JP2005024808A - ディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来のパネル冷却方式は、熱抵抗が高く、熱の拡散と伝播がスムーズに行かなかったために、小面積でピーク輝度を表示するような画像では、局部的な温度上昇が生じ、信頼性の確保が容易ではなかった。
【解決手段】パネル全面に毛細管現象を生じさせる溝を設け、作動液を封入した減圧密封容器を設けた構造の冷却機構で、作動液の気化熱を利用することで熱の移動と分散を速やかにした。この冷却機構により、局部加熱部の熱の集中が軽減され、パネルの信頼性が大幅に向上し、また、ピーク輝度の向上にも温度上昇の制限が緩和されるため、映像のダイナミックレンジが拡大し、画質の向上が図れる。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、局部的な発熱が予想される薄型のディスプレイパネルの冷却機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来用いられていた奥行の長い陰極線管（ＣＲＴ）に代えて、最近では、自発光タイプの奥行の短い薄型のフラットディスプレイパネル（平面型表示パネル）が実用化されている。このフラットディスプレイパネルとしては、対向して配置された対を成す基板間に画素となる発光領域が形成されたディスプレイパネルである例えば放電を用いたプラズマディスプレイパネル、電子放出素子を用いたフィールドエミッションディスプレイパネルや、面形状に発光画素が形成された例えばＥＬ（有機、無機をとわず）ディスプレイ、発光ダイオードチップアレイのベースパネル等がある。これらのフラットディスプレイパネルは、薄型であるため、画像表示に寄与している画素部分が局所的に発熱し、温度が上昇する。この局所的な温度上昇を避けるために、従来、例えば下記特許文献１、特許文献２、下記特許文献３等で開示されている冷却技術が用いられている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２１９８５２号公報
【特許文献２】
特開平１１−２５１７７７号公報
【特許文献３】
特開２０００−３５２９３５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１や２は、例えば上記特許文献１の図１で示されるように、ＰＤＰの背面と構造体を兼ねた放熱用の金属板（主にアルミ板）との間に、熱伝導の良好な粘着性を有するシートを設け、プラズマディスプレイパネル（以下疑義が生じない限り、単にＰＤＰと省略する）に発生した熱をシートを通して金属板に伝播し冷却している。しかし、一般には、シートの熱抵抗が大きいため、局部加熱時の温度差を極力抑えるための冷却と冷却能力そのものに対して課題が多い。すなわち、熱の分散が悪いために、局部的に温度が上がる可能性が高く、プラズマディスプレイなどで画質を向上させるために、白ピークを増加させて鮮やかな画像表示を実現する際の大きな障害となっている。また、製造過程において、シートの密着性にばらつきが出ると、局部的に熱抵抗が変化し、信頼性に大きな影響を及ぼすことがある。
【０００５】
上記特許文献３で開示されているＰＤＰの冷却装置は、ＰＤＰの表示面と透光性の前面板との間に、透光性の冷却液（例えばエチレングリコール）を封入した気密容器を形成し、気密容器外の部分に放熱用のヒートシンクを形成した金属板を映像光の透過領域を避けて気密容器内に貫通させる構成である。そして、ＰＤＰで発生した熱を冷却液で冷却し、冷却液の温度上昇分を金属板で吸収し、金属板の空気中側のヒートシンクで冷却することで冷却液の温度上昇を軽減している。しかし、この液冷方式では、ＰＤＰで局部的に発熱が生じた場合、冷却液の対流で温度が緩和されるため、局部的な温度上昇部の速やかな温度低減が難しかった。
【０００６】
また、冷却液を冷やすための金属板は、熱交換の観点からは、冷却液との接触面積を増加させるにつれて性能が向上するが、接触面積を増加させようとすると、金属板をＰＤＰの映像光の透過領域にまで貫通させることになり、出力光が遮光されることになるので、接触面積の増加は難しい。
【０００７】
すなわち、温度の均一化においても、冷却能力に於いても中途半端な性能で満足しなければならないことが推察される。また、冷却能力を上げようとすると、その図３に述べられているように、ポンプなどのような強制循環の手段を用いなければならず、大げさで実用性に乏しいものとなる。
【０００８】
本発明は、上記した課題に鑑みて成されたもので、その目的は、従来技術の課題である局部発熱に対する冷却能力の向上を図り、フラットディスプレイパネルの信頼性の向上と、ピーク輝度の増加などを実現し画質を向上させるものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
局部的な温度上昇に対し、温度の均一化を速やかに実現するためには、熱の伝播スピードの大きな冷却構造が必要となる。この要求を満足するためには、大きな熱量を奪うとされる気化熱を用いた冷却システムが最適である。すなわち、加熱される可能性のある面全体で気化熱による冷却が可能な構造を実現し、パネル全面のどの部分においても、局部過熱に対し温度上昇が極力抑えられる方式とした。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、全図において、共通な機能を有する部分には同一符号を付して示し、煩雑さを避けるために、一度説明したものについては繰り返した説明を省略する。また、以下では、本発明を適用するフラットディスプレイパネルの一例としてＰＤＰを用いて説明するが、本発明はこれに限定されるものではないことはいうまでもない。
【００１１】
図１は本発明のポイントを示すＰＤＰの構造図である。
図１に於いて、３はＰＤＰの背面板、４はＰＤＰの透光性の前面板である。背面板３の前面板４側とは反対側の面には、毛細管現象を発生させる細いストライプ状のストライプ溝１が複数設けられており、ストライプ溝１が設けられている背面板３の周囲は後述する減圧密閉容器を密封して形成するためのシール材２で封止されている。なお、ＰＤＰで発光した光（映像光）は、透光性の前面板４を通して背面板３側とは反対方向に出て行く。
【００１２】
図２は本発明による実施形態であるプラズマディスプレイの横断面構造図を示す。図２において、ＰＤＰ１００は、周知のごとく、電極８ａが形成された透光性の前面板４と電極８ｂが形成された背面板３とを対向して配置し、その周縁部をフリットシール９で封止し、その内部に隔壁（図示せず）で囲まれた放電空間１０を形成し、該放電空間に放電用のガス（図示せず）を封入して、画素を形成する放電セル（図示せず）をマトリクス状に設けたフラットディスプレイパネルである。なお、電極８ａと電極８ｂとは直交して交叉するように配設されている。
【００１３】
そして、複数のストライプ溝１が形成されたＰＤＰ１００の背面板３と放熱板を兼ねる構造体５との間は、周縁部がシール材２で封止され、その内部に作動液７と呼ばれる液体が封入され、さらに減圧されて減圧密封容器６が形成されている。作動液７は、減圧密封容器６の底に液体として溜まっており、一部は毛細管現象によりストライプ溝１を伝って膜を形成し、背面板３の面のストライプ溝１の部分全体を均一に覆っている。
【００１４】
構造体５はＰＤＰ１００を駆動する駆動回路１１を搭載した基板（図示せず）を保持するプラズマディスプレイの構造体であり、また、ＰＤＰ１００からの熱を放熱する放熱板としても機能する。放熱板を兼ねる構造体５の材質には、一般に熱伝導性が良好で、加工の容易なアルミ板が使われるが、放熱と構造体としての機能が満たされれば材質は問わない。
【００１５】
駆動回路１１は配線１２でＰＤＰ１００の前面板４の電極８ａと背面板３の電極８ｂと接続されており、図示しない映像信号に応じてＰＤＰ１００を駆動し、映像光（図示せず）を透光性の前面板４から出射させる。
【００１６】
１３はパネル支持具を示す。ＰＤＰ１００の支持は、シール材２で保持できればパネル指示具１３は不要となり、構造は非常に簡単なものとなるが、ＰＤＰ１００の重量を保持できない場合は、図２に示すようにパネル指示具１３が必要となる。
【００１７】
本発明を実用化する際の課題は、パネル支持具１３が配線１２の部分を避けて設けなければならない点である。ＰＤＰの支持形態を本発明の冷却機構に適用した場合について簡単に説明する。図３はＰＤＰの支持形態を背面側から見た図である。図３において、パネル支持具１３は、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）等で作られる配線１２を避けるように構成されている。図４はＰＤＰの正面方向から見たものである。図３、図４から明らかなように、パネル支持具１３は、配線１２を避ける関係でＰＤＰ１００を多点で支持し、ＰＤＰを囲い込むようにして支えているところがポイントである。このような構造をとることにより、力が分散でき、簡易な構造でもしっかりとＰＤＰを支えることが出来る。
【００１８】
一方、図５は駆動回路１１と配線１２の配置を換え、パネル支持具１３の内側に持ってきたプラズマディスプレイの構造を示すもので、図６は図５のプラズマディスプレイを正面側から見たものである。この実施形態では、ＰＤＰを長手方向からパネル支持具１３で支持している。
【００１９】
次に、本発明の原理に基づき動作を説明する。図２が全体を表しているので、図２を用いて説明する。フラットディスプレイパネルとしてＰＤＰを想定し説明するが、発熱の大きなフラットディスプレイパネルであればどのようなものにも適用可能である。
【００２０】
ディスプレイの表示状態で、微小面積を非常に明るくするような映像信号がしばしば入力され、映像のダイナミックレンジが広がり、迫力のある映像が楽しめる。しかしながら、ＰＤＰに於いては、発光部分の温度が非常に高くなり、周囲との温度差が大きなものとなる。このような場合、ＰＤＰのガラスにわずかな傷（通常動作では問題とならないようなレベル）があったり、また、フリットシールで強制的に固定されているような箇所近傍で局部的な大きな温度上昇が起きると、ＰＤＰに於いては熱膨張のために破損すると言う事態も発生する。このため、冷却が不十分なＰＤＰや、熱の拡散が遅く局部的な温度上昇が大きなＰＤＰでは、電気的に信号を抑え、十分な白ピーク輝度が再現できない状態で映像を見ていた。
【００２１】
本発明は、熱の移動を速やかに行い局部的な発熱に対して局部的な温度上昇を極力抑えられる冷却機構を提供するもので、原理は液体の気化熱による冷却であり、冷却能力は非常に高い、と言える。すなわち、ＰＤＰなどのフラットディスプレイパネルにおいて、映像光が出射される側とは反対側の背面側を用いてＰＤＰの冷却を行うもので、映像には全く障害にならない強力な冷却機構を提供する。
【００２２】
図２において、水や不凍液に代表される液体を作動液７として減圧した減圧密封容器６内に密封しておく。冷却したいＰＤＰの背面板３に、先の作動液７による毛細管現象が生じるような複数の細いストライプ溝１を形成して置き、ストライプ溝１を作動液７が毛細管現象で覆うような構造とする。作動液を誘導するストライプ溝１は、直線状であっても、曲線状に設けられても良く、その形状、構造は毛細管現象を利用するのに適切であればよい。
【００２３】
この状態で、ＰＤＰの局部発熱が生じると、背面板３の一部の温度が急激に上昇するが、減圧密封容器６内は減圧されているので、温度が上昇した部分近傍のストライプ溝１の作動液７は容易に気化する。このとき、作動液７が蒸発した領域では大きな気化熱が奪われ、背面板３の温度上昇した部分を含めた近傍の温度は低下する。すなわち、局部発熱が生じても、ストライプ溝１が設けられた背面板３の温度上昇は抑えられ、周辺部分との温度差も小さく抑えられる。これにより、局部的な温度上昇に伴う信頼性、画質に関する課題も解決できる。なお、蒸発した領域には、毛細管現象によりすぐに作動液７が供給され、前記の動作を繰り返すことになる。
【００２４】
一方、減圧密封容器６の中では、蒸発した作動液７は、放熱板を兼ねる構造体５として使われる部分に付着し、外気温度まで冷却され結露する。すなわち、気体の状態から液体に戻り、減圧密封容器６の底に溜まることになる。この作動液７は、毛細管現象により再びストライプ溝１を浸し、背面板３の全体を覆うことになる。
【００２５】
このように、上記した＜毛細管現象による背面板を覆う薄い作動液膜の形成＞→＜ＰＤＰの局所的発熱＞→＜背面板の局部発熱＞→＜作動液の気化＞→＜背面板の冷却＞→＜結露＞→＜毛細管現象による背面板を覆う薄い作動液膜の形成＞のサイクルの繰り返しにより、ＰＤＰの局部発熱による温度上昇は軽減される。
【００２６】
本発明によれば、局部過熱された部分は気化熱を奪われることで冷却されるため、冷却効果が大きく、加熱されていない部分との温度差を小さく保つことが出来る。更に、減圧密封容器６が減圧されているため、作動液７の蒸発が簡単に行われるだけでなく、背面板３に刻まれたストライプ溝１の表面は、作動液７の薄い液体の膜が形成され、膜の熱容量が小さいため、温度上昇に対し速やかに蒸発する。このため、温度上昇に対する反応が非常に速い、と言うのも大きな特徴である。
【００２７】
以上、本発明について、表示パネルにプラズマディスプレイパネルを用いて説明したが、局部過熱が予想されるディスプレイパネルのすべてに適用できる。例えば、ＥＬ（有機、無機をとわず）ディスプレイ、発光ダイオードチップアレイのベースパネルなどの冷却に使えることは述べるまでもない。
【００２８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、ディスプレイパネルの信頼性が向上し、または、画質の改善も実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のポイントを示すＰＤＰの構造図
【図２】本発明による実施形態であるプラズマディスプレイの横断面図
【図３】本発明におけるＰＤＰの支持形態
【図４】図３の形態をパネルの正面から見た図
【図５】本発明の他の実施形態の横断面図
【図６】本発明の別の実施形態の正面図
【符号の説明】
１ ストライプ溝、２ シール材、３ 背面板、４ 前面板、５ 構造体、６ 減圧密封容器、７ 作動液、８ 電極、９ フリットシール、１１ 駆動回路、１２ 配線、１３ パネル支持具、１００ ＰＤＰ

Claims (8)

1. 映像を表示するディスプレイパネルと、
   前記ディスプレイパネルの背面に配置され前記ディスプレイパネルを冷却する冷却手段とを備え、
   前記冷却手段は、液体が誘導される誘導部を有する容器を備え、
   前記容器は、内部が減圧され、かつ、内部に液体が密封されてなることを特徴とするディスプレイ装置。
2. 前記誘導部は毛細管現象を有する程度のストライプ状の溝であることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
3. 前記ディスプレイパネルの背面には、前記ディスプレイパネルを駆動する駆動回路が配置されてなることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
4. 前記容器に密封される液体は、水または不凍液であることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
5. 前記容器は、それを構成する少なくとも１面を放熱板とし、前記ディスプレイパネルの発熱を放熱することを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
6. 前記容器の放熱板は、気化した液体が付着した際に結露することを特徴とする請求項５に記載のディスプレイ装置。
7. 前記ディプレイパネルの支持に前記ディスプレイパネルへの配線を避け、前記冷却手段と一体的に支持する支持部材を用いたことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
8. 前記ディスプレイパネルは、プラズマディスプレイパネルまたは、フィールドエミッションディスプレイパネルであることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。

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