KR102347941B1 - 디스플레이용 냉각기 및 이를 적용한 디스플레이 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구조를 단순화하고 디스플레이 장치를 슬림화할 수 있도록 열교환기를 디스플레이 유닛의 측면 쪽에 배치한 냉각기 및 이를 적용한 디스플레이 장치에 관한 것으로, 이는 디스플레이 유닛의 전방과 후방 및 측방을 순환하는 폐쇄형 공기순환경로; 상기 디스플레이 유닛의 측방의 길이방향을 따라 유동하는 개방형 공기유동경로; 및 상기 디스플레이의 측방에 디스플레이의 길이 방향을 따라 설치되며, 상기 폐쇄형 공기순환경로와 개방형 공기유동경로가 서로 인접하여 열교환이 일어나는 열교환기를 구비하는 냉각 모듈;을 포함한다.

Description

디스플레이용 냉각기 및 이를 적용한 디스플레이 장치{A COOLING APPARATUS FOR DISPLAY AND A DISPLAY DEVICE USING THE SAME}

본 발명은 디스플레이 장치에 사용되는 냉각기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구조를 단순화하고 디스플레이 장치를 슬림화할 수 있도록 열교환기를 디스플레이 유닛의 측면 쪽에 배치한 냉각기 및 이를 적용한 디스플레이 장치에 관한 것이다.

디스플레이로 널리 사용되고 있는 LCD(liquid crystal display)나 OLED(organic light emitting diode)는 평판 형상으로 제작이 가능하며, 대면적화 되어가고 있는 추세이다. 디스플레이의 온도가 상승하면 오동작을 일으켜 화면이 표시되지 않는 등의 오류가 발생할 우려가 있기 때문에 디스플레이가 작동하는 동안에는 이에 대한 냉각도 함께 이루어지게 된다.

디스플레이의 온도를 상승시키는 원인은, 주변 환경의 온도, 주변 환경이 밝아 디스플레이를 더 밝게 하면서 생기는 발열 등 다양하다. 특히 디스플레이가 대면적화 되어감에 따라 디스플레이에 대한 효율적인 냉각이 더욱 절실히 요구된다.

이러한 점을 감안하여 종래에는 디스플레이 전면과 후면을 순환하는 공기 순환 경로를 만들고, 공기가 순환하면서 외부에 열을 배출하도록 하는 냉각 구조를 적용하였다. 순환하는 공기는 외부로 열을 배출하는 열교환기를 거치며 열을 외부로 배출하게 된다.

상술한 순환 공기는 디스플레이 전면을 지나기 때문에 냉각을 하는 과정에서 순환 공기가 외부의 공기와 섞이게 되면 디스플레이 전면에 이물질이 들어가버린다는 문제가 있다. 따라서 상술한 순환 공기는 외부의 공기와는 혼합되지 않도록 격리된 상태에서 순환하도록 설계된다. 순환 공기가 외부의 공기와 섞이지 않도록 하기 위해서는 열교환기에서 열전도(heat conduction)를 통해 외부로 열을 배출하게 되며, 열전도율을 높이기 위해서는 열이 전도되는 부분의 단면적이 커야 한다.

이러한 점을 감안하여 종래 디스플레이 장치에 설치되는 열교환기는 디스플레이의 후방 공간에 설치되는 것이 대부분이었다. 디스플레이의 면적에 대응하는 만큼 디스플레이의 후방 공간에는 큰 면적의 열교환기를 설치하는 것이 가능하므로, 열전도율을 높인다는 관점에서만 보면 디스플레이 후방에 열교환기를 설치하는 것은 나쁘지 않은 선택이다.

그러나 이러한 종래의 열교환기는, 디스플레이 후방에 존재하는 다양한 기판이나 관련 부품들의 위치를 회피하여 설치해야 하기 때문에 그 구조가 복잡해지고, 특히 곡면 디스플레이에 대응하여 설계하거나 생산하기는 매우 까다롭다.

특히 열교환기 자체가 어느 정도 두께를 차지하기 때문에, 열교환기를 디스플레이 후방에 배치하면 그만큼 디스플레이 장치의 두께가 두꺼워지기 때문에 슬림한 제품을 설계하기가 어렵다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 디스플레이 측면에 열교환기를 배치함으로써 구조를 간단하게 할 수 있고 디스플레이 장치를 더욱 슬림하게 제작할 수 있도록 하는 디스플레이 장치용 냉각 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 공기 유동을 발생시키는 팬의 유지보수가 간편한 디스플레이 장치용 냉각 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 열교환 효율이 높은 열교환기를 구비하는 냉각 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 냉각 구조로 인해 디스플레이 장치의 두께가 더 두꺼워지지 않는 냉각 모듈과 냉각기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 발열이 더 많은 부위를 더 선택적으로 냉각할 수 있는 냉각 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

아울러 본 발명은 상술한 냉각 구조가 적용되어 더욱 슬림하게 제작될 수 있는 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 디스플레이 유닛의 전방과 후방을 유동하는 폐쇄형 공기순환경로를 구성하고, 이러한 폐쇄형 공기순환경로가 디스플레이의 측면을 지나도록 하며, 상기 디스플레이 측면에 개방형 공기유동경로를 구성하고, 디스플레이 측면에 열교환기를 두어 상기 폐쇄형 공기순환경로를 순환하는 공기와 상기 개방형 공기유동경로를 유동하는 공기 사이에 열교환이 이루어지도록 함으로써, 열교환기를 간단하게 구성할 수 있고 디스플레이 장치의 두께를 감소시킬 수 있는 냉각 구조를 제공한다.

구체적으로 본 발명은, 디스플레이 유닛의 전방과 후방 및 측방을 순환하는 폐쇄형 공기순환경로; 상기 디스플레이 유닛의 측방의 길이방향을 따라 유동하는 개방형 공기유동경로; 및 상기 디스플레이의 측방에 디스플레이의 길이 방향을 따라 설치되며, 상기 폐쇄형 공기순환경로와 개방형 공기유동경로가 서로 인접하여 열교환이 일어나는 열교환기를 구비하는 냉각 모듈;을 포함하는 디스플레이 장치용 냉각기를 제공한다.

여기서 상기 냉각 모듈의 길이방향의 적어도 일측 단부에는, 외부의 공기를 상기 열교환기로 유입시키거나 상기 열교환기를 통과한 공기를 외부로 유출시키는 유동팬이 마련되어, 냉각 모듈 내에 외부 공기를 수월하게 유동시키고 유동팬에 접근이 용이하도록 하였다.

여기서 상기 열교환기는, 상기 냉각 모듈의 양측 단부를 통해 외기와 연통하며, 상기 열교환기의 길이방향을 따라 연장되어 상기 개방형 공기유동경로의 적어도 일부를 이루는 복수개의 제1통로; 및 적어도 전후방향으로 연통하며 상기 폐쇄형 공기순환경로의 일부를 이루는 복수개의 제2통로;를 포함하고, 상기 복수개의 제1통로와 제2통로는 서로 교호적으로 배치되도록 하여, 간단한 열교환기 구조를 가지면서도 열전도가 이루어지는 면적을 충분히 확보하였다.

여기서 상기 열교환기의 전방부에는 상기 디스플레이 유닛의 전방 영역과 연통하고 상기 복수개의 제2통로와 연통하는 전방 매니폴드가 구비되고, 상기 열교환기의 후방부에는 상기 디스플레이 유닛의 후방 영역과 연통하고 상기 복수개의 제2통로와 연통하는 후방 매니폴드가 구비되어서, 열교환기 내부로 순환공기가 원활히 균분 이동되도록 할 수 있다.

여기서 상기 냉각 모듈은 상기 열교환기의 복수 개의 제1통로들의 유입구보다 상류 또는 유출구보다 하류에 외부 연통구를 구비하고, 상기 외부 연통구에 유동팬이 설치되도록 함으로써, 냉각과 관련된 구성을 모듈화하여 디스플레이 장치의 제조와 조립 절차를 단순화할 수 있다.

여기서 상기 복수개의 제1통로들과 제2통로들은 각각 상기 디스플레이 유닛에서 멀어지는 방향을 따라 교호적으로 배치될 수 있다.

여기서 상기 폐쇄형 공기순환경로 내의 공기 순환을 유도하는 순환팬은 상기 전방 또는 후방 매니폴드에 배치되거나 열교환기 내에 배치되거나 디스플레이 유닛의 후방에 배치될 수 있다. 특히 전방과 후방 매니폴드를 냉각 모듈로 구성하고 냉각 모듈에 순환팬이 설치되도록 하면, 냉각과 관련된 구성을 모듈화하여 디스플레이 장치의 제조와 조립 절차를 단순화할 수 있다.

여기서 상기 디스플레이 유닛의 후면으로부터 상기 냉각모듈에 다다르는 히트파이프를 더 구비하고, 상기 히트파이프가 상기 제1통로를 가로지르며 제1통로 내부 공간에 노출되도록 함으로써 냉각 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.

이 때 상기 제1통로 내부 공간에 노출된 히트파이프 부분에 냉각핀이 부설되거나, 히트파이프에는 냉각핀이 부설되고 상기 냉각핀의 적어도 일부 면적이 상기 제1통로 내부 공간에 노출되도록 하여 냉각 효율을 한층 더 향상시킬 수 있다.

또한 상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 디스플레이 면을 가지는 디스플레이 유닛; 상기 디스플레이 유닛을 내장하고 개방형 공기유동경로의 외부 연통구가 마련된 하우징; 상기 디스플레이 면과 이격된 전방에 배치되어, 폐쇄형 공기순환경로의 일부를 규정하는 전면판; 상기 디스플레이 유닛의 측방에서 상기 디스플레이 유닛의 길이방향을 따라 배치되고 상기 하우징의 외부 연통구와 연통하는 개방형 공기유동경로; 상기 디스플레이 면과 전면판 사이의 공간, 상기 개방형 공기유동경로가 마련된 디스플레이 유닛의 측방, 및 상기 디스플레이 유닛의 후방 공간을 순환하는 폐쇄형 공기순환경로; 및 상기 개방형 공기유동경로와 폐쇄형 공기순환경로가 교차하는 디스플레이 유닛의 측방에 마련되어 상기 개방형 공기유동경로와 폐쇄형 공기순환경로를 이동하는 공기를 서로 격리시키며 이들 사이에서 열교환을 하는 열교환기;를 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다.

상술한 냉각 구조는 디스플레이 장치의 두께에 영향을 미치지 아니하므로 디스플레이 장치가 더욱 슬림하게 구현될 수 있다.

여기서 상기 외부 연통구에는 상기 개방형 공기유동경로를 따라 공기의 유동을 일으키는 유동팬이 설치되어 유동팬에 대한 설치와 유지 보수를 간단하게 할 수 있다.

여기서 상기 열교환기는, 양측 단부를 통해 외기와 연통하며, 상기 열교환기의 길이방향을 따라 연장되어 상기 개방형 공기유동경로의 적어도 일부를 이루는 복수개의 제1통로; 및 적어도 전후방향으로 연통하며 상기 폐쇄형 공기순환경로의 일부를 이루는 복수개의 제2통로;를 포함하여, 열교환기 구조를 단순하게 하면서도 열교환이 효율적으로 이루어지도록 할 수 있다.

여기서 상기 열교환기의 전방부에는 상기 디스플레이 면과 전면판 사이의 공간과 연통하고 상기 복수개의 제2통로와 연통하는 전방 매니폴드가 구비되고, 상기 열교환기의 후방부에는 상기 디스플레이 유닛의 후방 공간과 연통하고 상기 복수개의 제2통로와 연통하는 후방 매니폴드가 구비되어 순환 공기가 복수 개의 제2통로에 골고루 유동되도록 할 수 있다.

여기서 상기 폐쇄형 공기순환경로의 공기를 순환시키는 팬은 상기 디스플레이 유닛의 후방, 상기 열교환기 내, 상기 열교환기의 전방, 상기 열교환기의 후방 중 적어도 어느 한 곳에 설치될 수 있다. 본 발명의 냉각 구조에 의하면 팬의 설치 위치를 다양하게 할 수 있다.

또한 상기 디스플레이 유닛의 후면으로부터 상기 열교환기에 다다르는 히트파이프를 더 구비하고, 더욱이 상기 히트파이프의 열 전도 경로는 개방형 공기유동경로에 노출되도록 함으로써 디스플레이 장치의 냉각 효율을 더욱 높일 수 있다.

본 발명에 의하면, 디스플레이 장치의 냉각 구조를 컴팩트하면서도 단순화할 수 있고, 냉각 효율을 높일 수 있으며, 디스플레이 장치의 두께를 더욱 줄일 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 냉각 장치를 모듈화하여 디스플레이 장치의 조립과 유지보수를 더욱 간단하게 할 수 있다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 본 발명에 따른 실시예로서 냉각 구조가 적용된 디스플레이 장치를, 하우징의 후면판을 생략한 상태에서 바라본 후방 사시도,
도 2는 도 1의 디스플레이 장치를 측면에서 바라본 측면 단면도,
도 3은 도 1의 냉각 구조에서 외부 연통구 부분을 확대하여 나타낸 단면도,
도 4는 도 1의 냉각 구조에서 열교환기 부분을 확대하여 나타낸 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 추가적인 실시예로서 히트 파이프가 적용된 디스플레이 장치를, 하우징의 후면판을 생략한 상태에서 나타낸 배면도,
도 6은 본 발명에 따른 다른 추가적인 실시예로서 히트 파이프가 적용된 디스플레이 장치를, 하우징의 후면판을 생략한 상태에서 나타낸 배면도, 그리고
도 7과 도 8은 도 5와 도 6에 도시된 히트 파이프가 냉각 모듈에 설치된 형태를 나타낸 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.

[디스플레이 장치에 적용된 냉각 구조]

도 1은 본 발명에 따른 실시예로서 냉각 구조가 적용된 디스플레이 장치를, 하우징의 후면판을 생략한 상태에서 바라본 후방 사시도이고, 도 2는 도 1의 디스플레이 장치를 측면에서 바라본 측면 단면도이다.

LCD나 OLED와 같은 디스플레이를 포함하는 디스플레이 유닛(30)은 모듈화되어 하우징(50)의 내부에 수용된다. 디스플레이 유닛(30)의 전면은 화면이 표시되는 디스플레이 면(31)이 되며, 이러한 디스플레이 면(31)은 하우징의 전면판(51)에 대해 소정 간격 이격되어 배치된다. 즉 투명한 재질로 구성되어 외부에서 디스플레이 면(31)을 볼 수 있도록 한 전면판(51)과, 디스플레이 유닛(30)의 화면(31) 사이에는 공간(gap)이 존재하는데, 이러한 공간은 통해 후술할 폐쇄형 공기순환경로의 일부를 이루며, 이러한 공간을 통해 공기가 순환할 수 있다.

디스플레이 유닛(30)의 후면(32)에는 전원 회로, 화면 제어 회로 등을 포함하는 기판과 관련 부품들이 설치되며, 이는 디스플레이 유닛(30)의 후면(32)에 직접 설치되거나, 브래킷을 통해 설치될 수 있다. 디스플레이 유닛(30)의 후방에는 상기 기판과 관련 부품들을 덮는 후면판(53)이 배치되고, 디스플레이 유닛(30)의 후면(32)과 하우징의 후면판(53) 사이에도 소정의 공간이 주어진다. 이러한 공간 역시 후술할 폐쇄형 공기순환경로의 일부를 이루며, 이를 통해 공기가 순환할 수 있다.

하우징의 제1측면판(55)은 디스플레이 장치의 네 모서리 부분 중 짧은 변 부분에 마련되며, 상기 전면판과 후면판에 연결되어 디스플레이 장치의 측면을 덮는다.

디스플레이 유닛(30)의 측면(33)으로서 네 모서리 부분 중 긴 부분 쪽에는 냉각 모듈(70)이 설치된다. 냉각 모듈(70)의 전방 단부는 하우징의 전면판과 연결되며, 하우징의 후방 단부는 디스플레이 장치의 네 모서리 부분 중 짧은 변 부분에 마련되는 하우징의 제2측면판(57)과 연결된다. 그리고 하우징의 제2측면판(57)의 후방 단부는 후면판(53)과 연결된다.

이처럼 디스플레이 장치(10)의 하우징(50)은, 상술한 냉각 모듈(70)과 함께, 내부 구성인 디스플레이 유닛(30)과 관련 부품을 내장하며 이를 외부의 공기와 격리시킨다.

하우징(50)과 냉각 모듈(70)에 의해 외부와 격리된 공간에는 폐쇄형 공기순환경로(CC; Closed Air Circulation Pathway)가 마련된다. 폐쇄형 공기순환경로는 하우징 내에서 디스플레이 유닛(30)의 전방에 마련된 공간, 디스플레이 유닛의 측방에 마련된 공간, 디스플레이 유닛의 후방에 마련된 공간을 순환하는 경로로서, 이러한 경로를 순환하는 공기는 외부의 공기와 섞이지 않도록 격리된다.

공기를 순환시키는 순환팬(80)은 디스플레이 유닛(30)의 후면(32) 쪽에 설치되어 공기를 유동시킨다. 일 예로서 순환팬(80)은 디스플레이 유닛(30)의 후면 일측 단부에 마련되어 디스플레이 유닛(30)의 긴 일측 측방의 공기를 흡인하고 이를 디스플레이 유닛(30)의 긴 타측 측방으로 토출시킨다. 순환팬은 이 외에도 다양한 위치에 배치될 수 있다. 가령 후술할 냉각 모듈 내부, 열교환기 전방, 후방, 내부 등 다양한 위치에, 폐쇄형 공기순환경로를 따라 공기를 순환시키는 순환팬이 설치될 수 있다.

본 발명에서는 디스플레이 유닛의 전방 공간, 디스플레이 유닛의 긴 일측 측방 공간, 디스플레이 유닛의 후방 공간, 및 디스플레이 유닛의 긴 타측 측방 공간을 순환하는 구조를 예시하고 있으나, 디스플레이 유닛의 전방 공간, 디스플레이 유닛의 짧은 일측 측방 공간, 디스플레이 유닛의 후방 공간, 및 디스플레이 유닛의 짧은 타측 측방 공간을 순환하는 구조를 적용할 수 있음은 물론이다.

아울러 디스플레이 유닛의 전방 공간, 디스플레이 유닛의 긴 일측 측방 공간과 짧은 일측 측방 공간, 디스플레이 유닛의 후방 공간, 및 디스플레이 유닛의 긴 타측 측방 공간과 짧은 측방 공간을 모두 순환하는 구조 역시 적용 가능함은 물론이다. 특히 긴 변과 짧은 변을 모두 순환하도록 하는 구조는, 종래의 열교환기 설치 구조(디스플레이 후방에 배치하는 구조)에서는 적용하기 어렵거나 부적합한 것이다. 하지만 본 발명과 같이 디스플레이 유닛의 측방에 열교환기를 배치한 구조에서는, 디스플레이의 측면 쪽에서 열교환이 이루어지기 때문에, 긴 변과 짧은 변을 모두 순환하도록 하는 구조를 적용하기에 문제가 없고 오히려 열교환 면적을 더 확보할 수 있는 이점이 있다.

도 2를 참조하면, 순환 공기가 디스플레이 유닛(30)의 측방을 유동할 때에는 다른 곳을 지나지 않고 냉각 모듈(70)을 통과하게 된다. 냉각 모듈(70)에는 열교환기(71)가 설치되어 있어서, 냉각모듈(70)을 통과하는 순환공기는 열교환기를 통해 외부로 열을 배출한다.

본 발명에서는 디스플레이 유닛의 네 모서리 중 서로 대향하는 두 긴 변 쪽에 열교환기가 설치된 것을 예시하고 있다. 그러나 이러한 열교환기는 두 긴 변 중 어느 한 변 쪽에만 설치될 수도 있다. 이 외에도 디스플레이 유닛의 네 모서리 중 서로 대향하는 두 짧은 변 쪽에 열교환기가 설치된 구조, 디스플레이 유닛의 네 모서리 중 짧은 변 한쪽에만 열교환기가 설치된 구조, 디스플레이 유닛의 네 모서리 모두에 열교환기가 설치된 구조 등, 다양한 위치와 그 위치의 조합 부분에 열교환기가 설치될 수도 있다.

한편 본 발명의 디스플레이 장치는 상기 열교환기를 포함하는 냉각 모듈(70)의 길이방향을 따라 마련되는 개방형 공기유동경로(OF; Open Air Flow Pathway)를 구비한다. 개방형 공기유동경로를 통해서는 하우징 외부의 공기가 유입되어 유동하고, 다시 하우징 외부로 토출된다. 냉각 모듈(70)의 길이방향의 단부에 위치하는 외부 연통구(73)에 설치된 유동팬(79)은 하우징 외부의 공기를 흡인하여 이를 냉각 모듈(70) 내의 열교환기(71)로 가압 유동시키고, 가압된 공기는 냉각 모듈 내의 열교환기(71)를 통과하여 타측의 외부 연통구를 통해 외부로 배출된다. 이러한 외부의 공기는 열교환기(71)를 유동하는 과정에서, 상대적으로 고온인 폐쇄형 공기순환경로의 순환공기로부터 열을 전달받는다.

[냉각 모듈의 구조]

본 발명의 냉각 모듈(70)은 기본적으로 열교환기(71)를 포함한다. 즉 열교환기 자체만으로도 냉각 모듈을 구성할 수 있으며, 부가적인 구성이 함께 더해져 냉각 모듈을 구성할 수도 있다.

도 3은 도 1의 냉각 구조에서 외부 연통구 부분을 확대하여 나타낸 단면도이고, 도 4는 도 1의 냉각 구조에서 열교환기 부분을 확대하여 나타낸 단면도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 냉각모듈(70)은 폐쇄 경로를 순환하는 공기와 개방 경로를 유동하는 공기 간에 열 교환이 이루어지는 열교환기(71)를 포함하는데, 열교환기(71)는 개방 경로를 유동하는 공기가 지나는 복수개의 제1통로(711)와, 폐쇄 경로를 순환하는 공기가 지나는 복수개의 제2통로(712)를 구비한다.

제1통로(711)들은 열교환기의 길이방향을 따라 나란히 연장되며, 길이방향의 양쪽 단부가 개방되어 외부의 공기와 연통하게 된다. 제2통로(712)들은 상기 제1통로(711)들 사이에 마련되고, 전후 방향으로 개방되어 하우징 내부를 순환하는 공기가 흐르게 된다. 제2통로(712)들은 전후 방향으로만 개방되어 폐쇄형 공기순환경로와 연통할 뿐, 상기 제1통로와 외부 연통구에 대해서는 폐색되어 있다. 따라서 제1통로와 제2통로를 각각 유동하는 공기는 서로 섞이지 않고, 단지 통로들 간의 벽을 통해 열을 주고 받을 수 있을 뿐이다. 이러한 제1통로들과 제2통로들은 디스플레이 유닛에서 멀어지는 방향을 따라 교호적으로 배치된다. 또한 제1통로와 제2통로는 공기 유동 저항과 열교환 면적 등을 고려하여 도시된 형태보다 더 분할된 형태로 제작될 수도 있다.

냉각 모듈(70)의 길이방향 단부에는 외부 연통구(73)가 마련된다. 외부 연통구(73)에는 유동팬(79)이 설치되어 하우징 외부의 공기를 상기 개방형 공기유동경로로 유입시킨다. 즉 외부 연통구(73)는 하우징 외부 공간과 상기 열교환기의 제1통로 사이에 배치되어 이들 공간이 서로 통하도록 하며, 유동팬이 설치될 수 있는 구조를 가진다. 외부의 공기는 하우징 외부의 공기는 팬에 의해 가압되며 일측 외부 연통구, 열교환기(71)의 제1통로(711), 하우징 외부 공간의 순서대로 유동하게 된다.

외부 연통구는 냉각 모듈(70)의 길이방향의 양측 단부에 모두 마련될 수도 있다. 또한 유동팬이 이러한 양측 외부 연통구 모두에 설치될 수도 있다. 아울러 외부 연통구가 별도로 구비되지 않을 수도 있음은 물론, 유동팬은 열교환기 전방 또는/및 후방에 배치되어 열교환기의 제1통로로 공기를 유입시키거나 제1통로로부터 공기를 흡인 배출할 수도 있다.

냉각 모듈(70)에 있어서 상기 열교환기(71)의 전방과 후방에는 각각 전방 매니폴드(75)와 후방 매니폴드(77)가 구비된다. 전방 매니폴드(75)는 디스플레이 면(31)과 전면판(51) 사이의 공간과 제2통로(712)의 전방 단부가 서로 통하도록 하며, 후방 매니폴드(77)는 하우징(150)의 디스플레이 유닛(30)의 후방 공간과 제2통로(712)의 후방단부가 서로 통하도록 한다. 이들 매니폴드는 하우징 내부의 공간 및 제2통로 외의 다른 공간과는 서로 통하지 않고 폐색된 공간을 규정한다.

매니폴드는 하우징 내부를 순환하는 공기가 복수 개로 분할되는 공기 유동 경로 부분인 열교환기의 복수개의 제2통로(712)에 골고루 분배되어 흐르도록 해준다. 이러한 전방 매니폴드의 전면은 하우징의 전면판과 동일 평면 상에 놓여질 수 있다.

반면 후방 매니폴드의 후면은 반드시 하우징의 후면판(53)과 동일 평면 상에 위치할 필요는 없으며, 이보다 도 2의 도면 상 더 아래쪽에 위치할 수 있다. 도시된 바와 같이 후면판(53)과 후방 매니폴드의 후면이 위치 차이에 의해 제공되는 공간에는 디스플레이 장치의 저면에 설치되는 스피커 장치나 우퍼 등이 설치될 공간으로 활용될 수도 있다.

냉각 모듈에 있어서 전방(도 2에서 아래쪽 방향)의 공간에 비해 후방(도 2에서 위쪽 방향)으로는 어느 정도 공간적 여유가 있으므로, 후방으로 열교환기의 체적을 더 늘림으로써 열교환기의 열교환 면적을 더 넓히거나, 후방으로 후방 매니폴드의 체적을 더 늘린 후 폐쇄형 경로를 순환하는 공기를 가압하는 순환팬을 후방 매니폴드 내에 배치하는 것 역시 가능하다. 어찌 되었건 매니폴드를 포함하는 냉각 모듈(70)은 디스플레이 장치의 두께에 영향을 미치지 아니함을 알 수 있다.

이처럼 열교환기, 외부 연통구, 매니폴드, 팬 등을 모두 냉각 모듈에 모듈화하면 냉각기와 관련된 구성이 모듈로 일체화되므로, 디스플레이 장치의 생산, 조립 등이 절차가 훨씬 간편해진다.

[히트 파이프 냉각 구조]

본 발명은 상술한 공기 순환을 통한 냉각 구조 외에도 히트 파이프 냉각 구조를 더 적용하는 것이 가능하다. 히트 파이프를 적용하면, 특히 발열이 심한 디스플레이 유닛(30)의 후면에서 발생한 열을 히트 파이프를 통해 상술한 열교환기 쪽으로 직접적으로 전달할 수 있다. 종래의 구조처럼 열교환기가 디스플레이 후방의 일부 영역에 위치하는 경우에는 히트 파이프를 적용하기도 복잡할 뿐만 아니라 디스플레이 후방에서 발생한 열이 히트 파이프를 통해 전달되면서도 지속적으로 디스플레이 후방에 머무르게 되므로 열의 방출 측면에서 바람직하지 않다 할 것이다. 반면 본 발명과 같은 구조는 발열원의 열이 히트 파이프를 통해 디스플레이 유닛의 후방에서 벗어난 위치까지 열을 빠르게 전도시킬 수 있다는 점에서 히트 파이프의 적용 의의가 더 크다고 할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 추가적인 실시예로서 히트 파이프가 적용된 디스플레이 장치를, 하우징의 후면판을 생략한 상태에서 나타낸 배면도, 도 6은 본 발명에 따른 다른 추가적인 실시예로서 히트 파이프가 적용된 디스플레이 장치를, 하우징의 후면판을 생략한 상태에서 나타낸 배면도, 그리고 도 7과 도 8은 도 5와 도 6에 도시된 히트 파이프가 냉각 모듈에 설치된 형태를 나타낸 단면도이다.

히트 파이프(90)는 히트파이프 내부 유체의 증발을 통해 일측의 열을 타측으로 빠르게 전달하는 장치이다. 이는 내부를 배기(排氣)하여 감압한 파이프로서 작은 구멍이 많이 뚫려 있는 안쪽에 휘발성 액체를 가득 넣은 것이다. 이 파이프의 한쪽 끝에 열을 가하면 휘발성 액체가 증발하여 열에너지를 가지면서 다른 끝으로 이동한다. 증발된 기체는 파이프의 다른 끝에서 방열하며 액화되고, 액체는 모세관 현상에 의해 다시 본래의 위치로 돌아오는 구조로 되어 있다. 이는 열전도율이 높은 구리나 알루미늄보다도 50배 정도 열전달 속도가 빠르다. 본체의 재료는 구리, 스테인리스강, 세라믹, 텅스텐 등이 사용되고, 안벽은 다공질의 파이버 등이 사용된다. 내부의 휘발성 물질로는 메탄올, 아세톤, 물, 수은 등이 사용된다.

도 5와 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 냉각 구조에 적용되는 히트 파이프(90)의 배치 구조는 디스플레이 유닛(30)의 후면에서 냉각 모듈(70)을 향해 연장되는 방향으로 히트 파이프가 정렬되며, 열전달 경로를 최단거리로 하기 위해 히트 파이프의 길이방향은 냉각 모듈의 길이 방향에 대해 수직을 이루도록 배향된다.

도 5와 도 6에 도시된 디스플레이 장치에는 장변의 양측에 냉각 모듈이 설치되어 있는바, 이에 대응하여 히트 파이프(90)는 디스플레이 유닛(30)의 장방향 중심선을 기준으로 디스플레이 유닛의 중심 부근에서부터 양측의 냉각 모듈을 향해 각각 연장되는 방향으로 설치될 수 있다.

한편 도 5에 도시된 바와 같이 디스플레이 유닛의 전체 면적에 걸쳐 복수 개의 히트 파이프(90)를 등간격으로 나란히 설치하는 것이 가능하다. 이러한 히트 파이프의 간격은 폐쇄형 공기순환경로와 개방형 공기유동경로가 열교환기에서 열교환을 하며 행하여지는 냉각 능력과, 발열 부위, 발열량 등을 고려하여 결정할 수 있다.

폐쇄형 공기순환경로와 개방형 공기유동경로가 열교환기에서 열교환을 하며 행하여지는 냉각 능력만으로도 전반적인 디스플레이 장치의 냉각이 충분히 이루어지며, 다만 부분적인 영역에서만 발열이 심하게 발생하는 경우에는, 가령 도 6에 도시된 바와 같이 발열이 집중적으로 일어나는 영역을 커버할 수 있도록 히트 파이프(90)가 부분적으로 설치될 수도 있다. 히트 파이프(90)는 발열 부위에 직/간접적으로 접촉되어 발열된 열을 전달받고, 전달받은 열을 빠르게 냉각 모듈(70)로 전달한다.

냉각 모듈(70) 부근으로 전달된 히트 파이프(90)의 열은 빠르게 방열되어야 하며, 특히 제1통로(711)를 통과하는 유체인 공기에 방열되는 것이 바람직하다. 이러한 열전달 경로를 구현하기 위해 본 발명은, 도 7에 도시된 바와 같이 히트파이프(90)가 제1통로(711)를 관통하여 지나도록 하였다. 물론 하트파이프(90)가 제1통로의 벽 부분을 관통하더라도 제1통로(711)와 제2통로(712) 사이는 여전히 밀봉(sealing) 상태가 유지된다. 또한 히트 파이프와 제1통로를 유동하는 유체 간의 열 전달 효율을 높이기 위해 핀(fin)을 설치할 수 있다. 핀(91)은 제1통로의 공간 내에 배치되어 있어서, 열전달을 위한 단면적을 크게 넓힐 수 있다.

한편 도 8에 도시된 바와 같이 방열 핀(91)만이 제1통로의 외벽을 관통하여 제1통로 내부의 공간에 노출되도록 하는 방식으로도 열 교환이 원활하게 이루어지도록 할 수 있다.

히트 파이프를 상술한 바와 같이 냉각 모듈(70)에 일부 매립한 구조를 구현하기 위해서, 가령 인서트 사출 등의 제조 방법이 적용될 수 있다.

상술한 히트 파이프 구조는 도 6과 같이 발열이 집중되는 영역에 특히 주효한 냉각 효과를 발휘할 수 있으며, 이 외에도 도 5에 도시된 바와 같이 전체적인 영역에 대한 냉각을 담당할 수도 있다. 특히 도 5과 같은 히트 파이프에 의한 냉각 구조는, 경우에 따라서는 폐쇄형 공기순환경로를 생략하는 것이 가능하게 설계될 수도 있다.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

CC: 폐쇄형 공기순환경로
OF: 개방형 공기유동경로
10: 디스플레이 장치
30: 디스플레이 유닛
31: 디스플레이 면
32: 후면
33: 측면
50: 하우징
51: 전면판
53: 후면판
55: 제1측면판(좌우측 단변)
57: 제2측면판(상하측 장변)
70: 냉각 모듈
71: 열교환기
711: 제1통로(개루프)
712: 제2통로(폐루프)
73: 외부 연통구
75: 전방 매니폴드
77: 후방 매니폴드
79: 유동팬
80: 순환팬
90: 히트파이프
91: 핀

Claims (12)

1. 화면이 표시되는 디스플레이 면(31)을 이루는 전면, 상기 전면과 대향하는 후면(32) 및 상기 전면과 후면의 가장자리 사이에 배치되는 측면(33)을 포함하는 디스플레이 유닛(30);
   상기 디스플레이 유닛(30)을 내부에 수용하고, 개방형 공기유동경로(OF)의 외부 연통구를 제공하는 하우징(50);
   상기 디스플레이 면(31)으로부터 전방으로 이격 배치되고, 부분적으로 폐쇄형 공기순환경로(CC)의 일부를 규정하는 상기 하우징(50)의 전면판(51);
   상기 후면(32)으로부터 후방으로 이격 배치되는 상기 하우징(50)의 후면판(53);
   전후방향과 수직을 이루는 상기 디스플레이 유닛(30)의 측면(33)의 길이 방향을 따라 형성되는 상기 개방형 공기유동경로(OF);
   상기 개방형 공기유동경로(OF)를 규정하며 상기 디스플레이 유닛(30)의 측면(33)에 배치되는 냉각 모듈(70);
   상기 디스플레이 면(31)과 전면판(51) 사이의 공간, 상기 개방형 공기유동경로(OF)가 제공되고 상기 디스플레이 유닛(30)의 측면(33)에 위치하는 상기 냉각 모듈(70), 및 상기 후면(32)과 후면판(53)에 의해 규정되는 상기 디스플레이 유닛(30)의 후방 공간을 공기가 순환하도록 하는 상기 폐쇄형 공기순환경로(CC); 및
   상기 개방형 공기유동경로(OF)와 폐쇄형 공기순환경로(CC)가 교차하는 상기 디스플레이 유닛(30)의 측면에 배치되고, 상기 개방형 공기유동경로(OF)를 따라 흐르는 공기와 상기 폐쇄형 공기순환경로(CC)를 따라 흐르는 공기를 상호 격리하고, 그들 사이의 열교환을 일으키는 상기 냉각 모듈(70)의 열교환기(71);를 포함하고,
   상기 열교환기(71)는 상기 디스플레이 유닛(30)의 상기 후방 공간에는 배치되지 아니하는, 디스플레이 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 냉각 모듈의 길이방향의 적어도 일측 단부에는, 외부의 공기를 상기 열교환기로 유입시키거나 상기 열교환기를 통과한 공기를 외부로 유출시키는 유동팬이 마련되는 디스플레이 장치.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 냉각모듈은,
   상기 열교환기의 전방부에 마련되며 상기 디스플레이 유닛의 전방 영역과 연통하고 복수개의 제2통로와 연통하는 전방 매니폴드; 및
   상기 열교환기의 후방부에 마련되고 상기 디스플레이 유닛의 후방 영역과 연통하고 상기 복수개의 제2통로와 연통하는 후방 매니폴드;를 더 구비하는 디스플레이 장치.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 전방 매니폴드의 전면은 상기 하우징의 전면판과 실질적으로 동일한 평면 상에 배치되고,
   상기 후방 매니폴드의 후면은 상기 하우징의 후면판보다 전방에 배치되는 디스플레이 장치.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 열교환기(71)는:
   상기 냉각 모듈(70)의 양측 단부를 통해 외기와 연통하며, 상기 열교환기의 길이방향을 따라 연장되어 개방형 공기유동경로의 적어도 일부를 이루는 복수개의 제1통로(711);
   적어도 전후방향으로 연장되며 상기 폐쇄형 공기순환경로의 일부를 이루고, 전방은 상기 디스플레이 유닛(30)의 전면과 상기 하우징(50)의 전면판(51) 사이의 공간과 연통하고, 후방은 상기 디스플레이 유닛(30)의 후면(32)과 상기 하우징(50)의 후면판(53) 사이의 공간과 연통하며, 상기 제1통로(711)와 서로 교호적으로 배치되는 복수개의 제2통로(712);를 포함하고,
   상기 냉각 모듈은 상기 열교환기의 복수 개의 제1통로들의 유입구보다 상류 또는 유출구보다 하류에 상기 외부 연통구를 구비하고,
   상기 외부 연통구에 유동팬이 설치된 디스플레이 장치.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 복수개의 제1통로들과 제2통로들은 각각 상기 디스플레이 유닛에서 멀어지는 방향을 따라 교호적으로 배치되는 디스플레이 장치.
   
7. 청구항 3에 있어서,
   상기 폐쇄형 공기순환경로 내의 공기 순환을 유도하는 순환팬은 상기 후방 매니폴드에 배치되는 디스플레이 장치.
   
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 폐쇄형 공기순환경로 내의 공기 순환을 유도하는 순환팬은 상기 디스플레이 유닛의 상기 후방 공간에 배치되는 디스플레이 장치.
   
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 디스플레이 유닛의 후면으로부터 상기 냉각 모듈에 다다르는 히트파이프를 더 구비하는 디스플레이 장치.
   
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 히트파이프는 상기 개방형 공기유동경로를 가로지르며 상기 개방형 공기유동경로에 노출되는 디스플레이 장치.
    
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 개방형 공기유동경로에 노출된 히트파이프 부분에는 냉각핀이 부설되는 디스플레이 장치.
    
12. 청구항 9에 있어서,
    상기 히트파이프에는 냉각핀이 부설되고,
    상기 냉각핀의 적어도 일부 면적은 상기 개방형 공기유동경로에 노출되는 디스플레이 장치.
    

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