JP4901960B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、発光素子群を発光させて表示を行う表示装置、特に、発光素子群の発光に伴う発熱に起因する昇温、並びに温度分布を抑制し得る表示装置に関する。

近年、表示装置としては、発光ダイオード（以下、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）と略記する）を初めとして、プラズマディスプレイ、液晶ディスプレイ、フィールドエミッションディスプレイなどを用いたものが一般に良く知られており、旧来のＣＲＴ（Cathode Ray Tube）や放電管を用いたものと共に、或いはこれらに替えて、幅広く採用されつつある。

ところが、これらの表示装置では、光の変換効率が低く、例えばＬＥＤ素子では約１０％程度であり、供給電力の大部分が熱に変換されてしまう。また、上記素子の温度が上昇すると光変換効率は更に低下するので、素子の信頼性の低下、輝度ムラの原因となり、特に、色を表示する素子（例えば赤色、青色、緑色を表示する素子）で光変換効率が異なる場合、色ムラの発生要因となり、映像の品質を低下させる等の問題があった。

ＬＥＤ素子等の発光素子を用いた表示装置の場合、通常のＣＲＴ等を用いたものと異なり、温度を均一にすべき発光源つまり発光素子が、表示装置の全面に通常一定間隔で配置されている。また、ＬＥＤ素子の発光を制御するために必要な集積回路、例えば、駆動ＩＣ、ロジックＩＣ、ＦＥＴ、クロックＩＣ等は発熱源となっており、これら集積回路はＬＥＤ素子、インターフェース、コンデンサ等を避けて、基板上に設置されているため、一定間隔で配置できず、ＬＥＤ素子間の温度分布の発生要因となる。

従って、何らかの冷却手段を講じて、素子の昇温、素子間の温度分布を抑制することが求められる。従来これらの対策として、ＬＥＤをモールドするように設けられた表示パネル部にその前面から背面に貫通するように通風孔を形成すると共に、ファンによって外部から取り込まれた冷却風を、ＬＥＤ駆動機能を有するセル基板を冷却した後、上記通風路を通って表示パネル側前面に送風することによって、表示セルから放出した熱を外部に排出するようにしたものが提案されている。（例えば特許文献１を参照）
更に、導光板の背面近傍に仕切板を設置することにより導光板の背面に接する流体の流路を形成したディスプレイの冷却システムが提案されている。（例えば特許文献２を参照）

特開平１０−２９３５４０号公報 特開２００３−７６２８６号公報

前記特許文献１に開示された表示装置では、前述のように、ＬＥＤ駆動機能を有するセル基板をＬＥＤマウント基板と別にしていることから、ＬＥＤ駆動素子の発熱による温度分布の影響はなくなっているものの、基板が複数になっているためその分コストアップに繋がっている。また、表示ユニットの前面から背面に貫通するように通風孔を形成しているため、確かに基板に対する冷却能力はある程度向上するが、表示ユニットに通風孔を設ける必要があり、製作コストが嵩むと共に構造も非常に複雑なものとなる。しかも、ＬＥＤマウント基板と通風孔を通る冷却風の間に、モールド材が存在しており、熱抵抗として作用するので、それだけ冷却効率は低下している。

また、前記特許文献２に開示されたディスプレイの冷却システムでは、仕切板により画成された冷却チャンバ内を圧送ファンにより吸引された外気が上方に流れるだけであるので、導光板の背面を冷却できるものの、基板上の特定部分に集積回路等の発熱部がある場合、均一な温度分布を実現することはできなかった。

この発明は、前記技術的課題に鑑みてなされたもので、発光素子を用いた表示装置において、過度なコスト上昇や構造の複雑化を招くことなく、発光素子を配設した基板を比較的均一に且つ効率良く冷却できるようにすることを基本的な目的としてなされたものである。

本発明に係る表示装置は、表面に表示用の発光素子群が、背面に集積回路がそれぞれ配設された基板と、
前記基板の背面側に基板と所定の間隔を置いて設置された風路板と、
前記風路板の周囲を覆うケース体と、
前記風路板の背面に設けられ前記ケース体と風路板に囲まれた空間に送風するファンを備え、
前記風路板には、上記ファンによる冷却風を上記基板の少なくとも集積回路に該当する位置に吹き付ける複数個の開口部を形成し、
前記基板及び風路板を支持すると共に、前記開口部を通過して前記基板に吹き付けられた冷却風を、前記基板支持体とケース体との間に設けられた冷却風出口部を通して外部に排気する基板支持体を設けたことを特徴としたものである。

本発明によれば、ファンによりケース体と風路板に囲まれた空間に送風された冷却風を、ケース体に覆われた領域の風路板に配設された開口部を通過して基板に吹き付けることができる。吹き付けられた箇所は局所的に冷却効率が増大する。従って、開口部を局所的な発熱源（集積回路）や冷却風の澱み領域（ファンの軸中心等）に該当する位置に配設することで、温度分布を低減させることができる。
これにより、基板上の発光素子群並びに集積回路を効率良く且つムラなく冷却することができ、輝度ムラ、色ムラが少なく信頼性の高い表示装置を得ることができる。この場合において、基板とファンとの間に、開口部を有する風路板を設けるだけの比較的簡単な構成で済むので、従来のように過度な構造の複雑化やコスト上昇を招くことはない。

本発明の実施の形態１による表示装置における風路板の概略図である。 本発明の実施の形態１による表示装置の断面図である。

実施の形態１．
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の実施の形態１による表示装置を背面側から見た概略構成図である。また、図２は図１のA―A線断面を模式的に示す図である。図に示すような表示ユニットを複数個縦横に配列して全体として大画面の表示装置を構成することができる。なお、図２において、ファンはＡＡ断面上に存在していないが、説明の便宜上Ａ―Ａ線断面に投影した位置に図示している。

図において、１は表示装置の表面側に基板支持体２により支承された基板、３は上記基板１の表面に縦横に複数個配列された例えばＬＥＤ素子群、４は同じく上記基板１の背面に設置され上記ＬＥＤ素子３の駆動制御等を行う集積回路、５は表示装置の背面側に取り付けられたファン、６は上記基板１とファン５との間の空間に前記基板と所定の間隔を置いて設置された風路板、７は上記風路板６の周囲を覆うケース体、８は冷却風出口部、９、１０は基板１上に形成され、上記冷却風出口部８を経由して、外部電源、外部制御装置に接続されているインターフェースコネクタであり、９は電源用インターフェースコネクタ、１０は制御用インターフェースコネクタである。１１は上記風路板６に形成された開口部であり、１１aは例えば集積回路４の上部に設けられた開口部、１１ｂは上記ファン５の直下に設けられた開口部をそれぞれ示している。

基板１における発熱量は、一定間隔で配置されたＬＥＤ素子群３から発生する発熱量と、集積回路４等による局所で発生する発熱量の重畳となる。従って、基板１全体を冷却する共に、集積回路４等の領域の冷却効率を局所的に増大させる必要がある。なお、上記実施例において、風路板６は、ケース体７を介して、基板支持体２に取り付けられているが、風路板６とケース体７を一体化した構成とすることも可能である。また、冷却風出口部８は、風路板６に開口部を設けることで作製しており、構造を簡易にしている。

上記の構成において、ファン５によってケース体７と風路板６に囲まれた空間１２に送風された冷却風１３は、風路板６に配設された開口部１１を通して、ＬＥＤ素子群３が一定間隔で配設された基板１に吹き付けられた後、基板１と風路板６の間に設けられた風路１４を通過して、冷却風出口部８より外部に排気される。

本実施例では、基板の集積回路に該当する位置に開口部１１aを配設している。冷却風１３は、開口部１１aより基板１に設置された集積回路４並びにその基板周辺部に吹き付けられる。冷却風１３が基板に衝突した箇所では、冷却効率が向上するため、集積回路４等の領域の冷却効率を局所的に増大させることが可能になる。また、吹き付けられた冷却風１３は、基板１と風路板６の間の風路１４を通過して、冷却風出口部８から吐き出されるので、基板１全体を冷却できる。従って、開口部１１の位置とサイズを適切に調整することで、基板１の温度分布を最小にして、且つ、基板１の冷却効率を高めることが可能になる。

また、本実施例では、ファン５の中心部に該当する位置に、風路板開口部１１bを配設している。軸流ファン５では、軸の部分に風が流れないため、ファン５の軸の直下の部分が澱み点となる。しかしながら、ＬＥＤ素子群３は基板１上に一定間隔で配置されているため、ファン直下も冷却する必要がある。
本実施例に示す構成にすることで、開口部１１のサイズを適切に調整することで、ケース体７と風路板６に覆われた空間１２の内圧を高めて、開口部１１に冷却風１３を通過させることができる。なお、内圧が高まることで、風量は低下するため、開口部１１の適正なサイズの調整が必要である。

また、基板１上には例えば発熱量は相対的に小さいが、冷却風にとっての障害物、例えば、コンデンサ等が存在しており、これが気流の澱みを発生させ、局所的に温度が上昇する場合がある。このような場合でも、気流澱み点の上部に開口部を配設することで、澱み領域に冷却風を流すことができ、温度分布を均一にすることができる。

更に本実施例では、ケース体７に覆われた領域の風路板開口部１１aの大きさを、基板１の集積回路４より大きくして、集積回路４周辺部の基板を冷却している。集積回路で発生した熱の大部分は、リードを経由して基板から放熱されるため、集積回路のケース（外枠）でなく、集積回路周辺の基板に冷却風を吹き付けることにより、局所の冷却効率が増す。また、一般的に集積回路４は矩形をしているが、風路板開口部１１は、工作性を容易にするため、円形にしている。

以上のように、本発明の実施の形態によれば、風路板６に施される開口部１１の位置を任意に選定することができるので、使用される基板１上の素子配置に合わせて自由な風路設計が可能となる。また、局所発熱箇所を冷却効率の高い衝突噴流で冷却することができ、基板温度分布すなわちＬＥＤ素子の温度分布を均一にすることができる。従って、高信頼性を有し、色ムラの少ない高品質の画質を有する表示装置を過度な構造の複雑化やコスト上昇を招くことなく製造可能となる。

Claims (4)

1. 表面に表示用の発光素子群が、背面に集積回路がそれぞれ配設された基板と、
   前記基板の背面側に基板と所定の間隔を置いて設置された風路板と、
   前記風路板の周囲を覆うケース体と、
   前記風路板の背面に設けられ前記ケース体と風路板に囲まれた空間に送風するファンを備え、
   前記風路板には、上記ファンによる冷却風を上記基板の少なくとも集積回路に該当する位置に吹き付ける複数個の開口部を形成し、
   前記基板及び風路板を支持すると共に、前記開口部を通過して前記基板に吹き付けられた冷却風を、前記基板支持体とケース体との間に設けられた冷却風出口部を通して外部に排気する基板支持体を設けたことを特徴とする表示装置。
2. 上記風路板開口部の大きさが、基板の集積回路より大きいことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 上記風路板開口部が、円形であることを特徴とする請求項１あるいは請求項２に記載の表示装置。
4. 上記風路板開口部の少なくとも一部が、ファン中心部に該当する位置に配設されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の表示装置。

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