JP4801890B2 - 薄型表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示パネルやプラズマディスプレイパネルなどを表示素子として構成する薄型表示装置の電子回路部品からの発生熱を効率よく筐体外に排出し、冷却する熱交換技術に関するものである。

薄型表示装置の動作の信頼性を維持するために、装置の筐体内に外気を導入し、装置内の電子回路部品から発生する熱との熱交換後に、高温になった気体を筐体外に排出する空冷方式では、特開２０００−１５６５８１に見られるような排気ファンを使用する強制空冷方式、あるいは、熱交換効率の改善のために特開平１１−２５１７７７に見られるような液体を充填した細管を発熱体に接触させるヒートパイプ方式などの手段が考案され適用されている。
特開２０００−１５６５８１ 「プラズマディスプレイの放熱装置」 特開平１１−２５１７７７ 「プラズマディスプレイ装置」

薄型表示装置の動作の信頼性を維持するため、装置の筐体内に外気を導入し、電子回路部品からの発生熱との熱交換後に、高温になった気体を筐体外に排出する空冷方式による冷却手段が広く適用されているが、前記の空冷方式では熱媒体としての空気に加え空気中に含まれる塵埃、油煙、さらには超音波加湿器の使用により空気中に浮遊する微細な無機物質なども筐体内に取り込まれ、これらの異物が長期間の使用中に筐体内部のプラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰという）、ＰＤＰ保護ガラス、液晶パネル面、光拡散板、光反射板、バックライトユニット内の発光管などの光学部品の表面に付着、堆積し、表示画質の劣化の原因となる。

さらに、冷却用媒体として筐体外から筐体内に取り込まれる空気中に含まれる前記の種々の微細な異物は、電気回路の通電部分にも付着し、電気抵抗の劣化の原因となることから電気回路動作性能の低下のほか、火災や感電事故誘発の懸念もある。装置内部へのこれらの異物の付着や堆積による性能の劣化や事故を未然防止し、長期間、安定に装置が有する初期性能を発揮させるためには定期的な分解清掃などの適切な維持管理を必要とした。

液晶パネルやＰＤＰなどを表示素子として構成する薄型表示装置において、ヒートシンクを兼ねた支持構造物である筐体内にあるメインフレーム、および筐体の後部を成す後ろキャビネットにて形成される電子回路部品や電子回路ユニット、および光学部品から隔離された空間の下端に位置する該薄型表示装置の動作の信頼性を維持するための筐体の下部側になる前記後ろキャビネットの下部の吸気孔から吸入した外気が筐体内部で発生する熱により温められ膨張し、比重の小さくなった空気が煙突状の前記の隔離された空間を上昇し、空間の上端である筐体の上部側になる前記後ろキャビネットの上部に設けられた排気孔から大気に放散する。

薄型表示装置の筐体内の電子回路部品や電子回路ユニット、および光学部品から空間的に隔離した前記後ろキャビネットの下部に設けた吸気孔と上部に設けた排気孔とを繋ぐ一連の空気の流路（以下、冷却用風路という）を形成し、前記の電子回路部品や電子回路ユニットからの発生熱を効率よく前記の冷却用風路を構成する前記メインフレームに伝導し冷却効果を発揮させるため、熱伝導部材を介して熱発生源となる電気回路部品や電気回路ユニットを前記メインフレームに当接させる。

さらに、前記の冷却用風路を構成するメインフレームに直接に吸気、または／および排気ファンを取り付け、冷却用風路内の風速を高めることにより、電子回路部品や電子回路ユニットとの熱交換効率を高める。また、前記の冷却用風路を構成するメインフレームの冷却用風路内に配設したスタッドに後ろキャビネットを挟持し、筐体外から薄型表示装置の壁面懸架金具を締結することが可能であり、同様に薄型表示装置を据え置き用として使用時にスタンドを前記と同様の手段にて薄型表示装置に締結することも可能である。

本発明によれば、塵埃や油煙などの微細な異物を含む空気を冷却用媒体として薄型表示装置の筐体内の冷却用風路に取り込み、排出するが、冷却用風路は薄型表示装置を構成する筐体内の電子回路部品や電子回路ユニット、および光学部品から空間的に隔離しているために、長期間の使用中に筐体内部のＰＤＰ、ＰＤＰ保護ガラス、液晶パネル面、光拡散板、光反射板、発光管などの光学部品の表面に微細な異物が付着、堆積し、表示画質の劣化の原因となることを防止することができるほか、装置内部の電気回路の通電部分への異物の付着や堆積による性能の劣化や事故を未然防止し、長期間、安定的に装置が有する初期性能を発揮させることができる。

メインフレームは、薄型表示装置の内部の各構成部分を取り付け、支持する構造物であり、したがって、充分な強度を必要とすることから肉厚の金属材料が使用され、且つ、相対的に大型の平板形状となる。肉厚の金属材料で構成されるメインフレームが熱伝導媒体として兼用される場合においては、冷却用風路の外面、および冷却用風路の内面との熱伝導抵抗を低く維持することが可能であり、且つ、メインフレームの形状が大きいことによる表面積の広さは冷却用風路の外面、および冷却用風路の内面との熱交換の効率向上に寄与することができる。

さらに、保守点検時や修理時に取り外される後ろキャビネットの排気孔に排気ファンを取り付けず、直接にメインフレームに取り付けることにより、排気ファンへの配線整形処理やコネクター部品が不要となり、薄型表示装置の構成の簡略化を図ることができる。

本発明の実施形態を薄型表示装置としての実施例である液晶テレビに適用した場合に関し、図に基づき以下に説明する。図１は本発明の実施例としての薄型表示装置である液晶テレビの外観斜視図を示し、図２は液晶テレビの内部構成概要を示すため、後ろキャビネットを取り外した斜視図である。図１、および図２において、１は前キャビネット、２は後ろキャビネット、３は画像表示を行う光透過型液晶表示パネル、４はスピーカーユニット、５はスタンド、６はメインフレーム、７は排気ファン、１７はバックライトシャーシーを示す。

図３（ａ）は液晶表示パネルユニット部分を示す縦断面図を示し、図３（ｂ）は、その一部の拡大図である。３は光透過型液晶パネルであり、液晶パネル保持金具２２により保持され液晶パネルユニットを構成し、その背面にはバックライトユニットを配置している。バックライトユニット内には発光管１８が発光管ホルダー１９により保持され、発光管１８から光透過型液晶パネル３側へ放射される光束は光拡散板２０で拡散され、光透過型液晶パネル３の背面から前面に透過する。発光管１８から光透過型液晶パネル３の反対側に放射される光束はバックライトシャーシー１７の発光管１８側に設けられた反射シートにより反射され、前記と同様に光拡散板２０で拡散され、光透過型液晶パネル３の背面から前面に透過し、光透過型液晶パネル３に画像が表示される。

図４は図２に示す液晶テレビの内部構成概要の一部であるメインフレーム６、および排気ファン７の部分を抽出した拡大斜視図である。メインフレーム６は、前キャビネット１に取り付けた光透過型液晶パネルユニットやバックライトユニット、および印刷回路基板ユニットが支持、または固定されるメインシャーシーとしてのバックライトシャーシー１７の短辺方向略中央部の両端部分にビス固定されてブリッジ状に設けられており、薄型表示装置を構成する要素部分を直接的、または間接的に支持するバックボーンとしての機能を果たしている。このため、メインフレーム６は充分な強度と剛性を必要とし、図５に示すごとくメインフレーム６の両側には補強曲げ部１２を、平面部には複数の補強用ビード１３を形成している。

図６（ａ）は本発明の第１の実施例を説明するため、図１中に鎖線で示す切断線Ａ−Ａに沿って切断した縦断面図を示す。図４、および図５に示すメインフレーム６の平板部分、両側の補強曲げ部１２、および後ろキャビネット２により囲まれた筒状の空間が、図６に示すごとく冷却用風路１５を形成する。図６（ａ）において、前記の筒状の冷却用風路１５の上部に配置した排気ファン７の排気動作により、冷却用風路１５の下端である後ろキャビネット２の底面に配設された吸気孔１０は負圧となり、矢印で示すごとく外気が吸入される。吸入された外気は筒状の冷却用風路１５内を上昇移動する間に冷却用風路１５を構成するメインフレーム６の内壁面と接しながら吸熱し膨張する。膨張により比重が小さくなった空気はさらに上昇を続け、排気ファン７により強制的に後ろキャビネット２の背面に配設された図６（ｂ）に示す背面排気孔９から排出される。

次に、本発明の第２の実施例を図６により説明する。図６中の１１はたとえば電源回路などの発熱回路部であり、発生熱は発熱回路部１１が当接するシリコンゴムシート、または熱伝導グリースなどからなる熱伝導部材２１を介してメインフレーム６に伝導する。強度と剛性を維持するために肉厚の金属材料で構成されたメインフレーム６は冷却用風路１５の外面、および冷却用風路１５の内面との熱伝導抵抗が低く、且つ、メインフレーム６の表面積が広いことから、ヒートシンクとして発熱回路部１１による発生熱を効率よく冷却用風路１５の外面から内面に移動するとともに、冷却用風路１５内に吸入され上昇する外気により冷却され、冷却用風路１５の上部に配設した強制排気ファン７により後ろキャビネット２の背面排気孔９を通じ筐体外に排出される。

図７（ａ）は、図６（ａ）中に鎖線で示す切断線Ｃ−Ｃに沿って切断した横断面図である。メインフレーム６の平板部分、メインフレーム６の両側の補強曲げ部１２、および後ろキャビネット２の各面で囲まれた筒状の空間により冷却用風路１５を形成している。冷却用風路１５内の風速を加速し熱交換効率を高めるための本発明の第３の実施例として排気ファン７を直接に冷却用風路１５を構成するメインフレーム６に取り付けている。

従来、排気ファン／吸気ファンは筐体に取り付けるのが一般的であったが、本発明では、保守点検時や修理時に取り外される後ろキャビネット２には排気ファン７を取り付けず、軸流ファンをメインフレーム６に直接取り付けている。これにより保守点検時や修理時の排気ファン７の配線整形処理作業の削減が図れるほか、コネクター部品も不要となり、薄型表示装置の構成を簡略化することができる。

図７（ｂ）は後ろキャビネット２の天面部に配設した天面排気孔１６を示し、冷却用風路１５内を上昇する熱気を自然排気するための排気孔である。図６に示す実施例では、冷却用風路１５の上部に取り付けた排気ファン７により強制排気をしているが、図６中に示す冷却用風路１５の下端に配設した吸気孔１０の位置付近のメインフレーム６に吸気ファンを取り付け、または、前記の排気ファン／吸気ファンの各々を同時に取り付けることも可能である。なお、装置の発熱総量が少ない場合などは、排気ファン７や吸気ファンは設けずに、吸気孔１０と冷却用風路１５と天面排気孔１６による自然対流のみによる空冷も行われる。

次に、本発明の第４の実施例を図４により説明する。メインフレーム６は薄型表示装置の内部の各構成部分を取り付け、支持する堅牢な構造物であり、機械的強度や剛性については充分な設計上の配慮がなされている。したがって、薄型表示装置を壁面に懸架する際には、メインフレーム６の平面部に図４中に示すごとく複数の壁面懸架金具取り付け用スタッド８を配設し、筐体外に壁面懸架金具を取り付け時には、壁面懸架金具の取り付け螺子を後ろキャビネットに挿通し、さらに前記の壁面懸架金具取り付け用スタッド８に螺着する。同様にスタンドを薄型表示装置に螺着する手段として図４中の複数のスタンド取り付け用スタッド１４を使用する。

本発明は、液晶表示パネルやプラズマディスプレイパネルなどを表示素子として構成する薄型表示装置の電子回路部品からの発生熱を筐体外に排除し、冷却する空冷システムに関するものであるが、薄型表示装置に限定せず、外気の吸入／排気に伴い装置内部の光学部分や電子回路部分に付着、堆積する異物の影響を排除する必要のある機器に利用することができる。

本発明の実施例としての薄型表示装置である液晶テレビの外観斜視図である。 図１に示す液晶テレビの主要な内部構成を示す斜視図である。 液晶表示パネルユニット部分を示す縦断面図である。 メインフレーム、および排気ファンの部分を抽出した拡大図である。 図４中に鎖線で示す切断線Ｂ−Ｂに沿って切断した断面図である。 （ａ）は図１中に鎖線で示す切断線Ａ−Ａに沿って切断した縦断面図、（ｂ）は背面排気孔の正面図である。 （ａ）は図６中に鎖線で示す切断線Ｃ−Ｃに沿って切断した断面図で、（ｂ）は後ろキャビネットの上面排気孔部分を示す。

符号の説明

１：前キャビネット
２：後ろキャビネット
３：光透過型液晶表示パネル
４：スピーカーユニット
５：スタンド
６：メインフレーム
７：排気ファン
８：壁面懸架金具取り付け用スタッド
９：背面排気孔
１０：吸気孔
１１：発熱回路部
１２：補強曲げ部
１３：補強用ビード
１４：スタンド取り付け用スタッド
１５：冷却用風路
１６：天面排気孔
１７：バックライトシャーシー
１８：発光管
１９：発光管ホルダー
２０：光拡散板
２１：熱伝導部材
２２：液晶パネル保持金具

Claims (5)

1. 液晶表示パネルやプラズマディスプレイパネルなどを表示素子とする薄型表示装置において、該薄型表示装置の動作の信頼性を維持するための筐体内の電子回路部品や電子回路ユニット、および光学部品から空間的に隔離し、ヒートシンクを兼ねた筐体内のメインフレーム、および筐体の後部を成す後ろキャビネットで構成する、後ろキャビネットの下部に設けた吸気孔と上部に設けた排気孔との間の冷却用風路を具備したことを特徴とする薄型表示装置。
2. 液晶表示パネルやプラズマディスプレイパネルなどを表示素子とする薄型表示装置において、パネルユニットやバックライトユニット、および回路基板ユニットを支持、または固定するメインシャーシーに固定されるメインフレームを筐体内に有し、該メインフレーム、および筐体の後部を成す後ろキャビネットで構成され、該薄型表示装置の動作の信頼性を維持するための筐体内の電子回路部品や電子回路ユニット、および光学部品から空間的に隔離した後ろキャビネットの下部に設けた吸気孔と上部に設けた排気孔との間の冷却用風路を具備したことを特徴とする薄型表示装置。
3. 請求項１または２に記載の薄型表示装置において、熱発生源となる電気回路部品を、熱伝導部材を介してメインフレームに当接したことを特徴とする薄型表示装置。
4. 請求項１乃至３のうちいずれかに記載の薄型表示装置において、メインフレームに吸気、または／および排気ファンを取り付けたことを特徴とする薄型表示装置。
5. 請求項１乃至４のうちいずれかに記載の薄型表示装置において、メインフレームに壁面懸架用金具の取り付け用スタッド、または／およびスタンド取り付け用スタッドを具備したことを特徴とする薄型表示装置。

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