УСТРОЙСТВО ПОДСВЕТКИ И УСТРОЙСТВО ПЛОСКОГО ДИСПЛЕЯ, ИСПОЛЬЗУЮЩЕЕ ЕГО Российский патент 2011 года по МПК F21V8/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству подсветки, в частности к устройству с боковой подсветкой, применяющему точечный источник света.

Уровень техники

В несветящихся устройствах дисплеев, таких как устройствах жидкокристаллических дисплеев, в большинстве случаев представлены так называемые устройства подсветки, которые освещают панели дисплеев сзади. Эти устройства подсветки делятся на типы прямой подсветки, боковой подсветки, плоскостной источник света и т.п., и тип с боковой подсветкой сейчас часто устанавливается на более тонкие и легкие устройства дисплеев.

В устройствах боковой подсветки свет из источника света направлен в пластину световода через ее боковую поверхность, и создан для передачи света в пластину световода с помощью полного отражения; в дополнение свет частично отражается от отражающего листа, установленного на задней поверхности пластины световода; таким образом, свет выходит через основную поверхность пластины световода для того, чтобы выполнять роль плоского источника света, освещая, таким образом, заднюю поверхность панели дисплея.

Источники света, даже лампы с холодным катодом, которые являются линейными источниками света, обычно используются, с растущим вниманием к окружающей среде в наши дни, СИДы (светоиспускающие диоды), которые являются точечными источниками света, стали использоваться чаще.

Эффективность светового излучения СИД устройств, тем не менее, составляет сейчас около 10%, это означает, что остальные 90% света, которые они испускают, рассеивается как тепло. С другой стороны, известно, что эффективность светового излучения СИД устройства понижается с ростом температуры. В соответствии с одним расчетом, при росте температуры на 1°C, эффективность светового излучения понижается приблизительно на 1%.

Соответственно, если тепло, выработанное СИД устройством, остается неиспользуемым, тепло, выработанное самим СИД устройством, снижает эффективность светового излучения и укорачивает срок службы. В частности, когда увеличенное число СИДов установлено для того, чтобы достичь высокой яркости в устройствах подсветки, общее количество тепла, выработанного СИДами, будет очень большим; делая, таким образом, значительной вышеозначенную проблему.

Таким образом, например, предлагается технология (например, Патентные документы 1 и 2), в соответствии с которой, кроме монтажного проводника для СИД, рассеивающий тепло проводник установлен на монтажной плате, и в дополнение, контейнер, образующий СИД, подключен к рассеивающему тепло проводнику с помощью изоляционного клеящего вещества для проводимости тепла, выработанного СИД устройством, в рассеивающий тепло проводник, сформированный на монтажной плате с помощью контейнера и клеящего вещества, с тем, чтобы рассеивать тепло из него в воздух.

Патентный документ 1: JP-A-2005-283852, Публикация.

Патентный документ 2: JP-A-2006-11239, Публикация.

Сущность изобретения

Проблемы, решаемые изобретением

Тем не менее, когда электродные вводы СИД смонтированы на монтажной плате, используется проводящий адгезив, такой как припой. Таким образом, когда для скрепления СИД контейнера и монтажной платы используется изоляционное клеящее вещество, как в предложенной технологии, описанной выше, необходимо использовать два типа адгезива. Таким образом, предложенная технология требует по меньшей мере один дополнительный процесс для нанесения адгезива в монтажной плате, возможно, усложняя процесс и, таким образом, снижая продуктивность.

Принимая во внимание эти стандартные проблемы, задачей настоящего изобретения является обеспечение, без усложнения процесса изготовления, устройства подсветки, которое может эффективно рассеивать тепло, выработанное устройством, излучающим свет, и которое, таким образом, предлагает высокую эффективность излучения света и большой срок службы.

Другой задачей настоящего изобретения является обеспечение устройства источника света, которое имеет точечный источник света, смонтированный на гибкой печатной плате, но, тем не менее, сформированный таким образом, что источник точечного света не отделяется от гибкой печатной платы при изгибе и т.п.

Еще одной задачей изобретения является обеспечение недорогого устройства плоского дисплея, которое стабильно предлагает улучшенное качество изображения дисплея.

Средства для решения проблемы

Устройство подсветки включает в себя пластину световода и множество точечных источников света, смонтированных на гибкой печатной плате, расположенной рядом с боковой поверхностью пластины световода.

В этом устройстве подсветки точечный источник включает в себя полупроводниковое светоизлучающее устройство, металлический сердечник, собранный с полупроводниковым устройством, и электродный ввод, при этом часть металлического сердечника выступает со стороны монтажной поверхности. Гибкая печатная плата включает в себя монтажный проводник, соединенный с электродным вводом точечного источника света и рассевающий тепло проводник, соответствующий точечному источнику света и отделенный от смежного рассеивающего тепло проводника так, чтобы не было проводимости от одного другому. Более того, электродный ввод точечного источника света и монтажного проводника гибкой печатной платы скреплены вместе с помощью проводящего адгезива; металлический сердечник точечного источника света и рассеивающий тепло проводник гибкой печатной платы скреплены вместе с помощью проводящего адгезива.

В данной случае, с целью предотвращения отделения точечного источника света от гибкой печатной панели, когда гибкая печатная панель изогнута и т.п., предпочтительно, чтобы два рассевающих свет смежных проводника были отделены друг от друга посередине между двумя смежными точечными источниками света.

Более того, предпочтительно, чтобы слой белой смолы был сформирован на монтажной поверхности гибкой печатной платы.

Кроме того, в устройстве плоского дисплея, включающем в себя панель дисплея и устройство подсветки, установленное со стороны задней поверхности панели дисплея, предпочтительно, чтобы применялось устройство подсветки, как описанное выше. То есть устройство плоского дисплея, которое включает в себя устройство подсветки, как описано выше, и панель дисплея, получающую свет, излучаемый устройством подсветки, можно также назвать относящимся к настоящему изобретению.

Преимущества изобретения

В устройстве подсветки в соответствии с настоящим изобретением с использованием гибкой печатной платы (ГПП) в качестве монтажной платы достигается легкий вес, и по сравнению с обычными устройствами, в которых используется монтажная плата, сформированная из стеклопластика на основе эпоксидной смолы или чего-либо наподобие, достигнуты высокие свойства рассеивания тепла.

Более того, металлический сердечник точечного источника света и соответственный рассеивающий тепло проводник, скреплены вместе с помощью одного и того же проводящего адгезива, используемого для монтажа точечных источников света; таким образом, без дополнительного производственного процесса, устройство подсветки может быть произведено без снижения эффективности производства. В дополнение, несмотря на то, что металлический сердечник и рассеивающий тепло проводник скреплены вместе с помощью проводящего адгезива, два смежных рассевающих тепло проводника отделены друг от друга так, чтобы не было проводимости между ними; таким образом, не возникнет короткое замыкание.

Более того, когда два смежных рассеивающих тепло проводника существенно отделены друг от друга, посередине между двумя смежными точечными источниками света, даже когда гибкая печатная плата изогнута и т.п., точечный источник света с меньшей вероятностью отделится от гибкой монтажной платы.

Более того, когда слой белой смолы сформирован на монтажной поверхности гибкой печатной платы, свет, излученный от точечного источника света, затем отражается слоем белой смолы, повышая эффективность освещения.

Более того, в устройстве плоского дисплея, при применении устройства подсветки, как описано выше, в качестве его устройства подсветки, может быть достигнуто снижение стоимости и улучшение стабильности качества изображения дисплея.

Краткое описание чертежей

ФИГ.1 - схематический вид, изображающий устройство плоского дисплея в качестве одного варианта осуществления настоящего изобретения.

ФИГ.2 - схематический вид сечения СИД.

ФИГ.3 - вид сверху, изображающий конфигурацию проводников на ГПП.

ФИГ.4 - вид сверху ГПП, показанной на ФИГ.3, с СИДами и соединителем, смонтированным на ней.

ФИГ.5A - диаграмма, изображающая пример, в котором появляется дефект, когда ГПП с СИДами, установленными на ней, изогнута.

ФИГ.5B - диаграмма, изображающая пример, в котором не появляется дефект, когда ГПП с СИДами, установленными на ней, изогнуты.

ФИГ.6 - вид сверху, изображающий другую конфигурацию проводников на ГПП.

Список символов обозначения

1 Жидкокристаллическая панель (панель дисплея)

2 Устройство подсветки

3 СИД (точечный источник света)

4 ГПП (гибкая печатная плата)

32 СИД устройство (полупроводниковое устройство, излучающее свет)

31 Металлический сердечник

33a, 33b Электродные вводы

42 Монтажный проводник

43 Рассеивающий тепло проводник

44 Рассеивающий тепло проводник

Наилучший вариант осуществления изобретения

Устройство подсветки и устройство плоского дисплея будет описано здесь со ссылками на прилагающиеся чертежи. Тем не менее, следует понимать, что эти варианты осуществления не подразумеваются, как ограничивающие настоящее изобретение каким-либо образом.

ФИГ.1 представляет собой схематичное сечение, показывающее пример устройства жидкокристаллического дисплея (устройства плоского дисплея) и устройства подсветки. Как показано на ФИГ.1, устройство жидкокристаллического дисплея включает в себя устройство 2 подсветки и жидкокристаллическую панель 1.

В устройстве 2 подсветки нижняя коробчатая рама (рамочный корпус) 21b, открытый на верхней и нижней сторонах, оборудован задним металлическим листом 26 так, чтобы покрыть отверстие с нижней стороны. На заднем металлическом листе 26 оборудована коробчатая пластина световода 22.

На обратной поверхности пластины 22 световода оборудован отражающий лист 24; на лицевой поверхности пластины 22 световода, оборудованы три оптических листа 25. На внутренней стенке нижней рамы 21b, которая обращена к боковой поверхности пластины 22 световода, ГПП (гибкая печатная панель) 4 - имеющая множество СИДов (точечных источников света) 3, смонтированных на ней с предварительно определенным интервалом в направлении длины зафиксирована двусторонним адгезивом b, ГПП 4 расположена внутри отражающей кассеты C, имеющей прямоугольное сечение с открытой частью, обращенной на боковую поверхность пластины 22 световода. Структуры СИД 3 и ГПП 4 будут описаны позднее.

Верхняя рама (рамочный корпус) 21a, имеющая открытую часть, сформированную в ней для того, чтобы пропускать свет, выходящий от пластины 22 световода, установлена так, чтобы покрывать отверстие верхней поверхности нижней рамы 21b; с помощью верхней рамы 21a и нижней рамы 21b, задний металлический лист 26, отражающий лист 24, пластина 22 световода и оптические листы 25 удерживаются вместе.

С другой стороны, в жидкокристаллической панели 1, жидкий кристалл (не изображено) герметично закрыт между парой стеклянных подложек 11 и 12, размещенных отдельно и напротив друг друга. Наружная кромочная часть стеклянной подложки 12 вытягивается наружу за стеклянную подложку 11 и, на этой вытянутой части, сформировано большое количество электродных вводов (не изображено), которые прикладывают напряжения к пиксельным электродам, сформированным на поверхности стеклянной подложки 12. На лицевой и обратной поверхностях жидкокристаллической панели 1 оборудованы поляризирующие пластины 13a и 13b соответственно.

На ступенчатой части 28, сформированной вокруг края открытой части верхней рамы 21a устройства 2 подсветки, размещена периферийная часть жидкокристаллической панели 1. Оправа 5 покрывает эту периферийную часть жидкокристаллической панели 1; оправа 5 и верхняя и нижняя рамы 21a и 21b скреплены вместе так, что жидкокристаллическая панель 1 и устройство 2 подсветки соединены так, чтобы составлять устройство жидкокристаллического дисплея.

ФИГ.2 представляет собой схематичный вид, показывающий структуру СИД 3 как точечного источника света. СИД 3, показанный на ФИГ.2, включает в себя металлический сердечник 31, сформированный из металла, такого как Cu и Al, устройство СИД (полупроводниковое устройство, излучающее свет) 32 закреплено на верхней поверхности металлического сердечника 31 с помощью проводящего адгезива (не изображен), на основе смолы, и пара элетродных вводов 33a и 33b, размещенных на противоположных местах поперек металлического сердечника 31, отдельно от металлического сердечника 31.

Электродный ввод 33a и металлический сердечник 31 соединены с помощью соединительного провода W₁; электродный ввод 33b и электрод верхней поверхности (не изображено) устройства СИД 32 соединены с помощью соединительного провода W₂. Периферийная часть металлического сердечника 31 и часть пары электродов 33a и 33b спаяны с помощью изоляционной смолы 34. На верхней поверхности металлического сердечника 31, устройство СИД 32 спаяно светопрозрачной смолой 35 в форме купола; здесь светопрозрачная смола 35 в форме купола также функционирует как линза.

На ФИГ.2 сердечник 31 сформирован только со стороны нижней поверхности СИД 3. Это, тем не менее, не ограничено; сердечник 31 может тянуться ближе боковой поверхности изоляционной смолы 34. Это увеличивает площадь поверхности сердечника 31 и, таким образом, увеличивает площадь, которая может рассеивать тепло. Более того, это является предпочтительным, потому что сердечник 31 тогда размещается не только на стороне нижней поверхности СИД 3, которая, как следствие, является его стороной, более близкой к ГПП 4, но также на испускающей свет стороне СИД, и таким образом, тепло рассеивается как на стороне нижней поверхности, так и на излучающей свет стороне СИД 3.

Как будет описано дальше, в СИД 3, часть пары электродных вводов 33a и 33b нижняя поверхность металлического сердечника 31 выдается наружу и выступает через изоляционную смолу 34.

ФИГ.3 представляет собой вид сверху, показывающий пример ГПП 4. ГПП 4 включает в себя гибкую основу 41 ГПП в форме ленты, монтажный проводник 42 и рассеивающий тепло проводник 43, сформированный на поверхности основы 41 ГПП. Следует отметить, что монтажный проводник 42 и рассеивающий тепло проводник 43 отделены друг от друга на предварительно определенный интервал.

В монтажном проводнике 42 сформированы области (заштрихованные прямоугольные части на фигуре), к которым прикреплены электродные вводы каждого СИД; в рассеивающем тепло проводнике 43 сформирована область (заштрихованная круглая часть на фигуре), к которой прикреплен металлический сердечник каждого СИД. Между рассеивающими тепло проводниками 43 и 43, соответственных различных СИДов, сформирован интервал, так, что не было проводимости от одного к другому.

Когда СИД 3 установлен на ГПП 4, описанной выше, в области (заштрихованные области на фигуре), к которым прикреплены электродные вводы 33a и 33b и металлический сердечник 31 СИД 3, сразу с помощью трафаретной печати или чего-то похожего наносится проводящий адгезив, такой как припой. Как показано на ФИГ.4 (вид сверху, показывающий ГПП 4 с СИД 3 и соединителем C, смонтированным на нем), СИД 3 смонтирован в предварительно определенном положении на ГПП 4 и закреплен с помощью проводящего адгезива (не изображено). (Следует заметить, что соединитель C установлен к части, к которой подается внешнее питание).

Для закрепления электродных вводов 33a и 33b металлического сердечника 31 СИД 3 на ГПП 4, обычно используется два типа адгезива: проводящий адгезив и изоляционный адгезив. Таким образом, требуется два процесса, каждый для нанесения одного адгезива на ГПП. Однако в соответствии с настоящим изобретением может быть использован один и тот же проводящий адгезив; таким образом, адгезив может быть нанесен в одном процессе, повышая тем самым производительность.

Для повышения эффективности излучения предпочтительно, чтобы слой белой смолы был сформирован на монтажной поверхности ГПП 4. Причина в том, что свет, излучаемый из СИД 3, затем отражается слоем белой смолы для прохождения в пластину 22 световода (показано на ФИГ.1) через его боковую поверхность.

Тепло, произведенное СИД устройством 32, проходит через металлический сердечник 31 и проводится к рассеивающему тепло проводнику 43 с помощью проводящего адгезива. Как видно из ФИГ.3 и 4, рассеивающие тепло проводники 43 сформированы широко на поверхности ГПП 4. Таким образом, тепло, произведенное СИД устройством 32, рассеивается в воздух из широких рассеивающих тепло проводников 43, эффективно подавляя рост температуры в СИД устройстве 32.

Как описано выше, с помощью использования одного и того же проводящего адгезива электродные вводы 33a и 33b и металлический сердечник 31 СИД 3 закрепляются на ГПП 4. Таким образом, если рассеивающие тепло проводники 43 различных СИДов 3 находятся в контакте друг с другом, ток проходит сквозь рассеивающие тепло проводники 43 через металлический сердечник 31 и вызывает короткое замыкание. Поэтому необходимо разделить рассеивающие тепло проводники 43 так, чтобы не было проводимости от одного к другому.

Хотя нет особых ограничений на то, где разделять различные рассеивающие тепло проводники 43, предпочтительно, чтобы они были разделены посередине (L/2) расстояния L между СИДами, как показано на ФИГ.4.

В целом, поскольку ГПП 4 является гибкой, она имеет тенденцию изгибаться особенно в разделительной части, где не сформирован рассеивающий тепло проводник 43. Таким образом, как показано на ФИГ.5A, если разделительная часть между различными рассеивающими тепло проводниками 43 находится близко к СИД 3, ГПП 4 может изгибаться и провисать около СИД 3, вызывая то, что часть, где СИД 3 закреплен с помощью припоя, отойдет от ГПП 4.

С другой стороны, как показано на ФИГ.5B, когда разделительная часть между различными рассеивающими тепло проводниками 43 расположена в средней точке между двумя СИДами 3 и 3, изгиб ГПП 4 в разделительной части не повлияет на СИД 3, уменьшая вероятность того, что СИД 3 отойдет от ГПП 4.

Другой вариант осуществления показан на ФИГ.6. По сравнению с ГПП 4, показанной на ФИГ.3, ГПП 4', показанная на ФИГ.6, отличается тем, что монтажный проводник 42 (показан на ФИГ.3), соединенный с электродным вводом 33a СИД 3, и рассеивающий тепло проводник 43 (показан на ФИГ.3) объединены друг с другом.

На ГПП 4, показанной на ФИГ.3, монтажный проводник 42, соединенный с электродным вводом 33a СИД 3 и с рассеивающим тепло проводником 43 имеют одинаковый потенциал через металлический сердечник 31. Таким образом, на ГПП 4', показанной на ФИГ.6, монтажный проводник и рассеивающий тепло проводник объединены друг с другом для формирования покрывающего большую площадь рассеивающего тепло проводника 44, который рассеивает большее количество тепла. Следует заметить, что здесь нанесение проводящего адгезива и монтаж СИД 3 и соединителя C происходит в схожем порядке, как и описанном выше варианте осуществления, и поэтому повторяться описание не будет.

Касательно проводящего адгезива, кроме припоя или Ag пасты, упомянутых выше, может быть использован любой известный обычный материал. Тем не менее, предпочтительно, чтобы проводящий адгезив имел высокую проводимость тепла, припой является подходящим.

Изобретение относится к устройствам подсветки с точечными источниками света. Устройство подсветки содержит пластину световода и множество точечных источников света, смонтированных на гибкой печатной плате, расположенной рядом с боковой поверхностью пластины световода. Точечный источник света содержит полупроводниковое светоизлучающее устройство, металлический сердечник, собранный с полупроводниковым устройством, и электродный ввод, при этом часть металлического сердечника выступает со стороны монтажной поверхности. Гибкая печатная плата содержит монтажный проводник, соединенный с электродным вводом точечного источника света и рассевающий тепло проводник, соответствующий точечному источнику света и отделенный от смежного рассеивающего тепло проводника так, чтобы не было проводимости от одного другому. Электродный ввод точечного источника света и монтажный проводник гибкой печатной платы скреплены вместе с помощью проводящего адгезива, и металлический сердечник точечного источника света и рассеивающий тепло проводник гибкой печатной платы скреплены вместе с помощью проводящего адгезива. Технический результат -повышение эффективности излучения света, увеличение срока службы изделия. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Устройство подсветки, содержащее
пластину световода и множество точечных источников света, смонтированных на гибкой печатной плате, расположенной рядом с боковой поверхностью пластины световода, в котором точечный источник света содержит полупроводниковое светоизлучающее устройство, металлический сердечник, собранный с полупроводниковым устройством, и электродный ввод, при этом часть металлического сердечника выступает со стороны монтажной поверхности, гибкая печатная плата содержит монтажный проводник, соединенный с электродным вводом точечного источника света и рассевающий тепло проводник, соответствующий точечному источнику света и отделенный от смежного рассеивающего тепло проводника так, чтобы не было проводимости от одного другому, электродный ввод точечного источника света и монтажный проводник гибкой печатной платы скреплены вместе с помощью проводящего адгезива, и металлический сердечник точечного источника света и рассеивающий тепло проводник гибкой печатной платы скреплены вместе с помощью проводящего адгезива.

2. Устройство подсветки по п.1, в котором два смежных, рассеивающих тепло проводника существенно отделены друг от друга в средней точке между двумя смежными точечными источниками света.

3. Устройство подсветки по п.1, в котором на монтажной поверхности гибкой печатной платы сформирован слой белой смолы.

4. Устройство плоского дисплея, содержащее панель дисплея и устройство подсветки, установленное на сторону задней поверхности панели дисплея, в котором устройство подсветки является устройством подсветки по любому из пп.1-3.