐角部分内。
在一些实施例中，如图8E和8F中所示，可设置多层鳍以容纳多个 热管。图8E显示的实施例中，多层鳍覆盖每层上的热管。在一些实施例 中，如图8F所示，多层鳍可形成蜂窝几何结构。这样的结构可增大鳍的 表面面积，从而提高向周围环境传递的效率。在一些实施例中，在显示系 统照明板的整个背面上策略性地放置热管可提供热量的均匀分布并能改 善显示系统的操作。热管和/或突起可以在光学部件的一侧上延伸且横穿 该侧，如照明板的背侧(例如，在显示系统和/或照明系统中)。
如前所述，光学系统可包括由热管理系统支撑的LED,其中所述热 管理系统可包括热管。在另一些实施例中，可由热管支撑多个LED。图 9A显示包括由热管支撑的多个LED的组件的顶视图。才艮据一个实施例， 组件10包括由热管121支持的LED lla、 llb、 llc。在一些实施例中， LED lla、 llb、 llc中的每一个包括与发绿光的LED晶粒和发蓝光的晶 粒相关联的发红光的LED晶粒。应该理解，虽然在该实施例中显示了 LED lla、 llb、 llc,但g其他实例中，实施例lla、 llb、 llc中的每一个可以是LED晶粒，各实施例在这一方面不受限制。
如图中所示，LED被支撑在热管的第一端128处，所述热管包括有 利于安装LED和/或可增大热管和LED之间的表面面积的平坦区129。 然而，应理解，LED可位于热管的任何位置，包括沿其长度布置。如图 9B中所示，该图为包括由热管支撑的多个LED的组件的侧视图，可在热 管的第一端128形成空腔，在其中可嵌入或容纳LED。在这样的结构中， 热管可用作LED的子支架。可通过各种结构实现与LED的电连接。在一 些实施例中，如图9A和图9B所示，可邻近LED设置一个或多个同样由 热管支撑的电接触131a和131b。电绝缘层132可i史置在电接触131和热 管之间。电接触131可与外部电压源(图中未示出)连接。在一些实施例 中，电接触131a和131b与同一个电压源连接，而在另一些实施例中，电 接触131a和131b与不同的电压源连接，从而可实现对供应至各个LED 的电功率的控制。在这样的结构中， 一个或多个LED可由不同的电压源 驱动，其中驱动电压可以U于组件中每个LED的期望的光输出功率。 可将温度传感器结合到该组件中，以提供对代表所述组件和/或由该组件 照明的光学部件(如照明板)的温度的测量。控制系统(图中未示出)可 接收代表所述温度传感器的测量结果的输入信号，且可例如通it^t供应至 每个LED的驱动电压的调节来输出可用于控制LED光发射的信号。
导线连接器133可将电接触131与LED上的接触垫电连接，以便向 LED提供驱动电压。例如，当LED类似于图3所示的代表性的LED时， 导线连接器133可被连接至接触垫116 (例如n侧接触垫)。在这样的结 构中，LED背侧可被形成为4吏得LED的导电层112 (如图3中所示)可 与热管电接触。由于热管可能是导电的，所以热管本身可用作到LED的 电接触，所述LED的极性与电接触131相反。例如，电接触131可用作 n侧接触，而热管可用作p侧接触。有利的是，该设计可以使得其上可支 持一个或多个LED的热管提供到LED的电连接以及提供用于将热传递离 开LED的装置。
可使用导电的连接材料形成LED的背侧和热管之间的适当电连接。 导电的连接材料可包括焊料。在一些实施例中，连接材料是导热的，且通 常具有适当的高导热率。
图9C显示另一个实施例，其中电绝缘层134位于热管和LED 11之 间。在一些实施例中，电绝缘层134可以基本上是导热的。例如，电绝缘 层134可包括氮化铝和/或导热环氧树脂，但是应该理解，其他电绝缘材料也是可适用的。在图9C所示实施例中，电接触131a可与LED的n侧 接触垫电连接，而电接触131b可与LED的p侧接触垫电连接。在一些 实施例中，可期望LED具有暴露的n侧和p侧接触垫，所述n侧和p侧 接触垫可通过顶侧引线M容易地电连接。
一般地，热管121可具有任何适当的结构。例如，热管可包括外壁(其 至少在该热管的一些部分中是管状的)或可被配置成包围核心(也称作芯 (wick)，图中未示出)的外壳。热管还可容纳传热流体，如水，这有助 于从LED带走热。含有流体的热管可以是高效率的热交换器，这是由于 7jC在经历冷凝和蒸发循环，从而迅速地将热从LED带走。
在一些实施例中，其上支撑一个或多个LED的热管可包括两个部分。 第一部分可包括其上可支撑LED的第一端128，第二部分可包括热管的 管状部分。所述第一部分可以是螺紋耦合于热管的管状部分，当然应理解， 第 一部分可以以任何其他适当的方式与所述管状部分耦合。
在另一个实施例中，插入部件可被设置在LED和热管之间。所述插 入部件可允许其他热管与其连接，如图6C-6D所示。通过插入部件将多 个热管连接在一起可创建热管/热交换网络，由此可形成统一的热分配网 络。如果一个LED发出的热量多于网络上其他位置的其他LED发出的热 量，那么这样的网络是有利的。该网络可允许超出的热量在整个网络上均 匀地分布。在这样的网络中，如先前描述的那样，热管可与处在LED附 近或在热管另一端的插入部件互连。
图IOA和图IOB显示可包括由热管支持的多个LED的其它组件，其 中来自LED的发射光基本上与热管的长度平行。在这样的结构中，LED (例如lle， llf， llg)由至少一个热管121支撑，使得LED发出的;^ 本上与热管的长度平行。当在光学系统(如显示系统或照明板)中将LED 与热管理系统(包括至少一个热管)进行结合时，这样的结构可能是期望 的。图10A显示的LED被安装在与热管121连接的插入部件122上。图 10B显示的LED被安^E具有基本平坦的端部128的热管121上。热管 的平坦端部128可以被形成为使得所述平坦端部的表面法线基本上平行 于热管的管状部分的长度。
图11A-11C显示边光照明LED系统的顶视图，该系统包括热管、LED 以及边光照明的照明板。这才羊的边光照明LCD系统可用作例如LCD电 视的背光组件，但应该理解，对于一般的照明，类似的系统也可用作例如 照明板。在一些实施例中，LCD的热管理系统(例如包括热管)可以基本上平行于照明板和/或可以放在照明板的下面，这可能有利于紧凑型
LCD系统的i殳计。
图IIA显示边光照明LCD系统201的顶视图举例，该系统201包括 由热管支撑的LED。在所示实施例中，多个LED晶粒llh、 lli、 llj可 彼此关联以形成单个LED，所述LED可由热管121支撑。这些LED晶 粒可祐j殳置为4吏得所述LED晶粒lle、 llf、 llg发出的光的方向(由箭 头255表示)基本上平行于热管121。应该理解，虽然在这一实施例中显 示了LED晶粒，但在其他实例中，实施例llh、 lli、 llj可以是LED， 每个LED可具有与其关联的一个或多个LED晶粒。在一些实施例中，由 热管支撑的LED或LED晶粒的组件可以是类似于这里之前描述的组件。 所述LED或LED晶粒可直接安装在热管上，如前所述安^t插入部件上， 或安装在封装件上，所述封装件则直接安装在热管或插入部件上。如前所 述，可以以适当的连接材料安装热管，所述材料可以是导热的或隔热的， 和/或导电的或绝缘的。在所示实施例中，所述热管位于照明板220和混 合区210的下面，如图11A-11C中的热管的虚线轮廓所示。此外，热管 的长度可基本上与照明板平行。
应该理解，虽然在所示实施例中由热管支撑3个LED晶粒，但也可 支撑一个或多个LED晶粒(或者， 一个或多个LED)。为允许产生期望 颜色的光(例如白光)，多个LED晶粒llh、 lli、 llj可以是产生不同波 长光的LED晶粒。例如，第一LED晶粒可发红光，第二LED晶粒可发 绿光，第三LED晶粒可发蓝光。在另一些实施例中，第一LED晶粒可发 红光，第二LED晶粒可发绿光，第三LED晶粒可发蓝光，而第四LED 晶粒可发青光。在一些实施例中，LED晶粒彼此关联以形成单个LED。
如上所述，在另一些实施例中，第一LED(或LED晶粒)可发红光， 第二 LED (或LED晶粒)可发绿光，第三LED (或LED晶粒)可发蓝 光，而第四LED (或LED晶粒)可发黄光。在又一些实施例中，第一 LED (或LED晶粒)可发红光，第二 LED (或LED晶粒)可发绿光， 第三LED (或LED晶粒)可发蓝光，第四LED (或LED晶粒)可发黄 光，而第五LED (或LED晶粒)可发青光。在一些实施例中，LED晶 粒彼此关联以形成单个LED。
由LED晶粒llh、 lli、 llj发出的不同颜色的光(例如红、绿、蓝) 可在LED附近的混合区210中混合或均一化。由LED晶粒(或在其他实 施例中的多个LED)发出的光可通过混合区的边缘ii^，而在混合区内混合或均一化的光可i^A设置在混合区210附近的照明板220。照明板220 可具有设置在其上面的LCD层(未示出)，使得从照明板的顶表面(也称 为观看区)发出的光可以照明LCD层。
图IIB显示包括LCD和多个热管的边光照明LCD系统202的顶视 图。LCD系统202类似于之前描述的系统201,只是系统202包括多个 热管，每个热管支撑一个或多个LED。在所示实施例中，热管121a和121b 被设置成彼此平行且与照明板220的侧面平行的结构。热管121a支撑 LED晶粒llaa、 llba和llca，而热管121b支撑LED晶粒llab、 llbb 和llcb。在另一些实例中，实施例llaa、 llba和llca是具有相关联的一 个或多个LED晶粒的LED (例如实施例llaa、 llba、 llca每个可以是 RGB LED )。边光照明LCD系统202的操作与系统201的操作类似，只 是混合区210接收由两个热管121a和121b上的LED或LED晶粒发出 的光，由此增大了发送到照明板中的光量。应该理解，热管121a和121b 可以被热连接，例如以类似于在图6C和6D的热管理系统的实施例中描 述的方式纟皮热连接。
在一些实施例中，边光照明LCD系统可包括多个模块化板部件，所 述部件可被并排设置，从而形成具有期望的观看区域的LCD系统。由一 系列相邻的才莫块化部件形成的LCD结构可增强整个i殳计的可缩放性，并 可允许形成任何期望尺寸的LCD显示器。
图11C显示边光照明LCD系统的顶视图，所述LCD系统包括照明 板，所述照明板包括多个模块化板部件220a、 220b和220c。每个模块化 板部件可被i殳置在热管理系统(例如一个或多个热管)上，所述热管理系 统在其上支撑有一个或多个LED (或LED晶粒)。此外，每个模块化板 部件220a、 220b和220c还可以分别与混合区210a、 210b和210c关联， 这些混合区被设置在LED (或LED晶粒)与每个模块化板部件之间。在 图11C所示实施例中，边光照明LCD包括一系列相邻的模块化组件202、 203和204，其每一个包括多个热管，这些热管每个支撑一个或多个LED。 在这一特定实施例中，所描述的模块化组件是图11B中显示的边光照明板 组件，但应该理解，任何其他组件也可用于构建边光照明LCD系统。例 如，多个模块化板部件中的每一个可被设置在一个或多个热管(例如一个 热管、两个热管、3个热管、4个热管)的上方。
在所示实施例中，鳍状结构125与热管121热接触，可用作热沉。鳍 状结构125可以被设置在模块化板部件和混合区的下面，且可被结合作为LCD系统的托盘(未示出)的一部分。所述鳍状结构可由例如基本上导
热的材料(如铝和/或铜)构成，且可具有类似于图7A-7C和图8A-8F的 鳍状结构中描述的结构和设置。
应该指出，虽然图11A-11C所示实施例显示的热管理系统包括某种 设置的热管，然而作为替换或附加，可以使用任何其他类型的热管理系统， 包括其他有源的和/或无源的热管理系统。之前结合图6A-6D所示实施例 描述了包括热管的一些其他可能的热管理系统的实例。
应该理解，LCD系统可包括一个或多个所描述的特性，这些特性的 各种组合可能是所期望的，这取决于所期望的显示系统的尺寸和/或性能。 在一个实施例中，LCD显示系统包括热管理系统和由所述热管理系统支 撑的至少一个LED。所述LED和热管理系统^L设置成使得LED沿平行 于该热管理系统的方向发光。LCD显示器可进一步包括与所述LED关联 的照明板，使得从LED发出的光进入所述照明板。所述照明板可基本上 平行于热管理系统，而LCD层可被设置在照明板的上方。
这里描述的LCD系统可以是超薄的，其厚度在上文提到的范围内(例 如小于10mm、小于4mm、小于2mm或者甚至小于lmm )。除了其他优 点外，由热管组件提供的高效热管理可使得能够利用大功率或高亮度的 LED,正如上文所述，不存在与发热有关的问题。由于LED的高功率和/ 或高亮度，在该系统中使用的LED的总数量也可被减少。此外，热管理 系统(例如热管组件)的引入可确保在LCD系统^Mt期间，在LCD系 统的照明板的观看区实现基本均一的温度分布。所述均一的温度分布可有 助于在LCD系统的观看区产生具有近似的亮度和/或颜色的光。
图12A-12D显示光学部件的实施例，这些光学部件可以是光学系统 (如图5中所示的光学系统)的一部分。在所述光学系统中可包括一个或 多个光学部件。所述光学部件可具有任何期望的形状，例如该光学部件可 以是板、柱体或任何其他期望的形状。图12A显示板形状13a的光学部 件，其中所述板的尺寸可以是长度132和/或宽度132充分大于厚度133。 在一些实施例中，所ii^L的厚度小于3cm(例如小于2cm、小于lcm、小 于0.5 11)。在一个实施例中，所iiil的长度和/或宽度小于100cm (例如 小于50cm、小于30cm)。在一些实施例中，板的长度和/或宽度至少是板 的厚度的IO倍(例如20倍、50倍、100倍)。图12B显示出圓柱体形状 13b的光学部件。该圆柱体可具有任何期望的尺寸，例如，所述尺寸可以 类似于不同类型的荧光灯器具或荧光灯管的尺寸。图12C显示球体形状13c的光学部件。所*体可具有任何期望的尺寸，例如所a寸可以类 似于不同类型白炽灯灯泡的尺寸。图12D显示棱柱体形状13d的光学部 件。可作为光学系统(如显示系统) 一部分的光学部件的一些例子包括 楔形光学器件(wedgeoptics)、混合区以及照明板。
光学部件可由一种或多种材料构成，所述材料包括透明的和/或半透 明的材料。可用于构成光学部件的材料的实例包括聚碳酸酯和PMMA(聚 甲基丙烯酸甲酯)。在一些实施例中，光学部件可由能够透射、漫射、散 射、均一化和/或发射部分或全部传入其中的光。在光学系统中，光学部 件可被设置为使得至少一个LED发出的光ii^该光学部件。例如，在一 些实施例中，来自至少一个LED的光可通过边缘ii^该光学部件。在另 一些实施例中，多个LED可被设置为向光学部件内发射光。此外，LED 可被设置为向光学部件的不同边和/或角发光。在图12A所示的照明板实 施例中，来自LED的光可经由板的边缘134a和/或经由板的任何一个角 进入。在图12B所示的圆柱体状实施例中，来自LED的光可经由柱体的 边缘134bi^yV。在图12C所示的球体实施例中，来自LED的光可经由 该球体的边缘134c进入。在图12D所示的棱柱体实施例中，来自LED 的光可经由棱柱体的边缘134d和/或任何其他适当的边缘&V。虽然图 12A-12D所示实施例中的边缘是平表面，但应该理解，边缘不一定具有平 的表面。例如，边缘可以有任何适当的表面，包括圆形表面、凹形表面和 /或凸形表面。
在一些实施例中，光学部件可包括一个或多个能够容纳一个或多个 LED的空腔和/或凹陷。所述空腔和/或凹陷可在光学部件的表面形成，并 可用于便利光学系统的组装，所述光学系统可包括所述光学部件以及向该 光学部件发出光的一个或多个LED。在另 一些实施例中， 一个或多个LED 可被嵌入该光学部件。例如，可在形成光学部件过程中将一个或多个LED 嵌入该光学部件。当以模制材料形成光学部件时(例如使用模注工艺)， 可在模制过程中将一个或多个LED嵌入该光学部件。当通过结合多个部 分来形成光学部件时，可将一个或多个LED嵌入所述多个部分之间。应 理解，这些只是将一个或多个LED耦合至或嵌入到光学系统所采用的方 法的一些实例，各种修改是可能的。
尽管这里已描述和展示了本发明的若干实施例，但本领域普通技术人 员将容易预见到各种其他装置和/或结构可用于实现这里描述的功能和/或 得到这里描述的结果和/或一个或多个好处，而这种改变和/或l务改均祐J人为是在本发明的范围内。更一般地，本领域技术人员将容易理解，这里描 述的所有M、尺寸、材料和结构都只是作为示例，而实际的^、尺寸、 材料和/或结构将取决于特定的应用或使用本发明讲解内容的应用。本领 域技术人员将会理解或将能够仅使用常规试验确定这里描述的本发明的 具体实施例的诸多等同内容。所以，应理解，前述实施例只是以举例方式 展现的，在所附权利要求及其等同内容的范围内，可以以不同于具体描述 和要求的那样来实践本发明。本发明针对这里描述的每个单独的特征、系 统、物件、材料、配套元件和/或方法。此外，两个或多个这样的特征、 系统、物件、材料、配套元件和/或方法的组合也包括在本发明的范围内， 只要这些特征、系统、物件、材料、配套元件、和/或方法不相互矛盾。
权利要求
1. 一种液晶显示系统，包括具有照明区的液晶显示板；以及至少一个LED，与液晶显示板关联，使得从所述LED发出的光照明所述液晶显示板，其中每平方米照明区的LED的数量少于100。
2. 如权利要求1的液晶显示系统，其中所述液晶显示板是背光照明的。
3. 如权利要求1的液晶显示系统，其中所述液晶显示板是边光照明的。
4. 如权利要求1的液晶显示系统，其中所述液晶显示板是角光照明的。
5. 如权利要求1的液晶显示系统，其中所述液晶显示板达到的亮度 至少为5,000尼特。
6. 如权利要求1的液晶显示系统，其中所述液晶显示板达到的亮度 至少为10,000尼特。
7. 如权利要求1的液晶显示系统，其中所述液晶显示板达到的亮度 至少为15,000尼特。
8. 如权利要求l的液晶显示系统，其中所述LED是红-绿-蓝LED。
9. 如权利要求l的液晶显示系统，其中所述LED是红-绿-蓝-黄LED。
10.如权利要求l的液晶显示系统，其中所述LED是红-绿-蓝-青-黄 LED。
11. 如权利要求l的液晶显示系统，其中所述LED是单色LED。
12. 如权利要求1的液晶显示系统，其中所述LED包括光子点阵。
13. —种液晶显示系统，包括液晶显示板，具有在0.01和0.16平方米之间的照明区；以及单个LED，与液晶显示板关联，使得从所述单个LED发出的光 照明所述液晶显示板。
14. 如权利要求13的液晶显示系统，其中所述液晶显示板是背光照 明的。
15. 如权利要求13的液晶显示系统，其中所述液晶显示板是边光照 明的。
16. 如权利要求13的液晶显示系统，其中所述液晶显示板是角光照 明的。
17. 如权利要求13的液晶显示系统，其中所述液晶显示板达到的亮 度至少为5,000尼特。
18. 如权利要求13的液晶显示系统，其中所述液晶显示板达到的亮 度至少为10,000尼特。
19. 如权利要求13的液晶显示系统，其中所述液晶显示板达到的亮 度至少为15,000尼特。
20. 如权利要求13的液晶显示系统，其中所述LED是红-绿-蓝LED。
21. 如权利要求13的液晶显示系统，其中所述LED是红-绿-蓝-黄 LED。
22.如权利要求l的液晶显示系统，其中所述LED是红-绿-蓝-黄-青 LED。
23. 如权利要求13的液晶显示系统，其中所述LED包括光子点阵。
24. —种液晶显示系统，包括液晶显示板，具有在0.06和0.16平方米之间的照明区；以及至少一个LED，与液晶显示板关联，使得从所述至少一个LED 发出的光照明所述液晶显示板，其中LED的总数少于20。
25. 如权利要求24的液晶显示系统，其中所述液晶显示板是背光照 明的。
26. 如权利要求24的液晶显示系统，其中所述液晶显示板是边光照 明的。
27. 如权利要求24的液晶显示系统，其中所述液晶显示板是角光照 明的。
28. 如权利要求24的液晶显示系统，其中所述LED包括光子点阵。
29. —种液晶显示系统，包括液晶显示板，具有在0.16和0.6平方米之间的照明区；以及至少一个LED，与液晶显示板关联，使得从所述至少一个LED 发出的光照明所述液晶显示板，其中LED的总数在2和50之间。
30. 如权利要求29的液晶显示系统，其中所述液晶显示板是背光照 明的。
31. 如权利要求29的液晶显示系统，其中所述液晶显示板是边光照 明的。
32. 如权利要求29的液晶显示系统，其中所述液晶显示板是角光照 明的。
33. 如权利要求29的液晶显示系统，其中所述LED包括光子点阵。
34. —种液晶显示系统，包括液晶显示板，具有在0.6和1.0平方米之间的照明区；以及至少一个LED,与液晶显示板关联，使得从所述至少一个LED 发出的光照明所述液晶显示板，其中LED的总数在10和100之间。
35. 如权利要求34的液晶显示系统，其中所述液晶显示板是背光照 明的。
36. 如权利要求34的液晶显示系统，其中所述液晶显示板是边光照 明的。
37. 如权利要求34的液晶显示系统，其中所述液晶显示板是角光照 明的。
38. 如权利要求34的液晶显示系统，其中所述LED包括光子点阵。
39. —种液晶显示系统，包括液晶显示板，具有大于0.45平方米的照明区；以及至少一个LED，与液晶显示板关联，使得从所述至少一个LED 发出的光照明所述液晶显示板，其中LED的总数少于100。
40. 如权利要求39的液晶显示系统，其中所述液晶显示板是背光照 明的。
41. 如权利要求39的液晶显示系统，其中所述液晶显示板是边光照 明的。
42. 如权利要求39的液晶显示系统，其中所述液晶显示板是角光照 明的。
43. 如权利要求39的液晶显示系统，其中所述LED包括光子点阵。
44. 一种监视器，包括 显示板；以及单个LED，与所述显示板关联，使得从所述单个LED发出的光照明所述显示板。
45.如权利要求44的监视器，其中所述显示板是7英寸板。
46.如权利要求44的监视器，其中所述显示板是15英寸板。
47.如权利要求44的监视器，其中所述显示板是17英寸板。
48.如权利要求44的监视器，其中所迷显示板是19英寸板。
49.如权利要求44的监视器，其中所述显示板是24英寸板。
50.如权利要求44的监视器，其中所述液晶显示板是背光照明的。
51.如权利要求44的监视器，其中所述液晶显示板是边光照明的。
52.如权利要求44的监视器，其中所迷液晶显示板是角光照明的。
53.如权利要求44的监视器，其中所述监视器是计算机监视器。
54.如权利要求44的监视器，其中所述监视器力漆上型电脑监视器。
55.如权利要求44的监视器，其中所述监视器是电 视器。
56.如权利要求44的监视器，其中所述LED包括光子点阵。
57.一种监视器，包括显示板，具有在0.06和0.30平方米之间的照明区；以及个数少于20的LED，与显示板关联，使得从所述LED发出的 光照明所述显示板。
58. —种监视器，包括液晶显示板，具有大于0.45平方米的照明区；以及至少一个LED，与液晶显示板关联，使得从所述至少一个LED 发出的光照明所述液晶显示板，其中LED的总数少于100。
59. 如权利要求58的监视器，其中所述液晶显示器是背光照明的。
60. 如权利要求58的监视器，其中所述液晶显示器是边光照明的。
61. 如权利要求58的监视器，其中所述液晶显示器是角光照明的。
62. 如权利要求58的监视器，其中所述监视器是计算机监视器。
63. 如权利要求58的监视器，其中所述监视器^Ji型电脑监视器。
64. 如权利要求58的监视器，其中所述监视器是电皿视器。
65. 如权利要求58的监视器，其中所述LED包括光子点阵。
全文摘要
描述了包括作为光源的发光二极管(LED)的显示系统，如液晶显示系统(LCD)。在一些实施例中，高亮度LED与这里描述的热管理系统以及其他部件组合，用于照明所述显示系统。所述系统可被设计为使用较少数量的LED进行照明，而达到的亮度可与某些现有类似尺寸的显示系统相比或者超过它们。
文档编号G02F1/1335GK101443696SQ200780016754
公开日2009年5月27日 申请日期2007年3月2日 优先权日2006年3月10日
发明者罗伯特·F·卡尔利切克, 阿列克谢·A·埃尔查克 申请人:发光装置公司