KR20000058057A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20000058057A
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가네꼬 히사시
닛본 덴기 가부시끼가이샤
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Abstract

액정 표시 패널, 이 액정 표시 패널의 근방에 설치되어 액정 표시 패널을 비추는 광원, 액정 표시 패널의 근방에 설치된 광원의 트랜스포머, 및 액정 표시 패널, 광원 및 트랜스포머를 수납하기 위한 외장을 포함하는 액정 표시 장치에서, 액정 표시 패널과 외장 사이에 가스킷을 설치하여 액정 표시 패널의 열 구배를 제어한다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID-CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 열에 의한 표시 변화가 없는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 프레임 폭이 좁은 구성의 노트북 크기의 퍼스널 컴퓨터에서, 도 12에 도시된 것과 같은 인버터로부터 발생된 열은 직접적으로 액정 표시 패널의 표시 품질에 영향을 준다.
이것은 프레임의 폭이 좁게 설계된 노트북 크기의 퍼스널 컴퓨터의 외장 내에서 인버터 및 액정 표시 패널이 서로 근접되어 이들 간의 간격이 실질적으로 제로(0)에 가깝게 배치되어 있기 때문이다.
이러한 방식으로 구성된 액정 표시 장치에서는 반사판 및 박막 광학 시스템 시트와 같은 열용량이 작은 부재가 존재한다.
액정 표시 장치가 구동될 때에 인버터에 의해서 발생된 열은 액정 표시 패널의 일부분만을 가열시킨다. 이러한 이유로 인하여, 반사 시트와 섀시 간의 열용량 차이에 의한 열팽창 속도의 차가 발생하여 열용량이 작은 반사 시트의 쪽이 먼저 크게 신장하여 섀시와 접촉한다.
이러한 이유로, 시트에 주름이 생겨 화면 표시 이상이 발생한다.
따라서, 본 발명의 목적은, 상술한 종래 기술의 문제점에 비추어 이루어 진 것으로, 액정 표시 패널과 액정 표시 패널의 이면에 설치된 반사 시트 간의 열팽창 속도의 차이를 작게하여, 이것에 의해서 표시의 불균일을 감소시킨 신규한 액정 표시 장치를 제공하기 위한 것이다.
일본 실용 신안 등록 제3001011호는 액정 표시 장치를 개시하고 있다. 그러나, 이 고안은 해결 과제 및 그 구성에 비추어 본 발명과 다르다.
본 발명의 제1 특징은 액정 표시 패널, 상기 액정 표시 패널의 근방에 배치되어 액정 표시 패널을 조명하기 위한 광원, 상기 액정 표시 패널의 근방에 배치된 광원용의 트랜스포머, 및 이들을 수납하기 위한 외장을 구비하며, 액정 표시 패널과 외장 사이에 액정 표시 패널의 열구배를 제어하기 위한 가스킷이 제공된 액정 표시 장치이다.
본 발명의 제2 특징은 가스킷이 상기 광원의 근방에 배치되는 것이다.
본 발명의 제3 특징은 가스킷이 탄성을 갖는 발포재로 구성되고 도전성 부재로 피복되어 있는 것이다.
본 발명의 제4 특징은 상기 가스킷의 열용량은 다음 수학식
을 만족시키는 것이다.
여기서, C4는 상기 외상의 열용량이고, Q2는 상기 외장의 공기층과 상기 액정 표시 패널 간의 열유량이며, Q4는 상기 가스킷과 상기 외장 간의 열유량이고, Q'4는 상기 가스킷과 상기 외장에서의 공기층 간의 열유량이며, T4는 상기 가스킷의 온도이다.
상술한 바와 같이 구성된 액정 표시 장치에 있어서, 액정 표시 장치를 구동시키도록 인버터가 개시될 때에, 트랜스포머로부터 갑작스럽게 열이 발생되고, 이 열은 액정 표시 패널로 전달된다.
그러나, 가스킷이 액정 표시 패널에서의 온도 변화의 속도를 감소시키는 작용을 하므로, 반사 시트 및 섀시에서의 온도 변화의 속도도 감소된다. 이러한 이유로 인하여, 반사 시트와 섀시 간의 열팽창 속도의 차이가 열용량의 차이로 인하여 감소되고, 반사 시트는 섀시와 접촉하지 않는다. 따라서, 반사 시트의 주름이 제거되고, 표시 이상이 방지된다.
도 1은 본 발명에 따른 액정 표시 패널의 가스킷의 배치 위치를 나타내는 도면.
도 2는 가스킷이 사용될 때의 열 전달을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 액정 표시 패널의 단면도.
도 4는 가스킷이 사용되는 경우에 대한 열적 회로 네트워크를 도시하는 도면.
도 5는 가스킷이 사용되는 경우에 대한 등가 회로도.
도 6은 온도 측정점을 나타내는 도면.
도 7은 종래 기술에 따른 액정 표시 패널의 각 부분의 온도 변화를 나타내는 그래프.
도 8은 종래 기술에 따른 액정 표시 패널의 각 부분의 온도 변화를 나타내는 그래프.
도 9는 가스킷으로서 구리 테이프가 사용될 때의 액정 표시 패널의 각 부분의 온도 변화를 나타내는 그래프.
도 10은 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 도면.
도 11은 종래의 액정 표시 패널의 구성을 나타내는 도면.
도 12는 발생된 열에 의해서 가열된 종래의 액정 표시 패널의 일부분을 나타내는 도면.
도 13은 종래의 열 전달을 나타내는 도면.
도 14는 종래의 액정 표시 패널의 열적 회로 네트워크를 나타내는 도면.
도 15는 도 14의 등가 회로도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 액정 표시 패널
2 : 램프
3 : 트랜스포머
4 : 외장
5 : 가스킷
13 : 반사 시트
이하, 관련된 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 양호한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에서의 열을 제어하기 위한 액정 표시 장치의 구성을 나타내고 있다.
이들 도면들은 액정 표시 패널(1), 상기 액정 표시 패널(1)의 근방에 배치되어 액정 표시 패널(1)을 조명하기 위한 광원(2), 상기 액정 표시 패널(1)의 근방에 배치된 광원용의 트랜스포머(3), 및 이들을 수납하기 위한 외장을 구비하는 액정 표시 장치를 도시하고 있다. 이러한 액정 표시 장치에 있어서, 액정 표시 패널과 외장 사이에 액정 표시 패널의 열구배를 제어하기 위한 가스킷이 제공되어 있다.
상술한 액정 표시 장치에 있어서, 가스킷(5)은 광원(2)의 근방에 교대로 배치될 수 있다.
가스킷(5)은 탄성을 갖는 발포재로 구성되고 도전성 부재로 피복되어 있다.
이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
도 3에 단면도로 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 일반적으로 액정 표시 패널, 백라이트(백라이트 광원 및 백라이트 유닛), 및 몇몇의 시트 금속으로 구성되어 있다. 이들 구성 요소는 램프(2), 램프 홀더(12), 반사 시트(13), 도광판(14), 렌즈 시트 및 확산 시트로서 작용하는 1 내지 4개의 층으로 구성된 광학계 시트(15), 및 백라이트 섀시(20)를 포함한다.
상술한 액정 표시 장치의 시트 금속은 표면 실드판(21) 및 이면 실드판(22)을 포함한다. 도 1은 본 발명에서의 가스킷의 배치 위치를 나타낸다.
가스킷(5)은 액정 표시 패널(1)의 이면과 외장(4)이 접촉되도록 트랜스포머(3)의 근방에 배치되어 있다. 본 발명에서, 가스킷은 이면 실드판(22)에 설치되어 있다.
본 발명에 사용된 가스킷의 크기는 인버터 트랜스포머(3)과 대략 동일하며, 길이가 45㎜이고, 폭이 10㎜이며, 두께가 5.5㎜이다.
상술한 방식으로 구성된 액정 표시 장치에 있어서, 외장(4) 내에 인버터와 같은 발열체가 존재하는 경우에, 인버터에 의해서 발생된 열의 액정 표시 패널에 대한 영향(시트 주름에 의한 표시 이상)이 가스킷(5)의 사용에 의해서 억압된다.
이러한 방식으로 구성된 액정 표시 장치에 있어서, 액정 표시 패널의 일부가 갑작스럽게 가열된 경우에, 반사 시트와 섀시 간의 열용량의 차이로 인하여 열팽창의 속도의 차이가 발생한다.
열팽창의 차이는 열평형의 달성에 의해서 경감된다. 갑작스럽게 열을 받는 액정 표시 패널의 일부에 가스킷을 제공하므로써 온도 변화의 속도가 제한되어 이로 인하여 반사 시트와 섀시 간의 열팽창의 속도의 차이가 감소되어 반사 시트에서의 주름의 발생이 방지되어 표시 이상이 방지된다.
상술한 방열 대책을 수립하므로써, 외장에 대한 접지가 개선되고, 이로 인하여 EMI 대책도 동시에 행해지게 되어 개별로 EMI 대책과 방열 대책을 행하는 것에 비하여 비용을 절감할 수 있다.
또한, 외장에 인버터로부터 직접 방열하기 위한 홀이 형성되어 있지 않기 때문에, 고전압부의 노출을 방지하므로써 안전성이 개선된다.
다음은 열적 회로 네트워크를 사용하여 행해진 열해석이다.
도 4 및 도 14에 도시된 모델을 고려하면, 도 4는 가스킷이 사용된 경우의 열적 네트워크 회로이며, 도 14는 종래의 경우에 대한 열적 회로 네트워크이며, 여기에서는 가스킷이 사용되고 있지 않다.
상술한 열적 회로 네트워크는 도 5 및 도 15에 도시된 전기 회로로서 표현될 수 있다. 외장 내의 밀폐 공간을 고려하면, 외장의 온도는 대략 실온으로서 취해진다.
가스킷이 사용되는 경우의 열적 회로 네트워크는 다음의 수학식에 의해서 표현될 수 있다.
종래 기술의 구성은 다음의 수학식으로 표현될 수 있다.
상기 수학식에서, R은 열 저항이며, W는 발생된 열량이며, Q는 열유량이며, T는 온도를 나타낸다. 보다 구체적으로,
R12는 트랜스포머와 외장내 공기층 간의 열저항이다.
R15는 트랜스포머와 외장 간의 열저항이다.
R23는 외장내 공기층과 액정 표시 패널 간의 열저항이다.
R25는 외장내 공기층과 외장 간의 열저항이다.
R34는 액정 표시 패널과 가스킷 간의 열저항이다.
R35는 액정 표시 패널과 외장 간의 열저항이다.
R45는 가스킷과 외장 간의 열저항이다.
R42가스킷괴 외장내 공기층 간의 열저항이다.
C1는 트랜스포머의 열용량이다.
C2는 외장내 공기층의 열용량이다.
C3는 액정 표시 패널의 열용량이다.
C4는 외장의 열용량이다.
WA는 트랜스포머에 의해서 발생된 열량이다.
WB는 액정 표시 패널 내의 램프에 의해서 발생된 열량이다.
Q1는 트랜스포머와 외장 내의 공기층 간의 열유량이다.
Q'1는 트랜스포머와 외장 간의 열유량이다.
Q2는 외장 내의 공기층과 액정 표시 패널 간의 열유량이다.
Q'2는 외장 내의 공기층과 외장 간의 열유량이다.
Q3는 액정 표시 패널과 외장 간의 열유량이다.
Q''3는 액정 표시 패널과 외장 간의 열유량이다.
Q4는 가스킷과 외장 간의 열유량이다.
Q'4는 가스킷과 외장 내의 공기층 간의 열유량이다.
T1는 트랜스포머의 온도이다.
T2는 외장 내의 공기층의 온도이다.
T3는 액정 표시 패널의 온도이다.
T4는 가스킷의 온도이다.
T5는 외장의 온도(실온)이다.
트랜스포머와 외장 간의 열저항 및 액정 표시 패널과 외장 간의 열저항은 일반적으로 상당히 높다.
이러한 사실로부터, R15〉〉R12및 R35〉〉R34임을 알 수 있다.
전술된 수학식으로부터, 다음 수학식
(수학식 1과 2로부터) 이고
(수학식 5와 6으로부터)을 구한다.
전술된 관계로 인해, 앞에서 주어진 수학식 9, 11, 18 및 20은 다음과 같이 근사치
(9')
(11')
(18')
(20')
를 구할 수 있다.
전술된 수학식 11'과 20'로부터, 우리는 다음과 같은 수학식 21을 구하였다.
이는 수학식 11에서의 "-Q3"항에 의한 차분이 발생하기 때문이다.
전술된 것으로부터, 가스킷이 사용되는 경우에, 과거에 사용된 구조에 비해, 액정 표시 패널의 온도 변화 속도를 감소시킬 수 있다.
과거에 사용된 구조를 이용함으로써, 온도 상승의 속도가 높기 때문에, 섀시(20)의 열팽창은 반사면(13)의 열팽창을 유지할 수 없다. 이러한 이유로 인해, 섀시보다 반사 시트의 열팽창이 크게 되어 시트에 주름이 생긴다.
그러나, 가스킷(5)이 사용되는 경우, 액정 표시 패널의 온도 변화 속도가 감소되어, 반사 시트(13)와 섀시(20)의 온도가 서서히 상승함으로써, 시트의 구김이 발생하지 않는 비율로 열팽창된다.
이러한 이유로, 액정 표시 패널(1)이 트랜스포머(3)에 의해 생성된 열에 의해 가열된다고 할지라도, 시트 구김은 비정상적인 표시를 유발하지 않는다.
수학식 12는 다음 수학식
과 같이 재기입된다.
수학식 11'는 다음 수학식
과 같이 재기입된다.
열용량 C4를 작게 하면, 수학식 11'의 우측 제3항이 작게 되어, 온도 변화의 비율을 느리게 하는 네가티브항이 작게 된다. 이렇게 함으로써, 액정 표시 패널의 온도 T3의 변화율 dT3/dt은 커지게 된다.
따라서, 반사 시트를 포함하는 액정 표시 패널 내의 온도 변화율이 빠르게 되어, 시트 구김에 대한 위험이 크다.
이러한 상황 때문에, C4를 작게 하는 것이 불가능하다.
이로인해, 종래 구조의 수학식 20'를 본 발명의 수학식 12'와 비교할 시, 열 용량 C4에 대한 조건에서와 같이, 전자쪽보다 후자쪽의 dT3/dt 값을 더 작게 할 필요가 있다. Q3>0의 조건이 도입되고, 이 조건을 수학식 12'에 대입할 때, 다음 수학식이 구해진다.
액정 표시 패널을 단독으로 동작(즉, 외장 또는 인버터의 영향이 전혀 없는 상태에서)시키는 경우의 도달 온도와 외장과 인버터가 그들의 영향을 발휘하는 경우의 도달 온도를 비교하면, 다음과 같다.
(본 발명)
전술된 수학식에서, Q'3는 액정 표시 패널과 바깥 공기 사이의 열유량이다.
도달 온도가 단독 동작의 경우의 온도보다 낮은 경우, 감소된 액정 표시 패널 온도로 인해, 액정 표시 패널의 백라이팅부의 램프의 온도가 감소되게 된다.
램프에 의한 도달 온도의 감소로 인해, 램프의 발광율은 감소되어, 휘도의 감소가 발생할 염려가 있다.
이로 인해, 본 발명의 액정 표시 패널에 의한 도달 온도를 단독 동작시의 액정 표시 패널에 의한 도달 온도보다 낮게 감소시킬 수 없다.
이 때문에, 다음 수학식
이 구해진다.
따라서, 수학식 23과 24로부터 다음 수학식 25를 구할 수 있다.
이 수학식을 재배치함으로써 다음과 같은 수학식
을 구할 수 있다.
전술된 관계에서, 열 용량 C4에 대한 조건은 다음과 같이 결정된다.
따라서, 열 용량 C4에 대한 조건은, 수학식 22와 26으로부터 다음과 같이 결정된다.
따라서, 액정 표시 패널(1)의 후면에 설치된 물체는 작은 열저항을 갖고, 조건을 만족하는 열 용량 C4의 값은 수학식 27에 의해 주어질 필요가 있다.
본 발명의 가스킷 대신에 금속이 사용되는 경우에는, 열저항이 작아진다고 할지라도, 열용량은 커지게 된다.
이 경우, 열용량을 작게 하기 위하여 표면적을 조절되도록 금속 사이즈가 감소된다면, 열 저항은 증가되어(액정 표시 패널과의 접촉이 작아지기 때문에 열이 쉽게 전달되지 않을 것이다), 수학식 27의 조건이 만족되지 못할 것이다.
본 발명에 사용된 가스킷은 전기 도전 재료로 도포된 탄성이 있는 발포재료로 이루어지고, 열용량, 45mm의 길이와 10mm의 폭으로 선택되고 두께 5.5mm를 갖는 실제 가스킷에 대해 전술된 조건을 만족한다.
액정 표시 패널의 실제 온도 변화는 도 1에 나타난 구성을 사용함으로써 측정되었다.
온도가 측정되었던 포인트들은 도 6에 나타나 있다. 측정 포인트들 중에서, 반사 시트의 온도 변화가 관측되었다(도 6에 ⑤로 표시된 포인트는 온도 변화가 측정되었던 포인트이다). 도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 반사 시트 측정 포인트는 본 발명의 가스킷의 위치보다 액정 표시 패널의 중앙에 더 근접하여 있다. 즉, 인버터로부터 더 멀리 떨어져 있는 위치에서의 반사 시트의 온도 변화가 측정된다.
도 8은 종래 기술에서와 같이, 대응책이 없는 온도 변화를 나타내고, 도 7은 본 발명의 대응책을 사용할 경우의 온도 변화를 나타낸다.
본 발명의 효과를 검증하기 위하여, 실험에 사용된 가스킷은 초기에 언급된 사이즈였다.
측정 결과로부터, 온도 상승률이 결정된다면, 인버터의 턴온 시간으로부터 그 비율이 0.22℃/분인 종래 기술에 비해, 본 발명의 경우에서는, 인버터의 턴온시간으로부터 온도 변화가 0.13℃/분이 된다는 것을 알 수 있는데, 이는 대략 60％의 온도 상승 속도 감소를 나타낸다.
이들 결과로부터, 그래프 상에 곡선으로 나타난 바와 같이 반사 시트의 온도 상승 속도가 0 내지 20분의 시간에 걸쳐서 억제된다는 것이 입증되었다.
비정상적인 스크린 표시가 없기 때문에, 본 발명은 표시 조건면에서 그 효과를 달성할 수 있다는 것이 입증되었다.
도 9에 나타난 측정 결과는 45mm의 길이, 18mm의 폭 및 0.12mm의 두께를 갖는 구리 테이프가 가스킷 대신에 액정 표시 패널과 외장 사이에 접착되는 경우에 행해진 것이다.
온도 상승율이 이들 측정 결과로부터 결정된다면, 온도가 인버터가 턴온될 때 시작하여 10분 기간 동안 0.50℃/분의 비율로 상승한다는 것을 볼 수 있다(종래 기술에 나타난 비율의 2배 이상).
이는 다음과 같이 설명될 수 있다.
구리 테이프의 열 용량 C4가 작기 때문에, 수학식 12'의 우측에 있는 포지티브 항의 영향은 작아져서, 조건 Q3< 0이 발생한다. 이는 수학식 11'의 우측의 사이즈가 증가하기 때문이며, 액정 표시 패널의 온도 T3의 시간 변화 dT3/dt가 대응책이 취해지기 전에 더 커지게 된다(즉, 액정 표시 패널의 온도 상승 속도가 종래의 경우보다 커진다).
따라서, 온도 상승의 속도를 감소시키는 본 발명의 목적을 달성할 수 없고, 이러한 사실로 인해 온도 증가율이 증가하게 된다. 실제적으로, 표시 변동이 반사 시트의 구김으로 인해 발생하기 때문에, 표시 외형면에서 종래와 거의 차이점이 없다.
즉, 전술된 치수의 구리 테이프를 사용함으로써, 액정 표시 패널의 온도 상승 속도를 제한하는 효과를 달성할 수 없다는 것을 알 수 있었다.
본 발명의 다른 실시예는 도 10에 나타나 있다.
본 실시예에서, 도 10에 나타난 바와 같이, 인버터의 위치가 변경되고, 인버터가 액정 표시 패널의 우측 또는 좌측에 놓여질 때 조차도 본 발명의 제1 실시예에서 달성되는 것과 동일한 형태의 효과를 달성하기 위하여 가스킷을 설치할 수 있다.
이 경우에, 가스킷이 램프 근방에 설치되어, 액정 표시 패널의 온도 상승 속도가 작게 됨으로써, 반사 시트의 구김이 방지된다.
액정 표시 패널의 구동 회로가 이 영역에 설치되는 경우, 가스킷은 원치않는 EMI에 대한 대응책으로서 기능한다.
이러한 방식으로, 액정 표시 패널의 후면과 외장을 접촉시키도록 가스킷을 제공함으로써, 이미 기술된 실시예에서와 같은 형태의 효과를 달성할 수 있다.
앞에서 상세히 기술된 구성을 채택함으로써, 본 발명에 따른 액정 표시 패널과 그 열 제어 방법은 열용량의 차에 의한 열 팽창율의 차를 감소시킴으로써, 반사 시트가 섀시에 충돌하는 것을 방지하고 반사 시트의 구김을 제거하여, 비정상적인 표시를 방지한다.

Claims (4)

  1. 액정 표시 장치에 있어서,
    액정 표시 패널;
    상기 액정 표시 패널의 근방에 설치되어 상기 액정 표시 패널을 조명하는 광원;
    상기 액정 표시 패널의 근방에 설치된 상기 광원용 트랜스포머; 및
    상기 액정 표시 패널, 상기 광원 및 상기 트랜스포머를 수납하기 위한 외장을 포함하며;
    상기 액정 표시 패널과 상기 외장 사이에 가스킷(gasket)을 설치하여 상기 액정 표시 패널의 열 구배(thermal gradient)를 제어하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가스킷은 상기 광원의 근방에 설치되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 가스킷은 탄성이 있는 발포 재료로 형성되며 전기 도전 재료로 피복되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 가스킷의 열용량은 관계식
    을 만족하며, 여기서 C1은 상기 외장의 열용량이고 Q2는 상기 외장내의 공기층과 상기 액정 표시 패널 사이의 열유량이고, Q4는 상기 가스킷과 상기 외장 사이의 열유량이고, Q'4는 상기 가스킷과 상기 외장내의 공기층 사이의 열유량이며, T4는 상기 가스킷의 온도인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
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