KR100830526B1 - 액정 표시장치용의 최적 프레임 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 명세서에서는 이미지 디스플레이 패널; 상기 이미지 디스플레이 패널과 작동적으로 결합하는 프레임 및 상기 프레임과 작동적으로 결합하는 다수의 열원을 구비하는 프레임 시스템; 및 상기 열원과 작동적인 열 접촉을 하며 상기 프레임과 작동적으로 결합하는 열 분산 물질; 을 포함하고, 상기 프레임 시스템이 약 375 mm-W/m°K 이하의 지지 인자를 갖는 이미지 디스플레이 장치에 관하여 개시한다.
LCD 장치, 열 분산 물질, 그래파이트

Description

액정 표시장치용의 최적 프레임 시스템 {OPTIMIZED FRAME SYSTEM FOR A LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
도 1은 본원발명에 따라 LED, 반사 물질, 열 분산 물질, 및 지지부재를 포함하는 후방 조명 LCD 장치의 부품의 측방향 사시도이다.
도 2는 도 1의 후방 조명 LCD 장치의 횡단면 분해도이다.
도 3은 도 1의 후방 조명 LCD 장치의 횡단면도이다.
도 4는 본원발명에 따라 PCB-장착 LED, 반사 물질, 열 분산 물질, 광-확산 광학기구 및 지지부재를 포함하는 측방 조명 LCD 장치의 부품의 측방향 사시도이다.
도 5는 도 4의 측방 조명 LCD 장치의 횡단면 분해도이다.
도 6은 도 4의 측방 조명 LCD 장치의 횡단면도이다.
도 7은 본원발명에 따른 측방 조명 LCD 장치의 대안적인 실시예의 횡단면도이다.
도 8은 본원발명에 따른 측방 조명 LCD 장치의 다른 대안적인 실시예의 횡단면도이다.
도 9는 본원발명의 개시 내용에 따라 제조된 케이싱 내에서 이미지가 디스플레이되고 있는 이미지 디스플레이 장치의 정면도이다.
도 10은 본원발명에 따라 제조된 이미지 디스플레이 장치의 실시예의 측방향 분해 사시도이다
도 11은 본원발명에 따라 제조된 프레임의 배면도이다.
본원발명은 Shieves 등에 의해 2005. 6. 27. 출원된 미국 출원번호 11/167,935호 "디스플레이 장치용의 최적화된 프레임 시스템" 의 부분 계속출원(continuation-in-part)이며, 상기 출원의 내용은 본 명세서에 참조된다.
본원발명은 액정 표시장치 등등과 같은 디스플레이 장치 내의 열 확산기와 함께 사용되는 최적 프레임 시스템 및 이러한 장치에서 발생되는 고유의 열적 문제점의 관점에서 상기 프레임 시스템의 디자인 및 사용에 관한 것이다.
액정표시장치, 즉 LCD는 로드(rod) 형태의 결정을 포함하는 액체에 의해 분리되는 편광 물질의 두 개의 투명 시트(sheet)에 의해 형성된 이미지 표시 패널을 활용하는 장치로서, 여기서 상기 두 개의 시트의 편광 축은 서로에 대해 수직하게 정렬된다. LCD 는 액체에 전류를 통과시켜 결정이 빛을 막도록 정렬시킴으로써 이미지를 표시하도록 구성된다. 각각의 결정은 개별적으로 제어될 수 있으며, 기본적으로는 셔터(shutter)처럼 작용한다. 전류가 특정한 픽셀 형태의 영역에 가해지게 되면, 이러한 결정들은 어두운 영역이나 이미지를 형성하도록 정렬한다. 어두운 영역은 밝은 영역과 결합되어 패널 상에 문자나 이미지를 형성한다. LCD 패널은 빛을 방출하지는 않으나 디스플레이 패널 상의 문자나 이미지를 더 잘 볼 수 있도록 하기 위하여 후방 조명(back-lit) 또는 측방 조명(side-lit)된다. 대체적으로, 후방 조명 LCD는 보다 큰 스크린(대체적으로 대각치수가 약 24 인치 이상인 경우)에 사용되고, 반면 측방 조명 LCD는 보다 작은 스크린에 사용되며, 통상적으로 광 분산용 광학기구와 결합하여 빛이 측면으로부터 나타나는 것으로 보이지 않도록 한다.
액정 표시장치에 있어서, 이미지 표시장치의 시청을 돕거나 조명하기 위해 사용되는 후방 또는 측방 조명은 열을 발생시키게 되고 따라서 열원을 구성하게 되며, 이는 액정 표시장치의 온도를 전체적으로 상승시키게 된다. 통상적으로, 냉 음극 형광 램프(CCFLs) 또는 평면 형광 램프(FFLs)등의 형광 광원과 같은 다수의 열 발생 광원이나 단일한 광원이 조명용 광원으로서 사용되어 왔다. 최근에는, 형광 램프에 의해 야기되는 환경적인 문제점을 없애고 표시될 수 있는 컬러의 범위를 향상시키기 위하여 발광 다이오우드, 즉 LED 장치가 사용되고 있다. 광원에서 발생된 열은 액정 표시장치의 시청 및 작동에 치명적이다. 광원(들)은 열을 방출하고, 이러한 열은 이미지 표시 패널, 액정 표시장치 내의 다른 전자 부품, 및 액정 표시장치의 지지 구조체로 전달된다. 실제로, 디스플레이 패널에 있는 전자 부품 중 일부는 그 자체로서 열원을 구성하게 되는데, 이는 문제점을 더욱 증가시키게 된다. 그러나, 액정 표시장치의 이와 같은 다른 부품들은 약한 열 확산 특성을 갖고 있으며, 보통 광원으로부터 열을, 특히 이미지 디스플레이 패널면에 평행한 방향으로, 방산시키도록 설계되지 않는다.
또한, 액정 표시장치의 조명용 광원은 표시 패널의 이미지 특성과 관계없이 활성화된 상태로 그리고 일정한 전력 수준으로 유지된다. 이미지의 변화는 이미지 디스플레이 패널에 있는 결정의 정렬 및 배치에 의하여 제어된다. 액정 표시장치의 부품들은, 그 자체로, 조명용 광원에 의해 발생되는 계속적인 열을 방산시킬 필요가 있다. 계속적으로 열을 발생시키는 것은 디스플레이를 형성하는 액정 물질의 열적 열화(thermal deterioration)를 가속화시킬 수 있으며, 액정 표시장치의 가동 수명을 단축시킬 수 있다. 또한 열은 스크린의 재생율(refresh rate)에 부정적인 영향을 끼치기도 한다.
패널의 뒷면과 히트 싱크 유닛 사이의 공간을 채우기 위하여 플라즈마 디스플레이 패널에 대한 열적 인터페이스 재료로서 소위 "고 배향성 그래파이트 필름(high orientation graphite film)"을 사용하는 방안이 모리타, 이치야나기, 이케다, 니시키, 이노우에, 코미오지 및 카와시마 등의 미국 특허 제 5,831,374호에 개시되어 있다. 그러나, 상기 특허에 개시된 내용은 그래파이트 재료로서 열 분해성 그래파이트(pyrolytic graphite)를 사용하는 것에 초점을 맞추고 있을 뿐, 박리된 그래파이트의 압축된 입자(compressed particles of exfoliated graphite)로 이루어진 시트의 사용 또는 현저한 이점에 대해서는 언급하고 있지 않는다. 또한, 무거운 알루미늄의 히트 싱크 유닛을 사용한다는 것도 모리타 등의 특허의 치명적인 부분이다. 또한, 쳉에게 허여된 미국특허 US6,482,520 호는 전자 부품과 같은 열원에 대한 열 확산기(상기 특허에서는 열적 인터페이스로서 언급됨)로서 박리된 그래파이트의 압축된 입자로 이루어진 시트의 사용에 대해 개시하고 있다. 실제로, eGraf®SpreaderShield 계열 재료와 같은 이러한 재료는 미국 오하이오 레이크우드에 소재하는 어드밴스드 에너지 테크놀로지 인코포레이드(Advanced Energy Technology Inc.)로부터 상업적으로 이용가능하다. 쳉의 특허의 그래파이트 열 확산기는 열 발생 부품의 유효 표면적을 증가시키기 위하여 열 발생 전자 부품과, 바람직하게, 히트 싱크 사이에 배치된다; 이러한 쳉의 특허는 디스플레이 장치에서 발생되는 특수한 열적 문제점에 대해서는 다루고 있지 않는다.
그래파이트는 탄소 원자의 망상 구조 또는 육방 배열의 층 평면들로 구성되어 있다. 육방으로 배열된 탄소 원자의 이들 층 평면들은 실질적으로 편평하고 서로 실질적으로 평행하고 동일 거리에 있도록 배향(orient) 또는 정렬(order)된다. 일반적으로 그래팬(graphene)층 또는 바탕면(basal planes)으로 지칭되는, 실질적으로 편평하고 평행한 동일 거리의 탄소 원자의 시트 또는 층은 서로 링크되거나 결합되며 이들 그룹은 결정 상태로 배열된다. 잘 정렬된 그래파이트는 상당한 크기의 결정으로 구성된다: 이러한 결정은 서로 잘 정렬되거나 배향되며 잘 정렬된 탄소층을 갖는다. 즉, 잘 정렬된 그래파이트는 매우 바람직한 결정 방향을 갖는다. 그래파이트가 이방성(anisotropic) 구조를 가져 높은 방향성을 갖는 열전도도 및 전기 전도도 그리고 유체 확산(fluid diffusion)과 같은 많은 특성을 나타내거나 가짐을 주목해야 한다.
요컨대, 그래파이트는 탄소의 라미네이트된 구조(laminated structure)를 특징으로 하며, 즉 상기 구조는 약한 반데르바알스 힘에 의해 서로 결합된 탄소 원자의 중첩된 층 또는 라미내(laminae)로 구성된다. 그래파이트 구조를 고려할 때, 두 개의 축 또는 방향, 즉 "c" 축 또는 방향과 "a" 축 또는 방향이 일반적으로 언급된다. 단순히, "c" 축 또는 방향은 탄소 층에 수직한 방향으로 간주될 수도 있다. "a" 축 또는 방향은 탄소 층에 평행한 방향 또는 "c" 방향에 수직한 방향으로 간주될 수도 있다. 가요성 그래파이트 시트를 제조하는데 적절한 그래파이트는 매우 높은 방향성(orientation)을 갖는다.
전술한 것처럼, 탄소 원자의 평행한 층을 서로 유지시키는 결합력은 단지 약한 반데르바알스 힘이다. 천연 그래파이트는 중첩된 탄소 층 또는 라미내 사이의 공간이 다소 개방되어 층에 수직한 방향, 즉 "c" 방향으로 현저한 팽창을 제공하여, 탄소 층의 층 특성이 실질적으로 유지되는 팽창된 또는 부푼 그래파이트 구조를 형성하도록 처리될 수 있다.
매우 팽창된, 보다 구체적으로 초기 "c" 방향 치수 보다 약 80배 이상 큰 "c" 방향 치수 또는 최종 두께를 갖도록 팽창된 그래파이트 플레이크는 바인더의 사용 없이 예를 들어 웨브, 종이, 스트립, 테이프, 호일, 매트 등(일반적으로 "가요성 그래파이트"로 지칭됨)과 같은 팽창된 그래파이트의 접착성 시트 또는 일체식(integrated) 시트로 형성될 수 있다. 초기 "c" 방향 치수 보다 약 80배 이상 큰 "c" 방향 치수 또는 최종 두께를 갖도록 팽창된 그래파이트 입자를, 소정의 바인딩 재료를 사용하지 않고, 압축에 의해 일체식 가요성 시트로 형성하는 것은 큰 부피로 팽창된 그래파이트 입자 사이에서 달성되는 기계적 인터로킹(interlocking), 또는 응집(cohesion)으로 인해 가능하다고 믿어진다.
가요성 외에, 시트 재료는, 상기한 바와 같이, 롤러 프레싱과 같은 매우 큰 압축으로 인해 사이트의 대향면에 실질적으로 평행한 그래파이트 층 및 팽창된 그래파이트 입자의 방향성으로 인해서, 열 및 전기 전도도와 유체 확산에 있어 천연 그래파이트 기초 물질과 비교해 볼 때 큰 이방성을 갖는다는 것이 알려져 있다. 이렇게 제조된 시트 재료는 우수한 가요성, 양호한 강도 및 매우 높은 방향성을 갖는다.
요컨대, 예를 들어 웨브, 종이, 스트립, 테이프, 호일, 매트 등과 같은 가요성이 있고 바인더가 없는 이방성 그래파이트 시트 재료를 제조하는 방법은 실질적으로 편평하고, 가요성이 있는 일체식 그래파이트 시트를 형성하기 위해 소정의 하중 하에서 바인더 없이 초기 입자의 "c" 방향 치수 보다 약 80배 이상 큰 "c" 방향 치수를 갖는 팽창된 그래파이트 입자를 압축하는 단계를 포함한다. 일반적으로 외형이 벌레 모양인 팽창된 그래파이트 입자는 일단 압축되면, 압축 상태와 시트의 대향 주요면과의 정렬 상태를 유지한다. 시트 재료의 밀도와 두께는 압축 정도를 조절함으로써 변할 수 있다. 시트 재료의 밀도는 약 0.04g/cm3 내지 약 2.0g/cm3 범위 내에 있을 수 있다. 가요성 그래파이트 시트 재료는 시트의 대향하고 평행한 주요면에 평행한 그래파이트 입자의 정렬로 인해 상당한 정도의 이방성을 나타내며, 이방성의 정도는 방향성을 증가시키기 위해 시트 재료를 롤러 프레싱할 때 증가한다. 롤러 프레스된 이방성 시트 재료에서, 두께, 즉 대향하고 평행한 시트 표면에 수직한 방향은 "c" 방향을 포함하고 길이 및 폭을 따른, 즉 대향된 주요면을 따른 또는 대향된 주요면에 평행한 방향은 "a" 방향을 포함하며 시트의 열적 및 전기적 그리고 유체 확산 특성은 "c" 및 "a" 방향에 대하여 그 크기가 매우 상이하게 된다.
박리된 그래파이트의 압축된 입자의 시트(즉, 가요성 그래파이트)를 열원에서 발생되는 열을 방산시키기 위한 히트 싱크의 구성부품으로써, 그리고 열 확산기 및 열적 인터페이스로서 사용하는 방안이 제시되었으나(예를 들어, 미국 특허 제6,245,400호, 제6,482,520호, 제6,503,526호, 및 제6,538,892호 참조), 지금까지는 그래파이트 재료의 사용이 독립적이었을 뿐, 디스플레이 패널 지지 구조체와 같은 다른 구성부품과 연계해서 고려하지는 않았었다.
종래의 디스플레이 장치는 통상적으로 두껍고 무거운 금속 지지부재(보통 두꺼운 알루미늄 시트나 다수의 시트 세트)를 사용하였으며, 상기 지지부재에는 디스플레이 패널 유닛, (LED 의 경우, 열전도성 유전 물질을 구비하는 금속 코어 인쇄 회로 기판 보드(PCB)와 같은 인쇄 회로 기판에 장착되는) 광원, 및 관련 전자 부품이 부착되었다. 이러한 전자 부품으로부터 발생되는 열은 패널 유닛 그 자체 상에 균일하지 않은 온도 분포를 발생시키는 원인이 되어, 디스플레이 패널 상에 나타나는 이미지 및 디스플레이 패널의 신뢰성(reliability)에 악영향을 미치게 된다.
종래의 지지 부재는 기계적 기능(즉, 패널 유닛 및 관련 전자부품을 장착시키기 위한 기능) 및 열적 기능(즉, 패널 유닛 및/또는 관련 전자부품에 의해 발생된 열을 확산시키거나 소멸시키는 것을 보조하는 기능) 모두를 제공한다. 따라서, 지지 부재는 통상적으로 약 2.0mm 두께의 단단한 알루미늄 시트로 제조된다. 달리 표현되지 않는 한, 지지 부재를 갖는 종래의 디스플레이 패널은 약 440 mm-W/m°k 의 지지 인자(support factor)를 나타낸다. 지지 인자는 디스플레이 패널에 있는 지지 부재의 두께와 지지 부재의 수평 열 전도도(in-plane thermal conductivity)를 곱함으로써 결정된다 (통상적으로 사용되는 높은 열 전도도의 알루미늄의 수평 열 전도도가 220 mm-W/m°k 이므로, 2.0mm의 알루미늄 시트는 440 mm-W/m°k 의 지지 인자를 갖는다). 대부분의 금속이 비교적 열적으로 등방성을 가지므로, 수평 열 전도도가 물질의 수직(through-plane) 열 전도도와 실질적으로 다르지 않다는 점을 알 수 있다.
이와 같은 지지 부재는 상당한 무게를 가중시키게 되며, 물리적 요구조건, 전자부품에 대한 다수의 나사식 장착 특성, 및 높은 열 전도도의 알루미늄 시트의 높은 비용으로 인하여 제조가 어려우며 고가일 수 있다. 추가적으로, 지지 부재에 좀더 기계적 지지력을 추가하기 위하여 프레임(보통 스틸이나 알루미늄으로 제조된다)이 사용되며, 디스플레이 패널을 벽면 브라켓(bracket)이나 스탠드 장치에 부착시키기 위한 튼튼한 장착 수단을 필요로 한다. 이러한 프레임 및 지지 부재는 종래의 디스플레이 패널에서 프레임 시스템을 구성한다.
LCD 장치 제조업자들은 패널 유닛의 휘도 및 발광 효율은 증가시키면서도 이와 동시에 그 디스플레이 장치의 비용 및 무게를 절감시켜야 한다는 중압감을 느낀다. 이는 보다 많은 전력이 광원으로 공급된다는 것을 의미할 수 있으며, 이로써 시스템의 열적 부하가 증가되어 디스플레이 장치 내에 추가적인 열 분산 능력을 요구하게 된다. 팬 및/또는 열 파이프와 같은 능동적 냉각 방안은 비신뢰성(unreliability), 잡음, 그리고 이들이 시스템의 비용 및 무게에 부정적인 영향을 미친다는 점에서 바람직하지 않다. 또한, 디스플레이 장치의 휘도 및 발광 효율의 증가에 더하여, 디스플레이 제조업자들은 패널 크기의 대형화에 대한 중압감도 더 느끼게 되는데, 이러한 패널 크기의 대형화는 이에 비례하는 프레임 시스템(특히 지지 부재)의 무게 증가를 수반하게 된다.
따라서 디스플레이 장치에 필요한 것은 가벼운 무게와 경제적인 프레임 시스템이다. 특히 디스플레이 장치 자체의 장착 및 지지에 대한 구조적 일체성뿐만 아니라 패널 유닛과 관련 전자부품의 부착을 제공하기에 충분히 구조적으로 견고하면서도, 향상된 열전달 능력의 제공할 수 있는 것이 필요하다. 바람직한 프레임 시스템은 지지 부재, 특히 높은 열 전도성 알루미늄으로 형성된 지지부재에 대한 필요성을 줄이거나 없앨 수 있다.
따라서, 본원발명의 목적은 액정 디스플레이 등과 같은 디스플레이 장치용 프레임으로서 무게가 가볍고 구조적으로 견고한 프레임을 제공하는 것이다.
본원발명의 다른 목적은 낮은 지지 인자(support factor)를 갖는 프레임을 포함하는 디스플레이 장치용 프레임 시스템을 제공하는 것이다.
본원발명의 또 다른 목적은 발광 다이오우드 배열, 냉 음극 형광 램프, 또는 평평한 형광 램프에 인접하여 배치되는, 때때로 열 확산기로 일컬어지는, 디스플레이 장치의 열 분산 물질을 포함하는 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
본원발명의 또 다른 목적은 디스플레이 장치에 구조적 일체성을 제공하는 둘레 가장자리부를 포함하는 프레임을 포함하는 디스플레이 장치용 프레임 시스템을 제공하는 것이다.
본원발명의 또 다른 목적은 디스플레이 장치 내의 열 분산 물질에 의한 열 전달 및 열 분산을 촉진시키는 내부 개구부를 구비하는 디스플레이 장치용 프레임을 제공하는 것이다.
본원발명의 또 다른 목적은 무거운 알루미늄 시트 또는 시트 세트가 아닌 지지 부재를 포함하는 디스플레이 장치용 프레임 시스템을 제공하는 것이다.
이하의 설명에 의하여 당업자에게 명백해질 이러한 목적들 등은 이미지 디스플레이 패널, 하나 이상의 열 발생 광원, 약 375 mm-W/m°K 이하의 지지인자를 갖는 프레임 시스템, 및 상기 열 발생 광원들 중 적어도 일부와 작동적인 열 접촉을 하는 열 분산 물질을 포함하는 이미지 디스플레이 장치를 제공함으로써 달성될 수 있다; 바람직하게는, 상기 열 분산 물질이 상기 프레임 시스템과 작동적으로 결합한다. 바람직한 실시예에서는, 프레임 시스템은 이미지 디스플레이 패널과 작동적으로 결합된 프레임 및 프레임과 작동적으로 결합된, 발광 다이오우드와 같은 다수의 광원을 포함한다.
보다 바람직하게는, 상기 지지부재가 약 150 mm-W/m°K 이하의 지지인자를 갖으며, 가장 바람직한 실시예에서는 프레임 시스템이 0 mm-W/m°K 의 지지인자 갖는다; 즉, 프레임 시스템이 지지 부재를 전혀 구비하지 않는다.
LCD 는 후방 조명 LCD 또는 측방 조명 LCD 일 수 있다. 후방 조명 LCD 에 있어서, PCB-장착 LED 와 같은 광원의 열(row)은 LCD 패널의 후면에 직접적인 조명 을 제공하기 위하여 LCD 패널의 바로 뒤에 위치한다. 측방 조명 LCD 에서는, LCD 의 측면을 따라 광원이 배열되며, LCD 패널의 후방을 가로질러 광이 균일하게 분포하도록 하여 패널의 측면이나 가장자리에서 광이 발생하거나 더 뚜렷하게 나타나 보이지 않도록 하기 위하여 광학기구(종종 광 안내부로 언급됨)가 보통 사용된다. 또한, 후방 조명이건 측방 조명이건 간에, LCD 에는 종종 반사물질이 배치되어 광원으로부터 LCD 패널의 후방으로 광이 균일하게 분포되는 것을 돕는다.
LCD 의 프레임은 강철, 알루미늄과, 또는 기타 구조적 재료와 같은 금속으로 구성되어, 만약 존재한다면, 지지부재에 나사결합되거나 볼트로 조여지거나 접착제로 결합되거나 기타의 방식으로 단단히 체결된다. 만약 지지부재가 존재하지 않는다면, 프레임은 접착제, 기계적 체결수단, 또는 기타의 공지 수단에 의하여 열 분산 물질에 직접 부착될 수 있다.
프레임은 프레임에 걸쳐 연장하는 크로스 지지부(cross support)를 포함할 수 있으며, 여기서 전자 부품은 크로스 지지부와 결합할 수 있다. 또한, 프레임은 열 분산 물질 및 전자부품을 지지하기 위한 플렌지(flange)를 포함하거나, 대안적으로 전자부품과 결합하는 크로스 부재를 하나 이상 포함할 수 있다. 광원 및 열 분산 물질은 실질적으로 프레임 내에 위치할 수 있으며, 열 분산 물질이 실질적으로 프레임의 높이 및 폭에 걸쳐 연장되도록 프레임이 높이와 폭을 가질 수 있다.
또한, 다수의 크로스 지지부가 프레임에 걸쳐 연장하며, 발광 다이오우드와 같은 하나 이상의 광원이 하나 이상의 크로스 지지부 또는 프레임의 나머지 부분과 결합할 수 있다. 프레임에 대해서 이러한 배열이 바람직하기는 하지만, 다수 열의 크로스 지지부와 같은 다른 유사한 배열도 프레임 내에 사용될 수 있다.
지지부재가 존재한다면, 열 분산 물질은, 비록 이러한 점이 요구되지 않는다 하여도, 광원과 지지부재 사이에 바람직하게 위치하게 된다. 어떻든 간에, 열 분산 물질은 열 발생 광원과 작동적인 열 접촉을 하며, 이는 광원과 열 분산 물질 간에 열 전달이 이루어진다는 것을 의미한다. 때때로 지지부재가 존재하는 경우에는, 지지부재가 광원으로부터의 열을 열 분산 물질로 효과적으로 전달하도록 충분한 열 전도성을 갖는다면, 지지부재가 열 분산 물질과 광원 사이에 배치될 수도 있다. 그러나 가장 바람직하게는, 열 분산 물질이 발광 다이오우드와 같은 광원에 부근에 배치되어 실질적으로 광원의 맞은편에 노출되는 것이 좋다. 바람직하게는, 지지부재가 존재하지 않는 경우에는, 열 분산 물질이 광원의 부근에 배치되어 거의 전체적으로 광원의 맞은편에 노출되는 것이 바람직하다.
후방 조명 LCD 에서는, 열 분산 물질과 PCB 또는 기타의 광원(들) 지지구조체 사이 및/또는 지지부재와 PCB 또는 기타의 광원(들) 지지구조체 사이에 간극이 존재할 수 있고; 측방 조명 디스플레이에서는, PCB 또는 기타의 광원(들) 지지구조체가 광-확산 광학기구의 가장자리에 장착되고 이 광학기구와 열 분산 물질 사이에 간극이 존재할 수 있다.
다른 실시예에서는, 이미지 디스플레이 패널이 주변 프레임과 결합되는 이미지 디스플레이 측면을 포함하고, 열 분산 물질이 이러한 이미지 디스플레이 측면의 반대편에서 프레임과 결합한다. 주변 프레임은 상부, 하부, 제1측면부, 및 제2측면부를 포함한다. 다수의 전자부품이 주변 프레임과 결합한다. 주변 프레임의 상부, 하부, 제1측면부, 및 제2측면부는 개구부를 형성하며, 열 분산 물질은 이 개구부에 실질적으로 걸쳐 연장하여 주변 프레임의 상부, 하부, 제1측면부, 및 제2측면부와 결합할 수 있다. 열 분산 물질 및 다수의 전자 부품(특히 광원)은 실질적으로 개구부 내에 배치될 수 있다. 프레임은 열 분산 물질 및 다수의 전자부품을 지지하는 플렌지(flange)를 포함할 수 있다. 이미지 디스플레이 장치는 액정표시장치일 수 있으며, 전자부품은 발광 다이오우드와 같은 광원일 수 있으며, 열 분산 물질은 그래파이트로 이루어질 수 있다.
또 다른 실시예에서, 이미지 디스플레이 장치는 이미지 디스플레이 패널과 작동적으로 결합하는 프레임 및 이미지 디스플레이 패널의 반대편에 배치되는 플렌지를 포함하는 프레임 시스템을 포함할 수 있다. 다수의 전자부품은 플렌지와 결합하는 반면, 열 분산 물질은 이미지 디스플레이 패널의 반대편에서 다수의 전자부품 근방에 배치된다. 프레임 시스템은 375 mm-W/m°K 이하의 지지인자를 갖는다. 다수의 크로스 지지부는 실질적으로 프레임에 걸쳐 연장할 수 있으며 플렌지와 결합할 수 있고, 각각의 전자부품은 하나 이상의 크로스 지지부와 작동적으로 결합한다. 열 분산 물질은 플렌지와 다수의 크로스 지지부 사이에 배치될 수 있는 반면, 다수의 체결기구가 열 분산 물질 및 크로스 지지부를 플렌지에 부착시킬 수 있다. 프레임은 높이, 폭, 및 상기 높이와 폭에 실질적으로 걸쳐 연장하는 개구부를 포함한다. 광원과 같은 다수의 전자부품은 프레임과 결합하며, 상기 프레임 내에 실질적으로 정렬되며, 상기 개구부를 덮도록 배치될 수 있다.
지지부재가 존재하면, 가능하다면 아암(arm) 또는 연장부를 구비하여 일반적으로 시트로서 구성되며, 프레임에 지지하여 위치한다. 지지부재는, 존재한다면, 종래에 디스플레이 패널, 심지어는 그래파이트나 기타의 열 분산 물질을 활용하는 것에서 효과적인 열 분산을 제공하기에 충분하다고 생각되었던 열 전도도 보다 낮은 열 전도도를 갖는 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 높은 열 전도도의 두꺼운 알루미늄 시트를 사용하는 대신에, 수평 열 전도도가 약 20 W/m°k 이하 정도인 스틸 시트가 사용될 수 있다. 스틸은 높은 열 전도도의 알루미늄보다 실질적으로 더 싸기 때문에, 즉 2.0 mm 의 높은 열 전도성 알루미늄과 동일한 수준의 두께로 사용된다 하더라도, 실질적으로 경제적이다. 이러한 스틸 시트는 40 mm-W/m°k 의 지지 인자를 갖는 유닛을 제공한다. 대안적으로, 지지부재는 높은 열 전도도의 알루미늄일 수 있으나, 심지어는 그래파이트나 기타의 열 분산 물질도 활용하는 디스플레이 패널 유닛에서 종래에 적당하다고 생각되었던 두께보다 실질적으로 얇은 시트로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 0.5mm 두께의 높은 열 전도성 알루미늄 시트는 약 110 mm-W/m°k 의 지지 인자를 제공함으로써 매우 가벼운 구조를 이룰 수 있게 한다. 물론 지지부재가 전부 제거된 경우에, 이에 따른 프레임 시스템은 0 mm-W/m°k 의 지지 인자를 갖게 되어, 무게를 줄일 수 있으며 비용을 절감하게 된다.
전술한 바와 같이, 사용되는 열 분산 물질은 그래파이트로 형성되는 것이 바람직하며, 바람직하게는 일반적으로 가요성 그래파이트라고 알려진 박리된 그래파이트의 압축된 입자의 시트로 형성되는 것이 좋다. 그래파이트는 평면 사이에 약한 결합을 갖는 편평한 층 평면 내에 공유 결합된 원자를 포함하는 탄소의 결정 구조이다. 천연 그래파이트 플레이크(flake)와 같은 그래파이트 입자를, 예를 들어 황산과 질산의 용액의 인터카랜트(intercalant)로 처리함으로써, 그래파이트의 결정 구조가 그래파이트와 인터카랜트의 화합물을 형성하도록 반응한다. 처리된 그래파이트의 입자는 그 후 "인터카레이트된 그래파이트 입자(particles of intercalated graphite)"로 지칭된다. 고온에 노출되면, 그래파이트 내의 인터카랜트는 분해되고 기화되어, 인터카레이트된 그래파이트 입자가 "c" 방향, 즉 그래파이트의 결정면에 수직한 방향으로 아코디언 형태로 초기 치수 보다 약 80배 이상 큰 치수로 팽창한다. 팽창된 그래파이트 입자는 외형이 벌레 모양이어서, 통상 벌레(worms)로 지칭된다. 벌레는 가요성 시트 내에 함께 압축될 수도 있고, 초기의 그래파이트 플레이크와 달리 다양한 형태로 형성 및 절단될 수 있다.
본 발명에 사용되기에 적절한 그래파이트 출발 물질은 할로겐화물 뿐만 아니라 유기산 및 무기산을 인터카레이트시킬 수 있고 이후 열에 노출될 때 팽창할 수 있는 고도의 그래파이트 탄소질 재료(highly graphitic carbonaceous material)를 포함한다. 이들 고도의 그래파이트 탄소질 재료는 가장 바람직하게 약 1.0의 흑연화도(a degree of graphitization)를 갖는다. 본원에서 사용되는 것처럼, "흑연화도"란 용어는 g = [3.45-d(002)]/0.095에 따른 값 g를 지칭하며, 여기서 d(002)는 옹스트롱 단위로 측정된 결정 구조 내의 탄소의 그래파이트 층 사이의 거리이다. 그래파이트 층 사이의 거리는 표준 X-선 회절 기술에 의해 측정된다. (002), (004) 및 (006) 밀러 지수에 대응하는 회절 피크의 위치가 측정되고, 이들 모든 피크에 대한 전체 에러를 최소화시키는 거리를 유도하기 위해 표준 최소 자승법 기술이 이용된다. 고도의 그래파이트 탄소질 재료의 예로는 다양한 소스로부터의 천연 그래파이트 뿐만 아니라 화학 기상 증착, 폴리머의 고온 열분해, 또는 용융 금속 용액으로부터의 결정화 등에 의해 준비된 그래파이트와 같은 다른 탄소질 재료를 포함한다. 천연 그래파이트가 가장 바람직하다.
본 발명에 사용되는 그래파이트 출발 물질은 출발 물질의 결정 구조가 요구된 흑연화도를 유지하고 출발 물질이 박리될 수 있는 한 비-그래파이트 성분을 함유할 수도 있다. 일반적으로, 결정 구조가 요구된 흑연화도를 소유하고 박리될 수 있는 탄소 함유 재료는 본 발명에 사용되기에 적절하다. 이러한 그래파이트는 바람직하게 80 중량% 이상의 순도를 갖는다. 보다 바람직하게, 본 발명에 사용된 그래파이트는 약 94% 이상의 순도를 가질 것이다. 가장 바람직한 실시예에서, 사용된 그래파이트는 약 98% 이상의 순도를 가질 것이다.
그래파이트 시트를 제조하는 통상적인 방법은 쉐인(Shane) 등에게 허여된 미국 특허 제 3,404, 061호에 개시되어 있고, 그 개시는 본원에 참고로 병합된다. 쉐인 등에게 허여된 특허의 방법의 실행에서, 천연 그래파이트 플레이크는 예를 들어 질산과 황산의 혼합물을 함유하는 용액 내에 유리하게 100 중량부의 그래파이트 플레이크(pph) 당 약 20 내지 약 300 중량부의 인터카랜트 용액 레벨로 플레이크를 분산킴으로써 인터카레이트된다. 인터카레이션 용액은 본 발명이 속하는 기술분야에서 공지된 산화제와 다른 인터카레이팅제를 함유한다. 그 예로는 예를 들어 농축된 질산 및 클로레이트, 크롬산 및 인산, 황산 및 질산과 같은 혼합물, 또는 강 유기산 예를 들어 트리플루오로아세트산의 혼합물 또는 질산, 칼륨 클로레이트, 크롬산, 과망간산 칼륨, 칼륨 크로메이트, 칼륨 디크로메이트, 과염소산 등을 함유하는 용액 및 유기산에 용해가능한 강 산화제와 같은 산화제 및 산화 혼합물을 함유하는 것을 포함한다. 대안적으로, 전기 포텐셜이 그래파이트의 산화를 발생시키기 위해 사용될 수 있다. 전해질 산화를 이용하여 그래파이트 결정에 유입될 수 있는 화학종은 황산 뿐만 아니라 다른 산을 포함한다.
바람직한 실시예에서, 인터카레이팅제는 황산, 또는 황산과 인산, 및 산화제, 즉 질산, 과염소산, 크롬산, 과망간산 칼륨, 과산화수소, 요오드산 또는 과옥소산 등의 혼합 용액이다. 덜 바람직할 수도 있지만, 인터카레이션 용액은 염화제1철(ferric chloride), 및 황산과 혼합된 염화제1철과 같은 금속 할로겐화물, 또는 브롬 용액으로서의 브롬 및 유기 용매 내의 황산 또는 브롬과 같은 할라이드를 함유할 수도 있다.
인터카레이션 용액의 양은 약 20 내지 약 350pph 그리고 보다 일반적으로 약 40 내지 약 160pph 범위일 수도 있다. 플레이크가 인터카레이트된 후에, 임의의 과잉 용액은 플레이크로부터 유출되고 플레이크는 수세척된다. 대안적으로, 인터카레이션 용액의 양은 약 10 내지 약 40pph 범위로 제한될 수도 있는데, 이로 인해 참고로 본원에 병합된 미국 특허 제 4,895,713호에 개시되고 설명된 것처럼 세척 단계가 제거될 수 있다.
인터카레이션 용액으로 처리된 그래파이트 플레이크 입자는 예를 들어 25℃ 내지 125℃ 범위의 온도에서 산화 인터카레이팅 용액의 표면 필름과 반응하는 알코올, 설탕, 알데히드 및 에스테르로부터 선택되는 유기 환원제와 혼합됨으로써 선택적으로 접촉될 수 있다. 적절한 특정 유기제로는 헥사데카놀, 옥타데카놀, 1-옥탄올, 2-옥탄올, 데실알코올, 1,10 데칸디올, 데실알데히드, 1-프로판올, 1,3프로판디올, 에틸렌글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 덱스트로스, 프럭토스, 락토스, 수크로스, 포테이토 스타치, 에틸렌 글리콜 모노스테아레이트, 디에틸렌 글리콜 디벤조에이트, 프로필렌 글리콜 모노스테아레이트, 글리세롤 모노스테아레이트, 디메틸 옥실레이트, 디에틸 옥실레이트, 메틸 포르메이트, 에틸 포르메이트, 아스코르빈산 및 소듐 리그노술페이트와 같은 리그린 유도 화합물을 포함한다. 유기 환원제의 양은 적절하게 그래파이트 플레이크 입자의 약 0.5 내지 4 중량%이다.
인터카레이션 전에, 중에 또는 직후에 적용된 팽창 보조제의 이용이 또한 개선점을 제공할 수 있다. 이들 개선점 중 박리 온도는 감소될 수 있고 팽창된 부피(또한 "벌레 부피"로 지칭됨)는 증가될 수 있다. 본원에서 팽창 보조제는 유리하게 팽창 개선을 달성하기 위해 인터카레이션 용액 내에 충분히 용해 가능한 유기 재료일 것이다. 보다 좁게, 탄소, 수소 및 산소를 함유하는 이러한 형태의 유기 재료가, 바람직하게는 배타적으로, 이용될 수도 있다. 카르복실산이 특히 효과적이라고 알려져 있다. 팽창 보조제로서 유용한 카르복실산은 1 개 이상의 탄소 원자, 바람직하게 약 15 개 이하의 탄소 원자를 갖는 방향족, 지방족 또는 지환족, 직쇄 또는 분지쇄의, 포화 및 불포화 모노카르복실산, 디카르복실산 및 폴리카르복실산으로부터 선택될 수 있고, 박리의 하나 이상의 측면의 개선을 제공하기에 효과적인 양으로 인터카레이션 용액에 용해 가능하다. 적절한 유기 용매는 인터카레이션 내의 유기 팽창 보조제의 용해성을 개선시키기 위해 사용될 수 있다.
포화 지방족 카르복실산의 대표적인 예는 화학식 H(CH2)nCOOH와 같은 산이고, 포름산, 아세트산, 프로피온산, 낙산, 펜탄산, 헥산산 등을 포함하며, 여기서 n은 0에서 약 5까지의 수이다. 카르복실산을 대신하여, 무수물 또는 알킬 에스테르와 같은 반응성 카르복실산이 또한 사용될 수 있다. 알킬 에스테르의 대표적인 예는 메틸 포르메이트 및 에틸 포르메이트이다. 황산, 질산 및 다른 공지된 수용성 인터카랜트는 포름산을 궁극적으로 물과 이산화탄소로 분해시킬 수 있다. 이 때문에, 포름산과 다른 민감한 팽창 보조제는 유리하게 수용성 인터카랜트 내에 플레이크를 주입시키기 전에 그래파이트 플레이크와 접촉된다. 대표적인 디카르복실산은 2-12 개의 탄소 원자를 갖는 지방족 디카르복실산, 특히 옥살산, 푸마르산, 말론산, 말레산, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 1,5-펜탄디카르복실산, 1,6-헥산디카르복실산, 1,10-데칸디카르복실산, 시클로헥산-1,4-디카르복실산 및 프탈산 또는 테레프탈산과 같은 방향족 디카르복실산이다. 대표적인 알킬 에스테르는 디메틸 옥실레이트 및 디에틸 옥실레이트이다. 대표적인 지환족 산은 시클로헥산 카르복실산이고 대표적인 방향족 카르복실산은 벤조산, 나프토산(naphthoic acid), 안트라닐산, p-아미노벤조산, 살리실산, o-, m-, 및 p-토릴산, 메톡시 및 오톡시 벤조산, 아세토아세트아미도벤조산 및, 아세트아미도벤조산, 페닐아세트산 및 나프토산이다. 대표적인 하이드록시 방향족 산은 하이드록시 벤조산, 3-하이드록시-1-나프토산, 3-하이드록시-2-나프토산, 4-하이드록시-2-나프토산, 5-하이드록시-1-나프토산, 5-하이드록시-2-나프토산, 6-하이드록시-2-나프토산 및 7-하이드록시-2-나프토산이다. 폴리카르복실산 중에는 구연산이 대표적이다.
인터카레이션 용액은 수용성일 것이고 바람직하게 약 1 내지 10%의 팽창 보조제를 함유하며, 이 양은 박리를 향상시키는데 효과적이다. 팽창 보조제가 수용성 인터카레이션 용액 내에 주입되기 전 또는 주입된 후에 그래파이트 플레이크와 접촉되는 실시예에서, 팽창 보조제는 그래파이트와 일반적으로 약 0.2중량% 내지 약 10중량% 범위의 양으로 V-블렌더와 같은 적절한 수단에 의해 혼합될 수 있다.
그래파이트 플레이크를 인터카레이트하고, 그 후 인터카레이트된 그래파이트 플레이크와 유기 환원제를 혼합한 후에, 상기 혼합물은 25℃ 내지 125℃ 범위의 온도에 노출되어 환원제와 인터카렌트 코팅의 반응을 촉진시킬 수 있다. 가열 기간은 약 20시간 이하이며, 전술한 범위보다 높은 온도에 대해서는 보다 짧은 가열 기간, 예를 들어 적어도 약 10분이다. 30분 이하의 시간, 예를 들어 10 내지 25분 정도가 보다 높은 온도에서 사용될 수 있다.
이렇게 처리된 그래파이트 입자는 종종 "인터카레이트된 그래파이트"로 지칭된다. 고온, 예를 들어 약 160℃ 이상의 온도 및 특히 약 700℃ 내지 1000℃ 이상의 온도에 노출될 때, 인터카레이트된 그래파이트의 입자는 "c" 방향, 즉 구성성분인 그래파이트 입자의 결정면에 수직한 방향으로 아코디언 형태로 초기 부피 보다 약 80배 내지 1000배 이상 팽창한다. 팽창된, 즉 박리된 그래파이트 입자는 외형이 벌레 모양이어서, 통상 벌레로 지칭된다. 벌레는 초기 그래파이트 플레이크와 달리 다양한 형태로 형성 및 절단될 수 있는 가요성 시트로 압축 성형될 수도 있다.
가요성 그래파이트 시트 및 호일은 양호한 처리 강도를 가지면서 응집성이 있으며, 예를 들어 롤러 압착에 의해 약 0.075mm 내지 3.75mm의 두께 및 약 0.1 내지 1.5g/cm3의 전형적인 밀도로 적절히 압축된다. 약 1.5 내지 30 중량%의 세라믹 첨가제가 최종 가요성 그래파이트 생성물에 향상된 수지 주입을 제공하기 위해 미국 특허 제 5,902,762호(본원에 참조됨)에 개시된 것처럼 인터카레이트된 입자 플레이크와 혼합될 수 있다. 첨가제는 약 0.15 내지 1.5mm의 길이를 갖는 세라믹 섬유 입자를 포함한다. 입자의 폭은 적절하게 약 0.04 내지 0.004mm 범위이다. 세라믹 섬유 입자는 그래파이트에 비반응성 및 비접착성이며 약 1100℃, 바람직하게 약 1400℃ 이상까지의 온도에서 안정하다. 적절한 세라믹 섬유 입자는 매서레이티드(macerated) 석영 유리 섬유, 탄소 및 그래파이트 섬유, 지르코니아, 보론 나이트라이드, 실리콘 카바이드 및 마그네시아 섬유, 칼슘 메타실리케이트 섬유, 칼슘 알루미늄 실리케이트 섬유, 알루미늄 옥사이드 섬유 등과 같은 자연 발생 광 섬유로부터 형성된다.
그래파이트 플레이크를 인터카레이트시키고 박리시키는 전술한 방법은, 국제 특허 출원 제 PCT/US02/39749호에 개시된 바와 같이, 흑연화 온도, 즉 약 3000℃ 범위의 온도에서 그래파이트 플레이크의 예비 처리 및 인터카랜트에 유연성 첨가제의 함유에 의해 유리하게 향상될 수도 있다.
그래파이트 플레이크의 예비처리, 또는 어닐링은 플레이크가 후속적으로 인터카레이션 및 박리될 때 상당히 증가된 팽창(즉, 300% 이상의 팽창 부피 증가)을 야기한다. 사실, 바람직하게, 팽창의 증가는 어닐링 단계 없는 유사한 프로세싱과 비교할 때 적어도 약 50%이다. 어닐링 단계에 사용되는 온도는 3000℃ 보다 상당히 낮아서는 안되며, 이는 100℃ 낮은 온도가 실질적으로 감소된 팽창을 야기하기 때문이다.
본 발명의 어닐링은 인터카레이션 및 후속적인 박리 시에 향상된 정도의 팽창을 갖는 플레이크를 야기하기에 충분한 시간 동안 수행된다. 일반적으로 요구된 시간은 1 시간 이상, 바람직하게 1 내지 3시간이고 가장 유리하게 불활성 분위기에서 진행한다. 최대의 유익한 결과를 위해, 어닐링된 그래파이트 플레이크는 팽창 정도를 향상시키기 위해 본 발명이 속하는 기술분야에서 공지된 다른 프로세스, 즉 유기 환원제, 유기 산과 같은 인터카레이션 보조제, 및 인터카레이션 후 계면활성제 세척제의 존재 하에서의 인터카레이션을 거칠 것이다. 더욱이, 최대의 유익한 결과를 위해, 인터카레이션 단계는 반복될 수도 있다.
본 발명의 어닐링 단계는 흑연화 분야에서 공지되고 인식된 유도로 또는 다른 유사한 장치에서 수행되고, 여기서 사용되는 온도는 3000℃ 범위이고, 흑연화 프로세스에서 일어날 수 있는 높은 범위의 온도이다.
예비 인터카레이션 어닐링을 거친 그래파이트를 이용하여 생성된 벌레는 종종 "응집(clump)"되어, 충격 면적 중량 균일성에 악영향을 줄 수 있다고 관찰되었기 때문에, "자유 유동" 벌레의 형성을 보조하는 첨가제가 매우 바람직하다. 인터카레이션 용액에 유연성 첨가제를 첨가하면 압축 장치(그래파이트 벌레를 가요성 그래파이트 시트로 압축(또는 "칼랜더링")하는데 통상적으로 사용되는 칼랜더 스테이션의 베드와 같은)의 베드를 가로질러 벌레의 보다 균일한 분포가 용이하게 된다. 그러므로 결과적인 시트는 보다 큰 면적 중량 균일성과 인장 강도를 갖는다. 유연성 첨가제는 장쇄(long chain) 탄화수소인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 약 10개 이상의 탄소를 갖는 탄화수소인 것이 좋다. 다른 작용기가 존재하지만, 장쇄 탄화수소기를 갖는 다른 유기 화합물이 또한 사용될 수 있다.
보다 바람직하게, 유연성 첨가제는 오일이며, 광유가 특히 장기간 저장에 있어 중요한 고려사항인 악취 및 냄새가 덜 하다는 사실을 고려할 때 가장 바람직하다. 전술한 소정의 팽창 보조제가 유연성 첨가제의 정의를 충족시킴을 주목한다. 이들 재료가 팽창 보조제로 사용될 때, 인터카랜트 내에 별도의 유연성 첨가제를 포함할 필요가 없다.
유연성 첨가제는 약 1.4pph 이상, 보다 바람직하게 약 1.8pph 이상의 양으로 인터카랜트 내에 존재한다. 유연성 첨가제 함유의 상한이 하한 보다 중요하진 않지만, 약 4pph 정도 이상 유연성 첨가제를 함유한다고 하여 상당한 추가적인 장점이 있는 것은 아니다.
가요성 그래파이트 시트는 종종 수지로 유리하게 처리될 수 있고 흡수된 수지는 경화 후에 내습성 및 처리 강도, 즉 가요성 그래파이트 시트의 강성도를 향상시킬 뿐만 아니라 시트의 형상을 "고정(fixing)"시킨다. 적절한 수지 함량은 바람직하게 약 5 중량% 이상, 보다 바람직하게 약 10 내지 35 중량%, 그리고 적절하게 약 60 중량% 까지이다. 본 발명의 실시에서 특히 유용하다고 알려진 수지는 아크릴-, 에폭시- 및 페놀-계 수지 시스템, 플루오르-계 폴리머 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 적절한 에폭시 수지 시스템은 디글리시딜 에테르 또는 비스페놀 A(DGEBA) 및 다른 다기능성 수지 시스템에 기초한 것을 포함하며; 사용될 수 있는 페놀 수지는 레졸(resole) 및 노볼락(novolak) 페놀을 포함한다. 선택적으로, 가요성 그래파이트에는 수지에 추가하여 또는 수지를 대신하여 섬유 및/또는 염이 주입될 수 있다. 추가적으로, (접착성, 물질 유동(material flow), 친수성 등과 같은) 특성을 변경시키기 위하여 반응성 또는 비반응성 첨가제가 수지 시스템에 사용될 수 있다.
대안적으로, 본원발명의 가요성 그래파이트 시트는, 국제특허출원 제 PCT/US02/16730호에 개시된 바와 같이, 새로이 팽창된 벌레보다는 재가공된(reground) 가요성 그래파이트 입자를 사용할 수 있다. 이러한 시트는 새롭게 형성된 시트 재료, 재생된 시트 재료, 작은 조각(scrap)의 시트 재료, 또는 기타 적절한 소스(source)가 될 수 있다.
또한 본원발명의 처리 과정은 순수 재료(virgin material)와 재생된 재료의 혼합물을 사용할 수도 있다.
재생된 재료의 소오스 재료는 전술한 것처럼 압축 성형된 시트 또는 시트의 마무리부분, 또는 예를 들어 예비 칼랜더링 롤로 압축되지만 수지로 주입되지 않은 시트일 수도 있다. 더욱이, 소오스 재료는 수지로 주입되었지만 아직 경화되지 않은 시트 또는 시트의 마무리부분, 또는 수지로 주입되고 경화된 시트 또는 시트의 마무리부분일 수도 있다. 소오스 재료는 플로우 필드 플레이트 또는 전극과 같은 재생된 가요성 그래파이트 양성자 교환 막(proton exchange membrane; PEM) 연료 전지 성분일 수도 있다. 다양한 그래파이트 소오스 각각은 그대로 또는 천연 그래파이트 플레이크와 혼합된 채로 사용될 수도 있다.
가요성 그래파이트 시트의 소오스 재료가 이용가능하면, 입자를 생성하기 위해 제트 밀, 에어 밀, 블렌더 등과 같은 공지된 프로세스 또는 장치와 연결될 수 있다. 바람직하게, 대부분의 입자는 20 U.S. 메쉬를 통과하고 보다 바람직하게 대부분(약 20% 초과, 보다 바람직하게 약 50% 초과)이 80 U.S. 메쉬를 통과하지 않는 지름을 갖는다. 가장 바람직하게 입자는 약 20 메쉬 이하의 입자 크기를 갖는다. 가요성 그래파이트 시트는 분쇄 프로세스 중에 수지 시스템에 열 손상을 방지하기 위해 분쇄되기 때문에 수지 주입될 때 가요성 그래파이트 시트를 냉각시키는 것이 바람직할 수도 있다.
분쇄된 입자의 크기는 요구된 열적 특성과 그래파이트 입자의 기계가공성 및 성형성을 균형맞추도록 선택될 수도 있다. 그러므로, 보다 작은 입자는 기계가공 및/또는 성형을 용이하게 하는 그래파이트 입자를 야기하는 반면, 보다 큰 입자는 보다 큰 이방성, 및 보다 큰 수평방향(in-plane) 전기전도도 및 열전도도를 야기할 것이다.
소정 재료가 수지 주입된다면, 바람직하게 수지는 입자로부터 제거된다. 수지 제거에 대한 상세한 내용은 후술된다.
소오스 재료가 분쇄되고, 소정 수지가 제거되면, 이는 재팽창된다. 재팽창은 인터카레이션과 박리 프로세스 및 그레인크(Greinke) 등에게 허여된 미국 특허 제 4,895,713호 및 쉐인(Shane)에게 허여된 미국 특허 제 3,404,061호에 개시된 내용을 이용함으로써 발생할 수도 있다.
일반적으로, 인터카레이션 후에 입자는 노 내에서 인터카레이트된 입자를 가열함으로써 박리된다. 이러한 박리 단계 중에, 인터카레이트된 천연 그래파이트 플레이크는 재생되고 인터카레이트된 입자에 추가될 수도 있다. 바람직하게, 재팽창 단계 중에 입자는 약 100cc/g 이상 그리고 약 350cc/g 또는 그 이상까지의 범위의 비부피를 갖도록 팽창된다. 마지막으로, 재팽창 단계 후에, 재팽창된 입자는 전술한 것처럼 가요성 시트로 압축될 수도 있다.
출발 물질이 수지로 주입되면, 수지는 바람직하게 입자로부터 적어도 부분적으로 제거되어야 한다. 이러한 제거 단계는 분쇄 단계와 재팽창 단계 사이에서 발생해야 한다.
일 실시예에서, 제거 단계는 오픈 프레임(open flame)과 같이 리그라인드 입자를 함유하는 수지를 가열하는 단계를 포함한다. 보다 구체적으로, 주입된 수지는 수지 제거를 효과적으로 수행하기 위해 약 250℃ 이상의 온도로 가열될 수도 있다. 이러한 가열 단계 중에 수지 분해 생성물의 플래싱(flashing)을 방지하기 위해 주의해야 하며, 이는 공기 내에서의 주의깊은 가열 또는 불활성 분위기 내에서의 가열에 의해 수행될 수 있다. 바람직하게, 가열 온도는 적어도 약 10분에서 약 150분 또는 그 이상 범위까지의 시간 동안 약 400℃ 내지 약 800℃ 범위이어야 한다.
추가적으로, 수지 제거 단계는 수지가 제거되지 않는 유사한 방법과 비교할 때 성형 프로세스로부터 제조된 최종 아티클의 인장 강도를 증가시킨다. 수지 제거 단계는 팽창 단계 중에(즉, 인터카레이션 및 박리), 수지가 인터카레이션 화학 물과 혼합될 때, 소정의 경우 유독성 부산물을 발생시키기 때문에 유리할 수도 있다.
그러므로, 팽창 단계 전에 수지를 제거함으로써 전술한 향상된 강도 특성과 같은 우수한 생성물이 얻어진다. 증가된 강도 특성은 부분적으로 증가된 팽창의 결과이다. 입자 내에 존재하는 수지로 인해, 팽창이 제한될 수도 있다.
강도 특성 및 환경에 대한 관심 외에, 수지는 산과 런 어웨이 발열 반응(run away exothermic reaction)을 발생시킬 수 있는 수지의 관점에서 인터카레이션 전에 제거될 수도 있다.
상기와 같은 관점에서, 바람직하게 대부분의 수지는 제거된다. 보다 바람직하게, 약 75% 이상의 수지가 제거된다. 가장 바람직하게, 99% 이상의 수지가 제거된다.
가요성 그래파이트 시트가 분쇄되면, 바람직한 실시예에서 소정 형태(즉, 시트)로 형성되고 경화(수지 주입될 때)된다. 대안적으로, 시트는 사후 분쇄 경화가 바람직하지만, 분쇄되기 전에 경화될 수 있다.
선택적으로, 본원발명의 열 분산 물질을 구성하기 위하여 사용되는 가요성 그래파이트는, 적층된 층 사이에 접착제를 구비하거나 또는 구비하지 않은, 라미네이트(laminate)로서 사용될 수 있다. 비록 상기한 바와 같이 불리할 수 있는 접착제의 사용을 필요로 하지만, 라미네이트 스택(stack)에는 비-그래파이트 층(non-graphite layer)이 포함될 수 있다. 이러한 비-그래파이트 충은 금속이나 플라스틱 또는 유리섬유나 세라믹과 같은 비 금속물질을 포함할 수 있다.
앞서 주목한 바와 같이, 이렇게 형성된 박리된 그래파이트의 압축된 입자 시트는 본질적으로 이방성을 갖는다; 즉, 시트의 열 전도도는, 시트에 수직인 방향("c" 방향)과 반대인 수평방향("a" 방향)에서 더 크다. 이로써, 그래파이트 시트의 이방성은 열이 본원발명의 열적 해결방안의 수평방향(즉, 그래파이트 시트를 따라 "a"방향)을 따르도록 한다. 이러한 시트는 일반적으로 수평 열 전도도가 약 140 W/m°K 이상, 보다 바람직하게는 약 200 W/m°K 이상, 가장 바람직하게는 약 250 W/m°K 이상이며, 수직 방향에서는 약 12 W/m°K 이하, 보다 바람직하게는 약 10 W/m°K 이하, 가장 바람직하게는 약 6 W/m°K 이하이다. 따라서 본원발명의 열 분산 물질은 약 10 이상의 열적 이방성 비율(thermal anisotropic ratio)(즉, 수직 열 전도도에 대한 수평 열 전도도의 비율)을 갖는다.
라미네이트의 수평 및 수직 열 전도도 값은, 라미네이트를 형성하기 위해 사용되는 것을 포함하여 본원발명의 열적 해결방안을 구성하기 위해 사용된 가요성 그래파이트 시트의 그라펜 층(graphene layer)의 지향성 정렬(directional alignment)을 변경함으로써, 혹은 라미네이트가 형성된 후에 라미네이트 자체의 그라펜 층의 지향성 정렬을 변경함으로써 조절될 수 있다. 이러한 방식으로 하여, 본원발명의 열적 해결방안의 수직 열 전도도는 감소되면서도 본원발명의 열적 해결방안의 수평 열 전도도는 증가하게 되어, 결과적으로 열적 이방성 비율이 증가하게 된다.
이와 같은 그라펜 층의 지향성 정렬을 달성하기 위한 방법 중 하나는, 지향성 정렬을 형성하는 곳에서 보다 효과적으로 롤러 압착하면서 시트를 롤러 압착하거나(즉, 전단력을 적용) 다이 프레싱(die pressing) 또는 상호 플래튼 프레싱(reciprocal platen pressing) 함으로써(즉, 압축을 가함) 가요성 그래파이트 시트에 압력을 가하는 것이다. 예를 들어, 시트를, 1.1 g/cc 와는 대조적으로, 1.7 g/cc 의 밀도로 롤러 압착함으로써, 수평 열 전도도는 약 240 W/m°K 으로부터 약 450 W/m°K 까지 증가하게 되고 수직 열 전도도는 비례적으로 감소하게 되어, 이로써 각각의 시트 및, 보다 확대하여, 모든 라미네이트의 열적 이방성 비율의 증가가 이루어지게 된다.
대안적으로, 라미네이트가 형성되면, 라미네이트를 구성하는 그라펜 층의 지향성 정렬이, 가압 등에 의하여, 대체로 증가하게 되며, 이로써 라미네이트를 구성하는 가요성 그래파이트 시트의 초기 밀도보다 더 밀도가 커지게 된다. 사실, 적층된 제품의 최종 밀도는 이러한 방식으로 약 1.4 g/cc 이상, 보다 바람직하게는 약 1.6 g/cc 이상, 가장 바람직하게는 약 2.0 g/cc 까지 얻어질 수 있다. 압력은 다이 프레싱이나 압착 롤러와 같은 종래의 수단에 의해 가해질 수 있다. 2.0 g/cc 정도의 높은 밀도를 얻기 위해서는, 약 60 MPa 이상, 바람직하게는 약 500 MPa 이상, 보다 바람직하게는 약 700 MPa 이상의 압력이 필요하다.
그라펜 층의 지향성 정렬을 증가시키게 되면, 밀도는 순수 구리 밀도의 일부를 유지하면서도, 그래파이트 라미네이트의 수평 열 전도도는 순수 구리의 열 전도도 이상으로 증가하게 된다. 또한, 정렬된 라미네이트는 정렬되지 않은 라미네이트와 비교하여 증가된 강도를 나타낸다.
이와 같은 그래파이트-계 열 분산 물질을 사용함으로써, 필요한 기계적 지지력 및 효과적인 열 분산을 제공하면서도, 프레임 시스템에 대한 지지 인자의 감소뿐만 아니라 지지 부재 전체의 제거까지도 이룰 수 있다.
또한, 이미지 디스플레이 장치용 프레임 시스템을 제조하는 방법도 포함된다. 이러한 방법은 디스플레이 패널 유닛, 열 분산 물질, 프레임, 및 하나 이상의 광원을 제공하는 단계를 포함한다. 이러한 방법은 광원과 작동적인 열 접촉을 하도록, 보다 바람직하게는 광원에 인접하여 광원과 프레임 사이에 위치하도록 열 분산 물질을 위치시키는 단계를 포함한다. 열 분산 물질은 광원의 반대편에서 바람직하게 실질적으로 개방되거나 노출된다. 광원은 디스플레이 패널 유닛 상의 이미지의 표시를 향상시키도록 위치한다.
전술한 일반적인 설명 및 이하의 상세한 설명은 본원발명의 실시예를 제공하며 청구된 바와 같은 본원발명의 특성과 본질 및 이해에 대한 전체적 구성이나 개관을 제공하고자 하는 것이라는 것을 이해해야 한다. 첨부된 도면은 본원발명의 이해를 돕고자 제공되었으며 명세서의 일부를 구성하고 있다. 도면에는 본원발명의 다양한 실시예가 도시되어 있으며, 명세서의 설명과 함께 본원발명의 원리 및 작동에 대한 설명을 돕고 있다.
<실시예>
도 1 내지 3을 참조하면, 후방 조명 LCD 이미지 디스플레이 장치가 도시되어 있으며 도면 부호 "10"으로 표시되어 있다. 장치(10)는 (도시되지 않은) 이미지 디스플레이 패널을 향하도록 장착된 LED(20)와 같은 일련의 광원을 포함한다. 디스플레이 장치(10)는 박리된 그래파이트의 압축된 입자로 이루어진 시트로 형성된 열 분산 물질(30)도 포함한다. 열 분산 물질(30)은, LED(20)에 의해 생성된 열이 열 분산 물질(30)로 전달되도록, LED(20)와 작동적인 열 접촉을 하고 있다. 또한 LCD 장치는, 장치(10)의 지지 인자가 약 375 mm-W/m°K 이하가 되도록, 다수의 지지 부재(40)도 포함하고 있다. 보다 바람직하게는, 상기 지지 부재(40)는 약 150 mm-W/m°K 이하의 지지인자를 장치(10)에 제공한다. 그러나, 앞서 설명한 바와 같이, 본원 발명의 가장 바람직한 실시예에서는, 장치(10)의 지지인자가 0 mm-W/m°K 인데, 이는 LCD 장치(10)에 지지부재(40)가 존재하지 않는다는 것을 의미한다. LED(20)로부터의 광의 균일한 분포를 촉진시키기 위하여 LED(20) 주위에 반사물질(50)이 삽입될 수 있다.
도 4 내지 6을 참조하면, 측방 조명 LCD 장치(100)가 도시되어 있다. 장치(100)는 장치(100)의 주변의 적어도 일부를 따라 장착되는 LED(120)와 같은 일련의 광원; LED(120)로부터의 광을 이미지 디스플레이 패널(도시되지 않음)로 향하는 것을 보조하는 광 안내부(170)와 같은 광-확산 광학기구을 포함한다. 장치(100)는 박리된 그래파이트의 압축된 입자로 이루어진 하나 이상의 시트로 형성된 열 분산 물질(130)을 더 포함한다. 열 분산 물질(130)은, LED(120)에 의해 발생된 열이 열 분산 물질(130)에 전달되도록, LED(120)와 작동적으로 열 접촉을 한다. 그러나, LED (120)가 LCD 장치(100)의 둘레 주위에 배치되므로, 열 분산 물질(130)과 LED (120) 사이의 작동적인 열 접촉은 열적 연결부(135)를 통해 이루어지게 된다.
열적 연결부(135)는 LED (120)와 열 분산 물질(130) 사이의 열적 접촉을 이룰 수 있는 물질이라면 어떠한 물질도 가능하다. 바람직하게는, 열적 연결부(135)는 열 분산 물질(130)에서와 마찬가지로, 박리된 그래파이트의 압축된 입자로 형성될 수도 있다. 실제로, 특히 바람직한 실시예에서는, 열 분산 물질(130)은 (도 7에 도시된 바와 같이) 열적 연결부(135)가 일체로 형성되도록 형성된다. 다시 말해서, 열 분산 물질(130)은 열적 연결부(135)를 형성하도록 약 90°로 구부러진 부분을 가질 수 있다.
대안적인 실시예에서, LED (120)가 장착되는 PCB (160)는, LED (120)와 열 분산 물질(130) 사이의 열적 연결을 이루도록 하기 위하여, 연장되어 약 90°로 구부러질 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 일반적으로 LED (120)가 장착되는 PCB (160)는 통상적으로 금속 코어 PCB (metal core PCB)이고, 따라서 이러한 PCB (160)로부터의 금속 코어는, 도 8에 도시된 바와 같이, LED (120)와 열 분산 물질(130) 사이의 열적 연결을 제공하기 위하여 연장되어 적당한 각도로 구부러질 수 있다. 대안적으로, PCB (160)는 LED 가 직접 장착되는 소위 가요성-회로 PCB (flex-circuit PCB)로 형성되어 PCB (160)가 열 분산 물질(130)에 접착되거나 부착될 수 있다. PCB (160)를 형성하는 가요성-회로 물질은 폴리이미드(polyimide), 폴리에스터(polyester), 액정 폴리머(LCP) 등등으로 형성될 수 있으며, 둘 간의 열 적 저항을 가능한 한 낮게 유지하기 위하여, 얇은 가요성-회로 PCB(160)를 통해 열 분산 물질(130)로 연장하는 다수의 열 전도성 비아(vias)를 갖는다. PCB (160)를 열 분산 물질(130)에 접착시키기 위하여 접착제가 사용될 수 있다.
또한 측방 조명 LCD 장치(100)는, 장치(100)의 지지 인자가 약 375 mm-W/m°K 이하가 되도록 지지 부재 (140)를 포함할 수도 있다. 보다 바람직하게는, 지지 부재(140)가 약 150 mm-W/m°K 이하의 지지 인자를 장치(100)에 제공한다. 본원 발명의 가장 바람직한 실시예에서는, 장치(100)의 지지 인자가 0 mm-W/m°K 인데, 이는 LCD 장치(100)가 지지 부재(140)를 포함하지 않는다는 것을 의미한다. 더욱이, LED (120)로부터의 균일한 광 분산을 돕기 위하여 반사 물질(150)이 LED(120) 주변에 또는 광 안내부(170) 뒤에 삽입될 수 있다.
(비록 그 개념은 측방 조명 LCD에도 적용될 수는 있지만, 후방 조명 LCD (10)에 관해 도시하고 있는) 도 9 내지 11을 참조하면, 후방 조명 이미지 디스플레이 장치(10)는 이미지(14)를 표시하기 위한 이미지 디스플레이 패널(12), 프레임 시스템(18), 프레임 시스템(18)과 작동적으로 결합하고 이미지 디스플레이 패널(12)의 반대편에 위치한 열 분산 물질(30)을 포함한다. 프레임 시스템(18)은 주변 프레임(17)이라고 불리는 프레임(17)을 포함할 수 있으며, 이러한 프레임은 이미지 디스플레이 패널(12)를 지지하며 또한 다수의 LED(20)가 이 프레임(17)에 의하여 지지된다. 프레임(17)은 높이(22), 폭(24), 및 실질적으로 상기 높이(22)와 폭(24)에 걸쳐 연장하는 개구부(26)를 포함한다. 열 분산 물질(30)은 실질적으로 프레임(17)의 높이(22) 및 폭(24)에 걸쳐 연장한다. 대안적으로, 열 분산 물질(30)은 결국 집합적으로 프레임(17)의 높이(22) 및 폭(24)에 걸쳐 실질적으로 연장하는 다수 조각의 열 분산 물질을 포함할 수도 있다.
LED는 프레임(17) 내에 실질적으로 정렬되어 개구부(26)의 일부와 중첩될 수 있다. 이러한 정렬은 열 분산 물질(30)이 LED (20)에서 발생된 열을 분산시키는 것을 용이하게 한다. 또한 LED (20)는 프레임(17)의 개구부(26) 내에 위치할 수도 있다.
바람직한 실시예에서는, 프레임(17)은 강철로 구성되는 반면, 열 분산 물질(30)은 박리된 그래파이트의 압축된 입자를 포함한다.
LCD 이미지 디스플레이 패널(12)은 이미지(14)가 표시되는 이미지 디스플레이 측면(13)을 포함할 수 있다. 이미지 디스플레이 측면(13)은, 도 9에 가장 잘 나타나 있듯이, 이미지 디스플레이 장치(10)의 케이싱(11)을 통해 볼 수 있다.
또한 열 분산 물질(30)은 LED (20)를 향하는 표면 상에 열적 인터페이스 물질(도시되지 않음) 및/또는 접착제를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 감압 접착제(pressure sensitive adhesive)와 같은 이러한 접착제는 장치(10) 내에서의 열 분산을 향상시키기 위하여 LED (20)와 열 분산 물질(30) 사이의 양호한 열적 접촉을 도울 수 있다.
또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 크로스 지지부(cross support; 34)가 프레임(17)에 부착될 수 있다. 크로스 지지부(34)는 프레임(17) 및 이미지 디스플레이 장치(10) 전체를 강화시키고 안정화시키는데 사용될 수 있다. 크로스 지지부(34)는, LED (20)가 PCB 에 장착되는 것에 관계없이, 바람직하게 LED (20)를 지지하여 LED (20)를 프레임(17)에 부착시킨다. 프레임(17) 및 LCD 장치(10)에 추가적인 강성을 제공하기 위하여 다수의 크로스 지지부(34)가 제공될 수도 있다. 크로스 지지부(34)와 프레임(17) 사이의 결합부에는 공지된 바와 같이 스크류, 볼트, 리벳, 클립 등등과 같은 기계적 체결기구(도시되지 않음)가 포함될 수 있다.
프레임(17)에 추가적인 강성을 부가하기 위하여 횡단 부재(36)가 사용될 수도 있다. 횡단 부재(36)는 프레임(17)에 걸쳐 바람직하게 연장하며 프레임(17) 상의 플랜지(28)와 결합할 수 있다. 횡단부재(36)는 강철, 알루미늄, 및 플라스틱 각각으로 또는 이들을 조합하여 구성될 수 있다. 횡단부재(36)는 케이싱(11을 결합시키기 위하여, 그리고 케이싱(11)을 디스플레이 장치(10)의 일부로서 고정시키기 위하여 사용될 수 있다. 횡단 부재(36)는 LCD 장치(10)에 제어를 제공하기 위하여 인쇄회로 기판과 같은 부가적인 다수의 전자 부품을 지지한다. 횡단 부재(36)는 도 10에 도시된 바와 같이 크로스 프레임(17)을 완전히 가로지르거나, 대안적으로 개구부(26)를 부분적으로 가로질러 연장할 수 있다.
프레임(17)은 단일한 사출 부품으로 제조되어 형상에 맞게 구부려지거나 접혀진다. 대안적으로, 프레임(17)은 다수의 부품으로 제조되어 리벳, 용접, Tox-lok® 기계 연결장치 등등과 같은 방법에 의하여 기계적으로 조립되고, 이로써 프레임(17)을 재료의 단일 시트로부터 압형(stamp)할 필요를 줄일 수 있다.
따라서, 본원발명의 실시에 의하여, 액정표시장치와 같은 디스플레이 패널이 지지부재에 대한 필요성을 줄인 채로, 뿐만 아니라 지지부재에 대한 필요성이 전혀 없이 제조될 수 있으며, 이로써 이미지 디스플레이 장치 내에 있는 열 발생 요소로부터의 열 전달을 증가시키거나 관리하면서도 디스플레이 패널에 대한 무게 및 비용 모두를 실질적으로 절약할 수 있게 된다.
본 명세서에서 인용된 모든 특허 및 공보물들은 본 명세서에 참조된다.
본원발명이 이상과 같이 상술되었으므로, 본 발명이 다양한 방식으로 변경될 수 있다는 것이 명백할 것이다. 이러한 변경은 본원발명의 범위나 기술적 사상으 로부터 벗어나는 것으로 여겨져서는 안되며, 당업자에게 명백한 이러한 변경은 이하의 청구항의 범위에 포함될 것이다.
상기와 같은 본원발명의 구성에 의하여, 액정 디스플레이 등과 같은 디스플레이 장치용 프레임으로서 무게가 가볍고 구조적으로 견고한 프레임을 제공하게 된다. 또한, 낮은 지지 인자를 갖는 프레임을 포함하는 디스플레이 장치용 프레임 시스템을 제공할 수 있으며, 발광 다이오우드 배열, 냉 음극 형광 램프, 또는 평평한 형광 램프에 인접하여 배치되는, 때때로 열 확산기로 일컬어지는, 디스플레이 장치의 열 분산 물질을 포함하는 디스플레이 장치를 제공할 수 있으며, 디스플레이 장치에 구조적 일체성을 제공하는 둘레 가장자리부를 포함하는 프레임을 포함하는 디스플레이 장치용 프레임 시스템을 제공할 수 있다. 또한, 디스플레이 장치 내의 열 분산 물질에 의한 열 전달 및 열 분산을 촉진시키는 내부 개구부를 구비하는 디스플레이 장치용 프레임을 제공할 수 있으며, 무거운 알루미늄 시트 또는 시트 세트가 아닌 지지 부재를 포함하는 디스플레이 장치용 프레임 시스템을 제공할 수 있게 된다.

Claims (22)

  1. 이미지 디스플레이 장치로서,
    이미지 디스플레이 패널;
    프레임 시스템으로서, (i) 상기 이미지 디스플레이 패널과 직접 또는 간접적으로 결합하는 프레임, (ii) 상기 프레임과 직접 또는 간접적으로 결합하는 다수의 열원을 구비하는 프레임 시스템; 및
    상기 열원과 작동적인 열 접촉을 하며 상기 프레임과 직접 또는 간접적으로 결합하는 열 분산 물질; 을 포함하고,
    상기 프레임 시스템이 375 mm-W/m°K 이하의 지지 인자를 갖는,
    이미지 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열 분산 물질은 박리된 그래파이트의 압축된 입자로 이루어진 시트를 하나 이상 포함하는,
    이미지 디스플레이 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 프레임 시스템이 150 mm-W/m°K 이하의 지지 인자를 갖는,
    이미지 디스플레이 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 프레임 시스템의 지지인자가 0 인,
    이미지 디스플레이 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 열원이 발광 다이오우드, 냉 음극 형광 램프, 평면 형광 램프, 또는 이들의 조합을 포함하는,
    이미지 디스플레이 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 이미지 디스플레이 장치가 측방 조명 액정 디스플레이 장치를 포함하는,
    이미지 디스플레이 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 이미지 디스플레이 장치가 상기 열원과 상기 열 분산 물질 사이에 하나 이상의 열적 연결부를 더 포함하는,
    이미지 디스플레이 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 하나 이상의 열적 연결부가 발광 다이오우드가 장착되는 인쇄회로기판을 포함하는,
    이미지 디스플레이 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 이미지 디스플레이 장치가 상기 열원 주위에 삽입되는 반사 물질을 더 포함하여 그곳으로부터의 균일한 광분산을 보조하는,
    이미지 디스플레이 장치.
  10. 이미지 디스플레이 장치로서,
    이미지 디스플레이 측면을 구비하는 이미지 디스플레이 패널;
    프레임 시스템으로서, (i) 상기 이미지 디스플레이 측면의 반대편에서 상기 이미지 디스플레이 패널과 직접 또는 간접적으로 결합하며 상부, 하부, 제1측면부, 및 제2측면부을 갖는 주변 프레임, (ii) 상기 프레임과 직접 또는 간접적으로 결합하는 다수의 전자 부품을 구비하는 프레임 시스템; 및
    상기 전자부품과 작동적인 열 접촉을 하며 상기 프레임과 직접 또는 간접적으로 결합하는 열 분산 물질; 을 포함하고,
    상기 프레임 시스템이 375 mm-W/m°K 이하의 지지 인자를 갖는,
    이미지 디스플레이 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 프레임의 상기 상부, 하부, 제1측면부, 및 제2측면부가 개구부를 형성하고, 상기 다수의 전자부품이 상기 개구부 내에 위치하는,
    이미지 디스플레이 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 열 분산 물질이 상기 개구부에 걸쳐 연장하는,
    이미지 디스플레이 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 열 분산 물질이 상기 프레임의 상기 상부, 하부, 제1측면부, 및 제2측면부와 직접 또는 간접적으로 결합하는,
    이미지 디스플레이 장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 이미지 디스플레이 패널이 액정 디스플레이 패널이며, 상기 전자부품이 발광 다이오우드를 포함하는,
    이미지 디스플레이 장치.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 전자부품이 발광 다이오우드, 냉 음극 형광 램프, 평면 형광 램프, 또는 이들의 조합을 포함하는,
    이미지 디스플레이 장치.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 열 분산 물질은 박리된 그래파이트의 압축된 입자로 이루어진 시트를 하나 이상 포함하는,
    이미지 디스플레이 장치.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 프레임 시스템이 150 mm-W/m°K 이하의 지지 인자를 갖는,
    이미지 디스플레이 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 프레임 시스템의 지지인자가 0 인,
    이미지 디스플레이 장치.
  19. 제10항에 있어서,
    상기 이미지 디스플레이 장치가 측방 조명 액정 디스플레이 장치를 포함하는,
    이미지 디스플레이 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 이미지 디스플레이 장치가 상기 열원과 상기 열 분산 물질 사이에 하나 이상의 열적 연결부를 더 포함하는,
    이미지 디스플레이 장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 하나 이상의 열적 연결부가 발광 다이오우드가 장착되는 인쇄회로기판을 포함하는,
    이미지 디스플레이 장치.
  22. 제10항에 있어서,
    상기 이미지 디스플레이 장치가 상기 열원 주위에 삽입되는 반사 물질을 더 포함하여 그곳으로부터의 균일한 광분산을 보조하는,
    이미지 디스플레이 장치.
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