专利名称：边缘型背光单元及其制造方法
技术领域：
本发明的实施例涉及一种边缘型背光单元及其制造方法。
背景技术：
由于重量轻、外型薄和功耗低的出色特性，液晶显示器的应用范围日益广泛。液晶显示器已经广泛用于诸如笔记本PC的个人计算机、办公自动化设备、音频/视频设备、室内 /室外广告显示设备等等。液晶显示器控制施加于液晶层的电场并调整来自背光单元的光， 由此显示图像。液晶显示器包括显示视频数据的液晶显示面板和将光提供到该液晶显示面板的背光单元。液晶显示面板和背光单元被层叠组装起来，以构成液晶模块。液晶模块进一步包括用于固定液晶显示面板和背光单元的引导部件和外壳部件，以及液晶显示面板的驱动电路板。在液晶模块中存在面板间隙和背光单元空腔。面板间隙对应于液晶显示面板和背光单元之间的空间，而背光单元空腔形成在背光单元内部以容纳灯具。背光单元主要分为直下型背光单元和边缘型背光单元。直下型背光单元具有其中在液晶显示面板下方设置多个光源的结构。图1是液晶模块的剖视图，该液晶模块包括使用热界面材料(TIM)的边缘型背光单元。在图1中所示的边缘型背光单元中，与导光板4侧部相对地设置光源1，并在液晶显示面板10和导光板4之间设置多个光学片6。此外，光源1将光提供到导光板4的一侧， 该导光板4将线光源或者点光源转换为面光源。因此，光扩射到液晶显示面板10的整个表最近，作为背光单元光源，具有高效率、高亮度、低功耗等优点的发光二极管(LED) 受到关注。然而，LED的效率和使用寿命随着LED的温度升高而减少。因而，已经将各种散热设计应用到LED中。如图1中所示，使用热界面材料3将金属印刷电路板(PCB) 2和底盖7相互贴附起来。当实现了金属PCB 2和热界面材料3之间的完全表面接触时，可以增加背光单元的散热特性。然而，由于施加该热界面材料3的工艺是手动进行的，因此减低了施加工艺的均勻性。因此，在金属PCB 2和底盖7之间产生了间隙。图2是使用螺丝11紧固到底盖7上的金属PCB 2的平面图。如图2中所示，当使用螺丝11将金属PCB 2紧固到底盖7上时，螺丝11的紧固部分‘a’和螺丝11的非紧固部分‘b’之间的表面接触是不均勻的。换句话说，在使用热界面材料3将金属PCB 2贴附到底盖7的工艺中，金属PCB 2 和热界面材料3之间的表面接触是不均勻的。此外，在使用螺丝11将金属PCB 2紧固到底盖7的工艺中，金属PCB 2和底盖7之间的表面接触也是不均勻的。因而，这两种方法都不足以有效地散热。
发明内容
在一方面，具有一种边缘型背光单元，包括配置为提供光的光源，上面安装有光源并配置为将用于驱动所述光源的电信号提供给所述光源的印刷电路板(PCB)，配置为接触所述印刷电路板并且消散所述印刷电路板的热量的金属托架，以及在所述印刷电路板和所述金属托架之间形成的热硬化剂。在另一方面，具有一种用于制造边缘型背光单元的方法，包括使金属托架直立并将该金属托架固定到夹具，用液态的热硬化剂涂布所述金属托架的涂布区，将印刷电路板牢固地安放在所述热硬化剂上，所述印刷电路板上安装有光源，对所述热硬化剂和印刷电路板加热，以将所述热硬化剂贴附到所述印刷电路板，以及使所述金属托架与所述夹具分离，以将所述金属托架贴附到底盖。
附图被包括在内以提供对于本发明的进一步的理解，它们被并入并构成本说明书的一部分；附示出本发明的实施例并与描述内容一起用于解释本发明的原理。在附图中图1是液晶模块的剖视图，该液晶模块包括使用热界面材料的边缘型背光单元；图2是使用螺丝紧固到底盖上的金属印刷电路板(PCB)的平面图；图3是根据本发明范例实施例的包括边缘型背光单元的液晶模块的剖视图；图4A至4C是示出根据本发明范例实施例的金属托架的各种结构的透视图；图5A和5B是根据本发明范例实施例的涂布有热硬化剂的金属托架的剖视图；图6是示出根据本发明范例实施例的用于制造边缘型背光单元的方法的流程图；图7A至7C是示出根据本发明范例实施例的用于制造边缘型背光单元的方法的剖视图；以及图8是使用热界面材料的边缘型背光单元的温度与使用热硬化剂的边缘型背光单元的温度进行比较的图表。
具体实施例方式现在将在下文中参照附图更充分地说明本发明，附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以以多种不同的形式来具体实现，而不应将其视为仅仅局限于此处所述的实施例。在整个说明书中，类似的附图标记表示类似的单元。在以下说明中，如果确认对于与本发明相关的已知功能或结构的详细说明会造成本发明的主题不清晰，将省略其详细说明。图3是根据本发明范例实施例的包括边缘型背光单元的液晶模块的剖视图。如图 3中所示，根据本发明范例实施例的液晶模块包括显示面板111、显示面板111的驱动电路板(未示出)、背光单元、支撑该背光单元的引导部件和外壳部件。所述引导部件和外壳部件包括导板109、顶壳110、底盖108等等。显示面板111包括上玻璃基板11 la、下玻璃基板111b、以及在上玻璃基板11 Ia和下玻璃基板Illb之间的液晶层。多条数据线和多条栅线彼此交叉形成在显示面板111的下玻璃基板Illb上。显示面板111包括多个液晶单元，所述液晶单元以基于所述数据线和栅线交叉结构的矩阵形式而排列。此外，薄膜晶体管(TFT)、液晶单元的连接到所述TFT的像素电极、存储电容器等等形成在显示面板111的下玻璃基板Illb上。通过经由数据线提供给所述像素电极的数据电压与提供给公共电极的公共电压之间的电压差所产生的电场来驱动所述液晶单元，并且所述液晶单元调节透射穿过所述显示面板111的光量。黑矩阵、滤光器、公共电极等等形成在显示面板111的上玻璃基板Illa上。在诸如扭曲向列(TN)模式和垂直取向(VA)模式的垂直电场驱动方式中，所述公共电极是在上玻璃基板Illa上形成的。在诸如面内切换(IPS)模式和边缘场切换(FFS)模式的水平电场驱动方式中，所述公共电极与像素电极一起形成在下玻璃基板Illb上。偏振板分别贴附在上玻璃基板Illa和下玻璃基板Illb上。用于在与液晶接触的内表面上设定液晶的预倾角的取向层分别形成在所述上玻璃基板Illa和下玻璃基板Illb上。所述显示面板111的驱动电路板(未示出)包括栅驱动器、数据驱动器和时序控制器。所述数据驱动器包括多个数据驱动器集成电路(IC)。所述多个数据驱动器IC的每一个均包括用于采样时钟的移位寄存器，用于临时存储数字视频数据RGB的寄存器，响应于从所述移位寄存器接收的时钟而存储对应于一行的数据、并同时地输出各自对应于所述一行的数据的锁存器，用于根据与从锁存器接收的数字数据对应的伽马参考电压而选择正伽马电压和负伽马电压的数模转换器(DAC)，用于选择接收模拟数据的数据线的多路复用器， 所述模拟数据由所述正伽马电压和负伽马电压转换而来，连接在多路复用器和数据线之间的输出缓冲器等等。数据驱动器在时序控制器的控制下，锁存数字视频数据RGB，并使用正伽马补偿电压和负伽马补偿电压将锁存的数字视频数据RGB转换为正模拟数据电压和负模拟数据电压。数据驱动器随后将所述正模拟数据电压和负模拟数据电压提供至数据线。栅驱动器包括多个栅驱动器IC。所述多个栅驱动器IC的每一个均包括移位寄存器、用于将所述移位寄存器的输出信号转换为摆动宽度适合于液晶单元的TFT驱动的信号的电平转换器、输出缓冲器等等。栅驱动器在时序控制器的控制下，顺序地输出宽度大约为一个水平周期的栅脉冲(即扫描脉冲)，并将所述栅脉冲提供至栅线。时序控制器从安装有外部视频源的系统板接收数字视频数据RGB和时序信号 Vsync.Hsync.DE和DCLK，并将所述数字视频数据RGB提供到数据驱动器。时序信号Vsync、 Hsync.DE和DCLK包括垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、数据使能信号DE和点时钟DCLK。时序控制器根据所述时序信号VSync、HSyncDE和DCLK，产生分别用于控制数据驱动器的操作时序和栅驱动器的操作时序的数据控制信号和栅控制信号。时序控制器以60Hz 的帧频，在图像信号输入的各帧之间插入内插帧。时序控制器将所述数据控制信号的频率与所述栅控制信号的频率进行倍乘，并可以使用该(60XN)Hz的帧频来控制数据驱动器和栅驱动器的操作，其中N是等于或者大于2的正整数。边缘型背光单元包括光源101、金属印刷电路板(PCB) 102、热硬化剂103、金属托架104、导光板105、反射片106、多个光学片107等等。边缘型背光单元通过导光板105和光学片107将来自光源101的光转换为均勻的面光源，并将光提供到显示面板111。光源101设置在导光板105的至少一侧，并将光提供到导光板105的该至少一侧。设置在导光板105下方的反射片106将从导光板105向下传播的光反射到导光板105。光学片107包括至少一个棱镜片和至少一个扩散片。因此，光学片107对从导光板105入射的光进行扩散，并以基本垂直的角度将光的传播路径折射到显示面板111的光入射面。光学片107还可以包括双偏光增亮膜(DBEF)。光源101包括诸如发光二极管(LED)的点光源。光源101经由金属PCB102从光源驱动器(未示出)接收电信号，并由此打开或关闭。在金属PCB 102上安装用于将光源 101电连接至光源驱动器的电路。金属PCB 102可以使用有利于散热的铝来制造。热硬化剂103被涂布到金属托架104上，使光源101和金属PCB 102中产生的热量消散。热硬化剂103包含热固性聚合物材料作为主要成分。热固性聚合物材料的范例包括能够增加传热率的传热材料。例如，热固性聚合物材料包含适当量的氧化铝(Al2O3)、氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)、氧化铍(BeO)、氮化硅(Si3N4)、氧化钡(BaO)、蓝宝石和液晶聚合物(LCP)中的至少之一。热硬化剂103被均勻地涂布在金属托架104上，以便改善散热效果。在均勻地涂布热硬化剂103之后，将金属PCB 102牢固地安放到热硬化剂103上。稍后将参考附图7A 至7C详细说明热硬化剂103的涂布。此外，稍后将参考附图8详细说明热硬化剂103的散热效果。金属托架104被形成为包围金属PCB 102的下部和侧部。金属托架104包括具有高传热率的材料，以便将光源101和金属PCB 102中产生的热量顺利地消散到外部。因此， 金属托架104可以作为例如铝和氮化铝(AlN)的铝基金属板来制造。可以在铝基金属板上涂布高传导性材料，以便加快热传导。替代地，金属托架104也可以用铜来制造。稍后将参考图4A至4C以及图5A和5B来详细说明金属托架104的形状。可以使用通过将玻璃纤维与诸如聚碳酸酯的合成树脂混合而获得的矩形框，来制造导板109。或者，可以使用塑料或者不锈钢(SUQ来制造导板109。导板109包围显示面板111的上表面的边缘、显示面板111的侧部以及背光单元的侧部。设置在显示面板111的下方的导板109支撑该显示面板111，并保持显示面板111和光学片107之间的距离恒定。顶壳110使用电镀锌钢板(EGI)、不锈钢(SUS)等制造。顶壳110具有用于包围导板109的上表面和侧部的结构。使用钩子或者螺丝将顶壳110固定到导板109和底盖108 的至少之一上。底盖108被制造成矩形金属框，并包围背光单元的侧部和底面。底盖108使用高强度钢制造。例如，底盖108可以使用电镀锌钢板(EGI)、不锈钢(SUS)、镀铝锌钢卷(SGLC)、 铝镀钢板(ALC0STA)和镀锡钢带(SPTE)制造。图4A至4C是示出根据本发明范例实施例的金属托架104的各种结构的透视图。如图4A中所示，金属托架104的侧壁104b从金属托架104的主体10 的一端垂直弯折。金属托架104的挡板l(Mc从侧壁104b的一端垂直弯折，并且平行于主体104a。 侧壁104b的长度比主体10 的长度短。由主体104a、侧壁104b和挡板l(Mc形成的涂布区104d是将要被涂布热硬化剂103的区域。替代地，如图4B中所示，第一拐角l(Me以大于0°并且小于90°的倾斜角，从主体10 的一端弯折。侧壁104b以所述倾斜角从第一拐角10 的一端弯折，并且垂直于主体l(Ma。第二拐角104f以所述倾斜角从侧壁104b弯折。挡板l(Mc以所述倾斜角从第二拐角104f弯折，并且平行于主体10如。侧壁104b的长度比主体10 的长度短。由主体104a、侧壁104b、挡板104c、第一拐角l(Me和第二拐角104f形成的涂布区104d是将要被涂布热硬化剂103的区域。替代地，如图4C中所示，侧壁104b从主体10 弯曲。挡板l(Mc从侧壁104b的一端弯曲，并且平行于主体10如。侧壁104b的长度比主体10 的长度短。由主体104a、 侧壁104b和挡板l(Mc形成的涂布区104d是将要被涂布热硬化剂103的区域。在图4A至4C中示出的金属托架104中，可以使挡板l(Mc的长度比主体10 的长度短。挡板KMc的厚度增加可进一步帮助散热。除了图4A至4C中示出的金属托架104 的结构之外，还可以将其他结构用于金属托架104。在下文描述中将以图4A中示出的金属托架104作为例子来描述根据本发明实施例的背光单元。图5A和5B是根据本发明实施例的涂布有热硬化剂103的金属托架104的剖视图。如图5A中所示，将热硬化剂103涂布在涂布区104d上，达到挡板l(Mc的高度hi。 将金属PCB 102贴附到所涂布的热硬化剂103上，金属PCB 102的一侧接触金属托架104 的主体104a，而金属PCB 102的底面接触热硬化剂103。替代地，如图5B中所示，将热硬化剂103涂布在涂布区104d上，达到小于挡板 104c的高度hi的高度h2。热硬化剂103的涂布高度h2可以被设定为大于0并且小于挡板l(Mc的高度hi。将金属PCB 102贴附到所涂布的热硬化剂103上，金属PCB 102的两侧接触金属托架104的主体10 和金属托架104的挡板104c，而金属PCB 102的底面接触热硬化剂103。图6是示出根据本发明实施例的用于制造边缘型背光单元的方法的流程图。图7A 至7C是示出根据本发明实施例的用于制造边缘型背光单元的方法的剖视图。根据本发明实施例的用于制造边缘型背光单元的方法包括将热硬化剂103涂布到金属托架104上以及将金属PCB 102贴附到所涂布的热硬化剂103上。为此，如图6和 7A至7C中所示，在步骤S101，使金属托架104直立并固定到夹具112。更具体地说，使金属托架104直立并固定到夹具112，以便容易地在由金属托架104的主体104a、侧壁104b和挡板l(Mc形成的涂布区104d上涂布液态的热硬化剂103。在将金属托架104固定到夹具112之后，在步骤S102，使用分配器113将液体热硬化剂103涂布在涂布区104d上。更具体地说，使用分配器113将热硬化剂103涂布在金属托架104的涂布区104d上，达到预先确定的涂布高度。已经参考图4A至4C以及图5A和 5B说明了所述金属托架104的结构和涂布区104d的结构。在金属托架104上涂布了液体热硬化剂103之后，在步骤S103，将金属PCB 102牢固地安放在所述液体热硬化剂103上。接下来，在步骤S104，给金属PCB 102和热硬化剂 103加热，以将所述金属PCB 102贴附到热硬化剂103。由于彼此贴附的金属PCB 102和热硬化剂103形成均勻的表面接触，因此极大地改善了散热特性。稍后将参考图8说明使用根据本发明实施例的方法制造的热硬化剂103的散热效果。在将金属PCB 102贴附到热硬化剂103之后，使金属托架104与夹具112分离。在步骤S105，将分离开的金属托架104贴附到底盖108。接下来，将底盖108、导光板105、反射片106和光学片107相互组装起来，以完成根据本发明实施例的边缘型背光单元。图8是使用热界面材料(TIM)的边缘型背光单元的温度与使用热硬化剂的边缘型背光单元的温度进行比较的图表。更具体地说，图8示出使用TIM的边缘型背光单元和使用热硬化剂的边缘型背光单元的各自的光源、金属PCB和金属托架的温度。在三个位置对光源、金属PCB和金属托架的各自的温度进行了测量。在使用TIM的边缘型背光单元中，光源在其第一位置LED PKG_A大约为65°C，在其第二位置LED PKG_B大约为67 V，在其第三位置LEDPKG_C大约为68°C。金属PCB在其第一位置PCB_A大约为61°C，在其第二位置PCB_B大约为62°C，在其第三位置PCB_C大约为63°C。金属托架在其第一位置Bracket_A大约为55°C，在其第二位置Bracket_B大约为 55 0C，在其第三位置Bracket_C大约为55 °C。在使用热硬化剂的边缘型背光单元中，光源在其第一位置LED PKG_A大约为 52°C，在其第二位置LED PKG_B大约为57°C，在其第三位置LEDPKG_C大约为61°C。金属PCB 在其第一位置PCB A大约为51 °C，在其第二位置PCB_B大约为M°C，在其第三位置PCB_C 大约为59°C。金属托架在其第一位置Bracket_A大约为50°C，在其第二位置Bracket_B大约为48°C，在其第三位置Bracket_C大约为50°C。在使用TIM的边缘型背光单元中，光源的平均温度大约为66. 2°C，金属PCB的平均温度大约为61. 8°C，金属托架的平均温度大约为54. 7。C。在使用热硬化剂的边缘型背光单元中，光源的平均温度大约为57. 2。C，金属PCB的平均温度大约为55. 2°C，金属托架的平均温度大约为49. 2°C。因此，在使用热硬化剂的边缘型背光单元中的光源、金属PCB和金属托架的平均温度分别比使用TIM的边缘型背光单元低大约8. 97°C、6. 57°C和5. 43°C。S卩，使用热硬化剂的边缘型背光单元具有比使用TIM的边缘型背光单元更出色的散热效果。如上所述，根据本发明范例实施例的边缘型背光单元是通过将热硬化剂均勻地涂布在金属托架上以及将金属PCB贴附到所涂布的热硬化剂上来制造的。因而，金属PCB和热硬化剂形成均勻的表面接触，从而有效地散热。此外，金属PCB的两侧接触具有出色散热特性的金属托架。因而，根据本发明范例实施例的边缘型背光单元可以更有效地消散金属 PCB的热量。此外，根据本发明范例实施例的边缘型背光单元可以防止光源老化从而增加光源的使用寿命，而且还可以防止导光板和光学片由于热量而变形。尽管已经参考其多个例证性的实施例描述了实施方式，但是应当被理解的是可以由本领域技术人员构思出属于本发明内容的原理范围内的大量其他修改方案和实施方案。尤其是，可以对属于本发明内容、附图和所附权利要求内的主题组合方案的组成部件和 /或结构作出各种变化和修改。除了组成部件和/或结构的变化和修改之外，替代使用对于本领域技术人员而言也是清楚明白的。
权利要求
1.边缘型背光单元，包括 配置为提供光的光源；上面安装有光源的印刷电路板(PCB)，配置为将用于驱动所述光源的电信号提供给所述光源；金属托架，配置为接触所述印刷电路板并且消散所述印刷电路板的热量；以及在所述印刷电路板和所述金属托架之间形成的热硬化剂。
2.根据权利要求1所述的边缘型背光单元，其中所述印刷电路板的一侧接触所述金属托架，所述印刷电路板的底面接触所述热硬化剂。
3.根据权利要求1所述的边缘型背光单元，其中所述印刷电路板的两侧接触所述金属托架，所述印刷电路板的底面接触所述热硬化剂。
4.根据权利要求1所述的边缘型背光单元，还包括导光板，配置为将来自所述光源的光转换为面光源，并且将光均勻地发射到显示面板的显示表面；设置在所述导光板下方的反射片；设置在所述导光板和所述显示面板之间的至少一个光学片；以及底盖，配置为覆盖所述金属托架、导光板和反射片的侧部和底面。
5.根据权利要求4所述的边缘型背光单元，其中所述金属托架包括水平地设置在所述底盖上的主体，从所述主体的一端垂直弯折的侧壁，从所述侧壁垂直弯折并且沿着平行于所述主体的方向形成的挡板，其中，在所述主体、侧壁和挡板之间的空间内提供涂布热硬化剂的区域。
6.根据权利要求5所述的边缘型背光单元，其中所述挡板的长度比所述主体的长度短。
7.根据权利要求4所述的边缘型背光单元，其中所述金属托架包括水平地设置在所述底盖上的主体，以大于0°和小于90°的倾斜角从所述主体的一端弯折的第一拐角，以所述倾斜角从所述第一拐角弯折并且垂直于主体的侧壁，以所述倾斜角从所述侧壁弯折的第二拐角，以及以所述倾斜角从所述第二拐角弯折并且沿着平行于所述主体的方向形成的挡板，其中，在所述主体、第一拐角、侧壁、第二拐角和挡板之间的空间内提供涂布热硬化剂的区域。
8.根据权利要求7所述的边缘型背光单元，其中所述挡板的长度比所述主体的长度短。
9.根据权利要求4所述的边缘型背光单元，其中所述金属托架包括水平地设置在所述底盖上的主体，从所述主体的一端弯曲的侧壁，从所述侧壁弯曲并且沿着平行于所述主体的方向形成的挡板，其中，在所述主体、侧壁和挡板之间的空间内提供涂布热硬化剂的区域。
10.根据权利要求9所述的边缘型背光单元，其中所述挡板的长度比所述主体的长度短。
11.一种用于制造边缘型背光单元的方法，包括 使金属托架直立并将该金属托架固定到夹具；用液态的热硬化剂涂布所述金属托架的涂布区；将印刷电路板牢固地安放在所述热硬化剂上，所述印刷电路板上安装有光源； 对所述热硬化剂和印刷电路板加热，以将所述热硬化剂贴附到所述印刷电路板；以及使所述金属托架与所述夹具分离，以将所述金属托架贴附到底盖。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述将所述印刷电路板牢固地安放在所述热硬化剂上包括牢固地安放所述印刷电路板，使得所述印刷电路板的一侧接触所述金属托架， 所述印刷电路板的底面接触热硬化剂。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述将所述印刷电路板牢固地安放在所述热硬化剂上包括牢固地安放所述印刷电路板，使得所述印刷电路板的两侧接触所述金属托架， 所述印刷电路板的底面接触热硬化剂。
14.根据权利要求11所述的方法，其中涂布所述金属托架的涂布区包括使用分配器， 用液态的热硬化剂涂布所述金属托架的涂布区。
全文摘要
公开了一种边缘型背光单元及其制造方法。所述边缘型背光单元包括用于提供光的光源，上面安装有光源的印刷电路板(PCB)，接触所述印刷电路板并且消散所述印刷电路板的热量的金属托架，以及在所述印刷电路板和所述金属托架之间形成的热硬化剂。所述印刷电路板将用于驱动光源的电信号提供给光源。
文档编号F21S8/00GK102374456SQ20111020169
公开日2012年3月14日 申请日期2011年7月14日 优先权日2010年7月14日
发明者金美沃 申请人:乐金显示有限公司