專利名稱：背光裝置及其制作過程的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及背光模塊，特別涉及使用發(fā)光二極管(LED)作為光 源并提供背光給液晶顯示器(LCD)設(shè)備的背光模塊。
背景技術(shù)：
LED背光模塊的典型設(shè)計，己經(jīng)長期采用一種單側(cè)設(shè)計，即所有LED 元件和其它電子元件，包括LED驅(qū)動器和無源元件(passive component), 都被安裝在電路板的同一側(cè)面上。為了處理由LED元件散熱引起的問題， 在傳統(tǒng)技術(shù)里使用一種金屬芯印刷電路板(MCPCB)作為電路板。在 MCPCB底部的鋁層可以充當(dāng)類似熱沉的用途，散發(fā)由電子元件特別是 LED元件產(chǎn)生的熱。
但是，這種單側(cè)設(shè)計會有由那些高于LED元件的電子元件引起的問 題。 一個用來正常擴散發(fā)射光的光學(xué)反射器通常與LED元件保持一個最優(yōu) 距離以提供令人滿意的光擴散效應(yīng)。最優(yōu)距離通常小于那些電子元件的最 大高度，所以反射器不得不被塑造成不規(guī)則的形狀，而不是一個平滑的平 面結(jié)構(gòu)。結(jié)果，由于反射器的不規(guī)則形狀，而不能提供均勻的背光。另外， 不規(guī)則形狀的反射器會產(chǎn)生額外的制造成本。
所以，就有需要采用光滑平面反射器的改進(jìn)的背光裝置和制造方法。
發(fā)明概述
依照本發(fā)明的一個方面，提供了一種背光模塊。該背光模塊包括以 導(dǎo)熱材料作為一個芯層的雙側(cè)電路板；多個光源元件，被安裝在所述電路 板的第一表面上；多個電子元件，被安裝在所述電路搬的第二表面上。導(dǎo) 熱芯層散發(fā)由所述光源元件產(chǎn)生的熱。電路板在第二表面上的表面層上有 至少一個窗口，以露出所述導(dǎo)熱芯層進(jìn)行散熱。
背光模塊還可以包括一個導(dǎo)熱平面結(jié)構(gòu)以覆蓋所述電路板的第二表面。此平面結(jié)構(gòu)在內(nèi)側(cè)有一個突出部分，其通過所述窗口與所述電路板的所述導(dǎo)熱芯層接觸。
背光模塊還可以有一個薄的熱接合材料中間層，位于電路板的導(dǎo)熱芯層和平面結(jié)構(gòu)的突出部分之間。
平面結(jié)構(gòu)可以有至少一個窗口以露出所述電路板上的所述電路元件以便散發(fā)由所述電路元件產(chǎn)生的熱。
平面結(jié)構(gòu)可以是一個光盒的一部分，此光盒容納所述背光組件。
依照本發(fā)明的另一個方面，提供一種背光系統(tǒng)，其通過橫向排列多個上述背光模塊進(jìn)行組裝。背光模塊通過電連接器進(jìn)行互連。
構(gòu)成所述導(dǎo)熱芯層的材料可已是鋁、鋁合金、陶瓷或銅。散熱平面結(jié)構(gòu)可以是由諸如鋁、鋁合金、鋼鐵或銅的材料制成。熱接合材料可以是熱油脂、導(dǎo)熱間隙填充劑、相變熱接口材料或?qū)嵴衬z劑/膠帶。
光源元件可能是發(fā)光二極管。
背光模塊可以還包括一個光蓋板(cover plate)，其被安置在所述光源元件的上方用來擴散從其中發(fā)出的光。
依照本發(fā)明的另一個方面，提供一個用來制造背光模塊的過程。此過程的步驟包括-
提供光源元件和電子元件；
在雙側(cè)電路板上制作導(dǎo)電通路，該電路板以導(dǎo)熱材料作為一個芯層，；在所述電路板的第二表面上的表面層上制作至少一個窗口，以露出所述導(dǎo)熱芯層以便進(jìn)行散熱；
在所述電路板的第一表面上組裝光源元件；和在所述電路板的第二表面上組裝其它電子元件。
制作背光模塊的過程還可以包括貼附一個散熱平面結(jié)構(gòu)以覆蓋所述電路板的第二表面，其中所述平面結(jié)構(gòu)在內(nèi)側(cè)有一個突出部分，其通過所述窗口與所述電路板的所述導(dǎo)熱芯層接觸。
制作背光模塊的過程還可以包括將一種薄的熱接合材料介于所述電路板的所述導(dǎo)熱芯層和所述平面結(jié)構(gòu)的所述凸出部分之間。
平面結(jié)構(gòu)可已有至少一個窗口以露出在所述電路板上的所述電路元件，用來散發(fā)由所述電路元件產(chǎn)生的熱。
平面結(jié)構(gòu)可已構(gòu)成一個光盒的一部分，此光盒容納所述背光模塊。
依照本發(fā)明的另一個方面，提供一種制作背光系統(tǒng)的過程。過程包括步驟橫向排列多個以上述過程制造的背光模塊，其中所述背光模塊通過電連接器被互相連接。
構(gòu)成所述導(dǎo)熱芯層的材料可以是鋁、鋁合金、陶瓷合銅。散熱平面結(jié)構(gòu)可以是由諸如鋁、鋁合金、鋼鐵和銅的材料制成。熱接合材料可能是熱
油脂、導(dǎo)熱間隙填充劑、相變熱接口材料和導(dǎo)熱粘膠劑z膠帶。
光源元件可以是發(fā)光二極管。
制作背光模塊的過程還可以包括步驟放置一個光蓋板在所述光源元件上方用來擴散由此發(fā)出的光。


以下通過范例并結(jié)合附圖描述一個或多個實施例，其中圖1是本發(fā)明一個實施例的一個背光模塊的截面圖；圖2是圖1背光模塊的LED側(cè)面的平面圖；圖3是圖1背光模塊的電子元件側(cè)面的平面圖；圖4是本發(fā)明另一個實施例的一個背光模塊的截面圖5是本發(fā)明另一個實施例的一個由背光模塊組裝而成的背光系統(tǒng)的透視圖6是在圖5背光模塊之間的連接部分的截面圖；和圖7是本發(fā)明一個實施例的一種背光模塊制作過程的流程圖。優(yōu)選實施例詳述
以下描述一種背光裝置及其制作過程。在以下的描述里，闡述了許多詳細(xì)細(xì)節(jié)如制作材料、電路元件等。但是，從本披露，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會認(rèn)識到，可以對其作出修改和/或替換，而不會脫離本發(fā)明的范圍和精神。在其它情況下，為了清晰地描述本發(fā)明，某些具體細(xì)節(jié)可能被忽略。
在任何一個或多個附圖里，為便于描述，具有同一參照碼的步驟和/或特征，具有相同的功能/操作，除非另外加以說明。
本發(fā)明的實施例能夠提高傳統(tǒng)LED背光模塊的性能。具體包括模塊采用雙側(cè)電路板設(shè)計，僅有LED元件被安裝在電路板的照明側(cè)上，而其它電子元件，包括驅(qū)動器IC和無源元件被安裝到另一側(cè)。由此，與單側(cè)電路板設(shè)計相比，在電路板的照明側(cè)上的元件高度得以統(tǒng)一，反射器可以被制成一個平滑的平面板以提供更均勻的背光照明。另外，這種配置能夠降低制造反射器的復(fù)雜性，從而降低成本。
在傳統(tǒng)的單側(cè)電路板設(shè)計里，底面是一個金屬層，其散發(fā)由LED元件產(chǎn)生的熱。在本發(fā)明的實施例里，如果除LED之外的電子元件被分配到電路板的底側(cè)上，電絕緣層和導(dǎo)電層被制作在底側(cè)上以提供一個印刷電路給電子元件。這種配置阻塞散熱路徑，并可能導(dǎo)致背光模塊里的過熱問題。過熱問題包括元件損壞、電路失靈、元件的性能下降以及壽命縮短。特別地，LED元件以較低亮度運行，并在射出光上有一個波長漂移(wavelengthshift )o與單側(cè)電路板設(shè)計相比，本發(fā)明的實施例提供配置以緩解過熱效應(yīng)，并改善散熱性能。在本發(fā)明的一個實施例里，建立一個窗口在表面層的區(qū)域上，其不會被電子元件或銅線占據(jù)。此窗口將鋁芯層暴露給周圍環(huán)境，
提供一個熱路徑給芯層以散發(fā)從LED元件吸收的熱。
圖1顯示本發(fā)明一個實施例的一個背光模塊100的截面圖。背光模塊100制作在一個雙側(cè)MCPCB 110上，此雙側(cè)MCPCB 110包括一個頂部導(dǎo)電層111、 一個頂部電絕緣層112、 一個由導(dǎo)熱材料如鋁制成的芯導(dǎo)熱層113、 一個底部絕緣層114和一個底部導(dǎo)電層115。 LED元件，其可能是不同顏色，如紅色LED101、綠色LED 102和藍(lán)色LED 103，被安裝到頂部導(dǎo)電層lll上。其它電子元件，如LED驅(qū)動IC116和無源元件117,被安裝到底部導(dǎo)電層115上。導(dǎo)電層111、 115被圖案化而形成連接電子元件116、 117的導(dǎo)電通路，從而形成一個驅(qū)動電路來驅(qū)動LED元件101、 102、103。
通風(fēng)窗口 118被建立在底部層114、 115上，以將芯層113暴露給周圍環(huán)境。芯層113吸收由LED元件101、 102、 103產(chǎn)生的熱，并通過通風(fēng)窗口 118散發(fā)這些熱量到周圍環(huán)境。
圖2顯示背光模塊100的底部的平面圖，而圖3顯示頂部的平面圖。連接器插座(Connector socket) 201、 301被安置在模塊100的周邊，以提供到其它背光模塊或主電路的電連接，這未在圖中顯示。
依照本發(fā)明的另一個實施例，還可以安排一個散熱結(jié)構(gòu)以促進(jìn)散熱，其可能是用來罩住背光模塊光盒的后蓋。后蓋可以是一個具有突出部分的平面結(jié)構(gòu)，突出部分對應(yīng)背光模塊電路板上的通風(fēng)窗口。當(dāng)電路板安裝到光盒內(nèi)時，突出部分接觸到鋁芯層。所以，鋁芯層與光盒后蓋一起，提供一個更有效的散熱通道，因為光盒后蓋的表面積大于鋁芯層上的通風(fēng)窗口 。
圖4顯示本發(fā)明另一個實施例的一個背光模塊400的截面圖。其配置與圖1的實施例相比，稍有修改，其中光盒的后蓋401在電路板110的下面，所述后蓋有突出部分402，突出部分402通過底層通風(fēng)窗口 118接觸到電路板導(dǎo)熱芯層113。后蓋401的結(jié)構(gòu)可以是由諸如鋁、鋁合金、鋼鐵或銅制成。
在本發(fā)明的另一個實施例里，散熱結(jié)構(gòu)可以是光盒的后蓋401，包括在電子元件位置上方的窗口 403，作為元件的通風(fēng)開口，通過對流進(jìn)行散執(zhí)。
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一個較大的背光系統(tǒng)可以由上述背光模塊構(gòu)成。模塊橫向排列并被固定到光盒后蓋。背光模塊可以通過扁平電纜連接器(flat cable connector)
進(jìn)行互連。
圖5顯示一個由圖1背光模塊100組裝而成的背光系統(tǒng)500的透視圖。背光模塊100被固定到光盒501的后蓋401。開口 502被設(shè)置在后蓋401上以便安置電纜連接器。
圖6顯示圖5背光模塊100之間的連接部分600的截面圖。連接器插座201被安排在背光模塊電路板110a、 110b的周邊。開口被設(shè)置在后蓋401上以容納電路板110a、 110b之間的互連601,如扁平電纜連接器。
通過增加一個熱沉到光盒后蓋401，還可以增強背光系統(tǒng)的熱管理。另外， 一種薄的熱接合材料如熱油脂，可以被添加到電路板芯層113和光盒后蓋401之間的接觸區(qū)域上，以降低經(jīng)過兩個結(jié)構(gòu)的熱阻。
圖7描述本發(fā)明一個實施例的一種制作背光模塊的方法700。在步驟710，依照制作說明提供特定波長的LED元件、LED驅(qū)動器、無源元件和電連接器。
在步驟720，制作一個MCPCB，使用銅帶在頂面和底面上，以提供電連接給LED元件和其它電子元件。還設(shè)立散熱窗口在底面層上以露出芯導(dǎo)熱層。在步驟730， LED元件被組裝在電路板的頂面上以形成照明側(cè)。例如，可以使用焊接來實現(xiàn)。其它電子元件，如LED驅(qū)動器、無源元件被組裝在底面上。由此，形成一個LED背光模塊。
在步驟740，步驟730的LED背光模塊被橫向組裝在一個光盒的后蓋上，這樣后蓋的熱接觸突出部分接觸到由背光模塊底側(cè)上的通風(fēng)窗口露出的鋁芯層。 一方面，光盒充當(dāng)LED背光系統(tǒng)的一個機械外殼；另一方面，光箱便于系統(tǒng)進(jìn)行散熱。 一種薄的熱接合材料被添加到背光模塊和光盒之間的接觸區(qū)域上，從而降低兩個結(jié)構(gòu)的熱阻。
在步驟750，安裝到光盒的LED背光模塊通過扁平電纜或其他連接方法被連接在一起。扁平電纜也將模塊連接到背光系統(tǒng)的供電單元和控制單元。
在步驟760， 一個光反射器被組裝在LED背光模塊的照明測的頂部，以擴散射出的光，提供更統(tǒng)一和均勻的背光照明。
工業(yè)應(yīng)用
在此所述的實施例和配置適用于電子、照明和顯示器工業(yè)領(lǐng)域。
前述僅描述了本發(fā)明的一些實施例，在不脫離本發(fā)明的范圍和精神情況下，可以對其作出修改和/或替換，所述實施例是描述性的而非限制性的。
權(quán)利要求
1. 一種背光模塊，包括至少一個雙側(cè)電路板，其具有導(dǎo)熱材料作為一個芯層，所述導(dǎo)熱芯層用來散發(fā)由光源元件產(chǎn)生的熱；多個光源元件，其被安裝到所述電路板的一側(cè)；和多個電子元件，其被安裝到所述電路板的另一側(cè)；其中所述電路板有至少一個窗口形成在電子元件側(cè)的表面層上，以露出所述導(dǎo)熱芯層用于進(jìn)行散熱。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的背光模塊，還包括一個散熱平面結(jié)構(gòu)以覆蓋 所述電路板的電子元件側(cè)，所述平面結(jié)構(gòu)有一個突出部分，其通過所述窗 口而接觸到所述電路板的所述導(dǎo)熱芯層。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的背光模塊，還包括一種薄的熱接合材料，其 位于所述電路板的所述導(dǎo)熱芯層和所述平面結(jié)構(gòu)的所述突出部分之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的背光模塊，其中所述平面結(jié)構(gòu)有至少一個窗 口以露出所述電路板上的所述電路元件，用來散發(fā)由所述電路元件產(chǎn)生的 犰。"、、o
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的背光模塊，其中所述平面結(jié)構(gòu)是一個容納所 述背光模塊的光盒的一部分。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的背光模塊，其中構(gòu)成所述導(dǎo)熱材料的所述材 料選自鋁、鋁合金、陶瓷和銅。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的背光模塊，其中所述散熱平面結(jié)構(gòu)的材料選自鋁、鋁合金、鋼鐵和銅。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的背光模塊，其中所述熱接合材料選自熱油脂、導(dǎo)熱間隙填充劑、相變熱接合材料和導(dǎo)熱粘膠劑/膠帶。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的背光模塊，其中所述光源元件是發(fā)光二極管。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的背光模塊，還包括一個光學(xué)蓋板，其被安 置在所述光源元件上方用來擴散由此發(fā)出的光。
11. 一種背光系統(tǒng)，包括多個依照權(quán)利要求1所述的橫向排列的背光 模塊，以及多個電連接器，所述背光模塊通過所述電連接器互相連接。
12. —種制作背光模塊的過程，步驟包括制作導(dǎo)熱通路在雙側(cè)電路板上，電路板以導(dǎo)熱材料作為一個芯層； 制作至少一個窗口在所述電路板的一側(cè)的表面層上，以露出所述導(dǎo)熱 芯層用于散熱；組裝光源元件在所述電路板的另一側(cè)上；和 組裝其它電子元件在所述電路板的窗口側(cè)上。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的制作背光模塊的過程，還包括步驟貼附 一個散熱平面結(jié)構(gòu)以覆蓋所述電路板的電子元件側(cè)，所述平面結(jié)構(gòu)有一個 突出部分，其通過所述窗口接觸到所述電路板的所述導(dǎo)熱芯層。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的制作背光模塊的過程，還包括步驟將一 種薄的熱接合材料填充在所述電路板的所述導(dǎo)熱芯層和所述平面結(jié)構(gòu)的所 述突出部分之間。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的制作背光模塊的過程，其中所述平面結(jié)構(gòu) 有至少一個窗口以露出所述電路板上的所述電路元件，用來散發(fā)由所述電 路元件產(chǎn)生的熱。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的制作背光模塊的過程，其中所述平面結(jié)構(gòu)是一個容納所述背光模塊的光盒的一部分。
17. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的制作背光模塊的過程，包括步驟橫向排列多個依照權(quán)利要求12所述過程制作的背光模塊，所述背光模塊通過電連接器被互相連接。
18. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的制作背光模塊的過程，其中構(gòu)成所述導(dǎo)熱芯層的所述材料選自鋁、鋁合金、陶瓷和銅。
19. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的制作背光模塊的過程，其中所述散熱平面結(jié)構(gòu)的材料選自鋁、鋁合金、鋼鐵和銅。
20. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的制作背光模塊的過程，其中所述熱接合材料選自熱油脂、導(dǎo)熱間隙填充劑、相變熱接合材料和導(dǎo)熱粘膠劑/膠帶。
21. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的制作背光模塊的過程，其中所述光源元件是發(fā)光二極管。
22. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的制作背光模塊的過程，還包括步驟；安置一個光蓋板在所述光源元件上方以擴散由此發(fā)出的光。
全文摘要
本發(fā)明披露了背光裝置及其制作過程。提供了一種背光模塊。背光模塊包括一個以散熱材料作為一個芯層的雙側(cè)電路板；多個光源元件，被安裝在電路板的第一表面上；以及多個電子元件，被安裝在電路板的第二表面上。導(dǎo)熱芯層散發(fā)由光源元件產(chǎn)生的熱。電路板至少有一個窗口在第二表面的表面層上，以露出導(dǎo)熱芯層用于散熱。由此，與單側(cè)電路板設(shè)計相比，在電路板的照明側(cè)上的元件高度得以統(tǒng)一，并且反射器可以被制成一個光滑平面板以提供更均勻的背光照明。另外，這種配置能夠降低制作反射器時的復(fù)雜性，從而降低成本。
文檔編號G02F1/13357GK101548226SQ200780044717
公開日2009年9月30日 申請日期2007年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月18日
發(fā)明者穎 劉, 吳均華, 陳守龍 申請人:香港應(yīng)用科技研究院有限公司