KR20150040414A - 백라이트 어셈블리 및 그를 포함하는 표시장치 - Google Patents

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Abstract

광원; 상기 광원이 배치된 회로기판; 상기 광원으로부터 방출된 광을 일면으로 입사받아 타면으로 출사하는 도광판; 상기 도광판을 수용하는 바텀 케이스; 상기 바텀 케이스와 결합되고 회로기판을 고정시키는 고정 프레임; 및 상기 광원과 상기 도광판 사이에 배치되고 광을 투과시키는 투광부를 포함하는 방열 기구를 포함하는 백라이트 어셈블리를 제공한다.

Description

백라이트 어셈블리 및 그를 포함하는 표시장치{Back-light assembly and display device having the same}
본 발명은 백라이트 어셈블리 및 그를 포함하는 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 방열 성능이 향상된 백라이트 어셈블리 및 그를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
최근 전 세계적으로 저탄소 녹색 성장의 일환으로 에너지 사용량을 줄이고 온실가스를 감축하기 위해서 저공해 친환경 제품으로 인정받고 있는 발광다이오드(LED)를 각종 액정 디스플레이 백라이트로 사용이 증가하고 있다.
표시 장치(Liquid Crystal Display : LCD)는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치(Flat Panel Display : FPD) 중 하나로서, 전극이 형성되어 있는 두 장의 기판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어져, 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 투과되는 빛의 양을 조절하는 표시 장치이다.
수동 발광 장치인 표시 장치는 화면을 표시하는 표시 패널 및 표시 패널에 빛을 공급하는 백라이트 어셈블리를 포함한다. 백라이트 어셈블리는 광원의 위치에 따라 직하형(direct type), 에지형(edge type) 및 코너형(coner type)으로 구분된다.
한편, 광원에서 발생하는 열을 방열시키는 백라이트 어셈블리의 방열 구조는 백라이트 어셈블리의 성능 저하를 방지하는 매우 중요한 요소이다.
특히, 단수 또는 소수의 광원이 도광판의 코너에 배치되는 코너형(Corner Type) 백라이트 구조나 복수의 광원이 도광판의 측면에 일렬로 배치되는 에지형(Edge Type)의 백라이트 구조에 있어서, 광원인 엘이디에서 발생한 열을 효과적으로 방열시키는 것은 제품 설계의 선결적인 과제이다.
본 발명은 광원과 도광판 사이에 배치되어 광을 투과시키는 투광부를 구비한 방열기구를 포함하는 백라이트 어셈블리 및 그를 포함하는 표시 장치를 제안하고자 한다.
본 발명의 일예는 광원; 상기 광원이 배치된 회로기판; 상기 광원으로부터 방출된 광을 일면으로 입사받아 타면으로 출사하는 도광판; 상기 도광판을 수용하는 바텀 케이스; 상기 바텀 케이스와 결합되고 회로기판을 고정시키는 고정 프레임; 및 상기 광원과 상기 도광판 사이에 배치되고 광을 투과시키는 투광부를 포함하는 방열 기구를 포함하는 백라이트 어셈블리를 제공한다.
본 발명의 일예에 따르면, 상기 방열 기구는 상기 투광부를 고정하고 상기 고정 프레임 및 상기 바텀 케이스 중 적어도 하나에 결합되어 광원에서 발생한 열을 방출하는 방열부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일예에 따르면, 상기 방열부는 그 일면의 수직방향으로 돌출된 적어도 하나의 방열판을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일예에 따르면, 상기 고정 프레임과 상기 방열부 중 어느 하나에 배치된 결합부재; 및 상기 고정 프레임과 상기 방열부 중 다른 하나에 배치된 결합홈을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일예에 따르면, 상기 결합부재는 돌출부; 및 상기 돌출부의 적어도 일측으로부터 연장된 결합돌기를 포함하고, 상기 결합홈은 상기 결합부재가 체결시 삽입되는 삽입부; 및 상기 결합부재가 슬라이딩되어 체결되는 결합홈부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일예에 따르면 상기 고정 프레임과 상기 방열부 중 어느 하나에 배치된 결합홈; 상기 고정 프레임과 상기 방열부 중 어느 하나에 배치된 나사홈; 및 상기 결합홈을 관통하면서 상기 나사홈에 진입되어 상기 고정 프레임과 상기 방열부가 상호 결합 고정되도록 하는 나사를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일예에 따르면, 상기 방열기구는 상기 회로기판, 상기 광원, 고정 프레임 및 바텀 케이스 중 적어도 하나를 접촉할 수 있다.
본 발명의 일예에 따르면 상기 고정 프레임과 상기 방열부 사이에 개재되는 방열 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일예에 따르면 상기 고정 프레임은 금속 방열판일 수 있다.
본 발명의 일예에 따르면 상기 도광판은 모따기한 모서리부를 적어도 하나 이상 포함하며, 상기 모서리부에 상기 광이 입사될 수 있다.
본 발명의 일예에 따르면 상기 바텀 케이스는 상기 고정 프레임의 수납을 위해 함몰된 수납부를 구비할 수 있다.
본 발명의 일례에 따른 백라이트 어셈블리는, 방열기구를 배치하여 고정 프레임과 회로기판의 결합에 따른 신뢰성과 방열 특성을 개선한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 2 는 바텀 케이스에 수납된 고정 프레임과 방열기구의 결합 사시도이다.
도 3은 도 1의 A-A’선을 따라 절단한 단면도이다.
도 4는 도 3의 백라이트 어셈블리의 방열 경로를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 고정 프레임과 방열 기구의 결합구조를 나타내는 분리 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예 1에 따른 방열 기구의 배면도이다.
도 7a내지 도 7c는 도 5에 도시된 고정 프레임과 방열 기구의 결합 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예 2에 따른 고정 프레임과 방열 기구의 결합구조를 나타내는 분리 사시도이다.
도 9a은 도 8의 B-B’선을 따라 절단한 단면도이다.
도 9b는 도 8의 C-C’선을 따라 절단한 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 소자 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 어셈블리 및 표시장치에 대하여 상세히 설명한다. 본 명세서 상에는 액정패널(200)을 일 실시예로 설명하나, 이에 한정될 것은 아니다. 액정패널(200) 이외에도 백라이트 어셈블리(400)로부터 빛을 받아 영상을 표시할 수 있는 패널 형태의 구조는 어떠한 구조든지 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다. 도 2 는 바텀 케이스에 수납된 고정 프레임과 방열기구의 결합 사시도이다. 도 3은 도 1의 표시장치를 A-A’선을 따라 절단한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 표시장치는 영상을 표시하는 액정패널(200), 상기 액정패널(200)에 광을 제공하는 백라이트 어셈블리(400), 상기 액정패널(200)을 감싸는 형태로 구비되는 탑 케이스(100) 및 상기 탑 케이스(100)와 바텀 케이스(440)을 연결하며 상기 액정패널(200)이 안착되는 몰드 프레임(300)을 포함한다.
몰드 프레임(300)은 바텀 케이스(440)와 결합하며, 액정패널(200)을 수납한다. 이러한 몰드 프레임(300)은 액정 패널(200)의 파손을 방지하기 위해, 플라스틱 재질과 같은 유연한 재질로 형성될 수 있다.
탑 케이스(100)는 몰드 프레임(300) 상에 안착된 액정 패널(200)을 덮도록 몰드 프레임(300) 및 바텀 케이스(440)와 결합한다. 탑 케이스(100)의 중앙부에는 액정 패널(200)이 노출되는 개방창이 형성되어 있다.
탑 케이스(100)는 후크 결합 및/또는 나사 결합을 통하여 몰드 프레임(300) 및 바텀 케이스(440)와 체결될 수 있다. 이뿐만 아니라, 탑 케이스(100)와 바텀 케이스(440)의 결합은 다양한 형태로 변형될 수 있다.
백라이트 어셈블리(400)는 광학시트(410), 도광판(420), 반사시트(430), 바텀케이스(440), 광원 유닛(450), 고정 프레임(460) 및 방열 기구(470)를 포함한다.
광원 유닛(450)은 광원(451) 및 상기 광원(451)이 배치된 회로기판(452)을 포함한다. 광원 유닛(450)은 도광판(420)의 모서리부 또는 측면에 배치될 수 있다. 즉, 상기 광원 유닛(450)은 상기 도광판(420)의 모서리부 또는 측면의 입광면 측으로 광을 출사할 수 있다. 상기 광원(451)은 적어도 하나의LED 칩과 상기 LED 칩 상에 도포되어 상기 LED 칩에서 방출된 광을 소정의 파장을 갖는 광으로 변환하는 형광체 및 상기 LED칩과 상기 형광체를 수용하는 패키지를 포함할 수 있다. 회로기판(452)은 예를 들어, 인쇄회로기판(PCB:Printed Circuit Board) 또는 금속 인쇄회로기판(metal PCB)로 구성된다. 이와 같은 광원 유닛(450)은 표시 패널(110)의 크기, 휘도 균일성 등을 고려하여, 도광판(420)의 한측면, 양측면 또는 네 측면 모두에 형성될 수 있고, 도광판(420)의 모서리부 중 적어도 하나에 형성될 수 있다.
광원 유닛(450)은 신속한 방열 및 고정을 위해 고정 프레임(460)에 결합될 수 있다. 광원 유닛(450)을 고정 프레임(460)에 고정하는 방식은 스크류 결합, 후크 결합 등 다양한 방식이 가능할 것이다.
한편, 광원 유닛(450)과 고정 프레임(460)을 후크, 스크류등으로 체결하는 경우 가공 정밀도에 의하여 광원 유닛(460)과 고정 프레임(460)사이에는 10㎛ ~ 200㎛ 정도의 간극이 존재하여 열전달이 원활하게 이루어 지지 않는다.
이에 따라, 광원 유닛(450)에서 발생되는 열을 신속한 전달하기 위해 광원 유닛(450)은 회로 기판(452)과 고정 프레임(460) 사이에 열 전도성이 우수한 방열 부재(453)을 개재하여 광원 유닛(450)을 상기 고정 프레임(460)에 고정시킬 수 있다. 상기 방열 부재(453)은 열전도성 점착층 또는 그라파이트 시트를 포함하는 것이 바람직하다. 열전도성 점착층에서 사용되는 점착성 고분자 수지의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 당 기술 분야에서 점착제로 사용될 수 있는 수지를 사용할 수 있다. 예를 들어, 실리콘계, 아크릴계, 우레탄계 등의 점착성 고분자 수지를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 아크릴계 수지를 사용할 수 있다.
그라파이트 시트는 수직방향의 열전도도보다 수평방향의 열전도도가 큰 열전도이방성을 가지므로 광원 유닛(450)의 LED 칩에서 발생한 열을 신속하게 수평방향으로 전도시켜 광원 유닛(450)의 핫 스폿(hot spot) 현상을 완화시킨다.
광원 유닛(450)은 신속한 방열을 위해 방열 기구(470)와 추가적으로 결합될 수 있다. 도 2에 개시된 바와 같이, 상기 방열기구(470)는 상기 고정 프레임(460)에 결합될 수 있다. 예를 들면, 상기 광원(451) 및 상기 회로기판(452)은 상기 고정 프레임(460)에 배치되고, 상기 고정 프레임(460)은 상기 바텀 케이스(440)의 코너부 중 하나에 배치될 수 있다. 그리고 상기 방열 기구(470)는 상기 광원(451), 상기 회로기판(452) 및 상기 고정 프레임(460)과 결합된다.
상기 방열 기구(470)가 상기 광원 유닛(450) 및 상기 고정 프레임(460)과 결합하는 예는 추후에 상세히 설명할 것이다.
도광판(420)은 상기 광원(451)으로부터 방출된 광을 일면으로 입사받아 타면으로 출사한다. 도광판(420)은 광원 유닛(450)으로부터 제공받은 광을 액정패널(200)로 균일하게 공급한다. 도광판(420)은 적어도 일측에 광원 유닛(450)이 배치되며, 바텀 케이스(440)에 수납된다. 도광판(420)은 모따기한 모서리부를 적어도 하나 이상 포함할 수 있다. 상기 도광판(420)의 모서리부에 상기 광원(451)의 광이 입사될 수 있다. 도광판(420)은 예를 들어, 액정 패널(200)과 같이 4각형의 판상으로 형성될 수 있다. 그러나, 이에 한정될 것은 아니며, LED와 같은 광원(451)을 사용하는 경우, 광원(451)의 위치에 따라 소정의 홈 또는 돌기 등을 포함하는 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
도광판(420)은 설명의 편의상, 플레이트(plate)로 기술하였으나, 표시 장치의 슬림화를 위해 시트 또는 필름형태로 형성될 수 있다. 즉, 도광판(420)은 광을 가이드하기 위한 플레이트 및 필름을 모두 포함하는 개념으로 기술된다.
도광판(420)은 광이 효율적으로 가이드 될 수 있도록 투광성을 가지는 재료, 예를 들어 PMMA(PolyMethylMethAcrylate)와 같은 아크릴 수지, 폴리카보네이트(PC: PolyCarbonate)와 같은 재료로 이루어질 수 있다.
도광판(420)의 적어도 어느 하나의 면에는 패턴이 형성될 수 있다. 예를 들어 하면에는 가이드 된 광이 상부로 출사될 수 있도록 산란 패턴(미도시)이 형성될 수 있다.
광학 시트(410)는 도광판(420)의 상부에 배치되어 도광판(420)으로부터 전달되는 빛을 확산하고 집광하는 역할을 한다. 광학 시트(410)는 확산 시트, 프리즘 시트, 보호 시트 등을 포함할 수 있다. 확산 시트는 도광판(420)으로부터 입사되는 빛을 분산시켜서 빛이 부분적으로 밀집되는 것을 방지할 수 있다. 프리즘 시트는 일면에 삼각 기둥 모양의 프리즘이 일정한 배열을 갖고 형성되어 있을 수 있고, 확산 시트 상에 배치되어 확산 시트로부터 확산된 빛을 액정 패널(200)에 수직한 방향으로 집광하는 역할을 수행할 수 있다. 보호 시트는 프리즘 시트 위에 형성될 수 있고, 프리즘 시트의 표면을 보호하고, 광을 확산시켜서 빛의 분포를 균일하게 할 수 있다.
반사 시트(430)는 도광판(420)과 바텀 케이스(440) 사이에 배치되어, 도광판(420)의 하부로 방출되는 빛을 액정 패널(200)을 향하도록 반사시켜 빛의 효율을 향상시킨다.
반사 시트(430)는, 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET: PolyEthylene Terephthalate)로 이루어져 반사성을 가질 수 있으며, 그 한쪽 표면은 예를 들어, 티타늄 디옥사이드를 함유하는 확산층으로 코팅될 수 있다.
한편, 반사 시트(430)는 예를 들어 은(Ag)과 같은 금속을 포함하는 재질로 형성될 수 있다.
바텀 케이스(440)는 바닥부(441) 및 측벽부(442)를 포함하고, 수납부(433)를 구비할 수 있다. 상기 바닥부(441)는 반사시트(430) 및 도광판(420)을 수납하며, 상기 도광판(420)과 평행하다. 상기 측벽부(442)는 상기 바닥부(441)에서 연장되어 절곡된 형태일 수 있다. 상기 수납부(433)는 상기 고정 프레임(460)을 수납하기 위해 상기 바닥부(441)의 함몰된 부분이다. 바텀 케이스(440)는 예를 들어 스테인레스 스틸과 같은 강성을 가지는 금속 재질 또는 알루미늄 혹은 알루미늄 합금과 같이 방열 특성이 좋은 재질로 이루어질 수 있다. 본 실시예의 바텀 케이스(440)는 표시 장치의 골격을 유지하며, 내부에 수납되는 각종 구성 요소를 보호하게 된다.
고정 프레임(460)은 상기 바텀 케이스(440)와 결합되고 인쇄회로기판(451)을 고정시킨다. 고정 프레임(460)은 바텀 케이스(440)의 일측에 배치되어, 광원 유닛(450)에서 발생된 열을 바텀 케이스(440)의 외부로 신속하게 방출시킨다. 이와 같은 고정 프레임(460)은 방열 기능뿐만 아니라, 바텀 케이스(440)와 결합하여, 표시 장치의 골격을 유지하는 기능을 함께 수행할 수 있다.
상기 방열 기능을 위해 상기 고정 프레임(460)은 금속 방열판일 수 있다. 상세하게는, 고정 프레임(460)의 재질은 열 전도가 높은 금속이거나 열전도성을 갖는 파우더, 예를 들어 금속 파우더를 포함하는 폴리머일 수 있다.
종래에는 고정 프레임(460)이 광원 유닛(450)의 후면 및 저면만 감싼 채 방열 기능을 하므로 표시 장치의 방열 경로가 상기 후면 및 저면에만 국한되어 방열효과가 낮았다. 따라서, 본 발명의 일예에 따른 방열 기구(470)는 방열 경로를 다양화시켜 광원(451)의 열을 효율적으로 배출할 수 있게 구성되었다.
방열 기구(470)는 상기 광원(451)과 상기 도광판(420) 사이에 배치되고 광을 투과시키는 투광부(472)를 포함한다. 방열 기구(470)는 광원(451)에서 출사되는 광의 열을 흡수하여 다양한 경로로 방열시킨다. 따라서, 상기 열을 방열시키면서 상기 광을 투과시켜야 하므로 방열 기구(470)는 투광부(472)를 포함한다. 투광부(420)는 광원(451)의 직접적인 복사열을 차단시키고 흡수한 열을 방열 기구(470)의 방열부(471)로 전달하여 방열할 수 있다. 투광부(472)는 열전도율이 높은 사파이어(Sapphire), 산화아연(Zinc Oxide), 산화마그네슘(Magnesium Oxide) 등 투명전극 재료를 포함할 수 있다.
방열 기구(470)는 상기 투광부(472)를 고정하고 상기 고정 프레임(460) 및 상기 바텀 케이스(440) 중 적어도 하나에 결합되어 광원(451)에서 발생한 열을 방출하는 방열부(471)를 더 포함한다. 상기 방열부(471)는 상기 광원 유닛(450)의 전면, 측면, 상면 및 하면까지 접촉하여 다양한 방열 경로로 열을 고정 프레임(460)에 전달시켜 방열시킬 수 있다. 상기 방열부(471)는 높은 열전도도를 갖는 금속, 세라믹 등의 재질로 이루어질 수 있다.
방열부(471)는 그 일면의 수직방향으로 돌출된 적어도 하나의 방열판(473)을 더 포함할 수 있다. 상기 방열판(473)은 사각형일 수 있고, 상기 형태로만 한정되는 것은 아니다. 상기 방열판(473)은 상기 방열부(471)와 동일한 재질로 이루어져 상기 방열부와 함께 일체화될 수 있다.
한편, 방열부(471)는 광원 유닛(450) 및 고정 프레임(460)을 모두 접촉하여 덮을 수 있는 구조라면 어떠한 형상이라도 좋다.고정 프레임(460), 광원 유닛(450) 및 방열 기구(470)의 구체적인 형상 및 결합 관계에 관해서 도면을 첨부하여 구체적으로 후술한다.
도 4는 도 3의 백라이트 어셈블리의 방열 경로를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 앞서 설명한 방열 기구(470)에 따라 다양해진 백라이트의 방열 경로를 설명하면 다음과 같다. 하기에 설명할 방열 경로는 제 1 경로 내지 제 4 경로를 포함할 수 있다. 제 1 경로는 도 4에서 보면 광원(451)의 좌측 일 수 있고, 실제로는 광원(451)의 후면 방향이다. 제 2 경로는 도 4에서 보면 광원(451)의 상측 일 수 있고, 실제로는 광원(451)의 상면 방향이다. 제 3 경로는 도 4에서 보면 광원(451)의 우측 일 수 있고, 실제로는 광원(451)의 전면 방향이다. 제 4 경로는 도4에서 보면 광원(451)의 하측 일 수 있고, 실제로는 광원(451)의 저면 방향이다.
제 1 경로에 있어서, 광원(451)에서 발생하는 열은 회로기판(452) 및 방열 부재(453)를 통해 고정 프레임(460)으로 전달되고, 고정 프레임(460)으로 전달된 열은 고정 프레임(460)과 접촉되는 바텀 케이스(440)로 전달되어 외부로 방출된다.
제 2 경로에 있어서, 광원(451)에서 발생하는 열은 광원(451)의 상면에 배치된 방열부(471)을 통해 고정 프레임(460)으로 전달되고, 고정 프레임(460)으로 전달된 열은 고정 프레임(460)과 접촉되는 바텀 케이스(440)로 전달되어 외부로 방출된다.
제 3 경로에 있어서, 광원(451)으로부터 발생하는 고온의 열은 광원(451)의 전면에 배치된 투광부(472)를 통해 방열부(471) 및 방열판(473)으로 전달되고, 방열부(471) 및 방열판(473)으로 전달된 열은 고정 프레임(460)으로 전달된다. 그 뒤 고정 프레임(460)으로 전달된 열은 고정 프레임(460)과 접촉되는 바텀 케이스(440)로 전달되어 외부로 방출된다.
제 4 경로에 있어서, 광원(451)으로부터 발생하는 고온의 열은 광원(451)의 저면에 배치된 방열부(471) 및 방열판(473)을 통해 고정 프레임(460)으로 전달되고, 고정 프레임(460)으로 전달된 열은 고정 프레임(460)과 접촉되는 바텀 케이스(440)로 전달되어 외부로 방출된다.
상기 방열 경로 외에도 도 4에는 도시되지 않았지만, 광원(451)으로부터 발생하는 고온의 열은 광원(451)의 측면을 감싸는 방열부(471)를 통해 고정 프레임(460)으로 전달되고, 고정 프레임(460)으로 전달된 열은 고정 프레임(460)과 접촉되는 바텀 케이스(440)로 전달되어 외부로 방출된다.
결국 광원(451)으로부터 발생한 고온의 열은 방열 기구(470)를 통해 모든 방향으로 확산되고, 상기 확산된 고온의 열은 고정 프레임(460)을 통해 외부로 방출된다. 즉, 방열 기구(470)로 인하여 상기 고온의 열은 금속 등과 접촉하는 면적이 늘어나게 되고, 이를 통해 광원(451)으로부터 발생되는 고온의 열이 다양한 방열 경로를 통해 외부로 보다 신속하고 효율적으로 방출된다.
한편, 상기 열이 전달되는 형태는 접촉하는 금속 면들 사이에서는 전도가 될 수 있고, 상기 전달된 열이 대류를 통하여 공기 중으로 방출될 수 있다. 물론, 고정 프레임(460), 광원 유닛(450) 및 방열 기구(470)의 결합간의 빈 공간에서도 대류를 통해 열이 전달될 수 있다.
이하, 도 5 내지 도 9b를 참조하여, 고정 프레임(460) 및 방열 기구(470)의 구체적인 결합 구조에 관해 설명한다.
실시예 1에 따른 고정 프레임과 방열 기구의 결합구조
실시예 1은 나사(465)를 이용하여 고정 프레임(460)과 방열 기구(470)를 결합하는 구조이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 고정 프레임과 방열 기구의 결합구조를 나타내는 분리 사시도이다. 도 6 은 본 발명의 실시예 1에 따른 방열 기구의 배면도이다. 도 7a 내지 도 7c는 도 5에 도시된 고정 프레임과 방열 기구의 결합 사시도이다.
먼저, 도 5를 참조하면, 고정 프레임(460)은 바텀 케이스(440)의 내측에 위치하는 수평부(461), 바텀 케이스(440)의 측벽부(442)와 평행한 수직부(462)를 포함한다. 상기 수평부(461)는 방열기구(470)의 방열판(473)이 안착되는 함몰부(463) 및 나사홈(464)을 구비할 수 있다.
수평부(461)는 바텀 케이스(440)의 바닥부(441)와 평행하게 배치되는 부분이다. 수직부(462)는 수평부(461)의 일단에서 수평부(461)와 수직방향으로 연장되는 부분이다. 여기서, 수평부(461) 및 수직부(462)는 편의상 사용하는 용어로서, 수평부(461) 및 수직부(462)가 반드시 수직을 이루어야 되는 것은 아니며, 수평부(461) 및 수직부(462)가 서로 연결되어 광원 유닛(450) 및 방열 기구(470)를 수납할 수 있는 구조라면 어떠한 형상으로도구성될 수 있다.
수직부(462)는 바텀 케이스(440)의 측벽부(442)와 평행하게 구성되고, 수평부(461)와 수직부(462)은 방열 효과 등을 고려하여 소정의 면적을 가질 수 있다.
수평부(461)는 그 상면에방열 기구(470)의 방열판(473)을 수납하는 함몰부(463)를 구비할 수 있다. 예를 들면, 함몰부(463)는 수평부(461)의 상면을 방열판(473)과 동일한 형상을 갖는 홈으로 형성될 수 있다.
또한, 수평부(461)는 수직방향으로 만입되어 나사(465)가 삽입될 수 있는 나사홈(464)을 구비할 수 있다.
도 3, 도 5 및 도 6을 참조하면, 방열 기구(470)는 방열부(471), 투광부(472), 방열판(473) 및 삽입홈(474)를 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 방열부(471)는 광원(451)과 도광판(420) 사이에 위치하며, 고정 프레임(460)의 수직부(462)와 평행하다. 상기 방열판(473)은 방열부(471)의 일단에 방열부(471)의 수직 방향으로 연장되어 형성될 수 있다.
방열부(471)는 광원 유닛(450)을 감쌀 수 있도록 돌출된 측벽을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 6에 개시된 바와 같이, 상기 돌출된 측벽은 투명부(471)를 포함하는 방열부(471)의 후면에 “ㄷ”자 형태로 돌출된 형상을 가질 수 있다. 도 7a 내지 도 7c에 개시된 바와 같이, 방열부(471)가 광원 유닛(450)에 결합된 경우, 상기 돌출된 측벽이 광원 유닛(450)을 주변을 둘러싸게 된다. 본 발명의 일예로서 상기 돌출된 측벽은 “ㄷ”자 형태로 개시되었지만, 상기 돌출된 측벽은 다양한 형태를 가질 수 있고, 넓이 및 길이 등도 변경될 수 있다.
투광부(472)는 광원(451)에서 방출된 광을 투과하기 위하여 광원의 패키지 보다 크거나 갖은 면적을 가질 수 있다. 또한, 투광부(472)는 광원의 패키지 형상과 동일한 형상을 갖는 것이 바람직하다.
방열판(473)은 고정 프레임(460)의 수평부(461)와 평행하며, 직사각형 형태이거나 도시되지 않았지만 더 큰 방열면적을 갖기 위하여 일반적인 히트 싱크에서 채용되는 방열 핀 형태일 수 있다. 상기 방열부(471)과 방열판(473)은 반드시 서로 수직을 이루어야 되는 것은 아니며, 고온의 열을 방출할 수 있고 고정 프레임(460)과 결합할 수 있는 구조라면 어떠한 형상이라도 좋다.
한편, 삽입홈(474)은 고정 프레임(460)과 방열부(471) 중 어느 하나에 배치될 수 있고, 나사홈(464)은 고정 프레임(460)과 방열부(471) 중 어느 하나에 배치될 수 있다. 상기의 예시에 따른 삽입홈(474)과 나사홈(464)의 위치는 일 예에 불과하고, 결합구조와 방열 효과를 고려하여 적절히 배치될 수 있다.
도 5와 도 6을 참조하여, 고정 프레임(460)과 방열 기구(470)의 조립 과정을 설명하면 다음과 같다. 나사(465)가 방열 기구(470)의 삽입홈(474)을 관통하여 고정 프레임(460)의 나사홈(464)에 진입되어 고정 프레임(460)과 방열판(473)을 상호 결합하여 고정시킨다. 방열판(473)은 고정 프레임(460)의 함몰부(463)에 안착되고, 방열부(471)는 고정 프레임(460)에 접촉된다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 방열 기구(470)는 함몰부(463)에 안착되고, 광원 유닛(450)의 회로 기판(452)과 고정 프레임(460)의 수평부(461)와 접촉된다.
도 7b에서 도시된 바와 같이, 방열 기구방열부(471) 후면에 “ㄷ”자 형태로 돌출된 측벽이 회로 기판(452)의 전면과 측면을 접촉하여 감싸고, 고정 프레임(460)의 수평부(461) 및 수직부(462)와 접촉된다.
도 7c에서 도시된 바와 같이, 방열부(471) 후면에 “ㄷ”자 형태로 돌출된 측벽이 회로 기판(452)의 전면, 측면 및 상면을 동시에 접촉하여 감싸고, 고정 프레임의 수평부(461) 및 수직부(462)와 접촉된다.
도 7a 내지 도 7c의 방열부(471) 구조는 일 예에 불과하고, 고정 프레임(460)과 방열 기구(470)의 결합력, 방열 효과 및 비용 등을 고려하여 다양한 형상으로 제작되어 광원 유닛(450) 및 고정 프레임(460)이 서로 결합될 수 있다.
실시예 2에 따른 고정 프레임과 방열 기구의 결합구조
실시예 2는 후크 결합의 예로 고정 프레임(460)에 도브테일 돌기를 형성하여 고정하는 구조이다. 이하, 실시예 1과 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략하고 실시예 1과 다른 구성요소를 중심으로 설명하기로 한다.
도 8은 본 발명의 실시예 2에 따른 고정 프레임과 방열 기구의 결합구조를 나타내는 분리 사시도이다. 도 9a은 도 8의 B-B’선을 따라 절단한 단면도이다. 도 9b는 도 8의 C-C’선을 따라 절단한 단면도이다.
실시예 2에서 방열기구(470)는 방열부(471)와 방열판(473)이 서로 분리될 수 있는 구조임을 전제로 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니면 실시예 1과 같이 방열부(471)과 방열판(473)은 일체로 형성될 수도 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 방열 기구(470)는 적어도 하나의 결합홈(475)을 구비하고, 고정 프레임(460)은 결합홈(475)에 삽입되는 결합부재(466)를 구비한다. 도시되지 않았지만, 고정 프레임(460)이 결합 홈을 구비할 수 있고 이와 대응하여 방열 기구(470)이 결합부재를 구비할 수 있다. 즉, 결합부재(466)는 고정 프레임(460)과 방열부(471) 중 어느 하나에 형성될 수 있고, 결합홈(475)는 고정 프레임(460)과 방열부(471) 중 다른 하나에 형성될 수 있다.
도 8에 도시된 결합부재(466)와 결합홈(475)는 일 예에 불과하고 방열 기구(470)와 고정 프레임(460)을 결합할 수 있는 구조라면 어떠한 위치와 형상으로도 변형될 수 있다.
결합부재(466)는 제 1 결합부재(467) 및 제 2 결합부재(468)을 포함할 수 있다. 제 1 결합부재(467)는 고정 프레임(460)의 수평부(461)의 일면으로부터 돌출되는 돌출부(467a)와, 돌출부(467a)의 적어도 일측으로부터 연장되어 형성되는 결합돌기(467b)를 구비한다. 제 1 결합부재(467)는 방열판(473)과 고정 프레임(460)의 수평부(461)을 결합한다.
제 2 결합부재(468)는 고정 프레임(460)의 수직부(462)의 일면으로부터 돌출되는 돌출부(468a)와, 돌출부(468a)의 적어도 일측으로부터 연장되어 형성되는 결합돌기(468b)를 구비한다. 제 2 결합부재(468)는 방열부(471)과 고정 프레임(460)의 수직부(462)를 결합한다.
결합부재(466)는 고정 프레임(460)을 절삭하여 형성할 수도 있으나, 이경우 부재 손실 및 절삭 가공이 곤란하여 제조비용이 상승한다. 따라서, 수평부(461)의 일면에 결합부재(466)의 형상을 형성하기 위한 금형(미도시)을 설치하고 수평부(461)의 타면을 펀칭하여 수평부(461)의 일면에 결합부재(466)를 형성할 수 있다. 이에 따라, 수평부(461)의 타면은 결합부재(466)와 대응되는 위치에 함몰부(미도시)를 구비할 수 있다.
결합홈(475)은 제 1 결합홈(476) 및 제 2 결합홈(477)을 포함할 수 있다. 제 1 결합홈(476)은 방열판(473)에 제 1 결합부재(467)가 삽입되는 제 1 삽입부(476a)가 형성되고, 상기 제 1 삽입부(476a)로부터 연장되어 제 1 결합돌기(467b)가 걸리는 제 1 결합홈부(476b)로 이루어진다.
제 2 결합홈(477)은 제 2 결합부재(468)가 삽입되며, 방열부(471) 후면에 “ㄷ”자 형태로 돌출된 측벽에 형성될 수 있다. 제 2 결합홈(477)은 상기 제 2 결합부재(468)의 제 2 돌출부(468a) 및 제 2 결합돌기(468b)를 감싸는 형태일 수 있다.
상호 결합되는 결합홈(475)과 결합부재(466)의 단면형상은 도브테일 형상, 절두 삼각형, 원형, 티자 형, 마름모 형상, 사다리꼴 중 하나의 형상으로 형성될 수 있다.
도 9a에 도시된 바와 같이, 고정 프레임(460)의 수직부(462)와 광원 유닛(450)은 방열 기구(470)의 방열부(471)의 돌출된 측벽에 감싸진다. 상기 수직부(462)와 방열부(471)는 제 2 결합부재(468) 및 제 2 결합홈(477)에 의하여 결합된다.
제 2 결합부재(468)의 제 2 돌출부(468a)와 제 2 결합돌기(468b)는 도브테일(dovetail) 형상을 가진다. 제 2 결합부재(468)의 단면이 도브테일 형상일 경우에 제 2 결합돌기(468b)는 테이퍼(taper) 구조로 형성될 수 있다.
도면에서 제 2 결합부재(468)의 상부면은 사각형 형태를 가지는 것으로 도시되어 있으나, 제 2 결합부재(468)의 상부면은 원형 형태를 가질 수도 있다. 또한, 제 2 결합부재(468)의 단면에 의하면 상부면이 평편한 구조를 가지는 것으로 도시하고 있지만, 실시예에 따라서는 곡선 형태를 가질 수도 있다. 제 2 결합부재(468) 중 제 2 결합 돌기(468b)의 단면은 원형 또는 일측이 직선으로 잘린 원형 구조를 가질 수도 있다. 또한, 제 2 결합 돌기(468b) 단면의 폭은 제 2돌출부(468a)의 단면의 폭보다는 크다. 그리고 제 2 결합 돌기(468b)의 상부면의 폭은 제 2결합홈(477)이 가지는 내부 폭들의 범위에 속하며 그 중 하나와 일치할 수 있다.
한편, 제 2 결합홈(477)의 내면은 테이퍼(taper)구조를 가져 제 2 결합부재(468)와 체결되도록 형성되어 있다.
도 9b에 도시된 바와 같이, 고정 프레임(460)의 수평부(461) 상에 방열 기구(470)의 방열판(473)이 접촉하여 안착된다. 상기 수평부(461)와 방열판(473)은 제 1 결합부재(467) 및 제 1 결합홈(476)에 의하여 결합된다.
제 1 결합부재(467)는 제 1삽입부(476a)에 삽입된 후, 상기 제 1결합홈(476)의 연장방향으로 슬라이딩하여 제 1 결합홈부(476b)에 맞물려 체결된다. 상세하게는, 제 1 결합부재(467)의 제 1 돌출부(467a)가 제 1 삽입부(476a)에 삽입된 후, 제 1 돌출부(467a)로부터 연장된 제 1 결합돌기(467b)가 제 1 결합홈부(476b)에 삽입되어 맞물리도록 제 1 돌출부(467a)를 제 1 결합홈(467)의 연장방향으로 슬라이딩한다.
앞서 언급한 바와 같이, 상기 결합부재(466)와 상기 결합홈(475)은 다양한 형태를 가질 수 있고, 넓이 및 길이 등도 결합구조의 결합력 및 방열 효과 등을 고려하여 원활하게 변경 가능하다.
실시예 3에 따른 고정 프레임과 방열 기구의 결합구조
도면에는 도시되지 않았지만, 방열 부재가 고정 프레임(460)과 방열기구(470) 사이에 개재되어 고정 프레임(460)에 방열 기구(470)를 고정시킬 수 있다.
예를 들면, 고정 프레임(460)의 수평부(461)와 방열 기구(470)의 방열판(473)사이에 방열 부재가 개재되거나 고정 프레임(460)의 수직부(462)와 방열 기구(470)의 방열부(471)에 방열 부재가 개재될 수 있다. 상기 방열 부재는 실시예 1 또는 실시예 1에 따른 고정 프레임(460)과 방열 기구(470)의 결합구조에 함께 사용될 수 있다. 상기 방열 부재는 열전도성 점착층 또는 그라파이트 시트를 포함하는 것이 바람직하다. 열전도성 점착층에서 사용되는 점착성 고분자 수지의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 당 기술 분야에서 점착제로 사용될 수 있는 수지를 사용할 수 있다. 예를 들어, 실리콘계, 아크릴계, 우레탄계 등의 점착성 고분자 수지를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 아크릴계 수지를 사용할 수 있다.
이상에서 설명된 백라이트 어셈블리 및 그를 포함하는 표시 장치의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명의 보호범위는 본 발명 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등예를 포함할 수 있다.
100 : 탑 케이스 200 : 액정패널
300 : 몰드 프레임 400 : 백라이트 어셈블리
410 : 광학시트 420 : 도광판
430 : 반사 시트 440 : 바텀 케이스
441 : 바닥부 442 : 측벽부
443 : 수납부 450 : 광원 모듈
451 : 광원 452 : 회로기판
453 : 방열 부재 460 : 고정 프레임
461 : 수평부 462 : 수직부
463 : 함몰부 464 : 나사홈
465 : 나사 466 : 결합부재
467 : 제 1 결합부재 467a : 제 1 돌출부
467b : 제 1 결합돌기 468 : 제 2 결합부재
468a : 제 2 돌출부 468b : 제 2 결합돌기
470 : 방열 기구 471 : 방열부
472 : 투광부 473 : 방열판
474 : 삽입홈 475 : 결합홈
476 : 제 1 결합홈 476a : 제 1 삽입부
476b : 제 1 결합홈부 477 : 제 2 결합홈

Claims (11)

  1. 광원;
    상기 광원이 배치된 회로기판;
    상기 광원으로부터 방출된 광을 일면으로 입사받아 타면으로 출사하는 도광판;
    상기 도광판을 수용하는 바텀 케이스;
    상기 바텀 케이스와 결합되고 회로기판을 고정시키는 고정 프레임; 및
    상기 광원과 상기 도광판 사이에 배치되고 광을 투과시키는 투광부를 포함하는 방열 기구를 포함하는 백라이트 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 방열 기구는 상기 투광부를 고정하고 상기 고정 프레임 및 상기 바텀 케이스 중 적어도 하나에 결합되어 광원에서 발생한 열을 방출하는 방열부를 더 포함하는 백라이트 어셈블리.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 방열부는 그 일면의 수직방향으로 돌출된 적어도 하나의 방열판을 더 포함하는 백라이트 어셈블리.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 고정 프레임과 상기 방열부 중 어느 하나에 배치된 결합부재; 및
    상기 고정 프레임과 상기 방열부 중 다른 하나에 배치된 결합홈을 더 포함하는 백라이트 어셈블리.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 결합부재는 돌출부; 및
    상기 돌출부의 적어도 일측으로부터 연장된 결합돌기를 포함하고,
    상기 결합홈은 상기 결합부재가 체결시 삽입되는 삽입부; 및
    상기 결합부재가 슬라이딩되어 체결되는 결합홈부를 포함하는 백라이트 어셈블리.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 고정 프레임과 상기 방열부 중 어느 하나에 배치된 결합홈;
    상기 고정 프레임과 상기 방열부 중 어느 하나에 배치된 나사홈; 및
    상기 결합홈을 관통하면서 상기 나사홈에 진입되어 상기 고정 프레임과 상기 방열부가 상호 결합 고정되도록 하는 나사를 더 포함하는 백라이트 어셈블리.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 방열기구는 상기 회로기판, 상기 광원, 고정 프레임 및 바텀 케이스 중 적어도 하나를 접촉하는 백라이트 어셈블리.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정 프레임과 상기 방열부 사이에 개재되는 방열 부재를 더 포함하는 백라이트 어셈블리.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정 프레임은 금속 방열판인 백라이트 어셈블리.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 도광판은 모따기한 모서리부를 적어도 하나 이상 포함하며, 상기 모서리부에 상기 광이 입사되는 백라이트 어셈블리.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 바텀 케이스는 상기 고정 프레임의 수납을 위해 함몰된 수납부를 구비하는 백라이트 어셈블리.
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