专利名称：背光组件及包含它的显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种背光组件及包含它的显示装置(Back-light assemblyanddisplay device having the same),尤其是一种提高散热性能并简化了结构的背光组件及包含它的显示装置。
背景技术：
最近，作为低碳绿色成长的一环而在全世界逐渐使用发光二极管(LED)作为各种液晶显示背光，该发光二极管被公认为是减少能源使用量并减排温室气体的低公害环保产品。液晶显示装置(Liquid Crystal Display:LCD)是目前最普及的平板显示装置(Flat Panel Display:FPD)之一,该显示装置由形成有电极的两枚基板及插入其间的液晶层构成，为电极施加电压重新排列液晶层的液晶分子而调节所透射的光量。显示装置作为被动发光装置，包括显示画面的显示面板、为显示面板供应光线的背光组件。背光组件根据光源位置而分为直下式(direct type)与侧光式(edge type)。最近，要求显示装置轻薄短小化及提升色域(Color Gamut)的声浪日益增高。为此，人们正在研究以LED (Light Emitted Diode)之类的点光源作为背光组件所含光源。尤其是，为了提升显示装置的性能并防止光源劣化，必须提高散热性能。为此，产业界考虑到高效率、高集约、高功能、轻薄短小化等因素而把发光二极管(LED)设计成元件、模块(Module)、组套(Set)等。各领域的设计人员符合上述所列举技术倾向地进行设计时，所放出的热有时候会比现有设计技术所放出的热还多，这些热量将引起系统性能下降之类的问题。因此，相关产业界持续不断地研究如何才能有效率地处理发热所造成的热问题(亦即，散热、热扩散、热分散、热收集、热传达等)。基于发光二极管(LED)的背光包括:能源效率较高的发光二极管(LED)元件；供应给发光二极管(LED)元件的电源的稳定化装置；把上述两个部分所发生的热排放到大气的散热部。作为化合物半导体，发光二极管(LED)在工作温度较高时由于原子的热振动而使得电子流动受到妨碍并降低亮度，温度更高时半导体的扩散层发生扩散而使得亮度急剧下降并且急剧缩短使用寿命。而且，电源稳定化装置的不稳定将以电击方式作用在发光二极管(LED)，电源稳定化装置进行AC/DC变换时大量发热而在高温下动作，使得构成电源稳定化装置的半导体元件性能下降而缩短液晶显示背光的寿命。而且，随着液晶显示背光的使用环境而需要具备防水、防尘、防暴等各种性能。在现有发光二极管(LED)中作为散热件被广泛应用的材料主要为铜或铝等热传导性良好的金属。一般认知为，铜的热传导率是300W/mk，铝的热传导率是175W/mk，金属结合的特性使得热与电的传导体或热与电的传导方向凭借自由电子而具备各向同性，在高温下由于晶格的热振动而使得热与电传导性降低，而金属材质的散热件只是通过各向同性的热扩散把热源所放出的热加以散热，因此会形成热点(hot spot)之类的温度分布而减弱了散热效果。为了解决该问题，把热扩散较快的铜或铝制散热板机构的厚度变厚或增加表面积以增加对流面(空气或水)接触面，或者在散热板表面沿着上下方向形成槽，但这样会使得形状复杂而增加了工艺复杂程度，重量也会增加。而且，由于金属资源的有限性而提高了其价格并且对于世界经济景气非常敏感，其供应不是很顺畅，精炼原矿时也会消耗较多能源。
发明内容
发明需要解决的技术课题为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种背光组件及包含它的显示装置，该电子元件用基板包含作为散热件而具有优异性能的膨胀石墨片。解决课题的技术方案本发明一实施例的背光组件包括:电路板，贴装有相当于热源的电子元件；及膨胀石墨片，层叠在电路板下端并作为进行热扩散的散热件使用。本发明一实施例的背光组件包括:电路板，按照指定的图案安装发光二极管；固定框架，固定电路板；及石墨片，位于电路板与固定框架之间；石墨片包括具有1.0 2.0g/cm3密度的石墨层、层叠在石墨层的至少一面的支撑膜、涂敷在支撑膜的至少一个表面的粘结层，石墨片在水平方向具有400W/mK 1900W/mK的热传导率而在垂直方向具有3W/mK 20ff/mK的热传导率。本发明一实施例的石 墨层包括膨胀石墨及粒径为IOnm IlOnm的非晶质碳微粒子，以相对于膨胀石墨与非晶质碳微粒子的总重量的5 30wt%包含非晶质碳微粒子。本发明一实施例的背光组件还包括结合构件与结合槽，该结合构件配置在电路板与固定框架中的某一个，该结合槽配置在电路板与固定框架中的另一个。结合构件包括:突出部；及结合突起,从突出部的至少一侧延伸。结合槽包括:插入部，插入结合构件；及结合槽部，从插入部沿着电路板的延伸方向延伸而使得结合构件滑动并紧固。电路板与固定框架中的一个在对应于结合构件的位置还具有凹陷部。较佳地，结合突起的宽度大于突出部的宽度，插入部的宽度大于结合突起的宽度。较佳地，突出部小于或等于结合槽部的最狭窄的部位。本发明一实施例的背光组件还包括收纳容器，其收纳固定框架并形成有开口部。较佳地，固定框架的一部分通过开口部暴露于收纳容器的外面。本发明另一实施例的背光组件包括:电路板，按照指定的图案安装发光二极管；固定框架，固定电路板；及热传导性粘结层，位于电路板与固定框架之间；热传导性粘结层包括高分子树脂与充填剂，该高分子树脂是硅(silicon)系、丙烯酸(acryl)系及氨酯(urethane)系所组成的群中的某一个；该充填剂是氧化金属、氢氧化金属、氮化金属、碳化金属、硼化合物及石墨所组成的群中的至少某一个。丙烯酸系树脂是由甲基丙烯酸酯系单体与极性单体共聚合的高分子，该甲基丙烯酸酯系单体是具有碳数为I 12的烷基的甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸异壬酯所组成的群中的某一个；该极性单体能够和单体进行共聚合，是含有羧基的甲基丙烯酸(metha acrylicacid)、马来酸、富马酸的单体与丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、N_乙烯基己内酰胺的单体所组成的群中的某一个。较佳地，甲基丙烯酸酯系单体与极性单体的比率为99 80: I 20的重量比。较佳地，石墨具有3wt*% 40wt*%重量比。本发明一实施例的显示装置包括:显示面板，显示映像；电路板，按照指定的图案安装发光二极管；固定框架，固定电路板；及石墨片，位于电路板与固定框架之间；石墨片包括具有1.0 2.0g/cm3密度的石墨层、层叠在石墨层的至少一面的支撑膜、涂敷在支撑膜的至少一个表面的粘结层，石墨层包括膨胀石墨及粒径为IOnm IlOnm的非晶质碳微粒子，石墨片在水平方向具有400W/mK 1900W/mK的热传导率而在垂直方向具有3W/mK 20ff/mK的热传导率。本发明另一实施例的显示装置包括:显示面板，显示映像；电路板，按照指定的图案安装发光二极管；固定框架，固定电路板；及热传导性粘结层，位于电路板与固定框架之间；热传导性粘结层包括高分子树脂与充填剂，该高分子树脂是硅系、丙烯酸系及氨酯系所组成的群中的某一个，该充填剂是氧化金属、氢氧化金属、氮化金属、碳化金属、硼化合物及石墨所组成的群中的至少某一个。有益效果本发明背光组件能够提高电路板与固定框架的结合力，在电路板与固定框架之间配置热传导性粘贴剂或石墨片而 改善固定框架与电路板结合的可靠性与散热特性，能够实现显示装置的袖珍化。
图1是本发明一实施例的显示装置的分解斜视图。图2是沿着A-A'线剖切图1所示显示装置的剖视图。图3是图1所示显示装置所包含的下收纳容器的局部斜视图。图4是图1所示显示装置所包含的LED固定框架的局部斜视图。图5是图3所示下收纳容器与图4所示LED固定框架的局部结合斜视图。图6是图3所示下收纳容器与图4所示LED固定框架的局部结合俯视图。图7是图1所示显示装置所包含的下收纳容器、中间框架、LED固定框架及上收纳容器的局部剖切斜视图。图8是电路板与固定框架的结合结构的分离斜视图。图9是电路板的结合槽斜视图。图10是电路板与固定框架的结合剖视图。图11是石墨片的斜视图。图12是沿着B-B'剖切石墨片的剖视图。主要图形标记的说明1:显示装置 10:背光组件110:显示面板 111:第一基板112:第二基板 113、114:偏光板
116:栅极驱动部 117:柔性膜120:显示面板组件 130:光源单元131:电路板 132:点光源140:导光板 150:反射片180:上收纳容器 200:中间框架210:突起部 220:插入槽300,301 =LED固定框架310:水平部320:垂直部 330:延伸部340:固定突起 350:第一固定槽360:第二固定槽 400、401:下收纳容器410:底部 420:侧墙部430:第一开口部 440:第一曲折部450:第二曲折部 460:第二开口部470:突出部
具体实施例方式结合附图详细说明的后述实施例将有助于明确了解本发明的优点、特征及其实现方法。但，本发明不限于下面所揭示的实施例。本发明可以通过各种互不相同的形态实现，本实施例只是有助于本发明的完整揭示，其主要目的是向本发明所属领域中具有通常知识者完整地说明本发明的范畴，本发明的范畴只能由权利要求书定义。因此在若干实施例中，将不针对广为人知的工艺阶段、广为人知的元件结构及广为人知的技术进行说明以避免本发明被模糊地解释。整个说明书中具有同一图形标记者代表同一构成要素。在空间上属于相对术语的“下面(below) ”、“之下(beneath) ”、“下部(lower) ”、“之上(above) ”、“上部(upper) ”等术语可以如图示地为了简单地记述一个零件或构成要素与其它零件或构成要素之间的相关关系而使用。空间上的相对术语应该被理解为除了所图示的方向以外，还包括使用或动作时的零件的相异方向的术语。例如，把图形所图示的零件翻转时，被记载为处于其它零件的“下面(below)”或“之下(beneath) ”的零件可能会位于其它零件的“之上(above)”。因此，例示型术语“之下”可以包括之上与之下的方向。零件可以定向(orientation)成其它方向，因此空间上的相对术语可以根据定向而解释。本说明书所使用的术语仅为说明实施例而非限定本发明。除非特别明确指出，否则本说明书中的单数型句子也包括复数型。说明书中所使用的“包括(comprise)”及/或“包括的(comprising) ”并不排除所言及的构成要素、步骤、动作及/或零件以外另外添加一个以上的其它构成要素、步骤、动作及/或零件或其存在。除非另外给予不同的定义，否则此处所使用的一切术语(包括技术或科学术语)所表示的意义和本发明所属技术领域中具有一般知识的人们通常了解的意义相同。除非在本申请中明确地给予定义，否则不得异常地或过度地解释一般辞典中有所定义的术语的意义。本发明的包含有作为散热件的膨胀石墨片的背光组件包括印刷电路板与膨胀石墨片。
印刷电路板是贴装包括LED在内的相当于热源的电子元件的部分，膨胀石墨片层叠在电路板的下端并且能够把LED所发生的热加以扩散。而且，本发明的液晶显示背光包括电子元件用基板，该电子元件用基板包含作为散热件的膨胀石墨片。本发明所使用的膨胀石墨可以按照下列方法制造。本发明利用硫酸与过氧化氢的混合溶液对天然片状石墨(NaturalflakeGraphite)进行插层(Intercalation)而形成层间化合物,在高温炉使其瞬间膨胀制成石墨烯(Graphene)后滚轧制成膨胀石墨片。现有石墨片把膨胀到180ml/g 250ml/g左右的石墨进行棍轮(roller)压缩成型压缩30%以上后制成。辊轮压缩成型后的片密度可以达到0.8 1.25g/cm3,并且可以通过膨胀的粒子与辊轮所承受的压力加以调节，厚度可以制成0.1 6.0_，但厚度变厚时将无法避免密度下降。因此与现有技术不同地，本发明的膨胀石墨片把膨胀到250ml/g以上的石墨压缩后制成，为了在膨胀石墨片的制造过程中减少作为抵抗介质的孔隙(空气的热传导率
0.028ff/mK)的量而利用振动冲压方式或添加纳米致密非晶碳。辊轮压缩成型时表面密度的增加通常比内部快，因此表面或下部面比较难以排放空气，留在内部的空气朝压缩滚压(rolling)的片的两侧面或片行进方向的相反侧排放而使得片密度增加，但厚度变厚时内部密度显著地小于表层部而难以进行热扩散，从而降低了散热性能。虽然可以使用薄片层叠方法解决该问题，但层叠时片层间存在有空气层或者因为使用了非热传导体的粘贴剂而无可避免地降低散热性能。而且为了尽量减少膨胀石墨片内部的孔隙，在膨胀石墨片的压缩过程中根据片厚度而把纳米致密非晶碳或石墨微粒子粉末作为充填剂充填到膨胀的石墨后压缩。一般石墨的理论密度为2.28g/cm3左右，利用该石墨按照现有方法的压缩辊轮制成的膨胀石墨层的密度为0.8 1.25g/cm3,因此一般石墨理论密度的45 65%左右的孔隙留在石墨片内。该非晶质碳微粒子可以在辊轮压缩成型制程中提高成型体的密度而得以提升热扩散及热传导率。非晶质碳微粒子把理论密度的45 65%孔隙至少减少到15 55%的孔隙并且根据密度控制热传导率性能。在此，虽然没有对纳米致密非晶碳或石墨微粒子粉末的粒子尺寸进行特殊限制，但其粒径以10到IlOnm较佳。利用该范围的非晶质碳微粒子时可以尽量发挥出散热效果，石墨压缩成型时容易进入石墨粒子与粒子之间。而且，在整体膨胀石墨混合5 30wt%纳米致密非晶碳后进行辊轮压缩成型时，孔隙量减少而使其密度增加到1.0 2.0g/cm3，石墨片在水平方向具有400W/mK 1900W/Mk的热传导率而在垂直方向具有3W/mK 20W/mK的热传导率，可以大幅改善背面散热与水平面的热扩散。下面说明本发明的膨胀石墨片的结构。对于电子产品的电路板的各种集体电路上端、显示装置的光源等生成的热，本发明的膨胀石墨片直接或间接接触面板与作为机构构件的外壳进行热扩散而提供散热解决方案(solution) o本发明的膨胀石墨片包括膨胀石墨层、层叠在膨胀石墨层的至少一面的支撑膜。支撑膜由选自PET、PE及PI所组成的群中的高分子膜或金属膜构成。金属膜由铝、铜之类的材质构成。支撑膜的至少一个表面包含粘结层。位于膨胀石墨层与支撑膜之间的粘结层能够把膨胀石墨与支撑膜加以结合。尤其是，可以在支撑膜与电子元件接触的面包含粘结层。粘结层与高分子膜为了避免热变性而需要具备80 180°C的耐热性。本发明的石墨片可以在支撑膜上包含有使用时予以清除的隔离纸，隔离纸的厚度以30 130 ii m的厚度较佳。较佳地，膨胀石墨层的密度为0.8 2.0g/cm3。本发明的膨胀石墨片具有良好的异向性热与电传导性、耐高温性、耐腐蚀性，其摩擦系数低，自我润滑性良好，接受中子，能够承受长时间的P线与Y线照射，具备柔软性而得以轻易地压缩制成弯曲形状，压缩后的复原力为9%以上，制造LED照明灯时让其被压缩地安装就能防止液体或气体的渗透。请参阅下列表1，从表I可知本发明实施例的使用膨胀石墨片制成的LED背光的内部温度低于没有使用膨胀石墨片的比较例的LED背光的内部温度。这表示本发明的热扩散效果优异。因此本发明不仅是可以廉价制造的发明，其热扩散效率也比其它任何产品优秀。表I
权利要求
1.一种背光组件，包括: 电路板，按照指定的图案安装发光二极管； 固定框架，固定上述电路板；及 石墨片，位于上述电路板与上述固定框架之间； 上述石墨片包括具有1.0 2.0g/cm3密度的石墨层、层叠在上述石墨层的至少一面的支撑膜、涂敷在上述支撑膜的至少一个表面的粘结层， 上述石墨片在水平方向具有400W/mK 1900W/mK的热传导率而在垂直方向具有WmK 20W/mK的热传导率。
2.根据权利要求1所述的背光组件，其特征在于， 上述石墨层包括膨胀石墨及粒径为IOnm IlOnm的非晶质碳微粒子， 上述石墨层以相对于上述膨胀石墨与上述非晶质碳微粒子的总重量的5 30wt%包含非晶质碳微粒子。
3.根据权利要求1所述的背光组件，其特征在于， 还包括结合构件与结合槽， 该结合构件配置在上述电路板与上述固定框架中的某一个； 该结合槽配置在上述电路板与上述固定框架中的另一个。
4.根据权利要求3所述的背光组件，其特征在于， 上述结合构件包括: 突出部；及 结合突起，从上述突出部的至少一侧延伸； 上述结合槽包括: 插入部，能够让上述结合构件在紧固时插入 '及 结合槽部，从上述插入部沿着上述电路板的延伸方向延伸而使得上述结合构件滑动并紧固。
5.根据权利要求3所述的背光组件，其特征在于， 上述电路板与上述固定框架中的一个在对应于上述结合构件的位置还具有凹陷部。
6.根据权利要求4所述的背光组件，其特征在于， 上述结合突起的宽度大于上述突出部的宽度， 上述插入部的宽度大于上述结合突起的宽度。
7.根据权利要求6所述的背光组件，其特征在于， 上述突出部上述小于或等于结合槽部的最狭窄的部位。
8.根据权利要求1所述的背光组件，其特征在于， 还包括收纳容器，其收纳上述固定框架并形成有开口部， 上述固定框架的一部分通过上述开口部暴露于上述收纳容器的外面。
9.根据权利要求1所述的背光组件，其特征在于， 上述支撑膜是选自PET、PE及PI所组成的群的高分子膜或金属膜。
10.一种背光组件，包括: 电路板，按照指定的图案安装发光二极管； 固定框架，固定上述电路板；及热传导性粘结层，位于上述电路板与上述固定框架之间； 上述热传导性粘结层包括高分子树脂与充填剂，该高分子树脂是硅系、丙烯酸系及氨酯系所组成的群中的某一个；该充填剂是氧化金属、氢氧化金属、氮化金属、碳化金属、硼化合物及石墨所组成的群中的至少某一个。
11.根据权利要求10所述的背光组件，其特征在于， 丙烯酸系树脂是由甲基丙烯酸酯系单体与极性单体共聚合的高分子， 该甲基丙烯酸酯系单体是具有碳数为I 12的烷基的甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸异壬酯所组成的群中的某一个； 该极性单体能够和上述单体进行共聚合，是含有羧基的甲基丙烯酸(metha acrylicacid)、马来酸、富马酸的单体与丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、N_乙烯基己内酰胺的单体所组成的群中的某一个。
12.根据权利要求11所述的背光组件，其特征在于， 上述甲基丙烯酸酯系单体与上述极性单体的比率为99 80: I 20的重量比。
13.根据权利要求11所述的背光组件，其特征在于， 上述石墨具有3wt*% 40wt*%重量比。
14.根据权利要求10所述的背光组件，其特征在于， 还包括结合构件与结合槽， 该结合构件配置在上述电路板与上述固定框架中的某一个； 该结合槽配置在上述电路板与上述固定框架中的另一个。
15.根据权利要求14所述的背光组件，其特征在于， 上述结合构件包括: 突出部；及 结合突起，从上述突出部的至少一侧延伸； 上述结合槽包括: 插入部，能够让上述结合构件在紧固时插入 '及 结合槽部，从上述插入部沿着上述电路板的延伸方向延伸而使得上述结合构件滑动并紧固。
16.根据权利要求14所述的背光组件，其特征在于， 上述电路板与上述固定框架中的一个在对应于上述结合构件的位置还具有凹陷部。
17.根据权利要求15所述的背光组件，其特征在于， 上述结合突起的宽度大于上述突出部的宽度， 上述插入部的宽度大于上述结合突起的宽度。
18.根据权利要求17所述的背光组件，其特征在于， 上述突出部上述小于或等于结合槽部的最狭窄的部位。
19.根据权利要求10所述的背光组件，其特征在于， 还包括收纳容器，其收纳上述固定框架并形成有开口部； 上述固定框架的一部分通过上述开口部暴露于上述收纳容器的外面。
20.—种显示装置， 包括:显示面板，显示映像； 电路板，按照指定的图案安装发光二极管； 固定框架，固定上述电路板；及 石墨片，位于上述电路板与上述固定框架之间； 上述石墨片包括具有1.0 2.0g/Cm3密度的石墨层、层叠在上述石墨层的至少一面的支撑膜、涂敷在上述支撑膜的至少一个表面的粘结层， 上述石墨片在水平方向具有400W/mK 1900W/mK的热传导率而在垂直方向具有WmK 20W/mK的热传导率。
21.根据权利要求20所述的显示装置，其特征在于， 上述支撑膜是 选自PET、PE及PI所组成的群的高分子膜或金属膜。
全文摘要
本发明提供一种提高散热性能并简化了结构的背光组件及包含它的显示装置，背光组件包括光源单元，生成光线；收纳容器，收纳光源单元并形成有开口部；中间框架，与收纳容器结合并且收纳光源单元；LED固定框架，连接光源单元并且与收纳容器结合，至少一部分通过开口部暴露。
文档编号F21Y101/02GK103216766SQ20121038458
公开日2013年7月24日 申请日期2012年10月11日 优先权日2012年1月18日
发明者崔锡洪, 朴尚羲 申请人:G&Cs 株式会社