JP2008122894A - 携帯用表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】液晶表示装置に設置された発光ダイオードのような光源の周辺温度が集中的に上昇することを防止するために、光源周囲の空気を循環させることのできる携帯用表示装置を提供する。
【解決手段】本発明の携帯用表示装置は、液晶表示パネル104と、液晶表示パネル104へ光を供給するための光源となる発光ダイオード112と、液晶表示パネル104及び発光ダイオード112などを収納するとともに、発光ダイオード112の少なくとも2側面を覆うように形成されているモールドフレーム116とを備え、発光ダイオード112の側面を覆うモールドフレーム116に開口部117が形成されていることを特徴とする。
【選択図】図4

Description

本発明は、液晶表示装置を備えた携帯用表示装置に係り、特に液晶表示装置に設置された光源の周辺温度が集中的に上昇することを防止できるようにした携帯用表示装置に関する。
近年、陰極線管(Cathode Ray Tube)の短所である重さと体積を減らすことのできる各種の平板表示装置が開発されている。前記平板表示装置としては、液晶表示装置(Liquid Crystal Display、LCD)、電界放出表示装置(Field Emission Display、FED)、プラズマ表示パネル(Plasma Display Panel、PDP)及び発光表示装置(Light Emitting Display、LED)などがある。
ここで、液晶表示装置は、小型化、軽量化及び低電力などの利点を有しているため、既存の陰極線管の短所を克服できる代替手段として着実に注目されてきており、現在は携帯電話及びPDA(Portable Digital Assistor)などの携帯用機器だけでなく、中大型製品であるモニタ及びTVなどにも装着されている。
図1は、一般の携帯用表示装置を示す分解斜視図である。図1には携帯電話などに使用され、少なくとも一つの液晶表示装置が装着されたデュアル表示装置を示している。そして、図2は図1に示したA部分の結合時における斜視図であり、図3は図1に示した液晶表示パネル及びバックライトアセンブリとこれらを収めるボトムシャーシのB−B’線に沿った結合時の断面図である。便宜上、図2において発光ダイオード基板は示していない。
図1及び図2を参照すれば、一般の携帯用表示装置60は、液晶表示パネル4、バックライトアセンブリ50、ボトムシャーシ22、第1及び第2印刷回路基板24、26及び発光表示パネル30を備えている。
液晶表示パネル4は、第1表示パネルであり、所定の画像を表示する。そのために、液晶表示パネル4は第1基板4a、第2基板4b及びこれらの間に注入される液晶(図示せず)を備えている。
第2基板4bはマトリクス状に配置される複数の薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:以下、「TFT」という)(図示せず)を含んでいる。ここで、TFTのソース電極はデータ線に接続され、ゲート電極は走査線に接続されている。そして、TFTのドレイン電極は導電性材質で透明なITO(indium tin oxide)からなる画素電極に接続されている。このようなTFTは走査線に走査信号が供給される際にターン-オンされてデータ線から供給されるデータ信号を画素電極へ供給する。
そのために、第2基板4bの一端には集積回路6が設置され、この集積回路6からデータ信号及び走査信号が供給される。そして、集積回路6の周囲には保護層8が塗布されている。
第1基板4aは、第2基板4bと対向するように配置されている。このような第1基板4aの前面にはITOからなる共通電極が塗布される。共通電極には所定の電圧が印加され、これにより共通電極と画素電極との間には所定の電界が形成される。このような電界により第1基板4a及び第2基板4bの間に注入された液晶の配列角が変化し、変化した配列角に応じて光透過度が変化して所望の画像を表示する。
一方、図示していないが、液晶表示パネル4の上下部には上下部偏光板がさらに備えられている。
バックライトアセンブリ50は、発光ダイオード12、発光ダイオード基板14、導光板18、反射板20、光学シート10及びモールドフレーム16を備えている。
発光ダイオード12は、発光ダイオード基板14にチップ状に実装され、発光ダイオード基板14からの駆動信号に対応して所定輝度の光を生成する。即ち、発光ダイオード12は、液晶表示パネル4とバックライトアセンブリ50とを含んで構成される液晶表示装置の光源としての機能を果たしている。
発光ダイオード基板14は、第1印刷回路基板24と接続され、第1印刷回路基板24から供給される制御信号に対応して発光ダイオード12に駆動信号を供給する。このような発光ダイオード基板14には少なくとも一つの回路部品、例えば、発光ダイオード12に駆動信号を供給する回路部品13をさらに実装することもできる。
導光板18は、発光ダイオード12から供給された光を液晶表示パネル4へ供給する。即ち、導光板18は自らの側面から供給された光を、上部に位置する液晶表示パネル4に供給する。ここで、光漏れの防止及びホット-スポット(hot‐spot)の発生を防止するために導光板18の厚さは発光ダイオード12の厚さよりも大きいか、あるいは同一に設定されている。これにより、導光板18の厚さはバックライトアセンブリ50に含まれる光学シート10などの構成要素に比べて一般的に大きく設定されている。
反射板20は、導光板18の下面に位置して導光板18から入射した光を反射して導光板18に再び供給する。即ち、反射板20は自らに入射した光を導光板18に再び供給することにより、光効率を向上させている。
光学シート10は、導光板18から供給された光の輝度などを向上させて液晶表示パネル4へ供給する。
モールドフレーム16には、発光ダイオード12を実装した発光ダイオード基板14が収納固定され、液晶表示パネル4及びバックライトアセンブリ50が固定支持されている。
ボトムシャーシ22は、モールドフレーム16の下部でモールドフレーム16に固定されている。このとき、ボトムシャーシ22の一部には第2表示パネルである発光表示パネル30が挿入可能となるように開口部が形成されている。
第2印刷回路基板26は、図示しない携帯電話側の駆動回路から駆動信号の供給を受ける。そのために、第2印刷回路基板26は携帯電話コネクタ28を備えている。携帯電話コネクタ28は、携帯電話側の駆動回路に取り付けられた他のコネクタに合体固定されて携帯電話側の駆動回路から駆動信号の供給を受ける。駆動信号の供給を受けた第2印刷回路基板26は自らに供給された駆動信号に対応して多様な制御信号を生成する。
第1印刷回路基板24は、第2印刷回路基板26に形成されている第1パッド部38を通じて第2印刷回路基板26と接続されている。そして、第1印刷回路基板24は図示しない可撓性印刷回路基板によって液晶表示パネル4の集積回路6及び発光ダイオード基板14に接続されている。集積回路6及び発光ダイオード基板14に接続された第1印刷回路基板24は、第2印刷回路基板26から供給される制御信号に対応して集積回路6及び発光ダイオード基板14を駆動する。
発光表示パネル30は第2表示パネルであり、第1基板30a及び第2基板30bを備えている。第1基板30aにはマトリクス状に有機発光ダイオード(図示せず)が配置されている。有機発光ダイオードは自らに供給される電流量に対応して所定輝度の光を生成する。このような発光表示パネル30は可撓性印刷回路基板32の第2パッド部36によって第2印刷回路基板26に接続されている。ここで、可撓性印刷回路基板32には集積回路34が実装され、この集積回路34は第2印刷回路基板26から供給される制御信号に対応して発光表示パネル30に所定の画像が表示されるように制御する。
前述した一般の携帯用表示装置60において、液晶表示装置の光源として作用する発光ダイオード12が発光する際に発生する熱によって液晶表示パネル4及び集積回路6などが誤作動する恐れがある。
特に、一般の携帯用表示装置60は、図2に示すように、光漏れ防止のために発光ダイオード12を囲む側面のうち、導光板18と隣接する側面を除いた側面をモールドフレーム16が覆うように設計されている。
しかしながら、このように設計した場合、発光ダイオード12で発生した熱が十分に循環できず、発光ダイオード12周辺の温度が持続的に高温状態に維持されることになる。
このような発光ダイオード12と隣接する領域には、図3に示すように、液晶表示パネル4と液晶表示パネル4の集積回路6などが位置しているが、液晶表示パネル4が部分的に加熱されて液晶表示パネル4とこれらの間に注入された液晶や、集積回路6に含まれている素子などが発光ダイオード12周辺の高温によって劣化する恐れがある。また、図3には示していないが、発光ダイオード基板14に図1で示した少なくとも一つの回路部品13が実装されている場合には、このような回路部品13もやはり高温により劣化する恐れがある。
従って、液晶表示装置の光源として作用する発光ダイオード12で発生する熱を分散させて発光ダイオード12の周辺温度が集中的に上昇することを防止する方法を模索する必要があった。
米国特許公開US2006/0082271 A1
そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、液晶表示装置に備えられた発光ダイオードのような光源の周辺温度が集中的に上昇することを防止するために、光源周囲の空気を循環させることができるようにした携帯用表示装置を提供することにある。
前記目的を達成するために、本発明に係る携帯用表示装置は、液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルへ光を供給するための光源を含むバックライトアセンブリと、前記液晶表示パネル及び前記光源を収納するとともに前記光源の少なくとも2側面を覆うように形成されているモールドフレームとを含み、前記光源の側面を覆うモールドフレームの少なくとも一つの領域には少なくとも一つの開口部が形成されていることを特徴とする。
好ましくは、前記開口部は前記モールドフレームを貫通する管状に形成されている。また、前記開口部の断面は円形である。前記バックライトアセンブリは、前記光源の片側に位置して前記光源から供給される光を前記液晶表示パネルへ供給する導光板をさらに含むことを特徴とする。前記モールドフレームは、前記光源の側面のうち前記導光板と隣接する側面を除いた残りの側面を全て覆うように形成されている。また、前記光源は発光ダイオードであることを特徴とする。
上述したように、本発明に係る携帯用表示装置によれば、液晶表示装置を備えた携帯用表示装置において、光源の側面を覆うモールドフレームに少なくとも一つの開口部を形成することにより、光源が発光する際に生じる熱によって加熱された空気を循環させて熱を分散させることができるという効果を発揮する。
これにより、光源周辺部の温度が集中的に上昇することが防止され、これによって光源と隣接する領域に位置する素子、例えば、液晶表示パネルやその集積回路、光源が実装された基板に含まれた回路部品などが劣化することを防止できる効果が得られる。
以下、図4乃至図7を参照して本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。
図4は、本発明の一実施形態に係る携帯用表示装置の構造を示す分解斜視図である。図4には携帯電話などに用いられ、少なくとも一つの液晶表示装置が装着されたデュアル表示装置を示しているが、これは一実施形態であって本発明がこれに限定されるものではない。そして、図5は図4に示したC部分の結合時における斜視図である。便宜上、図5に発光ダイオード基板を示していない。
図4乃至図5を参照すれば、本発明の一実施形態に係る携帯用表示装置160は、液晶表示パネル104、バックライトアセンブリ150、ボトムシャーシ122、第1及び第2印刷回路基板124、126及び発光表示パネル130を備えている。
液晶表示パネル104は第1表示パネルであり、所定の画像を表示する。そのために、液晶表示パネル104は第1基板104a、第2基板104b及びこれらの間に注入される液晶(図示せず)を備えている。
第2基板104bは、マトリクス状に配置される複数の薄膜トランジスタ(TFT)(図示せず)を含んでいる。ここで、TFTのソース電極はデータ線に接続され、ゲート電極は走査線に連結されている。そして、TFTのドレイン電極は導電性材質で透明なITOからなる画素電極に接続されている。このようなTFTは走査線に走査信号が供給された際にターン-オンされてデータ線から供給されるデータ信号を画素電極に供給する。
そのために、第2基板104bの一端には集積回路106が設置され、この集積回路106からデータ信号及び走査信号が供給される。そして、集積回路106の周囲には保護層108が塗布されている。
第1基板104aは、第2基板104bと対向するように配置されている。このような第1基板104aの前面にはITOからなる共通電極が塗布されている。共通電極には所定の電圧が印加され、これにより共通電極と画素電極との間には所定の電界が形成される。このような電界により第1基板104aと第2基板104bとの間に注入された液晶の配列角が変化し、変化した配列角に応じて光透過度が変化して所望の画像を表示する。
一方、図示していないが、液晶表示パネル104の上下部には上下部偏光板がさらに備えられている。
バックライトアセンブリ150は、液晶表示パネル104へ光を供給するための光源を含んでいる。より具体的には、バックライトアセンブリ150は、発光ダイオード112、発光ダイオード基板114、導光板118、反射板120、光学シート110及びモールドフレーム116を備えている。
発光ダイオード112は、発光ダイオード基板114にチップ状に実装され、発光ダイオード基板114からの駆動信号に対応して所定輝度の光を生成する。即ち、発光ダイオード112は、液晶表示パネル104及びバックライトアセンブリ150を含んで構成される液晶表示装置の光源としての機能を果たしている。
発光ダイオード基板114は第1印刷回路基板124に接続され、第1印刷回路基板124から供給される制御信号に対応して発光ダイオード112に駆動信号を供給する。このような発光ダイオード基板114には少なくとも一つの回路部品、例えば発光ダイオード112に駆動信号を供給する回路部品113をさらに実装することもできる。
導光板118は、発光ダイオード112の片側に位置して発光ダイオード112から供給される光を液晶表示パネル104に供給する。即ち、導光板118は自らの側面から供給された光を自らの上部に位置する液晶表示パネル104に供給する。ここで、光漏れの防止及びホット-スポットの発生を防止するために導光板118の厚さは発光ダイオード112の厚さよりも大きいか、同一に設定されている。これにより、導光板118の厚さはバックライトアセンブリ150に含まれる光学シート110などの構成要素に比べて一般に大きく設定されている。
反射板120は、導光板118の下面に位置して導光板118から入射する光を反射して導光板118に再び供給する。即ち、反射板120は自らに入射した光を導光板118に再び供給することにより、光効率を向上させている。
光学シート110は、導光板118から供給された光の輝度などを向上させて液晶表示パネル104に供給している。
モールドフレーム116は、液晶表示パネル104とバックライトアセンブリ150とを収納している。より具体的には、モールドフレーム116には液晶表示パネル104と、光源である発光ダイオード112を実装した発光ダイオード基板114と、導光板118、反射板120及び光学シート110などが収められている。
ボトムシャーシ122は、モールドフレーム116の下部においてモールドフレーム116に固定されて液晶表示パネル104及びバックライトアセンブリ150を収納している。ここで、ボトムシャーシ122の一部には第2表示パネルである発光表示パネル130が挿入可能となるように開口部が形成されている。
第2印刷回路基板126は、図示しない携帯電話側の駆動回路から駆動信号の供給を受けている。そのために、第2印刷回路基板126は携帯電話コネクタ128を備えている。携帯電話コネクタ128は、携帯電話側の駆動回路に取り付けられた他のコネクタに合体固定され、携帯電話側の駆動回路から駆動信号の供給を受けている。駆動信号の供給を受けた第2印刷回路基板126は自らに供給された駆動信号に対応して多様な制御信号を生成する。
第1印刷回路基板124は、第2印刷回路基板126に形成されている第1パッド部138を通じて第2印刷回路基板126に接続されている。そして、第1印刷回路基板124は図示しない可撓性印刷回路基板によって液晶表示パネル104の集積回路106及び発光ダイオード基板114に接続されている。集積回路106及び発光ダイオード基板114に接続された第1印刷回路基板124は、第2印刷回路基板126から供給される制御信号に対応して集積回路106及び発光ダイオード基板114を駆動する。
発光表示パネル130は第2表示パネルであり、第1基板130a及び第2基板130bを備えている。第1基板130aにはマトリクス状に有機発光ダイオード(図示せず)が配置されている。有機発光ダイオードは自らに供給される電流量に対応して所定輝度の光を生成する。このような発光表示パネル130は可撓性印刷回路基板132の第2パッド部136によって第2印刷回路基板126に接続されている。ここで、可撓性印刷回路基板132には集積回路134が実装され、この集積回路134は第2印刷回路基板126から供給される制御信号に対応して発光表示パネル130に所定の画像が表示されるように制御する。
このような本発明の一実施形態に係る携帯用表示装置160は、図5に示すように、光漏れを防止するために発光ダイオード112の少なくとも2側面、より好ましくは発光ダイオード112の側面のうち、導光板118と隣接する側面を除いた残りの側面をモールドフレーム116によって覆われるように設計されている。
ただし、本発明において、発光ダイオード112の側面を覆うモールドフレーム116の少なくとも一つの領域には少なくとも一つの開口部117が形成されている。例えば、発光ダイオード112の側面を覆うモールドフレーム116の少なくとも一つの領域にはそれぞれ4つの開口部117を形成することが可能である。
このような開口部117は、発光ダイオード112が発光する際に発生した熱によって加熱された空気を循環させ、これによって熱を分散させて発光ダイオード112の周辺部の温度が集中的に上昇することを防止するためのものであり、モールドフレーム116を貫通する管状に形成されている。例えば、開口部117は断面が円形の管で形成可能である。
一方、図4及び図5において開口部117の断面を円形に示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、開口部117は多様な形状で形成することができる。例えば、開口部117の断面は四角形状で形成することもできる。便宜上、以下では開口部117の断面が円形の場合を仮定して説明する。
図6は、発光ダイオード112を覆うモールドフレーム116に形成されている開口部の形状の一例を示す図である。以下では図5及び図6と関連付けて、空気の循環により熱が分散する原理について詳述する。
図6を参照すれば、発光ダイオード112を覆うモールドフレーム116の少なくとも一つの領域に形成されている開口部117は断面が円形の管状で形成されている。このような開口部117を介して発光ダイオード112で発生した熱が分散する。
より具体的には、発光ダイオード112が発光するのと同時に発生した熱によって発光ダイオード112周辺の空気が加熱されると、加熱された空気の密度が低くなり、自然対流が生じる。
このような対流による熱伝達率Q1は、以下の数式(1)のように示すことができる。
Figure 2008122894
ここで、Tsは表面温度を示すものであり、本実施形態では発光ダイオード112の表面温度を意味する。そして、Tは表面から十分に遠く離れている流体の温度である。本実施形態において、Tは、発光ダイオード112を覆うモールドフレーム116の外側空間の空気温度、即ち、開口部117を中心にして発光ダイオード112とそれを覆うモールドフレーム116との間の空間に対して反対側の空間の空気温度を意味する。
また、Asは開口部117の表面積、即ち管状で形成されている開口部117の管内表面積を意味する。すなわち、図6に示すように円形断面の直径がDであり、その長さがLである開口部117の表面積Asは数式(2)のように示すことができる。
Figure 2008122894
そして、対流熱伝達係数hを数式(3)によって計算することができる。
Figure 2008122894
数式(3)によれば、対流熱伝達係数hは開口部117の円形断面直径(D)に反比例し、ヌセルト数(Nu)に比例するが、ここでヌセルト(Nusselt)数(Nu)は流れの境界層で温度場と熱伝達強度の間の関係を特徴付ける無次元数と定義され、流体(即ち、空気)と固体(即ち、開口部の管壁)の間で熱を授受する比率を表す無次元数である。
このような自然対流のヌセルト数(Nu)は、数式4によって計算することができる。
Figure 2008122894
数式(4)において、Prはプラントル(Prandtl)数を意味し、プラントル数(Pr)は運動量拡散係数と熱拡散係数との比であり、速度境界層と運動境界層における拡散による運動量とエネルギー輸送の相対的有効度の尺度である。
そして、Raは流体層の中で熱対流が生じるか否かを決定するために、J.レイリーが導入した無次元数であるレイリー(Rayleigh)数を意味するものである。このようなレイリー数(Ra)は数式(5)によって得られる。
Figure 2008122894
数式(5)において、gは重力加速度を意味し、βは体積膨張係数を示すものであり、理想気体ではβは1/Tである。また、Vは流体(即ち、空気)の動粘性系数である。
前述した数式(1)〜数式(5)において、LとDを除く残りの変数は、所定の状態下では実質的には定数値となる。
従って、対流熱伝達率Q1は開口部117の形状、例えば開口部117の断面形状が円形の管状である場合、円形断面の直径(D)と開口部の長さ(L)と、開口部117の個数によって調節することができる。
これにより、本発明では所定条件下で所望の対流熱伝達率Q1を開口部117の形状と大きさ及びその個数によって調節することができる。
一方、対流による熱伝達の他にも輻射による熱伝達も同時に起こるが、輻射による熱伝達率も開口部117の表面積Asに比例するので、開口部117の形状と大きさ及びその個数によって調節することができる。
前述したように、本発明によれば、所望の対流熱伝達率Q1及び輻射熱伝達率に符合するようにモールドフレームに少なくとも一つの開口部117を形成するので、発光ダイオード112の周辺温度が集中的に上昇することを防止することができる。
即ち、本発明によれば、発光ダイオード112を覆うモールドフレーム116に形成されている少なくとも一つの開口部117を備えることにより、発光ダイオード112で発生する熱を分散させて発光ダイオード112と隣接した位置に存在する素子の劣化を防止することができる。
より具体的には、図7に示すように、発光ダイオード112と隣接する領域には液晶表示パネル104と液晶表示パネル104の集積回路106などが位置しているが、上述したように発光ダイオード112によって発生した熱を分散させることにより、発光ダイオード112の周辺温度が集中的に上昇することを防止することができ、これによって液晶表示パネル104が部分的に加熱されて液晶表示パネル104、特にこれらの間に注入された液晶や集積回路106に含まれた素子が劣化することを防止することができる。また、図7には示していないが、図4に示した少なくとも一つの回路部品113が発光ダイオード基板114に実装されている場合には、このような回路部品113も同様に高温による劣化から保護することができる。
一方、本発明では開口部117の断面形状が円形の場合を仮定して説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。即ち、開口部117の断面形状は円形でなくても、開口部117の管内表面積を求められるので、所望の対流熱伝達率Q1及び輻射熱伝達率に符合するようにモールドフレームに多様な形状の開口部117を形成することができる。これにより、発光ダイオード112の周辺温度が集中的に上昇することを防止することができる。
以上説明したように、本発明の最も好ましい実施の形態等について説明したが、本発明は、上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、または明細書に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能であることは勿論であり、このような変形や変更が本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
一般の携帯用表示装置の構造を示す分解斜視図である。 図1に示したA部分の結合時における斜視図である。 図1に示した液晶表示パネル及びバックライトアセンブリと、これらを収納したボトムシャーシのB−B’線に沿った結合時の断面図である。 本発明の一実施形態に係る携帯用表示装置の構造を示す分解斜視図である。 図4に示したC部分の結合時における斜視図である。 発光ダイオードを覆うモールドフレームに形成されている開口部の形状の一例を示す図である。 図4に示した液晶表示パネル及びバックライトアセンブリと、これらを収納したボトムシャーシのD-D’線に沿った結合時の断面図である。
符号の説明
4、104 液晶表示パネル
10、110 光学シート
12、112 発光ダイオード
16、116 モールドフレーム
18、118 導光板
20、120 反射板
22、122 ボトムシャーシ
24、26、124、126 印刷回路基板
30、130 発光表示パネル
117 モールドフレームの開口部

Claims (6)

  1. 液晶表示パネルと、
    前記液晶表示パネルへ光を供給するための光源を含むバックライトアセンブリと、
    前記液晶表示パネル及び前記光源を収納するとともに前記光源の少なくとも2側面を覆うように形成されているモールドフレームとを含み、
    前記光源の側面を覆うモールドフレームの少なくとも一つの領域には少なくとも一つの開口部が形成されていることを特徴とする携帯用表示装置。
  2. 前記開口部は、前記モールドフレームを貫通する管状に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の携帯用表示装置。
  3. 前記開口部の断面は円形であることを特徴とする請求項2に記載の携帯用表示装置。
  4. 前記バックライトアセンブリは、前記光源の片側に位置して前記光源から供給される光を前記液晶表示パネルへ供給する導光板をさらに含むことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の携帯用表示装置。
  5. 前記モールドフレームは、前記光源の側面のうち前記導光板と隣接する側面を除いた残りの側面を全て覆うように形成されていることを特徴とする請求項4に記載の携帯用表示装置。
  6. 前記光源は発光ダイオードであることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の携帯用表示装置。
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