KR20110099134A - 전자 디스플레이용 열 제어 시스템 - Google Patents

전자 디스플레이용 열 제어 시스템 Download PDF

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KR20110099134A
KR20110099134A KR1020117016807A KR20117016807A KR20110099134A KR 20110099134 A KR20110099134 A KR 20110099134A KR 1020117016807 A KR1020117016807 A KR 1020117016807A KR 20117016807 A KR20117016807 A KR 20117016807A KR 20110099134 A KR20110099134 A KR 20110099134A
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imaging assembly
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윌리엄 알. 듄
티모시 허버드
웨어 베델
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매뉴팩처링 리소시스 인터내셔널 인코포레이티드
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Abstract

전자 영상 조립체를 위한 냉각 조립체, 그리고 그를 포함하는 디스플레이 조립체. 일부 실시예들은 전원 모듈 및/또는 영상 조립체(혹은 백라이트)를 냉각시키기 위하여 주위 가스를 사용한다. 다른 실시예들은 영상 조립체의 전면을 가로지르고 열 교환기를 통과하는 순환 가스의 폐 루프를 이용한다. 개방 루프는 열 교환기를 통과하며 순환 가스로부터 열을 전달 받는다. 주위 공기가 주위 가스로서 사용될 수 있다. 영상 조립체 또는 백라이트의 후면을 주위 가스로 냉각시키기 위하여 선택적으로 추가되는 채널이 이용될 수 있다. 일부 실시예들은 또한 열을 분산시키고 디스플레이 내에 핫 스팟을 방지하기 위하여 열 전도성 판 및 립들을 사용할 수 있다. 냉각 조립체는 영상을 생성하기 위한 모든 종류의 전자 조립체와 함께 사용될 수 있다.

Description

전자 디스플레이용 열 제어 시스템{THERMAL CONTROL SYSTEM FOR AN ELECTRONIC DISPLAY}
본 발명의 예시적인 실시예들은 일반적으로 냉각 시스템에 관한 것으로서, 특히 전자 디스플레이용 냉각 시스템에 관한 것이다.
전자 디스플레이용 전도식 및 대류식 열전달 시스템은 일반적으로 디스플레이의 최대한 많은 측면 벽들을 통해서 디스플레이 내의 전자 부품들로부터 열을 제거하려 한다. 이를 위하여, 과거의 시스템들은 하우징 내에서 내부 공기가 냉각하고자 하는 부품들을 지나 디스플레이 밖으로 나갈 수 있도록 내부 공기를 움직이는 팬(fan)에 주로 의존하였다. 상기 부품들은 대표적으로 전원 공급 장치들이다. 일부 경우에는, 팬에 의해 가열된 공기가 대류식 열 교환 속으로 이동된다.
과거에 이와 같은 열전달 시스템들은 어느 정도는 성공적이긴 했지만, 디스플레이가 향상되고 새로운 디스플레이 응용분야들이 대두되면서 더 큰 냉각 성능이 필요하게 되었다. 특히, 과거의 전자 디스플레이용 냉각 장치들은 디스플레이의 뒤쪽 내부만을 냉각시키도록 작동하는 대류식 방열 시스템을 일반적으로 사용해왔다. 야외 또는 다른 따뜻한 환경에서 사용되는 경우에 이러한 방식은 적합하지 아니한데, 특히 전면 디스플레이 표면을 통한 태양으로부터의 복사열 전달이 주요한 요인이 될 때 더욱 그러하다. 많은 응용분야에서 전면 디스플레이 표면을 통해 흐르는 전력은 200 Watt 또는 그 이상인 것이 보편적이다. 더욱이, 시장은 더 큰 화면 크기의 디스플레이들을 요구하고 있다. 전자 디스플레이 화면 크기의 증가와 그에 따른 전면 디스플레이 표면 크기의 증가와 함께, 더 많은 열이 발생하고 더 많은 열이 디스플레이로 전달된다. 또한 디스플레이들이 야외 환경에서 사용될 때, 주위 공기(ambient air)는 불순물(먼지, 흙, 꽃가루, 수증기, 브레이크 더스트, 모래, 연기 등)들을 포함할 수 있고, 냉각을 위해 내부로 빨려 들어가는 경우 이 불순물들은 디스플레이의 내부 부품들에 손상을 입힐 수 있다.
현대적인 디스플레이들(특히 야외에서 사용되는 디스플레이들)은 1,000 내지 2,000 nits 또는 그 이상을 발생시키는 여러 백라이트들과 함께 더욱 밝아지게 되었다. 이와 같은 수준의 밝기를 생성하기 위하여, CCFL 조립체, LED, 유기 LED, 및 플라즈마 조립체와 같은 발광 장치들은 비교적 많은 양의 열을 발생시킬 수 있다. 더욱이, 발광 장치들은 원하는 밝기 수준을 생성하기 위하여 비교적 많은 양의 전력을 필요로 한다. 이와 같은 많은 양의 전력은 통상적으로 디스플레이를 위한 하나 또는 그 이상의 전력 공급 장치들을 통해 제공된다. 이 전력 공급 장치들 역시 디스플레이에 있어서 상당한 열 발생원이 될 수 있다.
기존의 장치들이 야외 환경, 직사광선, 또는 다른 가혹한 온도의 환경에서 사용될 때, 큰 온도 변동은 흔해진다. 이러한 온도 변동은 상기 장치들 내의 전자 부품들의 수명 및 성능 모두에 부정적인 영향을 끼친다.
기존의 시스템들이 전자 디스플레이의 화면이 아닌 측면들 및 후면을 통하여서만 열을 제거하고자 시도하였던 것과 달리, 본 발명의 바람직한 하나의 실시예는 영상 조립체의 전면(시청자를 마주 대하는 면)으로부터 마찬가지로 대류식 열 전달을 유발시킬 수 있다.
이러한 바람직한 실시예들은 전자 디스플레이를 통과하는 두 개의 분리된 가스 흐름 경로들을 포함할 수 있다. 제1 흐름 경로는 폐 루프일 수 있고, 제2 흐름 경로는 개방 루프일 수 있다. 폐 루프 경로는 영상 조립체의 전면을 가로질러 이동하고, 디스플레이의 뒤쪽으로 계속 진행하여 열 교환기로 들어가며, 마지막으로 영상 조립체의 전면으로 돌아간다. 개방 루프 경로는 가스(예를 들어, 주변 대기)를 디스플레이의 후면을 통해(열 교환기를 통하는 것도 가능) 받아들인 후, 디스플레이의 하우징 바깥으로 배출한다. 폐 루프로부터 개방 루프 및 디스플레이로부터의 배출로 열을 전달하기 위하여 열 교환기가 사용될 수 있다. 선택적으로, 개방 루프는 또한 영상 조립체(어떤 경우는 백라이트, 다른 경우는 OLED 또는 다른 종류의 영상 출력 조립체)의 뒤쪽에 강제적으로 위치할 수도 있는데, 이는 영상 조립체 및/또는 백라이트 조립체를 냉각시키기 위한 것이다(만약 백라이트가 사용되는 특정 디스플레이 종류에 필요한 경우). 예시적인 실시예에서 직교류 열 교환기(cross-flow heat exchanger)가 사용될 수도 있다.
다른 실시예들은, 전자 디스플레이의 다음과 같은 부분들, 즉 (1) 전원 모듈(들), (2) 백라이트, 및 (3) 전면 디스플레이 표면을 단독으로 또는 그 조합으로 냉각시키는 시스템에 관한 것이다. 방열 조립체(예를 들어, 냉각판(cold plate) 및/또는 열 싱크(heat sink))를 갖춘 전원 모듈들이 일부 실시예들에서 사용될 수 있는데, 이때 방열 조립체를 포함하는 전원 모듈의 측면이 주위 가스(ambient gas)의 경로에 놓여지고, 반면에 예민한 전기 부품들을 포함하는 전원 모듈의 측면은 분리된 환경에 유지된다. 분리된 구조는 전원 모듈의 두 측면 간에 요구되는 가스(그리고 때로는 입자/불순물)의 분리를 제공한다. 전원 모듈들을 주변 대기의 개방 루프로 냉각시킬 때, 폐 루프는 사용될 수도 있고 사용되지 않을 수도 있다.
전면 및 후면을 갖춘 백라이트가 LCD 디스플레이를 위한 일부 실시예에서 사용될 수 있는데, 이 때 전면은 발광 장치들을 포함하고 후면은 발광 장치로부터의 방열을 위한 열 전도성 표면을 포함한다. 이상적으로는, 백라이트의 전면과 후면 사이에 낮은 수준의 열 저항이 있어야 한다.
다른 실시예에서는, 전원 모듈들이 다수의 열 전도성 립(rib)들과 열 교환 관계에 있도록 위치하고, 상기 립들은 냉각 공기(때로는 주위 가스)의 경로 안에 위치하게 된다. 전원 모듈로부터의 열은 상기 립을 통해 분산되고, 냉각 공기에 의하여 제거된다. 공기가 립들에 의해 한정되는 좁은 경로를 통과하도록 함으로써 전원 모듈으로부터 발생하는 열을 제거하는 능력을 향상시킬 수 있음이 발견된 바 있다.
또 다른 실시예에서, 전원 모듈들 및 디스플레이 백라이트(또는 영상 조립체)는 립들과 열 교환 상태에 있다. 이러한 방식으로, 통상적인 전자 디스플레이의 가장 따뜻한 두 개의 부품을 냉각시키기 위하여 냉각 공기(때로는 주위 가스)의 단일 경로가 사용될 수 있다. 비한정적인 방식으로 예를 들자면, LCD 디스플레이를 위한 발광 장치로서 LED 배열들이 흔히 사용된다. LED(그리고 다른 발광 장치들)의 광학적 특성은 온도에 따라 변화하는 것으로 알려져 있다. 따라서 LED가 실내 온도에 노출되어있을 때, LED는 특정 밝기, 파장, 및/또는 색온도로 빛을 방출할 수 있다. 그러나 동일한 LED가 높은 온도에 노출되는 경우에, 밝기, 파장, 색온도, 및 다른 특성들은 변화할 수 있다. 따라서 LED 백라이트를 가로질러 온도의 변화가 발생하는 경우에(일부 영역은 다른 영역보다 높은 온도를 가질 수 있다), 관찰자가 볼 수 있을 정도로 백라이트를 가로지르는 광학적 불균일 현상(optical irregularity)이 발생할 수 있다. 본 발명의 실시예들을 사용함으로써, 열의 축적은 립들을 통하여 분산되고 디스플레이로부터 제거된다. 이는, 발광 장치(항상은 아니지만 때로는 LED)의 광학적 특성의 변화로 인해 발생하고 관측자에게 관찰 가능할 수도 있는 백라이트 상의 잠재적인 '핫 스팟'을 방지할 수 있다. 다른 실시예들에서, 영상 조립체(백라이트가 제외)는 립들과 열 교환 관계에 놓인다. 영상 조립체는 영상을 생성하기 위한 어떠한 형태의 전자적 조립체도 포함할 수 있는데, LCD, 발광 다이오드(LED), 유기 발광 다이오드(OLED), 전계 방출 디스플레이(FED), 발광 폴리머(LEP), 플라즈마 디스플레이, 및 모든 다른 평판/박판 디스플레이들을 비한정적으로 포함한다.
립들은, 주위 공기가 흡입되고 립들의 냉각에 사용되도록, 디스플레이의 다른 부분들과는 고립된 챔버를 제공할 수 있다. 이 방식은, 디스플레이가 야외 환경에서 사용되고 흡입된 공기가 디스플레이의 예민한 전자 부품들을 손상시키는 불순물(꽃가루, 흙, 먼지, 물, 연기 등)들을 포함할 수 있는 경우에 이점이 있다.
만약 특정 디스플레이 응용분야에서 백라이트가 사용되는 경우, 전면 및 후면을 갖춘 백라이트가 사용될 수 있는데, 전면은 발광 장치들을 포함하고 후면은 발광 장치들로부터의 발열을 위하여 열 전도성 표면을 포함한다. 이상적으로는, 백라이트의 전면과 후면 사이에 낮은 수준의 열 저항이 있어야 한다. 하나의 예시적인 실시예는 전면에 LED들을 갖추고 후면에 금속성 표면을 갖춘 금속 코어의 PCB를 포함한다.
아래에서 설명하는 태양들에 의하여, 본 발명의 예시적인 실시예들은 더운 기후 및 직사광선 아래에서 조차도 큰 전자 디스플레이들을 위한 일관된 냉각을 가능하게 한다. 상기 실시예들은 또한 어떠한 형태의 공기 조절기도 필요로 하지 않으며(바람직한 경우 사용될 수도 있다), 이는 디스플레이를 위한 공간 및 에너지 요구사항들을 줄인다.
예시적인 실시예의 앞으로 서술되는 다른 특징들 및 장점들은, 첨부된 도면들에 도시된 바와 같이, 아래에 나타나는 본 발명의 특정한 실시예들의 자세한 설명들을 통해 명확해질 것이다.
뒤따르는 상세한 설명을 읽음으로써, 그리고 동일한 도면 부호들은 동일한 부품들을 참조하도록 되어 있는 첨부된 도면들을 통해서, 예시적인 실시예들의 보다 나은 이해를 얻을 수 있을 것이다.
도 1은 전형적인 전원 모듈의 사시도 이다.
도 2는 하나의 고립된 구조체 내에 설치된 두 개의 전원 모듈들의 사시도이다.
도 3은 전원 모듈들 및 백라이트 조립체를 냉각시키기 위하여 냉각 공기가 이용될 수 있는 하나의 실시예를 보여주는 사시도이다.
도 4는, 도 3에 보인 것과 유사하되 열 싱크가 전원 모듈들과 함께 사용되는 점에서 다른, 하나의 실시예를 보여주는 사시도이다.
도 5는 백라이트 조립체와 격리 구조체의 사이에 다수의 채널들이 생성된 하나의 실시예를 보여주는 사시도이다.
도 7은 열전도성 판 및 열전도성 립들을 이용하는, 또 다른 실시예의 사시 단면도이다.
도 8은 백라이트 조립체로부터 열을 분산시키고 냉각시킬 수 있도록 립들이 이용된 또 다른 실시예의 사시 단면도이다.
도 9는 디스플레이의 후면 덮개가 제거된 상태에서 하나의 실시예를 뒤쪽에서 바라본 사시도이다.
도 10a는 폐 루프 및 개방 루프 경로들을 보여주는, 또 다른 실시예의 사시 단면도이다.
도 10b는, 후면 및 측면 덮개가 제거된, 도 10a에서 보인 것과 유사한 사시 단면도이다.
도 11은, 열 교환기 내에서 사용되고, 추가된 선택적인 채널들에서는 사용되지 않는, 주위 공기를 위한 흡입 및 배출 구멍들을 보여주는 또 다른 실시예의 사시 단면도이다.
도 12는 직교류 열 교환기가 고 전력 및 저 전력 전기 조립체들을 분리하기 위하여 사용된 예시적인 실시예를 보여주는 사시 단면도이다.
도 1은 본 발명에서 설명된 일부 실시예들과 함께 이용될 수 있는 전형적인 전원 모듈(7)의 한 실시예를 보여준다. 인쇄회로기판(6)은 전원 모듈(7)에 부착되고, 전원 모듈(7)을 작동시키고 제어하는 데 필요한 다수의 전자 부품(5)들을 포함할 수 있다. 상기 전자 부품(5)들은 레지스터, 커패시터, 연산 증폭기, 전선 다발, 커넥터, 및 인덕터를 비한정적으로 포함한다. 기판(8)은 전원 모듈(7)에 부착되고, 전원 모듈(7)을 위한 열 분산 조립체로서 기능할 수 있어서, 전원 모듈(7)에 의하여 생성된 열이 기판(8)으로 전달된다. 일부 실시예들에서는, 전원 모듈과 기판(8) 사이에 위치한 전도성 패드와 같이 더 많은 구성요소들이 존재할 수 있다. 또한 아래에서 더욱 논의되고 있는 것처럼, 열역학적 특성을 향상시키기 위하여 어떠한 종류의 열 싱크 또는 핀 조립체도 기판(8)과 함께 사용될 수 있다. 기판(8)과 열 싱크 조립체 사이에도 전도성 패드가 배치될 수 있다.
도 2는 전원 모듈의 양쪽 면들 사이에 가스 및 불순물의 교환을 실질적으로 방지하는 격리 구조체(9) 내에 설치된 두 개의 전원 모듈들을 보여준다. 전원 모듈들의 기판(8)들이 격리 구조체(9)의 표면 위에 보이고 있는데, 주변 환경의 냉각 공기(4)가 기판(8) 위로 지나가도록 설계되어 있다. 전원 모듈들과 격리 구조체(9) 사이에는 가스(및/또는 불순물)의 밀봉을 제공하기 위하여 가스킷(11)이 사용될 수 있다. 냉각 공기(4)는 때로 디스플레이 주변의 환경으로부터 얻어진다. 이러한 주변 환경은 디스플레이 내의 다양한 전기 부품들을 손상시킬 수 있는 해로운 불순물들을 포함할 수 있다. 이러한 해로운 불순물들은 먼지, 연기, 꽃가루, 수증기, 기타 해로운 입자 및 기타 해로운 가스들을 비한정적으로 포함한다. 따라서 격리 구조체(9)의 목적들 중 하나는 주변 환경의 냉각 공기(4)가 디스플레이의 민감한 전자 부품들 일부와 접촉하는 것을 방지 하는 것인데, 이러한 전자 부품들은 전원 모듈들을 작동시키고 제어하기 위하여 필요한 전자 부품(5)들(도 1 참조)을 비한정적으로 포함한다. 격리 구조체(9) 내에 전원 모듈들을 장착함으로써, 전원 모듈들을 냉각시키기 위하여 주변 환경의 냉각 공기(4)가 디스플레이 하우징 내로 끌어들여지고 기판(8)(그리고 선택적으로 열 싱크들 및 핀들) 위로 지나가게 된다. 이는 민감한 전자 부품들을 잠재적으로 해로운 주변 환경의 냉각 공기(4)에 노출시키지 않고서 성취될 수 있다.
도 3 및 도 4는 전원 모듈들 및 하나의 백라이트 조립체(140)를 냉각시키기 위하여 냉각 공기(4)가 사용될 수 있는 실시예들을 보여준다. 이러한 실시예들은, 하나의 인쇄회로기판(PCB)에 장착된 다수의 발광 장치(141)(예를 들어 LED들)을 포함하는 백라이트 조립체(140)를 보여준다. 하나의 예시적인 실시예는 비교적 낮은 수준의 열 저항을 가진 금속 코어 PCB 또는 기타 장착용 구조물을 사용하는데, 열이 발광 장치(141)로부터 백라이트 조립체(140)의 후면으로 전달되어 그 후면에서 냉각 공기(4)에 의해 제거될 수 있게 된다. 발광 장치(141)는 LED, 할로겐, CCFL, 또는 빛을 생성하는 기타 장치일 수 있다. 더욱이, 플라즈마, OLED, LEP, 또는 FED 디스플레이들과 같은 일부 실시예들에서는 백라이트 조립체가 필요하지 않을 수도 있다. 그러나, 상기 디스플레이 종류들도 역시 열을 발생시키는 것으로 알려져 있고, 본 발명에 설명된 백라이트 냉각의 방법들은 상기 전자 영상 조립체들의 후면을 냉각하는 데에도 적용될 수 있다. 따라서 백라이트 조립체가 보이는 위치에 플라즈마, OLED, FED, 또는 LEP 영상 조립체들이 대체될 수 있다. 전자 부품(5)들은 격리 구조체(9)를 사용함으로써 냉각 공기(4)로부터 고립될 수 있다.
도 4는, 도 3에 보인 바와 유사하지만, 추가로 전원 모듈로부터의 방열을 이루기 위하여 열 싱크(12)가 이제 전원 모듈들과 열 교환 관계에 있는 점에서 다른 하나의 실시예를 보여준다. 물론, 서로 다른 여러 재료로 만들어지고 서로 다른 여러 가지 기하학적 형태를 갖는 다양한 종류의 열 싱크가 존재한다는 것을 주지할 필요가 있다. 어떤 형태의 열 싱크도 다양한 실시예들과 함께 특수하게 고려되고, 서로 다른 작동 조건을 만족시키기 위하여 사용될 수 있다.
도 5는 다수의 채널(15)들이 백라이트 조립체(140)와 격리 구조체(9) 사이에 생성되어 있는 다른 실시예를 보여준다. 각각의 채널(15)를 분리하고 전체 조립체에 구조적 견고함을 제공하기 위하여 채널 분리자(16)가 사용될 수 있다. 채널 분리자(16)들은, 백라이트 조립체(140)와 격리 구조체(9) 사이에서 마찬가지로 열을 전달할 수 있도록, 열 전도성 재료로 가공되는 것이 바람직하다. 열 전도성 채널 분리자(16)는 또한 백라이트 조립체(140) 또는 격리 구조체(9) 중 하나로부터 열을 흡수하여, 채널(15)을 통과하여 이동하는 공기 속으로 열을 분산시킬 수 있다. 따라서 일부 채널 분리자(16)들은 채널(15)을 통과하여 이동하는 공기에 열을 전달할 수 있도록 핀들 또는 열 싱크들을 포함할 수 있다.
도 6은, 격리 구조체(9) 내에 장착된 하나의 전원 모듈을 위한 열 싱크(12)를 포함하는 하나의 채널(15) 내부 모습을 보여준다. 일부 채널(15)들은 전원 모듈들을 포함할 수 있고, 다른 채널들은 그렇지 않을 수 있다. 열 싱크(12)(사용된 경우)와 채널 분리자(16)들(열 전도성인 경우)과 백라이트(140)(또는 LED 디스플레이용 LED 조립체)를 냉각시키기 위하여, 채널(15)을 통과하도록 공기를 끌어들이는 데 채널 팬(17)이 사용될 수 있다. 각각의 채널(15)은 하나 또는 그 이상의 채널 팬(17)들을 포함할 수 있다. 일부 채널들은 팬을 전혀 포함하지 않을 수도 있는데, 대신 열이 상승하여 채널을 빠져나가도록 하는 자연적 대류에만 의존할 수도 있다. 아래에서 자세히 설명되는 것처럼, 팬들은 디스플레이 조립체 안의 어느 장소에든지 배치될 수 있고, 채널 내로 공기를 빨아들이거나, 채널을 통해 공기를 밀어내거나, 또는 그 둘 모두를 수행하는 데 사용될 수 있다.
디스플레이가 작동 중인 동안, 채널 팬(17)도 지속적으로 작동할 수 있다. 대안으로서는, 온도 감지 장치(도면 생략)가 각각의 채널에 배치되어, 채널 내부 또는 채널 구성요소들(백라이트 또는 디스플레이 조립체, 격리 구조체, 또는 채널 분리자들) 중의 하나에서 온도를 측정하는 데 이용될 수 있다. 이러한 온도 감지 장치들로부터 전달된 자료에 근거하여, 어떤 채널에 냉각이 필요한지에 따라 다양한 팬들이 선택적으로 가동될 수 있다. 따라서 전원 모듈들을 포함하는 채널(15)들을 통과하도록 공기를 흡입하는 팬(17)들은, 전원 모듈로부터 발생하는 더 큰 발열량으로 인하여, 더 자주 또는 더 높은 속도로 작동할 수 있다. 또한 전원 모듈들을 포함하는 채널들은 채널을 냉각시키기 위하여 더 큰 팬들을 포함하거나, 또는 다수의 팬들을 포함할 수도 있다.
도 7은 열 전도성 판(10) 및 립(18)들을 이용하는 또 다른 실시예를 보여준다. 하나의 실시예에서, 전원 모듈의 기판(8)은 열 전도성 판(10)과 열 교환 관계에 있다. 다른 실시예들에서는, 기판(8)이 사용되지 않고, 대신에 전원 모듈(7)이 열 전도성 판(10)과 직접 열 교환 관계에 있게 된다. 판(10) 및 립(18)들의 열 전도성 특성과 그들 사이의 열 교환 관계로 인하여, 전원 모듈들에 의해 생성된 열은 판(10) 및 립(18)들에 퍼져 분산된다. 하나의 예시적인 실시예에서, 냉각 공기(20)(주위 가스)의 하나의 경로가 판(10) 및 립(18)들에 축적된 열을 제거하기 위하여 이용된다. 대안으로서, 자연적 대류가 이용되어 열이 판(10) 및 립(18)들로부터 빠져나가도록 할 수도 있다.
PCB들, 하드 드라이브들, 타이밍 및 제어 보드들, 인덕터들, 및 필요한 경우 심지어 전원 모듈과 같은 전자 조립체들을 장착하기 위하여 다수의 장착용 포스트들이 사용될 수 있다. 상기 장착용 포스트들 역시, 상기 전자 조립체들에 의하여 발생하는 열이 판(10) 및 립(18)들로 전달되고 냉각 공기(20)에 의하여 제거될 수 있도록, 열 전도성을 갖출 수 있다.
한 가지 예시적인 실시예에서, 판(10)은, 립(18)들(그리고 냉각 공기(20))를 수용하는 측부와 장착용 포스트들, 전원 모듈들, 및 기타 전자 조립체들을 수용하는 측부 사이에 가스 및 불순물의 차단벽을 제공한다. 만약 판(10)이 적절한 차단벽을 제공하는 경우, 주위 공기가 냉각 공기(20)로서 흡입될 수 있고, 불순물들이 판(10)의 민감한 전자 부품들을 수용하는 쪽으로 들어가는 위험도 줄이거나 제거할 수 있다. 유입 구멍(25)은 냉각 공기(20)를 받아들여 립(18)들을 따르도록 냉각 공기를 제공하는 데 사용될 수 있다.
상기 실시예에서 보인 립(18)들은 중공형의 직사각형 단면을 포함하지만, 이것이 꼭 필요한 것은 아니다. 다른 실시예들은 'I'-빔 단면, 'T' 단면, 'Z' 단면, 물결 모양 또는 벌집 모양의 단면, 또는 이러한 모양들의 조합 또는 혼합된 모양을 갖는 립들을 포함할 수 있다. 립(18)들은 열 전도성인 것이 바람직하다. 일부 실시예들에서는 립(18)들을 제작하기 위하여 금속이 사용될 수 있다.
도 8은 백라이트 조립체로부터 열을 분산시키고 냉각시키기 위하여 립(18)들이 사용되는 또 다른 실시예를 보여준다. 이 실시예에서 백라이트 조립체는 열 전도성 기판(30) 위에 장착된 다수의 발광 장치(32)들을 포함한다. 하나의 예시적인 실시예에서, 상기 발광 장치(32)는 LED들이고, 상기 열 전도성 기판(30)은 PCB 및 더욱 바람직하게는 금속 코어 PCB가 된다. 립(18)들을 마주하는 열 전도성 기판(30)의 표면에는 열 전도성 표면(35)이 존재할 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 상기 열 전도성 표면(35)은 금속성이고 더욱 바람직하게는 알루미늄이다. 립(18)들은 후면(35)과 열 교환 관계에 있는 것이 바람직하고, 상기 후면(35)은 열 전도성 기판(30)과 열 교환 관계에 있는 것이 바람직하다. 그러나 일부 실시예들에서, 열 전도성 기판(30)은 금속 코어 PCB 또는 기타 열 전도성 높은 재료가 아니라 전통적인 PCB 재료를 포함할 수 있다. 발광 장치(32)들과 립(18)들 사이에는 낮은 수준의 열 저항이 존재하는 것이 매우 바람직하다. 백라이트 조립체로부터 열을 제거하기 위하여 냉각 공기(20)가 다시 립(18)들을 따라 흐르도록 할 수 있다. 물론 이는 자연적 대류를 통해서도 이루어질 수 있지만, 통상적으로 강제된 대류를 이용할 때 보다 효과적인 냉각이 관찰된다. 영상 조립체(백라이트를 이용하지 않을 수 있는 OLED 디스플레이 등)도 또한 백라이트 조립체 대신에 사용되어 영상 조립체가 냉각되도록 할 수 있다.
위에서 명시한 바와 같이, 많은 발광 장치(특히 LED들 및 OLED들)들은 온도에 따라 변화하는 성능 특성들을 가질 수 있다. 백라이트 또는 발광 조립체 내에 '핫 스팟'들이 존재하는 경우, 상기 핫 스팟들은 최종 사용자에게도 보여질 수 있는, 결과 화면상의 불균일 현상들을 발생시킬 수 있다. 따라서 본 발명에서 설명된 실시예들을 통하여, 핫 스팟을 제거하고 백라이트를 냉각시키도록, 백라이트 조립체에 의해 생성될 수 있는 열이 다양한 립들 및 열 전도성 표면들을 통하여 분산될 수 있다.
하나의 예시적인 실시예에서, 립(18)들은 백라이트 조립체와 전원 모듈들 모두를 냉각시키는 데 사용될 수 있다. 또 다른 예시적인 실시예에서, 기타 추가적인 전자 조립체들을 열 전도성 판(10)과 열 교환 관계에 있도록 배치함으로써, 상기 추가적인 전자 조립체들을 냉각시키는 데 립(18)들이 사용될 수 있다. 따라서 립(18)들을 중앙 위치에 놓고 볼 때, '전방'은 디스플레이의 의도된 관찰자를 향하게 되고, '후방'은 의도된 관찰자의 반대쪽을 말한다. 그러므로 립(18)들의 전면은 백라이트 조립체(또는 다른 발광 또는 영상 생성 조립체)와 열 교환 관계에 놓이게 되고, 립들의 후면은 뒤쪽 판(다시 말하면, 열 전도성 판(10))과 열 교환 관계에 놓이게 된다. 따라서 디스플레이의 내부를 냉각시키기 위하여 하나의 냉각 공기 경로가 이용되고, 가장 효율적인 냉각을 제공하기 위하여 다양한 핫 스팟들은 립들 및 다른 열 전도성 표면들로 열을 분산시킬 수 있게 된다. 이러한 방식은 민감한 전자 부품들을 불순물 및/또는 주위 가스의 입자들에 노출하지 않은 채로 이루어질 수 있다.
도 9는 예시적인 전자 디스플레이(100)의 후면을 보여주는데, 내부 구성요소들을 보여주기 위하여 디스플레이 하우징을 위한 후면 덮개가 제거되어 있다. 이 실시예에서, 순환 가스의 폐 루프를 위한 팬 조립체(102, 103)들이 열 교환기(101)의 마주하는 두 개의 가장자리들을 따라 배치될 수 있다. 바람직하게는, 팬 조립체(102)가 열 교환기를 위한 유입구이고 팬 조립체(103)가 열 교환기(101)를 위한 배출구인 것이 좋다. 그러나 상기 조립체들은 선택적으로 뒤바뀔 수도 있어서, 팬 조립체(103)가 유입구이고 팬 조립체(102)가 배출구일 수 있다. 더 나아가, 조립체들(102 및 103)이 둘 다 필요한 것은 아니다. 일부 실시예들은 순환 가스의 폐 루프를 위하여 오직 하나의 팬 조립체를 사용할 수 있다. 만약 오직 하나의 팬 조립체가 사용되는 경우에는, 순환 가스가 영상 조립체 앞을 가로질러 흡입되고 열 교환기(101)를 통해 밀어지도록 하기 위하여, 팬 조립체를 열 교환기(101) 유입구에 배치하는 것이 바람직하다. 그러나 이는 필수적인 것은 아니며, 다른 실시예들에서는 열 교환기(101)를 통하여 고립된 가스가 흡입될 수 있다. 주위 가스의 개방 루프를 위한 팬 조립체(104, 105)들은 디스플레이 하우징의 반대되는 두 개의 가장자리를 따라 배치될 수 있다. 마찬가지로, 두 개의 조립체(104, 105)들 모두가 꼭 필요한 것은 아니고, 다른 실시예들은 오직 하나만의 조립체를 사용하여, 끌어들이는 방식 또는 밀어내는 방식으로 개방 루프의 팬 조립체를 사용할 수 있다. 그러므로, 다양한 팬 조립체들의 배치를 참조할 때, '끌어들임', '밀어냄', '힘', '당김'과 같은 용어들은 서로 교체 가능하도록 사용되었고, 본 발명의 다양한 실시예들에서 어떠한 방향으로도 사용될 수 있다.
폐 루프 팬 조립체에 의해 강제되는 순환 가스는 주로 디스플레이 주변을 순환한다. 예를 들어, 순환 가스는, 영상 조립체(도 10a 내지 도 10b 참조)의 전면에 접하며 영상 조립체로부터 순환 가스로 열을 전달시키게 되는 하나의 루프를 따라 이동한다. 그 후 순환 가스는 열을 순환 가스로부터 주변 가스로 전달하기 위하여 열 교환기(101) 속으로 보내지는 것(강제되는 것 또는 당겨지는 것 등)이 바람직하다. 결국, 상기 순환 가스는 열 교환기(101)를 빠져 나와 영상 조립체의 전면으로 돌아올 수 있다. 순환 가스는 또한 여러 전자 부품(110)들로부터 열을 방출하기 위하여 그 전자 부품들을 지나쳐갈 수도 있다. 상기 전자 부품(110)들은, 트랜스포머, 회로판, 레지스터, 커패시터, 배터리, 전원 모듈, 모터, 인덕터, 발광 장치, 도선 및 도선 다발들, 발광체, 열전기 소자, 및 스위치들을 비한정적으로 포함하는, 디스플레이를 작동하기 위해 사용되는 모든 부품 또는 조립체일 수 있다. 일부 실시예들에서, 디스플레이 조립체가 추운 기후의 환경에서 사용되는 경우에, 상기 전자 부품(110)들은 히터도 역시 포함할 수 있다.
순환 가스를 냉각시키기 위하여(이뿐만 아니라 위에 설명한 바와 같이 백라이트 조립체 또는 영상 조립체를 선택적으로 냉각시키기 위하여), 개방 루프의 팬 조립체(104 및/또는 105)로 주위 가스를 디스플레이 하우징 내부로 흡입시킨다. 주위 가스는 단지 디스플레이(100)를 둘러싼 주위 공기일 수 있다. 일부 실시예들에서, 주위 가스는 디스플레이 내부로 흡입되기 전에 하나 또는 그 이상의 공기 조절기 조립체(도면 생략)들에 의하여 공기 조절될 수 있다. 일단 주위 가스가 디스플레이 내부로 흡입되면, 그 가스는 열 교환기(101)를 통과하도록, 그리고 선택적으로 백라이트 조립체 또는 영상 조립체(도 10a 내지 도 10b 참조)의 후면을 가로지르도록, 또는 위에서 보인 바와 같이 립들/채널들을 지나도록, 또는 위에 보인 바와 같이 전원 모듈들을 가로지르도록, 유도(또는 강제)될 수 있다. 열 교환기(101)를 사용함으로써, 열은 순환 가스로부터 주위 가스로 전달된다. 가열된 주위 가스는 이후 디스플레이 하우징 바깥으로 배출된다.
필수적이지는 않지만, 순환 가스와 주위 가스는 서로 혼합되지 않는 것이 바람직하다. 하나의 바람직한 실시예에서, 열 교환기(101)는 직교류 열 교환기이다. 그러나 다양한 종류의 열 교환기들이 알려져 있으며, 본 발명의 어떤 실시예와도 함께 사용될 수 있다. 열 교환기(101)는 직교류, 평행류(parallel flow), 또는 대항류(counter­flow)(튜브 내 튜브 또는 다른 방식) 열 교환기일 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 열 교환기(101)는 직교류이고 다수의 박판 적층으로 구성된다. 이 때 판들은 물결 모양 또는 벌집 모양의 설계를 갖출 수 있고, 다수의 채널들 또는 경로들이 길이 방향으로 판을 따라 연장된다. 판들은, 각 판의 상기 경로들이 인접한 판들의 경로들에 실질적으로 수직이 되도록 경로들이 각각의 인접한 판과 교대 반복되어, 적층될 수 있다. 따라서 가스는, 그 가스의 진행 경로와 평행하게 연장된 채널 또는 경로를 가진 판들을 통해서만 열 교환기에 진입할 수 있다. 상기 판들이 교대 반복되기 때문에, 폐 루프의 가스 와 주위 가스는 서로 인접한 판들 내에서 이동할 수 있고, 가스들 자체는 섞이지 않으면서(필수적이지는 않으나 바람직하게는 열 교환기가 적절하게 밀봉된 경우), 두 가스들 사이에 열이 전달될 수 있다.
대안적인 실시예에서, 채널화된 또는 벌집 모양 판들의 쌍들 사이에 열린 간격이 배치될 수 있다. 이러한 열린 간격은 판들의 채널들에 수직인 방향으로 연장될 수 있다. 상기 열린 간격은, 두 개의 마주보는 판들의 가장자리 사이에, 인접한 판들의 채널 방향에 수직이 되는 방향으로, 두 개의 일정 재료의 스트립들 또는 테이프(특히 강력 접착(VHB) 테이프)를 연장되도록 함으로써 생성될 수 있다. 따라서 가스는 열린 간격을 통하여 (스트립들 또는 테이프에 평행하게) 이동할 수 있지만, 상기 스트립들 또는 테이프와 수직인 방향(인접한 판들의 채널들과 평행한 방향)으로 상기 열린 간격을 통과하여 지나가지 못한다.
다른 종류의 직교류 열 교환기들은 제1 가스를 포함하고 제2 가스의 경로에 수직으로 이동하는 다수의 튜브들을 포함할 수 있다. 제2 가스가 제1 가스를 포함하는 튜브들을 지나 흐르는 동안, 열이 두 가스들 사이에서 교환된다. 명백히, 많은 종류의 직교류 열 교환기들이 존재하며, 어떤 종류도 본 발명의 실시예들과 함께 사용될 수 있다.
하나의 예시적인 열 교환기는, 측벽들이 비교적 얇아서 가스의 두 경로들 간에 열이 쉽게 교환될 수 있는 판들을 포함할 수 있다. 다수의 재료들이 열 교환기를 제조하는 데 사용될 수 있다. 바람직하게는, 사용되는 재료가 부식 방지, 부패 방지, 경량의 무게, 그리고 저렴한 비용을 갖춘 것이 좋다. 높은 열전도율 때문에, 금속들이 열 교환기들을 만들기 위해 통상적으로 사용된다. 그러나 플라스틱 및 합성물도 역시 전자 디스플레이를 위한 열 조건들을 만족시킬 수 있음이 발견되었다. 하나의 예시적인 실시예는 열 교환기를 위한 판들을 제작하기 위한 재료로서 폴리프로필렌을 사용한다. 비록 폴리프로필렌이 성능이 떨어지는 열 전도체처럼 보이지만, 작은 재료의 두께에 상대적으로 큰 표면적은 전체적으로 낮은 열 저항을 얻게 해준다. 따라서 하나의 예시적인 열 교환기는 플라스틱으로 만들어지고, 얇고 경량인 디스플레이 조립체를 만들어낸다. 특히, 물결 모양 또는 벌집 모양 플라스틱이 각각의 판 레이어를 위해 사용될 수 있다.
위에 언급한 바와 같이, 유입구 및 배출구 팬 조립체들 둘 다 실시예들을 위하여 요구되는 것은 아니다. 대신, 각각의 루프를 위해 오직 하나의 팬 조립체가 사용될 수 있다. 따라서 폐 루프와 함께 오직 하나의 유입용 팬 조립체가, 그리고 개방 루프와 함께 오직 하나의 배출용 팬 조립체가 사용될 수 있다. 대안으로서, 루프들 중 하나은 유입용 및 배출용 팬 조립체들 모두를 구비하고, 다른 루프는 유입용 및 배출용 조립체 중 오직 하나만을 구비한다.
두 가지 루프들에 사용되는 가스는 어느 가짓수의 가스 성분들이라도 무방하다. 일부 실시예에서, 양쪽 루프 모두를 위한 가스로서 공기가 사용될 수 있다. 폐 루프를 통과하여 이동하는 가스는 실질적으로 투명한 것이 바람직한데, 이는 상기 가스가 영상 조립체 앞을 통과할 때 사용자에게 보이는 영상에 가스가 영향을 끼치지 않도록 하기 위함이다. 폐 루프를 통해 이동하는 가스는 또한 실질적으로 불순물 및/또는 입자(예를 들어, 먼지, 흙, 꽃가루, 수증기, 연기 등)들이 없는 것이어야 하는데, 이는 영상 품질에 미치는 부정적인 영향과 내부 전자 부품들에 끼칠 수 있는 손상을 방지하기 위해서이다. 또한 개방 루프 내의 가스가 불순물을 포함하는 것을 방지하는 것이 바람직하다. 공기(폐 루프 또는 개방 루프의 공기)가 불순물일 포함하지 않는 것을 보장하기 위하여 선택적으로 필터(도면 생략)가 사용될 수 있다. 그러나 하나의 예시적인 실시예에서, 개방 루프는 불순물이 주위 가스 내에 존재하는 것이 가능하도록 설계될 수 있고, 또 이것이 디스플레이를 손상시키지도 않는다. 이러한 실시예들에서 열 교환기(그리고 영상 조립체 또는 백라이트 뒤쪽, 또는 립들을 통과하는 선택적인 경로)는, 주위 가스 내의 모든 불순물들은 디스플레이의 민감한 부분들로 들어가지 못하도록, 적절하게 밀봉된다. 따라서 상기 예시적인 실시예들에서, 주변의 공기가 불순물들을 포함한다고 하더라도, 주위 가스를 위하여 주변의 공기를 흡입하는 것은 디스플레이를 손상시키지 않는다. 이러한 방식은 디스플레이가 야외 환경 또는 주위 공기에 불순물들이 포함되어 있는 실내 환경에서 사용될 때 특히 유익하다.
도 10a는 디스플레이(200)의 또 다른 실시예의 단면도를 보여준다. 이 도면에서, 후면 덮개(250) 및 측면 덮개(251, 252)는 전체 디스플레이(200)를 밀봉하기 위한 하나의 방법을 설명하기 위하여 도시되었다. 영상 조립체(220)는 디스플레이(200)의 전면 근처에 보인다. 위에서 설명한 대로, 영상 조립체(220)는, LCD, 발광 다이오드(LED), 유기 발광 다이오드(OLED), 전계 방출 디스플레이(FED), 발광 폴리머(LEP), 플라즈마 디스플레이, 기타 평면/박판 패널 디스플레이를 비한정적으로 포함하는, 영상을 생성하기 위한 모든 종류의 전자 조립체를 포함할 수 있다. 디스플레이 전면(221)은 영상 조립체(220)의 전방에 위치하고, 순환 가스가 흐를 수 있는 채널(290)을 획정한다. 디스플레이 전면(221)은 투명한 어떠한 재료(유리, 플라스틱, 또는 복합체)도 가능하고, 빛의 편광화, 섬광 또는 반사의 감소, 내부 디스플레이 부품들의 보호를 위한 여러 개의 층들을 포함할 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 디스플레이 전면(221)은 광학적 접착(바람직하게는 인덱스 매칭(index-matching))으로 서로 적층된 두 개의 유리 판들을 포함한다. 추가로, 내부 반사 및 영상 조립체(220)에 미치는 일사량에 의한 부하(solar load)를 줄이기 위하여 상기 유리 판들 중 하나에 편광화 층(polarizing layer)이 부착될 수 있다. 상기 편광화 층은 디스플레이 전면(221)의 안쪽 표면(폐 루프 채널(290)을 마주하는 면)에 부착되는 것이 가장 바람직하고, 반사 방지(AR: anti-reflective) 표면처리를 포함할 수 있다.
도 10a에 보인 실시예에서, 영상 조립체(220)는 백라이트 조립체(222)를 구비한 LCD 스택일 수 있다. 일부 백라이트들은 영상을 생성하는 데 필요한 발광을 얻기 위하여 냉음극 형광램프(CCFL: cold cathode fluorescent lamp)들을 사용할 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 백라이트 조립체(222)는 전면에 다수의 발광 다이오드(LED)들을 구비한 인쇄회로기판(PCB)을 포함할 수 있다. 위에서 논의된 것처럼, 하나의 예시적인 실시예는, 백라이트 조립체(222)의 전면과 백라이트의 후면(223) 사이에 낮은 수준의 열 저항을 갖는다. 금속성 PCB가 이러한 용도로 사용될 수 있다. 백라이트의 후면(223)은 금속과 같은 열 전도성 재료를 포함할 수 있다. 알루미늄도 후면(223)을 위한 예시적인 재료의 하나가 될 수 있다. 제2 표면(또는 판)(224)이 백라이트 조립체(222)의 후면(223) 뒤 인접한 곳에 배치될 수 있다. 백라이트의 후면(223)과 제2 표면(224) 사이의 공간은, 주위 공기가 백라이트 조립체(222)를 냉각시키기 위하여 이동할 수 있는, 추가적이고 선택적인 개방 루프 채널(225)을 획정할 수 있다. 이러한 개방 루프 채널(225)은 상기 채널(15)과 유사하지만, 개방 루프 채널(225)이 더 좁다는 점에서 차이가 있다.
도 10b는, 도 10a에 보인 것과 동일한 것으로서, 설명을 위하여 후면 덮개(250) 및 측면 덮개(251, 252)가 제거되고 폐 루프 및 개방 루프의 공기 흐름이 도시된 단면도를 보여준다. 폐 루프 팬 조립체(202)는 폐 루프를 따라 순환 가스(210)가 움직이도록 하기 위하여 사용된다. 열 교환기(201)를 통하여 주위 가스(211)를 끌어들이기 위하여, 제1 개방 루프 팬 조립체(203)가 사용될 수 있다. 백라이트 조립체(222)의 냉각을 위해 선택적 채널(225)을 통해 주위 공기(212)를 끌어들이기 위하여, 선택적인 제2 개방 루프 팬 조립체(204)가 사용될 수 있다. 만약 제2 개방 루프 팬 조립체(204)가 사용되지 않으면, 열 교환기(201)를 통과하여 이동한 주위 가스(211)를 배출하기 위하여, 제1 개방 루프 팬 조립체(203)가 사용될 수 있다.
위에서 설명한 것처럼, 하나의 예시적인 실시예에서 주위 가스는 순환하는 가스와 섞이지 않는다. 순환 가스가 영상 조립체(220)의 앞을 통과할 때 입자 및 불순물이 없는 상태로 유지되는 것은 영상 품질을 위하여 중요할 수 있다. 개방 루프를 위한 가스는 다양한 불순물들을 포함할 수 있기 때문에, 두 개의 루프의 가스들이 섞이는 것을 방지하기 위하여 바람직한 실시예는 적절하게 밀봉되어야 한다. 그러나 개방 루프 및 폐 루프를 위하여 입자의 효과를 최소화하도록 필터(교환식 또는 영구식)들이 사용될 수 있는 경우에는 이와 같은 방식이 필요한 것은 아니다.
도 11은, 주위 가스(20)을 위한 유입 구멍(60)들 및 배출 구멍(65)들을 보여주는, 디스플레이 조립체(600)의 또 다른 실시예의 사시 단면도이다. 유입 구멍(60)은 모든 입자들을 제거(불필요할 수도 있지만)하기 위한 스크린 또는 필터(교환식 또는 영구식)를 포함할 수 있다. 유입 구멍(60) 안으로 주위 가스(20)를 끌어들여 열 교환기(201)를 통과하게 하고 추가로 선택적인 채널들 또는 립들을 지나지는 않게 하도록, 하나 또는 그 이상의 팬(50)들이 사용될 수 있다. 이러한 실시예는, 디스플레이 조립체(80)(또는 백라이트 조립체)가 추가적인 채널의 추가적인 냉각을 필요로 하지 않는 경우에 사용될 수 있다. 제한적인 의미로서가 아닌 예를 들어보면, 상기 실시예(600)는 영상 조립체(80)로서 OLED가 사용되는 경우에 이용될 수 있다. 더 나아가, 극히 밝을 필요가 없어서(직사광선 아래에서 사용되지 않기 때문에) LCD 백라이트가 많은 양의 열을 발생시키지 않는 경우에도 상기 실시예(600)가 이용될 수 있다. 따라서 이러한 상황들에서는, 단지 주위 가스(20)를 빨아들여 열 교환기(201)로 공급하고 다른 추가적인 냉각 채널들은 통과시키지 않는 것이 바람직할 수 있다.
일부 실시예들에서, 주위 가스(20)는 열 교환기(201)로 전달되기 전에 공기 조절(또는 다른 방식의 냉각)될 수 있다. 디스플레이 전면(221)은 채널(290)의 전면 벽을 형성하는데 이용될 수 있고, 그리고/또는 영상 조립체(80)를 손상으로부터 보호한다. 하나의 예시적인 디스플레이 전면(221)은 유리일 수 있다. 디스플레이 전면(221)을 위한 또 다른 실시예는 광학적 접착을 이용하여 함께 적층된 두 개의 유리 판들일 수 있다. 일사량에 의한 부하(디스플레이 전면(221)을 통해 태양으로부터 전달된 복사열)는 영상 조립체(80)(예를 들어 OLED 또는 LCD 조립체)에서 열의 축적을 유발할 수 있다. 상기 열은 순환 가스로 전달될 수 있는데, 이후에 열은 주위 가스(20)로 전달되고 디스플레이로부터 방출된다. 영상 조립체는 LCD, 플라즈마 디스플레이 조립체, OLED, 발광 폴리머(LEP) 조립체, 유기 전계 발광(organic electro luminescence) 조립체, 또는 LED 디스플레이 조립체 중 어느 하나일 수 있다.
도 12는, 순환 가스(400)가 디스플레이 전면(221)과 영상 조립체(80) 사이로 지나게 되고, 영상 조립체(80) 및 디스플레이 전면(221)으로부터 흡수된 열 중 적어도 일부를 제거하기 위하여 이후 열 교환기(201)를 지나게 되는, 하나의 예시적인 실시예를 보여준다. 상기 순환 가스(400)는 폐 루프의 팬 조립체(410)에 의하여 추진될 수 있다. 열 교환기(201)는 열이 두 가스들 간에 전달되도록, 순환 가스(400)는 하나의 방향으로 받아들이고 주위 가스(310)는 실질적으로 수직인 방향으로 받아들인다.
이 실시예에서, 영상 조립체(80)(백라이트일 수 있음)의 뒷부분을 냉각시키기 위하여 주위 가스(300)의 선택적이고 추가적인 흐름을 유입 구멍(350)을 통해서 받아서 채널(225)을 따라 보낼 수 있게 한다. 상기 실시예는, 도 7 및 도 8로 위에서 보인 설계와 유사하게, 립(18)들의 집합을 이용한다. 상기 실시예는 또한, 도 7에 보인 것과 유사한 열 전도성 판(10)을 이용한다. 주위 가스(300)의 상기 선택적이고 추가적인 흐름이 이용되는 경우, 채널(225)의 전면(500)은 열 전도성이고 영상 조립체(80)의 적어도 한 부분(바람직하게는 뒷부분)과 열 교환 상태에 있는 것이 바람직하다. 유입 구멍(350)은 주위 가스(310, 300) 둘 다 받아들일 수도 있고, 또는 가스(310, 300)들 흐름 각각을 위한 별개의 유입 구멍들이 존재할 수도 있다.
앞에서 설명한 실시예들의 일부와 유사하게, 순환 가스(400)는 전자 조립체들로부터 열을 받아들이기 위하여 전자 조립체들을 지나갈 수 있다. 이러한 예시적인 실시예에서, 전자 조립체들은 열 교환기(201)에 의해 두 개의 그룹들로 분리된다. 전자 조립체들의 제1 그룹(900)은 고 전력 조립체들로 볼 수 있는데, 전원 모듈, 인덕터, 트랜스포머, 및 기타 전원 관련 장치들을 비한정적으로 포함할 수 있다. 전자 조립체들의 제2 그룹(910)은 저 전력 조립체들로 볼 수 있는데, 동기 및 제어 보드, 하드 드라이브 및 기타 저장장치, 비디오 카드, 소프트웨어 드라이버, 마이크로프로세서, 및 기타 제어 장치들을 비한정적으로 포함한다. 일부 고 전력 전자 조립체들은 전기적 간섭에 민감할 수 있는 다른 전자 조립체들에 전기적 간섭을 유발할 수 있다는 것은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 잘 알려져 있는 사실이다. 따라서 위에 보인 예시적인 실시예들에서는, 저전력 전자 조립체(910)들을 고전력 전자 조립체(900)들로부터 분리하여 둘 사이에 최소한의 전기적 간섭을 보장하기 위하여 열 교환기(201)가 사용된다. 더 나아가, 일부 고전력 전자 조립체(900)들은 열을 발생시키는 것으로 알려져 있다. 이러한 열은, 순환 가스(400)가 열 교환기(201)로 진입하기 전에 순환 가스(400)에 전달 될 수 있다. 위에서 보인 예시적인 실시예에서, 주위 가스(310)로서 주위 공기가 흡입되지만, 주위 가스(310)는 바람직하게도 상기 전자 조립체들을 접촉하는 일이 없기 때문에 전자 조립체(910, 900)들에 손상을 입힐 위험은 거의 없게 된다. 하지만 순환 가스(400)로부터 직교류로 인하여, 전자 조립체(910, 900)들은 냉각 상태(또한 청결 및 건조 상태)를 유지하게 된다.
본 명세서에서 설명된 냉각 시스템은 지속적으로 작동한다. 그러나 필요한 경우, 온도가 사전 결정된 한계점 값에 도달하는 것을 감지하도록 온도 감지 장치(도면 생략)가 전자 디스플레이 내에 통합될 수 있다. 이러한 경우, 디스플레이 내의 온도가 일정한 값에 도달했을 때 여러 냉각 팬들이 선택적으로 가동될 수 있다. 사전 결정된 한계점은 선택될 수 있고, 유익하게도 디스플레이가 허용 가능한 온도 범위 내에 유지되도록 시스템이 설정될 수 있다. 이러한 과제를 수행하기 위하여 통상적인 온도계측 조립체들이 사용될 수 있다. 열전쌍(thermocouple)들이 온도 감지 장치로서 사용될 수 있다. 여러 팬 조립체들의 속도도 또한 디스플레이 내부의 온도에 따라 변화될 수 있다.
개시된 실시예들의 원리 및 범위는 모든 종류의 전자 디스플레이를 위한 냉각을 제공한다는 점을 특히 주지할 필요가 있다. 한정적이지 않은 예시로서, 상기 실시예들은, LCD(모든 종류), 발광 다이오드(LED), 유기 발광 다이오드(OLED), 전계 방출 디스플레이(FED), 발광 폴리머(LEP), 유기 전계 발광(OEL), 플라즈마 디스플레이, 및 기타 평판/박판 패널 디스플레이와 함께 사용될 수 있다. 더 나아가, 상기 실시예들은 아직 발견되지 종류까지 포함하는, 다른 종류의 디스플레이들과도 사용될 수 있다. 특히 본 발명의 시스템은 큰 LED 백라이트, 높은 해상도(1080i 또는 1080p 또는 그 이상)의 액정 디스플레이(LCD)와 함께 사용하기에 적합한 것으로 판단된다. 본 명세서에서 설명된 실시예들이 야외 환경에 아주 적합하기는 하지만, 상기 실시예들은 또한 디스플레이의 열 안정성이 위험할 수도 있는 경우의 실내 응용분야(예를 들어, 공장/산업 환경, 온천, 탈의실, 부엌, 욕실)들에도 적절할 수 있다.
또한 도면에 도시된 다양한 냉각 채널들이 수평 또는 수직의 배열로 도시될 수 있지만, 이러한 배열은 특정한 실시예에 따라 역전되거나 바뀔 수 있다는 점도 예상된다는 것을 주지할 필요가 있다. 따라서 폐 루프는 수평 또는 수직으로, 그리고 시계방향 또는 반시계방향으로 진행할 수 있다. 더 나아가 개방 루프도 역시 수평 또는 수직으로, 왼쪽에서 오른쪽 또는 오른쪽에서 왼쪽으로, 그리고 위에서 아래 또는 아래에서 위로 진행할 수 있다.
바람직한 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명의 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자는, 첨부된 청구범위의 발명 범위를 벗어나지 않고도 개시된 발명에 많은 변화와 수정이 만들어 질 수 있음을 인식할 수 있을 것이다. 추가로, 위에서 설명된 많은 요소들은 수정되거나 동일한 결과를 제공하는 다른 요소들로 대체될 수 있고, 청구범위에 따른 발명의 범위 안에 속한다. 그러므로 본 발명은 청구범위의 청구항들에 의해 명시된 바에 의해서만 제한되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (15)

  1. 전면 및 후면을 구비한 전자 영상 조립체를 위한 냉각 시스템으로서,
    전자 영상 조립체의 전면으로부터 공간적으로 분리된 디스플레이 전면;
    상기 디스플레이 전면과 전자 영상 조립체의 전면 사이의 공간에 의해 형성된 채널;
    제1 가스 경로 및 제2 가스 경로를 구비하는데, 상기 제1 가스 경로가 상기 채널과 가스 소통 상태에 있어서, 채널과 가스 소통 상태에 있는 열 교환기;
    상기 채널 및 제1 가스 경로를 통해 순환 가스가 흐르도록 하기위하여 배치된 제1 팬 조립체; 및
    상기 제2 가스 경로를 통해 주위 가스가 흐르도록 하기 위하여 배치된 제2 팬 조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열 교환기가 직교류 열 교환기인 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    전자 영상 조립체의 후면으로부터 공간적으로 분리된 판; 및
    상기 판과 전자 영상 조립체의 후면 사이의 공간에 의해 형성된 제2 채널을 추가로 포함하고,
    상기 제2 팬 조립체는 제2 가스 경로를 통해 주위 가스가 흐르도록 하기 위하여 추가로 배치된 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    전자 영상 조립체와 전기적 소통 관계에 있는 전원 모듈; 및
    상기 전원 모듈과 열 교환 관계에 있고 상기 제2 채널 내에 위치한 열 싱크를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 제2 채널 내에 위치한 다수의 립들을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
  6. 전자 디스플레이 조립체로서,
    전자 영상 조립체;
    상기 전자 영상 조립체로부터 공간적으로 분리된 격리 구조체;
    상기 격리 구조체와 전자 영상 조립체 사이의 공간에 의해 형성된 채널;
    제1 측면에는 전자 부품들을 구비하고 제2 측면에는 열 싱크를 구비하며, 상기 열 싱크는 상기 채널 내에, 상기 전자 부품들은 채널의 바깥에 위치하도록, 상기 격리 구조체에 부착되는 전원 모듈; 및
    상기 채널을 통해 주위 가스를 끌어들이도록 배치된 팬을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 디스플레이 조립체.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 채널 내부에 위치하고 상기 격리 구조체와 열 교환 관계에 있는 립을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 디스플레이 조립체.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 채널 내부에 위치하고 상기 전자 영상 조립체 및 상기 립과 열 교환 관계에 있는 하나의 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 디스플레이 조립체.
  9. 제6항, 제7항, 또는 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 영상 조립체가 액정 디스플레이인 것을 특징으로 하는 전자 디스플레이 조립체.
  10. 제6항, 제7항, 또는 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 영상 조립체가 OLED 디스플레이인 것을 특징으로 하는 전자 디스플레이 조립체.
  11. 전자 디스플레이 조립체로서,
    전면 및 후면을 구비한 전자 영상 조립체;
    상기 전자 영상 조립체와 열 교환 관계에 있고 상기 전자 영상 조립체의 후면에 위치한 한 표면;
    상기 표면으로부터 공간적으로 분리된 판;
    상기 판과 표면 사이의 공간으로 획정되는 제1 채널;
    상기 전자 영상 조립체와 전기적 소통 관계에 있고 상기 판과 열 교환 관계에 있는 전원 모듈; 및
    상기 제1 채널을 통해 주위 가스를 끌어들이도록 배치된 제1 팬을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 디스플레이 조립체.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 채널 내에 위치하고 상기 판 및 표면과 열 교환 관계에 있는 립을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 디스플레이 조립체.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 전자 영상 조립체의 전면으로부터 공간적으로 분리된 디스플레이 전면;
    상기 디스플레이 전면과 전자 영상 조립체의 전면 사이의 공간으로 획정되는 제2 채널;
    제1 가스 경로 및 제2 가스 경로를 구비하는데, 상기 제1 가스 경로가 상기 제2 채널과 가스 소통 상태에 있어서, 상기 제2 채널과 가스 소통 상태에 있는 열 교환기;
    상기 제2 가스 경로를 통해 주위 가스가 흐르도록 하기 위하여 배치된 제2 팬; 및
    상기 제2 채널 및 제1 가스 경로를 통해 순환 가스가 흐르도록 하기 위하여 배치된 제3 팬을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 디스플레이 조립체.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 영상 조립체가 LCD인 것을 특징으로 하는 전자 디스플레이 조립체.
  15. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 영상 조립체가 OLED인 것을 특징으로 하는 전자 디스플레이 조립체.
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