边缘型背光单元及其制造方法 本申请要求享有于 2010 年 7 月 14 日提交的第 10-2010-0067941 号韩国专利申请 的权益， 为了所有目的将该申请全部内容引入以供参考， 如同在此完全阐述一样。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 面。
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匀 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匀的。
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匀的。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匀的。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。
附图说明
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 ； 附图图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 111a、 下玻璃基板 111b、 以及在上玻璃基板 111a 和下玻璃基板 111b 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 111b 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 111b 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 111a 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 111a 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 111b 上。偏振板分别贴附 在上玻璃基板 111a 和下玻璃基板 111b 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 111a 和下玻璃基板 111b 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 (60×N)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 的光转换为均匀的 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 被均匀地涂布在金属托架 104 上， 以便改善散热效果。在均匀地涂 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 (SUS) 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 (ALCOSTA) 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 104a 的一端垂 直弯折。金属托架 104 的挡板 104c 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 104a 的长度短。由主体 104a、 侧壁 104b 和挡板 104c 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 104e 以大于 0°并且小于 90°的倾斜角， 从主 体 104a 的一端弯折。侧壁 104b 以所述倾斜角从第一拐角 104e 的一端弯折， 并且垂直于主 体 104a。第二拐角 104f 以所述倾斜角从侧壁 104b 弯折。挡板 104c 以所述倾斜角从第二 拐角 104f 弯折， 并且平行于主体 104a。侧壁 104b 的长度比主体 104a 的长度短。由主体
104a、 侧壁 104b、 挡板 104c、 第一拐角 104e 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 104a 弯曲。挡板 104c 从侧壁 104b 的 一端弯曲， 并且平行于主体 104a。侧壁 104b 的长度比主体 104a 的长度短。由主体 104a、 侧壁 104b 和挡板 104c 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 104c 的长度比主体 104a 的 长度短。挡板 104c 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 104c 的高度 h1。 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 h1 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 104c 的高度 h1。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 104a 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 104c 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 形成均匀的表面接触， 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℃， 在 其第二位置 LED PKG_B 大约为 67℃， 在其第三位置 LEDPKG_C 大约为 68℃。金属 PCB 在其 第一位置 PCB_A 大约为 61℃， 在其第二位置 PCB_B 大约为 62℃， 在其第三位置 PCB_C 大约 为 63℃。金属托架在其第一位置 Bracket_A 大约为 55℃， 在其第二位置 Bracket_B 大约为 55℃， 在其第三位置 Bracket_C 大约为 55℃。
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℃， 在其第二位置 LED PKG_B 大约为 57℃， 在其第三位置 LEDPKG_C 大约为 61℃。 金属 PCB 在其第一位置 PCB A 大约为 51℃， 在其第二位置 PCB_B 大约为 54℃， 在其第三位置 PCB_C 大约为 59℃。金属托架在其第一位置 Bracket_A 大约为 50℃， 在其第二位置 Bracket_B 大 约为 48℃， 在其第三位置 Bracket_C 大约为 50℃。
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℃， 金属 PCB 的平均 温度大约为 61.8℃， 金属托架的平均温度大约为 54.7℃。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℃， 金属 PCB 的平均温度大约为 55.2℃， 金属托架的平均 温度大约为 49.2℃。 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℃、 6.57℃和 5.43℃。即， 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匀地涂 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 热硬化剂形成均匀的表面接触， 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。