KR100836468B1 - 광원 장치 및 이를 이용한 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발광 다이오드를 이용하는 광원 장치 및 이를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 광원 장치는 하나 이상의 발광 다이오드가 전기적으로 연결된 기판; 상기 기판이 하나 이상 설치된 바텀 커버; 상기 바텀 커버에 설치된 방열 수단을 포함한다.
발광 다이오드, 백라이트 유닛, 광원, 방열

Description

광원 장치 및 이를 이용한 디스플레이 장치{Light source apparatus and display apparatus using its}
도 1은 종래 액정 표시장치의 백 라이트 유닛을 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명 실시 예에 따른 광원 장치를 나타낸 측 단면도.
도 3은 본 발명 실시 예에 따른 광원 장치의 사시도.
도 4는 본 발명 실시 예에 따른 광원 장치의 제 1변형 예를 나타낸 사시도.
도 5는 도 4의 광원 장치에 드라이버를 설치한 예를 나타낸 사시도.
도 6은 본 발명 실시 예에 따른 광원 장치의 제 2변형 예를 나타낸 측 단면도.
도 7은 본 발명 실시 예에 따른 광원 장치의 제 3변형 예를 나타낸 사시도.
도 8은 본 발명 실시 예에 따른 광원 장치의 제 4변형 예를 나타낸 단면도.
도 9는 도 8의 사시도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 광원 장치 110 : 기판
111 : 발광 다이오드 120 : 바텀 커버
121,123 : 반사판 122 : 베이스
130,133,140,230 : 방열핀 150 : 방열 시트
160 : 방열판
본 발명은 광원 장치에 관한 것이다.
일반적으로 사용되고 있는 표시장치는 CRT(Cathode Ray Tube), 전계 광학적인 효과를 이용한 액정표시장치(Liquid Crystal Display :LCD), 가스방전을 이용한 플라즈마 표시소자(PDP : Plasma Display Panel) 및 전계 발광 효과를 이용한 EL 표시소자(ELD : Electro Luminescence Display) 등이 있으며, 그 중에서 액정표시장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
이러한 액정표시장치는 최근에는 평판 표시장치로서의 역할을 충분히 수행할 수 있을 정도로 개발되어 랩탑형 컴퓨터의 모니터뿐만 아니라, 데스크탑형 컴퓨터의 모니터 및 대형 정보 표시장치등에 사용되고 있어 액정표시장치의 수요는 계속적으로 증가되고 있는 실정이다.
이와 같은 액정표시장치의 대부분은 외부에서 들어오는 광의 양을 조절하여 화상을 표시하는 수광성 장치이기 때문에 LCD 패널에 광을 조사하기 위한 별도의 광원 즉, 백라이트 유닛(Back Light Unit)이 반드시 필요하다.
일반적으로, 액정표시장치의 광원으로 사용되는 백라이트 유닛은 원통형의 형광 램프를 배치하는 방식으로서, 에지 방식과 직하 방식으로 구분된다.
상기 에지 방식은 빛을 안내하는 도광판의 측면에 램프 유닛이 설치되는 것 으로써, 램프 유닛은 빛을 발산하는 램프, 램프의 양단에 삽입되어 램프를 보호하는 램프 홀더 및 램프의 외주면을 감싸고 일측면이 도광판의 측면에 끼워져 램프에서 발산된 빛을 도광판 쪽으로 반사시켜 주는 램프 반사판을 구비한다. 이와 같이 도광판의 측면에 램프 유닛이 설치되는 에지 방식은 주로 랩탑형 컴퓨터 및 데스크탑형 컴퓨터의 모니터와 같이 비교적 크기가 작은 액정표시장치에 적용되는 것으로, 빛의 균일성이 좋고, 내구 수명이 길며, 액정표시장치의 박형화에 유리하다.
한편, 직하 방식은 액정표시장치의 크기가 20인치 이상으로 대형화되기 시작하면서 중점적으로 개발되기 시작한 것으로, 확산판의 하부면에 복수개의 램프를 일렬로 배열시켜 LCD 패널의 전면으로 빛을 직접 조광하는 것이다.
이러한, 직하 방식은 에지 방식에 비해 광의 이용 효율이 높기 때문에 고휘도를 요구하는 대화면 액정표시장치에 주로 사용된다. 하지만, 직하 방식이 채택된 액정표시장치의 경우는 대형 모니터나 텔레비전등으로 사용되어 랩탑형 컴퓨터에 비해 사용하는 시간이 길어지고, 램프의 개수도 많기 때문에 에지 방식의 액정표시장치보다 직하방식의 액정표시장치에서 램프의 고장 및 수명이 다하여 점등이 되지 않는 램프가 나타날 가능성이 더 많아졌다.
도 1은 종래 CCFL을 사용한 직하 방식의 백라이트 유닛의 나타낸 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, LCD 패널(5)의 직하부에는 복수개의 발광 램프(1)들이 배치되며, 상기 발광 램프(1)들은 외곽 케이스(3)의 내부(7)에 의해 고정된다. 여기서, 상기 발광 램프(1)는 냉음극관 형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp :CCFL)로 구성되어 있고, 관(Tube) 내부의 양단에 연결된 전원 인입선(9,9a)을 통해 구동을 위한 전원이 공급된다. 여기서, 상기 발광 램프(1) 및 패널(5) 사이에는 입사 광원을 확산시켜 주기 위한 확산판이 설치될 수 있다.
상기와 같이 원통형의 발광 램프(1)를 사용하여 에지방식과 직하방식으로 배열하는 백라이트는 발광 램프의 분해와 조립 및 발광 램프 자체의 열 발생으로 광 효율이 떨어지는 문제점이 있다.
최근 들어 액정표시장치의 백라이트 유닛은 에지 방식의 백라이트 유닛 뿐 아니라 직하 방식의 백라이트 유닛에 대해서도 소형화, 박형화, 경량화의 추세이며, 상기 추세에 따라 종래의 백라이트 유닛에 사용되는 CCFL 등의 발광램프 대신에 소비전력, 무게, 휘도 등에서 유리한 발광 다이오드(LED)가 제안되었다.
그러나, 이와 같은 발광 다이오드 역시 충분한 광효율을 가지지 못하며, 패널 전면에서 원하는 빛을 발광시킴에 있어서 많은 열을 발생시키게 된다.
이렇게 발열 현상이 발생되면 패널에서의 액정이 열화되는 등 디스플레이 핵심 부품의 신뢰성에 심각한 타격을 초래할 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 발광 다이오드를 이용한 광원 장치를 제공한다.
또한 본 발명은 디스플레이 장치용 광원 장치를 제공한다.
또한 본 발명은 하나 이상의 방열 수단을 갖는 광원 장치 및 이를 이용한 디스플레이장치를 제공한다.
또한 본 발명은 방열핀 및/또는 방열 시트(들)를 포함하는 광원 장치 및 이 를 이용한 디스플레이 장치를 제공한다.
본 발명 실시 예에 따른 광원 장치는, 하나 이상의 발광 다이오드가 전기적으로 연결된 기판; 상기 기판이 하나 이상 설치된 바텀 커버; 상기 바텀 커버에 설치된 방열 수단을 포함한다.
본 발명 실시 예에 따른 광원 장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명 실시 예에 따른 광원 장치의 측 단면도이며, 도 3은 도 2의 사시도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 광원장치(100)는 발광 다이오드(111), 기판(110), 바텀 커버(120), 방열 수단을 포함한다.
상기 광원 장치(100)는 발광 다이오드(LED)(111)를 광원으로 하는 직하 방식의 백라이트 유닛에 적용되어, 디스플레이 장치(예: LCD 패널)에 조광할 수 있는 장치이다. 또한 광원으로서 발광 다이오드와 함께 냉음극관 형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp :CCFL) 등을 혼합하여 사용할 수도 있다.
상기 발광 다이오드(111)는 하나 이상의 발광 다이오드 칩(Red LED, Green LED, Blue LED)이 기판(110) 상에 전기적으로 연결된 후 몰드 부재에 의해 패키지 형태로 구성될 수 있으며, 하나 이상의 발광 다이오드가 기판(110) 상에 어레이 형태로 배열될 수 있다. 또한 각각의 기판(110) 상에 발광 다이오드(111)가 1열 이상 으로 배열될 수도 있다.
기판(110)은 바 형태로 결합되며, 기판(110)에는 발광 다이오드(111)를 전기적으로 연결시켜 주기 위한 회로 패턴과, 기판 고정 및 가이드를 위한 구성 요소 등이 설치될 수 있다.
이러한 기판(110)은 하나 이상이 바텀 커버(120)의 베이스(122)에 일정 방향으로 결합될 수 있다. 예를 들면, 하나 이상의 기판(110)이 바텀 커버(120)의 베이스(122)에 횡 또는 종 방향으로 부착될 수 있다.
상기 바텀 커버(120)는 열 전도성이 좋은 금속 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 바텀 커버(120)는 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 티타늄(Ti), 탄탈룸(Ta), 하프늄(Hf), 니오븀(Nb) 등으로 이루어질 수 있다.
상기 바텀 커버(120)의 외측에는 반사판(121,123)이 형성될 수 있다. 상기 반사판(121,123)은 베이스(122)의 상/하/좌/우 방향의 끝단에서 소정 각도를 꺾여져 발광 다이오드(111)에서 발생되는 광의 경로를 패널 방향으로 변경시켜 준다.
상기 바텀 커버(120)의 베이스(122) 또는 배면에는 방열수단이 형성될 수 있다. 상기 방열 수단은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 방열핀(130)으로 이루어질 수 있으며, 상기 방열핀(130)은 바텀 커버(120)의 배면에서 연장 형성되어 삼각형 형태로 다수개가 돌출된다.
상기 방열핀(130)은 바텀 커버(120)의 배면 즉, 기판(110)이 설치된 영역의 배면에 일체형 또는 분리형으로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 바텀 커버(120)의 배면에 일체형으로 다이캐스팅 방식을 이용하여 방열핀(130)이 형성된다.
또한 방열핀(130)은 발광 다이오드(111) 및 기판(110) 등에서 발생되는 열이 분포되는 양에 비례하는 단면적(또는 체적)으로 형성될 수 있다. 즉, 바텀 커버(120)가 세워서 설치될 경우 바텀 커버(120)의 내부에서 발생된 열이 하부에서 상부로 수직 방향으로 이동하게 되어, 바텀 커버 상부의 온도가 상대적으로 높게 분포된다. 이러한 온도 분포에 비례하는 수직 구조로 방열핀(130)이 형성된다.
이를 위해 바텀 커버(120)의 배면에 형성되는 방열핀(130)은 하부 면적 보다 상부 면적이 넓은 구조로 수직하게 형성된다. 그 예로서, 방열핀(130)의 상단(131) 높이가 가장 높고 하단(132) 높이가 가장 낮은 직각 삼각형 구조로 형성될 수 있다.
그리고, 방열핀(130)과 방열핀(130) 사이는 홈(135)으로서 최적의 방열이 될 수 있는 거리를 갖는다. 이러한 홈(135)에 방열 시트를 더 부착할 수도 있다.
도 4는 본 발명 실시 예에 따른 광원 장치(100)의 제 1변형 예를 나타낸 사시도이다.
도 4를 참조하면, 발열수단은 방열핀(130)으로 구성되며, 상기 방열핀(130)은 바텀 커버(120)의 배면들 중 하나 이상의 면에 형성될 수 있다. 즉, 바텀 커버(120)의 배면에 형성된 방열핀(130)이 반사판(123)의 배면까지 연장된 핀(133)을 포함할 수도 있다. 여기서, 바텀 커버(120)의 상측에서의 방열 효율을 개선하기 위해 상측 반사판(123)의 배면에 요철 형태로 방열핀(133)이 더 형성될 수 있다.
이러한 방열핀(130,133)의 구성을 통해 바텀 커버(120)에서 발생되는 열을 효과적으로 방열할 수 있다.
도 5는 본 발명의 광원 장치(100)에 드라이버를 설치한 예를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 바텀 커버(120)의 배면에 형성된 방열핀(130)의 소정 영역을 각각 제거한 후, 발광 다이오드 드라이버(115) 및 패널 구동 드라이버(116)를 각각 설치할 수 있다.
여기서, 발광 다이오드 드라이버(115)는 바텀 커버(120)의 내부의 기판(110)에서 인출되는 라인이 최단 거리로 연결될 수 있도록 좌측에 종 방향으로 배치될 수 있다. 또는 발광 다이오드 드라이버(115)의 설치 영역을 열적으로 가장 안전한 영역에 설치할 수 있는데, 예를 들면 바텀 커버(120)의 하부에 횡 방향으로 설치할 수도 있다.
도 6은 본 발명 실시 예에 따른 광원 장치(100)의 제 2변형 예를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 바텀 커버(120)의 배면에는 열 전도성이 좋은 방열 시트(150)가 부착된다. 이러한 방열 시트(150)는 역시 열 전도성이 좋은 재질(예: 흑연, 세라믹, 구리, 알루미늄 등)로 이루어질 수 있으며, 시트 양면에 접착부재를 형성하여 바텀 커버(120)의 배면과 분리형 방열핀(140)에 부착될 수 있도록 한다.
상기 바텀 커버(120)의 배면에 위치한 방열 시트(150) 및 분리형 방열핀(140)은 바텀 커버(120)의 내부에서 기판(110)을 통해 나사에 의해 체결될 수 있다.
이때, 상기 방열핀(140)은 바텀 커버(120)에 분리형으로 형성되는데, 상기 분리형 방열핀(140)은 방열 면적을 넓혀주기 위해 애노다이징(Anodizing) 방식으로 처리될 수 있다. 또한 방열핀(140)을 블랙 애노다이징 방식으로 처리하여, 발생 온도에 대한 흡수와 방열이 효과적일 수 있다. 이러한 애노다이징 방식 또는 블랙 애노다이징 방식의 처리는 분리형 방열핀(140) 뿐만 아니라 일체형 방열핀에도 적용할 수 있다.
이러한 제 2변형 예는 광원 장치(100)의 방열 수단으로서 방열핀(140) 및 방열 시트(150)를 포함하여, 발광 다이오드(111)를 이용한 광원 장치(100)에서 발생되는 열을 효과적으로 방열해 줄 수 있다.
도 7은 본 발명 실시 예에 따른 광원 장치(100)의 제 3변형 예를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 바텀 커버(120)의 베이스(122)의 전면에 방열판(160)이 부착되며, 상기 방열판(160)의 상면에 기판(110)이 결합된다. 상기 방열판(160)은 기판(110) 및 발광 다이오드(111)에 의해 바텀 커버(120)의 내부에서 발생되는 열을 방열시켜 준다.
또한 바텀 커버(120)의 배면에는 방열 시트(150) 및 그 방열 시트(150)에 직 삼각형 구조의 방열핀(140)이 부착된다.
이러한 제 3변형 예는 광원 장치(100)의 방열 수단으로서 방열판(160), 방열 시트(150), 방열핀(130)을 포함하여, 발광 다이오드(111)를 이용한 광원 장치(100)에서 바텀 커버(120)의 내,외부에서 발생되는 열을 효과적으로 방열해 줄 수 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 광원 장치(100)의 측 단면도 및 그 사시도로서, 본 발명의 제 4 변형 예를 나타낸 도면이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 바텀 커버(120)의 배면에 방열핀(230)을 사각형 구조로 형성된다. 상기 사각형 구조의 방열핀(230)은 바텀 커버(120)의 배면에 일체형 또는 분리형으로 형성될 수 있으며, 바텀 커버(120)의 배면 뿐만 아니라 상측 반사판의 배면에도 형성될 수 있다. 또한 바텀 커버(120)의 전면 또는/및 배면에 방열을 위한 판 또는 시트가 부착될 수 있으며, 방열핀(230) 사이의 홈(235)에 방열 시트가 더 부착될 수도 있다.
이러한 제 4변형 예는 광원 장치(100)에 방열 수단으로 사각형 방열핀(230)을 포함하여, 발광 다이오드(111)를 이용한 광원 장치(100)의 바텀 커버(120)에서 발생되는 열을 효과적으로 방열해 줄 수 있다.
또한 본 발명의 방열핀은 사각형 구조의 방열핀과 삼각형 구조의 방열핀이 혼합되는 구조로 형성될 수도 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은 발광 다이오드(111)를 이용한 광원 장치(100)에 방열 수단이 구성되는데, 상기 방열 수단으로서 일체형 또는 분리형 구조의 방열핀, 방열시트, 방열판 등을 하나 이상 이용하여, 바텀 커버에서 전도되는 열을 효과적으로 방열할 수 있다.
또한 본 발명은 방열 수단으로서 펠티어 소자 등과 같은 반도체 소자를 더 포함할 수 있다. 이러한 펠티어 소자는 바텀 커버의 배면에 부착될 수도 있다.
또한 본 발명의 발광 다이오드를 포함하는 광원 장치를 디스플레이 장치(예: LCD)의 백라이트 유닛에 적용할 때, 방열 문제로 인한 광원의 특성 저하를 방지할 수 있다.
본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 전술한 실시 예들은 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양한 실시가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 광원 장치에 의하면 발광 다이오드를 내부에 구비하는 바텀 커버의 내/외부에 하나 이상의 방열 수단을 설치함으로써, 발광 다이오드 및 그에 전기적으로 연결된 부품에서 발생되는 열을 효과적으로 방열할 수 있다.
또한 열에 의한 발광 다이오드의 광 효율 저하를 방지할 수 있으며, 발광 다이오드를 광원으로 사용하는 디스플레이 장치에 대한 신뢰성을 향상시켜 줄 수 있다.

Claims (16)

  1. 하나 이상의 발광 다이오드가 전기적으로 연결된 기판;
    상기 기판이 하나 이상 구비된 바텀 커버;
    상기 바텀 커버에 구비된 방열 수단을 포함하며,
    상기 방열수단은 상기 바텀 커버의 배면에 일체로 형성된 다수개의 방열 핀을 포함하는 광원 장치.
  2. 하나 이상의 발광 다이오드가 전기적으로 연결된 기판;
    상기 기판이 하나 이상 구비된 바텀 커버;
    상기 바텀 커버에 구비된 방열 수단을 포함하며,
    상기 방열 수단은 상기 바텀 커버의 배면에 체결된 다수개의 방열 핀을 포함하는 광원 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 방열 핀은 상기 바텀 커버의 배면 온도분포에 비례하는 체적을 갖는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 방열 핀은 상기 바텀커버의 배면에 상기 바텀 커버의 내부에서 발생된 열의 이동 방향으로 수직하게 배치된 직각 삼각형 구조 또는 사각형 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 방열수단은 상기 바텀 커버의 전면 또는 배면에 부착된 방열 시트 또는 방열판을 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 방열 핀은 상기 바텀 커버에 다이캐스팅 방식으로 형성된 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 바텀 커버의 외측에 형성된 반사판을 포함하며,
    상기 반사판의 배면에 상기 방열 핀이 연장되는 구조로 형성된 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  8. 하나 이상의 발광 다이오드가 전기적으로 연결된 기판;
    상기 기판이 하나 이상 구비된 바텀 커버;
    상기 바텀 커버에 구비된 방열 수단을 포함하며,
    상기 방열수단은 상기 바텀 커버의 전면 또는 배면에 부착된 방열시트 또는 방열판; 상기 바텀 커버의 배면에 부착된 상기 방열시트에 부착된 방열 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  9. 하나 이상의 발광 다이오드가 전기적으로 연결된 기판;
    상기 기판이 하나 이상 구비된 바텀 커버;
    상기 바텀 커버에 구비된 방열 수단을 포함하며,
    상기 방열수단은 상기 바텀 커버의 배면에 일체로 또는 체결되어 형성된 다수개의 방열 핀을 포함하며,
    상기 방열핀은 애노다이징 또는 블랙 애노다이징 방식으로 처리되는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  10. 제 8항 또는 제 9항에 있어서,
    상기 방열 핀은 상기 바텀 커버의 배면 온도분포에 비례하는 체적을 갖는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  11. 제 8항 또는 제 9항에 있어서,
    상기 방열 핀은 상기 바텀커버의 배면에 상기 바텀 커버의 내부에서 발생된 열의 이동 방향으로 수직하게 배치된 직각 삼각형 구조 또는 사각형 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 바텀커버의 배면에 일체로 형성된 방열 핀은 상기 바텀 커버에 다이캐스팅 방식으로 형성된 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  13. 제 9항에 있어서,
    상기 바텀 커버의 외측에 형성된 반사판을 포함하며,
    상기 반사판의 배면에 상기 방열 핀이 연장되는 구조로 형성된 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  14. 제 1항, 제 2항, 제 8항 또는 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바텀 커버의 배면에는 발광 다이오드 드라이버 및 패널 구동 드라이버가 설치된 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  15. 제 1항, 제 2항, 제 8항 또는 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바텀 커버는 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 티타늄(Ti), 탄탈룸(Ta), 하프늄(Hf) 및 니오븀(Nb) 중 어느 하나로 이루어지는 광원 장치.
  16. 제 1항, 제 2항, 제 8항 또는 제 9항 중 어느 한 항의 광원 장치를 포함하는 디스플레이장치.
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