專利名稱：背光單元及使用該背光單元的液晶顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能夠改善散熱性能的背光單元及使用該背光單元的液晶顯示器。
背景技術(shù)：
液晶顯示器(LCD)由于它的輕重量、薄外形、低功耗驅(qū)動(dòng)等優(yōu)勢(shì)已經(jīng)得到了廣泛 地應(yīng)用。這樣的LCD已經(jīng)被用作諸如筆記本式個(gè)人電腦的便攜式計(jì)算機(jī)、辦公自動(dòng)化設(shè)備、 音頻/視頻設(shè)備、室內(nèi)/室外廣告顯示設(shè)備等。占據(jù)大部分LCD市場(chǎng)的透射式LCD通過根 據(jù)數(shù)據(jù)電壓控制施加到LC層的電場(chǎng)來調(diào)節(jié)來自背光單元的光，由此顯示圖像。作為背光單元的光源，人們已經(jīng)提出用具有低功耗、輕重量和高亮度的優(yōu)點(diǎn)的發(fā) 光二極管(LED)替代諸如冷陰極熒光燈(CCFL)的熒光燈。LED具有諸如小尺寸、清晰發(fā)光、良好初始驅(qū)動(dòng)、防震以及在經(jīng)常發(fā)生的開燈/關(guān) 燈狀態(tài)下的強(qiáng)穩(wěn)定性能等的良好特性。近些年來，隨著發(fā)射白光的白色LED的出現(xiàn)，LED的 應(yīng)用領(lǐng)域從電子產(chǎn)品的指示器擴(kuò)展到了家用電器、廣告面板等。此外，因?yàn)長(zhǎng)ED封裝的高效 率，LED替代熒光燈被應(yīng)用于街燈、汽車的照明燈和全面照明光源。對(duì)于施加給LED封裝的能量，大約15%的能量轉(zhuǎn)換成光，而大約85%的能量作為 熱量被消耗。隨著PN結(jié)產(chǎn)生的熱變多，LED封裝的效率和壽命降低。因此，高效率和高亮 度的LED封裝需要對(duì)LED芯片產(chǎn)生的熱進(jìn)行驅(qū)散的散熱設(shè)計(jì)。如圖1中所示，LED封裝1焊接在一般比較昂貴的金屬PCB (印刷電路板)2上來進(jìn) 行散熱。金屬PCB 2具有這樣一種結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，樹脂層2B、銅層2C和防焊層堆疊在鋁 金屬基板2A上。樹脂層2B起到將存在電流流動(dòng)的銅層2C與下方的金屬基板2A電性隔離 的作用，并且還起到在銅層2C和下方的金屬基板2A之間形成傳熱路徑的作用。LED封裝1 產(chǎn)生的熱首先傳遞到銅層2C，接著通過樹脂層2B傳遞到下方的金屬基板2A。傳遞到金屬 基板2A的熱通過與背光單元附接的散熱墊3傳遞到背光單元的底蓋4。底蓋4占據(jù)相當(dāng)大 的面積，從而能夠有效地起到主散熱板的作用。但是，如從前述傳熱過程中可以看到的，在現(xiàn)有技術(shù)中，傳熱路徑是復(fù)雜的，并且 特別的是，因?yàn)闃渲瑢雍蜕釅|具有比金屬低的熱導(dǎo)率，傳熱效率非常低。這樣，在現(xiàn)有技 術(shù)中，存在對(duì)改善LED封裝的散熱特性的限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施方式提供了一種能夠改善發(fā)光二極管(LED)封裝的散熱特性的背 光單元及使用該背光單元的液晶顯示器。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，提供了一種背光單元，其包括包括一個(gè)或多個(gè)發(fā) 光二極管LED芯片的LED封裝；光源PCB，其安裝LED封裝的底部的一側(cè)或者LED封裝的底部的兩側(cè)；底蓋，其在光源PCB的下方支撐光源PCB，并且具有壓紋部分，所述壓紋部分朝向 LED封裝凸起并具有與LED封裝的未安裝在光源PCB上的底部對(duì)應(yīng)的尺寸；以及散熱材料， 其填充在LED封裝的底部和壓紋部分之間。壓紋部分的厚度可以與光源PCB的厚度成比例。當(dāng)LED封裝的底部的兩側(cè)都安裝在光源PCB上時(shí)，在光源PCB中形成孔，以待填充 散熱材料。當(dāng)LED封裝的底部的一側(cè)安裝在光源PCB上時(shí)，LED封裝的未被安裝的另一側(cè)由 散熱材料支撐。散熱材料通過焊接或粘貼的方式填充。LED封裝還包括與LED芯片連接的齊納二極管。此外，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，提供了一種液晶顯示器，其包括液晶顯示 面板；以及給液晶顯示面板提供光的背光單元，其中所述背光單元包括包括一個(gè)或多個(gè) 發(fā)光二極管(LED)芯片的LED封裝；光源PCB，其安裝LED封裝的底部的一側(cè)或者LED封裝 的底部的兩側(cè)；底蓋，其在光源PCB的下方支撐光源PCB，并且具有壓紋部分，所述壓紋部分 朝向LED封裝凸起并與LED封裝的未安裝在光源PCB上的底部對(duì)應(yīng)的尺寸；以及散熱材料， 其填充在LED封裝的底部和壓紋部分之間。


所包含的附圖用于提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，其并入本申請(qǐng)中組成本申請(qǐng)的一 部分，附示了本發(fā)明的實(shí)施方式，并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。在附圖中圖1是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的從LED封裝到底蓋的傳熱路徑的截面圖；圖2和圖3是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的背光單元的散熱結(jié)構(gòu)的視圖；圖4和圖5是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的背光單元的散熱結(jié)構(gòu)的視圖；圖6是包括根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的背光單元的液晶顯示器的截面圖；以及圖7是包括根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的背光單元的液晶顯示器的截面圖。
具體實(shí)施例方式在下文中，將參照?qǐng)D2到圖7對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式進(jìn)行描述。圖2和圖3是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的背光單元的散熱結(jié)構(gòu)的視圖。參照?qǐng)D2和圖3，根據(jù)第一實(shí)施方式的背光單元60包括LED封裝10、光源PCB 20 和底蓋30。LED封裝10產(chǎn)生光。LED封裝10包括封裝體14、一個(gè)或多個(gè)LED芯片11和齊納 二極管17、陰極引線框15和陽極引線框16。LED芯片11和齊納二極管17安裝在封裝體 14的上表面的凹陷部分中。LED芯片11的陰極電極通過導(dǎo)線12與陰極引線框15連接，而 LED芯片11的陽極電極通過導(dǎo)線12與陽極引線框16連接。齊納二極管17通過導(dǎo)線12與 LED芯片11連接，并阻止靜電進(jìn)入LED芯片11，以保護(hù)LED芯片11免受靜電的影響。陰極引線框15和陽極引線框16作為彼此分開的金屬圖案形成在封裝體14的下 表面上?？捎孟嗤慕饘賹?duì)陰極引線框15和陽極引線框16圖案化。
LED封裝的上表面的凹陷部分填充有樹脂13。樹脂13透射LED芯片11所產(chǎn)生的 可見光，并保護(hù)LED芯片11、齊納二極管17和導(dǎo)線12免受濕氣和氧氣的影響。樹脂13可 以包括熒光材料。此LED封裝10可以利用表面貼裝技術(shù)(SMT)直接地安裝在光源PCB 20上。光源PCB 20具有這樣一種結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，樹脂層22、銅層23和防焊層堆疊在 基礎(chǔ)基板21上。基礎(chǔ)基板21可以由FR4(阻燃劑合成物4)或者CEM 3構(gòu)成。另外，基礎(chǔ) 基板21可以由包含鋁的金屬材料構(gòu)成?；A(chǔ)基板21還可以包括金屬條。樹脂層22起到將 存在電流流動(dòng)的銅層與下方的基礎(chǔ)基板21電性隔離的作用，并且還起到在銅層23和下方 的基礎(chǔ)基板21之間形成傳熱路徑的作用。樹脂層22具有大約0. 4到2. 2ff/mk的熱導(dǎo)率， 它與金屬相比相當(dāng)?shù)牡汀榱耸股峤Y(jié)構(gòu)有效，需要減小樹脂層22的厚度。但是，因?yàn)闃?脂層22起到牢固地結(jié)合基礎(chǔ)基板21和銅層23以及減小兩個(gè)層21和23中的應(yīng)力的作用， 所以把樹脂層22的厚度減小到順利傳熱的程度是困難的。因此，本發(fā)明的實(shí)施方式通過在 與LED封裝10的底部對(duì)應(yīng)的部分區(qū)域上形成孔而使底蓋30暴露。此外，利用焊接或粘貼 的方式將散熱材料40填充在LED封裝10的底部與底蓋30之間。因此，簡(jiǎn)化了通往底蓋30 的傳熱路徑，因而大幅提高了傳熱效率。給LED封裝10供電的電路圖案設(shè)置在光源PCB 20上，并且防焊劑涂覆在這些電 路圖案上。多個(gè)連接器(未示出)可以安裝在光源PCB 20上。安裝在光源PCB 20上的連 接器通過FPC (柔性印刷電路板)或FFC (柔性扁平線纜)與安裝有LED驅(qū)動(dòng)電路的PCB的 連接器連接，并通過電路圖案把來自驅(qū)動(dòng)電路的電力提供給LED封裝10。光源PCB 20可以 附接到底蓋30，使它的下表面面對(duì)底蓋30。光源PCB 20可以通過已知的散熱墊附接到底 蓋，或者可以通過諸如焊接、粘合劑、螺釘、吊鉤等的各種連接方法附接到底蓋30。在光源 PCB 20和底蓋30之間不需要額外的散熱器。底蓋30可以利用鋁或鋁合金制造。底蓋30包括壓紋部分32，該壓紋部分32朝向 LED封裝10凸起，且壓紋部分具有與光源PCB 20的孔形成區(qū)域?qū)?yīng)的尺寸XI。壓紋部分 32的凸起高度Dl可以根據(jù)光源PCB 20的厚度變化。當(dāng)光源PCB 20變厚時(shí)，填充孔的散熱 材料40的量增加。因此，填充孔的散熱材料40的量可以通過增加凸起高度Dl而減小。散 熱材料40的熱導(dǎo)率比樹脂層22的好，但是比金屬的差。因此，在使用厚的光源PCB 20來 防止彎曲和方便SMT工藝時(shí)，通過利用壓紋部分32來減小散熱材料40所填充的間距D2是 很重要的。同時(shí)，底蓋30可以接地。圖4和圖5示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的背光單元的散熱結(jié)構(gòu)。參照?qǐng)D4和圖5，根據(jù)第二實(shí)施方式的背光單元160包括LED封裝110、光源PCB 120和底蓋130。LED封裝110與圖2中的安裝在如圖3中所示的光源PCB 20中部的LED封裝10 的區(qū)別在于，LED封裝110的僅僅一部分安裝在光源PCB 120的一側(cè)上，如圖5中所示。LED 封裝110的沒有安裝在光源PCB 120上的剩余部分由散熱材料140支撐，散熱材料通過焊 接等形成在底蓋130的壓紋部分132上。LED封裝110的結(jié)構(gòu)和功能基本上與圖2中的LED 封裝10的相同。光源PCB 120與圖2和3中的光源PCB 20的區(qū)別在于寬度比光源PCB 20的小。 換句話說，因?yàn)長(zhǎng)ED封裝110的底部的一部分安裝在光源PCB 120上，所以與圖3中的光源PCB 20的寬度Yl相比，圖5中的光源PCB 120的寬度Y2減小了一半或者更多。以這種方 式減小光源PCB 120的尺寸能夠節(jié)約制造成本。光源PCB 120的結(jié)構(gòu)和功能基本上與光源 PCB 20的相同。底蓋130與圖2中的底蓋30的區(qū)別在于形成壓紋部分132時(shí)的大的設(shè)計(jì)余量。壓 紋部分132的尺寸X2比圖2中的壓紋部分32的Xl大。與圖2中的取決于孔尺寸的壓紋 部分32相比，該壓紋部分132可以自由地?cái)U(kuò)展為更大的尺寸。壓紋部分132的凸起高度可 以根據(jù)光源PCB 120的厚度按照與圖2中的壓紋部分32相同的方式變化。散熱材料140不通過樹脂層和散熱墊而直接地向底蓋130傳熱。因此，傳熱路徑 簡(jiǎn)單，且傳熱效率大幅提高。圖6示出了包括根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的背光單元的IXD。參照?qǐng)D6，IXD包括LC顯示面板80、向LC顯示面板80提供光的邊緣型背光單元 60、以及集成支撐LC顯示面板80和背光單元60的引導(dǎo)和外殼構(gòu)件。LC顯示面板80具有夾在兩個(gè)玻璃基板之間的LC層。多條數(shù)據(jù)線和多條柵極線 設(shè)置成在LC顯示面板80的下玻璃基板上互相交叉。LC單元以矩陣形式布置在LC顯示面 板80上的數(shù)據(jù)線和柵極線的交叉處。LC顯示面板80的下玻璃基板設(shè)置有數(shù)據(jù)線、柵極線、 TFT (薄膜晶體管)、與TFT連接的LC單元的像素電極以及存儲(chǔ)電容器。LC顯示面板80的上 玻璃基板設(shè)置有黑矩陣和濾色器。在諸如TN(扭曲向列)模式和VA(垂直取向)模式的垂 直電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)類型中，公共電極設(shè)置在上玻璃基板上；在諸如IPS (面內(nèi)切換)模式和FFS (邊 緣場(chǎng)切換)模式的水平電場(chǎng)類型中，公共電極與像素電極一起設(shè)置在下玻璃基板上。偏振 器分別附接到LC顯示面板80的下玻璃基板和上玻璃基板的外表面。另外，取向?qū)有纬稍?與LC層接觸的內(nèi)表面上以設(shè)置LC層的預(yù)傾角。除了圖2中的結(jié)構(gòu)之外，背光單元60還包括側(cè)面面對(duì)LED封裝10的導(dǎo)光板54、設(shè) 置在導(dǎo)光板54和底蓋30之間的反射膜52、以及設(shè)置在導(dǎo)光板54和LC顯示面板80之間的 多個(gè)光學(xué)片56。導(dǎo)光板54將LED封裝10發(fā)出的光轉(zhuǎn)換成面光源，以導(dǎo)入LC顯示面板80。導(dǎo)光板 54的上表面、下表面或者這兩個(gè)表面形成有微小的凹刻圖案(或者壓紋圖案)，這些圖案使 光的傳播路徑朝向LC顯示面板80。微小的凹刻/壓紋圖案越遠(yuǎn)離LED封裝10，越密集地 布置，從而對(duì)低亮度進(jìn)行補(bǔ)償以使表面的亮度均勻。反射膜52附接在導(dǎo)光板54的背面。反射膜52通過使朝向?qū)Ч獍?4傳播的光束 朝向LC液晶面板80反射而起到降低光損耗的作用。光學(xué)片56包括一個(gè)或多個(gè)棱鏡片和一個(gè)或多個(gè)散射片，光學(xué)片對(duì)來自導(dǎo)光板54 的光束進(jìn)行散射，并使光束的傳播路徑以基本上與LC顯示面板80的光入射平面垂直的角 度折射。光學(xué)片56可以包括DBEF(雙增亮膜)。引導(dǎo)和外殼構(gòu)件包括導(dǎo)板70和頂殼90。導(dǎo)板70被制造成四角形框架，其由包含玻璃纖維的諸如碳酸聚酯的合成樹脂構(gòu) 成，并且導(dǎo)板70圍繞LC顯示面板80和邊緣型背光單元。凸起的階梯部分設(shè)置在導(dǎo)板70 的內(nèi)壁上，LC顯示面板80布置在階梯部分上，而導(dǎo)光板54和光學(xué)片56布置在該階梯部分 的下方。頂殼90被制造成四角形框架，其由金屬構(gòu)成，并且頂殼90圍繞LC顯示面板80的上邊緣(或邊框區(qū)域)和導(dǎo)板70的邊緣。頂殼90的側(cè)壁、導(dǎo)板70的側(cè)壁和底蓋30的側(cè)壁互相重疊，并且能夠通過在重疊部分處貫通90、70和30的螺釘而互相連接。圖7示出了包括根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的背光單元的IXD。參照?qǐng)D7，IXD包括LC顯示面板180、向LC顯示面板180提供光的邊緣型背光單元160、以及集成支撐LC顯示面板180和背光單元160的引導(dǎo)和外殼構(gòu)件。LC顯示面板180基本上與圖6中的LC顯示面板80相同，且引導(dǎo)和外殼構(gòu)件基本上與圖6中的相同。除了參照?qǐng)D4和5描述了的那些區(qū)別之外，背光單元160基本上與圖 6中的背光單元60相同。如上所述，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的背光單元及使用該背光單元的LCD能夠使LED 封裝與底蓋之間的傳熱路徑簡(jiǎn)單，從而改善LED封裝的散熱特性。前述實(shí)施方式和優(yōu)點(diǎn)僅是示例性的，并不能認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。本說明書的 教導(dǎo)能夠容易地應(yīng)用到其他類型的裝置。對(duì)前述實(shí)施方式的描述是示例性的，并不是對(duì)權(quán) 利要求書保護(hù)范圍的限制。對(duì)所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，很多變型、修改和變化將是顯而易 見的。
權(quán)利要求
一種背光單元，包括包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管(LED)芯片的LED封裝；光源PCB，其安裝所述LED封裝的底部的一側(cè)或者所述LED封裝的底部的兩側(cè)；底蓋，其在所述光源PCB的下方支撐所述光源PCB，并且具有壓紋部分，所述壓紋部分朝向所述LED封裝凸起并且具有與所述LED封裝的未安裝在所述光源PCB上的底部對(duì)應(yīng)的尺寸；以及散熱材料，其填充在所述LED封裝的底部和所述壓紋部分之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的背光單元，其中，所述壓紋部分的厚度與所述光源PCB的厚度 成比例。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的背光單元，其中，在所述LED封裝的底部的兩側(cè)都安裝在所述 光源PCB上時(shí)，在所述光源PCB中形成有孔，以待填充所述散熱材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的背光單元，其中，在所述LED封裝的底部的一側(cè)安裝在所述光 源PCB上時(shí)，所述LED封裝的未被安裝的另一側(cè)由所述散熱材料支撐。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的背光單元，其中，所述散熱材料通過焊接或粘貼的方式填充。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的背光單元，其中，所述LED封裝還包括與所述LED芯片連接的 齊納二極管。
7.一種液晶顯示器，包括液晶顯示面板；以及給所述液晶顯示面板提供光的背光單元，其中，所述背光單元包括包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管(LED)芯片的LED封裝；光源PCB，其安裝所述LED封裝的底部的一側(cè)或者所述LED封裝的底部的兩側(cè)；底蓋，其在所述光源PCB的下方支撐所述光源PCB，并且具有壓紋部分，所述壓紋部分 朝向所述LED封裝凸起并具有與所述LED封裝的未安裝在所述光源PCB上的底部對(duì)應(yīng)的尺 寸；以及散熱材料，其填充在所述LED封裝的底部和所述壓紋部分之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的液晶顯示器，其中，所述壓紋部分的厚度與所述光源PCB的厚 度成比例。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的液晶顯示器，其中，在所述LED封裝的底部的兩側(cè)都安裝在所 述光源PCB上時(shí)，在所述光源PCB中形成有孔，以待填充所述散熱材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的液晶顯示器，其中，在所述LED封裝的底部的一側(cè)安裝在所 述光源PCB上時(shí)，所述LED封裝的未被安裝的另一側(cè)由所述散熱材料支撐。
全文摘要
本發(fā)明公開一種背光單元及使用該背光單元的液晶顯示器。該背光單元包括包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管(LED)芯片的LED封裝；光源PCB，其安裝LED封裝的底部的一側(cè)或者LED封裝的底部的兩側(cè)；底蓋，其在光源PCB的下方支撐光源PCB，并且具有壓紋部分，所述壓紋部分朝向LED封裝凸起并具有與LED封裝的未安裝在光源PCB上的底部對(duì)應(yīng)的尺寸；以及散熱材料，其填充在LED封裝的底部和壓紋部分之間。
文檔編號(hào)F21Y101/02GK101988648SQ201010219938
公開日2011年3月23日 申請(qǐng)日期2010年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月3日
發(fā)明者吳石煥, 李周洪 申請(qǐng)人:樂金顯示有限公司