JP2008145795A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
プラズマディスプレイなどの平面型画像表示装置では、画像の高輝度・高精細化が求められており、それに伴い表示パネルの発熱と表示駆動基板等の発熱が増加しており、これら発熱部品の冷却が課題となっていた。
【解決手段】
上記課題を解決するために、非表示面側カバーの側面部に開口を設け、表示駆動基板と表示パネルとの間隔が、固定基板と表示パネルとの間隔よりも大きくなるように、固定基板と表示駆動基板を設置し、固定基板と表示駆動基板とを固定基板と表示駆動基板との設置位置の違いを吸収するように固定基板と表示駆動基板の接続部の高さに違いを設けたコネクタで接続し、開口と冷却ファンとの間に表示駆動基板を設置する画像表示装置とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像表示装置に係り、特にプラズマディスプレイや液晶ディスプレイなどの平面型画像表示装置の表示パネルや表示駆動基板の放熱技術に係る。

プラズマディスプレイや液晶ディスプレイなどの大型平面画像表示装置では、画像の高輝度・高精細化が求められており、それに伴い表示パネルの発熱と表示駆動基板等の発熱が増加しており、これら発熱部品の冷却が課題となっている。

表示パネルと表示駆動基板の発熱増加に伴う課題の解決を図った画像表示装置は、例えば特開２００５−２３５８４３号公報（以下、特許文献１と称す）に記載されている。特許文献１に記載の発明では、背面カバーの天井部に排気用の冷却ファンを設置し、表示パネルと表示駆動基板の排熱を排出して冷却を行う構成となっている。

特開２００５−２３５８４３号公報

しかし、上記特許文献１に記載の発明は、表示パネルの温度分布については、あまり考慮されていない。特に表示パネルと表示駆動基板とが対向している箇所では、流路断面積が小さくなるため冷却風の通風量が低下し、局所的に温度が上昇しやすい傾向がある。

また表示駆動基板は、コネクタを介して表示パネルから同じ間隔で設置された固定基板に接続され、さらにフレキシブルケーブルを介して表示パネルに駆動信号・電力を供給するが、画素毎の信号を送るためのフレキシブルケーブルの幅が広くなり、表示パネル側面の大部分を覆っている。そのため表示パネル側面方向から、表示パネルと表示駆動基板の隙間に流入しようとする冷却風があってもフレキシブルケーブル，固定基板，表示駆動基板によって大半が遮蔽され、表示パネルの通風冷却を促進しにくいという問題がある。

さらに上記特許文献１に記載の発明では、筐体下側に設けられた開口から筐体内に吸気した冷却風を、自然対流による浮力の作用と、背面カバー天井面に設置された冷却ファンで上方に通風する構造となっていることから、筐体内の空気温度が上側ほど高くなる温度分布が形成される。それに伴い表示パネル温度にも上側が高く、下側が低い温度分布が形成され、上下面で１０℃以上の温度差が生じる場合もある。一般に表示パネルの寿命は最高部の温度に依存するため、表示パネル上部温度を低下するために、冷却ファンの風量を増やすと、表示パネル下側の温度余裕度が無駄に大きくなるとともに、ファン騒音が増加するという問題がある。

一方で、画像表示装置では画像の高輝度・高精細化が年々進んでおり、それに伴って表示パネルの発熱と表示駆動基板等の発熱が増加する傾向にある。したがって、ファン騒音の増加を伴わず、効果的に表示パネルや表示駆動基板を冷却する画像表示装置の冷却構造が求められている。

本発明では、非表示面側カバー側面の開口から吸気した流れを、フレキシブルケーブルの固定基板と表示駆動基板との隙間に冷却ファンで通風し、表示パネルの高温度部分の冷却を促進するとともに、背面カバー天井面の開口から吸気した冷却風により表示パネル上部に形成される高温度部分の冷却を促進することで、高輝度・高精細で信頼性の高い画像表示装置を提供することを目的とする。

本発明の画像表示装置は、上記課題を解決するために、前面側に画像表示面を有する表示パネルと、前記表示パネルの画像表示面とは反対面である背面側に設けられ、前記表示パネルを駆動する表示駆動基板と、前記表示パネルに接続され、前記表示駆動基板からの信号または電力を前記表示パネルに入力するフレキシブルケーブルとを備えた画像表示装置において、前記フレキシブルケーブルを固定するケーブル固定基板を有し、前記表示パネルの画像表示面に垂直な方向での、前記表示駆動基板と前記表示パネルとの距離は、前記ケーブル固定基板と前記表示パネルとの距離よりも大きく、前記ケーブル固定基板と前記表示駆動基板とは、コネクタにより電気的に連絡されていることを特徴とする画像表示装置である。

本発明によれば、冷却ファンの吸引作用により筐体側面の開口から流入した温度の低い冷却風が、ケーブル固定基板と表示駆動基板との設置位置の違いによって生じる隙間から、表示パネルと表示駆動基板との間に通風され、この部分に形成される局所的な温度上昇を低減することができる。したがって冷却風量やファン騒音を増加することなく冷却効果を高めることができるため、高輝度・高精細で信頼性の高い画像表示装置を提供することができる。

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

図１〜図６は本発明の第一の実施例の説明図である。図１は本発明の第一の実施例としての画像表示装置の要部非表示面側斜視透視外観図である。図２は本発明の第一の実施例としての画像表示装置の表示面側斜視外観図である。図３は本発明の第一の実施例としての画像表示装置の要部側面斜視透視外観図である。図４は図１のＡ−Ａ断面を上側から見た要部拡大図である。図５は従来構造での図１のＡ−Ａ断面に相当する要部拡大図である。図６はコネクタ構造を変更した図１のＡ−Ａ断面を上側から見た要部拡大図である。

図１において、１は表示パネル、２はフレキシブルケーブル、３は固定基板、４はコネクタ、５は表示駆動基板、６は電源供給基板、７は制御ユニット、８は冷却ファン、９は表示面側カバー、１０は非表示面側カバー、１１は据付具、１２は非表示面側カバー開口部で、特に１２ａは左側面開口部、１２ｂは右側面開口部、１２ｃは下側開口部、１２ｄは背面側開口部、１２ｅは上部開口部、１３は固定基板３と表示駆動基板５との隙間、
１５は表示駆動基板５上の部品である。以下同一機能のものには同一番号に異なるアルファベットを記して説明を省略する。

画像表示装置は、図１の表示パネル１に画像を表示する面が表示面（前側）にあたり、表示パネル１の裏側の表示駆動基板などが設置される面が非表示面（背面）となる。以下、説明の都合上、左右方向については表示面側から画像表示装置を見た際の向きで定義する。

表示パネル１の端部にはフレキシブルケーブル２が、画像信号と駆動電力を供給するため設けられている。フレキシブルケーブル２は表示パネル１の左右端面（側面）と上下端面（上面，下面）に設けられる場合が多く、図１では左側端面にフレキシブルケーブル
２ａ，右側端面にフレキシブルケーブル２ｂ，下側端面にフレキシブルケーブル２ｃが設けられている場合を示すもので、フレキシブルケーブル２はＵ字状に折り返した状態で、表示パネル１の非表示面側に設置される固定基板３により端部を固定されている。固定基板３に固定することで、フレキシブルケーブル２と表示パネル１との接続部に外側から働く引張り力，剪断力が緩和され断線することを防いでいる。固定基板３は一群のフレキシブルケーブル２毎に設けられていて、図１ではフレキシブルケーブル２ａ用に固定基板
３ａ，フレキシブルケーブル２ｂ用に固定基板３ｂ，フレキシブルケーブル２ｃ用に固定基板３ｃが設けられている場合を示す。表示パネル１の縦，横全ての画素に画素信号を分配して送るため、フレキシブルケーブル２が表示パネル１の側面と下面の大部分を覆うように設置される。固定基板３にはコネクタ４を介して表示駆動基板５が接続される。表示駆動基板５はそれぞれのフレキシブルケーブル２毎に設けられる場合が一般的で、図１では固定基板３ａ用に表示駆動基板５ａ，固定基板３ｂ用に表示駆動基板５ｂが設けられている場合を示す。筐体内には他に電源供給基板６，入出力端子や制御回路等を備えた制御ユニット７，冷却ファン８等が収納される。図１では左冷却ファン８ａ，右冷却ファン
８ｂの２個の冷却ファンを搭載している場合を示す。これらの表示パネル１と各機器を表示面側カバー９，非表示面側カバー１０とで外側から筐体として囲って、据付具１１を実装して筐体を構成している。非表示面側カバー１０には複数の開口部１２が設けられ、図１では左側面開口部１２ａ，右側面開口部１２ｂ,下側開口部１２ｃ,背面側開口部１２ｄ，上部開口部１２ｅが設けられている状態を示す。開口部の詳細形状は図示しないが多孔板やスリット，メッシュなどで構成されているものとする。ここで下側開口部１２ｃ，背面側開口部１２ｄ，上部開口部１２ｅについては、このうちのいくつかの開口が設けられていなくてもよいものとする。また冷却ファン８ａ，８ｂは、それぞれ開口部１２ａ，
１２ｂと冷却ファン８ａ，８ｂとの間に表示駆動基板５ａ，５ｂが位置するように配置している。

上記の構成において、筐体内から筐体外方向に流れが発生するように、図１の冷却ファン８ａ，８ｂを作動すると、開口部１２から筐体内に冷却風が流入する。表示駆動基板５周りの流路構造について図３、並びに図１のＡ−Ａ断面である図４で見ると、左側面開口部１２ａから入った流れはＵ字状のフレキシブルケーブル２ａに遮蔽され、フレキシブルケーブル２ａと固定基板３ａの背面側に流れ、表示パネル１と固定基板３ａ間にはほとんど通風されない。ここで図３と図４に示すように、表示駆動基板５ａと表示パネル１との間隔が、固定基板３ａと表示パネル１との間隔よりも大きくなるようにし、かつ固定基板
３ａが画像表示装置左右方向の外側（筐体側面開口部１２ａに近い側）、表示駆動基板
５ａが画像表示装置左右方向の内側（冷却ファン８ａに近い側）になるように固定基板
３ａと表示駆動基板５ａを配置し、固定基板３ａと表示駆動基板５ａとを設置位置の違いを吸収するように固定基板３ａと前記表示駆動基板５ａの接続部の高さに違いを設けたコネクタ４で接続する構成とすると、固定基板３ａと表示駆動基板５ａとの隙間１３ａから、表示パネル１と表示駆動基板５ａとの間にファンの吸引による通風が誘起されるようになる。表示パネル１と表示駆動基板５ａとが対向している箇所では、局所的に温度が上昇しやすい傾向があるが、本発明では筐体外部から導入した比較的低い温度の冷却風を直接、当該温度上昇部に供給できるようになるため、表示パネル１の高温部の温度低減を実現できる効果が得られる。

比較のため従来構造での、表示駆動基板５と固定基板３との位置関係を図５に示す。従来構造では表示駆動基板５と表示パネル１との間隔は、固定基板３と表示パネル１との間隔と概略一致しており、段差のないコネクタ４で基板間を接続している。しかしながら、この従来構造では固定基板３と表示駆動基板５との間の隙間１３ａはわずかであり、しかも隙間１３ａの開口方向が流れの向きと直交しているため、左側面開口部１２ａから入った冷却風はＵ字状のフレキシブルケーブル２ａに遮蔽されたまま、表示駆動基板５の背面側を通過し、表示パネル１と表示駆動基板５との間に殆ど流入することができない。したがって従来構造では、表示パネル１と表示駆動基板５とが対向する箇所の冷却効果が小さくなっている。

なお固定基板３及び表示駆動基板５と表示パネル１の距離を同程度に大きくすれば、流路断面積が増えることによる冷却効果は得られるが、隙間１３ａの幅と構造に変更が無いため、冷却風はフレキシブルケーブル２ａに遮蔽されることになり、側面開口部１２から流入する温度の低い冷却風の大部分を直接表示パネル１と表示駆動基板５との間に供給することができない。

尚、図４に示す本発明の第一の実施例では、図５に示す従来構造に対して表示駆動基板５と背面カバー１０との距離が小さくなることになるが、表示駆動基板５が前面側と背面側の両面から冷却されるようになることと、表示パネル１の冷却が促進されることとから基板上の部品１５ａの温度が下がり、特に背面側への突出が問題となることが多いヒートシンクの高さを小さくしても、部品の保証温度を満足できるようになる。したがって表示駆動基板５と背面カバー１０との間隔が小さくなっても、基板上の部品１５ａの最背部と背面カバーとの距離は一定距離を確保することができ、筐体前後方向の薄型化を阻害する要因とはならない。

ここでは左側面部の構造について説明したが、右側面部のフレキシブルケーブル２ｂ，固定基板３ｂ，表示駆動基板５ｂ，ファン８ｂについても同様の構成で同様の効果を得ることができる。

コネクタ４については、左右方向に表示駆動基板５を移動して固定基板３側に接続する構造を示しているが、特にこの構造に限定するわけではなく、例えば図６に示すように前面−背面方向に表示駆動基板５を移動して固定基板３側に接続する構造としてもよいものとする。

図７と図８は本発明の第二の実施例の説明図である。図７において、１４は遮風板、図８において１６はヒートシンクである。

本発明の第二の実施例では図７に示すように、非表示面側カバー１０と、表示駆動基板５との間であり、かつ側面部の開口１３ａと冷却ファン８ａとの間に、遮風板１４を設けた構造とする。遮風板１４により表示駆動基板５の背面側を通過していた分の風量を、表示パネル１と表示駆動基板５との間に集中して供給できるようになるため、表示パネル１の冷却を特に促進することができる。

また本発明の第二の実施例では、図８に示すようにヒートシンクを遮風板１４として使用した場合を示している。表示駆動基板５上の部品１５の冷却促進のために、ヒートシンク１６が設置される場合が多いが、ヒートシンク１６を遮風板１４として、表示駆動基板５上の固定基板３側に設置することで、追加部品を設けることなく、表示パネル１と駆動表示基板５の間への通風を促進することができ、さらにヒートシンク１６に冷却風が衝突するため部品１５の冷却も促進することができる。

図１により、本発明の第三の実施例を説明する。

図１で１７は冷却ファン排気面である。左側冷却ファン８ａの排気面を１７ａ，右側冷却ファン８ｂの排気面を１７ｂとする。さらに冷却ファン排気面１７の総開口面積をAfanと表すとする。

また図１では、非表示面側カバー１０には複数の開口部１２が設けられ、図１では左側面開口部１２ａ，右側面開口部１２ｂ，下側開口部１２ｃ，背面側開口部１２ｄ，上部開口部１２ｅが設けられている状態を示す。開口部の詳細形状は図示しないが多孔板やスリット，メッシュなどで構成されているものとする。ここで左側面開口部１２ａ，右側面開口部１２ｂ，下側開口部１２ｃ，背面側開口部１２ｄについては、このうちのいくつかの開口が設けられていなくてもよいものとする。ここで上部開口部１２ｅの総開口面積を
Ainletと表すとする。

本発明の第三の実施例では、冷却ファン８ａ，８ｂが筐体内側から外側方向に通風する排気ファンとして作用する構成として非表示面側カバー１０の背面側に設置され、上部開口部１２ｅについて非表示面側カバー１０の天井面に設置する構造とする。さらに上部開口部１２ｅの総開口面積Ainletが冷却ファン排気面１７の総開口面積Afanよりも大きい構造とする。また表示駆動基板５は、表示パネル１に平行な平面上において、冷却ファン８と上部開口部１２ｅの間に位置する構造とする。

以上の構成によれば、上部開口部１２ｅから筐体内に流入した冷却風が、自然対流による上昇流の影響で温度が高くなっていた表示パネル１の上部に直接供給されて、表示パネルを冷却した後に冷却ファン８に吸引され、筐体外に排気されるようになり、表示パネル１上部の温度を大幅に低減することが可能となる。冷却ファンから見て上側では自然対流による上昇流と、ファン吸引による下向き流とが対向する形となるが、上部開口部１２ｅの総開口面積Ainletが冷却ファン排気面１７の総開口面積Afanよりも大きい場合には、ファンによる下向き流が圧倒的に支配的となることを実機で確認している。さらに上部開口部１２ｅから流入した冷却風の一部は温度上昇しやすい表示駆動基板５の上部を通過して冷却ファン８に吸引されるため、表示駆動基板５の冷却が促進される効果が得られる。一方で冷却ファンから見て上側からの吸気が増加するため、下側からの吸気がその分減少するが、元々表示パネル１下側は上側に比べて１０℃以上温度が低い場合が多く、その影響は軽微である。

尚、特許文献１に見られるように非表示面側カバー１０の天井面に直接冷却ファン８を実装する方式も既に提案されているが、この構造で非表示面側カバー１０の天井面に上部開口部１２ｅを設けた場合、上部開口部１２ｅと冷却ファン８とが近接しているため、上部開口部１２ｅから吸気した冷却風を十分温度上昇しないうちに冷却ファン８が吸気し、筐体外に排気することになり、表示パネル１の温度低減に十分寄与することができない。また下側開口部１２ｃから吸気した冷却風は自然対流とファン吸引による上昇の過程で温度が漸増するため、表示パネル１の上部の高温部を効果的に冷却促進することができない。

それに対して本実施例では、表示パネル１の中でも最高温度となりやすい表示パネル１上部を直接冷却することで表示パネル１の最高温度を低減することが可能となるとともに、表示パネル１の上下温度分布が均温化し、表示パネル１内部での熱応力が低減することから、温度面でも強度面でも信頼性の高い画像表示装置を提供することができる。

本発明の第一の実施例としての画像表示装置の要部非表示面側斜視透視外観図。 本発明の第一の実施例としての画像表示装置の表示面側斜視外観図。 本発明の第一の実施例としての画像表示装置の要部側面斜視透視外観図。 図１のＡ−Ａ断面を上側から見た要部拡大図。 従来構造での図１のＡ−Ａ断面に相当する要部拡大図。 コネクタ構造を変更した図１のＡ−Ａ断面を上側から見た要部拡大図。 本発明の第二の実施例の説明図。 本発明の第二の実施例の説明図。

符号の説明

１ 表示パネル
２ フレキシブルケーブル
３ 固定基板
４ コネクタ
５ 表示駆動基板
６ 電源供給基板
７ 制御ユニット
８ 冷却ファン
９ 表示面側カバー
１０ 非表示面側カバー
１１ 据付具
１２ 非表示面側カバー開口部
１２ａ 左側面開口部
１２ｂ 右側面開口部
１２ｃ 下側開口部
１２ｄ 背面側開口部
１２ｅ 上部開口部
１３ 固定基板３と表示駆動基板５との隙間
１４ 遮風板
１５ 表示駆動基板５上の部品
１６ ヒートシンク
１７ 冷却ファン排気面

Claims (7)

1. 前面側に画像表示面を有する表示パネルと、
   前記表示パネルの画像表示面とは反対面である背面側に設けられ、前記表示パネルを駆動する表示駆動基板と、
   前記表示パネルに接続され、前記表示駆動基板からの信号または電力を前記表示パネルに入力するフレキシブルケーブルとを備えた画像表示装置において、
   前記フレキシブルケーブルを固定するケーブル固定基板を有し、
   前記表示パネルの画像表示面に垂直な方向での、前記表示駆動基板と前記表示パネルとの距離は、前記ケーブル固定基板と前記表示パネルとの距離よりも大きく、
   前記ケーブル固定基板と前記表示駆動基板とは、コネクタにより電気的に連絡されていることを特徴とする画像表示装置。
2. 請求項１において、
   前記コネクタの幅は、前記フレキシブルケーブルの幅よりも小さいことを特徴とする画像表示装置。
3. 請求項１において、
   前記表示パネルの裏面側を覆い、前記表示駆動基板，ケーブル固定基板を内包する筐体を有し、
   前記筐体は、その内部から外部へ空気を送風するファンと、
   前記筐体の、前記フレキシブルケーブルを配置された側に設けられた開口部とを有することを特徴とする画像表示装置。
4. 請求項３において、
   前記表示駆動基板は、前記表示パネルに平行な平面上において、前記ファンと前記開口部の間にあることを特徴とする画像表示装置。
5. 請求項４において、
   前記筐体と前記表示駆動基板の間に遮風板またはヒートシンクを有することを特徴とする画像表示装置。
6. 前面側に画像表示面を有する表示パネルと、
   前記表示パネルの画像表示面とは反対面である背面側に設けられ、前記表示パネルを駆動する表示駆動基板と、
   前記表示パネルに接続され、前記表示駆動基板からの信号または電力を前記表示パネルに入力するフレキシブルケーブルとを備えた画像表示装置において、
   前記フレキシブルケーブルを固定するケーブル固定基板を有し、
   前記表示パネルの画像表示面に垂直な方向での、前記表示駆動基板と前記表示パネルとの距離は、前記ケーブル固定基板と前記表示パネルとの距離よりも大きく、
   前記ケーブル固定基板と前記表示駆動基板とは、コネクタにより電気的に連絡されており、
   前記表示パネルの裏面側を覆い、前記表示駆動基板，ケーブル固定基板を内包する筐体を有し、
   前記筐体は、その内部から外部へ空気を送風するファンと、
   前記筐体の、前記フレキシブルケーブルを配置された側に設けられた開口部とを有することを特徴とする画像表示装置。
7. 平面型の表示パネルと、前記表示パネルの表示面側に設置される表示面側カバーと、非表示面側に設置される一つまたは複数の非表示面側カバーと、表示駆動基板と、前記非表示面側カバー内から排気を行う冷却ファンとを備えた画像表示装置において、
   前記冷却ファンを前記非表示面側カバーの背面に設置し、前記非表示面側カバーの天井面に、前記冷却ファン排気面積よりも総開口面積が大きくなる複数の開口を設け、前記表示駆動基板は、前記表示パネルに平行な平面上において、前記冷却ファンと前記開口の間にあることを特徴とする画像表示装置。

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