KR102014260B1 - 디스플레이 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 디스플레 장치는, 프론트 케이스와 리어 케이스를 구비하는 케이스부; 상기 케이스부의 내측에 배치되는 발열원; 상기 발열원에서 발생되는 열을 방열하도록 상기 발열원의 뒤에 배치되는 방열 유닛을 포함하고, 상기 방열 유닛은, 상기 프론트 케이스를 향하는 제1면과 상기 리어 케이스를 향하는 제2면을 구비하는 베이스; 상기 제1면에 부착되고, 상기 발열원의 배면과 접촉되며, 평면을 따라 확장시키는 방향으로 열을 전달하도록 형성되는 방열 시트; 및 상기 제2면에 코팅되고, 상기 리어 케이스로부터 이격되게 배치되거나 상기 제2면을 마주보는 임의의 부품으로부터 이격되게 배치되며, 상기 베이스를 통해 전달받은 열을 복사에너지로 방사하도록 형성되는 방열 코팅을 포함한다.

Description

디스플레이 장치{DISPLAY DEVICE}

본 발명은 디스플레이 장치의 방열 구조에 관한 것이다.

디스플레이 장치는 입력된 디지털 자료를 이미지나 영상 등과 같이 시각적으로 나타나는 장치를 가리킨다. 디스플레이 장치는 모니터, 텔레비전, 모바일 기기, 사이니지(signage), 자동차 등 다양한 기기에 이용된다.

디스플레이 장치가 구동되면 필연적으로 열이 발생하게 된다. 예를 들어 디스플레이 장치를 구동하는 구동 회로부에서는 전기적 신호 처리에 필요한 전기 에너지를 공급받게 되고, 전기 에너지는 열로 발산된다. 또한 디스플레이 장치의 광원에서도 열이 발생하게 된다.

디스플레이 장치 내에서 발생하는 열은 디스플레이 장치의 내부 부품을 열화시키는 원인이 된다. 디스플레이 장치의 구동 시간이 증가할수록 상기 내부 부품은 지속적으로 열에 노출되므로 열화가 가속된다. 따라서 디스플레이 장치의 내구성과 신뢰성을 제고하기 위해서는 신속한 방열을 통해 내부 부품이 열로부터 보호되어야 한다.

특히 열이 문제되는 디스플레이 장치는 사이니지다. 사이니지는 옥외에 설치되어 공중(public)을 향해 대화면의 영상을 표시하는 광고판을 가리킨다. 사이니지는 옥외에 설치되기 때문에 실외 온도에 노출되어 있다. 여름에는 자연스럽게 실외 온도가 올라가기 때문에, 사이니지의 열화가 가속된다. 또한 사이니지는 대화면의 영상을 표시하므로, 사이니지의 구동 회로부나 광원에서는 많은 열이 발생하게 된다.

디스플레이 장치의 방열을 위한 구조의 일 예로 대한민국 공개특허공보 제10-2005-0034369호(2005.04.14.)에는 열복사성 코팅층이 개시되어 있다. 열복사성 코팅층은 프론트 캐비닛과 백커버의 사이에 형성되고, 플라즈마 디스플레이 패널에서 발생된 열을 복사 열전달을 통해 방출하게 된다. 그러나 열복사성 코팅층만으로는 디스플레이 장치 내부의 국부 발열원으로부터 발생된 열을 신속하게 방열하기에는 한계가 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2005-0034369호(2005.04.14.)

본 발명의 일 목적은 일방향 방열의 한계를 극복하고자 다방향으로 열을 방사시킬 수 있는 구조의 디스플레이 장치를 제안하기 위한 것이다. 이를 통해 본 발명은 일방향 방열 구조보다 박형화(얇아짐) 및 경량화(가벼워짐) 된 구조의 디스플레이 장치, 그리고 우수한 방열 효율을 갖는 디스플레이 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 일 목적은 단일 방열 구조의 한계를 극복하고, 방열 유닛과 방열 케이스의 복합 구조를 통해 우수한 방열 성능을 갖는 디스플레이 장치를 제안하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 일 목적은 방열 유닛의 복합 구조를 통해 디스플레이 장치의 방열 효과를 향상시킬 수 있는 구성을 제시하기 위한 것이다.

이와 같은 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따르는 디스플레이 장치는, 발열원에서 발생되는 열을 방열하도록 상기 발열원의 뒤에 배치되는 방열 유닛을 포함하고, 상기 방열 유닛은, 프론트 케이스를 향하는 제1면과 리어 케이스를 향하는 제2면을 구비하는 베이스, 상기 제1면에 부착되고, 상기 발열원의 배면과 접촉되며, 평면을 따라 확장시키는 방향으로 열을 전달하도록 형성되는 방열 시트; 및 상기 제2면에 코팅되고, 상기 리어 케이스로부터 이격되게 배치되거나 상기 제2면을 마주보는 임의의 부품으로부터 이격되게 배치되며, 상기 베이스를 통해 전달받은 열을 복사에너지로 방사하도록 형성되는 방열 코팅을 포함한다.

디스플레이 장치의 케이스부는 상기 프론트 케이스와 리어 케이스를 구비한다. 그리고 발열원은 상기 케이스부의 내측에 배치된다.

상기 베이스는 금속 또는 열전도 플라스틱으로 형성되고, 상기 프론트 케이스 또는 상기 리어 케이스는 상기 베이스와 같은 재료로 형성된다.

상기 베이스의 제2면에는 나노 단위 또는 마이크로 단위의 요철이 형성된다.

상기 방열 시트는, 탄소계 재료로 이루어지는 열전달 시트; 및 상기 열전달 시트의 양면 중 적어도 일면에 형성되며, 상기 열전달 시트를 상기 발열원의 배면에 접착시키는 점착층을 포함한다.

상기 탄소계 재료는 흑연, 카본 블랙, 탄소나노튜브, 그래핀, 카본 파이버, GNP(graphene nanoplatelet)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한다.

상기 열전달 시트의 두께는 20 내지 100㎛이다.

상기 점착층의 두께는 5 내지 100㎛이다.

상기 방열 코팅은 바인더와 필러를 포함하는 복합체로 구성되고, 상기 바인더는 상기 방열 코팅을 상기 베이스의 제2면에 부착되게 하는 부착력을 제공하며, 상기 필러는 상기 방열 코팅에 0.8 이상의 방사율을 제공한다.

상기 바인더는 에폭시 수지, 실리콘계 수지, 아크릴계 수지 중 적어도 하나로 형성된다.

상기 필러는, SiO₂, Fe₂O₃, Al₂O₃, AlN, BN, SiC, CuO, TiO₂ 및 MgO로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 세라믹계 수지; 및 흑연, 카본 블랙, 탄소나노튜브, 그래핀, 카본 파이버, GNP(graphene nanoplatelet)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 탄소계 수지를 포함한다.

상기 복합체에서 상기 필러의 비율은 중량 기준으로 20 내지 80%이다.

상기 필러의 평균 입자 크기는 0.5 내지 100㎛다.

상기 필러는, 0.5 내지 5㎛의 크기를 갖는 제1종 입자; 및 10 내지 50㎛의 크기를 갖는 제2종 입자를 포함한다.

상기 방열 코팅의 두께는 20 내지 100㎛다.

상기 케이스부 내측의 온도는 상기 발열원에서 발생하는 열에 의해 80 내지 150℃까지 상승하며, 상기 방열 시트는 80 내지 150℃의 온도에 해당하는 적외선을 방출하도록 형성된다.

전면을 제외한 상기 프론트 케이스의 적어도 일면 또는 상기 리어 케이스의 적어도 일면에는 방열 코팅이 형성되고, 상기 프론트 케이스 또는 상기 리어 케이스에 형성되는 방열 코팅은 상기 발열원 또는 상기 방열 유닛으로부터 이격되게 배치되며, 전도 또는 복사를 통해 전달받은 열을 상기 프론트 케이스 또는 상기 리어 케이스의 외측을 향해 복사에너지로 방사하도록 형성된다.

상기 프론트 케이스 또는 상기 리어 케이스에 형성되는 방열 코팅은, 상기 프론트 케이스의 내면 또는 상기 리어 케이스의 내면에 형성되고, 상기 방열 유닛의 방열 코팅으로부터 전달되는 복사에너지를 흡수하도록 형성되는 내측 방열 코팅; 및 상기 프론트 케이스의 외면 또는 상기 리어 케이스의 외면에 형성되며, 상기 프론트 케이스 또는 상기 리어 케이스를 통해 전달되는 열을 상기 프론트 케이스 또는 상기 리어 케이스의 외측을 향해 복사에너지로 방사하도록 형성되는 외측 방열 코팅을 포함한다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 방열 유닛은 열을 평면을 따라 확장시키는 방열 시트와 복사에너지로 방사하는 방열 코팅을 포함하는 복합 구조를 갖는다. 따라서, 디스플레이 장치 내에서 발생되는 방열 유닛의 복합 구조를 통해 신속하게 방열될 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 복사에너지를 통해 방열 유닛으로부터 케이스부로 전달된 열은 케이스부의 방열 코팅에 의해 외부로 방사될 수 있다. 방열 유닛과 방열 케이스의 복합 구조는 신속한 방열을 구현 가능하다.

또한 본 발명에 의하면 케이스부의 방열 코팅은 케이스부의 전면을 제외한 나머지 모든 면에 형성될 수 있으므로 다방향 열방사를 통한 신속한 방열을 구현 가능하다.

도 1은 본 발명에서 제안하는 디스플레이 장치의 제1 실시예를 보인 개념도다.
도 2는 도 1에 도시된 방열 유닛의 세부 구성과 방열 매커니즘을 보인 개념도다.
도 3은 도 2에 도시된 방열 시트의 세부 구성을 보인 개념도다.
도 4는 도 2에 도시된 방열 코팅의 세부 구성을 보인 개념도다.
도 5는 도 1에 도시된 프론트 케이스와 리어 케이스의 세부 구성을 보인 개념도다.
도 6은 도 5에 도시된 프론트 케이스와 리어 케이스의 방열 매커니즘을 보인 개념도다.
도 7은 본 발명에서 제안하는 디스플레이 장치의 제2 실시예를 보인 개념도다.
도 8은 본 발명에서 제안하는 디스플레이 장치의 제3 실시예를 보인 개념도다.
도 9는 본 발명에서 제안하는 디스플레이 장치의 제4 실시예를 보인 개념도다.

이하, 본 발명에 관련된 디스플레이 장치에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일, 유사한 구성에 대해서는 동일, 유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

도 1은 본 발명에서 제안하는 디스플레이 장치(100)의 제1 실시예를 보인 개념도다.

디스플레이 장치(100)는 케이스부(110), 영상 표시부(120), 구동 회로부(130) 및 방열 유닛(140)을 포함한다.

케이스부(110)는 디스플레이 장치(100)의 외관을 형성한다. 케이스부(110)는 그 내측에 후술하는 영상 표시부(120), 구동 회로부(130), 방열 유닛(140) 및 기타 내부 부품들의 장착 공간을 형성한다.

케이스부(110)는 프론트 케이스(111)와 리어 케이스(112)를 구비한다. 디스플레이 장치(100)가 전면, 상하면, 좌우측면, 배면을 갖는다고 하면, 프론트 케이스(111)는 디스플레이 장치(100)의 전면을 형성하고, 리어 케이스(112)는 디스플레이 장치(100)의 배면을 형성한다. 그리고 프론트 케이스(111)와 리어 케이스(112)는 함께 디스플레이 장치(100)의 상하면과 좌우측면을 형성한다. 이를테면 프론트 케이스(111)와 리어 케이스(112)는 속이 빈 직육면체에서 하나의 옆면에 제거된 구조를 갖는 것으로 이해될 수 있다.

디스플레이 장치(100)의 외관이 노출되는 것을 방지하기 위해 프론트 케이스(111)와 리어 케이스(112)는 어두운 색으로 형성될 수 있다. 다만, 프론트 케이스(111)의 전면은 영상의 투과를 위해 투명하게 형성될 수 있다.

영상 표시부(120)는 케이스부(110)의 내측에 장착된다. 영상 표시부(120)의 전면은 프론트 케이스(111)의 투명한 전면을 향해 영상을 생성하도록 이루어진다.

영상 표시부(120)의 구성은 디스플레이 장치(100)에 따라 다양하다. 본 발명은 영상 표시부(120)의 구성을 한정하는 발명은 아니다. 따라서 케이스부(110)의 내측에 장착되어 영상을 생성하는 구성이라면 어떠한 것이라도 채택될 수 있다.

도 1에는 수광형(비발광형) 영상 표시부(120)가 도시되어 있다. 수광형 영상 표시부(120)(예를 들어 LCD)는 광원 유닛(121), 광학 시트(122), 베이스 기판(123), 표시 패널(124)을 포함할 수 있다.

구동 회로부(130)는 영상 표시부(120)의 뒤에 배치된다. 구동 회로부(130)에는 디스플레이 장치(100)의 구동을 위한 각종 회로들이 내장될 수 있다.

영상 표시부(120)와 구동 회로부(130)는 전기에너지를 공급받아 작동하며, 영상 표시부(120)와 구동 회로부(130)에 공급된 전기에너지는 열로 발산된다. 따라서 영상 표시부(120)와 구동 회로부(130)는 발열원에 해당한다.

영상 표시부(120)와 구동 회로부(130)에 인가되는 작동 부하가 증가할수록 영상 표시부(120)와 구동 회로부(130)의 온도는 증가하게 된다. 또한, 상기 영상 표시부(120)와 구동 회로부(130)로부터 발산되는 열량은 증가한다.

방열 유닛(140)은 발열원인 영상 표시부(120) 또는 구동 회로부(130)로부터 발산되는 열을 방출하도록 형성된다. 방열 유닛(140)은 발열원의 뒤에 배치될 수 있다. 예를 들어 방열 유닛(140)은 영상 표시부(120)와 구동 회로부(130)의 사이에 배치되거나, 구동 회로부(130)와 리어 케이스(112)의 사이에 배치될 수 있다. 도 1에서 방열 유닛(140)은 구동 회로부(130)와 리어 케이스(112)의 사이에 배치되어 있다.

방열 유닛(140)의 세부 구성은 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2는 도 1에 도시된 방열 유닛(140)의 세부 구성과 방열 매커니즘을 보인 개념도다. 도 2의 화살표들은 열의 전달 방향을 의미한다.

영상 표시부(120)와 구동 회로부(130)는 발열원에 해당하는데, 열은 영상 표시부(120)의 전 영역, 구동 회로부(130)의 전 영역에서 발생하는 것은 아니다. 영상 표시부(120)의 일부 영역 또는 구동 회로부(130)의 일부 영역에서 열이 발생한다. 따라서 영상 표시부(120)와 구동 회로부(130)에는 국부 발열원(131)이 존재한다. 도 2에는 구동 회로부(130)의 국부 발열원(131)이 도시되어 있다.

방열 유닛(140)은 베이스(141), 방열 시트(142), 및 방열 코팅(143)을 포함한다.

베이스(141)는 프론트 케이스(111)를 향하는 제1면과 리어 케이스(112)를 향하는 제2면을 구비한다. 방열 유닛(140)이 구동 회로부(130)의 뒤에 배치되기 때문에, 제1면은 구동 회로부(130)의 배면을 향한다.

베이스(141)는 열전달을 위해 금속 또는 열전도 플라스틱으로 형성된다.

소재의 열전도성은 그 소재의 열전도도(thermal conductivity, 단위 W/mK)로 평가될 수 있다. 금속은 대표적인 열전도성 소재다. 상온에서 금속의 열전도도는 수십 내지 수백 W/mK에 이른다. 금속은 예를 들어 Al-Mn(Al 3003)계 합금일 수 있다.

반면 일반적인 플라스틱은 열전도성 소재가 아니다. 대부분의 플라스틱은 상온에서 약 0.2 W/mK 정도의 낮은 열전도도를 갖는다. 이에 반해 열전도 플라스틱은 1 W/mK 이상의 열전도도를 가지며, 종류에 따라서는 15 W/mK 이상의 열전도도를 갖기도 한다. 예를 들어 천연섬유 30 내지 60중량%, 폴리프로필렌 30 내지 65중량%, 및 무수말레익 폴리프로필렌 또는 실란에서 선택된 결합재 0.2 내지 5 중량%를 포함하는 열전도 플라스틱은 약 20 W/mK 정도의 열전도도를 갖는다.

방열 시트(142)는 베이스(141)의 제1면에 부착된다. 방열 시트(142)는 국부 발열원(131)으로부터 열을 전달받기 위해 발열원의 배면과 접촉된다. 도 2에는 방열 시트(142)가 구동 회로부(130)의 배면과 접촉되는 것으로 도시되어 있다.

방열 시트(142)는 평면을 따라 확장시키는 방향으로 열을 전달하도록 형성된다. 방열 시트(142)를 x-y-z 좌표계에서 x-y평면에 펼쳐 놓았다고 가정하면, 방열 시트(142)의 가로 방향은 x축과 평행하고, 방열 시트(142)의 세로 방향은 y축과 평행하며, 방열 시트(142)의 두께 방향은 z축과 평행하다고 할 수 있다. 이때 방열 시트(142)가 평면을 따라 확장시키는 방향으로 열을 전달한다는 것은 x-y 평면을 따라 열을 전달한다는 것을 의미한다.

방열 시트(142)가 평면을 따라 열을 확장시킴에 따라 방열 속도는 빨라진다. 단위 시간 당 열전달 속도는 열전달 면적에 비례하는데, 방열 시트(142)가 평면을 따라 열을 확장시키면, 방열 시트(142)와 베이스(141) 간의 열전달 면적이 증가하기 때문이다.

열전달 매커니즘은 전도, 대류, 복사로 구분된다. 방열 시트(142)는 구동 회로부(130)와 직접 접촉되기 때문에, 방열 시트(142)는 전도에 의해 국부 발열원(131)으로부터 열을 전달받는다. 따라서 구동 회로부(130)와 방열 시트(142)의 상호 접촉면은 매끄러울수록 바람직하다. 접촉 면적 증가를 통한 열전달 효과 향상을 위해 구동 회로부(130)와 방열 시트(142)의 상호 접촉면에 써멀 컴파운드(thermal compound)가 도포될 수 있다.

방열 코팅(143)은 베이스(141)의 제2면에 코팅된다. 국부 발열원(131)으로부터 방열 시트(142)로 전달된 열은 다시 베이스(141)를 통해 방열 코팅(143)으로 전달된다.

방열 코팅(143)은 베이스(141)를 통해 전달받은 열을 복사에너지로 방사하도록 형성된다. 복사에너지란 적외선이나 광선 등의 복사선이 운반하는 에너지를 가리킨다. 방열 시트(142)는 열을 전달받아 적외선을 방출하는 것으로 이해될 수 있다.

열을 복사에너지로 방사하기 위해서는 방열 코팅(143)이 빈 공간에 노출되어야 한다. 따라서 방열 코팅(143)은 리어 케이스(112) 또는 베이스(141)의 제2면을 마주보는 임의의 부품으로부터 이격되게 배치된다. 도 1을 참조하면, 방열 유닛(140)이 구동 회로부(130)와 리어 케이스(112)의 사이에 배치되므로, 방열 유닛(140)은 리어 케이스(112)로부터 이격되게 배치되어 있음을 알 수 있다.

국부 발열원(131)에서 발생된 열은 전도에 의해 방열 시트(142)로 전달된다. 방열 시트(142)는 평면 방향을 따라 열을 확장시키는 방향으로 전달하게 된다. 이에 따라 방열 시트(142)와 베이스(141) 간의 열전달 면적이 확장되고, 신속하게 열전달이 이루어진다.

베이스(141)는 두께 방향으로 열을 전달하도록 형성된다. 방열 시트(142)로부터 전달된 열은 베이스(141)를 통해 방열 코팅(143)을 전달된다. 방열 코팅(143)은 열을 복사에너지(적외선)으로 방사하도록 형성된다. 따라서 방열 코팅(143)에서 방사된 복사에너지는 케이스부(110)로 전달된다. 따라서 방열 코팅(143)에서 케이스부(110)로의 열전달 매커니즘은 복사에 해당한다.

방열 시트(142)와 방열 코팅(143)의 세부 구성은 각각 도 3과 도 4를 참조하여 설명한다.

도 3은 도 2에 도시된 방열 시트(142)의 세부 구성을 보인 개념도다.

방열 시트(142)는 열전달 시트(142a)와 점착층(142b1, 142b2)을 포함한다.

열전달 시트(142a)는 탄소계 재료로 이루어질 수 있다. 상기 탄소계 재료는 흑연(graphite), 카본 블랙(carbon black), 탄소나노튜브(carbnon nanotube), 그래핀(graphene), 카본 파이버(carbon fiber), GNP(graphene nanoplatelet)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한다. 이들 탄소계 재료는 열전달 시트(142a)의 평면 방향(x-y 방향)을 따라 높은 열전도도를 갖는다. 특히 흑연은 저렴하고 고밀도 재료이므로, 상용화에 적합하다.

열전달 시트(142a)의 두께는 20 내지 100㎛인 것이 바람직하다. 열전달 시트(142a)의 두께가 20㎛보다 얇으면, 방열 성능이 떨어진다. 반대로 열전달 시트(142a)의 두께가 100㎛보다 두꺼우면 디스플레이 장치(100)의 박형화가 어려워진다.

점착층(142b1, 142b2)은 열전달 시트(142a)의 양면 중 적어도 일면에 형성된다. 점착층(142b1, 142b2)은 열전달 시트(142a)를 발열원인 구동 회로부(130)의 배면 또는 영상 표시부(120)의 배면에 접착시키도록 형성된다. 도 2를 참조하면 방열 시트(142)는 구동 회로부(130)의 배면과 접착되므로, 점착층(142b1, 142b2)은 구동 회로부(130)의 배면에 열전달 시트(142a)를 접착시킨다.

한 점착층(142b1, 142b2)의 두께는 5 내지 100㎛일 수 있고, 바람직하게는 10 내지 20㎛일 수 있다. 점착층(142b1, 142b2)의 두께가 5㎛보다 얇으면 점착성에 문제가 생길 수 있고, 이로 인해 방열 시트(142)가 구동 회로부(130)의 배면이나 영상 표시부(120)의 배면으로부터 박리될 수 있다. 반대로 점착층(142b1, 142b2)의 두께가 100㎛보다 두꺼우면 점착층(142b1, 142b2)이 열전달을 방해하여 단열 효과가 발생될 수 있다.

점착층(142b1, 142b2)은 점착 성질을 갖기 때문에 구동 회로부(130)의 배면이나 영상 표시부(120)의 배면에 접착되기 전까지 씰(142c1, 142c2)(envelope seal)에 의해 보호될 수 있다. 씰(142c1, 142c2)은 점착층(142b1, 142b2)의 외곽에 부착되어 점착층(142b1, 142b2)의 점착 성질을 보호한다. 방열 시트(142)가 구동 회로부(130)의 배면이나 영상 표시부(120)의 배면에 접착되기 전 씰(142c1, 142c2)이 제거된다.

도 4는 도 2에 도시된 방열 코팅(143)의 세부 구성을 보인 개념도다.

방열 코팅(143)은 바인더(143a)와 필러(143b)를 포함하는 복합체를 베이스(141)의 제2면에 도포 및 경화시켜 형성된다. 방열 코팅(143)은 베이스(141)와 화학적 결합되므로, 방열 시트(142)에 비해 강한 부착력을 갖는다.

바인더(143a)는 방열 코팅(143)을 베이스(141)의 제2면에 부착되게 하는 부착력을 제공한다. 바인더(143a)는 열전도도가 높은 수지가 사용될 수 있다. 그 일 예로 바인더(143a)는 에폭시 수지, 실리콘계 수지, 아크릴계 수지 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.

필러(143b)는 방열 코팅(143)에 0.8 이상, 바람직하게는 0.9 이상의 방사율을 제공하도록 형성된다. 특히 케이스부(110) 내측의 온도는 영상 표시부(120)나 구동 회로부(130)에서 발생되는 열에 의해 80 내지 150℃까지 상승할 수 있는데, 방열 코팅(143)의 필러(143b)는 80 내지 150℃의 온도에 해당하는 적외선을 방출하는 아래의 소재와 조성비로 한정되는 것이 바람직하다.

필러(143b)는 세라믹계 수지와 탄소계 수지의 단일 물질 또는 이들 중 적어도 한 가지 이상의 혼합물을 포함할 수 있다. 세라믹계 수지는 SiO₂, Fe₂O₃, Al₂O₃, AlN, BN, SiC, CuO, TiO₂ 및 MgO로 이루어진 군으로부터 선택된다. 탄소계 수지는 흑연, 카본 블랙, 탄소나노튜브, 그래핀, 카본 파이버, GNP(graphene nanoplatelet)로 이루어진 군으로부터 선택된다.

방열 코팅(143)을 형성하는 복합체에서 필러(143b)의 비율은 중량 기준으로 20 내지 80%일 수 있다. 더욱 바람직하게는 복합체에서 필러(143b)의 비율은 중량 기준으로 30 내지 70%일 수 있다. 필러(143b)의 비율이 20%보다 작으면 방열 효과가 떨어지고, 필러(143b)의 비율이 80%보다 높으면 바인더(143a)에 필러(143b)의 분산이 어려워진다.

한편 필러(143b)의 평균 입자 크기는 0.5 내지 100㎛ 것이 바람직하다. 필러(143b)의 평균 입자 크기가 0.5㎛보다 작으면 계면 열저항의 증가로 방열 코팅(143)의 방열 성능이 저하될 수 있다. 필러(143b)의 평균 입자 크기가 100㎛보다 크면 바인더(143a)에 필러(143b)의 분산이 어려워진다.

나아가 필러(143b)는 서로 다른 크기를 갖는 제1종 입자와 제2종 입자로 구성될 수 있다. 제1종 입자는 0.5 내지 5㎛의 크기를 갖고, 제2종 입자는 10 내지 50㎛의 크기를 가질 수 있다. 제1종 입자는 제2종 입자에 비해 크기가 작고, 복사 열전달에 유리하다. 제2종 입자는 제1종 입자에 비해 크기가 크고, 열전도에 유리하다.

이와 같이 필러(143b)를 구성하는 입자의 크기가 다양하면 복사 열전달과 열전도의 효과를 향상시킬 수 있다. 방열 코팅(143) 또한 베이스(141)를 통해 열을 전달받아야 하고, 베이스(141)에서 방열 코팅(143)으로의 열전달 매커니즘은 전도다. 따라서 필러(143b)는 제1종 입자만으로 구성된 경우보다 제1종 입자와 제2종 입자를 모두 포함하는 경우에 더욱 우수한 방열 효과를 보인다. 또한 필러(143b)를 구성하는 입자의 크기가 다양하면 동일 체적 내에서 높은 충전율을 구현할 수 있다.

방열 코팅(143)을 형성하는 복합체에는 첨가제가 추가될 수 있다. 예를 들어 첨가제는 필러(143b)의 분산성을 향상시키거나, 방열 코팅(143)의 내구성과 내부식성을 향상시키기 위한 목적으로 추가될 수 있다. 첨가제로는 실란류, 계면 활성제, 금속염가 추가될 수 있으며, 이들은 콜로이드 형태로 추가될 수 있다.

복합체는 점도에 따라 다양한 코팅 방법에 의해 베이스(141)의 제2면에 코팅될 수 있다. 예를 들어 복합체의 점도가 1 내지 500cPs 정도의 저점도일 때에는 스프레이(spray), 스핀(spin), 딥(dip), 브러시(brush), 바 코팅(bar coating)이 복합체의 코팅에 이용될 수 있다. 복합체의 점도가 15,000 내지 30,000cPS 정도의 고점도일 때에는 브러시 코팅(brush coating), 스크린 프린팅(screen printing), 닥터 블레이드 코팅(Doctor blade coating)이 복합체의 코팅에 이용될 수 있다.

복합체는 베이스(141)의 제2면에 코팅될 수도 있고, 또한 후술하는 바와 같이 케이스부(110)의 양면에도 코팅될 수 있다. 나아가 복합체의 코팅은 프론트 케이스(111)와 리어 케이스(112)의 조립 전후 언제나 가능하다.

베이스(141)의 제2면에는 나노 단위 내지 마이크로 단위의 요철이 형성될 수 있다. 요철은 아노다이징을 통해 형성될 수 있다. 나노 단위란 1nm 이상 1,000nm 미만을 의미한다. 마찬가지로 마이크로 단위란 1㎛ 이상 1,000㎛ 미만을 의미한다. 따라서 나노 단위 내지 마이크로 단위란 1nm 이상 1,000㎛ 미만을 의미한다. 요철은 방열 코팅(143)이 형성되는 제2면의 열교환 면적을 향상시키는 효과를 통해 방열 코팅(143)의 방열 성능을 향상시킨다.

베이스(141)의 제2면에 코팅되는 방열 코팅(143)의 두께는 20 내지 100㎛일 수 있다. 방열 코팅(143)의 두께가 20㎛보다 얇으면 방열 효율 저하가 발생한다. 방열 코팅(143)의 두께가 100㎛보다 두꺼우면 방열 코팅(143)이 그 두께로 인해 열저항 요소로 작용할 우려가 있다.

이하에서는 케이스부(110)의 구성에 대하여 설명한다.

도 5는 도 1에 도시된 프론트 케이스(111)와 리어 케이스(112)의 세부 구성을 보인 개념도다. 도 6은 도 5에 도시된 프론트 케이스(111)와 리어 케이스(112)의 방열 매커니즘을 보인 개념도다.

프론트 케이스(111)와 리어 케이스(112)는 서로 결합되어 디스플레이 장치(100)의 외관을 형성한다. 프론트 케이스(111)는 디스플레이 장치(100)의 전면을 형성하고, 리어 케이스(112)는 디스플레이 장치(100)의 배면을 형성한다. 그리고 프론트 케이스(111)와 리어 케이스(112)는 함께 디스플레이 장치(100)의 상하면과 좌우측면을 형성한다.

프론트 케이스(111)의 전면은 영상의 투과를 위해 투명하게 형성될 수 있다. 프론트 케이스(111)의 전면을 제외한 나머지 면, 이를테면 프론트 케이스(111)의 상하면과 좌우측면에는 방열 코팅(113a, 113b)이 코팅될 수 있다. 그리고 리어 케이스(112)의 모든 면에는 방열 코팅(113a, 113b)이 코팅될 수 있다.

케이스부(110) 및 상기 케이스부(110)에 코팅되는 방열 코팅(113a, 113b)은, 케이스부(110) 및 상기 케이스부(110)에 코팅되는 방열 코팅(143)과 실질적으로 동일한 구성을 가질 수 있다. 다만, 방열 유닛(140)의 방열 코팅(143)은 케이스부(110)의 제2면에만 형성된다. 이와 달리 프론트 케이스(111)와 리어 케이스(112)에는 내면과 외면에 모두 방열 코팅(113a, 113b)이 형성될 수 있다. 반드시 내면과 외면 중 어느 하나에만 방열 코팅(113a, 113b)이 형성되어야 하는 것은 아니다.

프론트 케이스(111)와 리어 케이스(112)에는 앞서 설명된 베이스(141)의 설명이 그대로 적용될 수 있다. 예컨대 프론트 케이스(111)와 리어 케이스(112)는 베이스(141)와 같은 재료로 형성될 수 있다. 프론트 케이스(111)와 리어 케이스(112)에는 나노 단위 또는 마이크로 단위의 요철이 형성될 수 있다.

프론트 케이스(111)와 리어 케이스(112)에 형성되는 방열 코팅(113a, 113b)에는 베이스(141)에 형성되는 방열 코팅(143)의 설명이 그대로 적용될 수 있다. 예컨대 방열 코팅(143)을 구성하는 복합체, 상기 복합체의 바인더(143a)와 필러(143b)의 재료, 조성비, 필러(143b)의 입자 크기, 방열 코팅(143)의 두께 등이 앞서 설명과 동일하게 적용될 수 있다. 따라서 중복되는 설명을 앞서 설명한 것으로 갈음한다.

케이스부(110)의 내면과 외면에 각각 방열 코팅(113a, 113b)이 형성되어 있다고 가정하면, 방열 유닛(140)의 방열 코팅(143)에서 방사된 복사에너지는 방열 유닛(140)과 케이스부(110) 사이의 공간을 지나 케이스부(110)의 내면에 형성된 내측 방열 코팅(113a)으로 전달된다. 내측 방열 코팅(113a)은 복사에너지를 흡수한다.

복사에너지로 흡수된 열은 케이스부(110)를 통해 외측 방열 코팅(113b)으로 전달된다. 케이스부(110)의 외면에 형성된 외측 방열 코팅(113b)은 케이스부(110)로부터 전달되는 열을 케이스부(110)의 외측을 향해 복사에너지로 방사하도록 형성된다.

방열 코팅(113a, 113b)이 케이스부(110)의 전면을 제외한 나머지에 형성됨에 따라 열은 다방향으로 방사될 수 있다. 이를테면 열은 케이스부(110)의 상하면, 좌우측면, 그리고 배면을 통해 방사될 수 있다. 이에 따라 단방향 열방출의 한계가 극복될 수 있다. 나아가 방열 유닛(140)과 케이스부(110)에 형성되는 방열 코팅(143)의 연계 작용으로 인해 신속하게 방열이 가능하다.

이하에서는 디스플레이 장치의 다른 구성에 대하여 설명한다.

도 7은 본 발명에서 제안하는 디스플레이 장치(200)의 제2 실시예를 보인 개념도다.

방열 유닛(240)은 영상 표시부(220)와 구동 회로부(230) 사이에 배치될 수 있다. 영상 표시부(220)는 발열원에 해당하므로, 방열 유닛(240)은 영상 표시부(220)에서 발생되는 열을 방열한다.

방열 유닛(240)의 방열 코팅은 베이스의 제2면을 마주보는 임의의 부품으로부터 이격되게 배치된다. 도 7에서 베이스의 제2면을 마주보는 임의의 부품이란 구동 회로부(230)라는 것을 알 수 있다. 따라서 방열 유닛(240)의 방열 코팅은 구동 회로부(230)의 전면으로부터 이격되게 배치된다.

방열 유닛(240)의 구성, 그리고 케이스부(210)에 형성되는 방열 코팅의 구성은 앞서 설명한 것으로 갈음한다. 방열 유닛(240)에 의한 방열 작용, 그리고 케이스부(210)에 형성되는 방열 코팅에 의한 방열 작용도 앞서 설명한 것으로 갈음한다.

방열 유닛(240)은 영상 표시부(220)의 뒤와 구동 회로부(230)의 뒤에 각각 배치될 수도 있다.

도 7에서 미설명된 도면부호 211은 프론트 케이스, 212는 리어 케이스, 221은 광원 유닛, 222는 광학 시트, 223은 베이스 기판, 224는 표시 패널을 가리킨다.

도 8은 본 발명에서 제안하는 디스플레이 장치(300)의 제3 실시예를 보인 개념도다.

디스플레이 장치(300)의 종류에 따라 영상 표시부(320)는 후면 기판(321)과 전면 기판(322)을 포함할 수 있다. 도 8에는 발광형 영상 표시부(320)가 도시되어 있다. 영상 표시부(320)의 뒤에는 구동 회로부(330)가 배치된다.

방열 유닛(340)은 발열원인 구동 회로부(330)의 뒤에 배치될 수 있다. 방열 유닛(340)의 구성, 그리고 케이스부(310)에 형성되는 방열 코팅의 구성은 앞서 설명한 것으로 갈음한다. 방열 유닛(340)에 의한 방열 작용, 그리고 케이스부(310)에 형성되는 방열 코팅에 의한 방열 작용도 앞서 설명한 것으로 갈음한다.

이와 같이 본 발명의 구성은 영상 표시부(320)의 구성에 관계없이 적용 가능하다.

도 8에서 미설명된 도면부호 311은 프론트 케이스, 312는 리어 케이스를 가리킨다.

도 9는 본 발명에서 제안하는 디스플레이 장치(400)의 제4 실시예를 보인 개념도다.

방열 유닛(440)은 영상 표시부(420)와 구동 회로부(430)의 사이에 배치될 수 있다. 영상 표시부(420)는 발열원에 해당하므로, 방열 유닛(440)은 영상 표시부(420)에서 발생되는 열을 방열한다.

방열 유닛(440)의 구성, 그리고 케이스부(410)에 형성되는 방열 코팅의 구성은 앞서 설명한 것으로 갈음한다. 방열 유닛(440)에 의한 방열 작용, 그리고 케이스부(410)에 형성되는 방열 코팅에 의한 방열 작용도 앞서 설명한 것으로 갈음한다.

방열 유닛(440)은 영상 표시부(420)의 뒤와 구동 회로부(430)의 뒤에 각각 배치될 수도 있다.

도 9에서 미설명된 도면부호 411은 프론트 케이스, 412는 리어 케이스, 421은 후면 기판, 422는 전면 기판을 가리킨다.

이상에서 설명된 디스플레이 장치는 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (17)

1. 프론트 케이스와 리어 케이스를 구비하는 케이스부;
   상기 케이스부의 내측에 배치되는 발열원;
   상기 발열원에서 발생되는 열을 방열하도록 상기 발열원의 뒤에 배치되는 방열 유닛을 포함하고,
   상기 방열 유닛은,
   상기 프론트 케이스를 향하는 제1면과 상기 리어 케이스를 향하는 제2면을 구비하는 베이스;
   상기 제1면에 부착되고, 상기 발열원의 배면과 접촉되며, 평면을 따라 확장시키는 방향으로 열을 전달하도록 형성되는 방열 시트; 및
   상기 제2면에 코팅되고, 상기 리어 케이스로부터 이격되게 배치되거나 상기 제2면을 마주보는 임의의 부품으로부터 이격되게 배치되며, 상기 베이스를 통해 전달받은 열을 복사에너지로 방사하도록 형성되는 방열 코팅을 포함하고,
   전면을 제외한 상기 프론트 케이스의 내면과 상기 리어 케이스의 내면에는, 상기 발열원 또는 상기 방열 유닛으로부터 이격되게 배치되며 상기 방열 유닛의 방열 코팅으로부터 전달되는 복사에너지를 흡수하도록 형성되는 내측 방열 코팅이 형성되고, 전면을 제외한 상기 프론트 케이스의 외면과 상기 리어 케이스의 외면에는, 상기 프론트 케이스 또는 상기 리어 케이스로 전달되는 열을 상기 프론트 케이스 또는 상기 리어 케이스의 외측을 향해 복사에너지로 방사하도록 형성되는 외측 방열 코팅이 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 베이스는 금속 또는 열전도 플라스틱으로 형성되고,
   상기 프론트 케이스 또는 상기 리어 케이스는 상기 베이스와 같은 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 베이스의 제2면에는 나노 단위 또는 마이크로 단위의 요철이 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 방열 시트는,
   탄소계 재료로 이루어지는 열전달 시트; 및
   상기 열전달 시트의 양면 중 적어도 일면에 형성되며, 상기 열전달 시트를 상기 발열원의 배면에 접착시키는 점착층을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 탄소계 재료는 흑연, 카본 블랙, 탄소나노튜브, 그래핀, 카본 파이버, GNP(graphene nanoplatelet)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
6. 제4항에 있어서,
   상기 열전달 시트의 두께는 20 내지 100㎛인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
7. 제4항에 있어서,
   상기 점착층의 두께는 5 내지 100㎛인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 방열 코팅은 바인더와 필러를 포함하는 복합체로 구성되고,
   상기 바인더는 상기 방열 코팅을 상기 베이스의 제2면에 부착되게 하는 부착력을 제공하며,
   상기 필러는 상기 방열 코팅에 0.8 이상의 방사율을 제공하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 바인더는 에폭시 수지, 실리콘계 수지, 아크릴계 수지 중 적어도 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
10. 제8항에 있어서,
    상기 필러는,
    SiO₂, Fe₂O₃, Al₂O₃, AlN, BN, SiC, CuO, TiO₂ 및 MgO로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 세라믹계 수지; 및
    흑연, 카본 블랙, 탄소나노튜브, 그래핀, 카본 파이버, GNP(graphene nanoplatelet)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 탄소계 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
11. 제8항에 있어서,
    상기 복합체에서 상기 필러의 비율은 중량 기준으로 20 내지 80%인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
12. 제8항에 있어서,
    상기 필러의 평균 입자 크기는 0.5 내지 100㎛인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
13. 제8항에 있어서,
    상기 필러는,
    0.5 내지 5㎛의 크기를 갖는 제1종 입자; 및
    10 내지 50㎛의 크기를 갖는 제2종 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
14. 제1항에 있어서,
    상기 방열 코팅의 두께는 20 내지 100㎛인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
15. 제1항에 있어서,
    상기 케이스부 내측의 온도는 상기 발열원에서 발생하는 열에 의해 80 내지 150℃까지 상승하며,
    상기 방열 시트는 80 내지 150℃의 온도에 해당하는 적외선을 방출하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
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