具有散热片的液晶显示装置 |
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申请号 | CN201410594806.8 | 申请日 | 2014-10-29 | 公开(公告)号 | CN104570439B | 公开(公告)日 | 2017-12-01 |
申请人 | 乐金显示有限公司; | 发明人 | 金元钟; 金原兑; | ||||
摘要 | 提供了一种具有防止 温度 升高的 散热 片的显示装置。所述显示装置包括: 液晶 显示面板 ;上面安装有多个发光 二极管 的 发光二极管 基板 ;设置于所述液晶显示面板下方并配置成将从所述发光二极管发射的光引导至所述液晶显示面板的导光板;和设置于所述导光板和所述发光二极管基板下方并配置成散发所述发光二极管产生的热量的 散热片 。 | ||||||
权利要求 | 1.一种显示装置,包括: |
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说明书全文 | 具有散热片的液晶显示装置技术领域背景技术[0004] 一般来说,背光装置分为两种,一种是灯设置于液晶面板的侧表面并给液晶层提供光的边缘型背光装置,另一种是灯直接从液晶面板的下侧提供光的直下型背光装置。 [0005] 边缘型背光装置设置于液晶面板的侧表面并通过反射片和导光板给液晶层提供光。因为可获得较薄的显示装置,所以这种边缘型背光装置主要用在需要较薄显示装置的笔记本电脑中。然而,因为在边缘型背光装置中产生光的灯设置于液晶面板的侧表面,所以边缘型背光装置很难应用于大尺寸电子装置,且因为通过导光板提供光,所以很难获得高亮度。因而,这种边缘型背光装置不适于用在近来用强光照射的大尺寸液晶电视中。 [0006] 因为灯产生的光直接提供给液晶层,所以直下型背光装置不仅应用于大尺寸液晶面板,而且由于其高亮度还应用于制备液晶电视的液晶面板。 [0007] 同时,作为背光装置的灯,主要使用诸如作为一种自发光器件的发光二极管(LED)这样的光源,而不是荧光灯。因为这种发光二极管(LED)发射单色光,即红光(R就),绿光(G)和蓝光(B),所以当这种发光二极管(LED)应用于背光装置时具有色再现性好且可降低驱动功率的优点。 [0008] 图1是图解根据现有技术的设置有具有LED的背光装置的液晶显示装置(LCD)的结构的剖面图。 [0009] 如图1中所示,LCD包括:液晶面板10,液晶面板10包括第一基板1、第二基板3和设置于第一基板1与第二基板3之间的液晶层(未示出),并配置成当被从外部施加信号时呈现图像;设置于液晶面板10的下方并在其一侧的LED基板32,LED基板32上面有发射光的多个LED 34;设置于液晶面板10的下方并与LED基板32相对、配置成引导从LED 34发射的光且将光提供给液晶面板10的导光板35;设置于液晶面板10与导光板35之间并包括扩散片38a以及棱镜片38b和38c的光学片38,扩散片38a以及棱镜片38b和38c扩散和会聚从导光板35引导且被提供给液晶面板10的光;设置于导光板35下方并配置成反射被引导至导光板35的下侧的光的反射片36;容纳反射片36、导光板35、光学片38和LED基板32的下盖40;与下盖40结合且其中安装反射片36、导光板35、光学片38和LED基板32并在其上设置液晶面板10的引导板42;以及与引导板42结合并配置成将液晶面板10安装于下方的上盖46。 [0011] 下盖40配置成组装包括反射片36、导光板35、光学片38和LED 34的背光装置,下盖40的侧壁从底部向上延伸,从而可将背光装置的部件定位以进行组装。上盖46与引导板42和下盖40结合,以将液晶面板10和背光装置安装在它们之中。 [0012] 在这种现有的液晶显示装置中,LED基板32设置于导光板35的至少一侧,且在LED基板32上设置有多个LED 34,从而从LED 34发射的光入射到导光板35的侧表面,即光入射表面且之后被提供给液晶面板10。 [0013] 同时,LED被公认为是比荧光灯产生更多热量的装置。因而,当LED 34用作背光装置的光源时,与使用荧光灯的情形相比,液晶显示装置的温度升高,从而LED 34的寿命缩短,导光板和光学片变形,或者液晶面板10的液晶层劣化,最终导致故障产品。为此,当LED 34用作背光装置的光源时,必须通过将LED 34产生的热量迅速散发到外部来防止液晶显示装置的温度升高。 [0014] 在如图1所示的现有液晶显示装置中,LED基板32由具有设置区域的金属板形成,由软性膜制成的柔性印刷电路(FPC)(未示出)贴附到由金属制成的LED基板32的一端,从而LED 34与外部电源电连接。此外,下盖40、引导板42和上盖46由具有高热传导率的金属形成[0015] 因而,在这种现有的液晶显示装置中,通过LED基板32、下盖40、引导板42和上盖46散发LED 34产生的热量,从而可防止液晶显示装置的温度升高。 [0016] 然而,具有图1中所示这种结构的液晶显示装置是主要用在诸如TV或笔记本电脑这样的电子装置中的大尺寸显示装置,用在诸如移动电话这样的便携装置中的小尺寸显示装置具有与图1的显示装置不同的结构。 [0017] 图2是图解根据现有技术的小尺寸液晶显示装置的剖面图。图2的小尺寸液晶显示装置的结构和大尺寸液晶显示装置的结构彼此相似,但在LED 34和LED基板32的组装工艺中不同。因而,为了清楚起见,将省略对具有相同结构的相同元件的描述。 [0018] 在此,在图1和图2的液晶显示装置中,引导板的形状彼此不同,但可根据液晶面板的尺寸和其他部件的组装以各种形式和形状制造引导板。为了清楚起见将省略其他形状。此外,在图2的小尺寸液晶显示装置中,去除了上盖,但如果需要可以组装上盖。 [0019] 如图2中所示,多个LED 34设置于导光板35的一侧,以面对导光板35的光入射表面。在此,多个LED 34安装于LED基板32上。在图1所示的大尺寸液晶显示装置中,LED基板32设置在导光板35的一侧并在导光板35与引导板42之间,从而LED基板32的安装表面与下盖40或引导板42接触。相反,在图2所示的小尺寸液晶显示装置中,LED基板32设置于导光板35和引导板42的上表面上,从而LED基板32的安装表面面对向下的方向,即面对底盖40,只有LED 34设置在导光板35与引导板42之间。 [0020] LED基板32设置于导光板35和引导板42的上表面上的原因是为了使液晶显示装置的尺寸最小化。因为这种小尺寸液晶显示装置主要用在通讯装置中,所以需要将装置的尺寸和重量最小化。因而,与大尺寸液晶显示装置相比,为了使液晶显示装置的尺寸最小化,以图2中所示的方式制造液晶显示装置。 [0021] 因此,在图1所示的大尺寸液晶显示装置中,因为具有相对大面积的LED基板32的后表面与下盖40或引导板42接触,所以在LED 32产生热量的情形中,热量通过LED基板32传到至下盖40或引导板42,因而被散发到外部。相反,在图2所示的小尺寸液晶显示装置中,因为LED基板32的安装表面的一部分与引导板42的上表面接触,不与下盖40接触,所以散热效率降低。 [0022] 而且,在图1所示的大尺寸液晶显示装置中,使用由金属制成的LED基板32,而在图2所示的小尺寸液晶显示装置中,因为LED 34直接安装在具有较低导热效率的柔性印刷电路(FPC)上,所以LED 34产生的热量基本上不能通过FPC和引导板42散发到外部。这会导致不能防止小尺寸液晶显示装置的LED 34中的温度升高的问题。 发明内容[0023] 因此,本发明的一个方面是提供一种设置有散热片来顺利地散发热量并因而防止温度升高的显示装置。 [0024] 为了实现这些和其他优点并根据本发明的目的,如在此具体和概括描述的,提供了一种显示装置,包括:液晶显示面板;上面有多个发光二极管(LED)的发光二极管(LED)基板;位于所述液晶显示面板下方以将来自所述发光二极管(LED)的光引导至所述液晶显示面板的导光板;和位于所述导光板和所述发光二极管(LED)基板下方以散发所述发光二极管(LED)产生的热量的散热片。 [0025] 所述发光二极管(LED)基板可由塑料膜制成,上面安装所述发光二极管(LED)的安装表面可布置在所述导光板和所述引导板的部分区域处,且所述发光二极管(LED)可设置于所述导光板与所述引导板之间。 [0026] 所述散热片可由石墨或金属制成,根据所述发光二极管(LED)的排列结构、所述液晶面板的面积以及所述下盖的材料和厚度,或者其中安装有易受热量影响的部件的区域或用户经常接触的区域来确定所述散热片的形状。 [0027] 根据本发明的一个方面,具有下述优点,即通过提供设置于导光板和发光二极管(LED)基板下方并配置成有效散发发光二极管(LED)产生的热量的散热片,可防止液晶显示装置的温度升高。 [0028] 本发明适用的其他范围从之后给出的详细描述将更加显而易见。然而,应当理解,仅通过举例说明的方式给出了表示本发明优选实施方式的详细描述和具体实施例,因为根据所述详细描述,在本发明的精神和范围内的各种变化和修改对于本领域技术人员来说是显而易见的。附图说明 [0030] 在附图中: [0031] 图1是图解现有技术的大尺寸液晶显示装置(LCD)的结构的剖面图; [0032] 图2是图解现有技术的小尺寸液晶显示装置(LCD)的结构的剖面图; [0033] 图3是图解根据本发明实施方式的LCD的结构的分解透视图; [0034] 图4是图解根据本发明实施方式的LCD的结构的剖面图; [0035] 图5是图解根据本发明实施方式的石墨散热片的结构的示图; [0036] 图6是图解根据本发明实施方式的金属散热片的结构的示图; [0037] 图7A是图解现有技术的液晶显示装置(LCD)的热量分布的示图; [0038] 图7B是图解根据本发明实施方式的其中应用石墨散热片的液晶显示装置(LCD)的热量分布的示图; [0039] 图7C是图解根据本发明实施方式的其中应用金属散热片的液晶显示装置(LCD)的热量分布的示图。 具体实施方式[0040] 图3是图解根据本发明实施方式的液晶显示装置(LCD)的结构的分解透视图,图4是图解根据本发明实施方式的组装后的液晶显示装置的结构的剖面图。 [0041] 如图3和4中所示,液晶显示装置包括液晶面板110和背光装置。液晶面板110包括第一基板101、第二基板103以及形成在第一基板101与第二基板103之间的液晶层(未示出),液晶面板110配置成在接收外部信号时在其上呈现图像。 [0042] 背光装置可包括:设置于液晶面板110的下方并在其一侧的多个发光二极管(LED)134,这些发光二极管(LED)134配置成发射光,设置于液晶面板110下方并配置成引导从LED 134发射的光且将光提供给液晶面板110的导光板135,包括扩散片138a以及棱镜片138b和 138c的光学片138,扩散片138a以及棱镜片138b和138c设置在液晶面板110与导光板135之间并配置成扩散和会聚由导光板135引导且被提供给液晶面板110的光,设置于导光板135下方并配置成反射被引导至导光板135的下侧的光的反射片136,以及设置在反射片136上并配置成散发LED 134产生的热量的散热片152。 [0043] 在此,在附图中,尽管LED 134设置于导光板135的一侧,光被是导光板135的一侧表面的光入射表面引导至液晶面板110,但LED 134可设置于导光板135的两侧,从而光可被是导光板135的两个侧表面的两个光入射表面引导至液晶面板110。 [0044] 背光装置的反射片136、导光板135和光学片138被容纳在下盖140中,且之后通过将下盖140和引导板142彼此结合来对它们进行组装。 [0045] 液晶面板110被放置在引导板142的上表面上。引导板142形成为矩形,液晶面板110的边缘区域位于引导板142上,从而液晶面板110和背光装置被彼此组装,由此完成了液晶显示装置的制备。 [0046] 尽管图中未示出在液晶面板110的上表面上用于结合下盖140和引导板142的结合部件,但可在液晶面板110的上边缘区域上设置上盖,从而上盖与下盖140和引导板142结合,由此实现液晶面板10和背光装置的组装。 [0047] 尽管未示出,但在第一基板101上沿水平方向和垂直方向形成有多条栅极线和数据线,从而界定出多个像素区域。在每个像素区域中形成有薄膜晶体管(TFT),即开关元件,并在像素区域上形成有像素电极。TFT包括与栅极线连接的栅极电极、层叠在栅极电极上并由非晶硅形成的半导体层、以及形成在半导体层上并与数据线和像素电极连接的源极电极和漏极电极。 [0048] 第二基板102包括由实现红色、绿色和蓝色的多个子滤色器组成的滤色器以及用于彼此界定子滤色器并阻挡透过液晶层的光的黑矩阵。 [0049] 如上所述构造的第一基板101和第二基板102通过形成在图像显示区域的外围区域中的密封剂(未示出)以相对的方式贴合,从而组成液晶面板,可通过形成在第一基板101或第二基板102上的贴合标记(未示出)完成第一基板101和第二基板102的贴合。 [0050] 尽管未示出,但第一偏振片和第二偏振片分别贴附到第一基板101和第二基板102,以使输入和输出液晶面板110的光偏振,从而呈现图像。 [0051] 导光板135配置成将从LED 134输入的光引导至液晶面板110,其中入射到导光板135的一个侧表面的光在被导光板135的上表面和下表面反射之后传输到其他侧表面,然后输出到外部。在此,导光板135形成为矩形的平行六面体形状,并可在其下表面处包括用于扩散入射光的图案或沟槽。 [0052] 光学片138配置成提高从导光板135输出的光的效率,并将光提供给液晶面板110。光学片138包括配置成扩散从导光板135输出的光的扩散片138a、以及配置成会聚由扩散片 138a扩散的光以给液晶面板110提供均匀光的第一棱镜片138b和第二棱镜片138c。在此,扩散片138a被制备成单片,但棱镜片被制备成在X和Y轴方向上彼此交叉的第一棱镜片138b和第二棱镜片138c,从而光可在X和Y轴方向上折射,由此提高光的准直传播特性。 [0053] 作为LED 134,可使用每个都发射单色光的红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)LED或者发射白光的LED。 [0054] 在使用发射单色光的LED的情形中,R,G和B的单色光LED以预定间隔交替设置,从而从LED发射的单色光混合成白光,然后被提供给液晶面板110,而在使用发射白光的LED的情形中,多个LED以预定间隔设置,从而给液晶面板提供白光。 [0055] 在此,白光LED包括发射蓝色光的蓝色LED和吸收蓝色单色光、由此发射黄色光的荧光物质,从而从蓝色LED发出的蓝色单色光和从荧光物质发射的黄色单色光彼此混合,然后作为白光提供给液晶面板110。在附图中,LED设置于导光板135的一侧,但可设置于导光板135的两侧。 [0056] LED 134安装在由柔性膜制成的LED基板132上。LED基板132以下述方式配置,即安装LED的安装表面朝下,且LED基板132放置在导光板135和引导板142的部分区域上。LED 134设置在导光板135与引导板142之间的空间中,给导光板135的入射表面提供光。 [0057] 尽管未示出,但LED基板132与外部驱动电路连接,以给LED控制器提供信号和电力,由此通过输入信号驱动LED 134。在此,由柔性膜制成的LED基板132包括与其连接的柔性电路板,该柔性电路板与外部驱动电路连接。在柔性电路板的上表面和/或下表面上形成有信号配线,从而来自驱动电路的信号可通过信号配线输入至LED基板132。 [0058] 设置于导光板135下方的反射片136配置成反射从LED 134入射并向导光板135的下部传播的光,并将光提供给液晶面板110。反射片136形成为具有与导光板135的下表面相似的形状,并反射来自导光板135的下表面的所有光。此外,如图3中所示,反射片136可配置成延伸到除设置有LED的侧表面之外的其他三个侧表面,以反射从导光板135的三个侧表面输出的光。在LED 134设置于导光板135的两侧的情形中,反射片136可延伸到导光板135的两侧。 [0059] 在反射片136下方设置有散热片152。散热片152配置成散发LED 134产生的热量,以防止液晶显示装置的温度升高。如图中所示,散热片152形成在导光板135的整个表面的下方以及多个LED 134的下方,以散发热量。 [0060] 因为由金属制成的下盖140设置于散热片152的下方并与散热片152接触,所以LED 134产生的热量通过散热片152传递到下盖140,然后被散发到外部。 [0061] 下盖140包括位于散热片152下方的底表面以及用于固定导光板135的侧表面和LED基板132的后表面的侧壁表面,反射片136、导光板135、光学片138等容纳在下盖140中,从而制成背光装置。此外,外部驱动单元(未示出)设置在下盖140的外侧,以给液晶面板110和LED 134施加信号。 [0062] 引导板142与下盖140结合,从而引导板142的上表面包围液晶面板110的光学片138的边缘以及下盖140的侧表面。液晶面板110安装在引导板142的上表面上,以组装液晶面板110。尽管未示出,但上盖可覆盖液晶面板110的外围区域。 [0063] 在如上所述构造的小尺寸液晶显示装置中,因为LED 134安装在由具有非常低的导热率的塑料膜形成的LED基板132上,且LED基板132位于引导板142和导光板135的上表面上,所以LED基板132以最小的面积接触具有良好导热率的引导板142。因而,LED 134产生的热量很难通过LED基板132散发出去。 [0064] 然而,根据本发明的实施方式,通过在背光装置下方设置散热片152,可将LED 134产生的热量散发出去。因为散热片152以宽广的面积接触由金属制成的下盖140,所以LED 134产生的热量可通过下盖140顺利地散发出去。 [0065] 尽管在附图中散热片152形成为具有与导光板135相似的形状,但可根据各种因素,如LED 134排列的形状、下盖140的材料等来确定散热片152的形状。通过散热防止液晶显示装置的温度升高的原因是因为热量对液晶显示装置的各部件产生负面影响,或者用户由于温度升高感到不悦。因而,虽然整体降低液晶显示装置的温度很重要,但通过在液晶显示装置的整个区域上分散热量来去除温度快速升高的局部区域,或降低其中安装有易受热量影响的主要部件的区域和其中用户经常接触的区域(例如在打电话过程中用户的面部接触的部分)处的温度也很重要。因此,可通过根据需要设计散热片152的形状来控制LED 134产生的热量的传导路径,由此获得理想的效果。 [0066] 散热片152可由石墨形成。石墨是通过在隔绝空气的条件下高温(2500-3000℃)将碳烧结大约两周获得的稳定六边形结构,其表现出出色的导热率、耐热性和耐腐蚀性。一般来说,石墨具有2倍于钢、1/3倍于铜和2/3倍于铝的导热率。 [0067] 由石墨制成的散热片152可形成为粘结型石墨散热片或非粘结型石墨散热片。 [0068] 不使用粘结剂而将非粘结型石墨散热片152设置在反射片136与下盖140之间,并通过机械力将其强制地挤压在反射片136与下盖140之间,由此散发LED 134产生的热量。 [0069] 如图5中所示,粘结型石墨散热片152包括石墨片152a、涂覆到石墨片152a的一个表面的耐热粘结剂152b、以及贴附到耐热粘结剂152b的各向异性膜152c。 [0070] 现在描述将散热片152贴附到反射片136和LED 134的工艺。当在从散热片152去除各向异性膜152c之后使用耐热粘结剂152b将散热片152贴附到反射片136和LED 134时,石墨片152a通过耐热粘结剂152b紧密地贴附到反射片136和LED 134而在之间没有任何空气间隙,从而LED 134产生的热量通过石墨片152a被顺利散发,不会由于空气间隙造成损失,由此提高了散热效率。 [0072] 一般来说,铜被公认为是具有良好导热率的材料,但由于其延展性而很难保持其形状。然而,在本发明的实施方式中,因为具有良好强度的不锈钢片贴附到具有良好导热率的铜片的两侧,所以可防止铜片152d弯曲。 [0073] 在此,铜片152d可形成为具有0.03-0.05mm的厚度,第一和第二不锈钢片152e和152f可形成为各自具有0.02-0.04mm的厚度。优选地,铜片152d形成为具有0.04mm的厚度,第一和第二不锈钢片152e和152f形成为各自具有0.03mm的厚度。 [0074] 此外,尽管图中未示出,但散热片152可由铜片152d和形成在铜片152d上表面上的不锈钢片152e组成,铜片152d的下表面可直接贴附到由不锈钢形成的下盖140上,从而散热片152的厚度可最小化。 [0075] 图7A,7B和7C是分别图解通过热成像照相机测量的液晶显示装置的热量分布的示图,其中图7A图解了图2中所示的现有液晶显示装置的热量分布;图7B图解了根据本发明实施方式的其中应用石墨片作为散热片的液晶显示装置的热量分布;图7C图解了根据本发明实施方式的其中应用不锈钢片作为散热片的液晶显示装置的热量分布。 [0076] 首先,注意到如图中所示,在所有液晶显示装置中,在其中安装有LED的区域(图中液晶显示装置的下部)具有最高的温度,随着远离该区域,温度变低。 [0077] 在图2所示的液晶显示装置的情形中,在其中安装有LED的区域处的最高温度为40.9℃,随着远离该区域,温度变低。此外,在根据本发明实施方式的采用石墨散热片的液晶显示装置中,在其中安装有LED的区域处的最高温度为37.05℃,随着远离该区域,温度变低。因而,在采用石墨散热片的液晶显示装置的情形中,最高温度对应于现有液晶显示装置的最高温度的90.5%。 [0078] 此外,在根据本发明的液晶显示装置之中采用金属散热片的液晶显示装置的情形中,在其中安装有LED的区域处的最高温度为35.4℃,随着远离该区域,温度变低。因而,在采用金属散热片的液晶显示装置的情形中,最高温度对应于现有液晶显示装置的最高温度的86.6%。 [0079] 如上详细所述,注意到因为最高温度低于现有技术的最高温度,所以可通过散热片顺利地散发LED产生的热量。 [0080] 同时,在上面的描述中,使用特定结构描述了本发明的实施方式,但并不限于此。例如,在该详细描述中,描述了其中在图2所示的小尺寸液晶显示装置中,LED基板由柔性膜形成并设置在导光板和引导板的上表面上的例子,但并不限于此,本发明可应用于图1中所示的大尺寸液晶显示装置。尽管在图1所示的大尺寸液晶显示装置中,LED基板由金属形成并与下盖和引导板接触,从而可顺利地散发热量,但通过在反射片和LED基板的下表面上设置散热片可更大地提高散热效率。 [0081] 前述的实施方式和优点仅仅是示例性的,并不解释为限制本发明。本发明的教导很容易应用于其他类型的装置。本说明书意在举例说明,并不限制权利要求的范围。一些替换、修改和变化对于本领域技术人员来说是显而易见的。这里所公开的典型实施方式的特征、结构、方法和其他特性可以以各种方式组合,从而获得附加和/或可选择的典型实施方式。 [0082] 因为在不脱离其特性的情况下目前的特征可以以多种方式组合,所以应当理解,上述的实施方式并不限于前述说明书的任何细节,除非另有说明,而是应当在所附权利要求定义的范围内广义地解释,因此意在由所附的权利要求包含落在权利要求的边界和范围,或者这种边界和范围的等同范围内的所有变化和修改。 |