KR102264097B1 - 디스플레이 패널 방열 장치 - Google Patents

디스플레이 패널 방열 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디스플레이 패널 방열 장치에 관한 것으로, 디스플레이 패널 방열 장치는 디스플레이 패널에서 전달된 열을 확산시켜 방열하는 열확산층; 및 상기 열확산층에 적층되며, 다수의 금속 나노 입자가 표면에 결합된 그래파이트 입자들이 분산되어 있으며, 상기 열확산층에서 전달된 열을 외부로 방출하는 열방출층;을 포함한다.

Description

디스플레이 패널 방열 장치{Heat radiation apparatus of display panel}
본 발명은 방열 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 열확산층에서 확산된 열을 열방출층에 분산되어 있고 다수의 금속 나노 입자가 표면에 결합된 그래파이트 입자들에서 다양한 방향으로 신속하게 확산시켜 열방출 효율 및 열방사 효율을 극대화할 수 있으며, 초박막 형태가 가능한 디스플레이 패널 방열 장치에 관한 것이다.
최근 전자 기기의 고성능화로 인하여 전자 기기에 내장된 전자 부품 자체가 좁은 면적에서 대량의 열을 발생하고 있다. 그 열을 방치하게 되면, 전자 기기의 품질이 열화되거나, 전자 부품의 손상이 발생된다.
이와같은 전자 기기는 열을 방출시키기 위한 방열 장치가 필요하고 다양한 방열 장치가 사용되고 있다.
특히, 디스플레이 패널에서는 기냉식, 수냉식 또는 열전도관식 방열방식을 사용하고 있으며, 이러한 방식들은 모두 팬을 사용하고 있다. 그리고 수냉식은 별도로 수냉장치가 추가되고, 열전도관식은 구리 재질의 도관을 연결하여 먼저 열에너지를 도출한 다음 팬을 이용하여 열을 방출하게 된다.
현재 디스플레이 패널은 박형화가 진행되고 있기 때문에, 박형화된 디스플레이 패널의 발열에 의한 문제를 해결하기 위해서 다양한 소재 및 방열 장치들이 채용되었으나, 현재까지도 두께가 얇고 방열 성능이 우수한 최적의 소재 및 방열 장치가 개발되지 않아 이의 연구 및 기술 개발이 시급한 실정이다.
한편, 한국 공개특허공보 제2005-0026675호에는 플라즈마 디스플레이 패널과, 상기 플라즈마 디스플레이 패널과 대향되게 배치되는 샤시베이스 및 상기 플라즈마 디스플레이 패널과 샤시베이스 사이에 개재되는 방열시트를 구비하는 플라즈마 디스플레이 장치에 있어서, 방열시트는 탄소섬유 및 수지재를 포함하는 플라즈마 디스플레이 장치가 개시되어 있고, 수지재는 에폭시 수지이고, 탄소섬유는 수지재에 함침되어 있는 구조를 갖는다.
그러나, 이와 같은 플라즈마 디스플레이 장치의 방열시트는 에폭시 수지의 수지재와 수지재에 함침되어 있는 탄소섬유의 구조를 가지고 있어, 길이방향으로 우수한 열전도성을 가지는 탄소섬유로 플라즈마 디스플레이 패널의 온도분포가 균일하게 개선시키고 밀착성을 향상시킬 수 있으나, 탄소섬유의 방열 능력만으로 최근의 고성능화되고 박형화된 디스플레이 패널에서 발생되는 열 문제를 해결할 수 없다.
한국 공개특허공보 제2005-0026675호
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 전달된 열을 열확산층에서 확산한 다음, 열방출층의 다수의 금속 나노 입자가 표면에 결합된 그래파이트 입자들에서 다양한 방향으로 신속하게 확산시켜 외부로의 열방출 효율 및 열방사 효율을 극대화할 수 있는 디스플레이 패널 방열 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 금속 나노 입자가 표면에 결합된 그래파이트 입자의 많은 양이 포함되어 있고, 그래파이트 입자의 분산성이 우수한 열방출층을 구현하여 방열 효율을 향상시킬 수 있는 디스플레이 패널 방열 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 초박막 형태로 구현할 수 있고, 가요성을 가질 수 있는 디스플레이 패널 방열 장치를 제공하는데 있다.
상술된 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 의한 디스플레이 패널 방열 장치는, 디스플레이 패널에서 전달된 열을 확산시켜 방열하는 열확산층; 및 상기 열확산층에 적층되며, 다수의 금속 나노 입자가 표면에 결합된 그래파이트 입자들이 분산되어 있으며, 상기 열확산층에서 전달된 열을 외부로 방출하는 열방출층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 금속 나노 입자는 Ni, Cu, Cr, Mn, Fe, Co, Ti, Sn, Pt, Au, Mg로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 입자일 수 있다.
본 발명의 디스플레이 패널 방열 장치에서, 상기 열방출층은, 상기 열확산층에 코팅되고, 다수의 금속 나노 입자가 표면에 결합된 그래파이트 입자들이 분산되어 있는 고분자 수지층일 수 있으며, 또는 상기 다수의 금속 나노 입자가 표면에 결합된 그래파이트 입자들이 분산되어 있는 고분자 수지 시트일 수 있다.
그리고, 본 발명의 디스플레이 패널 방열 장치에서, 상기 열방출층은 패턴 형상으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 패턴된 열방출층은 열확산층의 일면으로 돌출된 핀(fin) 형상의 구조적인 특징을 가지므로, 방열 측면에서 잇점이 있는 구조가 된다.
또한, 본 발명의 디스플레이 패널 방열 장치에서, 상기 열방출층의 두께는 상기 열확산층의 두께보다 얇게 설정될 수 있다.
아울러, 본 발명의 디스플레이 패널 방열 장치에서, 상기 열확산층은, Cu, Al 및 그래파이트 중 하나의 소재로 이루어질 수 있고, 또는 제1열전도율을 갖고, 전달된 열을 확산시키는 제1열확산부; 및 상기 제1열확산부에 접합되어 있으며, 상기 제1열전도율과 다른 제2열전도율을 갖고, 상기 제1열확산부에서 전달된 열을 확산시키는 제2열확산부;를 포함하는 이중 열확산 시트일 수 있다.
본 발명에서는 디스플레이 패널의 동작시 발생되는 열을 전달받아 열확산층에서 1차적으로 확산하고, 열방출층의 다수의 금속 나노 입자가 표면에 결합된 그래파이트 입자들에서 다양한 방향으로 2차적으로 신속하게 확산시켜 외부 방출시킴으로써, 방열 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서는 디스플레이 패널의 국부적인 영역에서 발생된 높은 열을 열확산층에서 빠르게 확산시키고, 다수의 금속 나노 입자가 표면에 결합된 그래파이트 입자들이 분산되어 있는 열방출층에서 열확산층에서 확산된 열을 전달받아 다양한 방향으로 신속하게 확산시켜 열 방사 효율을 증대시킬 수 있다.
본 발명에서는 그래파이트 입자의 표면에 결합된 금속 나노 입자에서는 그래파이트 입자와 다른 방열 특성으로 열을 방출 및 방사하여, 열흐름을 가속시킬 수 있으므로, 디스플레이 패널 방열 장치의 열 방사 능력을 극대화시킬 수 있는 잇점이 있다.
본 발명에서는 방열 특성이 우수한 금속 나노 입자가 표면에 결합된 그래파이트 입자를 고분자 수지와 혼합함으로써, 고분자 수지 내에 금속 나노 입자가 표면에 결합된 그래파이트 입자의 분산성을 향상시킬 수 있어, 고분자 수지 내에 금속 나노 입자가 표면에 결합된 그래파이트 입자의 많은 양을 포함시킬 수 있고, 실질적으로 균일하고 높은 열방사 및 방열효율을 구현할 수 있다.
본 발명에서는 박형의 금속판에 초미세의 두께를 갖는 다수의 금속 나노 입자가 표면에 결합된 그래파이트 입자들이 분산되어 있는 고분자 수지의 코팅막을 형성하여, 초박막 형태의 방열 장치를 구현할 수 있고, 가요성을 가질 수 있어 플렉서블한 디스플레이 패널에도 적용가능한 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 디스플레이 패널 방열 장치의 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 디스플레이 패널 방열 장치가 디스플레이 패널에 장착된 상태를 설명하기 위한 모식적인 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 디스플레이 패널 방열 장치의 열 흐름을 설명하게 위한 모식적인 일부 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 디스플레이 패널 방열 장치에 적용된 금속 나노 입자가 표면에 결합된 그래파이트 입자의 모식적인 일부 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 디스플레이 패널 방열 장치의 개략적인 사시도,
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 디스플레이 패널 방열 장치의 열방출층이 패턴 형상으로 형성된 상태를 도시한 일례의 평면도,
도 7은 본 발명에 따른 디스플레이 패널 방열 장치에 적용된 열확산층의 일례를 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 디스플레이 패널 방열 장치의 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 디스플레이 패널 방열 장치가 디스플레이 패널에 장착된 상태를 설명하기 위한 모식적인 단면도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 디스플레이 패널 방열 장치(100)는 디스플레이 패널에서 전달된 열을 확산시켜 방열하는 열확산층(110); 및 상기 열확산층(110)에 적층되며, 다수의 금속 나노 입자가 표면에 결합된 그래파이트 입자들(121)이 분산되어 있으며, 상기 열확산층(110)에서 전달된 열을 외부로 방출하는 열방출층(120);을 포함하여 구성한다.
열확산층(110)은 열을 확산시켜 방열하는 기능을 수행하며, 열도전율이 200 ~ 2000W/mk인 소재로 이루어진 것이 바람직하고, Cu, Al 및 그래파이트 중 하나의 소재로 이루어질 수 있다.
열방출층(120)은 다수의 금속 나노 입자가 표면에 결합된 그래파이트 입자들(121)이 분산되어 있는 고분자 수지층으로 형성될 수 있다. 이때, 다수의 금속 나노 입자가 표면에 결합된 그래파이트 입자들(121)이 분산되어 있는 고분자 수지를 열확산층(110)에 코팅하여 열방출층(120)을 적층할 수 있다.
또한, 다수의 금속 나노 입자가 표면에 결합된 그래파이트 입자들(121)이 분산되어 있는 고분자 수지를 압출 성형 공정으로 열방출층(120)의 시트를 만든 후, 그 시트를 열확산층(110)에 접착시켜 적층할 수 있다.
이러한 본 발명에 따른 디스플레이 패널 방열 장치(100)는 도 2와 같이, 디스플레이 패널(200)의 후면에 위치되어, 디스플레이 패널의 동작시 발생되는 열을 전달받아 열확산층(110)에서 1차적으로 확산하고, 열방출층(120)의 다수의 금속 나노 입자가 표면에 결합된 그래파이트 입자들(121)에서 다양한 방향으로 2차적으로 신속하게 확산시켜 외부로 방출시킴으로써, 방열 효율을 향상시킬 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 디스플레이 패널 방열 장치의 열 흐름을 설명하게 위한 모식적인 일부 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 디스플레이 패널 방열 장치(100)는 열확산층(110)으로 전달된 열이 열확산층(110)에서 수평방향으로 빠르게 확산시켜 국부적으로 높은 열이 발생되는 것을 방지하여 디스플레이 패널에 내장된 부품이 높은 열에 의해 손상되는 것을 방지한다.
그리고, 열확산층(110)에서 확산된 열은 열방출층(120)으로 전달되고, 열방출층(120)에 분산되어 있는 다수의 금속 나노 입자가 표면에 결합된 그래파이트 입자들(121)에 의해 다양한 방향으로 확산되어 열확산층(110) 외부로 방출된다.
따라서, 본 발명에 따른 디스플레이 패널 방열 장치(100)는 디스플레이 패널의 국부적인 영역에서 발생된 높은 열을 열확산층(110)에서 빠르게 확산시키고, 다수의 금속 나노 입자가 표면에 결합된 그래파이트 입자들이 분산되어 있는 열방출층(120)에서 열확산층(110)에서 확산된 열을 전달받아 다양한 방향으로 신속하게 확산시켜 열 방사 효율을 증대시킬 수 있는 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 디스플레이 패널 방열 장치에 적용된 금속 나노 입자가 표면에 결합된 그래파이트 입자의 모식적인 일부 단면도이다.
도 4를 참고하면, 금속 나노 입자가 표면에 결합된 그래파이트 입자(121)는 소정의 형상을 갖는 그래파이트 입자(121a) 및 그 그래파이트 입자(121a) 표면에 결합된 금속 나노 입자(121b)를 포함한다.
여기서, 그래파이트 입자(121a)의 형상은 구형, 다각형, 불규칙적인 형상 및 이외의 다른 형상을 가질 수 있으며, 그래파이트 입자(121a)의 크기는 금속 나노 입자(121b)의 크기보다 크며, 금속 나노 입자(121b)의 크기는 나노(nano) 단위이다.
그리고, 금속 나노 입자가 표면에 결합된 그래파이트 입자(121)에서 그래파이트 입자(121a)는 코어(core)이고, 그 코어의 외표면에 금속 나노 입자(121b)가 결합된 형태를 갖는다.
이와 같은 금속 나노 입자가 표면에 결합된 그래파이트 입자(121)를 제조하기 위해서는 금속 나노 입자(121b)를 그래파이트 입자(121a) 표면에 증착하는 방법 및 그래파이트 입자(121)에 금속 나노 입자를 고밀도로 결정화시키는 방법 등을 사용할 수 있으며, 금속 나노 입자가 표면에 결합된 그래파이트 입자(121)를 제조하는 방법이 본 발명의 목적을 달성하기 위한 것이 아니므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
금속 나노 입자(121b)는 Ni, Cu, Cr, Mn, Fe, Co, Ti, Sn, Pt, Au, Mg로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 입자를 적용할 수 있다.
그러므로, 본 발명에서는 그래파이트 입자가 소정의 형상을 가지고 열확산층에 분산되어 있으므로, 열방출층으로부터 전달된 열을 그래파이트 입자에서 다양한 방향으로 확산시킬 수 있고, 특히, 그래파이트 입자의 표면에 결합된 금속 나노 입자에서는 그래파이프 입자와 다른 방열 특성으로 열을 방출 및 방사하여, 열흐름을 가속시킬 수 있으므로, 디스플레이 패널 방열 장치의 열 방사 능력을 극대화시킬 수 있는 것이다.
한편, 이종 물질이 결합되어 있지 않은 순수한 그래파이트 입자를 바인더인 고분자 수지에 포함시켜 열확산층을 구성한 경우, 그래파이트 입자가 고분자 수지에 혼합이 잘되지 않아 고분자 수지에 그래파이트 입자의 분산성이 저하되어 응집될 수 있어 균일한 열방사 및 방열효율을 얻을 수 없다. 또한, 순수한 그래파이트 입자는 고분자 수지 내에서 낮은 분산성에 의하여, 고분자 수지에 많이 포함시킬 수 없는 단점에 의해 방사 및 방열효율이 저하된다.
반면에, 본 발명에서는 방열 특성이 우수한 금속 나노 입자가 표면에 결합된 그래파이트 입자를 고분자 수지와 혼합함으로써, 고분자 수지 내에 금속 나노 입자가 표면에 결합된 그래파이트 입자의 분산성을 향상시킬 수 있어, 고분자 수지 내에 금속 나노 입자가 표면에 결합된 그래파이트 입자의 많은 양을 포함시킬 수 있고, 실질적으로 균일하고 높은 열방사 및 방열효율을 구현할 수 있는 장점이 있다.
도 5는 본 발명에 따른 디스플레이 패널 방열 장치의 개략적인 사시도이고, 도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 디스플레이 패널 방열 장치의 열방출층이 패턴 형상으로 형성된 상태를 도시한 일례의 평면도이다.
도 5를 참고하면, 본 발명에 따른 디스플레이 패널 방열 장치(100)에서는 열확산층(110)을 가격이 저렴한 금속판 형태로 적용할 수 있고, 이 금속판에 상대적으로 고가인 다수의 금속 나노 입자가 표면에 결합된 그래파이트 입자들이 고분자 수지에 분산되어 있는 열방출층(120)을 코팅하여 구현할 수 있으므로, 단일의 금속판으로 디스플레이 패널 방열 장치를 구성한 경우보다 제조 경비는 증가되지만 열방사 및 방열효율을 우수하게 할 수 있다.
이때, 본 발명에서는 디스플레이 패널 방열 장치의 가격을 최대한 낮추면서 열방사 및 방열효율이 향상될 수 있도록, 코팅이 가능한 기술적 범위에서 열방출(120)의 두께가 최소가 되도록 구성하는 것이 바람직하다.
즉, 열방출층(120)의 두께(t2)는 열확산층(110)의 두께(t1)보다 얇은 것이 바람직한 것이다.
이와 같이, 본 발명에 따른 디스플레이 패널 방열 장치(100)는 박형의 금속판에 초미세의 두께를 갖는 다수의 금속 나노 입자가 표면에 결합된 그래파이트 입자들이 분산되어 있는 고분자 수지의 코팅막을 형성하여, 초박막 형태의 방열 장치를 구현할 수 있고, 가요성을 가질 수 있어 플렉서블한 디스플레이 패널에도 적용가능한 장점이 있다.
도 6a을 참고하면, 본 발명에 따른 디스플레이 패널 방열 장치(100)에서는 다수의 금속 나노 입자가 표면에 결합된 그래파이트 입자들이 고분자 수지에 분산되어 있는 고분자 수지를 열확산층(110)에 패턴 형상으로 코팅하여 형성된 패턴된 열방출층(125)을 구비할 수 있다.
이 패턴된 열방출층(125)은 열확산층(110)의 일면 전체에 코팅한 경우보다 재료가 적게 들어 제조 경비를 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 도 6b에 도시된 바와 같이, 패턴된 열방출층(125)은 열확산층(110)의 일면으로 돌출된 핀(fin) 형상의 구조적인 특징이 있으므로, 방열 측면에서 잇점이 있다.
도 7은 본 발명에 따른 디스플레이 패널 방열 장치에 적용된 열확산층의 일례를 도시한 단면도이다.
전술된 바와 같이, 본 발명에 따른 디스플레이 패널 방열 장치에서 열확산층은 열확산 기능을 갖는 소재로 이루어져 있으며, 이 열확산 기능을 갖는 소재의 단일 구조 또는 적층 구조가 가능하다.
이 열확산층이 적층 구조인 경우, 그 일례는 이중 열확산 시트이다.
즉, 도 7을 참고하면 이중 열확산 시트(115)는 제1열전도율을 갖고, 전달된 열을 확산시키는 제1열확산부(111); 및 상기 제1열확산부(111)에 접합되어 있으며, 제1열전도율과 다른 제2열전도율을 갖고, 상기 제1열확산부(111)에서 전달된 열을 확산시키는 제2열확산부(113)를 포함하여 구성된다.
즉, 이중 열확산 시트(115)의 제1열확산부(111)로 제1열이 전달되면, 제1열확산부(111)는 제1열전도율로 제1열을 확산시켜 온도를 낮추고, 온도가 낮아진 제1열이 제2열확산부(113)로 전달되는 경우, 제2열확산부(113)에서는 제2열전도율로 온도가 낮아진 제1열을 확산시켜 온도를 더 낮추어서 제2열을 외부로 방출하게 된다.
본 발명에서는 제1열확산부(111)는 디스플레이 패널에 부착, 접촉 및 근접 중 하나의 상태로 결합되고, 디스플레이 패널에서 발생되는 열을 제1열확산부(111) 및 제2열확산부(113)로 이중 확산시켜 열확산 효율을 향상시킬 수 있는 것이다.
여기서, 제1열확산부(111)의 제1열전도율은 제2열확산부(113)의 제2열전도율보다 낮은 것이 바람직하다.
그리고, 제1열확산부(111)와 제2열확산부(113) 사이에는 확산 접합에 의한 접합층(112)이 형성된다.
본 발명에서는 제1구조 내지 제3구조로 이중 열확산 시트를 구현할 수 있다.
즉, 제1구조는 제1열확산부(111)가 Al, Mg, Au 중 하나의 금속으로 이루어지고, 제2열확산부(113)가 Cu로 이루어지고, 제2구조는 제1열확산부(111)가 Cu로 이루어지고, 제2열확산부(113)가 Ag로 이루어지도록 구성할 수 있다.
그리고, 그래파이트(graphite)의 열전도율은 대략 알루미늄(Al)의 2배 정도이므로 그래파이트가 Al, Mg, Au, Ag, Cu 보다 열전도율이 높아서, 제1열확산부(111)가 Al, Mg, Au, Ag, Cu 중 하나로 이루어지고, 제2열확산부(113)가 그래파이트로 이루어지는 제3구조인 이중 열확산 시트를 구현할 수 있다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
본 발명은 열확산층에서 확산된 열을 열방출층에 분산된 다수의 금속 나노 입자가 표면에 결합된 그래파이트 입자들에서 다양한 방향으로 신속하게 확산시켜 외부로 열방출 효율 및 열방사 효율을 극대화할 수 있으며, 초박막 형태가 가능한 디스플레이 패널 방열 장치를 제공한다.
100: 디스플레이 패널 방열 장치 110: 열확산층
111,113: 열확산부 112: 접합층
115: 이중 열확산 시트 120: 열방출층
121: 금속 나노 입자가 표면에 결합된 그래파이트 입자
121a: 그래파이트 입자 121b: 금속 나노 입자

Claims (9)

  1. 디스플레이 패널에서 전달된 열을 확산시켜 방열하는 열확산층; 및
    상기 열확산층에 적층되어 상기 열확산층에서 전달된 열을 외부로 방출하는 열방출층;을 포함하는 디스플레이 패널 방열 장치에 있어서,
    상기 열방출층은 다수의 금속 나노입자가 표면에 결합된 그래파이트 입자들이 분산되어 있는 고분자 수지 시트이고,
    상기 열확산층은,
    제1열전도율을 갖고, 전달된 열을 확산시키는 금속재로 이루어진 제1열확산부;
    상기 제1열확산부에 접합되어 있으며, 상기 제1열전도율과 상이한 제2열전도율을 갖고, 상기 제1열확산부에서 전달된 열을 확산시키는 금속재로 이루어진 제2열확산부; 및
    상기 제1열확산부와 상기 제2열확산부 사이에 확산 접합에 의해 형성되는 접합층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널 방열 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속 나노 입자는 Ni, Cu, Cr, Mn, Fe, Co, Ti, Sn, Pt, Au, Mg로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 입자인 디스플레이 패널 방열 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 열방출층은 패턴 형상으로 이루어진 디스플레이 패널 방열 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 열방출층의 두께는 상기 열확산층의 두께보다 얇은 디스플레이 패널 방열 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 열확산층은, Cu, Al 중 하나의 소재로 이루어진 디스플레이 패널 방열 장치.
















  8. 삭제
  9. 삭제
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