KR100706756B1 - 엘시디 디스플레이장치의 방열구조 - Google Patents

엘시디 디스플레이장치의 방열구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 엘시디 디스플레이장치 내부에 펠티어소자를 구비함으로써 외부 전원의 공급으로 펠티어소자를 작동함에 따라 엘이디램프의 발광에 의해 발생되는 열기를 충분히 식혀 빠른 시간 내에 강제 냉각할 수 있는 엘시디 디스플레이장치의 방열구조에 관한 것이다.
엘시디, 디스플레이장치, 엘이디램프, 펠티어소자

Description

엘시디 디스플레이장치의 방열구조{structure of A LCD using a peltier element}
도 1은 종래 엘시디 디스플레이장치의 방열구조를 보인 내부 개략도.
도 2는 본 발명의 제 1실시예에 따른 엘시디 디스플레이장치의 방열구조를 보인 내부 개략도.
도 3은 본 발명의 제 2실시예에 따른 엘시디 디스플레이장치의 방열구조를 보인 내부 개략도.
도 4는 본 발명의 제 3실시예에 따른 엘시디 디스플레이장치의 방열구조를 보인 내부 개략도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
12,112: 전면케이스 14,114: 후면케이스
20,120: 엘시디패널 30,130: 백라이트모듈
32,132: 확산판 34,134: 도광판
36,136: 반사판 40,140: 엘이디램프
50,150: 어레이보드 60,160: 히트싱크
70,170a: 방열팬 170b: 방열구
본 발명은 엘시디 디스플레이장치의 방열구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엘시디 디스플레이장치 내부에 펠티어소자를 구비함으로써 외부 전원의 공급으로 펠티어소자를 작동함에 따라 엘이디램프의 발광에 의해 발생되는 열기를 충분히 식혀 빠른 시간 내에 강제 냉각할 수 있는 엘시디 디스플레이장치의 방열구조에 관한 것이다.
일반적으로 엘시디(LCD)는 텔레비전 및 개인용 컴퓨터에 광범위하게 적용되고 있다.
특히, 액정(Liquid Crystal)은 빛을 방사할 수 없으므로 광원을 제공하기 위한 백라이트모듈을 구비하는 것이 필요하다.
상기 광원에 의해 발생되는 열이 엘시디 내의 백라이트모듈에 의한 적합한 전원 이상으로 과도해 질 때, 엘시디 내 장치의 고장 또는 손상이 종종 초래된다.
그러므로, 엘시디 성능에 영향을 주지 않는 범위에서 백라이트모듈의 동작열을 어떻게 감소하는지가 중요하다.
도 1에 도시된 바와 같이, 엘시디 디스플레이장치는 전면케이스(12)와 후면케이스(14)의 결합으로 외형을 이룬다.
상기 전면케이스(12)는 개방된 내부에 엘시디패널(20)을 고정 설치한다.
그리고, 상기 엘시디패널(20)의 후면에는 엘이디램프(LED Lamp,40)를 구비한 백라이트모듈(30)이 설치된다.
이때, 상기 백라이트모듈(30)은 엘시디패널(20)의 후면에서 후면케이스(14) 방향으로 순서대로 적층되는 확산판(32), 도광판(34) 및 반사판(36)을 일컫는다.
또한, 상기 백라이트모듈(30)에는 엘이디램프(40)가 다수 개 설치되고, 상기 엘이디램프(40)는 후면에 어레이보드(50)를 고정 부착하며, 상기 어레이보드(50) 각각은 동시에 히트싱크(60)와 직접적으로 연결됨으로써 엘이디램프(40)에서 발생되는 열을 열전도 현상으로 방열한다.
그런데, 상기 엘이디램프(40)는 1개당 소모전력이 1W정도이고, 1W의 소모전력에서 열로 발생되는 비율이 70% 이상 된다.
30인치 TFT-LCD의 엘이디램프(40)의 개수는 약 200개에 달하며, 여기서 발생되는 열은 140W이다.
발생된 열은 백라이트모듈(30) 내부의 온도를 상승시켜, 전자회로 등의 동작신뢰성을 저하시킬 수 있고, 내부 온도차에 의한 부품이나 케이스의 열응력이 발생되어 제품의 변형을 초래한다.
그래서, 상기 후면케이스(14)는 내측에 다수 개의 방열팬(70)을 구비하고, 이 방열팬(70)의 구동에 따라 백라이트모듈(30)에서 발생되는 열은 강제 방열되도록 하여 방열시간을 줄이게 된다.
그러나, 종래 엘시디는 백라이트모듈을 케이스와 백라이트모듈 및 히트싱크로 둘러싸고 있는 구조이기 때문에 열의 방출이 어려워 케이스 내부의 온도를 일정 이상 떨어뜨리지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하고자 제안된 것으로서, 엘시디 디스플레이장치 내부에서 엘이디램프와 직접적으로 접하고 있는 어레이보드와 대류현상으로 외부 공기와 열교환하는 히트싱크 사이에 펠티어소자와 금속판을 다수 개 구비함으로써 어레이보드에 강제적으로 냉기를 공급함에 따라 엘이디램프에 의해 발생되는 열기를 단시간에 식히고, 어레이보드와 히트싱크를 금속판과 펠티어소자에 의해 소정간격 유격되게 함으로써 외부 공기의 유입 공간을 확보하여 외부 공기와의 접촉면적을 증가시켜 열교환효율을 증가시키고자 한 엘시디 디스플레이장치의 방열구조를 제공함을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 엘시디 디스플레이장치의 방열구조는 외형을 형성하는 전면케이스 및 후면케이스와, 상기 전면케이스에서 외부로 노출되게 삽입되며, 영상을 디스플레이하는 엘시디패널과, 상기 엘시디패널의 하부에 위치하며 하나 이상의 엘이디램프를 구비한 백라이트모듈과, 상기 엘이디램프 각각과 전기적으로 접합되어 발광을 위한 신호를 인가하며 제어하는 어레이보드와, 상기 엘이디램프 각각에 인접하는 상기 어레이보드의 하면에 고정 부착되는 금속판과, 상기 금속판의 후면에 고정 부착되어 전측으로 냉기를 발산하며 상기 엘이디램 프의 열기에 의해 발열된 상기 어레이보드를 냉각하고 후측으로 열기를 발산하는 펠티어소자와, 상기 펠티어소자 각각의 하부와 동시에 부착되는 판 형상으로 형성되어 상기 펠티어소자에서 발생하는 열기를 전달받으며 공기와의 접촉으로 방열되는 히트싱크로 엘시디 디스플레이장치의 방열구조를 제공하려는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 외형을 형성하는 전면케이스 및 후면케이스와, 상기 전면케이스에서 외부로 노출되게 삽입되며, 영상을 디스플레이하는 엘시디패널과, 상기 엘시디패널의 하부에 위치하며 하나 이상의 엘이디램프를 구비한 백라이트모듈과, 상기 엘이디램프 각각과 전기적으로 접합되어 발광을 위한 신호를 인가하며 제어하는 어레이보드와, 상기 엘이디램프 각각에 인접하는 상기 어레이보드의 하면에 고정 부착되는 금속판과, 상기 금속판의 하면에 고정 부착되어 상기 엘이디램프의 열기에 의해 발열된 어레이보드에 냉기를 공급하여 냉각시키며, 자체적으로 발열되는 펠티어소자와, 상기 전면케이스의 마주하는 양측면에 고정되는 한 쌍으로 구비되어 서로 일정 간격 유격되게 설치되고 펠티어소자를 다수 개씩 접하여 고정됨에 따라 펠티어소자에서 발생하는 열기를 전달받으며 공기와의 접촉으로 방열하는 히트싱크와, 상기 히트싱크 각각의 끝단을 상기 전면케이스에 고정 설치하기 위한 설치부재로 구성되는 엘시디 디스플레이장치의 방열구조를 제공하려는 것이다.
이하, 본 발명의 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 제 1 내지 제 3실시예에 따른 엘시디 디스플레이장치의 방열구조를 보인 내부 개략도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1실시예에 따른 엘시디 디스플레이장치는 외형을 이루는 전면케이스(112) 및 후면케이스(14)와, 엘시디패널(120), 백라이트모듈(130), 엘이디램프(140), 어레이보드(150), 금속판(180), 펠티어소자(190) 및 히트싱크(160,160a,160b)를 포함하여 구성된다.
상기 엘시디패널(120)(LCD panel)은 전면케이스(112)의 개방된 부위에 삽입 고정되어 영상을 디스플레이한다.
그리고, 상기 백라이트모듈(Back Light Module,130)은 패널 전체에 고르게 빛을 전달하는 평면광원장치로 사용된다.
상기 백라이트모듈(130)은 엘시디패널(120)의 후측에서 후면케이스(14) 방향으로 순서대로 적층된 확산판(132)과 도광판(134) 및 반사판(136)을 일컫는다.
상기 도광판(134)은 아크릴 등 광을 도광할 수 있는 판을 적용하고자 하는 티에프티 엘시디(TFT LCD : Thin Film Transister Liquid Crystal Display) 모듈의 화면의 활성영역(active area)만큼을 잘라서 사용하고, 이 도광판(134)의 후면에 광을 반사할 수 있는 반사판(136)을 양면 테이프 등을 이용하여 부착한다.
이때, 상기 반사판(136)은 다수 개의 엘이디램프(140)를 일부 삽입되게 구비하여 엘이디램프(140)의 광을 도광판(134) 쪽으로 집중시킬 수 있도록 설치한다.
그리고, 상기 엘이디램프(140)의 광이 도광판(134)을 통하고 반사판(136)에서 반사된 광을 균일하게 엘시디 모듈에 전달하기 위한 확산판(132)을 설치한다.
또한, 상기 엘이디램프(140) 각각의 후측은 동시에 어레이보드(150)에 전기적으로 연결된다.
상기 어레이보드(150)는 인쇄회로기판에 열전도성이 좋은 복합금속을 결합시켜 우수한 열전도성을 갖는 인쇄회로기판이다.
한편, 본 발명의 제 1실시예에 따른 엘시디 디스플레이장치의 방열구조는 금속판(180)과 펠티어소자(190)로 이루어진다.
상기 금속판(180)은 엘이디램프(140) 각각에 인접한 어레이보드(150)의 후면에 고정 부착된다.
그리고, 상기 펠티어소자(190)는 각각의 금속판(180)과 일체적으로 접하게 구비된다.
이때, 상기 펠티어소자(190)는 서로 다른 이종의 두 금속을 접촉하여 전류를 흘리면 그 접점의 접합부에서 열의 발생 및 흡수 현상이 생기는 원리의 펠티어 효과(peltier's effect)를 응용한 것이다.
또한, 상기 펠티어소자(190)는 후면 각각을 히트싱크(160)에 일체적으로 접하게 된다.
상기 히트싱크(160)는 판 형상으로 형성되어 모든 펠티어소자(190)를 동시에 접하도록 한다.
그래서, 상기 펠티어소자(190)는 금속판(180)으로 냉기를 공급하여 엘이디램프(140)에 의해 발열되는 어레이보드(150)를 냉각시키고, 히트싱크(160)로 온기를 공급한다.
이때, 상기 히트싱크(160)는 칩셋 등의 부품들로부터 발생한 열을 흡수하여 방출하는 알루미늄 혹은 구리 재질의 방열판으로서, 펠티어소자(190)로부터 공급된 열이 히트싱크(160)를 통해 전면케이스(112)와 후면케이스(14) 내부를 유동하는 외부공기와 대류에 의한 열교환으로 인해 공기중으로 방출된다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2실시예에 따른 엘시디 디스플레이장치는 엘시디패널(120), 백라이드모듈, 엘이디램프(140), 어레이보드(150)의 구성을 상술한 바와 동일한 조건으로 하고, 방열구조로서 금속판(180)과 펠티어소자(190)를 구비함도 상술한 바와 동일하다.
그리고, 상기 펠티어소자(190)의 열기를 전달받은 히트싱크(160)가 급속 방열할 수 있도록 엘시디 디스플레이장치의 후면케이스(14)는 다수 개의 방열팬(170a)을 구비한다.
상기 히트싱크(160)는 방열팬(170a)의 구동으로 강제 방열되기 때문에 펠티어소자(190)로부터 더 많은 열량의 열기를 전달받음에 따라 금속판(180)은 더욱 낮은 냉기를 전달받게 된다.
미설명된 도면부호는 상술한 것으로 대체한다.
또한, 제 4도에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 3실시예에 따른 엘시디 디스플레이장치는 엘시디패널(120), 백라이드모듈, 엘이디램프(140), 어레이보드(150), 금속판(180) 및 펠티어소자(190)의 구성을 상술한 바와 동일하게 한 상태에서 전면케이스(112)와 후면케이스(14) 내부를 유동하는 외부 공기를 히트싱크(160a,160b) 내부로 잘 유입되도록 다수 개로 분리한다.
상기 히트싱크(160a,160b)는 중앙부위가 분리되기 때문에 외부 공기가 히트싱크(160a,160b)의 양측면에 고르게 접촉함으로써 방열시간이 단축된다.
편의상, 상기 히트싱크(160a,160b)는 두 조각으로 분리되는 것으로 도시한다.
한편, 상기 히트싱크(160a,160b)는 다수 개로 분리되어 각각을 전면케이스(112)의 내측면에 고정 설치한다.
즉, 상기 히트싱크(160a,160b) 각각의 끝단은 전면케이스(112)의 내측면과 설치부재(100)에 의해 고정된다.
상기 설치부재(100)는 히트싱크(160a,160b)의 끝단 상측면 및 하측면과 전면케이스(112)의 내측면에 동시에 접하는 'ㄱ'자 형상인 한 쌍씩의 앵글(102) 및 상기 앵글(102)을 히트싱크(160a,160b) 및 전면케이스(112)에 고정 설치하기 위한 스크류(104)로 이루어진다.
상기 앵글(102)은 스틸재질로 이루어져 히트싱크(160a,160b)의 열을 전달받아 방열면적을 증가시키도록 한다.
또한, 상기 히트싱크(160a,160b) 각각과 접하고 있는 전면케이스(112)는 스틸재질로 이루어져 외부 공기와의 접촉면적을 증가시킴으로써 방열면적을 더욱 증가시킨다.
그리고, 상기 후면케이스(14)는 다수 개의 방열구(170b)를 통공함으로써 외부 공기의 유동로를 확보함에 따라 후면케이스(14)와 전면케이스(112) 내부로의 외부 공기 유동량을 증가시킨다.
그래서, 상기 히트싱크(160a,160b)는 더욱 더 빨리 방열됨으로써 엘시디 디스플레이장치 내부의 온도를 일정 온도로 유지하거나 그 이하로 낮출 수 있어 내구 성을 증가시킨다.
이때, 상기 펠티어소자(190)는 모든 히트싱크(160a,160b)에 골고루 나뉘어 접촉되도록 설치된다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 엘시디 디스플레이장치의 방열구조에 의하면, 엘시디 디스플레이장치 내부의 어레이보드와 히트싱크 사이에 금속판과 펠티어소자를 다수 개씩 구비함으로써 어레이보드에 냉기를 전달하여 엘이디램프의 발광으로 발생되는 열기를 식힘과 아울러 히트싱크로 열기를 보내 외부 공기와 접촉함으로써 방열함에 따라 엘시디 디스플레이장치 내부의 온도를 최대한 빠른 시간 내에 설정 온도까지 낮출 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명은 히트싱크를 분리하여 공기의 유동로를 확보하거나 케이스 내부에 방열팬을 구비하거나 또는 케이스에 방열구를 통공함과 아울러 이들의 조합으로 케이스 내부에 공기의 유입량을 증가시킴으로써 방열시간을 단축시켜 엘시디 디스플레이장치의 내구성을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 케이스를 스틸재질로 형성하여 외부 공기와의 접촉면적을 더욱 증가시키면서 이 케이스와 히트싱크를 직접적으로 접촉시킴에 따라 방열량을 더욱 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 외형을 형성하는 전면케이스 및 후면케이스와, 상기 전면케이스에서 외부로 노출되게 삽입되며 영상을 디스플레이하는 엘시디패널과, 상기 엘시디패널의 후측에 위치하며 하나 이상의 엘이디램프를 구비한 백라이트모듈과, 상기 엘이디램프 각각과 전기적으로 접합되어 발광을 위한 신호를 인가하며 제어하는 어레이보드와, 상기 엘이디램프 각각에 인접하는 상기 어레이보드의 하면에 고정 부착되는 금속판과, 상기 금속판의 후면에 고정 부착되어 전측으로 냉기를 발산하며 상기 엘이디램프의 열기에 의해 발열된 상기 어레이보드를 냉각하고 후측으로 열기를 발산하는 펠티어소자와, 상기 전면케이스의 마주하는 양측면에 고정되는 한 쌍으로 구비되어 서로 일정 간격 유격되게 설치되고 상기 펠티어소자에 접하여 고정됨에 따라 상기 펠티어소자에서 발생하는 열기를 전달받으며 공기와의 접촉으로 방열하는 히트싱크와, 상기 히트싱크 각각의 끝단을 상기 전면케이스에 고정 설치하기 위한 설치부재로 형성되는 엘시디 디스플레이장치의 방열구조에 있어서,
    상기 설치부재는 상기 히트싱크의 끝단 상측면 및 하측면과 상기 전면케이스의 내측면에 동시에 접하는 'ㄱ'자 형상인 한 쌍씩의 앵글과;
    상기 앵글을 상기 히트싱크 및 전면케이스에 고정 설치하기 위한 스크류로 이루어지는 것을 특징으로 하는 엘시디 디스플레이장치의 방열구조.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 후면케이스는 다수 개의 방열팬을 구비하여 상기 펠티어소자 및 히트싱크의 방열시간을 단축시키는 것을 특징으로 하는 엘시디 디스플레이장치의 방열구조.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 후면케이스는 다수 개의 방열구를 형성하여 외부의 공기를 유입함으로써 상기 펠티어소자 및 히트싱크의 방열시간을 단축하는 것을 특징으로 하는 엘시디 디스플레이장치의 방열구조.
  5. 삭제
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 히트싱크와 연결되는 상기 전면케이스는 금속재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 엘시디 디스플레이장치의 방열구조.
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