JP5258570B2 - ディスプレイアセンブリおよび表示方法 - Google Patents

Description

発明の技術分野
この発明は画像表示に関する。

発明の背景
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）アセンブリは、概して、ガラスＬＣＤパネル、バックライトシステムおよびＬＣＤ駆動電子機器を含む。ディスプレイアセンブリはまた、アナログまたはデジタル映像信号（たとえば、デジタルビデオインターフェイスもしくはＤＶＩ）を低電圧差動信号方式（ＬＶＤＳ）などの別の形式に変換するためのインターフェイスカードを含み得る。陰極線管（ＣＲＴ）技術に勝るＬＣＤ技術の典型的な利点は、同様の表示面積に対するサイズおよび重量をさらに低減させることである。

図１Ａは、ＬＣＤパネルＡ５と、発光ダイオード（ＬＥＤ）および／または蛍光ランプなどの１つ以上の光源Ａ１によってエッジ照明された光ガイドＡ６とを含むディスプレイアセンブリの断面図を示す。図１Ｂは、カーテンバックライトとして配置されたいくつかの光源（たとえば、冷陰極蛍光ランプまたはＣＣＦＬ）を備えたＬＣＤの断面図を示す。

ＬＣＤアセンブリのための動作環境は、液晶（ＬＣ）技術の性質のために温度が制限される可能性がある。特定の温度を超えると、ＬＣ分子は、与えられた電界に従って整列するのではなく、ランダムまたは無秩序に配向されてしまう。このため、高温では、現在最先端の大型ＬＣＤパネル（たとえば、１７インチ以上の対角線寸法を有するパネル）は不透明になり、駆動信号の状態に関わらずディスプレイが黒くなっててしまう。パネルの「クリアリング（clearing）」と称されるこの現象は一時的なものであり非破壊的なものであるが、パネルの使用が或る温度範囲内に制限されてしまう。

近年、（たとえば、添加剤を用いることにより）以前よりも粘性の低い液晶材料をＬＣＤパネルに含めることが一般的になった。このような混合物を用いるパネルでは応答時間が速くなる傾向があるが、粘性がより低いことがクリアリング温度を低下させる一因にもなり得る。

高温環境で動作可能なＬＣＤ技術が存在するが、これらはより小型のディスプレイでしか市販されず、立上がり時間や立下がり時間がより長くなるといった他の不利点を有しており、結果として、生中継の映像場面の表示品質が低下してしまう。温度スペクトル（たとえば、０℃未満の温度）の他方端では、ＬＣＤの応答が非常に遅くなる。極端な場合には、ＬＣＤ材料が固まる可能性がある。これらの影響も非破壊的であるが、極端な温度環境におけるＬＣＤ技術の使用が制限されてしまう。

発明の概要
一実施例に従ったディスプレイアセンブリは、ヒートシンクと、当該ヒートシンクに熱的に結合された光源と、当該光源によって生成される光を透過するよう配置された液晶ディスプレイパネルとを含む。このアセンブリはまた、光源が生成した熱から液晶パネルを断熱するよう配置された断熱部と、液晶ディスプレイパネルからヒートシンクに面する断熱部の側部に熱を能動的に伝達するよう配置された能動的な冷却装置とを含む。

別の実施例に従ったディスプレイアセンブリは、熱障壁と、当該熱障壁の第１の側部に位置するヒートシンクと、当該ヒートシンクに熱的に結合された光源とを含む。このアセンブリはまた、（Ａ）熱障壁のうち第１の側部とは反対側の第２の側部に位置し、（Ｂ）光源によって生成される光を透過するよう配置された液晶ディスプレイパネルと、熱障壁の第２の側部から熱障壁の第１の側部に能動的に熱を伝達するよう配置された能動的な冷却装置とを含む。

さらなる実施例に従ったディスプレイアセンブリは、光源と、液晶ディスプレイパネルと、当該光源によって生成される熱から当該液晶ディスプレイパネルを断熱するための手段とを含む。このアセンブリはまた、光源によって生成される光を、当該断熱するための手段の第１の側部から当該断熱するための手段の第２の側部に搬送するための手段と、当該断熱するための手段の第２の側部において、搬送された光を液晶ディスプレイパネルを通じて方向付けるための手段とを含む。当該アセンブリはまた、熱エネルギを、当該断熱するための手段の低温側から当該断熱するための手段の高温側に能動的に搬送するための手段を含む。

一実施例に従った画像表示の方法は、光を生成するよう光源を作動させるステップを含み、ここで、当該光源はヒートシンクに熱的に結合されており、当該方法はさらに、生成された光を、熱障壁の第１の側部から熱障壁のうち第１の側部とは反対側の第２の側部に搬送するステップを含む。この方法はまた、熱障壁の第２の側部において、搬送された光を液晶ディスプレイパネルを通じて方向付けるステップを含む。この方法はまた、光源を作動させる動作中に、少なくとも１つの能動的な冷却装置を用いて、熱を熱障壁の第２の側部から第１の側部に能動的に搬送するステップを含む。

一実施例に従った透過型または半透過型ディスプレイを能動的に冷却するための方法は、高い周囲温度でこのディスプレイ技術を用いることを可能にするために、透過型または半透過型ディスプレイ要素の周りで断熱部を用い、光を、当該断熱部の外側に位置するバックライト光源から断熱された部分に搬送するステップを含む。

さらなる実施例に従ったディスプレイアセンブリは、熱障壁と、当該熱障壁の第１の側部に位置する光源と、（Ａ）熱障壁のうち当該第１の側部とは反対側の第２の側部に位置し、（Ｂ）当該光源によって生成される光を透過するよう配置された液晶ディスプレイパネルと、当該熱障壁の第２の側部に位置するヒータとを含む。

さらなる実施例に従ったディスプレイアセンブリは、熱障壁と、当該熱障壁の第１の側部に位置する光源と、（Ａ）熱障壁のうち当該第１の側部とは反対側の第２の側部に位置し、（Ｂ）当該光源によって生成される光を透過するよう配置された液晶ディスプレイパネルと、当該アセンブリの周囲環境の温度に対して当該液晶ディスプレイパネルの温度を上げるよう配置されたヒータとを含む。

さらなる実施例に従ったディスプレイは、ディスプレイパネルと、当該パネルを周囲環境から断熱するよう配置されたチャンバと、当該チャンバの外側に配置された光源と、光を当該光源から当該チャンバに伝え、当該パネルの後面に光を分散させるよう構成された光ガイドとを含む。

一実施例に従った透過型または半透過型ディスプレイを能動的に加熱するための方法は、ブリンキングバックライトまたは色順次型バックライト技術を低い周囲温度で用いて高温で作動する能力を維持することを可能にするために、透過型または半透過型ディスプレイ要素の周りで断熱部を用い、当該断熱部の外側に位置するバックライト光源から当該断熱された部分に光を搬送するステップを含む。

この発明の特定の局面および好ましい局面が、添付の独立クレームおよび従属クレームにおいて述べられる。従属クレームからの特徴は、単にクレームにおける明確な提示に合わせるだけでなく、適宜、独立クレームの特徴および他の従属クレームの特徴と組合されてもよい。

従って、この発明がディスプレイアセンブリに関したものであり、当該ディスプレイアセンブリが、
・ヒートシンクと、
・当該ヒートシンクに熱的に結合された光源と、
・当該光源によって生成される光を透過するよう配置された液晶ディスプレイパネルと、
・当該光源によって生成される熱から当該液晶パネルを断熱するよう配置された断熱部と、
・熱を当該液晶ディスプレイパネルから当該ヒートシンクに面する当該断熱部の側部に能動的に伝達するよう配置された能動的な冷却装置とを含むことが理解される。

この発明はさらに、
・熱障壁と、
・当該熱障壁の第１の側部に位置するヒートシンクと、
・当該ヒートシンクに熱的に結合された光源と、
・（Ａ）当該熱障壁のうち当該第１の側部とは反対側の第２の側部に位置し、（Ｂ）当該光源によって生成される光を透過するよう配置された液晶ディスプレイパネルと、
・当該熱障壁の第２の側部から当該熱障壁の第１の側部に熱を能動的に伝達するよう配置された能動的な冷却装置とを含むディスプレイアセンブリに関する。

この発明はまた、
・熱障壁と、
・当該熱障壁の第１の側部に位置する光源と、
・（Ａ）当該熱障壁のうち当該第１の側部とは反対側の第２の側部に位置し、（Ｂ）当該光源によって生成される光を透過するよう配置された液晶ディスプレイパネルと、
・当該熱障壁の第２の側部に位置するヒータとを含むディスプレイアセンブリに関する。

この発明はさらに、
・熱障壁と、
・当該熱障壁の第１の側部に位置する光源と、
・（Ａ）当該熱障壁のうち第１の側部とは反対側の第２の側部に位置し、（Ｂ）当該光源によって生成される光を透過するよう配置された液晶ディスプレイパネルと、
・当該アセンブリの周囲環境の温度に対して当該液晶ディスプレイパネルの温度を上げるよう配置されたヒータとを含むディスプレイアセンブリに関する。

この発明はさらに、
・光源と、
・液晶ディスプレイパネルと、
・当該光源によって生成された熱から当該液晶ディスプレイパネルを断熱するための手段と、
・当該光源によって生成された光を当該断熱するための手段の第１の側部から当該断熱するための手段の第２の側部に搬送するための手段と、
・当該断熱するための手段の第２の側部において、当該搬送された光を当該液晶ディス
プレイパネルを通じて方向付けるための手段と、
・当該断熱するための手段の低温側から当該断熱するための手段の高温側に熱エネルギを能動的に搬送するための手段とを含むディスプレイアセンブリに関する。

断熱部は、当該液晶ディスプレイパネルと実質的に平行に配置された実質的に平面の層を含み得る。当該アセンブリは、当該ヒートシンクとは反対向きに当該断熱部の側部上の伝熱媒体を循環させるよう配置された少なくとも１つのファンを含み得る。当該アセンブリは、当該液晶ディスプレイパネルと当該断熱部との間に配置され、当該液晶ディスプレイパネルに対して実質的に平行に配置された実質的に平面の熱導体を含み得る。当該熱導体は、（メートル×ケルビン度）当り少なくとも８０ワットに等しい熱伝導性を有する。断熱部はディスプレイアセンブリの周囲環境から当該液晶ディスプレイパネルを断熱するよう構成され得る。断熱部は、当該液晶ディスプレイパネルの少なくとも前面および後面にわたって延在し得る。当該アセンブリは、当該液晶ディスプレイパネルに面する当該断熱部の側部に位置するヒータを含み得る。

この発明の実施例に従うと、当該アセンブリは、当該熱障壁の第２の側部に位置するヒータを含み得る。

この発明の実施例に従うと、能動的な冷却装置は、（Ａ）半導体熱電素子ならびに（Ｂ）圧縮器および熱変換器を有する冷却部のうち少なくとも１つを含み得る。

当該能動的な冷却装置はペルティエ素子を含み得る。
当該ヒータは、液晶ディスプレイパネルと熱障壁との間に配置され得る。

当該アセンブリは、液晶ディスプレイパネルと熱障壁との間に配置され、液晶ディスプレイパネルに対して実質的に平行に配置される実質的に平面の熱導体を含み得る。当該熱導体は、（メートル×ケルビン度）当り少なくとも８０ワットに等しい熱伝導性を有する。当該ヒータは熱導体上に配置されてもよい。

当該ヒータは、液晶ディスプレイパネルを含む光学スタックにおける層を含み得る。
熱障壁は、液晶ディスプレイパネルに対して実質的に平行に配置された実質的に平面の層を含み得る。

当該アセンブリは、当該ヒートシンクとは反対向きに当該熱障壁の側部上の伝熱媒体を循環させるよう配置された少なくとも１つのファンを含み得る。

当該熱障壁は、ディスプレイアセンブリの周囲環境から液晶ディスプレイパネルを断熱するよう構成され得る。当該熱障壁は、液晶ディスプレイパネルの少なくとも前面および後面にわたって延在し得る。

当該アセンブリは、光源から受けた光で液晶ディスプレイパネルの後面を照らすよう配置された剛性の光ガイドを含み得る。当該アセンブリは、光を光源から液晶ディスプレイパネルに搬送するよう配置された光ガイドを含み得る。当該光ガイドの少なくとも一部は、反射性の内壁を有する中空の構造である。当該光源は、発光ダイオードおよび蛍光ランプのうち少なくとも１つを含み得る。

当該アセンブリは、
・液晶ディスプレイパネルの外周を覆うよう配置された金属製のベゼルと、
・当該光源によって生成された熱から当該金属製のベゼルを断熱するよう配置されたガスケットとを含み得る。

この発明の実施例に従うと、光源は少なくとも１つの発光ダイオードを含み得、当該アセンブリは、液晶ディスプレイパネルのフレームレートの１／ｎ倍の変調周波数で発光ダイオードの光出力を変調するよう構成された制御回路を含み、ここで、ｎは０よりも大きな整数である。当該制御回路は、変調周波数で発光ダイオードの動作状態を実質的にオンから実質的にオフに変えるよう構成され得る。

当該アセンブリは、複数の光源を含む場合、当該複数の光源が第１の波長の範囲内でその光出力のほとんどを放出するよう構成された第１のダイオードと、第１の範囲とは別個である第２の波長の範囲内でその光出力のほとんどを放出するよう構成された第２のダイオードとを含むように構成され得る。当該制御回路は、変調周波数で繰返し起こる第１の期間中に、第１のダイオードが実質的にオンになり、第２のダイオードが実質的にオフになるように第１および第２のダイオードの動作状態を変えるよう構成される。当該制御回路は、変調周波数で繰返し起こる第２の期間中に、第１および第２のダイオードがともに実質的にオンになるように、第１および第２のダイオードの動作状態を変えるよう構成され得る。

この発明はさらに画像表示の方法に関し、当該方法は、
・光を生成するよう光源を作動させるステップを含み、当該光源はヒートシンクに熱的に結合されており、当該方法はさらに、
・当該生成された光を、熱障壁の第１の側部から当該熱障壁のうち当該第１の側部とは反対側の第２の側部に搬送するステップと、
・当該熱障壁の第２の側部において、搬送された光を液晶ディスプレイパネルを通じて方向付けるステップと、
・光源の作動中に、少なくとも１つの能動的な冷却装置を用いて、熱を熱障壁の第２の側部から第１の側部に能動的に搬送するステップとを含み得る。

この発明の実施例に従うと、当該方法は、高い周囲温度でこのディスプレイ技術を用いることを可能にするために、透過型または半透過型ディスプレイ要素の周りで断熱部を用い、「断熱部の外側に位置する」バックライト光源から当該断熱された部分に光を搬送するステップを含み得る。

この発明の実施例に従うと、当該方法は、ブリンキングバックライトまたは色順次型バックライト技術を低い周囲温度で用いて高温で作動する能力を維持することを可能にするために、透過型または半透過型ディスプレイ要素の周りで断熱部を用い、「断熱部の外側に位置する」バックライト光源から当該断熱された部分に光を搬送するステップを含み得る。

この発明の実施例に従うと、使用される透過型ディスプレイ技術はＬＣＤ技術であり得る。この発明の実施例に従うと、光源はＬＥＤ技術に基づき得る。

この発明の実施例に従うと、能動的な冷却のための技術は少なくとも１つのペルティエ素子を含み得る。この発明の実施例に従うと、断熱部は、非常に高い耐熱性をもたらすための少なくとも１つの空気チャンバを含み得る。この発明の実施例に従うと、断熱された空隙の外側から内側への光搬送の手段は、ＰＭＭＡ材料から作製された光ガイドを用いて行なわれてもよい。この発明の実施例に従うと、当該光源はＣＣＦＬ技術に基づき得る。この発明の実施例に従うと、能動的な冷却のための技術はポンプおよびバルブを含み得る。この発明の実施例に従うと、バックライトはエッジ照明された構造を有し得る。この発明の実施例に従うと、当該方法は、断熱された空隙の内部において内部通気を用いて、温度分布を均一にし得る。

この発明の実施例に従うと、当該方法はさらに、断熱された部分内に配置され得るヒータを用い得る。

この発明はさらに、透過型または半透過型パネルを有し、かつ、この発明に従った方法のいずれかに従って作動するよう構成されたディスプレイに関する。

この発明の実施例に従うと、当該ディスプレイは、ディスプレイパネルと、パネルを周囲環境から断熱するよう配置されたチャンバと、当該チャンバの外側に配置された光源と、光を当該光源からチャンバに伝え、当該パネルの後面に光を分散させるよう構成された光ガイドとを有し得る。この発明の実施例に従うと、当該ディスプレイは、当該チャンバから熱を除去するよう構成された能動的な冷却要素を含み得る。この発明の実施例に従うと、当該ディスプレイは、熱をチャンバに導入するよう構成された加熱要素を含み得る。

この分野においては装置が絶えず改良、変更および開発されてきたが、この概念は、先行技術からの逸脱を含め、結果としてこの性質を有するより効率的で安定し確実な装置を提供することとなる実質的に新しく新規な改善例を表わすと考えられる。

この発明の上述および他の特性、特徴および利点が、添付の図面に関連付けられた以下の詳細な説明から明らかになるだろう。添付の図面は例としてこの発明の原理を示す。この説明は、この発明の範囲を限定することなく例示のためにのみ与えられる。以下に引用される参照符号は添付の図面を参照している。

図面全体を通じて同様の参照符号は同一または同様の要素を示す。図面におけるさまざまな陰影は、単にさまざまな構成要素を区別する役割を果たすだけであり、必ずしも伝導性または透過性などの関連する特性を示すものではない。

具体的な実施例の説明
この発明は、特定の実施例に関して添付のいくつかの図面を参照しつつ説明されるが、これらに限定されるものではなく、クレームによってのみ限定される。説明する図面は単に概略的なものであり、限定的なものではない。図面においては、要素のうちのいくつかの大きさは例示の目的で誇張されており縮尺どおりには描かれていない可能性がある。寸法および相対寸法はこの発明の実際の縮図には対応していない。

さらに、この説明およびクレームにおける第１、第２、第３などの語は、同様の要素を区別するために用いられるものであり、必ずしも順序を時間的、空間的、序列的または他の態様で説明するために用いられるものではない。また、このように用いられる語が適切な環境下では交換可能であり、この明細書中に記載される発明の実施例がこの明細書中に記載または例示される以外の順序で動作可能であることが理解されるはずである。

さらに、この説明およびクレームにおける上部、底部、上、下などの語は、説明の目的で用いられるものであり、必ずしも相対位置を説明するものではない。このように用いられる語が適切な環境下では交換可能であり、この明細書中に記載される発明の実施例がこの明細書中に記載または例示される以外の配向で動作可能であることが理解されるはずである。

なお、クレームにおいて用いられる「含む（comprising）」という語が、以降に挙げられる手段に限定されるものと解釈されるべきではなく、他の要素またはステップを除外するものではなく、このため、参照される規定の特徴、整数、ステップまたは構成要素の存
在を特定するものと解釈されるべきであり、１つ以上の他の特徴、整数、ステップもしくは構成要素またはこれらのグループの存在または追加を除外するものではない。このため、「手段ＡおよびＢを含む装置（a device comprising means A and B）」という表現の範囲は、構成要素ＡおよびＢだけを含む装置に限定されるべきではない。これは、この発明に関連して、当該装置の関連する構成要素だけがＡおよびＢであることを意味している。

同様に、クレームにおいて用いられる「結合された（coupled）」という語も直接的な接続だけに限定されるものと解釈されるべきではないことに留意されたい。「結合された（coupled）」および「接続された（connected）」という語は、それらの派生語とともに用いられてもよい。これらの語が互いに対する同義語として意図されたものでないことが理解されるべきである。このため、「装置Ｂに結合された装置Ａ（a device A coupled to a device B）」という表現の範囲は、装置Ａの出力が装置Ｂの入力に直接的に接続されている装置またはシステムに限定されるべきではない。これは、Ａの出力とＢの入力との間に、他の装置または手段を含む経路であり得る経路が存在することを意味する。「結合された」とは、２つ以上の要素が直接物理的もしくは電気的に接触しているか、または、２つ以上の要素が互いに直接接触していないが互いと協働もしくは相互作用することを意味し得る。

この明細書全体を通じた「一実施例（one embodiment）」または「実施例（an embodiment）」との言及は、実施例に関連付けて説明される特定の特徴、構造または特性がこの発明の少なくとも１つの実施例に含まれることを意味する。このため、この明細書全体を通じてさまざまな箇所に表われる「一実施例において（in one embodiment）」または「実施例において（in an embodiment）」という語句は、必ずしもすべてが同じ実施例を参照するわけではないが、その可能性はあり得る。さらに、特定の特徴、構造または特性は、１つ以上の実施例において、この開示から当業者に明らかになり得るように、いかなる好適な態様で組合されてもよい。

同様に、この発明の具体的な実施例における説明においては、この発明のさまざまな特徴が、開示を簡素化しさまざまな発明の局面のうちの１つ以上の局面の理解を助ける目的で、しばしば、その単一の実施例、図面または説明においてグループ化されることが認識されるはずである。しかしながら、この開示の方法は、クレームされている発明が各クレームにおいて明確に記載されるよりも多くの特徴を必要とするという意図を反映したものと解釈されるべきではない。むしろ、添付のクレームが反映するとおり、この発明の局面は、単一の前述の開示された実施例のすべての特徴の範囲内となる。こうして、詳細な説明に続くクレームはこの詳細な説明に明確に組込まれており、各々のクレームは、この発明の別個の実施例として独立している。

さらに、ここに記載されるいくつかの実施例はいくつかの特徴を含むが、他の実施例に含まれる他の特徴は含まず、異なる実施例の特徴の組合せは、この発明の範囲内にあり異なる実施例を形成することを意図したものであり、これは当業者に理解されるとおりである。たとえば、添付のクレームにおいては、クレームされている実施例のいずれも如何なる組合せで用いられてもよい。

さらに、実施例のうちのいくつかは、コンピュータシステムのプロセッサによって、または機能を実行する他の手段によって実現され得る方法として、または方法の要素の組合せとしてこの明細書中に記載される。このため、このような方法または方法の要素を実行するための必要な命令を備えたプロセッサは、方法または方法の要素を実行するための手段を形成する。さらに、この明細書中に記載される装置実施例の要素は、この発明を実行する目的で要素によって実行される機能を実行するための手段の一例である。

ここに提示される説明においては多数の特定の詳細が述べられる。しかしながら、発明の実施例がこれらの特定の詳細なしに実施可能であることが理解される。他の場合には、この説明の理解を曖昧にしないようにするために、周知の方法、構造および技術は詳細には図示されない。

ここで、この発明のいくつかの実施例の詳細な記載によりこの発明を説明する。この発明の他の実施例が、この発明の真の精神または技術的教示から逸脱することなく当業者の知識に従って構成可能であり、この発明が添付の特許請求の範囲によってのみ限定されることは明らかである。

トランジスタについて言及する。これらは、三端子装置であり、ドレインなどの第１の主電極と、ソースなどの第２の主電極と、第１の主電極と第２の主電極との間の電荷の流れを制御するためのゲートなどの制御電極とを有する。

この説明および添付の特許請求の範囲においては、「実質的に平行な（substantially parallel）」という語句は３０度以内の平行を意味し、「実質的に平面の（substantially planar）」という語句は、概して均一な厚さと、当該厚さよりもはるかに大きな（たとえば、１０〜１００倍以上の）表面寸法を有することを意味する。「実質的にオン（substantially on）」および「実質的にオフ（substantially off）」という語句は、動作サイクルの能動的な部分の間中における平均出力レベルに関連して規定され、「実質的にオン」はこのレベルの７５％以内の出力を示し、「実質的にオフ」という語はこのレベルの２５％以下の出力を示す。

実施例の応用例は、極端な温度環境下における透過型または半透過型ディスプレイ技術の使用を含む。たとえば、このような応用例は、１７インチ以上の対角線寸法を有するＬＣＤパネルなどのディスプレイパネルの使用を含み得る。このようなパネルは、１２８０×１０２４または１６００×１２００画素以上の解像度を有し得る。パネルのクリアリング温度を上回る周囲温度（たとえば、摂氏７１度以上の周囲温度）で連続的にこのようなパネルを作動させることが望ましいかもしれない。加えて、または代替的には、許容可能な映像性能が達成され得るように、速度が常温での従来のパネルの動作に匹敵するパネルの輝度応答を低い周囲温度で達成することが望ましいかもしれない。日光または他の強い周囲照明での応用例の場合、５００ニト（カンデラ毎平方メートル）を上回るパネル照明を達成することも望ましいだろう。実施例はまた、代わりに、１５インチまたは１２インチ以下の対角線寸法を有するパネル等のより小さなパネルを含むよう構成されてもよい。

（たとえば、１７インチを上回る対角線寸法を有する）現在最先端の大型パネルにおいて用いられるＬＣ材料では、クリアリング効果は約７０℃の温度で始まる。この温度は当該効果を開始させるための最低のＬＣＤガラス温度であり、クリアリングは、典型的には、ＬＣＤディスプレイの自己発熱のせいで７０℃よりもはるかに低い周囲温度で始まる。たとえば、バックライトおよび駆動電子機器の発熱のために、現在最先端のＬＣＤディスプレイは通常５５℃でクリアリングする。このような性能は通常の使用では完全に許容可能であり得るが、より高い最高最低温度の環境での応用例の場合には許容されない。ＬＣＤパネルを冷却するための現在の方策では、ディスプレイ上で金属フレームを用い、これらのフレームにバックライトを熱的に接続することが含まれる。

図２Ａは、この発明の実施例に従ったディスプレイアセンブリＤ１０の断面図を示す。１つ以上の光源１０が光ガイド６０を照らすよう配置される。これらの光源の各々は、１つ以上の現在最先端のバックライト技術に従った装置として、たとえば、冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）、熱陰極蛍光ランプ（ＨＣＦＬ）または発光ダイオード（ＬＥＤ）として
実現されてもよい。ディスプレイアセンブリの光源１０は、（赤、緑、青または赤、緑、青、白などの）異なる色のＬＥＤを含み得る。場合によっては、各々の光源１０は同色の１つ以上のＬＥＤだけを含む。他の場合には、光源１０は、１つのパッケージまたはさらには単一のダイにおいて異なる色のＬＥＤを含み得る。このような一例においては、各々の光源１０は赤色、緑色および青色のＬＥＤを含む。別の例においては、光源１０のうちのいくつかまたはすべては白色ＬＥＤである。総合すれば、アセンブリＤ１０の典型的な実現例の光源１０は、合計で３５〜１００ワットの範囲の電力損失を有する。

光源１０が、エッジ照明された光ガイド構造で高輝度を与えることのできるバックライトを作り出すのに十分な光密度をもたらすことが望ましいだろう。図２Ａに図示のとおり、光源１０ａ、１０ｂは、光ガイド６０の両端を照らすよう配置される。図４に図示のとおり、光源１０は、（たとえば、１センチメートル〜１０センチメートル未満までの）所望の間隔で光ガイド６０の２つの対向するエッジに沿って配置されている。ディスプレイアセンブリＤ１０のさらなる実現例は、光源１０が光ガイドの１つのエッジに沿って、または、３つ以上のエッジ（たとえば、横方向の４つのエッジ）に沿って配置されている構成を含む。たとえば、光をＬＣＤパネル５０に送り出す光ガイド６０の部分（たとえば、以下に記載される出口プレート６０ｃ）は、厚いエッジだけに沿って照らされる楔として構成されてもよい。

いくつかの実施例においては、光源１０によって放出されるおよび／または光ガイド６０によってＬＣＤパネルに伝えられる光の波長は、米軍用規格ＭＩＬ−Ｌ−８５７６２ＡまたはＭＩＬ−ＳＴＤ−３００９などの暗視撮像システム要件に準拠する範囲に限定される。たとえば、ＬＣＤパネル５０によって伝えられる光のスペクトルが６２５または６５０ナノメートルよりも長い波長で減衰されるように、光源１０が選択され得る、ならびに／または、フィルタが光経路（たとえば、光ガイド６０および／もしくはＬＣＤパネル５０）において用いられ得る。

各々の光源１０は、ディスプレイアセンブリＤ１０の後部に位置するヒートシンク２０に熱的に結合されている。この文脈においては、「熱的に結合された（thermally coupled）」という語句は、全体の耐熱性が低い経路が光源とヒートシンクとの間に存在するように当該光源が搭載されることを意味する。「熱的に結合された」という語句はまた、光源によって生成される熱エネルギのほとんどがヒートシンクに伝えられることを意味する。全体の耐熱性が低い経路は、熱伝導性であるが電気絶縁性でもある１つ以上の材料を含み得る。ＬＥＤ光源の場合、たとえば、この経路は、典型的には、ＬＥＤがはんだ付けされた銅層と、熱伝導性であるが電気絶縁性でもある中間誘電層と、ヒートシンクに直接装着され得るアルミニウム基部層とを有する金属芯ＰＣＢを含む。蛍光ランプ熱源の場合、この経路は、典型的には、ランプによって生成される熱を集め、直接的にまたは別の熱伝導構造を介してヒートシンクに装着されるホルダおよび／またはフレームを含む。

各々のヒートシンク２０は、周囲環境への伝熱のためにヒートシンクの表面積を増大させるフィンおよび／または他の構造を含み得るものであり、銅、アルミニウム、マグネシウム（低重量の場合）、または１つ以上のこのような金属の合金などの、高い熱伝導性を有する１つ以上の材料から作製または機械加工される。各ヒートシンク２０はまた、伝熱媒体（たとえば水）を循環させるためのチャネルを含み得る。各ヒートシンク２０は、ディスプレイアセンブリのフレーム８０に装着され得、コンソールなどの別の構造に装着するよう構成され得る。一例においては、各ヒートシンク２０は、場合によってはフィンを有する、および／または、受動的に冷却される（たとえばファン冷却される）かもしくは能動的に冷却される別のヒートシンクに熱的に結合するよう構成される。

ディスプレイアセンブリＤ１０の前部に位置するＬＣＤパネル５０は２つの基板間にＬ
Ｃ材料を含む。パネル５０は典型的には長方形であり、モノクロまたはカラーのＬＣＤディスプレイパネルであり得る。この例においては、ＬＣＤパネル５０は透過型ディスプレイセルである。他の例においては、代わりに半透過型ＬＣＤパネル、または他のいくつかの透過もしくは半透過技術に従ったパネルが用いられてもよい。好適な技術は、アクティブマトリクス（ＡＭ）、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、超ねじれネマティック（ＳＴＮ）、パターン化された垂直配向（ＰＶＡ）、マルチドメイン垂直配向（ＭＶＡ）、面内切換（ＩＰＳ）、および光学補償ベンド（ＯＣＢ）を含む。別のＬＣＤ技術または他の何らかの光バルブ、透過もしくは半透過技術に従ったパネルが用いられてもよい。

パネル５０はまた、１つ以上の他のコーティングおよび／または層を含み得る。たとえば、パネル５０は、１つ以上の反射防止コーティング、屈折率整合層および／または偏光子を含む光学スタックであり得る。パネル５０は、カラーフィルタプレート、コリメーションフォイルおよび／または二重明度向上フィルム（ＤＢＥＦ）を含み得る。いくつかの実現例においては、パネル５０は、ＬＣ材料の前方もしくは後方にＥＭＩシールド、および／または、光学スタックの前方にタッチスクリーンを含む。

熱障壁７０は、光源１０によって生成される熱から、そして場合によっては、ディスプレイアセンブリＤ１０の他の構成要素（電源および他の回路など）によって生成される熱からＬＣＤパネル５０を断熱するよう配置される。熱障壁７０は１つ以上の層を有しており、その各々は、ガラス繊維もしくは他の繊維、またはスタイロフォーム（登録商標）もしくは他の発泡体などの熱伝導性の低い１つ以上の材料でできている。より優れた断熱のために、連続気泡体ではなく独立気泡体を用いることが望ましいかもしれない。一例においては、９ミリメートルの厚さを有し、ＬＣＤパネル５０とほぼ同じ表面寸法を有するＦＲ６７００航空機発泡体などのポリウレタン発泡体の薄板が用いられる。

熱障壁７０は、フレーム８０の内部に沿うなどしてディスプレイアセンブリＤ１０内の他の隙間を埋めるよう構成されてもよい。熱障壁７０は、ディスプレイアセンブリのさまざまな壁または部分間にガスケットまたは他の封止を含み得、ならびに／または、ＬＣＤパネル５０および光ガイド６０の少なくとも出口部分が内部に配置されているウェルを形成するよう成形され得る。しかしながら、特に光源１０が後部に取付けられ、１つ以上の後部に面したヒートシンクに結合されているアセンブリの場合、４つの側部が比較的小さくなり、これらを断熱することにより、性能に及ぼされる影響を制限することもできる。

ディスプレイアセンブリＤ１０は、熱障壁７０のＬＣＤパネル側から熱を能動的に搬送するよう配置された１つ以上の能動的な冷却装置を含む。能動的な冷却装置においては、熱エネルギは、当該装置の低温側から、熱エネルギの自然の流れとは逆である当該装置の高温側へと搬送される。このような装置は、機械式ポンプ（たとえば、圧縮器）と冷却部などの（たとえば、１つ以上の熱バルブを含む）熱変換器とを有する装置を含む。他の能動的な冷却装置は、ペルティエ効果を活用する装置などの熱電素子を含む。

図２Ａの例に従ったディスプレイアセンブリＤ１０においては、熱電クーラ４０は、熱障壁７０の一方側（たとえば、ＬＣＤパネル５０が位置する側部）から熱障壁の他方側（たとえば、ヒートシンク２０が位置する側）に熱を能動的に伝える。ＴＥクーラ４０は１つ以上のペルティエ素子として実現されてもよく、電位が印加されると当該素子の両側部間に温度差をもたらす。他の能動的な熱交換技術はまた、圧縮器および熱交換器を有する冷却装置などの熱障壁７０のＬＣＤパネル側から熱を除去するのに用いることもできる。冷却装置を用いることにより、ペルティエ素子と比べて、当該装置の高温部分と低温部分とを互いから独立してより自由に位置決めすることができる。

他の有望な熱電冷却技術、たとえば、www.coolchips.giやこの明細書中で引用される特
許文献において記載される熱トンネルを用いる「冷却チップ」なども説明されてきた。現在、このような装置は市販されていないが、このような技術に基づいたＴＥクーラ４０の使用が明確に企図され、ここに開示される。

実施例は、ＬＣＤパネルが１つ以上のペルティエ素子で、または、ＬＣＤパネルを冷却するのに適した他の技術のいずれかによって冷却される構成を含む。ＬＣＤパネルがペルティエ素子だけで冷却される場合、冷却効果が低くなり、高い付加的な電力消費が犠牲になり得る。ＬＣＤパネルは大きすぎて冷却できないかもしれず、ペルティエ素子によって伝達される熱が再循環してパネルに戻る可能性がある。ＬＣＤと環境との間の熱障壁は何らかの利点を与え得る。しかしながら、バックライトのパワーは無視できるものではなく、バックライトが生成する熱は、既存の能動的な冷却技術のうちの少なくともいくつかで搬送するには多すぎるおそれがある。

フレーム８０は、必要に応じて、ディスプレイアセンブリＤ１０の露出された要素を覆うよう、ならびに／または、強度、剛性、低重量および／もしくは電磁干渉（ＥＭＩ）シールディングなどの他の特性を当該アセンブリに与えるよう構成される。フレーム８０は、たとえば、部分的にまたは実質的に全体が金属薄板で構成されてもよい。フレーム８０の前部分は、（たとえば、図８Ｃに図示のとおり）ＬＣＤパネル５０の外周を覆うベゼル部分を含み得る。このような場合、強度およびＥＭＩシールディングのために金属ベゼルを含むようフレーム８０を構成することが望ましいかもしれないが、ただし、ＬＣＤパネル５０に熱を伝えないようにベゼルを構成することも望ましいかもしれない。たとえば、ベゼルは、ＬＣＤパネル５０および／またはフレーム８０の別の部分から断熱されてもよい。

光ガイド６０は、光源１０によって生成される光をＬＣＤパネル５０に搬送する。光ガイド６０は、光源１０によって１つ以上のエッジ上でエッジ照明される。一例においては、赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤおよび緑色ＬＥＤのグループが、所望の間隔（たとえば、１センチメートル〜１０センチメートル未満まで）で１つ以上のエッジの各々に沿って配置されている。他の実施例においては、（たとえば、図１Ｂに図示のとおり）カーテンバックライトが用いられてもよい。

図２Ｂの断面図に図示のとおり、光ガイド６０はいくつかの部分を有するよう構成され得る。この例においては、受部分６０ａのエッジは光源１０ａによって生成される光を受けるよう配置されており、受部分６０ｅのエッジは光源１０ｂによって生成される光を受けるよう配置されている。搬送部分６０ｂおよび６０ｄの各々は、対応する受部分から出口プレート６０ｃに光を伝えるよう配置される。図２Ａに図示のとおり、搬送部分６０ｂおよび６０ｄは、入口面の垂線から出口プレートの垂線までの滑らかな９０°の角度をもたらすよう構成され得る。長い搬送部分を用いて、ＬＣＤパネル５０のエッジと光源１０との間により広い間隔とこれによりさらなる断熱部とを設けることが望ましいだろう。（たとえば、図１５に示される）搬送部分の他の実現例では、より急峻な９０度の角度がもたらされ得る。

出口プレート６０ｃは、ＬＣＤパネル５０の後面にわたって照明を所望のとおりに分散させるよう構成され、典型的には、ＬＣＤパネル５０とほぼ同じ表面寸法を有する。出口プレート６０ｃはまた、場合によっては１つ以上の中間層（たとえば、光学接着剤および／または屈折率整合層）を介してＬＣＤパネル５０と接触し得る。

出口プレート６０ｃを構成し得る材料の例は、ノルボルネンポリマーおよびビニルアクリル炭化水素ポリマーなどの脂環式構造含有ポリマー樹脂；ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などのアクリル樹脂；ならびに、ポリスチレン樹脂などのポリオレフィン樹脂
を含む。出口プレート６０ｃを少なくとも１．４１に等しい屈折率を有する材料から作製することが望ましいだろう。出口プレート６０ｃが、紫外線放射からの曇りに対して低い熱伝導性および／または耐性などの特性を有することも望ましいだろう。

出口プレート６０ｃは、パネル１０の後面にわたって照明を所望のとおりに分散させるようパターン化され、印刷され、エッチングされ、成形され、先細にされ、および／または切子面に刻まれ得る。たとえば、このようなパターンは１０〜１００ミクロンのオーダであってもよい。一例においては、出口プレート６０ｃは、その前面において、ドットおよびディフューザのアレイ、輝度向上フィルム（ＢＥＦ）ならびに／またはＤＢＥＦが印刷された後面を有するＰＭＭＡプレートとして実現される。ドットのパターンは、ドットの分散がエッジにおけるよりも出口プレート６０ｃの中心において（すなわち、ここでは利用可能な光が少なくなる）より密度が高くなるように配置され得る。ドットに入射する光線の部分は、出口プレートの前面から反射する。出口プレート６０ｃのこのようないくつかの実現例においては、ドットは白色であるが、他の場合には、（たとえば、均一な色温度にするために）ドットには色が付いている。吸収によりいくらかの光損失をもたらし得る印刷されたドットアレイの代替例として、出口プレート６０ｃの後面は、密度が変動し得るパターンで微細構造にされていてもよい。

色の着いたＬＥＤを用いて白色光を作り出す場合、受部分および／または搬送部分が色の着いた光を混合するよう構成されることが好ましいだろう。たとえば、このような部分は半透過性であり得るか、または、反射構造、拡散構造、散乱構造もしくは分散構造を含み得る。代替的には、部分６０ａ、６０ｂ、６０ｄおよび６０ｅは部分６０ｃと同じ材料（たとえば、ＰＭＭＡ）からできていてもよく、このため、部分６０ａ〜ｅは単一の部分として成形され得るかまたは単一の連続した薄板から形成され得る。

光ガイド６０の別々の部分は異なる表面（たとえば、内部混合を促進する表面に対して、対向する表面からの放射を促進する後面）を有し得る。特定の例においては、光ガイド６０の受部分および搬送部分の各々の対（たとえば、部分６０ａおよび６０ｂ、ならびに、部分６０ｄおよび６０ｅ）は、反射性の高い内壁を有する単一の中空の構造として実現される。このような壁は、高度な鏡面反射体（ＥＳＲ）フィルム（たとえば、ミネソタ州（Minnesota）セントポール（St. Paul）にあるスリーエム社（3M Corp.）のVikuiti（商標）ＥＳＲフィルム）などのフォイルで内面を裏打ちすることによって、または、当該構造の内面にクロム層をめっきするかもしくは堆積させることによって設けられてもよい。中空の構造は、プラスチックおよび／またはステンレス鋼などの比較的熱伝導性の低い金属でできていてもよい。

熱電クーラ４０は、熱障壁７０内の穴または隙間に位置決めされてもよい。図３Ａ〜図３Ｃは、熱障壁７０内にＴＥクーラ４０が相対的に配置されている３つの例を示すディスプレイアセンブリの前部から見た図である。ＴＥクーラ４０と熱障壁７０とを同じ厚さにすることはできるが必ずしもその必要はなく、いくつかの実現例においては、熱障壁７０はＴＥクーラ４０よりも厚くてもよい。このような場合、ヒートパイプまたは他の熱伝導構造（たとえば、銅板またはアルミニウム板から作製される形状）を用いて、（たとえば、以下の図９に関連付けて説明されるように）ＴＥクーラ４０をヒートシンク２０および／または熱ディフーザ１６０に熱的に結合し得る。

ディスプレイアセンブリＤ１０の他の実現例は、分離可能な高温側および低温側を有する冷却部などの能動的な冷却装置を含む。このような場合、能動的な冷却装置の冷却側は熱障壁７０の一方側に位置決めされてもよく、高温側は熱障壁７０の他方側に位置決めされてもよい。（たとえば、２つの側部間において伝熱媒体を搬送する導管のために）高温側と低温側とを接続するのに必要な熱障壁７０の穴は、図３Ａ〜図３Ｃに示される穴と比
べて、このようなアセンブリ内における面積が低減され得る。

図４は、ヒートシンク２０上における２つのＴＥクーラ４０および１０個の光源１０の相対的配置を示すディスプレイアセンブリＤ１０の前部から見た図である。この図においては、点線は、これらの構成要素の上方における光ガイド６０の相対的配置を示している。図２Ａに示される断面は図４に示される破線Ａ−Ａに沿ったものである。

ディスプレイアセンブリＤ１０は１組の基本的要素の組合せ具体化し、これらの基本的要素のうち１つ以上の要素の変形例を含むディスプレイアセンブリをここで説明する。なお、ここに記載されるこれらの基本的要素のさまざまな実現例の各々は、当該実現例がその特性を除外するよう記載されない限り、または、特定の特性が当該要素のその実現例の識別特徴のうちの１つ以上に対して明らかに不適合である限り、対応する基本的要素の特性（または、あらゆる代替的な特性）を保持する。

図５Ａ〜図５Ｄ、図６Ａ〜図６Ｂおよび図７Ａ〜図７Ｂにおいては、図２Ａに示される構成要素は、提示される差を容易に認識できるようにするために符号なしで示される。

図２Ａに示される構成の多くの変形例および要素の複合例は、特定の設計および費用基準に応じて実現可能である。たとえば、図５Ａは、１つのヒートシンクを有するアセンブリＤ１０の実現例Ｄ１１、すなわち、ディスプレイアセンブリの後部にわたって延在するヒートシンク２０の実現例２１の断面図を示す。図５ＢはアセンブリＤ１０の実現例Ｄ１２の断面図を示しており、これは、（たとえば、フレーム８０とＬＣＤパネル５０との間に）アセンブリの２つ以上の側部に沿って延在する熱障壁７０の実現例７１を含む。

図５ＣはアセンブリＤ１２の別の実現例Ｄ１３の断面図を示しており、ここでは、各々のヒートシンク２２は当該アセンブリの少なくとも１つの側部に沿って延在している。この場合、フレーム８１は主として前部のベゼルであってもよく、各々のヒートシンク２２は、アセンブリの後部および／または側部に位置するフィンを含み得る。

図５ＤはアセンブリＤ１０の実現例Ｄ１４の断面図を示しており、ここでは、フレームは前部分８２ａおよび後部分８２ｂを有し、それの間に熱セパレータ９０が配置されている。熱セパレータ９０は、光源１０によって直接的または間接的に加熱され得る後部分および／または側部分（たとえば、８２ｂ）からフレームのベゼル部分（たとえば、８２ａ）を分離する断熱リングまたはガスケットとして実現され得る。特定の応用例に応じて、熱セパレータ９０に適した材料は、プラスチック、ゴムまたはネオプレンを含み得る。（たとえば、ＥＭＩシールディングのために）フレーム部分８２ａと８２ｂとの間に電気的結合が所望される場合、熱セパレータ９０は、伝導性ゴムなどの導電性材料でできていてもよく、または、（接地線などの）別の電気的結合がフレーム部分間に設けられてもよい。熱エネルギの源としての役割を果たし得るコンソールまたはラックなどの外部構造にディスプレイアセンブリを装着するためのタブまたは他の構造をフレーム部分８２ａの上ではなく、フレーム部分８２ｂの上に設けることも所望され得る。

上述のとおり、図２Ａに示される構成の多くの変更例および要素の複合例が可能であり、図５Ａ〜図５Ｄに記載される特徴のいかなる組合せをも含む変形例が明確に企図および開示されている。たとえば、図６Ａは、アセンブリＤ１４の熱セパレータ９０と、アセンブリＤ１２の熱障壁７１と、アセンブリＤ１１のヒートシンク２１とを組合せたアセンブリＤ１０の実現例Ｄ１５の断面図を示す。図６ＢはアセンブリＤ１５の実現例Ｄ１６の断面図を示しており、これは、アセンブリの少なくとも２つの側部に沿って延在し、当該アセンブリの後部および／または側部に位置するフィンを含み得るヒートシンク２１の実現例２３を有する。

ディスプレイアセンブリＤ１０の実現例は、熱障壁７０のＬＣＤパネル側（たとえば、パネル５０、光ガイド６０および／または熱ディフューザ１６０上）に配置された１つ以上の温度センサと、センサ出力に従って能動的な冷却要素４０および／または加熱要素（たとえば、添付の図１３Ａに関連して記載されるヒータ２６０もしくは光学スタックにおける加熱層）のうちの１つ以上を作動させるための制御回路とを含み得る。たとえば、当該制御回路は、予め設定された温度しきい値（たとえば、パネルのクリアリング温度に対応する）に到達するかまたはこれを上回った場合に冷却を開始するよう構成され得る。パネルおよび／または断熱されたチャンバの加熱を含む実施例においては、制御回路は、検知された温度が予め設定された別の温度しきい値に到達するかまたはこれを下回った場合に加熱を開始するよう構成され得る。いずれの場合も、制御回路は、対応する所望の温度点（たとえば、ＬＣＤパネル５０の目標温度または予め規定されたヒステリシスループ上の点）が検知されると冷却動作または加熱動作を不能化するかまたは低減するよう構成され得る。このようなアセンブリの温度センサはまた、周囲環境の温度を検知するよう配置された１つ以上のセンサを含み得る。

典型的なディスプレイアセンブリはまた、ＬＣＤ画素トランジスタに駆動信号を与えるＰＣＢを含む。たとえば、この駆動ＰＣＢは、ＬＶＤＳ（低電圧差動信号方式）またはＴＭＤＳ（遷移時間最短差動信号方式）信号を受信し、対応するアナログ駆動信号をＬＣＤパネル５０に供給し得る。駆動ＰＣＢからＬＣＤパネル５０への接続は、典型的には、可撓性のあるＰＣＢ上の銅トレースの形状であり、ＬＶＤＳまたはＴＭＤＳ信号は、１つ以上のより対線によって駆動ＰＣＢに搬送され得る。ディスプレイアセンブリＤ１０の実現例内におけるこのＰＣＢの配置は、ＰＣＢがどれだけ多くの電力を放散させるかに基づき得る。典型的には、このような駆動ＰＣＢは、（耐熱性の低い経路をもたらす）ＬＣＤパネル５０への銅トレースが熱障壁７０にわたってより多くの熱エネルギを伝え得るように熱障壁７０のヒートシンク側に配置するのではなく、好ましくは、熱障壁７０のＬＣＤパネル側に駆動ＰＣＢを配置し得るように、約５ワットを消費する。しかしながら、駆動ＰＣＢが当該トレースにより熱障壁７０にわたって伝達されるよりも多くの熱を放散させた場合（たとえば、ＰＣＢが他の信号処理回路を含む場合）、ＰＣＢを熱障壁７０のヒートシンク側に配置することが好ましいだろう。熱障壁７０内に駆動ＰＣＢを配置するか、または、ヒートシンク２０から駆動ＰＣＢを断熱することはまた、特定のディスプレイアセンブリ実現例におけるオプションとなり得る。

（アセンブリＤ１０または以下に記載されるＤ２５の実現例などの）ディスプレイアセンブリはまた、ディスプレイのための電源などの他の回路、表示すべき画像または映像信号を処理するよう構成された（場合によってはグラフィックス・プロセッシング・ユニットまたはＧＰＵを含む）信号処理ユニット、ならびに／または、光源１０のためのパワードライバを含み得る。このような回路は、アナログもしくはデジタル（たとえばＤＶＩ）形式の受信した映像信号を駆動ＰＣＢによる処理のためにＬＶＤＳもしくはＴＭＤＳ形式に変換するよう、および／または、スケーリングなどの他の映像処理動作を実行するよう構成されたインターフェイスカードなどのＰＣＢまたは他の回路を含み得る。いくつかの応用例においては、ディスプレイアセンブリはまたＣＰＵを含み得る。このような集積化は、全体的なシステムの重量および／または大きさを低減させ得るものであるが、車両のディスプレイに適用されるような応用例において所望され得る。シンクライアントとしてディスプレイＣＰＵを構成し、場合によっては、高度な接続性のためのＵＳＢインターフェイスおよび／または高度なグラフィックス性能のためのＧＰＵなどの他の機能を含むことも望ましいだろう。全体的な電力損失が１５〜４０ワットの範囲になり得る回路１１０からＬＣＤパネル５０を断熱することも所望され得る。たとえば、回路１１０がＣＰＵおよびＧＰＵを有するシングルボードコンピュータを含む場合、回路１１０の全体的な電力損失が２００ワットに到達するかまたはこれを超える可能性すらある。ディスプレイアセ
ンブリＤ１０の実現例の全体的な電力損失が３００ワットに達するかまたはこれを超える可能性もある。

図７ＡはアセンブリＤ１０の実現例Ｄ１７の断面図を示す。アセンブリＤ１７は、上述のＰＣＢおよび／または他の回路１１０を含む。ヒートシンク２１（またはヒートシンク２３）のフィン付きの実現例２４は回路１１０から熱を伝えるよう配置される。たとえば、回路基板または回路１１０のチップからの熱は、アルミニウムまたは銅などの金属の塊を介してヒートシンク２４に伝えられてもよい。

アセンブリＤ１７はまた、回路１１０の放出がＬＣＤパネル５０を介してアセンブリから出るのを防ぐよう配置されたＥＭＩシールドを含む。一例においては、ＥＭＩシールド１００は、能動的なクーラ４０とヒートシンク２４との間に設けられたとえば１ミリメートルの厚さを有するアルミニウム板として実現される。図７ＢはアセンブリＤ１７の実現例Ｄ１８の断面図を示しており、ここでは、ＥＭＩシールド１００の代替的な実現例１０２は、クーラがヒートシンクに直接結合され得るように、能動的なクーラ４０とヒートシンク２４との間にではなく、回路１１０にわたって配置されている。

ヒートシンク２０の実現例は側部および／または後部の全体または一部上にフィンを含んでいてもよく、これが周囲環境への対流的な伝熱を増大させ得る。場合によっては、強制換気を用いてヒートシンクを冷却することが望ましいだろう。図８Ａは、単体のヒートシンク（たとえば、Ｄ１１またはＤ１５〜Ｄ１８のうちの１つ）を有するアセンブリＤ１０の変形例の実現例Ｄ１９の背面図を示す。アセンブリＤ１９のヒートシンク２５は、冷却ベント１４０を介して空気を引込むよう配置されたファン１３０を含む。このような配置は、後部の隙間が制限されている設備に好適であり得る。図８Ｂの側面図はベント１４０の入口１５０を示しており、その各々は、ファン１３０によって駆動される吸気のためのいくつかのチャネルを有する。アセンブリＤ１９内において、能動的な冷却装置（たとえば、ＴＥクーラ４０）の高温側はベント１４０に直接結合されてもよい。図８Ｃは、フレーム８０の実現例８３のベゼルがＬＣＤパネル５０の外周に部分的に重なっているアセンブリＤ１９の正面図を示す。フレーム８３が金属製であるかまたは熱伝導性である場合、アセンブリＤ１９は、フレーム８３とヒートシンク２５との間に熱セパレータ９０の実現例を含み得る。

図９は、熱障壁７０のＬＣＤパネル側に配置された熱ディフューザ１６０を含むアセンブリＤ１０の実現例Ｄ２０の断面図を示す。熱エネルギをより均一に分散させ得る熱ディフューザ１６０は、熱障壁７０と光ガイド６０との間においてアルミニウム板として実現され得る。特定の例においては、熱ディフューザ１６０は、１ミリメートルの厚さを有するアルミニウム薄板として実現される。熱ディフューザ１６０は、ＬＣＤパネル５０または出口プレート６０ｃとほぼ同じ面積を有するよう構成され得る。

熱ディフューザ１６０は、（場合によっては、１つ以上の光学層を介して）ＬＣＤパネル５０と光学的に接触し得る（場合によっては、１つ以上の熱伝導層を介して）出口プレート６０ｃなどの光ガイド６０の一部と熱的に接触し得る。図９に図示のとおり、熱ディフューザ１６０はまた、１つ以上の能動的な冷却装置（たとえば、ＴＥクーラ４０）の低温側と接触し得る。代替的には、１つ以上のヒートパイプを用いて、熱ディフューザ１６０を１つ以上の能動的な冷却装置の低温側に熱的に結合し得る。

熱ディフューザ１６０は、ＥＭＩシールド１００および／またはヒートシンク２０に締結され得る。このような場合、締結具を通じて伝熱の度合いを制限することが望ましい。一例においては、［（メートル×ケルビン度）当り約８０ワットの熱伝導性を有する］ステンレス鋼のスペーサを用いて熱ディフューザ１６０を固定する。代替的には、熱伝導性
が低く強度が十分でありアセンブリの作動中に遭遇する温度範囲に耐え得るプラスチックなどの他の何らかの材料を用いて、熱ディフューザ１６０をＥＭＩシールド１００および／またはヒートシンク２０に固定し得る。

ディスプレイアセンブリＤ１０のいくつかの実現例においては、光源１０は、後部ではなくアセンブリの１つ以上の側部に装着される。図１０は、側部に装着された光源１０と、光ガイド６０の実質的に平面の実現例６１と、ヒートシンク２２とを有するアセンブリＤ１０の実現例Ｄ２１の断面図を示す。光ガイド６１は、搬送部分が湾曲しておらず真直ぐである上述の光ガイド６０の説明に従って実現され得る。光ガイド６０のこのような実現例６１は、図２Ｂに図示されるものよりも単純であり得るが、ただし、この構成のアセンブリは、同じ寸法のパッケージのためのＬＣＤパネル５０と光源１０との間における熱分離が、後部に装着された光源を有するものよりも低くなる可能性がある（この文脈においては、「実質的に」という語は「少なくとも数度以内まで」を示す）。

図１１Ａは、伝熱媒体（たとえば空気）の内部循環をもたらすよう配置されたファン１８０を含むアセンブリＤ２０の実現例Ｄ２２の断面図を示す。この例においては、ＴＥクーラ４０は、当該アセンブリの少なくとも２つの側部に沿って配置されている熱障壁７０の実現例７３における穴内においてアセンブリの少なくとも２つの側部に沿って配置される。図１１ＢはアセンブリＤ２２の実現例Ｄ２３の断面図を示しており、ここでは、熱障壁７３の実現例７４およびヒートシンク２６の実現例２７がともにアセンブリの後部内面に沿って延在している。

ディスプレイアセンブリは、典型的には、ＥＭＩを放出し得る高速クロック回路（たとえば、画素クロック）を含む。ディスプレイアセンブリＤ１０の実現例がＬＣＤパネル５０を通じた放射を減衰するためにＥＭＩシールドを含むことが望ましいだろう。このようなシールドは、ＬＣＤパネル５０上またはＬＣＤパネル５０内において伝導性メッシュ、伝導性黒色酸化マスク層または伝導性透過層として実現されてもよく、上述のとおりＥＭＩシールド１００の実現例とともに用いられてもよい。

図１２は、ＬＣＤパネル５０と、支持プレート２００（たとえば、ガラスプレート）の両側に２つの伝導層２１０、２５０とを含む光学スタックの一例を示す断面図である。この図においては、光ガイド６０からの光が、ＬＣＤパネル５０を通りそのページの底部から上部に向かってディスプレイアセンブリから放出される。各々の伝導層２１０、２５０は、支持プレート２００上にスパッタされ得るインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などの伝導性透過材料でできている。ＬＣＤパネルは、シリコーンなどの光学接着剤であり得る接合層２４０を介して後部伝導層に取付けられる。外部の電気接続部を支持するために、母線は、典型的には、伝導層の１つ以上の側部の各々に電気的に結合されている。母線２２０、２３０は、銅または銀などの電気抵抗の低い金属でできていてもよく、ベゼルによって隠されていてもよい。

図１２に示される光学スタックを含むディスプレイアセンブリの実現例においては、伝導層のうちの１つ（たとえば、前部の伝導層２１０）はＥＭＩシールドとして配置される。たとえば、当該層は、（たとえばフレーム８０を介して）システム接地に電気的に接続されてもよい。他方の伝導層（たとえば後部の伝導層２５０）はＬＣＤパネルを加熱するよう配置される。この場合、層２５０は、１〜５００Ω/sqの範囲（たとえば、８〜２０Ω/sq、たとえば１６Ω/sqの範囲）のシート抵抗を有するよう構成されてもよい。

ＬＣＤパネルは、ＣＲＴなどのインパルス駆動ディスプレイとは異なるように動作し、ＬＣＤパネルの持続特性は、時間の経過に伴って動く画像（たとえばビデオ映像）におけるアーティファクトに繋がるおそれがある。加えて、画素駆動電圧の変化に対するＬＣＤ
パネルの応答は、典型的には、パネルの温度が（たとえば、摂氏０度以下に）低下すると、より遅くなる。ＬＣ応答時間が遅くなると静止画像の視覚効果が低減するおそれがあり、これが、動画の表示中にスミアまたは他の不快なアーティファクトをもたらすおそれがある。このため、周囲温度が低いときにＬＣＤパネル５０を加熱することが望ましくなる。場合によっては、良好な映像性能を達成するためにＬＣＤパネル５０の温度を摂氏４０度以上に維持することが望ましいだろう。

図１２に関して説明したように、ＬＣＤパネル５０を含む光学スタックは加熱層を含み得る。しかしながら、ＬＣＤパネル加熱のいくつかの応用例においては、このような加熱層は所望されないかもしれない。たとえば、光学スタックの前部にタッチスクリーンを装着し、ＥＭＩシールドとして使用するために配置された後部伝導層だけを含むことが望ましいだろう。図１３は、このような場合に用いることのできるアセンブリＤ１０の別の実現例Ｄ２４の断面図を示す。

ディスプレイアセンブリＤ２４は、熱障壁７０のＬＣＤパネル側に配置され、ＬＣＤパネル５０の温度を周囲温度よりも上げるために配置されたヒータ２６０を含む。ヒータ２６０は、合金（たとえば、８０％のニッケルおよび２０％のクロム）または金属および金属酸化物の混合物からなる抵抗フォイルもしくはフィルムまたは堆積パターンを含む抵抗ヒータとして実現され得る。加えて、または代替的には、ヒータ２６０は、熱障壁７０のＬＣＤパネル側を冷却ではなく加熱するよう配置された１つ以上のＴＥクーラ４０を含むよう実現され得る。ヒータ２６０は熱ディフューザ１６０と熱的に接触し得るか、または、熱ディフューザ１６０上に装着されるかもしくは置かれてもよい。ヒータ２６０は、光ガイド６０の出口プレート６０ｃと熱的に接触し、光ガイド６０の出口プレート６０ｃを介してＬＣＤパネル５０を加熱するよう配置され得る。

スミアなどの動きに関するアーティファクトを低減するいくつかの新たなＬＣＤ技術は、ＬＣＤパネルの画素応答時間に依存している。「ブリンキングバックライト」と称されるこのような一技術は、ＬＣＤが黒から白または白から黒に遷移する際にバックライトを不能化することによってバックライト出力を変調し、ＬＣＤが遷移後に安定した位置に来るとバックライトを可能化することを含む。再生率を６０Ｈｚとし、バックライトのオン時間を５０％と想定すると、このような技術では、遷移時間を８ミリ秒未満に低減させることが必要になるだろう。現在のＬＣ材料の場合、このような高速応答は、ＬＣＤが高温である場合にだけ可能となり得る。

図１３Ｂは、黒から白への遷移を有する画素駆動信号に対する２つの異なる温度Ｔ１およびＴ２（Ｔ２＜Ｔ１）での時間の経過に伴う画素輝度応答を示す例である。（画素は逆の遷移のためのこれらのプロットの逆と同様であるが同一ではない輝度応答を有するものと予想されるだろう。）遷移中の画素と既に安定している画素との間の知覚できる差を最小限にするために、バックライトのデューティサイクルが信号ＡおよびＢに図示のとおり制御され得る。この図に示されるように、画素応答時間は温度の低下とともに遅くなるので、バックライトデューティサイクルは、同じ安定性を呈するように低減させなければならない。残念ながら、バックライトのデューティサイクルを低減させるとディスプレイの輝度も低減してしまう。

バックライトの電力消費を減らすための新たなＬＣＤ技術は、色順次型バックライト（「カラーフィールド順次型バックライト」とも称される）の使用を含み、この場合、パネルによって表示されるべき映像信号の各フレームのために、さまざまなカラーフィールドが別個に表示され、対応するバックライトカラーのＬＥＤが別個に作動される。このような技術により、カラーフィルタなしでＬＣＤパネルを用いることが可能となり、理想的な環境下で、バックライトシステムの電力消費を、従来のディスプレイに比べて、所与の光
出力に対して３分の１にすることができる。しかしながら、このような技術では、たとえば、表示すべきＲＧＢ映像信号のフレームレートの３倍の周波数（または、ＲＧＢＧとして表示すべき映像信号のためのフレームレートの４倍）でＬＣＤパネルを作動させることが必要になる。たとえば、ＲＧＢ信号のために６０Ｈｚの公称の映像再生率を達成するために、１８０Ｈｚのフレームレートでパネルを駆動することが望ましいだろう。このような高いレートでパネルを上手く駆動するために、立上がり時間および立下がり時間は非常に低くなければならず、高温でＬＣＤパネルを動作することが必要になる。

この明細書中に記載されるアセンブリＤ１０およびＤ２５の実現例の熱障壁がもたらす断熱部は、当該技術において現在公知である技術よりも効率的にＬＣＤパネル５０を加熱することを可能にする。たとえば、光源１０からＬＣＤパネル５０を断熱することにより、このような実現例では、パネルの加熱により（次に加熱エネルギが外部のヒートシンクに伝わることで）光源も加熱されることとなる先行技術において起こり得る周囲環境に対する熱損失が少なくなり得る。このため、この明細書中に記載される断熱技術は、光源１０の変調された光出力の応用例についての可能化技術を提示している。このような応用例は、ＬＣＤ画素の駆動信号と同期した光源１０の駆動信号の変調を含み得る。たとえば、このような変調は、フレームレートに関する変調周波数で光源１０の駆動信号のパルス幅変調（ＰＷＭ）として実現されてもよい。（たとえば、フレームレートは変調周波数の整数の倍数であり得る）。このような変調は、（たとえば、この明細書に記載のとおり配置される温度センサによって検知されるような）温度および／または信号内容（たとえば、固定画像対動画）などの１つ以上のファクタに基づいて一定のデューティサイクルまたは変動するデューティサイクルに追従し得る。

図１９はこのような変調技術のいくつかの例を示す。第１の例においては、バックライト制御信号Ｃは、ＬＣＤパネル５０のフレーム再生率の３分の１である変調周波数で、６分の１のデューティサイクルで光源１０の赤色、緑色および青色のダイオードグループの各々を駆動する。第２の例においては、バックライト制御信号Ｄは、３分の１のデューティサイクルで光源１０の赤色、緑色および青色のダイオードグループの各々を駆動する。他のいずれのデューティサイクルも可能であり、異なるグループは（一定であり得るかまたは変動し得る）さまざまなデューティサイクルで駆動されてもよい。これらの２つの例の各々においては、１つのグループだけが一度に駆動される。第３の例においては、バックライト制御信号Ｅは、ＬＣＤパネル５０のフレーム再生率の４分の１の変調周波数で、２つ以上のグループが同時に駆動される各々の変調サイクルの一部の間中に、光源１０の赤色、緑色および青色のダイオードグループの各々を駆動する。さらなる例においては、画像）異なるダイオードグループは異なる変調周波数で駆動される。他の箇所に記載されるような変調技術に対する改善例、たとえば、分散されたフレームのアドレス指定、異なる色のための異なる照明位相、および、色の相対的なデューティサイクルの調整などが、それぞれのＬＥＤの経年変化および／またはそれらの動作温度の変化に応じて適用されてもよい。

高温や低温の周囲環境の範囲にわたって使用されるディスプレイアセンブリを構成することが望ましく、この明細書中に提示される加熱構成および能動的な冷却構成のいずれの組合せをも含むディスプレイアセンブリＤ１０の実現例が明確に企図され、引用により開示されている。このような実現例は、内部温度および周囲温度を検出するよう配置された温度センサと、これに応じて能動的な冷却要素および加熱要素を制御するための制御システムとを含み得る。

ガラスは、（メートル×ケルビン度）当り約１ワットの熱伝導性を有する。ＬＣＤパネル５０（または、ＬＣＤパネル５０を含む光学スタック）の広い表面を周囲環境に晒すと、周囲温度が高い場合に冷却効率が下がる可能性がある。さらに、このように晒すことに
より周囲温度が低い場合に加熱効率が下がる傾向があることは、実際面でははるかに問題となるかもしれない。

実施例の範囲は、ディスプレイパネルと、周囲環境からパネルを断熱するよう配置されたチャンバと、チャンバの外側に配置された光源と、光源からチャンバに光を伝え、当該光をパネルの後面に分散させるよう構成された光ガイドとを有するディスプレイアセンブリを含む。このようなディスプレイは、当該チャンバから熱を除去するよう構成された１つ以上の能動的な冷却要素を含み得る。代替的には、または能動的な冷却要素に加えて、このようなディスプレイはまた、熱をチャンバに導入するよう構成された１つ以上の加熱要素を含み得る。

断熱部内に位置するＬＣＤパネルを備えたディスプレイ、および、断熱部の外側にある光源として一実施例が簡潔に説明され得る。ここでは、光が熱障壁における貫通穴において結合され、断熱部の内部空間が能動的に冷却および／または加熱される。熱障壁を通る光ガイドの特徴を含む他の構成も企図される。

図１４は、実施例に従ったディスプレイアセンブリＤ２５のブロック図を示す。アセンブリＤ２５においては、熱障壁７０の実現例７５は、ＬＣＤパネル５０を囲み、周囲環境から断熱するチャンバを形成するよう拡張される。

実施例の範囲はまた、断熱された空隙またはチャンバを有し、ＬＣＤパネルの周りに装着された熱障壁（たとえば断熱部）を用いて構築されたディスプレイアセンブリを含む。バックライトのための光源は、チャンバ内の発熱部が最小限にされるように、断熱されたチャンバの外側に配置される。バックライトの光源からの光は、外部から熱障壁を通って移動し、ディスプレイのための透過技術の使用を可能にする。断熱されたチャンバの内部は、既存であるかまたは開発されるほとんどのすべての冷却技術または加熱技術でもって、不要な損失なしに能動的に冷却または加熱可能である。伝熱媒体（たとえば空気）の循環などの既存であるかまたは開発される技術によって、チャンバ内の温度を均一にするためのシステムを設けることも望ましいだろう。代替的には、またはこのような循環に加えて、熱ディフューザ１６０の実現例（たとえば、耐熱性の低い金属または他の材料の薄板）が、温度分散を均一にするためにチャンバ内に取付けられてもよい。

断熱部（たとえば熱障壁７５）は、周囲環境から、および／または光源１０によって生成された熱から、場合によっては（電源および他の回路などの）アセンブリの他の構成要素によって生成される熱からパネル５０を断熱するよう配置される。たとえば、断熱部は、ディスプレイパネルを囲む断熱されたチャンバを形成し得る。断熱部は、パネル５０を囲むよう配置された６個の壁を含んでいてもよく、前壁の少なくとも一部は透明であり、パネル５０を見ることを可能にし得る。チャンバの側部または後部は、光が空隙の外部から内部に進むことを可能にする開口部を含む。パネル５０を囲むチャンバの内部は、大気もしくは別の気体または他の伝熱媒体を有し得る。断熱部（たとえば熱障壁７５）はまた、さまざまな壁間もしくは部分間にガスケットもしくは他の封止を含み得、および／または、チャンバもしくはその部分を形成するよう成形され得る。透明壁部分は、ＰＭＭＡなどのプラスチックまたはガラスでできていてもよい。プラスチックは良好な断熱をもたらし、ガラスは引っ掻きに対してより高い耐性を有し得る。さらに良好な断熱のために、透明部分は、間に空隙を有するＰＭＭＡの層で構成されてもよい。

このようなアセンブリはまた、（金属でできている場合）ベゼルを含む前部と電子機器を冷却するためのフィンを含む後部カバーとを熱的に分離する熱セパレータ９０（たとえば、断熱リング）の実現例を含み得る。アセンブリＤ２５の実施例はまた、この明細書中に記載されるように、温度センサおよび制御回路、ＰＣＢ１１０ならびにＥＭＩシールド
１００などの、アセンブリＤ１０の実現例の他の特徴のうちの１つ以上を含み得る。

先行技術におけるよりも長い光ガイドを用いて、ＬＣＤパネルのエッジと光源との間により広い間隔とこれによりさらなる断熱とをもたらすことが望ましい。９０°の角度をもたらす光ガイドが用いられてもよい。他の実施例においては、カーテンバックライトが（たとえば図１Ｂに図示のとおりに）用いられてもよい。このような一例においては、いくつかのＬＥＤ（たとえば、９個、１０個または１６個）が熱障壁７０の後方に二次元のパターンで分散され、対応する数の搬送部分および受部分が熱障壁７０を通過し、各々のＬＥＤからの光を出口プレートに搬送するよう配置されている。

このようなアセンブリは、（たとえば、チャンバの内部から熱を除去するために）断熱されたチャンバを冷却するための構造を含み得る。一実施例においては、いくつかのＴＥクーラ４０（たとえばペルティエ素子）を用いて、チャンバと周囲環境との間の温度差を発生させる。冷却構造に加えて、またはその代替例として、当該アセンブリは、断熱されたチャンバの内容を加熱するための構造を含み得る。この実施例においては、１つ以上の加熱要素（たとえば、ヒータ２６０および／またはＩＴＯ層の実現例）を用いて、チャンバと周囲環境との間の温度差を引起す。

実施例の範囲は、チャンバ内に囲まれるパネルと、チャンバの外側に配置される少なくとも１つの光源と、光源からチャンバに光を伝えるよう構成された剛性および／または中空の光パイプ（たとえば、この明細書中に記載される受部分および搬送部分６０ａ、６０ｂの実現例）と、パネルの後面に光を分散させるよう構成された光ガイド（たとえば、この明細書に記載される出口プレート６０ｃの実現例）とを有するアセンブリを含む。他の実施例は、チャンバの外部に熱を伝えるよう配置された熱交換器に結合されたチャンバ内に配置されるヒートシンクを含む。

図１５は、ディスプレイアセンブリＤ２５の実現例Ｄ２６のブロック図を示す。この例においては、各々の光源１０は赤色、緑色および青色のＬＥＤを含み、光ガイド６２がいくつかの部分に配置される。光源１０は１つ以上の部分６２ａの各々のエッジに沿って配置されており、各々はこの明細書中に記載される受部分および搬送部分６０ａ、６０ｂの実現例である。一例においては、赤色、青色および緑色のＬＥＤのグループは、（たとえば、１センチメートル〜１０センチメートル未満までの）所望の間隔でエッジに沿って配置される。部分６２ａは、チャンバ壁における開口部を介して光をチャンバに搬送する。これらの部分は、パネル５０の後面にわたる所望の照明分散をもたらすよう構成された部分６２ｃ（たとえば、出口プレート６０ｃの実現例）に光を伝達するよう配置される。

この例においては、部分６２は、部分６２ｃに対して９０度の角度で配置される。光源１０の反対側にある部分６２ａ（すなわちＬＣＤパネル５０に最も近い端部）の少なくとも表面を、光がこのような面を通って漏れるのを防ぐために反射性にすることが望ましい。色の付いたＬＥＤを用いて白色光を作り出す場合、部分６２ａが色の付いた光の混合を実行するよう構成されることが望ましい。たとえば、このような部分は半透明であり得るか、または、反射、拡散、散乱もしくは分散構造を含み得る。

この例においては、チャンバは、チャンバ内の熱を集めるよう構成された内部ヒートシンクとして構成された熱ディフューザ１６０の実現例２７０を含む。ヒートシンク２７０はフィン付きまたはリブ付きの金属薄板で構成されてもよく、熱吸収を高めるために黒くされていてもよい。重量を低減させるために、ヒートシンク２７０はアルミニウムまたはマグネシウムでできていてもよい。ヒートシンク２７０は、チャンバ内の伝熱媒体を循環させるよう構成された１つ以上のファン１８０を備えていてもよい。ヒートシンク２７０は、集められた熱をチャンバから除去するよう構成された１つ以上の能動的な冷却要素４
０に（たとえば、銅で作製され得る１つ以上のヒートパイプを介して）熱的に結合されている。一例においては、能動的な冷却要素４０は圧縮器を含む冷却部である。別の例においては、ペルティエ素子が能動的な冷却部４０として用いられる。いくつかの応用例においては、能動的な冷却を用いて、チャンバと外部ヒートシンクとの間において摂氏１０度を上回る温度差を達成する。集められた熱は、（たとえば、１つ以上のヒートパイプを介して）ヒートシンク２１の外部の実現例２８に伝えられて周囲環境に分散される。ヒートシンク２８および断熱されたチャンバはフレーム８０の実現例８４に装着される。

実施例は、断熱されたチャンバ内に配置された１つ以上の温度センサと、検知された温度に従って能動的な冷却要素４０および／または加熱要素（たとえば、光学スタックにおけるヒータ２６０もしくは加熱層）のうちの１つ以上を作動させるための制御回路とを含み得る。たとえば、制御回路は、（たとえば、パネルのクリアリング温度に対応する）予め設定された温度しきい値に到達するかまたはこれを超えたときに冷却を行なうよう構成され得る。パネルおよび／または断熱されたチャンバの加熱を含む実施例においては、制御回路はまた、検知された温度が予め設定された別の温度しきい値に到達するかまたはこれを下回ったときに加熱を行なうよう構成され得る。

図１６は、ディスプレイアセンブリＤ２５の実現例Ｄ２７のブロック図を示す。アセンブリＤ２７は、実質的に平面の光ガイド６１の実現例を含む。いくつかの実施例においては、光ガイド６１は単一部品として構成される。

図１７はディスプレイアセンブリＤ２５の実現例Ｄ２８のブロック図を示す。光ガイド６２ｘは、この明細書中に記載されるとおり光ガイド６２ａの拡張された実現例である。光ガイド６２ａの拡張例はこの態様で、パネル５０とそれぞれの光源１０との間の断熱を向上させ得る。この例においては、外部ヒートシンク２８の拡張された実現例２９は１つ以上のファン２８０を含み、フレーム８４の拡張された実現例８５に装着される。図１８は、ディスプレイアセンブリＤ２８の特定の実現例についての寸法例を示した図である。

実施例の範囲は、より高温の環境およびより低温の環境で用いることのできるＬＣＤディスプレイを製造する新しい方法の応用例を含む。たとえば、実施例はまた、断熱されたチャンバ内で熱が生成されるように、低温で用いられるよう構成されてもよい。低い周囲温度環境においては、ＬＣＤパネルを加熱してその輝度応答時間を増大させることが所望され得る。断熱されたチャンバ内にパネルが配置されている実施例の潜在的利点は、パネルの所望の加熱がより少ないエネルギで達成され、結果として、周囲環境への放熱が少なくなるような低い熱容量である。ＬＣＤとの周囲との間に耐熱性が低い経路がないために、加熱要素がはるかに効率的になり、単に低い周囲温度でいくらか許容可能なパネル性能をもたらすのではなく、ブリンキングまたは色順次型バックライトを使用することが可能となる。

最適な伝熱の場合、加熱プレートがＬＣＤパネルの前部に接着され得る。断熱を維持するために、加熱プレートとチャンバの透明壁部分との間に隙間を設けることが望ましいだろう。

記載された実施例の上述の提示は、当業者によるこの発明の製造および使用を可能にするように提供されたものである。これらの実施例に対するさまざまな変更が可能であり、ここに記載される一般原則は他の実施例にも適用され得る。ここに記載されるディスプレイパネルの応用例は、航空電子工学計器ディスプレイユニット、現金自動預払機、顧客用自動販売機（燃料ポンプおよび飲料自動販売機など）、ならびに、極端な温度になる可能性のある他の状況を含む。他の例として、自動車、ヘリコプタ、軍用機などの車両における応用例と、周囲温度がパネルのクリアリング温度に比べて高い環境における応用例と、
ディスプレイの自己発熱が問題になる応用例とを含む。さらなる実施例は、この明細書中に記載されるディスプレイアセンブリの構成要素を用いる画像表示の方法と、この明細書中に記載されるアセンブリを用いてディスプレイパネルを能動的に冷却および／または加熱するための方法とを含み、これらの方法は、このようなアセンブリの動作の説明によりこの明細書中に明確に開示されている。こうして、この応用例のクレームの範囲は、上に示される実施例に限定されることを意図するものではなく、この明細書中において任意の態様で開示される原理および新規の特徴に合致した最も広い範囲が与えられる。

この発明に従った装置について好ましい実施例、特定の構造および構成ならびに材料をここに説明してきたが、この発明の精神および範囲から逸脱することなく形状および詳細についてのさまざまな変更および変形が可能であることが理解されるはずである。ステップが、この発明の範囲内で記載される方法に追加されるかまたはそこから削除されてもよい。

エッジ照明されたバックライトを有するディスプレイアセンブリを示す図である。 カーテンバックライトを有するディスプレイアセンブリを示すブロック図である。 実施例に従ったディスプレイアセンブリＤ１０の断面図である。 光ガイド６０を示す断面図である。 熱電（ＴＥ）クーラ４０および熱障壁７０の代替的な相対的配置を示すディスプレイアセンブリＤ１０の前部から見た図である。 熱電（ＴＥ）クーラ４０および熱障壁７０の代替的な相対的配置を示すディスプレイアセンブリＤ１０の前部から見た図である。 熱電（ＴＥ）クーラ４０および熱障壁７０の代替的な相対的配置を示すディスプレイアセンブリＤ１０の前部から見た図である。 ヒートシンク２０上における２つのＴＥクーラ４０および１０個の光源１０の相対的配置を示すディスプレイアセンブリＤ１０の前部から見た図である。 ＴＥクーラ４０がともに熱的に結合されているヒートシンク２１を有するディスプレイアセンブリのＤ１０の実現例Ｄ１１を示す断面図である。 光ガイド６０とフレーム８０との間に熱障壁７１を有するディスプレイアセンブリＤ１０の実現例Ｄ１２を示す断面図である。 各々がディスプレイアセンブリの少なくとも１つの横方向の側部に延在しているヒートシンク２２を有するディスプレイアセンブリＤ１２の実現例Ｄ１３を示す断面図である。 フレーム８２の前部分８２ａと後部分８２ｂとの間に熱セパレータ９０を有するディスプレイアセンブリＤ１０の実現例Ｄ１４を示す断面図である。 熱セパレータ９０、熱障壁７１およびヒートシンク２１を有するディスプレイアセンブリＤ１０の実現例Ｄ１５を示す断面図である。 ディスプレイアセンブリの少なくとも２つの横方向の側部に延在するヒートシンク２１の実現例２３を有するディスプレイアセンブリＤ１５の実現例Ｄ１６を示す断面図である。 ＥＭＩシールド１００を有し、ヒートシンク２１のフィン付きの実現例２４に熱的に結合された印刷回路基板（ＰＣＢ）を含むディスプレイアセンブリＤ１０の実現例Ｄ１７を示す断面図である。 ＥＭＩシールド１００の実現例１０２を有するディスプレイアセンブリＤ１７の実現例Ｄ１８を示す断面図である。 ファン１３０および冷却ベント１４０を備えたヒートシンク２５を有するディスプレイアセンブリＤ１０の実現例Ｄ１９を示す後方図である。 冷却ベント１４０の入口１５０を示す（図８Ａに示される線Ｂ−Ｂに沿った）ディスプレイアセンブリＤ１９の側面図である。 ディスプレイアセンブリＤ１９の正面図である。 熱ディフューザ１６０を有するディスプレイアセンブリＤ１０の実現例Ｄ２０を示す断面図である。 実質的に平面の光ガイド６１と、熱ディフューザ１６０と、アセンブリの前部に向かって延在する熱障壁７２と、アセンブリの少なくとも１つの側部に沿って各々が延在しているヒートシンク２２とを有するディスプレイアセンブリＤ１０の実現例２１を示す断面図である。 ＴＥクーラ４０がＬＣＤパネル５０に対して垂直であり、内部のファン１８０を含むディスプレイアセンブリＤ１０の実現例Ｄ２２を示す断面図である。 アセンブリの少なくとも３つの内壁に沿って延在する熱障壁７４を有するディスプレイアセンブリＤ２２の実現例Ｄ２３を示す断面図である。 ＬＣＤパネル５０および前部および後部の伝導層２１０および２５０を含む光学スタックを示す断面図である。 熱障壁７０とＬＣＤパネル５０との間にヒータ２６０が配置されているディスプレイアセンブリＤ１０の実現例Ｄ２４を示す断面図である。 異なる温度での画素輝度応答と、１つのブリンキングバックライト方式での対応するバックライト制御信号とを示す図である。 ＬＣＤパネル５０が断熱チャンバ内に配置されているディスプレイアセンブリＤ１０の実現例Ｄ２５を示す断面図である。 内部のファン１８０と、ヒートシンク２８に熱的に結合された回路１１０とを有するディスプレイアセンブリＤ２５の実現例Ｄ２６を示す断面図である。 内部のファンと実質的に平面の光ガイド６１とを有するディスプレイアセンブリＤ２５の実現例Ｄ２７を示す断面図である。 ヒートシンク２９に熱的に結合された回路１１０を有するディスプレイアセンブリＤ２６の実現例Ｄ２８を示す断面図である。 ディスプレイアセンブリＤ２８の１つの実現例の断面におけるさまざまな寸法を示す図である。 ３つの異なるバックライト変調技術の例を示す図である。

Claims (13)

1. 直視型ディスプレイアセンブリであって、
   光源と、
   液晶ディスプレイパネルと、
   前記光源によって生成された熱から前記液晶ディスプレイパネルを断熱するための手段とを備え、前記断熱するための手段は、平面を有する第１の側部と、前記第１の側部の平面とに対して反対側に位置して前記液晶ディスプレイパネルの後面に対向する平面を有する第２の側部と、前記第１の側部の平面と前記第２の側部の平面との同じ側の一端に接続された第３の側部と、前記第３の側部と反対側の位置において、前記第１の側部の平面と前記第２の側部の平面との同じ側の他端に接続された第４の側部とを有し、前記光源は前記第３および第４の側部に配置され、
   前記光源によって生成された光を前記断熱するための手段の前記第３および第４の側部から前記断熱するための手段の前記第２の側部に搬送するための手段と、
   前記断熱するための手段の前記第２の側部において、前記搬送された光を前記液晶ディスプレイパネルの前記後面にわたって分散させるための手段とを含み、前記液晶ディスプレイパネルは前記第２の側部に位置し、前記直視型ディスプレイアセンブリはさらに、
   前記断熱するための手段の低温側から前記断熱するための手段の高温側に熱エネルギを能動的に搬送するための手段を含む、直視型ディスプレイアセンブリ。
2. ヒートシンクをさらに含み、
   前記光源が前記ヒートシンクに熱的に結合されており、
   熱エネルギを能動的に搬送するための前記手段は、熱を前記液晶ディスプレイパネルから前記ヒートシンクに面する前記断熱するための手段の側部に能動的に伝達するよう配置された能動的な冷却装置を含む、請求項１に記載の直視型ディスプレイアセンブリ。
3. 前記断熱するための手段は、前記液晶ディスプレイパネルに対して実質的に平行に配置された実質的に平面の層を含む、請求項２に記載の直視型ディスプレイアセンブリ。
4. 前記アセンブリは、前記ヒートシンクとは反対向きにある前記断熱するための手段の側部上の伝熱媒体を循環させるよう配置された少なくとも１つのファン、または、前記液晶ディスプレイパネルに面する前記断熱するための手段の側部に位置するヒータを含む、請求項２または３に記載の直視型ディスプレイアセンブリ。
5. 前記断熱するための手段は、前記ディスプレイアセンブリの周囲環境から前記液晶ディスプレイパネルを断熱するよう構成される、請求項２から４のいずれかに記載の直視型ディスプレイアセンブリ。
6. 前記断熱するための手段は、前記液晶ディスプレイパネルの少なくとも前面および後面にわたって延在する、請求項２から５のいずれかに記載の直視型ディスプレイアセンブリ。
7. 前記断熱するための手段が熱障壁として実現され、
   前記ヒートシンクが前記熱障壁の前記第１の側部に位置する、請求項２から６のいずれかに記載の直視型ディスプレイアセンブリ。
8. 請求項１から７のいずれかに記載の直視型ディスプレイアセンブリであって、断熱するための手段は熱障壁を含み、光源が前記熱障壁の前記第３および第４の側部に位置し、液晶ディスプレイパネルが、（Ａ）前記熱障壁のうち前記第１の側部とは反対側の第２の側部に位置し、（Ｂ）前記光源によって生成される光を透過するよう配置され、前記直視型ディスプレイアセンブリは、
   前記光を前記光源から前記液晶ディスプレイパネルに結合するための前記熱障壁における１つ以上の穴と、
   前記熱障壁の前記第２の側部に位置するヒータとを含む、直視型ディスプレイアセンブリ。
9. 前記ヒータは、前記アセンブリの周囲環境の温度に対して前記液晶ディスプレイパネルの温度を上げるよう配置される、請求項８に記載の直視型ディスプレイアセンブリ。
10. 前記ヒータは、前記液晶ディスプレイパネルと前記熱障壁との間に配置されるか、または、前記液晶ディスプレイパネルと、前記液晶ディスプレイパネルを支持する支持プレートと、前記液晶ディスプレイパネルおよび前記支持プレートの間に配置された導電層とを含む光学スタックにおける、前記導電層である、請求項８または９に記載の直視型ディスプレイアセンブリ。
11. 前記光源は少なくとも１つの発光ダイオードを含み、
    前記アセンブリは、前記液晶ディスプレイパネルのフレームレートの１／ｎ倍の変調周波数で前記発光ダイオードの光出力を変調させるよう構成された制御回路を含み、ここで、ｎは０よりも大きな整数である、請求項１から１０のいずれかに記載の直視型ディスプレイアセンブリ。
12. 前記アセンブリは少なくとも１つの光源を含み、
    前記少なくとも１つの光源は、第１の波長の範囲内でその光出力のほとんどを放出するよう構成された第１のダイオードと、前記第１の範囲とは別個である第２の波長の範囲内でその光出力のほとんどを放出するよう構成された第２のダイオードとを含み、
    前記制御回路は、前記変調周波数の複数の連続サイクルの各々の間中に連続的に前記第１および第２のダイオードを作動させるよう構成される、請求項１１に記載の直視型ディスプレイアセンブリ。
13. 前記断熱するための手段はチャンバであり、前記光源が前記チャンバの外側に配置されており、光を搬送するための前記手段および前記分散させるための前記手段は、光を前記光源から前記チャンバに伝え、前記パネルの後面に前記光を分散させるよう構成された光ガイドである、請求項１に記載の直視型ディスプレイアセンブリ。

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