KR20110102140A - 열분산 장치를 포함하는 ｌｃｄ 장치 - Google Patents

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KR20110102140A KR1020107023572A KR20107023572A KR20110102140A KR 20110102140 A KR20110102140 A KR 20110102140A KR 1020107023572 A KR1020107023572 A KR 1020107023572A KR 20107023572 A KR20107023572 A KR 20107023572A KR 20110102140 A KR20110102140 A KR 20110102140A
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Abstract

본 발명에 따른 LCD 장치(100)는 LCD 스크린, LCD 스크린에 후방 조명을 제공하기 위한 백라이트 장치(134), 비디오 프로세싱 회로 및 공기 이동 장치(152, 154, 156)를 포함하며, 공기 이동 장치(152, 154, 156)가 LCD 스크린의 이미지 디스플레이 표면을 컨디셔닝하기 위해 공기를 이동시킬 수 있도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

Description

열분산 장치를 포함하는 ＬＣＤ 장치 {LCD APPARATUS WITH HEAT DISSIPATION ARRANGEMENTS}
본 발명은 LCD 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이미지를 실외에서 디스플레이할 수 있는 후광 LCD 장치에 관한 것이다.
LCD 패널은 평판 패널 디스플레이에 일반적으로 사용되며 음극선관(CRT) 또는 LED 패널 이상으로 선호도가 증가하고 있으며, 이는 경량성, 높은 해상도 및 낮은 전력 소비량에 기인한 것이다. 알려진 LCD 패널은 일반적으로 전반사 또는 전투과 타입이 일반적이다. 전반사 타입 LCD는 LCD 패널을 조명하기 위해 반사하는데 사용되며, 이의 작동은 외부 광원의 이용 가능성에 의존적이다. 전투과 타입 LCD는 조명으로서 내부 광원을 사용하며, 상기 내부 광원은 일반적으로 백라이트로서 명명된다. 일반적으로 후광 LCD로 언급되는 전투과 타입 LCD의 장점은 실외에서의 사용 가능성을 들 수 있으며, 이는 백라이트 강도가 일일 시간대별로 변화가 큰 실외 환경의 주변 광 조건에 따라 그리고 날씨 조건에 따라 조절될 수 있기 때문이다.
후광 LCD 디스플레이는 실외 사용에 있어서 적절한 대안책임에도 불구하고, 열악한 실외 구동 조건은 LCD 디스플레이의 작동에 불리하게 작용할 수 있다. 예를 들어, LCD 패널이 태양광에 직접적으로 노출되는 경우 LCD 셀의 표면 온도는 80℃ 이상으로 상승하며, 이러한 고온 환경에 장기간 노출되는 경우 LCD 스크린이 조기 흑화 현상(premature darkening)이 발생될 수 있으며, LCD 패널이 조기 열화될 수 있다. 후광 LCD를 실외 이미지 디스플레이로서 상업적으로 유용하게 할 수 있는 다른 변화는 시청하기에 적절한 콘트라스트(contrast)를 제공하기 위해 충분한 백라이트를 제공하는데 있다. 그러나, 추가적인 백라이트는 장치를 더 과열시킬 수 있어 LSD의 바람직한 작동 조건에 적합하지 않다. 반면, 실외 조건이 매우 낮은 온도인 경우 LCD는 충분한 기능을 발휘하지 못할 수 있다.
따라서, 상술한 종래의 LCD 장치의 단점을 개선한 향상된 LCD 장치를 제공하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명에 따르면, LCD 스크린, LCD 스크린의 후면 조명을 위한 백라이트 장치, 비디오 프로세싱 회로 및 공기 이동 장치를 포함하며, 상기 공기 이동 장치는 LCD 스크린의 이미지 디스플레이 표면을 컨디셔닝하기 위해 공기를 이동시킬 수 있도록 배치되는 것을 특징으로 한다. 상기 공기 이동 장치는 LCD 스크린의 컨디셔닝을 향상시키기 위해 공기 막(air curtain)을 형성할 수 있도록 배치될 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 장치는 LCD 스크린의 이미지 디스플레이 표면으로부터 떨어져 배치된 투명 스크린을 포함하며, 상기 공기 이동 장치는 LCD 스크린을 컨디셔닝하기 위해 상기 투명 스크린과 LCD 스크린 사이의 공간에 배치된다.
LCD 디스플레이 표면의 표면 온도를 조절하기 위한 환기 수단을 포함하는 LCD 장치는 열악한 실외 적용과 연관된 LCD 디스플레이가 과열되는 문제를 근본적으로 완화시킬 수 있다. 본 발명에 따른 LCD 이미지 디스플레이 장치는 실외 환경에서 상당한 시각적 효과를 제공할 수 있는 1000 nits, 심지어 3000 nits 이상의 휘도에서 작동할 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 양면에 금속이 코팅된 기판의 일면에 설치된 LED 매트릭스 및 상기 양면에 금속이 코팅된 기판의 타면에 설치된 열발산판을 포함하는 LCD 장치에 사용되는 백라이트 모듈이 제공되며, 상기 코팅된 기판의 두 개의 금속코팅면과 연결된 금속 관통홀(through hole)들은 LED로부터 상기 열발산판으로 열을 전달하여 백라이트 장치로부터 발생된 열을 분산시키기 위해 제공되는 것을 특징으로 한다. 이러한 백라이트 모듈은 실외에서 사용이 가능하게 하는 매우 밝은 LCD 패널을 사용할 수 있도록 효과적인 열 분산 작용을 제공한다.
상기 백라이트 모듈의 열발산판은 전체적으로 평행하게 연장된 다수의 열분산 핀(heat dissipating fin)들을 포함하며, 이들은 집합적으로 열발산판으로부터 열을 분산시키기 위해서 공기의 이동을 유도하는 공기 이동 채널을 형성한다. 이러한 채널들은 LCD 장치 내에서 자연스러운 흐름의 환기를 촉진할 수 있는 장점을 가진다.
본 발명의 상술한 특징 및 다른 특징은 아래에서 보다 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 예시적인 실시예들에 대해 첨부된 도면을 참조하여 예시적으로 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 실외용 LCD 장치의 일 실시형태를 나타내는 정면 사시도이다.
도 2는 도 1의 내부가 노출된 상태를 나타내는 부분 단면도이다.
도 3은 도 1에 나타난 장치의 후면이 노출된 상태를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3에 나타난 장치의 후면이 노출된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 5A 및 5B는 도 1에 나타난 장치를 중심으로부터 장축에 따라 절단된 상태를 나타내는 단면도이고, 이들 각각은 제1 작동 모드 및 제2 작동 모드를 도시하고 있다.
도 6A 및 6B는 각각 도 1에 나타난 장치를 선 A-A 및 B-B에 따라 절단한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 7A는 도 1에 나타난 장치의 백라이트 모듈을 나타내는 사시도이고, 도 7B는 도 7A의 단면도이다.
도 1 내지 6B를 참조하면, 본 발명의 제1 실시형태를 나타내는 움직이는 이미지를 디스플레이하는 LCD 장치(100)는 정면 투명 스크린(120), 액상 크리스탈 디스플레이 셀(132)을 포함하는 LCD 패널(130), 백라이트 모듈(134), 비디오 및 전자 회로(136) 및 설치된 공기 이동 장치들이 설치된 하우징(110)을 포함한다. LCD 패널은 이미지-디스플레이 표면부와 함께 설치되고 정면에서 시청할 수 있도록 정면 투명 스크린으로부터 공간적으로 떨어져 배치된다. LCD 패널, 백라이트 모듈 및 회로는 LCD 패널 하위 조립체를 구성하며, 이는 상기 장치의 하우징에 설치된다. 하우징으로는 주로 스탠드 상에 지지되는 금속 케이스를 사용하고 다양한 구성 요소를 보호하기 위한 후면 커버(미도시)를 포함한다. 상기 투명 스크린은 폭풍우, 바람 및 황사와 같은 혹한 날씨 조건으로부터 LCD 패널의 물리적 보호를 위해 제공되며, 이는 LCD 패널의 정면 화면 상에 나타나는 이미지를 시청하는 것을 방해하지 않는다. 그러나, 상기 투명 스크린은 투명 스크린과 LCD 패널의 이미지 디스플레이 표면 사이의 공간의 내부 온도를 상승시키는 유리 하우스 또는 온실과 같은 역할을 한다.
도 7A 내지 7D에 보다 상세하게 도시된 다수의 백라이트 모듈은 LCD 패널의 후방에 설치되어 LCD 스크린에 대해 후방 조명을 제공한다. 백라이트 모듈들이 배치됨으로써 LCD 스크린의 전체 디스플레이 표면을 후방에서 조명하여 다른 주변 광 조건 하에서도 정면에서 시청할 수 있게 한다. 일반적으로, 디스플레이 장치가 강한 햇빛 하에서 우수한 화질의 이미지를 디스플레이할 수 있도록 작동하기 위해서는 백라이트 장치들은 1000 nits 이상의 휘도를 제공할 수 있도록 매우 강한 조명을 발생시킬 것이 요구되며, 햇빛이 없는 조건에서 작동시에는 이러한 백라이트 조명의 강도에 대한 요건들은 감소된다. 이와 같은 높은 휘도 조건들은 장치가 직접적으로 햇빛에 노출되어 발생되는 고온과 함께 절실한 열분산 문제를 일으키며, 이러한 문제는 상기 장치가 실외에서 사용할 수 있는 실용적인 도구가 되기 위해서 완화되어야 한다.
각각의 백라이트 모듈은 양면 인쇄회로기판의 일면에 설치되는 LED(142)의 매트릭스를 포함하며, 즉각적인 백라이트 제어를 가능하게 하는 백라이트 제어회로에 의해 제어된다. 상기 인쇄회로기판은 양면에 구리 등과 같은 금속층이 코팅된 절연 기판을 포함한다. LED가 설치된 상기 양면 인쇄회로기판의 일면은 LED 드라이버와 같은 회로 및 전력 공급 회로가 설치된 인쇄회로를 포함한다. 다수의 금속 관통홀들은 상기 인쇄회로기판 상에 형성되며, 분산되어 설치됨으로써 LED에 의해 발생된 열을 인쇄회로기판의 타면(후면) 상의 금속 코팅면에 전달할 수 있는 열적 연결부(thermal connection)를 제공한다. 열분산 효율을 보다 향상시키기 위해서, 열발산판은 인쇄회로기판의 후면에 설치되며, 상기 열발산판과 금속 코팅된 인쇄회로기판의 후면 사이의 열접촉 특성은 열발산판과 인쇄회로기판의 금속 코팅된 후면 사이의 접촉면에 열전도성 접착제를 적용함으로써 향상시킬 수 있다. 열분산 효율을 향상시키기 위해서, 열발산판으로는 예를 들어, 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 사용하여 주조된 단일의 금속 조각을 사용할 수 있다. LCD 패널로부터 이격되어 있는 열발산판의 후면은 평행하게 연장되어 배치된 다수의 열분산 핀을 포함하여, 이는 집합되어 채널의 벽면을 형성하는 핀들을 가진 채널을 구성한다. 열분산 효율을 향상시키기 위해서, 열발산판의 채널들은 하기에서 설명하는 바와 같이 구동된 공기 흐름 방향으로 나란하게 배열된다.
혹한 실외 작동 요건, 특히 강한 햇빛 하에서 작동되는 경우 요구되는 높은 휘도 요건을 충족시키기 위해서, 상기 장치에는 환기 구동 장치가 제공된다. 도 1 내지 4를 참조하면, LCD 패널 하위 조립체와 하우징(110)의 조립체는 전면 격실(112) 및 후면 격실(114)로 구성된다. 전면 격실(112)은 LCD 스크린과 투명 스크린 사이의 공간으로 한정되며, 후면 격실(114)은 상기 하위 조립체와 하우징의 후면 사이의 공간으로 한정된다. LCD 패널에 냉각 공기를 공급하기 위해서, 로터리 팬(rotary fan)과 같은 제1 세트의 공기 이동 장치(152)가 하우징의 너비 방향으로 하우징의 바닥부에 일렬로 배치된다. 제1 세트의 팬(fan)들은 전면 격실과 LCD 패널 하위 조립체의 하부에 위치한 빈 격실(116)의 중간 부분에 배치된다. 도 5A에 도시된 제1 작동 모드에 있어서, 제1 세트의 팬들은 하우징의 외부로부터 상기 빈 격실로 냉각 공기를 하우징의 바닥에 위치한 공기 입구를 통해 이송시키고, 이후 상기 정면 격실로 공기를 이송시킨다. 이러한 작동 모드에서 냉각 공기는 LCD 스크린의 정면 화면에 직접적으로 적용되어 구동된 환기에 의해 냉각되는 효과를 발생시킨다. 자연스럽게 공기가 유동되도록 제2 세트의 공기 이동 장치(154)가 상기 장치의 상부에 배치된다. 보다 구체적으로, 다수의 구동 팬들을 포함하는 제2 세트의 팬들은 LCD 하위 조립체의 너비 방향으로 일렬로 가로질러 배치된다. 제2 세트의 팬들은 하우징 및 정면 격실과 연결되는 LCD 하위 조립체 사이의 공간에 배치된다. 제1 세트의 팬들과 연계되어 구동되기 위하여, 제2 세트의 팬들은 정면 격실로부터 공기를 이동시켜 정면 격실로부터 후면 격실로 이동시킬 수 있도록 배치된다. 제2 세트의 팬에 의해 이동된 공기는 백라이트 모듈의 열발산판을 냉각시키는데 사용된다.
후면 격실에서 자연스럽고 혹은 와류를 발생시키지 않고 공기를 유동시키기 위해서, 제3 세트의 공기 이동 장치(156)가 상기 장치의 후면 격실의 하단부에 설치된다. 상기 제3 세트의 팬은 제2 세트의 팬으로부터 이동된 공기를 후면 격실의 바닥에 위치한 공기 출구 방향으로 이동시킬 수 있도록 설치된다. 후면 격실 내부로 효율적으로 공기가 이동할 수 있도록, 열분산 핀에 의해 형성된 채널들이 제2 및 제3 세트의 팬에 의해 정해지는 공기 유동 방향으로 연장되도록 열발산판이 배치된다. 공기유동 방향은 대체로 팬의 회전축 또는 상기 장치의 장축 방향과 평행을 이룬다. 가로질러 설치된 공기 이동 장치가 집합되어 배치됨으로써 LCD 스크린을 거쳐 이동된 공기의 막이 형성되어 냉각 효과를 발생시킨다.
매우 낮은 온도의 환경에서 바람직하게 작동할 수 있는 도 5B에 도시된 제2 작동 모드에 있어서, 제3 세트의 팬의 작동 방향은 반대로 된다. 이 작동 모드에 있어서, 공기는 우선 제3 세트의 팬에 의해 후면 격실로 이동되고, 백라이트 모듈의 열발산판에 도달한다. 이후 열발산판을 통과하면서 승온된 공기는 제2 세트의 팬에 의해 정면 격실로 이동되어 LCD 스크린을 승온시키고, LCD 패널은 이의 정격 온도 조건 하에서 작동할 수 있다. 이후 제1 세트의 팬은 정면 격실의 외부로 공기를 이동시키도록 작동된다.
상기 장치의 내부 구성 요소들을 날씨 및 먼지로부터 보호하기 위해서, 보호된 공기 입구가 하우징의 바닥에 배치되고, 타공된 커버(118)에 설치된 공기 필터(122)와 함께 제공된다. 보호장치 및 필터는 먼지 오염 및 날씨로 인해 내부 구성 요소들의 열화되는 문제점을 완화시켜, 혹한 실외 환경에서 사용 기간을 연장시킬 수 있다. 이와 관련하여, 용어 “공기-입구” 및 “공기-출구”의 명칭은 작동 모드와 연관이 있으며 이에 따라 명명될 수 있는 것으로 이해될 수 있다.
본 발명은 상술한 일 실시형태에 따라 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 상술한 일 실시형태는 단순히 예시에 불과하며, 본 발명은 일반적으로 임의의 특정 타입의 팬, 백라이트 모듈 또는 열발산판에 한정되지 않는다는 것을 이해할 수 있다. 예를 들어, 상술한 일 실시형태에서 공기 이동 장치는 정면 및 후면 격실들 사이에서 공기를 유동시킬 수 있도록 설치되며, 공기는 단지 LCD 스크린의 조건을 제어할 수 있도록 유동된다는 것을 이해할 수 있다. 또한, 선택적으로 공기 유동은 정면 격실의 횡방향 측면에서 다른 횡방향 측면으로 발생되고, 이후 하우징의 측면 구멍들을 통해 다른 측면으로부터 배출되거나, LCD 스크린의 바닥부에서 이의 상단부로 이동되어 일반적으로 하우징의 상단부에 위치한 구멍들을 통해 배출된다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100: LCD 장치 110: 하우징
112: 정면 격실 114: 후면 격실
116: 빈 격실 118: 타공된 커버
120: 투명 스크린 122: 공기-필터
130: LCD 패널 132: LCD 셀
134: 백라이트 모듈 136: 주변 회로
142: LED 144: 열발산판
146: 핀 152: 제1 팬 세트
154: 제2 팬 세트 156: 제3 팬 세트

Claims (13)

  1. LCD 스크린, LCD 스크린의 후방 조명을 위한 백라이트 장치, 비디오 프로세싱 회로 및 공기 이동 장치를 포함하며, 상기 공기 이동 장치는 LCD 스크린의 이미지-디스플레이 표면을 컨디셔닝하기 위해 공기를 이동시키도록 배치되는 것을 특징으로 하는 LCD 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 장치는 LCD 스크린의 이미지 디스플레이 표면으로부터 떨어져 배치된 투명 스크린을 포함하며, 상기 공기 이동 장치는 LCD 스크린을 컨디셔닝하기 위해 상기 투명 스크린과 LCD 스크린 사이의 공간에 공기를 이동시키도록 배치되는 것을 특징으로 하는 LCD 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 백라이트 유닛은 양면에 금속이 코팅된 기판의 일면에 설치된 LED 매트릭스 및 상기 양면에 금속이 코팅된 기판의 타면에 설치된 열발산판을 포함하며, 상기 코팅된 기판의 두 개의 금속코팅면과 연결된 금속 관통홀들은 LED로부터 상기 열발산판으로 열을 전달하는 것을 특징으로 하는 LCD 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 열발산판은 백라이트 유닛의 후면에 부착되며, 전체적으로 평행하고 연장된 다수의 열분산 핀을 포함하여, 상기 연장된 열분산 핀은 전체적으로 공기 유동 방향과 평행하게 연장되고 이들은 집합적으로 공기 유동 채널을 형성하여 공기 이동 장치에 의한 공기 흐름을 유도하는 것을 특징으로 하는 LCD 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 공기 이동 장치는 외부 냉각 공기를 LCD 스크린의 바닥의 빈 공간을 통해 LCD 장치로 이동시키고, 이후 상기 냉각 공기를 LCD 스크린과 투명 스크린 사이의 공간으로 이동시켜 LCD 스크린을 냉각시키도록 배치되는 것을 특징으로 하는 LCD 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 공기 이동 장치를 더 배치시켜 LCD 스크린과 투명 스크린 사이의 공간으로부터 이송된 공기를 백라이트 유닛의 후면으로 이동시켜 열발산판을 냉각시키는 것을 특징으로 하는 LCD 장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 4중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공기 이동 장치는 외부 냉각 공기를 상기 디스플레이 바닥을 거쳐 디스플레이로 이동시키고, 상기 냉각 공기를 열발산판을 거쳐 이동시켜 백라이트 유닛을 냉각한 후, 상기 열발산판을 지나면서 승온된 공기를 LCD 스크린과 투명 스크린 사이의 공간으로 이동시켜 LCD 스크린을 승온시키도록 배치되는 것을 특징으로 하는 LCD 장치.
  8. 청구항 1 내지 청구항 6중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공기 이동 장치는 LCD 스크린으로부터 열발산판으로의 공기 이동 및 이와 반대로의 공기 이동 과정에서 공기 이동 방향을 변화시킬 수 있도록 작동되는 것을 특징으로 하는 LCD 장치.
  9. 청구항 1 내지 청구항 6중 어느 한 항에 있어서,
    상기 LCD 스크린, 백라이트 장치 및 투명 스크린이 하우징 상에 설치되며, 상기 하우징과 열발산판은 집합적으로 격실을 구성하며, 상기 격실은 LCD 스크린과 하우징 사이의 위치한 경로를 통해 LCD 스크린 및 투명 스크린 사이의 공간과 연결되며, 다수의 공기 이동 장치는 상기 경로에 배치되어 격실과 LCD 스크린 및 투명 스크린 사이의 공간 사이에서 공기를 이동시키는 것을 특징으로 하는 LCD 장치.
  10. 청구항 1 내지 청구항 6중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공기 이동 장치는 공기가 필터링되어 LCD 디스플레이의 바닥에서 유입되고 상기 열발산판을 향해 상부로 이동되어 열발산판으로부터 열을 분산시키도록 배치되는 것을 특징으로 하는 LCD 장치.
  11. 양면에 금속이 코팅된 기판의 일면에 설치된 LED 매트릭스 및 상기 양면에 금속이 코팅된 기판의 타면에 설치된 열발산판을 포함하며, 상기 코팅된 기판의 두 개의 금속코팅면과 연결된 금속 관통홀들이 LED로부터 상기 열발산판으로 열을 전달하여 백라이트 장치로부터 발생된 열을 분산시키기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 LCD 장치에 사용되는 백라이트 모듈.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 열발산판은 전체적으로 평행하게 연장된 다수의 열분산 핀을 포함하고, 이는 집합적으로 공기 이동 채널을 형성하여 상기 열분산으로부터 열을 분산시키기 위해 공기의 이동을 유도하는 것을 특징으로 하는 LCD 장치에 사용되는 백라이트 모듈.
  13. 청구항 11 또는 청구항 12에 있어서,
    상기 LED가 설치된 양면에 금속이 코팅된 기판의 일면은 인쇄회로기판인 것을 특징으로 하는 LCD 장치에 사용되는 백라이트 모듈.
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