JP2019003014A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、表示モジュールを動作させるための制御基板を効率的に放熱・冷却することが可能な表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】 表示装置１は、表示モジュール１３と、ファン１６と、表示モジュール１３およびファン１６に電力を供給するための電源１４と、前記表示モジュールおよび前記第１ファンを制御するための制御基板１７と、カバー１５と、カバー１５と表示モジュール１３の背面とで覆われた空間を第一熱源空間２０と第二熱源空間２１とに分割する仕切り板１９と、を備え、カバー１５は、第一熱源空間２０に第一通気口および第二通気口を備え、第二熱源空間２１と前記外装部材の外部とを接続する第３開口と、を有し、制御基板１７は、高冷却モードでファン１６を所定の回転数よりも高い回転数で動作させ、省エネルギー冷却モードでファン１６を所定の回転数以下の回転数で動作させることを特徴とする。【選択図】 図２

Description

本発明は画像を表示する表示モジュールを冷却するファンを備える表示装置に関する。

近年、従来よりも高輝度を含むダイナミックレンジ（Ｈｉｇｈ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｇｅ：ＨＤＲ）で画像を表示することが可能な表示装置がある。例えば、表示装置がバックライトと液晶パネルとからなる表示モジュールを用いる場合、表示する最大輝度を拡大するためには、バックライトを従来よりも高輝度で光を照射するように動作させる必要がある。

バックライトの高輝度化することに応じて、光源を駆動するための制御基板からの発熱量が増加する場合がある。制御基板はトランスやドライバＩＣ等の電子部品が実装されたプリント基板である。したがって、制御基板の近傍は、電子部品による凹凸による空気抵抗の分布が大きい。したがって、制御基板の冷却性を高めることが困難な場合があった。

特許文献１には、ファンによる強制空冷のプロジェクタにおいて、吸入口から外気を吸入し、排出口から筐体の外部へ排出する第一流路と、筐体の内部で循環させる第二流路とを、風向調整板によって切り換えることによって効率を上げることが開示されている。

特開２００９−１２２４８３号公報

しかしながら、特許文献１に開示の技術では、アクチュエータにより風向整流板を動かすことで流路を切り換えるため、複雑な機構が必要である。

そこで本発明は、表示モジュールを動作させるための制御基板を効率的に放熱・冷却することが可能な表示装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明の表示装置は、前面側に画像を表示する表示モジュールと、前記表示モジュールの背面側に設けられ、前記表示モジュールを冷却するためのファンと、前記表示モジュールおよび前記第１ファンの背面側に設けられ、前記表示モジュールおよび前記第１ファンを駆動するための制御基板と、前記表示モジュール側の背面と、前記第１ファンと、前記制御基板とを収容する外装部材と、前記第１ファンが設置され、前記外装部材と前記表示モジュールの背面とで覆われた空間を、前記制御基板を含む第１空間と前記外装部材の内部を前記表示モジュールの背面を含む第２空間とに分割する仕切り板と、を備え、前記外装部材は、前記第１空間と前記外装部材の外部とを接続する第１開口および第２開口と、前記第２空間と前記外装部材の外部とを接続する第３開口と、を有し、前記制御基板は、前記第１ファンの回転数が所定のレベルよりも高い第１の冷却モードと、前記第１ファンの回転数が所定のレベル以下である第２の冷却モードと、で前記第１ファンを制御することを特徴とする。

本発明によれば、表示モジュールを冷却するためのファンにより、複雑な機構・制御を必要とせずに制御基板の近傍を通過する空気の流量を切り換えることが可能となる。したがって、表示モジュールを動作させるための制御基板を効率的に放熱・冷却することが可能となる。

表示モジュールの構成を示す分解斜視図である。 画像表示装置の第１の断面図である。 画像表示装置の流路を示す第１の模式図である。 画像表示装置の第２の断面図である。 画像表示装置の流路を示す第２の模式図である。 画像表示装置の第３の断面図である。 画像表示装置の流路を示す第３の模式図である。 画像表示装置の第４の断面図である。 画像表示装置の流路を示す第４の模式図である。 画像表示装置の第５の断面図である。 画像表示装置の流路を示す第５の模式図である。

［実施例１］
以下、添付の図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。

図１は、本発明の実施形態１に係る表示装置１のうち表示モジュール１３の構成を示す分解斜視図である。表示モジュール１３は、液晶パネル２とバックライト４とを備え、前面側に画像を表示する液晶表示モジュールである。液晶パネル２は、バックライト４から照射された光を変調して、画面に画像を表示する表示パネルである。

画像表示装置１は、液晶パネル２の前面側にベゼル３が、背面側にバックライト４が、それぞれ配置される。バックライト４は、光源基板５と、駆動基板６（図１では不図示）と、ヒートシンク７（図１では不図示）と、が取り付けられるケース８によって構成される。

光源基板５は、近年、光源としてＬＥＤ９を用いることが多くなっているが、光源はこれに限定するものではなく、ＣＣＦＬ（Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ、冷陰極管）などであっても構わない。ケース８の液晶パネル２側には、光源基板５から拡散した光を液晶パネル２へ効率良く反射せるための反射シート１０が配置される。ケース８のさらに液晶パネル２側には、光を拡散・集光させることにより光ムラをなくし輝度を向上させるための光学シート類１１が配置される。光学シート類１１の液晶パネル２側には、光学シート類１１を押さえ液晶パネル２を背面側から支持するパネルホルダー１２が配置される。液晶パネル２は光透過性を有し、このようにしてバックライト４からの光を効率良く出射し、液晶パネル２を通して光を透過させることにより液晶パネル２上に画像を表示させる。

ケース８の背面側には、複数のヒートシンク７が、ケース８との間に熱伝導部材（不図示）などを介在し熱的に密着した状態で固定され、光源基板５の発熱はヒートシンク７を通して背面側の空間に放出される。ケース８とヒートシンク７は一体的に形成されても不都合はない。

以上、図１に示すベゼル３から液晶パネル２を含みバックライト４まで、そこに駆動基板６とヒートシンク７を加えて表示モジュール１３は構成され、表示モジュール１３が本発明で言うところの第二熱源である。発熱体としての具体的な電子デバイスは液晶パネル２、ＬＥＤ９を含む光源基板５、駆動基板６であるが、総じて表示モジュール１３が冷却・放熱の対象となる第二熱源である。

図２は、本発明の実施形態１に係る画像表示装置１の断面図である。画像表示装置１は、使用時に、表示モジュール１３の画面が鉛直方向に平行になるように設置されるとする。したがって、以降の上下位置は、使用時の上下方向を意味する。

本発明において第一熱源とは、第二熱源である表示モジュール１３に電流を供給し表示モジュール１３を稼働せしめる電源１４のことである。電源１４は、電源基板２６に設置される。また、電源１４は、表示モジュール１３および後述するファン１６よりも背面側に設けられる。

カバー１５は、表示モジュール１３の背面と、電源１４と、ファン１６と、制御基板１７と収容する外装部材である。カバー１５は、他に、図２では不図示となる、外部機器から画像信号を受け取り表示モジュール１３へ送信する画像処理基板１８も収容するとする。

実施例１で電源１４は、図２の側面視断面図において、画像表示装置１の薄さを損なわないよう電源基板２６を横長に立てて取り付けられ、最下部に配置される。制御基板１７と画像処理基板１８は、図２において、電源１４の紙面向こう側に取り付けられる。なお、制御基板１７、画像処理基板１８も熱源の一種であり、電源１４を含めて第一熱源は複数個から成ると言えるが、第一に冷却・放熱すべき熱源は電源１４と表示モジュール１３である。

また、カバー１５と表示モジュール１３の背面とで覆われた空間は、仕切板１９によって、表示モジュール１３の背面を含む第二熱源空間２１と、第二熱源空間２１より背面側の電源１４を含む第一熱源空間２０と、に分けられる。仕切板１９は、表示モジュール１３の画面と鉛直方向に平行になるように設置されるとする。なお、仕切板１９の配置方向は、表示モジュール１３に平行に配置されずともよく、表示モジュール１３の背面対して斜めに配置されてもよい。また、仕切板１９は、電源基板２６が配置されるシャーシとして機能するように成形された金属板であってもよい。

カバー１５の第一熱源空間２０側には、第一熱源空間２０とカバー１５の外側とを接続する第一通気口２２および第二通気口２３が設けられ、第二熱源空間２１側には、第二熱源空間２１とカバー１５の外側とを接続する第三通気口２４が設けられる。

第一通気口２２は、電源１４の下であってカバー１５の最後部に設けられる。第二通気口２３は、第一熱源空間２０内で第一通気口２２の対角の位置、すなわち、電源１４の上であってカバー１５の前方に設けられる。図２が示すように、第二通気口２３は、仕切板１９に近接して設けられる。

第三通気口２４は、カバー１５の上部に設けられる。なお、第一通気口２２は、図２に示すカバー１５の底面ではなく背面に設けられても構わず、第三通気口２４は、図２に示すカバー１５の背面ではなく天面に設けられても構わない。

ファン１６は、仕切板１９に取り付けられるとともに、制御基板１７から送られる信号によって停止／駆動と回転数が制御される。ファン１６は、第一に表示モジュール１３を冷却・放熱するために設けられるものであり、実施例１では第二熱源空間２１内の下方に配置される。いっぽう、ファン１６は、表示モジュール１３の背面側から見た場合、その中心位置が電源１４と同等もしくは上側の位置となるように設けられる。また、ファン１６は、第二通気口２３の近傍に配置される。なお、図２において、ファン１６は第二熱源空間２１側に配置されるが、第一熱願空間２０側に配置されても構わない。

図３は、図２に示す画像表示装置１の流路を示す断面図である。図３（ａ）に示すように、第一流路Ａは、第一通気口２２を第一熱源空間２０の外気吸入口とし、第二通気口２３を第一熱源空間２０の外部排出口とするよう、形成される。第一通気口２２と第二通気口２３は、取り入れられた空気が第一熱源空間２０を通過し体積が増加する。したがって、第一通気口２２の吸入量Ｆ１ｉｎ、第二通気口２３の排出量Ｆ２ｏｕｔは、Ｆ２ｏｕｔ＞Ｆ１ｉｎの関係となるよう、それぞれ開口面積が与えられる。

図３（ｂ）に示すように、第二流路Ｂは、第二通気口２３を第二熱源空間２１の外気吸入口とし、ファン１６の送風によって、第三通気口２４を第二熱源空間２１の外部排出口とするよう、形成される。図３（ｃ）に示すように、第三流路Ｃは、第一通気口２２を第一熱源空間２０の外気吸入口とし、ファン１６の送風によって、第三通気口２４を第一熱源空間２０の外部排出口とするよう、形成される。

第一通気口２２からの吸気と第二通気口２３からの吸気が合算されて第三通気口２４からの排気となる。上述したように、外部から吸入された空気は、第一熱源空間２０と第二熱源空間２１を通過する際に温度が上昇して体積が増加する。したがって、第三通気口２４の最大排出量Ｆ３ｏｕｔ＿ｍａｘが、下記の式１を満たすように、各通気口の開口面積が与えられるとともに、ファン１６の最大流量が設定される。
Ｆ３ｏｕｔ＿ｍａｘ＞Ｆ１ｉｎ＿ｍａｘ＋Ｆ２ｉｎ＿ｍａｘ （式１）

ここで、第一通気口２２の最大吸入量Ｆ１ｉｎ＿ｍａｘは、を示す。第二通気口２３の最大吸入量Ｆ２ｉｎ＿ｍａｘは、を示す。

ここまで本発明の実施形態１の概略構成を説明してきたが、ここで本発明の要旨を記す。本発明は、流路を切り換えることで排気流速を向上させる技術である。より具体的には、ファン１６を増速することで、第一熱源空間２０側の排出流路を、第一熱源空間２０側に設けられた第二通気口２３から第二熱源空間２１側に設けられた第三通気口２４へ切り換える。これにより、第一熱源空間２０の排気流速を向上させることを特徴とする。

ここで、ファン１６を増速するとは、ファン１６の回転数を所定の回転数よりも高くする高効率冷却モードでファン１６を制御することを意味するとする。本発明の実施形態１に開示した表示装置１は、ファン１６の回転数が所定の回転数よりも高い強冷却モードと、ファン１６の回転数が所定の回転数以下である省エネルギー冷却モードと、でファン１６の回転を制御することが可能である。それぞれの冷却モードにおけるカバー１５の内側の空間の空気の流れについて説明する。

以下、本発明の実施形態１の三つの流路と、ファン１６の制御を詳細に説明する。画像処理基板１８から表示モジュール１３へ送信される画像は、常時ＨＤＲ画像とは限らず、標準的なダイナミックレンジを持つ画像、いわゆるＳＤＲ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｇｅ）画像など、様々な画像から成る。

バックライト４にそれほど輝度を要求しない画像が送信され、液晶パネル２が当該画像を表示する場合、表示モジュール１３の発熱は比較的小さく、電源１４の発熱も比較的小さい。このような状態にあって制御基板１７は、ファン１６を省エネルギー冷却モードで動作させる。具体的には、制御基板１７は、ファン１６を停止させる。

図３（ａ）は、省エネルギー冷却モードでファン１６を動作させた場合のカバー１５の内側の空間の空気の流れを表す。第一通気口２２は外気吸入口として空気を取り入れ、空気は電源１４を冷却・放熱する。ファン１６は停止しているのでブレード２５が遮蔽部材として機能し、空気は第二熱源空間２１へ流れることなく、通気口２３を外部排出口としてカバー１５の外へ放出される。すなわち、表示モジュール１３が低負荷の状態では、ファン１６を停止させることで電源１４の発熱を第一流路Ａにより放熱する。

制御基板１７が、表示モジュール１３を高ダイナミックレンジの画像（ＨＤＲ画像）を表示するように制御する場合、表示モジュール１３および電源１４の発熱が大きい。このような状態にあって制御基板１７は、ファン１６を強冷却モードで動作させる。具体的には、制御基板１７は、ファン１６を高速回転させる。

図３（ｂ）、（ｃ）は、強冷却モードでファン１６を動作させた場合のカバー１５の内側の空間の空気の流れを表す。図３（ｂ）では、高速回転するファン１６によって、第二通気口２３は外気吸入口として空気を取り入れ、空気は第二熱源空間２１へ送り込まれ、表示モジュール１３を冷却・放熱し、第三通気口２４を外部排出口としてカバー１５の外へ放出される。

図３（ｃ）では、第一通気口２２を外気吸入口として取り入れられた空気は、高速回転するファン１６によって、第二通気口２３から放出されることなく、第二熱源空間２１へ送り込まれ、通気口２４を外部排出口としてカバー１５の外へ放出される。すなわち、表示モジュール１３が高負荷の状態では、ファン１６を高速回転させることで、電源１４の発熱を第一流路Ａから第三流路Ｃへ切り換えて放熱する。上述の制御により、強冷却モードでファン１６を制御している場合、第一通気口２２から流入した空気が電源１４の近傍を通過し、その大部分がファン１６を介して第三通気口２４から排出されることにより、電源１４で発生した熱を排出する。また、省エネルギー冷却モードでファン１６を制御している場合、第一通気口２２から流入した空気が電源１４の近傍を通過し、その大部分が第二通気口２３から排出されることにより、電源１４で発生した熱を外側へ排出する。

ここで、強冷却モードでファン１６を動作させた場合、第二通気口２３から第一熱源空間２０に流入する空気の流量は、省エネルギー冷却モードよりも大きい。また、第一通気口２２から第一熱源空間２０に流入する空気の流量は、省エネルギー冷却モードでファン１６を動作させた場合よりも強冷却モードでファン１６を動作させた場合のほうが大きい。強冷却モードで第三通気口２４から排出される空気の流量は、省エネルギー冷却モードで第二通気口２３および第三通気口２４から排出される空気の流量よりも大きい。したがって、電源１４の近傍を流れる空気の流量および流速は、省エネルギー冷却モードよりも強冷却モードのほうが大きく（速く）なる。これにより、第一熱源空間２０の排気流速が向上する。したがって、電源１４の冷却効率が上昇する。そして、ファン１６を高速回転させることで、表示モジュール１３の発熱を第二流路Ｂにより放出する。

つまり、制御基板１７は、高輝度で画像が表示されるように表示モジュール１３を高輝度表示モードで制御している場合に、強冷却モードでファン１６を動作させる。また、制御基板１７は、そうでない場合に、省エネルギー冷却モードでファン１６を動作させる。具体的には、高輝度で画像が表示される場合とは、１００ｎｉｔよりも高い表示輝度の上限値で画像を表示する場合である。

例えば、制御基板１７が、表示モジュール１３の表示制御モードをＨＤＲの画像を表示するＨＤＲ表示モードと、ＳＤＲの画像を表示するＳＤＲ表示モードのいずれかで制御可能であるとする。ＨＤＲ表示モードで表示モジュール１３を制御している場合、制御基板１７は、強冷却モードでファン１６を動作させる。また、ＳＤＲ表示モードで表示モジュール１３を制御している場合、制御基板１７は、省エネルギー冷却モードでファン１６を動作させる。

なお、表示モジュール１３の表示制御モードと、冷却モードとの関係は上記に限らない。高輝度表示モードは複数設定されていてもよい。例えば、１０００ｎｉｔよりも高い表示輝度の上限値で画像を表示する場合に、強冷却モードでファン１６を動作させる。１００ｎｉｔより高く、１０００ｎｉｔ以下の輝度を表示輝度の上限値として画像を表示する場合に、強冷却モードの回転数と、省エネルギー冷却モードの回転数との間の回転数でファン１６を動作させてもよい。

画像処理基板１８から表示モジュール１３へ、バックライト４に要求される輝度が中程度の画像が送信され、液晶パネル２が当該画像を表示する場合、第二通気口２３は、第一熱源空間２０の外部排出口と第二熱源空間２１の外気吸入口の機能を併せ持つ。換言すれば、ファン１６が停止状態から高速回転までの中間状態で駆動される場合、第二通気口２３は、第一熱源空間２０の外部排出口と第二熱源空間２１の外気吸入口の機能を併せ持つ。

ファン１６が微低速であれば、第二通気口２３で排出と吸入の両方が行われ、第一熱源空間２０の空気は、第二通気口２３から放出されるとともに、一部は第二熱源空間２１へ送り込まれる。ファン１６が比較的速い速度であれば、第二通気口２３から排出はほとんど行われず吸入が主となり、第一熱源空間２０の空気の多くは第二熱源空間２１へ送り込まれる。

本発明の実施形態１は、表示モジュール１３、電源１４、第一熱源空間２０、第二熱源空間２１に温度検出手段として温度センサを必ずしも必要としない。それは、第一熱源が電源１４であり、第二熱源が電源１４から電流供給を受けて稼働する表示モジュール１３という関係にあるからである。表示モジュール１３が高温になる時は、電源１４も必然的に高温になる。よって、画像処理基板１８から表示モジュール１３へどのような画像が送信されたかによって、電源１４は表示モジュール１３にどれだけの電流を供給するか、表示モジュール１３と電源１４はどの程度温度上昇するか、あらかじめデータベース化しておけばよい。当該データに基づき、制御基板１７はファン１６の停止／駆動と回転数を決定する。

なお、第一通気口２２の内側に、換気手段としての吸入ファンを取り付けても構わない。しかし、第二通気口２３の内側にファンを取り付けることはできない。吸入と排出の切り換え、吸入と排出の共存を成り立たせることが難しくなる、あるいは、かえって非効率になるからである。

以上説明したように、本発明の実施形態１の構造により、バックライト４に高輝度を要求する画像が表示モジュール１３へ送信された場合、バックライト４側のファン１６を強冷却モードで動作するように制御する。これにより、電源１４側の排出流路を第二通気口２３から第三通気口２４へ切り換え、電源１４側の排気流速を向上させることができる。したがって、複雑な機構・制御を必要とせずに流路および排出口の切り換えが可能であり、排気流速向上のためにファンを増設する必要もなく、電源１４を効率良く放熱・冷却することが可能になる。

［実施例２］
以下、図４は、本発明の実施形態２に係る画像表示装置１の断面図である。図５は、図４に示す画像表示装置１の流路を示す断面図である。図４、図５において、実施形態１と共通部分は説明を省略する。

電源１４は、図４の側面視断面図において、電源基板２６が表示モジュール１３および仕切板１９と平行に取り付けられ、第一熱源空間２０の下部に配置される。これは、ファン１６が仕切板１９の略中央であって表示モジュール１３の中央部に対向する位置に取り付けられるからである。そして、第二通気口２３は、ファン１６に合わせてその近傍に、本発明の実施形態１に比べて高い位置に設けられる。

ファン１６をこのような配置とする理由は、液晶パネル２は正面視で中央部の温度が高くなる傾向のものが多く見受けられるからである。そのような表示モジュール１３の中央部を重点的に冷却・放熱するためにファン１６を表示モジュール１３の中央部に対向する位置に、表示モジュール１３に対して略直角方向に空気を吹き付ける吹付ファンとして設けたことによる。よって、電源１４、第二通気口２３もファン１６に追随して上記のような配置となる。

第二通気口２３は、本発明の実施形態１に比べて表示モジュール１３へ外気を取り入れることを重視するため、カバー１５に対して傾斜して設けられる。第三通気口２４は、ファン１６が吹付ファンであることから、カバー１５の天面と底面に設けられる。

以上のような電源１４、ファン１６、第二通気口２３の配置により、発熱分布が中央部に偏った液晶パネル２とそれを搭載した表示モジュール、そして電源１４を、効率良く放熱・冷却することが可能になる。

［実施例３］
以下、図６は、本発明の実施形態３に係る画像表示装置１の断面図である。図７は、図６に示す画像表示装置１の流路を示す断面図である。図６、図７において、実施形態１、実施形態２と共通部分は説明を省略する。

バックライト４の光源がＣＣＦＬではなくＬＥＤ９を用いることの利点は、光源の光量を個々に調整可能なことである。ＬＥＤ９を複数の領域に分割し、領域毎に画像が要求する輝度でＬＥＤ９を駆動する、ローカルディミングと呼ばれる方式により、高画質と省電力が実現される。本発明のバックライト４は、いずれも光源にＬＥＤ９を用いた直下型のバックライトであり、ローカルディミング方式を採用しやすい。これらの技術により、４Ｋあるいは８Ｋの高精細な液晶パネル２と高輝度ＨＤＲを可能にするバックライト４を搭載した画像表示装置１が提供される。

本発明の実施形態３では、領域毎に制御される表示モジュール１３に対応したファン１６の配置について説明する。なお、実施形態１、実施形態２のファン１６を、実施形態３では第一ファン１６と称する。

図６に示すように、第一ファン１６は、複数個から成り、表示モジュール１３と略平行かつ略同一平面内かつ上下左右略均一に配置される。第一ファン１６は、それぞれ、表示モジュール１３の温度を制御可能な制御領域を有する。また、バックライト４は、画面を分割して得られる複数の表示領域ごとに、照射輝度を制御可能である。図６に示すように、第一ファン１６は、各第一ファン１６の制御領域がそれぞれ２以上の表示領域に対応するように設けられる。なお、各第一ファン１６の制御領域が表示領域に対応するように、小型のファンを用いて表示領域の数と同数設けてもよい。第一ファン１６は、実施例２と同じく吹付ファンとして設けられ、これは、複数個を表示モジュール１３の背面に並べるためである。なお、図６では不図示となるが、第一ファン１６は紙面垂直方向、画像表示装置１の正面視で横方向にも複数列に配置されるが、図示されるような縦に３個などその数を限定するものではない。

第二流路Ｂ、第三流路Ｃを形成する第一ファン１６は、第一熱源である電源１４と同等あるいはそれ以上の高さであって第二通気口２４の近傍に取り付けられ使用される。つまり、第二流路Ｂ、第三流路Ｃを形成する第一ファン１６は、複数個の第一ファン１６のうち最上部に位置する少なくとも一つ以上の第一ファン１６である。

電源１４は、実施形態１、実施形態２に比べてより高輝度化に対応するべく高出力化・大型化されており、これを内包する第一熱源空間２０の容積も拡大される。さらなる対応手段として実施形態３では、第一熱源空間２０の下部であって第一通気口２２の内側に、換気手段として外気を吸入する第二ファン２７が取り付けられる。

第一熱源空間２０には、第一熱源空間２０を、電源空間２８と、第二熱源空間２１に空気を取り入れる吸気空間２９と、に分ける第二仕切板３０が設けられる。電源空間２８と吸気空間２９とは、それぞれ第一熱源空間２０を分割されたサブ空間である。第二仕切板３０は、第二通気口２３が吸気空間２９側に位置するように設けられるとともに、第二仕切板３０には、最上部の第一ファン１６に対向する位置に、第一流路Ａおよび第三流路Ｃを形成する中継開口３１が設けられる。

カバー１５の吸気空間２９側には第四通気口３２が設けられ、カバー１５の第二熱源空間２１側には第五通気口３３が設けられる。図７（ｂ）に示すように、第四流路Ｄは、第四通気口３２を第二熱源空間２１の外気吸入口とし、最上部以外に位置する第一ファン１６の送風によって、第五通気口３３を第二熱源空間２１の外部排出口とするよう、形成される。つまり、最上部以外に位置する第一ファン１６が回転している場合に、第四通気口３２から流入したカバー１５の外側の空気が、最上部以外に位置する第一ファン１６を介して、第五通気口３３から排出される。

光源基板５には、第二熱源空間２１側に、複数の第一ファン１６の中央に対向する位置に、表示モジュール１３の温度を検出する複数の第一温度センサ３４が実装される。第一温度センサ３４は、ＬＥＤ９の真裏に実装され、第一温度センサ３４の検出値は、表示モジュール１３の中でも特に光源であるＬＥＤ９の温度に近似的に対応する値である。また、第一仕切板１９には、第四通気口３２の内側に、第四通気口３２から吸入した外気の温度を検出する第二温度センサ３５が取り付けられる。第二温度センサ３５の検出値は、第四通気口３２から吸入した外気の温度（外気温）に対応する値である。第一温度センサ３４、第二温度センサ３５はサーミスタ、熱電対などが用いられ、これらに限定するものではない。

以下、第一ファン１６と第二ファン２７の制御を詳細に説明する。制御基板１７は、各制御領域に対応する表示領域の画像信号の輝度レベルを判別する。各制御領域に対応する表示領域の画像信号の輝度レベルを、各制御領域の輝度レベルとする。制御基板１７は、各制御領域の輝度レベルに基づき、対応する第一ファン１６の停止および駆動と回転数を制御する。

一例として、制御基板１７にはあらかじめ幾つかの閾値が保存されており、第一の閾値以下の低輝度レベルの映像信号が送信された場合、制御基板１７は、当該制御領域に対応する第一ファン１６を停止させる。また、第二の閾値以上の高輝度レベルの映像信号が送信された場合、制御基板１７は、当該制御領域に対応する第一ファン１６を、設定された最大の回転数で駆動する。また、制御基板１７には、種々の輝度レベルとそれに対応する第一ファン１６の回転数がテーブルとして保存されており、判別した輝度レベルに基づき最適な回転数で第一ファン１６を駆動する。

当該制御領域に対応する第一ファン１６だけではなく、周囲の第一ファン１６も協調して制御される。特に最上部の第一ファン１６は、対向する制御領域の輝度レベルだけではなく、他の制御領域の輝度レベルによっては電源１４の温度が上昇するので、全制御領域の熱負荷を総合的に判断し、制御される。

第二ファン２７は、第一ファン１６が停止あるいは低速回転の場合であっても容積の大きな第一熱源空間を十分に換気するため、そして、第一流路Ａが長いため、常時駆動される。

実施形態１、実施形態２の画像表示装置１は温度センサを持たなかった。しかし、実施形態３では、４Ｋあるいは８Ｋの高精細な液晶パネル２と高輝度ＨＤＲを可能にするバックライト４を搭載し、ローカルディミング方式を採用する画像表示装置１において、より緻密な温度制御が求められる。なによりも、このような画像表示装置１は、放送局や映像制作の現場でプロフェッショナルユースに耐える必要がある。制御基板１７は、第二温度センサ３５から取得した外気温と、第一温度センサ３４から取得した光源の近似温度とに基づき、すべての第一ファン１６の停止および駆動と回転数を制御し、第二ファン２７の回転数を制御する。

最後に、本発明の実施形態３の四つの流路の関係を説明する。第一流路Ａ、第三流路Ｃは、実施形態１、実施形態２と同様に機能する。第一ファン１６、特に、最上部に位置する第一ファン１６が駆動されると、回転数が上がるに伴い第一熱源空間２０の放熱・冷却は第一流路Ａから第三流路Ｃに切り替わる。

最上部以外の第一ファン１６が駆動され、最上部の第一ファン１６が停止した状態では、第一熱源空間２０から開口３１を通過した空気は、第二通気口２３、もしくは最上部以外の第一ファン１６を介して第五通気口から放出される。外気温と制御領域に送信される画像信号とＬＥＤ９の近似温度から総合的に、電源１４の温度上昇を抑える必要があると判断されれば、制御基板１７は最上部の第一ファン１６を適切な回転数で駆動する。

以上、複数の第一ファン１６を配置し、あらたに第四通気口３２、第五通気口３３を設け第四流路Ｄを形成することにより、液晶パネル２、ＬＥＤ９を領域毎に効率良く放熱・冷却することができる。そして、第二ファン２７を設け、第一温度センサ３４、第二温度センサ３５を備え、それらの検出値に基づいて、高出力化・大型化した電源１４を効率良く放熱・冷却することが可能になる。

［実施例４］
以下、図８は、本発明の実施形態４に係る画像表示装置１の断面図である。図９は、図８に示す画像表示装置１の流路を示す断面図である。

実施形態４の電源１４は、先の実施形態３に比べて更なる高輝度化に対応するべく、高出力化、大型化だけではなく複数化されている。さらに、表示モジュール１３と電源１４の制御が高度化し、画像信号も大容量化し、制御基板１７と画像処理基板１８の発熱も大きくなっている。そこで実施形態４では、これらをひとまとめにして第一熱源空間２０に収容し、共通の放熱・冷却を行う折り返された第一流路Ａを形成したことが特徴である。

電源空間２８には、電源空間２８を空間３６と空間３７に分ける第三仕切板３８が設けられる。第三仕切板３８には、最下部に、第一流路Ａを形成する第二中継開口３９が設けられ、カバー１５には、第二中継開口３９よりも背面側に、上流空間３６とカバー１５の外部とを接続する第六通気口４０が設けられる。

第一流路Ａは実施形態３に比べてさらに長く、そして折り返されるので、第二ファン２７が必要であるとともに常時駆動される。

第一流路Ａは下流へ進むに従い温度上昇するので、電源１４を十分に放熱・冷却するために、第六通気口４０から外気を補充して取り入れる。
最上部の第一ファン１６が停止した状態では、第二ファン２７で取り入れた空気の一部は第六通気口４０から外部へ放出される。
最上部の第一ファン１６が駆動されると、第二ファン２７で取り入れた空気は開口３１から吸気空間２９へ引っ張られるとともに、第六通気口４０からも外気を取り入れる。

上述したように、高出力化、大型化、複数化した電源１４を収容する容積の大きな第一熱源空間２０に対して、第三仕切板３８と第二開口３９と第六通気口４０を設け、折り返された第一流路Ａを形成する。これにより、第一ファンの増速を利用して電源１４を効率良く放熱・冷却することができる。

［実施系５］
以下、図１０は、本発明の実施形態５に係る画像表示装置１の断面図である。図１１は、図１０に示す画像表示装置１の流路を示す断面図である。

実施形態５は、実施形態４に記載した第一発熱空間２０内の各熱源のうち、表示モジュール１３の発熱と比較的関係の小さい熱源、すなわち、制御基板１７と画像処理基板１８を第一流路Ａとは別の流路を用いて放熱・冷却するものである。

電源空間２８には、電源空間２８を空間４１と空間４２との小空間に分ける第四仕切板４３が設けられる。第四仕切板４３には、最下部に、第一通気口２２の近傍に、第三中継開口４４が設けられる。また、第一通気口は、電源空間２８の底面に設けられる。第二ファン２７は、第三中継開口４４を跨ぐ形で第一通気口２２の内側に取り付けられる。第二ファン２７は、空間４１へ送り出す空気の量が多くなるよう、空間４１側へ寄せて配置される。カバー１５には、空間４２側の最上部に、第七通気口４５が設けられる。第五流路Ｅは、第一通気口２２を空間４２の外部吸入口とし、第二ファン２７の送風によって、第七通気口４５を空間４２の外部排出口とするよう、形成される。

第一ファンが駆動されると、空間４１の空気のみを第一開口３１から吸気空間２９へ引き込み、第三通気口２３から放出する。

以上のような第四仕切板４３、第三開口４４、第二ファン２７、第七通気口の配置により、第一熱源空間２０の中から第一に冷却・放熱すべき電源１４をさらに効率良く放熱・冷却することができる。

１ 画像表示装置
１３ 表示モジュール
１４ 電源
１５ カバー
１６ ファン
１７ 制御基板
１９ 仕切板
２０ 第一熱源空間
２１ 第二熱源空間
２２ 第一通気口
２３ 第二通気口
２４ 第三通気口

Claims (20)

1. 前面側に画像を表示する表示モジュールと、
   前記表示モジュールの背面側に設けられ、前記表示モジュールを冷却するためのファンと、
   前記表示モジュールおよび前記第１ファンの背面側に設けられ、前記表示モジュールに電力を供給するための電源と、
   前記表示モジュールおよび前記第１ファンを制御するための制御基板と、
   前記表示モジュールの背面と、前記第１ファンと、前記制御基板とを収容する外装部材と、
   前記第１ファンが設置され、前記外装部材と前記表示モジュールの背面とで覆われた空間を、前記制御基板を含む第１空間と、前記表示モジュールの背面を含む第２空間とに分割する仕切り板と、
   を備え、
   前記外装部材は、
   前記第１空間と前記外装部材の外部とを接続する第１開口および第２開口と、
   前記第２空間と前記外装部材の外部とを接続する第３開口と、を有し、
   前記制御基板は、
   第１の冷却モードで前記制御基板を冷却する場合に、前記第１ファンを所定の回転数よりも高い回転数で動作させ、
   第２の冷却モードで前記制御基板を冷却する場合に、前記第１ファンを所定の回転数以下の回転数で動作させることを特徴とする表示装置。
2. 前記第２開口から前記第１空間に流入する空気の流量は、前記第２の冷却モードよりも前記第１の冷却モードのほうが大きいことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記第１開口から前記第１空間に流入する空気の流量は、前記第２の冷却モードよりも前記第１の冷却モードのほうが大きいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の表示装置。
4. 前記第１の冷却モードで前記第３開口から排出される空気の流量は、前記第２の冷却モードで前記第２開口および前記第３開口から排出される空気の流量よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の表示装置。
5. 前記表示装置は、使用時に、前記表示モジュールの画面が鉛直方向に平行になるように設置されるものであって、
   前記第２開口は、前記第１空間において、前記電源よりも上側に設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の表示装置。
6. 前記表示装置は、使用時に、前記表示モジュールの画面が鉛直方向に平行になるように設置されるものであって、
   前記仕切り板は、前記表示モジュールの背面と平行となるように設けられており、
   前記第１ファンは、前記表示モジュールの背面側から見た場合に、前記第１ファンの回転の中心が前記電源と同じもしくは上側の位置となるように設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の表示装置。
7. 前記第１開口の吸入量が前記第２開口の排出量よりも小さく、かつ、前記第１開口の最大吸入量と前記第２開口の最大吸入量との和が前記第３開口の最大排出量よりも小さくなるように、前記第１開口と前記第２開口、および前記第３開口の開口面積と前記第１ファンの流量が設定されることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の表示装置。
8. 前記表示モジュールは、複数のＬＥＤが実装された光源基板を有するバックライトと、前記バックライトの前面側に位置し前記バックライトから照射される光を変調することにより画像を表示する液晶パネルとを有する液晶表示モジュールである、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の表示装置。
9. 前記第１仕切り板の背面側に、前記第１空間を、前記制御基板を含む第１サブ空間と前記第２空間に流入するための空気を取り入れる第２サブ空間とに分ける第２仕切り板をさらに備え、
   前記第２仕切り板の前記第１ファンに対向する位置に、前記第１サブ空間と前記第２サブ空間とを接続する第１中継開口が設けられ、
   前記第１開口は、前記第１サブ空間に設けられ、
   前記第２開口は、前記第２サブ空間に設けられ、
   ることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の表示装置。
10. 前記第１仕切り板の前記第１中継開口に対向しない位置に設けられた、前記第１ファンと異なる第２ファンをさらに備え、
    前記外装部材は、
    前記第２サブ空間と前記外装部材の外部とを接続する第４開口と、
    前記第２空間と前記外装部材の外部とを接続する第５開口と、を有し、
    前記第２ファンが回転している場合に、前記第４開口から流入した前記外装部材の外側の空気が、前記第２ファンを介して、前記第５開口から排出される
    ことを特徴とする請求項９に記載の表示装置。
11. 前記表示モジュールの温度を検出する第一温度センサと、
    前記第４開口から吸入した外気の温度を検出する第二温度センサを有し、
    前記制御基板は、前記第一温度センサと前記第二温度センサの検出値に基づき、前記第１ファンと前記第２ファンの回転数を制御することを特徴とする請求項１０に記載の表示装置。
12. 前記第１サブ空間を、第１小空間と第２小空間とに分ける第三仕切板をさらに備え、
    前記第３仕切板の下部に第２中継開口が設けられ、
    前記外装部材は、前記第２中継開口より背面側に、前記第１小空間と前記外装部材の外部とを接続する第６開口を有することを特徴とする請求項１０乃至請求項１１のいずれか１項に記載の画像表示装置。
13. 前記第１開口は、前記第１サブ空間の底面に設けられ、
    前記第１開口から前記第１サブ空間に流入した空気の一部が、前記第６開口から排気されることを特徴とする請求項１２に記載の表示装置。
14. 前記第１開口の内側に、外気を吸入する第３ファンが取り付けられる、
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の表示装置。
15. 前記表示モジュールの画面を分割した複数の表示領域にそれぞれ対応する複数の前記第１ファンを有し、
    前記制御基板は、各表示領域に表示される画像の輝度レベルに応じて、各第１ファンの回転数を制御する
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項１４のいずれか１項に記載の表示装置。
16. 前記制御基板は、
    輝度レベルが所定の閾値以下である表示領域に対応する前記第１ファンを、前記所定の回転数以下の回転数で動作するように制御し、
    輝度レベルが前記所定の閾値以上である表示領域に対応する前記第１ファンを、前記所定の回転数より高い回転数の回転数で動作するように制御する
    ことを特徴とする請求項１５に記載の表示装置。
17. 前記制御基板は、
    前記表示モジュールが前記画像を所定の輝度よりも高い輝度で表示する高輝度表示モードでしている場合に、前記第１の冷却モードで前記第１ファンを動作させ、そうでない場合に、前記第２の冷却モードで前記第１ファンを動作させることを特徴とする請求項１乃至請求項１６のいずれか１項に記載の表示装置。
18. 前記高輝度表示モードは、高ダイナミックレンジの画像を表示するＨＤＲ表示モードであることを特徴とする請求項１７に記載の表示装置。
19. 前記制御基板は、前記第２の冷却モードにおいて、前記第１ファンを回転させないことを特徴とする請求項１乃至請求項１８のいずれか１項に記載の表示装置。
20. 前記第１の冷却モードで前記第１ファンを制御している場合、前記第１開口から流入した空気が前記制御基板の近傍を通過し、その大部分が前記第１ファンを介して前記第３開口から排出されることにより、前記制御基板で発生した熱を前記外装部材の外側へ排出し、
    前記第２の冷却モードで前記第１ファンを制御している場合、前記第１開口から流入した空気が前記制御基板の近傍を通過し、その大部分が前記第２開口から排出されることにより、前記制御基板で発生した熱を前記外装部材の外側へ排出することを特徴とする請求項１乃至請求項１９のいずれか１項に記載の表示装置。

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