KR20160090196A - 유기전계발광 표시장치, 그리고 이를 구비한 디스플레이 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 유기전계발광 표시장치 및 이를 구비한 디스플레이 장치는 구동회로기판의 후방에 방열부재를 구비하여 회로부품에서 발생한 열을 유기전계발광 표시장치가 아닌 외부 방향으로 방열 시키는 것을 특징으로 한다.
이에 의하면, 유기전계발광 표시장치로의 열의 전달이 방지되어 유기발광다이오드의 수명이 증가된다.

Description

유기전계발광 표시장치, 그리고 이를 구비한 디스플레이 장치{ORGANIC LIGHT EMITTING DISPLAY DEVICE AND DISPLAY APPARATUS HAVING THE SAME}

본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유기전계발광 표시장치 및 이를 디스플레이 패널로 이용한 디스플레이 장치에 관한 것이다.

최근 정보 디스플레이에 관한 관심이 고조되고 휴대가 가능한 정보매체를 이용하려는 요구가 높아지면서 기존의 표시장치인 브라운관(Cathode Ray Tube; CRT)을 대체하는 경량 박형 평판표시장치(Flat Panel Display; FPD)에 대한 연구 및 상업화가 중점적으로 이루어지고 있다.

이러한 평판표시장치 분야에서, 지금까지는 가볍고 전력소모가 적은 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device; LCD)가 가장 주목받는 디스플레이 장치였지만, 액정표시장치는 발광소자가 아니라 수광소자이며 밝기, 명암비(contrast ratio) 및 시야각 등에 단점이 있기 때문에 이러한 단점을 극복할 수 있는 새로운 디스플레이 장치에 대한 개발이 활발하게 전개되고 있다.

새로운 디스플레이 장치 중 하나인 유기전계발광 표시장치는 자체 발광형이기 때문에 액정표시장치에 비해 시야각과 명암비 등이 우수하다. 또한, 백라이트(backlight)가 필요하지 않기 때문에 경량 박형이 가능하고, 소비전력 측면에서도 유리하다. 그리고, 직류 저전압 구동이 가능하고 응답속도가 빠르다는 장점이 있다.

이하, 유기전계발광 표시장치의 기본적인 구조 및 동작 특성에 대해서 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 일반적인 유기발광다이오드의 발광원리를 설명하는 다이어그램이다.

일반적으로 유기전계발광 표시장치는 도 1과 같이, 유기발광다이오드를 구비한다.

이때, 유기발광다이오드는 화소전극인 양극(anode)(18)과 공통전극인 음극(cathode)(28) 및 이들 사이에 형성된 유기층(30a, 30b, 30c, 30d, 30e)을 구비한다.

그리고, 유기층(30a, 30b, 30c, 30d, 30e)은 정공수송층(Hole Transport Layer; HTL)(30b)과 전자수송층(Electron Transport Layer; ETL)(30d) 및 정공수송층(30b)과 전자수송층(30d) 사이에 개재된 발광층(Emission Layer; EML)(30c)을 포함한다.

이때, 발광 효율을 향상시키기 위해서 양극(18)과 정공수송층(30b) 사이에 정공주입층(Hole Injection Layer; HIL)(30a)이 개재되며, 음극(28)과 전자수송층(30d) 사이에 전자주입층(Electron Injection Layer; EIL)(30e)이 개재된다.

이렇게 구성되는 유기발광다이오드는 양극(18)과 음극(28)에 각각 양(+)과 음(-)의 전압이 인가되면, 정공수송층(30b)을 통과한 정공과 전자수송층(30d)을 통과한 전자가 발광층(30c)으로 이동되어 엑시톤(exciton)을 형성하고, 그 엑시톤이 여기상태(excited state)에서 기저상태, 즉 안정한 상태(stable state)로 천이될 때 빛이 발생된다.

유기전계발광 표시장치는 전술한 구조의 유기발광다이오드를 가지는 서브-화소를 매트릭스 형태로 배열하여 유기발광패널을 구성하고, 서브-화소들을 데이터전압과 스캔전압으로 선택적으로 제어함으로써 화상을 표시한다.

이때, 유기전계발광 표시장치는 수동 매트릭스(passive matrix) 방식 또는 스위칭소자로써 박막 트랜지스터를 이용하는 능동 매트릭스(active matrix) 방식으로 나뉘어진다. 이 중 능동 매트릭스 방식은 능동소자인 박막 트랜지스터를 선택적으로 턴-온(turn on)시켜 서브-화소를 선택하고 스토리지 커패시터에 유지되는 전압으로 서브-화소의 발광을 유지한다.

이렇게 구성되는 일반적인 유기전계발광 표시장치는 유기발광패널의 후방에 백 커버(back cover) 및 구동회로기판이 구비된다.

유기발광패널은 그 자체가 히트소스(heat source)로서 작용하여, 영상 표시를 수행함에 따라 발열되어 온도가 상승하게 된다.

또한, 구동회로기판도 히트소스로서 작용하며, 다수의 회로부품들이 실장된 컨트롤보드의 발열이 상당하다. 이에 회로부품의 방열을 위해 구동회로기판과 백 커버 사이에 전도를 도와주는 방열 패드(thermal pad)나 그라파이트 시트(graphite sheet)를 부착한다.

그러나, 컨트롤보드에서 발생된 열은 전방에 위치하는 유기발광패널에 전달되어, 컨트롤보드 전방에 위치하는 유기발광패널 부분의 온도가 다른 부분에 비해 더욱 상승한다. 이에 따라, 컨트롤보드 전방에 위치하는 유기발광패널 부분의 열화가 가속화되어 핫스팟(hot spot)이 유발된다. 또한, 유기발광패널의 열화로 유기발광다이오드의 수명이 줄어든다.

다른 방법으로 구동회로기판과 백 커버 사이의 공간을 충분히 주어 열이 덜 전달되도록 설계할 수 있으나, 이 경우 제품 전체의 두께가 두꺼워지는 한계가 존재한다.

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 구동회로기판에서 발생된 열을 효과적으로 방열할 수 있는 유기전계발광 표시장치 및 이를 구비한 디스플레이 장치를 제공하는데 목적이 있다.

기타, 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 후술되는 발명의 구성 및 특허청구범위에서 설명될 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광 표시장치 및 이를 구비한 디스플레이 장치는 구동회로기판의 후방에 방열부재를 구비하여 회로부품에서 발생한 열을 유기전계발광 표시장치가 아닌 외부 방향으로 방열 시키는 것을 특징으로 한다.

이를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광 표시장치 및 이를 구비한 디스플레이 장치는 유기발광패널의 배면에 배치되는 구동회로기판과 구동회로기판의 배면에 실장되는 다수의 회로부품들 및 다수의 회로부품들을 커버하며, 회로부품의 배면에 부착되는 방열부재를 포함하여 구성될 수 있다.

이때, 방열부재는 증기 챔버(Vapor Chamber; VC)와 열전소자(Thermoelectric Cooler; TEC) 및 방열 수지층으로 구성될 수 있다.

이때, 방열 수지층은 고분자 수지 내에 알루미나 또는 구리입자 충전제(filler)가 채워져 구성될 수 있다.

방열부재는 히트 싱크(heat sink) 및 방열 패드(thermal pad)로 구성될 수 있다.

방열부재는 히트 파이프(heat pipe)나 VC, 히트 싱크 및 방열 패드로 구성될 수 있다.

방열부재는 TEC와 히트 파이프 및 방열 패드로 구성될 수 있다.

방열부재는 TEC와 VC 및 방열 패드로 구성될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광 표시장치 및 이를 구비한 디스플레이 장치는 유기발광다이오드의 수명에 영향을 주는 회로부품의 열을 유기전계발광 표시장치가 아닌 외부 방향으로 방열 시켜 그 영향을 최소화하는 것을 특징으로 한다.

이에 따라 구동회로기판에 대한 우수한 방열 효과를 달성할 수 있게 되며, 또한 유기발광다이오드의 수명 증가에 따른 신뢰성 향상의 효과를 가진다. 즉, 유기발광패널의 온도가 1℃ 상승할 경우 수명이 10%나 줄어들기 때문에 본 발명에 따르면 신뢰성 측면에서 유리하다.

도 1은 일반적인 유기발광다이오드의 발광원리를 설명하는 다이어그램.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계발광 표시장치의 단면 구조를 예시적으로 보여주는 도면.
도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 유기전계발광 표시장치의 배면 구조를 개략적으로 보여주는 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계발광 표시장치를 예시적으로 보여주는 블록도.
도 5는 유기전계발광 표시장치의 서브-화소에 대한 회로 구성을 보여주는 예시도.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 방열부재의 구성을 예시적으로 보여주는 단면도.
도 7은 도 6에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 방열부재에 있어, 방열 수지층의 구조를 예시적으로 보여주는 도면.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 방열부재의 구성을 예시적으로 보여주는 단면도.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 방열부재의 구성을 예시적으로 보여주는 단면도.
도 10은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 방열부재의 구성을 예시적으로 보여주는 단면도.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 방열부재의 구성을 예시적으로 보여주는 단면도.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 유기전계발광 표시장치 및 이를 구비한 디스플레이 장치의 바람직한 실시예를 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

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. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장될 수 있다.

소자(element) 또는 층이 다른 소자 또는 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않는 것을 나타낸다.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below, 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.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 따라서 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprise)" 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.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계발광 표시장치의 단면 구조를 예시적으로 보여주는 도면이다.

도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 유기전계발광 표시장치의 배면 구조를 개략적으로 보여주는 도면이다.

그리고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계발광 표시장치를 예시적으로 보여주는 블록도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유기전계발광 표시장치는 유기발광패널(110), 백 커버(120), 구동회로기판(140) 및 방열부재(150)를 포함할 수 있다.

유기발광패널(110)은 후술하겠지만, 영상을 표시하는 표시패널로서, 매트릭스 형태로 배치된 화소를 구비한다.

유기발광패널(110)은 다양한 형태로 구성될 수 있다. 예를 들면, 박막 트랜지스터가 형성된 어레이 기판 방향으로 빛이 출사되는 배면 발광(bottom emission) 방식이나 어레이 기판과 마주하는 대향기판 방향으로 빛이 출사되는 전면 발광(top emission) 방식이 사용될 수 있다. 또한, 박막 트랜지스터와 유기발광다이오드가 동일한 어레이 기판에 형성되거나 박막 트랜지스터와 유기발광다이오드가 서로 다른 기판에 형성될 수 있다.

이러한 유기전계발광 표시장치는 구동부를 포함할 수 있다.

즉, 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유기전계발광 표시장치에는 영상처리부(115), 데이터변환부(114), 타이밍제어부(113), 데이터구동부(112), 게이트구동부(111) 및 유기발광패널(110)이 포함될 수 있다.

영상처리부(115)는 RGB 데이터신호(RGB)를 이용하여 평균화상레벨에 따라 최대 휘도를 구현하도록 감마전압을 설정하는 등 다양한 영상처리를 수행한 후 RGB 데이터신호(RGB)를 출력한다. 영상처리부(115)는 RGB 데이터신호(RGB)는 물론 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(DES) 및 클럭신호(CLK) 중 하나 이상을 포함하는 구동신호를 출력한다.

타이밍제어부(113)는 영상처리부(115) 또는 데이터변환부(114)로부터 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(DES) 및 클럭신호(CLK) 중 하나 이상을 포함하는 구동신호를 공급받는다. 타이밍제어부(113)는 구동신호에 기초하여 게이트구동부(111)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호(GCS)와 데이터구동부(112)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어신호(DCS)를 출력한다.

타이밍제어부(113)는 게이트 타이밍 제어신호(GCS)와 데이터 타이밍 제어신호(DCS)에 대응하여 데이터신호(DATA)를 출력한다.

데이터구동부(112)는 타이밍제어부(113)로부터 공급된 데이터 타이밍 제어신호(DCS)에 응답하여 타이밍제어부(113)로부터 공급되는 데이터신호(DATA)를 샘플링하고 래치(latch)하여 감마 기준전압으로 변환하여 출력한다. 데이터구동부(112)는 데이터라인들(DL1 ~ DLm)을 통해 변환된 데이터신호(DATA)를 출력한다. 데이터구동부(112)는 IC(Integrated Circuit) 형태로 형성된다.

게이트구동부(111)는 타이밍제어부(113)로부터 공급된 게이트 타이밍 제어신호(GCS)에 응답하여 게이트전압의 레벨을 시프트 시키면서 게이트신호를 출력한다. 게이트구동부(111)는 게이트라인들(GL1 ~ GLn)을 통해 게이트신호를 출력한다. 게이트구동부(111)는 IC 형태로 형성되거나 유기발광패널(150)에 게이트-인-패널(Gate In Panel; GIP) 방식으로 형성된다.

유기발광패널(110)은 일 예로, 적색 서브-화소(SPr), 녹색 서브-화소(SPg) 및 청색 서브-화소(SPb)를 포함하는 서브-화소 구조로 구현될 수 있다. 즉, 하나의 화소(P)는 RGB 서브-화소(SPr, SPg, SPb)로 이루어진다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 백색 서브-화소를 포함할 수도 있다.

도 5는 유기전계발광 표시장치의 서브-화소에 대한 회로 구성을 보여주는 예시도이다.

이때, 도 5에 도시된 서브-화소는 스위칭 트랜지스터, 구동 트랜지스터, 커패시터 및 유기발광다이오드를 포함하는 2T(Transistor)1C(Capacitor) 구조로 구성된 경우를 예를 들고 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 보상회로가 추가된 경우에는 3T1C, 4T2C, 5T2C 등 다양하게 구성될 수 있다.

도 5를 참조하면, 유기전계발광 표시장치는 제 1 방향으로 배열된 게이트라인(GL) 및 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 서로 이격하여 배열된 데이터라인(DL)과 구동 전원라인(VDDL)에 의해 서브-화소영역이 정의된다.

하나의 서브-화소에는 스위칭 트랜지스터(SW), 구동 트랜지스터(DR), 커패시터(Cst), 보상회로(CC) 및 유기발광다이오드(OLED)가 포함될 수 있다.

유기발광다이오드(OLED)는 구동 트랜지스터(DR)에 의해 형성된 구동 전류에 따라 빛을 발광하도록 동작한다.

스위칭 트랜지스터(SW)는 게이트라인(GL)을 통해 공급된 게이트신호에 응답하여 데이터라인(DL)을 통해 공급되는 데이터신호가 커패시터(Cst)에 데이터전압으로 저장되도록 스위칭 동작한다.

구동 트랜지스터(DR)는 커패시터(Cst)에 저장된 데이터전압에 따라 구동 전원라인(VDDL)과 그라운드배선(GND) 사이로 구동 전류가 흐르도록 동작한다.

보상회로(CC)는 구동 트랜지스터(DR)의 문턱전압 등을 보상한다. 보상회로(CC)는 하나 이상의 트랜지스터와 커패시터로 구성될 수 있다. 보상회로(CC)의 구성은 매우 다양한바 이에 대한 구체적인 예시 및 설명은 생략한다.

다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 위와 같은 서브-화소 구조를 갖는 유기발광패널(110)은 접착부재(미도시)를 통해 백 커버(120)에 부착될 수 있다. 접착부재로는 양면 테이프가 사용될 수 있는데, 이에 한정되는 것은 아니다.

백 커버(120)는 유기발광패널(110)을 후방에서 지지하고 보호하는 기능을 한다. 이와 같은 기능을 구현하기 위해, 백 커버(120)는 내구성이 높은 재질로 구성될 수 있다. 예를 들면, 복합(composite)소재로서, CFRP(carbon fiber reinforced plastic) 등과 같은 섬유강화플라스틱(fiber reinforced plastic) 소재가 사용될 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다.

참고로, 본 명세서에서 사용되는 "전방 또는 전면"과 "후방 또는 배면"은 디스플레이 장치의 유기발광패널(110)을 기준으로 하여, 유기발광패널(110)을 향하고 있는 방향을 "전방"으로 지칭하고, 유기발광패널(110)을 향하는 각 부재의 일면은 "전면"으로 지칭하며, 세트(set)를 향하고 있는 방향을 "후방"으로 지칭하고, 세트를 향하는 각 부재의 일면은 "배면"으로 지칭한다.

전술한 백 커버(120)의 배면에는 유기발광패널(110)을 구동하는 구동회로기판(140)이 배치된다. 구동회로기판(140)은 컨트롤보드를 포함할 수 있다.

컨트롤보드에는 타이밍컨트롤러(timing controller)와 같은 회로부품(145)들이 실장되어 있다. 컨트롤보드는 소스구동보드(미도시)와 게이트구동보드(미도시)를 구동하는 신호들을 생성하고, 이들 신호를 소스구동보드와 게이트구동보드에 출력한다.

소스구동보드와 게이트구동보드는 입력된 신호에 따라 구동신호를 생성하고, 이를 유기발광패널(110)의 대응되는 패드에 출력한다.

백 커버(120)와 구동회로기판(140) 사이에는 방열 패드(thermal pad)(146)나 그라파이트 시트(graphite sheet)가 구비될 수 있다. 방열 패드(146)는 백 커버(120)의 배면에 부착되며, 평면적으로 구동회로기판(140)을 커버할 수 있을 정도의 크기를 가질 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 방열 패드(146)는 특정 고온소자에 대응할 수 있는 정도의 크기를 가질 수 있다.

이때, 본 발명의 실시예에 따른 유기전계발광 표시장치는 구동회로기판(140)에서 발생하는 열을 효과적으로 방열하기 위해, 회로부품(145)들의 배면에 부착되는 방열부재(150)를 구비할 수 있다.

유기전계발광 표시장치가 구동되면 회로부품(145)에서 발생하는 열이 전도, 대류 그리고 복사를 통해 유기발광패널(110)까지 전달되는데, 이 열로 인해 유기발광다이오드의 수명이 단축된다.

이에 본 발명에서는 열전달 및 냉각 기능을 구현할 수 있는 방열부재(150)를 회로부품(145)들의 배면에 부착함으로써 회로부품(145)들의 온도를 낮추는 동시에 유기발광다이오드의 수명을 증가시키는 것을 특징으로 한다.

방열부재(150)는 히트소스(heat source)인 회로부품(145)들이 실장된 구동회로기판(140)에 대응하여 배치될 수 있다.

방열부재(150)는 평면적으로 회로부품(145)들을 커버할 수 있을 정도의 크기를 가질 수 있다. 예를 들면, 방열부재(150)는 구동회로기판(140)이 백 커버(120)에 부착되는 전체 면적보다 작으며, 컨트롤보드의 면적 이하로 구성될 수 있다.

이와 같이 구동회로기판(140)의 후방에 방열부재(150)를 구비함에 따라, 구동회로기판(140)에서 전방으로 발산되는 열이 감소되어 유기발광패널(110)의 온도 상승을 억제할 수 있다.

이와 관련하여, 도 2를 참조하면, 구동회로기판(140)의 회로부품(145)들에서 발생된 열은 방열부재(150)에 의해 후방으로 전달되는 동시에 평면적으로 외부 방향으로 분산된다. 이에 따라, 구동회로기판(140) 전방의 유기발광패널(110) 부분으로 전달되는 열은 종래에 비해 상당 수준 감소될 수 있다. 또한, 일부의 열이 전달되더라도 백 커버(120)와 구동회로기판(140) 사이에 구비된 방열 패드(146)에 의해 현저하게 감소된다. 이에 따라 종래에 비해 방열 패드(146)의 두께뿐만 아니라 백 커버(120)와 구동회로기판(140) 사이의 공간도 줄일 수 있다.

또한, 이러한 방열부재(150)로 인해 방열 패드(146)를 제거할 수도 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 방열부재의 구성에 대해서 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 방열부재의 구성을 예시적으로 보여주는 단면도로서, 방열부재가 위치하는 유기전계발광 표시장치의 배면 일부를 보여주고 있다.

그리고, 도 7은 도 6에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 방열부재에 있어, 방열 수지층의 구조를 예시적으로 보여주는 도면이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 방열부재(150)는 회로부품(145)들이 실장된 구동회로기판(140)의 배면에 대응하여 배치될 수 있다.

전술한 바와 같이 방열부재(150)는 히트소스인 회로부품(145)들의 배면에 부착되어 회로부품(145)들의 온도를 낮추는 동시에 유기발광다이오드의 수명을 증가시키는 것을 특징으로 한다.

방열부재(150)는 평면적으로 회로부품(145)들을 커버할 수 있을 정도의 크기를 가질 수 있다. 예를 들면, 방열부재(150)는 구동회로기판(140)이 백 커버(미도시)에 부착되는 전체 면적보다 작게 구성될 수 있다.

이러한 방열부재(150)는 증기 챔버(Vapor Chamber; VC)(151)의 베이스와 열전소자(Thermoelectric Cooler; TEC)(152) 및 방열 수지층(153)으로 구성될 수 있다.

이때, 증기 챔버(151)와 열전소자(152) 및 방열 수지층(153)은 구동회로기판(140)의 배면에서 외부 방향으로 순서대로 배치될 수 있다.

얇은 판형을 가지는 증기 챔버(151)는 액화, 기화 작용을 통하여 내부 액체의 상태가 계속 변하면서 순환을 반복하는 냉각 장치이다. 즉, 증기 챔버(151)는 열을 받은 내부의 액체가 액체 → 기체 → 액체로 순환하며 발열체의 열을 빠르게 전달한다.

이와 같이 회로부품(145)들 표면에 고 열전도도 장치인 증기 챔버(151)를 부착하여 회로부품(145)들에서 발생하는 열을 빠른 속도로 흡수한다.

이렇게 흡수된 열은 증기 챔버(151)에 부착된 열전소자(152)를 통해 냉각된다.

열전소자(152)는 펠티어 효과(Peltier effect)를 이용하여 냉각을 시키는 장치로 하나의 시스템 내에 흡열과 발열 반응이 동시에 일어난다.

펠티어 효과는 두 개의 서로 다른 금속을 붙여 놓고 전기를 가하면, 두 금속 사이에 에너지 흐름의 불연속 현상이 발생하여 결과적으로 기전력이 발생한다. 이 기전력에 의해 한쪽 금속은 차가운 상태가 되고 다른 한쪽 금속은 차가워진 금속이 열을 빼앗긴 만큼 열을 발생시키게 된다.

이와 같이 열전소자(152)의 특성상 흡열부에서 흡수한 열을 발열부로 보내주기 때문에 발열부의 온도를 낮추기 위해 열전소자(152)에 방열 수지층(153)을 도포한다.

방열 수지층(153)은 도 7을 참조하면, 고분자 수지(153a) 내에 알루미나 또는 구리입자 충전제(filler)(153b)를 채운 것으로 열전도도와 표면적을 증가시켜 방열 능력을 향상시킨다.

이때, 방열 수지층(153)은 도포된 상태에서 경화되어 방열 성능을 높이는 물질로, 두 물체 표면의 빈 공간을 제거하여 열전도도를 높이는 열전도 소재(Thermal Interface Material; TIM)와는 다르다.

이렇게 구성된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 방열부재(150)에 의하면, 회로부품(145)들에서 발생하는 열은 고 열전도도 장치인 증기 챔버(151)를 통해 빠른 속도로 외부 방향으로 전달된다.

이때, 증기 챔버(151)에 부착된 열전소자(152)는 전달된 열을 흡수하여 열전소자(152)의 냉각면 반대편, 즉 발열부로 이동시킨다. 발열부로 이동한 열은 열전소자(152)에 도포된 방열 수지층(153)을 통해 외부로 방열 된다.

이에 따라 구동회로기판(140)에 대한 우수한 방열 효과를 달성할 수 있게 되며, 또한 유기발광다이오드의 수명 증가에 따른 신뢰성 향상의 효과를 가진다. 즉, 유기발광패널의 온도가 1℃ 상승할 경우 수명이 10%나 줄어들기 때문에 본 발명에 따르면 신뢰성 측면에서 유리하다.

도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 방열부재의 구성을 예시적으로 보여주는 단면도로서, 방열부재가 위치하는 유기전계발광 표시장치의 배면 일부를 보여주고 있다.

이때, 도 8은 유기전계발광 표시장치의 외측에 세트(set)가 결합되어 디스플레이 장치를 구성하는 경우를 예로 들어 보여주고 있다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 방열부재(250)는 회로부품(245)들이 실장된 구동회로기판(240)의 배면에 대응하여 배치될 수 있다.

전술한 바와 같이 방열부재(250)는 평면적으로 회로부품(245)들을 커버할 수 있을 정도의 크기를 가질 수 있다. 예를 들면, 방열부재(250)는 구동회로기판(240)이 백 커버(미도시)에 부착되는 전체 면적보다 작게 구성될 수 있다.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 방열부재(250)는 히트 싱크(heat sink)(254) 및 방열 패드(thermal pad)(255)로 구성될 수 있다.

이때, 히트 싱크(254) 및 방열 패드(255)는 구동회로기판(240)의 배면에서 외부 방향으로 순서대로 배치되며, 방열 패드(255)는 세트(260)에 부착될 수 있다.

넓은 금속판인 히트 싱크(254)는 전자부품이나 소자로부터 열을 흡수하여 외부로 방출시키기 위한 냉각장치에 해당하며, 회로부품(245)들 위에 부착되어 표면적을 넓혀 방열 효과를 개선하게 됩니다.

히트 싱크(254)와 세트(260) 사이에는 히트 싱크(254)에 흡수된 열을 세트(260)로 전달하는 동시에 충격을 흡수하기 위한 방열 패드(255)가 배치될 수 있다.

이렇게 구성된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 방열부재(250)에 의하면, 회로부품(245)들에서 발생하는 열은 히트 싱크(254)에 의해 유기발광패널보다 세트(260)쪽으로 전달됨에 따라 유기발광패널에 미치는 영향을 최소화할 수 있다. 즉, 열 평형에 도달하기 전에 전도로 인한 열 전달이 기존보다 세트(260)쪽으로 더 많이 이루어질 수 있다.

도 9a 및 도 9b는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 방열부재의 구성을 예시적으로 보여주는 단면도이다.

이때, 도 9b에 도시된 방열부재는 히트 파이프(heat pipe) 대신에 증기 챔버를 사용한 것을 제외하고는 실질적으로 도 9a에 도시된 방열부재의 동일한 구성으로 이루어져 있다.

도 9a 및 도 9b를 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 방열부재(350', 350")는 회로부품(345)들이 실장된 구동회로기판(340)의 배면에 대응하여 배치될 수 있다.

방열부재(350', 350")는 평면적으로 회로부품(345)들을 커버할 수 있을 정도의 크기를 가질 수 있다. 예를 들면, 방열부재(350', 350")는 구동회로기판(340)이 백 커버(미도시)에 부착되는 전체 면적보다 작게 구성될 수 있다.

본 발명의 제 3 실시예에 따른 방열부재(350', 350")는 히트 파이프(356)나 증기 챔버(351), 히트 싱크(354) 및 방열 패드(355)로 구성될 수 있다.

이때, 히트 파이프(356)나 증기 챔버(351), 히트 싱크(354) 및 방열 패드(355)는 구동회로기판(340)의 배면에서 외부 방향으로 순서대로 배치되며, 방열 패드(355)는 세트(360)에 부착될 수 있다.

히트 파이프(356)나 전술한 증기 챔버(351)는 모두 고 열전도도 장치이다.

히트 파이프(356)는 1차원적 직선방향의 열전도도를 가지는 반면, 증기 챔버(351)는 2차원적 방향의 열전도도를 가진다.

히트 파이프(356)는 구조가 간단하고 작은 온도차로 대량의 열 수송을 할 수 있으며, 다음과 같은 열전도 원리로 작동한다. 히트 파이프(356)에 충진된 작동액이 외부에서 열을 흡수하여 기화한다. 이후, 작동액의 증기가 파이프 내를 열 수송한다. 열을 방출한 작동액은 응축되어 다시 액화된다. 이후 작동액은 파이프 내벽을 따라 수열부(고온부)에 환류 되며, 이상의 작용이 반복된다.

이러한 히트 파이프(356)나 증기 챔버(351)는 회로부품(345)들 배면에 부착되어 회로부품(345)들로부터 발생하는 열을 히트 싱크(354)로 모으는 역할을 한다.

히트 싱크(354)에 모인 열은 전술한 본 발명의 제 2 실시예와 유사하게 방열 패드(355)에 의해 세트(360)를 통해 외부로 방출되며, 이에 따라 방열 효과가 개선된다. 즉, 회로부품(345)들에서 발생하는 열은 히트 파이프(356)나 증기 챔버(351)를 통해 히트 싱크(354)에 의해 모아지며, 방열 패드(355)에 의해 세트(360)를 통해 외부로 방출된다.

이에 따라 유기발광패널보다 세트(360)쪽으로 열이 전달됨에 따라 유기발광패널에 미치는 영향을 최소화할 수 있다. 특히, 본 발명의 제 3 실시예의 경우에는 전술한 본 발명의 제 2 실시예에 비해 히트 파이프(356)나 증기 챔버(351)를 더 구비함에 따라 방열 효과가 더 개선된다.

도 10은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 방열부재의 구성을 예시적으로 보여주는 단면도이다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 방열부재(450)는 회로부품(445)들이 실장된 구동회로기판(440)의 배면에 대응하여 배치될 수 있다.

방열부재(450)는 평면적으로 회로부품(445)들을 커버할 수 있을 정도의 크기를 가질 수 있다. 예를 들면, 방열부재(450)는 구동회로기판(440)이 백 커버(미도시)에 부착되는 전체 면적보다 작게 구성될 수 있다.

본 발명의 제 4 실시예에 따른 방열부재(450)는 열전소자(452)와 히트 파이프(456) 및 방열 패드(455)로 구성될 수 있다.

이때, 열전소자(452)와 히트 파이프(456) 및 방열 패드(455)는 구동회로기판(440)의 배면에서 외부 방향으로 순서대로 배치되며, 방열 패드(455)는 세트(460)에 부착될 수 있다.

전술한 바와 같이 열전소자(452)는 펠티어 효과를 이용하여 냉각을 시키는 장치로 하나의 시스템 내에 흡열과 발열 반응이 동시에 일어난다.

이때, 본 발명의 제 4 실시예의 경우는 열전소자(452)를 이용하여 회로부품(445)들을 직접적으로 냉각시켜 주며, 흡수한 열은 반대쪽 면의 히트 파이프(456)와 방열 패드(455)로 전달한다.

히트 파이프(456)는 1차원적 직선방향의 열전도도를 가지는 고 열전도도 장치이다.

히트 파이프(456)는 열전소자(452)를 통해 전달된 열을 방열 패드(455)로 모으는 역할을 한다.

이와 같이 회로부품(445)들에서 발생하는 열은 열전소자(452)에 의해 냉각되는 동시에 열전소자(452)의 발열부에 전달된 열은 히트 파이프(456)와 방열 패드(455)에 의해 세트(460)를 통해 외부로 방출된다.

이에 따라 유기발광패널보다 세트(460)쪽으로 열이 전달됨에 따라 유기발광패널에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.

도 11a 및 도 11b는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 방열부재의 구성을 예시적으로 보여주는 단면도이다.

이때, 도 11a 및 도 11b에 도시된 방열부재는 증기 챔버와 열전소자의 배치 순서를 제외하고는 실질적으로 동일한 구성으로 이루어져 있다.

도 11a 및 도 11b를 참조하면, 본 발명의 제 5 실시예에 따른 방열부재(550', 550")는 회로부품(545)들이 실장된 구동회로기판(540)의 배면에 대응하여 배치될 수 있다.

방열부재(550', 550")는 평면적으로 회로부품(545)들을 커버할 수 있을 정도의 크기를 가질 수 있다. 예를 들면, 방열부재(550', 550")는 구동회로기판(540)이 백 커버(미도시)에 부착되는 전체 면적보다 작게 구성될 수 있다.

본 발명의 제 5 실시예에 따른 방열부재(550', 550")는 열전소자(552)와 증기 챔버(551) 및 방열 패드(555)로 구성될 수 있다.

이때, 열전소자(552)와 증기 챔버(551) 및 방열 패드(555)는 구동회로기판(540)의 배면에서 외부 방향으로 순서대로 배치되며(도 11a의 경우), 방열 패드(555)는 세트(560)에 부착될 수 있다. 또는, 증기 챔버(551)와 열전소자(552) 및 방열 패드(555)는 구동회로기판(540)의 배면에서 외부 방향으로 순서대로 배치될 수 있다(도 11b의 경우).

단일 회로부품(545)의 냉각효과를 증대시키느냐 혹은 증기 챔버(551)의 면적 안에 포함되는 다수 회로부품(545)들의 평균 온도를 낮추느냐에 따라 열전소자(552)와 증기 챔버(551)의 위치가 변경될 수 있다.

도 11a의 경우에는 열전소자(552)에서 흡수한 열을 증기 챔버(551)가 흡수하여 방열 패드(555)를 통해 세트(560)로 보내주는 방식으로 방열을 개선한다. 즉, 도 11a는 단일 회로부품(545)의 냉각효과를 증대시키기 위한 구성을 예로 보여주고 있다.

반면, 도 11b의 경우에는 증기 챔버(551)가 그 면적 안에 포함되는 다수 회로부품(545)들에서 생성된 열을 흡수하여 열전소자(552)가 냉각을 시켜주고, 열전소자(552)에서 발생된 열을 방열 패드(555)를 통해 세트(560)로 보내주는 방식으로 방열을 개선한다. 즉, 도 11b는 증기 챔버(551)의 면적 안에 포함되는 다수 회로부품(545)들의 평균 온도를 낮추기 위한 구성을 예로 보여주고 있다.

상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.

110 : 유기발광패널 120 : 백 커버
140,240,340,440,540 : 구동회로기판
145,245,345,445,545 : 회로부품
150,250,350',350",450,550',550" : 방열부재
151,351,551 : 증기 챔버 152,452,552 : 열전소자
153 : 방열 수지층 254,354 : 히트 싱크
255,355,455,555 : 방열 패드 260,360,460,560 : 세트
356,456 : 히트 파이프

Claims (10)

1. 유기발광패널의 배면에 배치되는 구동회로기판;
   상기 구동회로기판의 배면에 실장되는 다수의 회로부품들; 및
   상기 다수의 회로부품들을 커버하며, 상기 회로부품의 배면에 부착되는 방열부재를 포함하는 유기전계발광 표시장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 유기발광패널의 배면에 부착되는 백 커버를 추가로 포함하며, 상기 구동회로기판은 방열 패드를 개재하여 상기 백 커버의 배면에 부착되는 유기전계발광 표시장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 방열부재는 증기 챔버(Vapor Chamber; VC)와 열전소자(Thermoelectric Cooler; TEC) 및 방열 수지층으로 구성되는 유기전계발광 표시장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 방열 수지층은 고분자 수지 내에 알루미나 또는 구리입자 충전제(filler)가 채워져 구성되는 유기전계발광 표시장치.
5. 유기발광패널의 배면에 배치되는 구동회로기판;
   상기 구동회로기판의 배면에 실장되는 다수의 회로부품들;
   상기 다수의 회로부품들을 커버하며, 상기 회로부품의 배면에 부착되는 방열부재; 및
   상기 방열부재의 배면이 부착되는 세트를 포함하는 디스플레이 장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 방열부재는 히트 싱크(heat sink) 및 방열 패드(thermal pad)로 구성되는 디스플레이 장치.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 방열부재는 히트 파이프(heat pipe)나 VC, 히트 싱크 및 방열 패드로 구성되는 디스플레이 장치.
8. 제 5 항에 있어서, 상기 방열부재는 TEC와 히트 파이프 및 방열 패드로 구성되는 디스플레이 장치.
9. 제 5 항에 있어서, 상기 방열부재는 TEC와 VC 및 방열 패드로 구성되는 디스플레이 장치.
10. 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방열 패드는 상기 세트에 부착되는 디스플레이 장치.

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