專利名稱：背光模塊及液晶顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種背光模塊及液晶顯示器，特別是一種采用熱阻隔件以改變溫度流場的背光模塊，及包含該背光模塊的液晶顯示器。
背景技術(shù)：
液晶顯示器(liquid crystal display；LCD)因具有輕薄及畫質(zhì)優(yōu)美的特點(diǎn)，現(xiàn)今已大幅取代傳統(tǒng)陰極射線管(CRT)顯示器。
一般而言，LCD由液晶面板以及背光模塊組成。因位于LCD中的液晶面板本身不會發(fā)光，故必須通過背光模塊提供光線給液晶面板，并另行通入電壓于液晶面板，使液晶面板內(nèi)的液晶產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)或是傾倒，此時(shí)光線穿透或不穿透液晶面板，而可產(chǎn)生顯示畫面。故背光模塊為液晶顯示器中很重要的發(fā)光元件。通過控制背光模塊提供的光源，并配合液晶面板中的液晶，以及適當(dāng)控制開關(guān)元件，便可決定液晶顯示器顯示畫面亮度及畫質(zhì)的優(yōu)劣。
光源使用的效率及其工作能力，與工作溫度、光源間的排列設(shè)計(jì)或光源使用種類等等因素相關(guān)。各種光源有對應(yīng)的最佳操作溫度，當(dāng)光源在非最佳操作溫度下使用時(shí)，光源的壽命及效率均會減低，進(jìn)而影響到液晶顯示器的品質(zhì)及使用壽命。
尤其當(dāng)液晶顯示器以直立方式使用時(shí)，位于背光模塊下方區(qū)域的光源所產(chǎn)生的熱空氣會逐漸往上方區(qū)域移動(dòng)，隨著液晶顯示器操作的時(shí)間越久，背光模塊上方區(qū)域的溫度便會逐漸升高。因此，位于背光模塊上方區(qū)域光源所在位置的溫度，便會高于位于背光模塊下方區(qū)域光源所在位置的溫度。換言之，背光模塊內(nèi)的溫度便產(chǎn)生不均勻現(xiàn)象，而各光源的表面溫度也隨之受到影響，最終導(dǎo)致各光源效率、壽命及工作能力不均勻，背光模塊的輝度易呈現(xiàn)不均勻的狀況，直接影響顯示品質(zhì)。
美國第2005/0135118A1專利公開案揭露了一種發(fā)光裝置，如圖1及圖2所示，圖1為圖2沿著剖面線B-B’所繪制的剖面示意圖。發(fā)光裝置9包含外殼90、多個(gè)光源91以及光散射件92，設(shè)置于外殼90內(nèi)，光散射件92以樹脂(resin)制成，該樹脂的光穿透率約大于或等于70％，熱傳導(dǎo)系數(shù)約大于或等于3W/mK，光源91以及光散射件92為相互平行排列，每一光散射件92位于二相鄰光源91之間，支撐件93用以支撐光源91以及光散射件92。設(shè)置在二光源91間的光散射件92用來散射相鄰光源91所發(fā)出的光線，以達(dá)到預(yù)期中的熱傳播特性(heat-radiating property)，惟其并未針對背光模塊內(nèi)的溫度流場均勻化(尤其當(dāng)背光模塊直立使用時(shí))，提出任何具體的解決方案，因此仍未能解決前述的種種問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的，是提供一種運(yùn)用熱阻隔件的背光模塊，其中該熱阻隔件，設(shè)置于該背板上并與該些光源的排列方向形成銳角，以使背光模塊內(nèi)部具有均勻的溫度流場分布及均質(zhì)輝度。
本發(fā)明的另一目的，提供一種背光模塊，通過增加背光模塊內(nèi)熱空氣向上漂浮的阻斷能力，使背光模塊內(nèi)光源所產(chǎn)生的熱量不會累積在背光模塊上方區(qū)域，以達(dá)到背光模塊內(nèi)各光源工作溫度均勻的目的，使光源效率增加且工作效能一致。
本發(fā)明的再一目的，提供一種液晶顯示器，包含一液晶面板及上述背光模塊，使當(dāng)該液晶顯示器直立使用時(shí)，通過增加背光模塊內(nèi)熱空氣向上漂浮的阻斷能力，使背光模塊內(nèi)光源所產(chǎn)生的熱量不會累積在背光模塊上端，以達(dá)到背光模塊內(nèi)溫度均勻的目的，使整體液晶顯示器發(fā)光源效率增加且燈管壽命延長。
圖1為先前技術(shù)中，背光模塊的背板及燈管的剖面示意圖；圖2為圖1的俯視示意圖；圖3為依據(jù)本發(fā)明所述的一實(shí)施例中，背光模塊的剖面示意圖；圖4為依據(jù)本發(fā)明所述的一實(shí)施例中，背光模塊的俯視示意圖；圖5為依據(jù)圖4剖面線D-D’所繪制的另一剖面示意圖；圖6為依據(jù)本發(fā)明采用不同光源所顯示的背光模塊俯視圖；圖7A為依據(jù)圖4剖面線E-E’所繪制的另一剖面示意圖；圖7B為別于圖7A的另一實(shí)施態(tài)樣；
圖8為LCD光源表面溫度與亮度的關(guān)系圖；圖9A為仿真實(shí)際直LCD中，未包含本發(fā)明所述熱阻隔件的背光模塊各位置的溫度數(shù)據(jù)關(guān)系；圖9B為仿真實(shí)際直立LCD中，已包含本發(fā)明所述熱阻隔件的背光模塊各位置的溫度數(shù)據(jù)關(guān)系；及圖9C為圖9B背光模塊的實(shí)際架構(gòu)示意圖。
簡單符號說明1 背光模塊10 背板100突起部11a、11b、11c、11d、11e光源110光源12a、12b、12c、12d、12e熱阻隔件13 支撐元件130固定件131上蓋1310 突起部132緩沖件19 擴(kuò)散板9 背光模塊90 外殼91 光源92 光散射件93 支撐件具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供一種運(yùn)用熱阻隔件的背光模塊與液晶顯示器。其中，液晶顯示器包含液晶面板、背光模塊以及擴(kuò)散板，該背光模塊設(shè)置于該液晶面板下方，擴(kuò)散板設(shè)置于該液晶面板以及該背光模塊之間。而背光模塊還包括背板、多個(gè)光源與熱阻隔件組，詳述如下。
圖3及圖4所示為列示本發(fā)明的背光模塊，其中圖4為本發(fā)明的實(shí)施例的背光模塊上視圖，圖3為圖4沿著剖面線C-C’所繪制的剖面圖。背光模塊1包含背板10、多個(gè)光源11a、11b及11c以及熱阻隔件組(如熱阻隔件12a及/或12b)。其中，多個(gè)光源11a、11b及11c，設(shè)置于該背板10上，熱阻隔件12a及/或12b設(shè)置于該背板10上。此外，背板10的上方還可設(shè)置擴(kuò)散板19，熱阻隔件12a可位于二相鄰光源11a及11b之間，呈與光源不重疊的配置；或是熱阻隔件12b可與二相鄰光源11a及11b的部分位置重疊，熱阻隔件12a及12b可與擴(kuò)散板19接觸(如圖3)或不接觸(圖未示)。一般而言，熱阻隔件12a及12b可與光源11a、11b及11c的排列方向A(如圖4所示)形成銳角θ，其中該優(yōu)選的銳角角度約為30度至89度。
為方便起見，熱阻隔件12a及12b與光源11a、11b及11c間所形成的特定角度，僅以如圖4所示的銳角θ定義之；該銳角θ若以另一方向的參考坐標(biāo)觀之，即成為“180-θ”的鈍角，此關(guān)系自圖式中亦可輕易了解。故不論熱阻隔件12a及12b與光源11a、11b及11c間所夾角度為銳角或鈍角(排除夾0度或180度的平行配置，或恰呈90度的垂直配置)，皆可達(dá)到本發(fā)名所稱效果，亦為如下權(quán)利要求中所定義的銳角θ的涵蓋范圍。
前述圖式及說明的配置僅為多數(shù)實(shí)施例的其中一二；熱阻隔件的數(shù)目并未受限，且各熱阻隔件的設(shè)置位置可為一部份或全部位于光源所在位置的同一光源層中，只要不太影響原先光源所預(yù)期的照度即可；各熱阻隔件可能與該排列方向A呈相同或不相同的銳角θ；再者，各該熱阻隔件更可能具有不同的外觀、型態(tài)(例如均勻或不均勻的板狀結(jié)構(gòu))、尺寸及配置方式(例如與光源重疊、局部重疊或不重疊)，只要能發(fā)揮預(yù)期的熱阻隔效果，以改變背光模塊內(nèi)部因燈管熱流向上偏移，所導(dǎo)致的不均勻流場即可。
舉例而言，背光模塊1中的多個(gè)光源11a、11b及11c可為冷陰極熒光燈管(Cold Cathode Fluorescent Lamp；CCFL)或是外部電極熒光燈管(ExtemalElectrode Fluorescent Lamp；EEFL)等直線型燈管。其以一方向A相互平行排列，熱阻隔件12a及12b與光源11a、11b及11c的排列方向A間形成特定角度(即前述的銳角θ)的配置。。熱阻隔件12a及12b可為二支撐元件13間的板狀結(jié)構(gòu)，該板狀結(jié)構(gòu)可為透明、半透明或不透明材料，該材料可為飽和多元酯(Poly(ethylene terephthalate)；PET)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(polystyrene；PE)、聚苯乙烯(PS)、乙烯龍PP、聚甲基丙烯酸甲酯(Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate)；PMMA)、聚乙酯(PBT)、強(qiáng)化不飽和多元酯(F.R.P.)或金屬。該金屬可為鍍鋅鋼板、鋁或銅等等。不透光的珠光材料或其它類似材料亦可為熱阻隔件(板狀結(jié)構(gòu))的材料。光源11a、11b及11c被二支撐元件13支撐與固定，二支撐元件13位于背板10的二相對側(cè)。
圖5為圖4沿著剖面線D-D’所繪制的剖面圖，此實(shí)施例中，熱阻隔件12b具有多個(gè)凹陷，并與光源11a及11b的部分位置重疊，用以容納橫跨熱阻隔件12b的光源11a及11b。具體而言，該些多個(gè)凹陷用于容置光源11a及11b，該些凹陷的形狀可依據(jù)實(shí)際光源11a及11b的形狀對應(yīng)設(shè)計(jì)，該些凹陷的形狀可為半圓形、半橢圓形、三角形、矩形或不規(guī)則形，皆可為本發(fā)明具體的實(shí)施方式，前述的各種形狀僅為舉例說明之用，并非用以限制本發(fā)明。至于光源11a及11b與熱阻隔件12b本體間可以接觸或不接觸。
圖6為本發(fā)明另一實(shí)施例的背光模塊上視圖，與上一實(shí)施例不同的是，光源110為發(fā)光二極管(LED)，也就是說，此背光模塊所采用的光源為發(fā)光二極管陣列。于此實(shí)施例中，熱阻隔件12a不與光源110重疊，而位于光源110之間，另一實(shí)施例，熱阻隔件12b與光源110亦可為重疊。熱阻隔件12a及12b與光源110的排列方向A’(如圖6所示)形成銳角θ(該銳角θ如上一實(shí)施例所述，僅為參考的相對定義方式)。其余元件的實(shí)施方式與前述的實(shí)施例相同，在此不贅述。
圖7A與圖7B為圖4沿著剖面線E-E’所繪制的剖面圖，其為支撐元件13與光源11a、11b及11c連接結(jié)構(gòu)的剖面圖，雖并非本發(fā)明的特征，惟仍略述如后，供進(jìn)一步參考。
如圖7A所示，支撐元件13包含多個(gè)固定件130及上蓋131，固定件130設(shè)置于該背板10上，每一固定件130具有通孔(未標(biāo)示)，光源11a、11b及11c穿設(shè)該通孔。上蓋131設(shè)置于該些固定件130以及該背板10上，上蓋131具有多個(gè)突起部1310，以定義出多個(gè)間隔(未標(biāo)示)，用以容納該些固定件130于該些間隔內(nèi)。緩沖件132設(shè)置于該些固定件130以及該背板10之間以用以緩沖固定件130與背板10之間的作用力，緩沖件132可為彈性材料，例如樹脂或塑料。
如圖7B所示，其為支撐元件13與光源11a、11b及11c的另一實(shí)施例的剖面圖，與圖7A不同的是上蓋131與背板10的設(shè)計(jì)不同。詳言之，支撐元件13包含多個(gè)固定件130及上蓋131，固定件130設(shè)置于該背板10上，每一固定件130具有通孔(未標(biāo)示)，光源11a、11b及11c穿設(shè)該通孔，上蓋131設(shè)置于該些固定件130以及該背板10上，背板10具有多個(gè)突起部100以定義出多個(gè)間隔(未標(biāo)示)，該些固定件130設(shè)置于該些間隔內(nèi)。緩沖件(未繪示)設(shè)置于該些固定件130、上蓋131以及該背板10之間以用以緩沖固定件130、上蓋131與背板10之間的作用力，緩沖件可為彈性材料，例如樹脂或塑料。
以下針對本發(fā)明的運(yùn)作原理所作的說明，當(dāng)使用液晶顯示器時(shí)，背光模塊以直立的方式操作，而大致可將背光模塊區(qū)分為上方區(qū)域及下方區(qū)域二大區(qū)塊。背光模塊內(nèi)的光源于發(fā)光之時(shí)亦為會散發(fā)熱空氣，因?yàn)闊峥諝獾拿芏容^同體積的冷空氣小，重量會比冷空氣輕，位于下方區(qū)域的光源所產(chǎn)生的熱空氣會逐漸往上方區(qū)域移動(dòng)并迅速累積，相關(guān)數(shù)學(xué)式示意如下W＝mg＝ρVgWC＝ρCVg，WH＝ρHVgF＝WC-WH＝ρCVg-ρHVg其中W、WC及WH分別表示空氣重量、光源激活前附近的空氣重量、及光源激活后附近的空氣重量；ρ、ρC及ρH分別表示空氣密度、光源激活前附近的空氣密度、及光源激活后附近的空氣密度；V表示空氣體積；g表示重力加速度；以及F表示浮力。
因?yàn)榭諝饧訜岷竺芏茸冃。袰＞ρH，故F＝WC-WH＝ρCVg-ρHVg＞0，熱空氣往上方區(qū)域移動(dòng)。
圖8為光源表面溫度與亮度的關(guān)系圖，如圖所示，落于光源最佳操作溫度范圍約為攝氏60度至64度內(nèi)的亮度為最大值，約為19000尼特(nit)，表示當(dāng)光源表面溫度趨近于光源最佳操作溫度時(shí)，光源的發(fā)光效能可以達(dá)到最大。
隨著液晶顯示器操作的時(shí)間越久，背光模塊上方區(qū)域的溫度便會逐漸升高，因此，位于背光模塊上方區(qū)域的光源所在位置的溫度便會高于位于背光模塊下方區(qū)域的光源所在位置的溫度，導(dǎo)致背光模塊內(nèi)的溫度流場不均勻，而各光源的表面溫度也隨之受到影響而改變。一般CCFL或EEFL的最佳操作溫度為攝氏55度至75度，發(fā)光二極管最佳操作溫度為攝氏-10度至50度。如上所述，背光模塊上方區(qū)域的溫度將高于光源的最佳操作溫度，導(dǎo)致光源效能下降。然而，通過設(shè)置本發(fā)明所設(shè)置的熱阻隔件，將可有效地阻擋部分下端的熱空氣往上方區(qū)域移動(dòng)，使背光模塊內(nèi)所產(chǎn)生的熱不會全部累積在背光模塊上方區(qū)域，以達(dá)到背光模塊內(nèi)的光源表面溫度均勻度提升的目的。
圖9A及圖9B分別為先前技術(shù)未使用熱阻隔件，及本發(fā)明使用熱阻隔件，在相同條件下所測得背光模塊各位置的溫度分布數(shù)據(jù)圖；圖9C為對應(yīng)圖9B的背光模塊的實(shí)際架構(gòu)范例，詳細(xì)言之，圖9B所顯示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果基于32時(shí)液晶面板中的背光模塊，搭配EEFL光源所進(jìn)行其中熱阻隔件12c、12d及12e設(shè)置于光源11d及11e之間，熱阻隔件12c及12e與光源11d及11e排列方向介于平行及垂直間的特定角度(略呈30度至89度優(yōu)選)，本實(shí)施例所采行者約為45度，而熱阻隔件12d則大體與光源11d及11e平行；熱阻隔件12c、12d及12e的材料為聚氯乙烯(PVC)，厚度約為1厘米(0.2厘米至2厘米間的一般工藝所需厚度皆亦可行)。
溫度均勻度的定義為(最低溫度-最大溫度差)/最低溫度，如以圖9A所示進(jìn)行說明，溫度均勻度的計(jì)算方式為[坐標(biāo)(3，1)的最低溫度-(坐標(biāo)(5，3)的最高溫度-坐標(biāo)(3，1)的最低溫度)]/坐標(biāo)(3，1)的最低溫度＝[61.4-(73.5-61.4)]/61.4＝80％，而所有量測位置的溫度平均值為攝氏68.5度；如以類似的方式進(jìn)行對圖9B的說明，溫度均勻度為[坐標(biāo)(3，1)的溫度-(坐標(biāo)(5，3)的溫度-坐標(biāo)(3，1)的溫度)]/坐標(biāo)(3，1)的溫度＝[61.1-(71.9-61.1)]/61.1＝87％，而所有量測位置的溫度平均值為攝氏66.9度。因此，本發(fā)明的背光模塊溫度均勻度及實(shí)際量測到的實(shí)際均溫值，皆較現(xiàn)有的背光模塊者實(shí)質(zhì)上為佳，更趨近于光源最佳操作溫度；且若將配置有阻隔件12c、12d、12e后的背光模塊，與未設(shè)該等阻隔件的先前技術(shù)相比較，亦可顯見上方區(qū)域的實(shí)際測試溫度值的下降幅度(參圖9A及9B的圈注處)，遠(yuǎn)較其它區(qū)域明顯。
上述說明對應(yīng)用于液晶顯示器及其包含的背光模塊中的熱阻隔件組作相關(guān)描述及圖式說明，對于液晶顯示器中與本發(fā)明目的無關(guān)的其它元件詳細(xì)的構(gòu)造組成以及詳細(xì)的運(yùn)作原理，系不贅述。本發(fā)明所沿用的現(xiàn)有技藝，亦僅作重點(diǎn)式的引用，以助本發(fā)明實(shí)施方式的闡述。相關(guān)文字?jǐn)⑹黾皥D式，僅表達(dá)本發(fā)明的主要技術(shù)特征，并非用以精確反應(yīng)實(shí)際產(chǎn)品的使用狀態(tài)，亦非用以限制本發(fā)明的專利保護(hù)范圍。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)權(quán)利要求所為的變化、替代與修改，例如將熱阻隔結(jié)構(gòu)的尺寸、形狀、形成方式、位置及使用材料進(jìn)行變更等，均應(yīng)為本發(fā)明所應(yīng)保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種背光模塊，包含背板，該背板的上方形成有光源層；多個(gè)光源，以特定的排列方向，設(shè)置于該光源層中；及至少一熱阻隔件，至少部份設(shè)置于該光源層中，并與該些光源的排列方向形成至少一銳角。
2.如權(quán)利要求1所述的背光模塊，其中該至少一熱阻隔件完全設(shè)于該光源層中，并穿設(shè)于該多個(gè)光源之間。
3.如權(quán)利要求2所述的背光模塊，其中該至少一熱阻隔件完全設(shè)于該光源層中，并與至少部份該多個(gè)光源重疊。
4.如權(quán)利要求2所述的背光模塊，其中該至少一熱阻隔件完全設(shè)于該光源層中，并未與至少部份該多個(gè)光源重疊。
5.如權(quán)利要求1所述的背光模塊，其中該至少一銳角為30度至89度。
6.如權(quán)利要求1所述的背光模塊，其中該至少一熱阻隔件為至少一板狀結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求1所述的背光模塊，其中該至少一熱阻隔件具有多個(gè)凹陷，以用于容置該些光源。
8.如權(quán)利要求6所述的背光模塊，其中該至少一熱阻隔件的材料由飽和多元酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、乙烯龍PP、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙酯或強(qiáng)化不飽和多元酯的材料群所選出。
9.如權(quán)利要求6所述的背光模塊，其中該至少一熱阻隔件為金屬材料所制成。
10.一種液晶顯示器，包含液晶面板；以及如權(quán)利要求1所述的背光模塊，設(shè)置于該液晶面板的下方。
11.如權(quán)利要求10所述的液晶顯示器，還包括擴(kuò)散板，設(shè)置于該液晶面板以及該背光模塊之間。
12.如權(quán)利要求11所述的液晶顯示器，其中該至少一熱阻隔件與該擴(kuò)散板接觸。
13.如權(quán)利要求11所述的液晶顯示器，其中該至少一熱阻隔件與該擴(kuò)散板間形成間距。
全文摘要
本發(fā)明揭露一種具有較高燈管散熱效能的背光模塊及液晶顯示器，其包含至少一熱阻隔件，設(shè)置于背光模塊的背板上，并與背光模塊中多個(gè)光源的排列方向形成銳角。當(dāng)液晶顯示器被直立起來使用時(shí)，通過增加背光模塊內(nèi)熱空氣向上漂浮的阻斷能力，使背光模塊內(nèi)光源所產(chǎn)生的熱量，不會因急遽向上漂浮，而累積在背光模塊上端，從而達(dá)到背光模塊內(nèi)溫度均勻的目的，使光源效率增加，且各燈管間具有相同的壽命及均勻的工作效能。
文檔編號G02F1/133GK1844989SQ20061007749
公開日2006年10月11日 申請日期2006年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月28日
發(fā)明者王以靚, 陳宏鳴 申請人:友達(dá)光電股份有限公司