KR20060038054A - 백 라이트 유닛 및 액정 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 LED(Light Emitting Source)를 광원으로 하며, LED의 방열 처리가 우수한 백 라이트 유닛 및 액정 표시 장치에 관한 것으로, 본 발명의 백 라이트 유닛은 커버 바텀(cover bottom)과, 상기 커버 바텀 상에 복수개의 평행한 열로 배치된 히트 파이프(heat pipe) 및 상기 각각의 히트 파이프 상에 소정 간격을 갖고 배치된 복수개의 광원을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
LED, 히트 파이프(heat pipe), 방열
Description
도 1은 종래의 형광 램프를 포함한 백 라이트 유닛을 나타낸 단면도
도 2는 종래의 LED를 포함한 백 라이트 유닛을 나타낸 평면도
도 3은 도 2의 백 라이트 유닛이 장착된 액정 표시 장치를 나타낸 단면도
도 4는 본 발명의 백 라이트 유닛을 나타낸 평면도
도 5는 도 4의 백 라이트 유닛이 장착된 액정 표시 장치를 나타낸 단면도
도 6은 히트 파이프의 열 전달 능력 비교
도 7은 도 4의 히트 파이프를 나타난 단면도
도 8은 히트 파이프의 열 전달의 작용을 나타낸 도면
도 9는 도 4의 LED를 나타낸 도면
*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명*
120 : 커버 바텀 130 : 탑 케이스
140 : 액정 패널 150 : 광학 쉬트
160 : 가이드 패널 170 : LED
170a : LED 칩 170b : 투명 몰드
170c : 몸체 170c : 칩 다이
180 : 히트 파이프 181 : 제 1 플레이트
182 : 제 2 플레이트 183 : 제 1 위크
184 : 제 2 위크 185 : 막
186 : 액체
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로 특히, LED(Light Emitting Source)를 광원으로 하며, LED의 방열 처리가 우수한 백 라이트 유닛 및 액정 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로 사용되고 있는 표시장치들 중의 하나인 CRT(Cathode Ray Tube)는 텔레비전(TV)을 비롯해서 계측기기, 정보 단말기기 등의 모니터에 주로 이용되고 있으나, CRT의 자체 무게와 크기로 인해 전자 제품의 소형화, 경량화의 요구에 적극적으로 대응할 수 없었다.
따라서 각종 전자제품의 소형, 경량화되는 추세에서 CRT는 무게나 크기 등에 있어서 일정한 한계를 가지고 있으며 이를 대체할 것으로 예상되는 것으로, 전계 광학적인 효과를 이용한 액정표시장치(LCD ; Liquid Crystal Display), 가스방전을 이용한 플라즈마 표시소자(PDP ; Plasma Display Panel) 및 전계 발광 효과를 이용한 EL 표시소자(ELD ; Electro Luminescence Display) 등이 있으며, 그 중에서 액정표시장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
이러한, CRT를 대체하기 위해서 소형, 경량화 및 저소비전력 등의 장점을 갖는 액정표시장치는, 최근에 평판 표시장치로서의 역할을 충분히 수행할 수 있을 정도로 개발되어 랩탑형 컴퓨터의 모니터뿐만 아니라 데스크탑형 컴퓨터의 모니터 및 대형정보 표시장치 등에 사용되고 있어 액정표시장치의 수요는 계속적으로 증가되고 있는 실정이다.
여기서 액정표시장치는 화상을 표시하는 액정패널과 상기 액정패널에 구동신호를 인가하기 위한 구동부로 크게 구분될 수 있으며, 상기 액정패널은 일정 공간을 갖고 합착된 제 1, 제 2 유리 기판과, 상기 제 1, 제 2 유리 기판 사이에 주입된 액정층으로 구성된다.
여기서, 상기 제 1 유리 기판(TFT 어레이 기판)에는, 일정 간격을 갖고 일방향으로 배열되는 복수개의 게이트 라인과, 상기 각 게이트 라인과 수직한 방향으로 일정한 간격으로 배열되는 복수개의 데이터 라인과, 상기 각 게이트 라인과 데이터 라인이 교차되어 정의된 각 화소영역에 매트릭스 형태로 형성되는 복수개의 화소 전극과, 상기 게이트 라인의 신호에 의해 스위칭되어 상기 데이터 라인의 신호를 상기 각 화소전극에 전달하는 복수개의 박막 트랜지스터가 형성된다.
그리고 제 2 유리 기판(칼라필터 기판)에는, 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층과, 칼라 색상을 표현하기 위한 R, G, B 칼라 필터층과 화상을 구현하기 위한 공통 전극이 형성된다.
이와 같은 상기 제 1, 제 2 유리 기판은 스페이서(spacer)에 의해 일정 공간을 갖고 액정 주입구를 갖는 실(seal)재에 의해 합착되어 상기 두 기판 사이에 액 정이 주입된다.
한편, 액정표시장치의 대부분은 외부에서 들어오는 광원의 양을 조절하여 화상을 표시하는 수광성 소자이기 때문에 액정패널에 광을 조사하기 위한 별도의 광원, 즉 백 라이트가 반드시 필요하며, 이러한 백 라이트는 램프 유닛이 설치되는 위치에 따라 에지방식과 직하방식으로 구분된다.
여기서 광원으로는 EL(Electro Luminescence), LED(Light Emitting Diode), CCFL(냉음극 형광램프, Cold Cathode Fluorescent Lamp), HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp) 등을 사용하며, 특히 수명이 길고 소비전력이 작으며 얇게 형성할 수 있는 CCFL 방식이 대화면 컬러 TFT LCD에서 많이 사용된다.
CCFL 방식은 패닝 효과(penning effect)를 이용하기 위해 아르곤(Ar), 네온(Ne) 등을 첨가한 수은(Hg) 가스를 저압으로 봉입한 형광 방전관을 사용하고 있다. 관의 양단에는 전극이 형성되는데 음극은 판상으로 넓게 형성되며, 전압이 인가될 경우 스퍼터링 현상에서와 같이 방전관 내의 하전입자가 판상의 음극과 충돌하여 이차전자를 발생시키고 이는 주변 원소들을 여기시켜 플라즈마를 형성시킨다.
이 원소들은 강한 자외선을 방출하며 이 자외선이 다시 형광체를 여기시켜 형광체가 가시광선을 방출하게 한다.
이중 에지방식은 빛을 안내하는 도광판의 측면에 램프 유닛이 설치되는 것으로써, 램프 유닛은 빛을 발산하는 램프, 램프의 양단에 삽입되어 램프를 보호하는 램프 홀더 및 램프의 외주면을 감싸고 일측면이 도광판의 측면에 끼워져 램프에서 발산된 빛을 도광판 쪽으로 반사시켜 주는 램프 반사판을 구비한다.
이와 같이 도광판의 측면에 램프 유닛이 설치되는 에지방식은 주로 랩탑형 컴퓨터 및 데스크탑형 컴퓨터의 모니터와 같이 비교적 크기가 작은 액정표시장치에 적용되는 것으로, 빛의 균일성이 좋고, 내구 수명이 길며, 액정표시장치의 박형화에 유리하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 백 라이트 유닛을 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 종래의 형광 램프를 포함한 백 라이트 유닛을 나타낸 단면도이다.
도 1과 같이, 종래의 형광 램프를 포함한 백 라이트 유닛은 내면에 형광체가 코팅되어 광을 발산하는 형광램프(11)와, 상기 형광램프(11)를 고정시켜줌과 동시에 상기 형광램프(11)로부터 조사된 광을 한 방향으로 집광시키는 램프 하우징(12)과, 상기 형광램프(11)로부터 발산된 광을 백라이트 상부의 액정패널측으로 공급해 주는 도광판(13)과, 상기 도광판(13) 하부에 부착되어 액정패널 반대쪽으로 새어나오는 광을 도광판(13)으로 반사시켜 주는 반사판(14)과, 상기 도광판(13) 상부에 위치하여 도광판(13)에서 나온 광을 균일하게 확산시켜 주는 확산판(15)과, 상기 확산판(15) 상부에 위치하여 상기 확산판(15)에서 확산된 빛을 집광시켜 액정패널로 전달하는 프리즘 시트(16)와, 상기 프리즘 시트(16) 상부에서 위치하여 상기 프리즘 시트(16)를 보호하는 보호시트(17)와, 상기 구성 요소들을 수납하여 고정시켜 주는 메인 지지대(18)로 구성된다.
상기와 같이 구성된 백라이트 유닛은 형광램프(11)에서 발산된 광은 도광판(13)의 입광면에 집광되어 도광판(13)을 거쳐 확산판(15)과 프리즘 시트(16)를 차 례로 거쳐 액정패널에 전달된다.
그러나 상기와 같이 종래의 형광램프를 사용한 백라이트 유닛은 광원자체의 발광특성으로 인해 색재현율이 낮다. 또한, 형광램프의 크기 및 용량의 제약 때문에 고휘도의 백라이트 유닛을 획득하기 힘들다.
도 1에 도시된 백 라이트 유닛은 에지 방식의 백 라이트 유닛이다.
상술한 에지 방식과 광원의 위치 및 배열에 차이를 갖는 직하방식은, 액정표시장치의 크기가 20인치 이상으로 대형화되기 시작하면서 중점적으로 개발되기 시작한 것으로, 확산판의 하부면에 복수개의 램프를 일렬로 배열시켜 액정패널의 전면으로 빛을 직접 조광하는 것이다.
이러한, 직하방식은 에지방식에 비해 광의 이용 효율이 높기 때문에 고휘도를 요구하는 대화면 액정표시장치에 주로 사용된다.
한편, 상술한 에지 방식 및 직하 방식은 광원을 형광 램프를 이용하는 것이다. 근래에는 형광 램프에 들어가는 가스의 유해성 때문에 환경 오염 문제를 감안하여 새로운 광원의 개발이 진행되었다. 그 중 LED(Light Emitting Diode)는 환경 오염이 없고, 다양한 칼라 표현이 가능하고, 소비 전력을 감소시킬 수 있어 신 소재로 각광받고 있다.
도 2는 종래의 LED를 포함한 백 라이트 유닛을 나타낸 평면도이다.
도 2와 같이, 종래의 LED를 포함한 백 라이트 유닛은, 커버 바텀(cover bottom, 20)과, 상기 커버 바텀(20) 상에 서로 평행하게 형성된 복수개의 금속 PCB(Printed Circuit Board)(75)와, 상기 복수개의 금속 PCB(75)들 각각에 소정 간 격 이격되어 배치되는 복수개의 적색 LED(70a), 녹색 LED(70b), 청색 LED(70c) 및 상기 복수개의 적·녹·청색 LED(70a, 70b, 70c) 상부에 배치된 복수개의 광학 쉬트(도 3의 50)를 포함하여 이루어진다.
도 2에 도시된 종래의 LED를 포함한 백 라이트 유닛은 직하 방식의 백 라이트 유닛으로, 상기 액정 패널(도 3의 40 참조) 하부에 어레이 형태로 광원(LED)(70a, 70b, 70c)이 형성되어 있다.
도 3은 도 2의 백 라이트 유닛이 장착된 액정 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 3과 같이, 종래의 LED를 포함한 백 라이트 유닛이 장착된 액정 표시 장치는, 커버 바텀(cover bottom, 20)과, 상기 커버 바텀(20) 상에 서로 평행하게 형성된 복수개의 금속 PCB(Printed Circuit Board)(75)와, 상기 복수개의 금속 PCB(75)들 각각에 소정 간격 이격되어 배치되는 복수개의 적·녹·청색 LED(70a, 70b, 70c: 통칭 70), 상기 복수개의 LED들(70) 상에 형성된 복수개의 광학 쉬트(50)와, 상기 광학 쉬트(50) 상에 형성된 액정 패널(40)과, 상기 액정 패널(40) 및 광학 쉬트(50)를 지지하는 가이드 패널(guide panel, 60)과, 상기 액정 패널(40)의 상부 가장 자리 및 가이드 패널(60)과 커버 바텀(20)의 측면에 형성되는 케이스 탑(case top, 30)을 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 액정 패널(40)과 상기 광학 쉬트(50) 사이에는 가이드 패널(guide panel, 60)의 돌출된 패턴이 삽입되어 이격 공간이 존재한다. 그리고, 상기 커버 바텀(20)은 상기 광학 쉬트(50) 하부로부터 소정 높이만큼 간극을 가져, 상기 복수개의 금속 PCB(75) 및 복수개의 LED(70)가 형성될 공간과 상기 복수개의 LED(70)로부터 방열될 수 있는 공간을 확보한다.
상기 각각의 금속 PCB(75)간은 서로 동일 간격의 이격 간격을 가지며, 상기 LED(70)로부터 발산되는 열이 방열되도록 한다.
상기 액정 패널(40)은 서로 소정 간격 이격한 상하부 기판과, 두 기판 사이에 충진된 액정층(미도시) 및 상기 상하부 기판의 표면에 형성된 상하부 편광판을 포함하여 이루어진다.
그리고, 상기 광학 쉬트(50)는 제 1, 제 2 프리즘 쉬트(prism sheet), 확산판(diffuser) 등을 포함한다.
상기와 같이 구성된 LED를 포함한 백라이트 유닛은, 액정패널(40)에 화상을 구현하는 경우에, 상기 LED(70)를 점등시킨다. 상기 LED(70) 중 적색 LED(70a), 녹색 LED(70b), 청색 LED(70c)에 모두 또는 선택적으로 전압이 인가되어 해당 LED가 발광되고, 상기 발광한 적색, 녹색, 청색의 광은 상기 LED(70)와 광학 쉬트(50)의 이격 공간 및 광학 쉬트(50)에 의해 색혼합되어 혼합된 광을 액정패널(40)의 배면에 조명한다.
이와 같이, LED를 포함한 백 라이트 유닛은, 발광 소자인 LED(70)가 금속 PCB(Metal Core Printed Circuit Board)(75)에 장착되고, 상기 금속 PCB(75)는 금속 재질인 커버 바텀(20)에 체결된다. 이러한 LED(70)는 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)에 비해 광효율이 낮기 때문에, 액정 패널 전면에서 원하는 밝기를 얻기 위해서는 상대적으로 많은 소비전력이 필요하고 결과적으로 많은 열이 발 생한다.
상술한 구조에서 알 수 있듯이 LED(70) 발열의 대부분은 일차적으로 금속 PCB(75)로 전도 확산되어 배면의 커버 바텀(20)으로 전달되어 외기로 방열된다. 금속 PCB(75)의 주 물질은 알루미늄(aluminium)으로 열전도도가 높은 편이지만 통상적인 액정 표시 모듈 구동 환경에서 LED(70)의 열적 신뢰성을 확보하기에는 크게 미흡한 수준이다.
상기와 같은 종래의 백 라이트 유닛은 다음과 같은 문제점이 있다.
LED가 배치된 금속 PCB는 그 주 성분이 알루미늄으로 LED에서 발산되는 열을 외기로 방출하는데, 백 라이트 유닛을 장시간 사용하는 경우, 알루미늄이 가진 열 전도성이 한계를 갖기 때문에, 열을 신속히 외기로 방출하는데 제약이 따른다.
특히, 방열이 신속히 이루어지지 못할 경우, 복수개 배치된 LED들 중 LED간 정크션(juction)부의 온도가 크게 상승하게 되어 LED의 동작 신뢰성을 얻기 힘들다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 LED(Light Emitting Source)를 광원으로 하며, LED의 방열 처리가 우수한 백 라이트 유닛 및 액정 표시 장치를 제공하는 데, 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 백 라이트 유닛은 커버 바텀(cover bottom)과, 상기 커버 바텀 상에 복수개의 평행한 열로 배치된 히트 파이프 (heat pipe) 및 상기 각각의 히트 파이프 상에 소정 간격을 갖고 배치된 복수개의 광원을 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.
상기 복수개의 광원은 적색, 청색, 녹색 LED이다.
상기 LED는 LED 칩과, 상기 LED 칩이 장착된 몸체와, 상기 몸체를 상기 히트 파이프에 연결하는 칩 다이 및 상기 LED 칩을 커버하는 투명 몰드를 포함하여 이루어진다.
상기 히트 파이프 상에 상기 복수개의 광원이 부착된다.
상기 히트 파이프는 서로 대향된 제 1, 제 2 플레이트와, 상기 제 1, 제 2 플레이트 상의 제 1, 제 2 위크(wick)와, 상기 제 1, 제 2 플레이트의 외곽을 둘러싸며, 내부 공간을 막는 씰링 막 및 상기 씰링 막 내에서 진공 공간을 갖고 채워진 작동 유체를 포함하여 이루어진다.
상기 작동 유체는 액체이다.
상기 작동 유체는 물이다.
상기 히트 파이프(heat pipe)들은 동일 간격으로 이격된다.
또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치는 커버 바텀과, 상기 커버 바텀 상에 복수개의 평행한 열로 배치된 히트 파이프(heat pipe)와, 상기 각각의 히트 파이프 상에 소정 간격을 갖고 배치된 복수개의 LED와, 상기 복수개의 LED 상에 배치된 광학 쉬트와, 상기 광학 쉬트 상에 형성된 액정 패널과, 상기 광학 쉬트 및 액정 패널을 지지하는 가이드 패널 및 상기 액정 패널의 가장 자리 및 가이드 패널과 커버 바텀의 측부를 감싸는 케이스 탑을 포함하여 이루어짐 에 또 다른 특징이 있다.
여기서, 상기 히트 파이프는 서로 대향된 제 1, 제 2 플레이트와, 상기 제 1, 제 2 플레이트 상의 제 1, 제 2 위크(wick)와, 상기 제 1, 제 2 플레이트의 외곽을 둘러싸며, 내부 공간을 막는 씰링 막 및 상기 씰링 막 내에서 진공 공간을 갖고 채워진 작동 유체를 포함하여 이루어진다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 백 라이트 유닛 및 액정 표시 장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 백 라이트 유닛을 나타낸 평면도이다.
도 4와 같이, 본 발명의 백 라이트 유닛은 LED를 포함한 백 라이트 유닛은, 커버 바텀(cover bottom, 120)과, 상기 커버 바텀(120) 상에 서로 평행하게 형성된 복수개의 히트 파이프(heat pipe)(180)와, 상기 복수개의 히트 파이프(180)들 각각에 소정 간격 이격되어 배치되는 복수개의 적색 LED(R), 녹색 LED(G), 청색 LED(B) 및 상기 복수개의 적·녹·청색 LED(170) 상부에 배치된 복수개의 광학 쉬트(도 5의 150)를 포함하여 이루어진다.
상기 히트 파이프(heat pipe)(180)들은 동일 간격으로 이격되어 형성되며, 그 상부에 복수개의 LED들(170)이 소정의 동일 간격으로 부착되어 배치된다.
도 4에 도시된 LED를 포함한 백 라이트 유닛은 직하 방식의 백 라이트 유닛으로, 상기 액정 패널(도 5의 140 참조) 하부에 어레이 형태로 광원(LED)(170a, 170b, 170c)이 형성되어 있다.
여기서, 상기 히트 파이프(heat pipe)(180)는 판(plate) 형상으로, 두 개의 서로 이격된 금속 판 사이에 잠열이 큰 작동 유체(working fluid)가 들어있어, 열을 수송하는 장치이다. 이하에서 도면을 참조하여 자세히 설명한다.
도 5는 도 4의 백 라이트 유닛이 장착된 액정 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 5와 같이, 본 발명의 LED를 포함한 백 라이트 유닛이 장착된 액정 표시 장치는, 커버 바텀(cover bottom, 120)과, 상기 커버 바텀(120) 상에 서로 평행하게 형성된 복수개의 히트 파이프(heat pipe)(180)와, 상기 복수개의 히트 파이프(180)들 각각에 소정 간격 이격되어 배치되는 복수개의 적·녹·청색 LED(170)와, 상기 복수개의 LED들(170) 상에 형성된 복수개의 광학 쉬트(150)와, 상기 광학 쉬트(150) 상에 형성된 액정 패널(140)과, 상기 액정 패널(140) 및 광학 쉬트(150)를 지지하는 가이드 패널(guide panel, 160) 및 상기 액정 패널(140)의 상부 가장 자리 및 가이드 패널(160)과 커버 바텀(120)의 측면에 형성되는 케이스 탑(case top, 130)을 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 액정 패널(140)과 상기 광학 쉬트(150) 사이에는 가이드 패널(guide panel, 160)의 돌출된 패턴이 삽입되어 이격 공간이 존재한다. 그리고, 상기 커버 바텀(120)은 상기 광학 쉬트(150) 하부로부터 소정 높이만큼 간극을 가져, 상기 복수개의 히트 파이프(180) 및 복수개의 히트 파이프(180)가 형성될 공간과 상기 복수개의 LED(170)로부터 방열될 수 있는 공간을 확보한다.
상기 각각의 히트 파이프(180)간은 서로 동일 간격의 이격 간격을 가지며, 상기 LED(170)로부터 발산되는 열이 방열되도록 한다.
상기 액정 패널(140)은 서로 소정 간격 이격한 상하부 기판과, 두 기판 사이에 충진된 액정층(미도시) 및 상기 상하부 기판의 표면에 형성된 상하부 편광판을 포함하여 이루어진다.
그리고, 상기 광학 쉬트(150)는 제 1, 제 2 프리즘 쉬트(prism sheet), 확산판(diffuser) 등을 포함한다.
상기와 같이 구성된 LED를 포함한 백라이트 유닛은, 액정패널(140)에 화상을 구현하는 경우에, 상기 LED(170)를 점등시킨다. 상기 LED(170) 중 적색 LED(170a), 녹색 LED(170b), 청색 LED(170c)에 모두 또는 선택적으로 전압이 인가되어 해당 LED가 발광되고, 상기 발광한 적색, 녹색, 청색의 광은 상기 LED(170)와 광학 쉬트(150)의 이격 공간 및 광학 쉬트(150)에 의해 색혼합되어 혼합된 광을 액정패널(140)의 배면에 조명한다.
도 6은 히트 파이프의 열 전달 능력 비교이다.
도 6은, 길이(L)가 50cm이고, 직경이 1.27cm인 원의 단면을 갖는 패턴을 해당 물질로 구성할 때, 20W 의 열량을 운반할 때 필요한 온도차를 나타내는 것이다.
도 6에서 살펴볼 때, 알루미늄은 20W의 열량을 운반할 때, 460℃의 온도 차가 필요하고, 구리는 동일 열량을 운반할 때, 205℃의 온도차가 요구되며, 히트 파이프는 6℃의 온도 차가 필요함을 알 수 있다. 이와 같이, 동일 열량을 운반시 히트 파이프가 여타의 금속에 비해 매우 빠른 수송 능력을 가짐을 알 수 있다. 따라서, 히트 파이프는 열 전달 능력이 매우 우수함을 알 수 있다.
이하에서는 상기 히트 파이프의 구조에 대해 살펴본다.
도 7은 도 4의 히트 파이프를 나타난 단면도이며, 도 8은 히트 파이프의 열 전달의 작용을 나타낸 도면이다.
도 7과 같이, 상기 히트 파이프(180)는 서로 소정간격 이격되어 대향된 제 1, 제 2 플레이트(181, 182)와, 상기 제 1, 제 2 플레이트(181, 182) 상의 제 1, 제 2 위크(wick)(183, 184)와, 상기 제 1, 제 2 플레이트(181, 182)의 외곽을 둘러싸며, 내부 공간을 막는 씰링(sealing) 막(185) 및 상기 씰링 막(185) 내에서 진공 공간을 갖고 채워진 작동 유체(working fluid)(186)를 포함하여 이루어진다.
상기 제 1, 제 2 플레이트(181, 182)는 구리 등의 금속으로 이루어진다.
상기 제 1, 제 2 위크(183, 184)는 상기 제 1, 제 2 플레이트(181, 182) 상부에 그물 망의 조직이 얼기설기 짜여진 구조를 가지며, 그물 내부는 비어있다.
상기 씰링 막(185)은 내부의 작동 유체(186)가 외부로 빠져나오지 못하고, 상기 제 1, 제 2 플레이트(181, 182) 내부에서 작동(순환)하도록 막아주는 역할을 한다.
상기 작동 유체(working fluid)는 잠열이 큰 액체이며, 그 때의 잠열은 물과 유사한 수준이나 그보다 큰 액체이다. 본 발명의 실시예에서 사용되는 히트 파이프의 작동 유체는 물을 이용하였다.
도 8과 같이, 상기 히트 파이프(180)는 일측이 열을 받게 되면, 내부의 작동 유체가 순환하게 된다. 먼저, 열을 받은 부위의 작동 유체는 수증기(물일 경우)로 변하여 타측으로 이동되며, 열이 인가되지 않은 부위인 타측을 냉각부로 보아, 다시 상변화를 취하여 액체 상태로 변하여 상기 수증기 및 액체가 상기 히트 파이프 (180) 내부에서 순환하는 구조를 취하게 된다. 이 경우, 상기 히트 파이프(180)의 타측이 접지되어 있으면, 열의 외부로 빠져나가는 냉각부를 구비하게 된 것으로, 이러한 순환 동작은 매우 빠르게 일어나게 된다.
본 발명의 백 라이트 유닛은 커버 바텀(120) 상에 히트 파이프(180)가 위치한 형상으로, 상기 히트 파이프(180) 상의 LED(170)들에서 발생한 열이 상기 커버 바텀(120)을 통해 외기로 빠져나가는 동작이 원활히 일어나게 된다.
종래의 백 라이트 유닛은 LED 들이 금속 PCB 상에 위치하게 되어, 열 방출에 어느 정도 한계를 갖고 있었는데, 본 발명의 백 라이트 유닛은 열 전도 능력이 탁월한 히트 파이프(180)라는 재료를 이용함으로써, LED(170)들에서 발생한 열들을 신속히 방출할 수 있게 한 것이다. 따라서, LED(170)와 상기 히트 파이프(180)간의 접합부(junction)에서 열이 머무르지 않고, 바로 커버 바텀(120) 및 외기로 전달되어 LED(170)의 동작 신뢰성을 확보할 수 있게 되었다. 또한, 결과적으로 LED(170)의 동작 신뢰성이 확보되어 광효율이 상승하며, 전면 휘도(brightness)가 크게 상승하게 된다.
도 9는 도 4의 LED를 나타낸 도면이다.
도 9와 같이, 상기 LED(170)는 발광부(200b)는 백색 칩(170a)과 상기 백색 칩(170a)을 표면에 코팅되는 투명 몰드(170b)로 이루어지고, 바디부(170c)는 상기 백색 칩(170a) 및 투명 몰드(170b)를 지지하는 몸체(170c)와, 상기 몸체(170c) 양측에 구성되는 칩 다이(170d)로 구성되어 있다.
상기와 같이 구성된 백색 발광 다이오드의 칩 다이(170d)를 납땜 등을 이용 하여 히트 파이프(180)상에 부착하고, 몸체(170c)와 히트 파이프(180) 사이에는 열전도율이 낮은 절연막을 삽입한다.
상기와 같은 본 발명의 백 라이트 유닛 및 액정 표시 장치는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 상술한 본 발명의 백 라이트 유닛은 열확산 능력이 구리나 알루미늄에 비해 수백에서 수천배에 달하는 히트 파이프(heat pipe) 상에 LED 어레이를 부착함으로써 방열 성능을 향상시켜, LED와 히트 파이프의 접합부의 온도를 급저감시킨다.
둘째, LED 소자를 구비한 백 라이트 유닛 및 액정 표시 장치의 열적 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
셋째, 전체적으로 빠른 방열로 인해, 백 라이트 구동시 LED 소자의 온도가 종래에 비해 상당히 내려가 광효율을 증가시킬 수 있다. 따라서, 전면 휘도가 상승된다.
넷째, 광효율 증가에 따른 상대적으로 백 라이트 유닛의 소비 전력을 감소시킨 상태에서 종래와 등가의 휘도를 얻을 수 있다.
Claims (10)
- 커버 바텀(cover bottom);상기 커버 바텀 상에 복수개의 평행한 열로 배치된 히트 파이프(heat pipe); 및상기 각각의 히트 파이프 상에 소정 간격을 갖고 배치된 복수개의 광원을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
- 제 1항에 있어서,상기 복수개의 광원은 적색, 청색, 녹색 LED인 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
- 제 2항에 있어서,상기 LED는LED 칩;상기 LED 칩이 장착된 몸체;상기 몸체를 상기 히트 파이프에 연결하는 칩 다이; 및상기 LED 칩을 커버하는 투명 몰드를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
- 제 1항에 있어서,상기 히트 파이프 상에 상기 복수개의 광원이 부착된 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
- 제 1항에 있어서,상기 히트 파이프는서로 대향된 제 1, 제 2 플레이트;상기 제 1, 제 2 플레이트 상의 제 1, 제 2 위크(wick);상기 제 1, 제 2 플레이트의 외곽을 둘러싸며, 내부 공간을 막는 씰링 막; 및상기 씰링 막 내에서 진공 공간을 갖고 채워진 작동 유체를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
- 제 5항에 있어서,상기 작동 유체는 액체인 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
- 제 6항에 있어서,상기 작동 유체는 물인 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
- 제 1항에 있어서,상기 히트 파이프(heat pipe)들은 동일 간격으로 이격된 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
- 커버 바텀;상기 커버 바텀 상에 복수개의 평행한 열로 배치된 히트 파이프(heat pipe);상기 각각의 히트 파이프 상에 소정 간격을 갖고 배치된 복수개의 LED;상기 복수개의 LED 상에 배치된 광학 쉬트;상기 광학 쉬트 상에 형성된 액정 패널;상기 광학 쉬트 및 액정 패널을 지지하는 가이드 패널; 및상기 액정 패널의 가장 자리 및 가이드 패널과 커버 바텀의 측부를 감싸는 케이스 탑을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제 9항에 있어서,상기 히트 파이프는서로 대향된 제 1, 제 2 플레이트;상기 제 1, 제 2 플레이트 상의 제 1, 제 2 위크(wick);상기 제 1, 제 2 플레이트의 외곽을 둘러싸며, 내부 공간을 막는 씰링 막; 및상기 씰링 막 내에서 진공 공간을 갖고 채워진 작동 유체를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
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