JP2009169197A - 平面型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 表示パネルの大形化に伴う保持板のコストと重量の増加を抑制し、表示パネルにおける冷却と信頼性を図り、装置の薄型を提供する。
【解決手段】保持板を、プラスチック材質によって、表示パネルに対向し表示パネルに略等しい面積を有する第１の平面と、前記第１の平面の長辺方向と短辺方向の少なくとも一方の片側端部において前記表示パネルの背面方向に略垂直に伸延された第２の平面とによって形成し、保持板の表示パネルに対向する平面側には熱伝導部材を備え、第１の平面に設けられた熱伝導部材は、表示パネルと熱的に接続され、第２の平面に設けられた熱伝導部材には、ヒートシンクを熱的に接続している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、平面型表示装置に係わり、表示パネルの保持と冷却の構造に関するものである。

近年、情報の表示機器の需要は、地上波テレビジョン放送のディジタル化への移行や、ディジタル製品の普及、発展を背景に、薄型で、大画面の平面型表示機器に大きくシフトしている。この薄型の平面型表示機器の１つとしてプラズマディスプレイ装置がある。このプラズマディスプレイ装置は、放電する素子をセル状に配置し、二枚のガラス基板で貼り合せて封止して、この放電素子を封止空間で放電させて、ガラス基板上の蛍光体を発光表示させるものである。プラズマディスプレイ（以後、ＰＤＰと称す）はこの放電セルによって表示画面全体の広い領域において、かつスポット状に発熱することになる。ＰＤＰにおける発熱による温度上昇は、蛍光体の発光輝度を変化させることから画質の劣化を招くだけでなく、ガラス基板の極少的な高熱化となるとガラス基板を破損する要因となる。このため、ＰＤＰの発熱に対し、適宜、熱拡散して温度の均一化を図り、また放熱して低温化する必要がある。

ここで、従来から、ＰＤＰにおける放電素子の発熱は、背面側のガラス基板に熱移送して、背面側に固着された熱伝導部材を介して金属製の保持板で放熱されている。この保持板は、ＰＤＰの発熱を熱拡散し、かつ放熱する機能の他に、ＰＤＰのガラス基板の強度を補強し、さらには、プラズマディスプレイ装置を操作、駆動する回路基板を保持する等の役割を担っている。

しかし、ＰＤＰの大形化が進むに伴い、金属製の保持板は、重量の増加、及び加工コストの増大を招いている。また、大形の保持板をＰＤＰに固着して熱伝達によって放熱する構造は、ＰＤＰと保持板の熱膨張率の差異によるバイメタル作用が増大する状況にあり、ＰＤＰの信頼性において熱膨張への対応が必要とされている。

これらの問題に対応するために保持板を分割して小面積の保持板として、複数の保持板を搭載することにより、製造設備の新設回避や、熱膨張量の抑制を図る方法が提案されている。ただ、保持板の個数が増大することによる製造上の管理や、保持板を締結するための構造を必要とし、低コスト、軽量化の観点において、より好ましい技術が期待されている。

低コスト、軽量化の観点で保持板をプラスチック材質による形成する技術が、特許文献１（特開２００７−１１３０２号公報）、および特許文献２（特開２００６−３３７９８２号公報）に開示されている。

また、放熱部を映像表示装置の両端部に設ける技術が、特許文献３（特開２００７−１４７９１０号公報）に開示されている。さらには、シャーシ部材が略コ字状とされている技術が、特許文献４（特開２００１−２６６７６０号公報）に開示されている。

特開２００７−１１３０２号公報 特開２００６−３３７９８２号公報 特開２００７−１４７９１０号公報 特開２００１−２６６７６０号公報

特許文献１に記載されているプラズマディスプレイ装置は、プラズマディスプレイパネルに熱伝導性シートを接着し、所定の間隔で離隔して配置されるシャーシをプラスチック材質で形成している。熱伝導性シートが、プラズマディスプレイパネルの熱を拡散し、シャーシは、切開部等によって熱伝導性シートと熱交換する空気を流入させる機能としている。しかし、プラズマディスプレイパネルとシャーシが離間した配置されているため、シャーシは、プラズマディスプレイの強度を補強する機能を有することができない。

特許文献２に記載されているプラズマ表示装置は、シャーシベースと支持フレームをプラスチック材質で一体に形成し、パネルとプラスチックシャーシとの間に熱伝導性シートを介在させて、接着部材で固着している。よって、シャーシ部材がパネルの強度を補強する機能は有する。また、熱伝導性シートが、面方向の熱伝導性を利用して熱拡散を図ることが記載されているが、放熱においては、粘着部材で固着していない僅かな隙間において空気を通流することとしており、放熱に対して実現性のない構造と言わざるを得ないものである。

特許文献３に記載されている映像表示装置は、液晶表示装置におけるバックライトの熱を冷却するものであるが、光源の熱を異方性熱伝導シートの熱伝導性の良い面方向によって熱伝導し、異方性熱伝導シートの端部に熱的に接して設けた放熱部で冷却する構成としている。異方性熱伝導シートの厚さ方向への低い熱伝導性によって、バックライトの熱を回路基板に伝導されることを防止している。また、異方性熱伝導シートの強度補強のために保持板を設けて密閉性の高いバックライトモジュールを構成している。ただ、回路基板への熱伝導の防止を図るための異方性熱伝導シートの使用方法に関するものであり、液晶パネルの両端部に設ける放熱部についての放熱性能を向上するための何らの配慮もなされていなく、かつ放熱部の大きさに対する構造上の限界を有するものである。

特許文献４に記載されている画像表示装置は、ディスプレイパネルに熱伝導性部材を介して熱的に接続されたシャーシ部材と、筐体背面の内壁に設けた放熱板とを熱的に接続するために、シャーシ部材に鉛直部端部を形成して、放熱板の両面を放熱面とすることができるとしている。

ただ、回路基板を包含する構成のために、回路基板に熱伝達するという特許文献３と対向した課題を有するものである。

本発明は、上記のような技術における課題に鑑み、大形化する保持板の低コスト、軽量化を図ると共に、表示パネルの発熱を効率よく冷却するための技術を提供することにある。

本発明の平面型表示装置は、表示パネルと、前記表示パネルを支持する保持板と、回路基板とを有する平面型表示装置において、前記保持板は、前記表示パネルに対向して配置され、前記表示パネルに略等しい面積を有する第１の平面と、前記第１の平面の長辺方向と短辺方向の少なくとも一方の片側端部において前記表示パネルの背面方向に略垂直に伸延された第２の平面とによって形成され、前記保持板の第１、及び第２の前記表示パネルに対向する平面側には、連続した同一平面による熱伝導部材を備え、前記第１の平面に設けられた熱伝導部材の領域には、前記表示パネルと熱的に接続され、前記第２の平面に設けられた熱伝導部材の領域には、ヒートシンクを熱的に接続している。

更には、前記第２の平面が形成された側とは異なる側に、前記回路基板と前記表示パネルとの間の接続線が配される。

更には、前記平面型表示装置の筐体内に、前記第２の平面により前記回路基板と前記ヒートシンクとを分離した空間を形成している。

上記の本発明の構成によって、プラズマディスプレイ装置における、表示パネルの大形化に伴うコストと重量の増加を抑制し、表示パネルにおける冷却と信頼性を図り、装置の薄型を可能とする。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。

図1は、本発明の平面型表示装置を概念的に示す構成図である。尚、図１における構成部材の一部は、説明を解かり易くするために透視して記載している。図１に示すように、平面型表示装置１は、筐体２内に自発光型のＰＤＰ（表示パネル）３を有し、表示パネル３は、放電セル層３１を前面ガラス基板３２と背面ガラス基板３３で挟持した構成である。筐体２内の表示パネル３の背面側には平面型表示装置１を操作、駆動するための複数の回路部品を搭載した回路基板４を有し、回路基板４は、保持板５の表示パネル３側と対向する面側で、例えば、保持板５に付設された複数の支持部材６において支持されている。

ここで、本実施の形態のＰＤＰ３は、従来通りに複数の走査電極と維持電極と、これに交差するアドレス電極とを有する。そして、維持電極は所定の電位(例えばグランド電位)に固定され、走査電極駆動回路を有する回路基板４とＰＤＰ３との接続線が一方の片側端部(図１における左側端部)に配され、他方の片側端部(図１における右側端部)には接続線は配されていない。同様に、アドレス電極駆動回路を有する回路基板４とＰＤＰ３との接続線が上下方向の一方の片側端部（図１において、記載していないが、例えば下側端部）配され、その反対側（例えば上側端部）には、接続線が配置されていない。

また、図１は、一実施例であり、説明を分かり易くするための構成として記載している。
保持板５は、表示パネル３に略等しい大きさを有する第１の平面５１と、表示パネル３の長辺方向の片側端部において、表示パネル３の背面方向に略垂直に伸延した第２の平面５２とを形成している。さらには、保持板５には、熱拡散する熱伝導部材７を第１の平面５１から第２の平面５２に渡って図示しない粘着部材によって付設している。また、熱伝導部材７を付設した保持板５は、第１の平面５１部において熱伝導部材７を介して表示パネル３を熱的に接続して保持し、第２の平面５２部には、熱伝導部材７を介してヒートシンク８を熱的に接続して保持している。

この熱伝導部材７は、表示パネル３の発熱を熱伝達によって受熱し、平面内で熱伝導して拡散する。よって、平面方向の熱伝導性に優れる異方性熱伝導シート（厚さ方向への熱伝導性との間で大きな異方性を有する例えば、カーボングラファイトシート）が好ましい。すなわち、保持板５を略Ｌ字状としていることにより、熱伝導部材７を保持板５の外平面上で熱的に分断することなく付設でき、第１の平面５１に付設された熱伝導部材７の領域から第２の平面５２に付設された熱伝導部材７の領域に効率良く熱伝導されることを示している。

保持板５の第２の平面５２は、表示パネル３の長辺方向の片側端部において垂直に伸延しているために、ヒートシンク８（詳細は後述する）を付設する領域を平面型表示装置１の表示パネル３の平面枠部領域に制限されることなく、平面型表示装置１の厚さ（Ｄ）方向に拡大して設けることが可能であり、ヒートシンク８の面積の確保が図りやすくなり、放熱性能を向上できる。

ここで、保持板５の第１の平面５１は、表示パネル３と回路基板４との間に配置され、かつ第２の平面５２は、ヒートシンク８と回路基板４との間に配置されることになる。よって、第２の平面５２を平面型表示装置１の背面側の筐体２に当接するまで伸延させることで、他の隔壁部材９とによって、平面型表示機器１の内部空間を第１の空間９１と第２の空間９２とに略別の空間として形成することができる。また、第１の空間９１と第２の空間９２との熱的な伝達状態を抑制して、分離するためには、保持板５は、熱伝導率の小さな樹脂（約０.２Ｗ／ｍ・Ｋ）等による材質によって形成することが好ましい。一方、この保持板５を樹脂材質で形成することにより、第１の平面５１と第２の平面５２とを容易に一体形成でき、加工コストの増加を抑制できるとともに、保持板５の強度確保、及び大形の表示パネル３を補強するための保持板３の軽量化が図られる。もちろん、回路基板４を保持する複数の支持部材６も保持板５に一体形成できることは言及するまでもない。

また、ヒートシンク８を保持する保持板５は、表示パネル３の長辺方向の端部において、略垂直にＬ字状、あるいは、接続線の配置によっては、略コ字状に形成すので、保持板５の内部側に凹部の空間領域を有する。この凹部の空間領域には、保持板５より一体形成された複数の支持部材６において回路基板４を図示しない締結部材によって固着している。すなわち、保持板５の背面側にヒートシンク部材等を配置することなく、回路基板４とヒートシンク８を平面型表示機器１に奥行き方向において並列に配置されることから、平面型表示装置１の厚さを薄く構成されるものである。

つぎに、表示パネル３の発熱を冷却する状況について説明する。

図２は、本発明における表示パネルとヒートシンクの熱伝達の構造を示す分解斜視図である。

図２において、白抜きの矢印は、表示パネル３の発熱の熱伝達経路を示し、塗りつぶし矢印は、ヒートシンク８からの放熱するための空気の通風状態を示したものである。

図２に示すように、平面型表示装置１における表示パネル３の放電セル層３１の発熱は、背面ガラス基板３３に熱伝達される。背面ガラス基板３３と熱伝導部材７とは熱的に接続されており、背面ガラス基板３３に熱伝達された熱は、熱伝導部材７に熱伝達される。

ここで、表示パネル３の発熱状態は、表示される情報によって極部的な領域におけるものとなる。よって、表示パネル３は、温度分布を有することから、まずは、ガラスの破損防止、および表示パネル３の画質の色ムラを回避するために熱拡散して、背面ガラス基板３３の温度分布を無くする必要性がある。熱伝導部材７は、平面方向において熱伝導性に優れる異方性熱伝導シートとすることによって、白抜き矢印に示すように熱伝導部材７の平面上に熱拡散される。例えば、カーボングラファイトシートにおける平面方向の熱伝導率は、約600〜800Ｗ／ｍ・Ｋであり、熱伝導性の良いとされている銅材質よりも約2倍程度優れるものであることから、熱伝導部材７に熱伝達された熱は、容易に異方性熱伝導シートの平面内の低温領域に向けて拡散されることになる。その後、熱伝導部材７の平面内において熱拡散された熱は、熱伝導部材７と熱的に接続されているヒートシンク８のベース体８１に熱伝達される。

ここで、熱伝導部材７と表示パネル３、ヒートシンク８、および保持板５との接続、固着は、熱伝導部材７に粘着性の特性をもたせることによって固着するか、接続される部材の一部領域において粘着性部材（図示しない）を貼付して固着されることになる。

ヒートシンク８は、アルミニウム材等の熱伝導性の良い材質で形成され、ベース体８１には、放熱用のフィン８２を微細ピッチ（Ｐ）で一体形成している。ヒートシンク８のフィン８２間には、空気を通風される。ヒートシンク８に熱伝達された熱は、フィン８２間に通風される空気において熱変換され、ヒートシンク８が冷却され、熱変換されて高熱化した空気は、平面型表示装置１の外部に排出される。

ヒートシンク８に通風される空気は、図１に示すように、筐体下端の外部より、図示しないファンによって筐体内に吸入し、第２の空間９２内を下端部から上方部に通風、あるいは自然対流され、筐体の上端部、および背面部より排出される。ヒートシンク８は、フィン８２の通風との接触面積を増加して放熱性能を向上するために、表示パネル３の左右端部において表示パネル３の端辺方向のほぼ全長に渡って形成しているが、ヒートシンク８の放熱効果が十分であれば表示パネル３の一部部分のみに構成しても良い。

以上の実施の形態では、ＰＤＰ３の左右方向である走査電極との接続線が配されない片側端部に第２の平面５２を形成した場合について説明したが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、ＰＤＰ３の上下方向のアドレス電極との接続線が配されていない片側端部(例えば上側端部)に第２の平面５２を形成した場合においても適用可能である。ただ、この場合には、外部からの空気を強制通風することが好ましい。よって、更には、左右方向の片側端部と上下方向の片側端部の双方に第２の平面５２を形成し、空気との熱変換領域を拡大して放熱効果を増強する場合においても適用可能であることは言うまでもない。

次に、ヒートシンク８の一実施例について説明する。

図３は、本発明におけるヒートシンクの一実施例を示す構成斜視図である。図３に示すヒートシンク８は、構成の概念を説明するために示してあり、フィン８２の形状や、枚数について図示しているものではない。ヒートシンク８は、熱伝導性の良い（熱伝導率：約２４０Ｗ／ｍ・Ｋ）アルミニウム材質等において、厚さ（Ｔ）を約数ｍｍ程度とする薄板のベース体８１とし、０．１~１ｍｍ程度の薄肉（ｔ）のフィン８２をスカイブ加工によって削ぎ起こして、一体に形成している。ヒートシンク８のベース体８１の厚さ（Ｔ）、およびフィン８２の厚さ（ｔ）、は、熱抵抗の関係において極力薄いことが好ましい。また、フィン８２の高さ（Ｈ）及び、フィン間隔となる削ぎ起こしピッチ（Ｐ）は、発熱量、および、通風空気量、フィンの形成ベース面積によって所定の値に設定されることになるが、一般的にスカイブ加工の加工性の観点から、フィン８２の高さ（Ｈ）は、約１０ｍｍ前後、ピッチ（Ｐ）は、１ｍｍ〜数ｍｍ程度が好適である。よって、平面型表示装置１の長辺方向の大きさ（Ｌ）をフィン８２によって大きくすることがなく、効率の良い冷却性能を得ることを可能としている。さらには、フィン８２の幅（Ｂ）は、加工刃物の幅によって定まることから、フィン８２の列は、必然的に分割されて複数列として構成されることになる。よって、ヒートシンク８をフィン８２の幅（Ｂ）に基づいて所定の数に分割して構成しても良い。

ここで、大形のプラズマディスプレイ装置において、表示パネル３の短辺方向の略全長（Ｗ）に渡ってヒートシンク８のフィン８２を連続して設け、風路として通風させることは、通風の上流側（ヒートシンク８の下端側）で熱変換された空気が、下流側（ヒートシンク８の上端側）に通風されることから、通風される空気において、ヒートシンク８の上端側と下端側で熱変換性能が異なることになるので、余り長い通風路を構成することは好ましくない。よって、ヒートシンク８を分割、あるいは、フィン８２を分割して、分割部分で、空気を攪拌あるいは、流入、排出を行うことが好ましい。

さらには、熱伝導部材７は、熱伝導性の良い特性を有することから、発熱部から離れた位置においても、容易に熱伝導できる。通風路を短くするためにヒートシンク８のフィン８２は、自然対流における低温部分の表示パネル３の下端部に偏寄させて配置しても良い。
また、第２の空間９２は、保持板５の第2の平面５２によって、平面型表示装置１の背面側の筐体とにより包囲され、かつ、保持板５を熱伝導性の小さな樹脂材質で構成されているために、断熱作用をなしていることから、ヒートシンク８に通風され熱交換により高熱化された空気による熱伝達が回路基板４側に熱伝達され難い構造としている。

また、樹脂材質で形成された保持板５は、略Ｌ字状に形成されていることから、第１の平面５１における表示パネル３を保持する強度を確保するための所定の肉厚を薄くできるものである。ヒートシンク８の面積を拡大するためには、垂直１平面による第１の平面５１とで略Ｌ字状に形成されたものより、垂直２平面間を略L字状の部材として第１の平面５１に形成することが好ましいが、保持板５の強度を向上するためには、略コ字状、あるいは略Ｅ字状とする等、回路基板４を保持板５の内部に配置するに支障のない形状において、中央部に桟部材を設けることがより好ましい。

本発明の平面型表示装置を概念的に示す構成図である。 本発明における表示パネルとヒートシンクの熱伝達の構造を示す分解斜視図である。 本発明におけるヒートシンクの一実施例を示す構成斜視図である。

符号の説明

１・・・平面型表示装置、２・・・筐体、３・・・表示パネル、３１・・・放電セル、３２・・・前面ガラス基板、３３・・・背面ガラス基板、４・・・回路部品、５・・・保持板、６・・・粘着部材、７・・・高熱伝導部材。

Claims (9)

1. 表示パネルと、前記表示パネルを支持する保持板と、回路基板とを有する平面型表示装置において、
   前記保持板は、前記表示パネルに対向して配置され、前記表示パネルに略等しい面積を有する第１の平面と、前記第１の平面の長辺方向と短辺方向の少なくとも一方の片側端部において前記表示パネルの背面方向に略垂直に伸延された第２の平面とによって形成され、
   前記保持板の第１、及び第２の前記表示パネルに対向する平面側には、連続した同一平面による熱伝導部材を備え、
   前記第１の平面に設けられた熱伝導部材の領域には、前記表示パネルと熱的に接続され、前記第２の平面に設けられた熱伝導部材の領域には、ヒートシンクを熱的に接続していることを特徴とする平面型表示装置。
2. 請求項１に記載の平面型表示装置において、
   前記第２の平面が形成された側とは異なる側に、前記回路基板と前記表示パネルとの間の接続線が配されることを特徴とする平面型表示装置。
3. 請求項１乃至請求項２の何れか一項に記載の平面型表示装置において、
   前記平面型表示装置の筐体内に、前記第２の平面により前記回路基板と前記ヒートシンクとを分離した空間を形成したことを特徴とする平面型表示装置。
4. 請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の平面型表示装置において、
   前記回路基板は、前記保持板の内側領域に設置され、前記表示パネルの奥行き方向において前記ヒートシンクと並列に配置されていることを特徴とする平面型表示装置。
5. 請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の平面型表示装置において、
   前記保持板は、プラスチック材質によって形成されたことを特徴とする平面型表示装置。
6. 請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の平面型表示装置において、
   前記ヒートシンクは、金属材質の板状部材においてスカイブ加工によって掘り起こされたフィンを一体的に形成していることを特徴とする平面型表示装置。
7. 請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の平面型表示装置において、
   前記表示パネルは走査電極と維持電極とアドレス電極とを有するプラズマディスプレイパネルであって、
   前記回路基板は前記走査電極駆動回路と前記アドレス電極駆動回路とを有し、
   前記維持電極は所定の電位に固定されていることを特徴とする平面型表示装置。
8. 請求項７に記載の平面型表示装置において、
   前記表示パネルと前記走査電極駆動回路との接続は、前記第２の平面が形成された側とは異なる側に配された接続線により行うことを特徴とする平面型表示装置。
9. 請求項８に記載の平面型表示装置において、
   前記表示パネルと前記アドレス電極駆動回路との接続は、前記第２の平面が形成された側とは異なる側に配された接続線により行うことを特徴とする平面型表示装置。

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