JP2010134168A - 薄型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水滴や塵等の筐体内への侵入を防止するとともに、放熱効果が高い薄型表示装置を提供する。
【解決手段】映像を表示する表示パネルを組み付けた前面筐体と、該前面筐体と一体的に組み付けられる背面筐体とからなる筐体内に備えた発熱部品によって生じた筐体内部の熱を、吸気口から吸い込んだ空気と熱交換させて排気口から排出する薄型表示装置において、前記背面筐体は箱型の形状を有し、前記発熱部品よりも下方の前記背面筐体の背面に前記吸気口を設け、前記発熱部品よりも上方の前記背面筐体の背面に前記排気口を設け、前記排気口の下辺に沿い、且つ、前記背面筐体の背面から外部方向へ突出した突起部を設置するか、または、前記排気口の下側にある前記背面筐体の面を前記筐体の内側に傾斜させて前記排気口の下に段差状の突起を設けるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、内蔵する発熱部品から発生する熱を筐体外に放熱する薄型表示装置に関する。

特許文献１に記載された発熱部品を内蔵する筐体では、発熱部品の熱を放出するために熱伝導率の高い材料からなる放熱部材を用いるとともに、筐体の上面に排気口を、筐体の下面に吸気口を設けて、発熱部品によって筐体内部に生じた高温の熱を自然対流により吸気口から吸い込んだ空気と熱交換させて排気口から排出し、発熱部品の温度上昇を抑制している。
特開２００７−８６４４４号公報

しかしながら、上述した特許文献１の筐体は、筐体の上面に換気のための排気口を設けているために、排気口の真上から落下してくる水滴や塵等が筐体内へ浸入しやすく、それらが筐体内の部品に付着して電気部品の漏電や故障等につながる恐れがあった。

例えば、排気のための排気口が上面に存在すると、筐体の真上に置いた花瓶が倒れたり、部屋で結露した水滴が落下したり、空気中に浮遊する塵が落下するなどの、さまざまな原因によって排気口から内部へ異物が侵入する恐れがある。

本発明は、上述の実情を考慮してなされたものであって、水滴や塵等の筐体内への侵入を防止するとともに、放熱効果が高い薄型表示装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の薄型表示装置は、いずれかの構成をとる。
（１）映像を表示する表示パネルを組み付けた前面筐体と、該前面筐体と一体的に組み付けられる背面筐体とからなる筐体内に備えた発熱部品によって生じた筐体内部の熱を、吸気口から吸い込んだ空気と熱交換させて排気口から排出する薄型表示装置において、前記背面筐体は箱型の形状を有し、前記発熱部品よりも下方の前記背面筐体の背面に前記吸気口を設け、前記発熱部品よりも上方の前記背面筐体の背面に前記排気口を設け、前記排気口の下辺に沿い、且つ、前記背面筐体の背面から外部方向へ突出した突起部を設置する。

（２）映像を表示する表示パネルを組み付けた前面筐体と、該前面筐体と一体的に組み付けられる背面筐体とからなる筐体内に備えた発熱部品によって生じた筐体内部の熱を、吸気口から吸い込んだ空気と熱交換させて排気口から排出する薄型表示装置において、前記背面筐体は箱型の形状を有し、前記発熱部品よりも下方の前記背面筐体の背面に前記吸気口を設け、前記発熱部品よりも上方の前記背面筐体の背面に前記排気口を設け、前記排気口の下側にある前記背面筐体の面を前記筐体の内側に傾斜させて前記排気口の下に段差状の突起を設ける。

本発明によれば、通気用の排気口と吸気口が筐体の鉛直方向に平行な背面に設置しているため、筐体の真上から異物や水滴等が落下したとしても筐体の内部に侵入することを防ぐことが可能となる。

また、背面筐体の排気口の下方に突起を設置することにより、筐体の外部表面を流れる自然対流を筐体面から剥離させ、排気口から排出される排気流と、筐体の外部表面を流れる自然対流との衝突を防ぐことが可能となる。そのため突起がない状態と比較すると、突起を設置した状態の方が排気流が強くなり、筐体内の発熱部品の温度上昇を防ぐことができる。

以下、図面を参照して本発明の薄型表示装置に係る好適な実施形態について説明する。
以下の説明では、薄型表示装置として液晶テレビを用いるが、これに限定されるものではなく、発熱部品を内蔵し、空気の流れによって放熱を行う薄型表示装置であれば適用可能である。

図１は、本発明の実施の一形態である液晶テレビ１の概略的構成を示す斜視図である。同図において、液晶テレビ１は、前面筐体２、背面筐体３、吸気口４、排気口５、表示モジュール６、表示制御部７、電源部８、表示モジュール電源部９、突起部１０を含んで構成されている。このうち、表示モジュール６、表示制御部７、電源部８、表示モジュール電源部９は、発熱部品であり、以下、これらを総称して発熱部品という。

前面筐体２は、額縁状の形状であり、表示モジュール６の額縁を形成する。４辺から構成される額縁の各辺の断面はＬ型の形状である。Ｌ型形状の面のうち、額縁前面に垂直な上部、側部および下部は額縁前面から、予め定める長さで後方に延伸する。
背面筐体３は、底部が額縁前面と平行な箱部を形成し、箱の開口部に額縁状の前面筐体２が配置され、前面筐体２と背面筐体３とが箱型に一体的に組みつけられて液晶テレビの筐体を構成している。

外部から筐体内に空気を取り入れる吸気口４は、表示モジュール６よりも下方の背面筐体３の背面に形成される。
筐体内の空気を排気する排気口５は、表示モジュール６よりも上方の背面筐体３の背面に形成される。これらの吸気口４と排気口５は筐体を貫通して形成されている。
突起部１０は、排気口５の下辺に沿って背面筐体３の背面に突出して設けられた突起物である。
これらの吸気口４および排気口５は、表示モジュール６の水平方向の長さ以上の幅を持ち、突起部１０の幅は排気口５の幅と同じ長さとする。

例えば、筐体の寸法が横幅９００ｍｍ、縦幅６５０ｍｍ、奥行き５０ｍｍとしたときに、吸気口４および排気口５の寸法は横幅８００ｍｍ、縦幅１００ｍｍ程度である。
また、上記の筐体の場合、突起部１０の寸法は横幅８００ｍｍ、背面筐体３の背面からの高さ１０ｍｍ、肉厚３ｍｍ程度である。

表示モジュール６は、液晶パネルと冷陰極管または発光ダイオードなどの光源とが一体化された液晶表示機構と導光板と拡散板および反射板、または、プラズマディスプレイパネルもしくは有機ＥＬパネルなどの自光式表示機構と導光板と拡散板および反射板などが、例えば板金製のケースに収納されたモジュールであり、前面筐体２の前面周囲後方にビス止めなどによって設置される。

表示制御部７は、ＬＳＩ（Large Scale Integrated circuit）やコネクタなどの電子部品を半田付けやビス止めなどした基板からなり、表示モジュール６の裏側または前面筐体２もしくは背面筐体３にビス止めなどによって固定され、表示モジュール６に出力される映像の信号を出力する機能を有する。また、発熱が著しい部品は、熱伝導性に優れた伝熱部材をはさみアルミニウム製のヒートシンクなどが部品に取り付けられる。

電源部８は、変圧回路やコネクタなどの電子部品を半田付けやビス止めなどした基板からなり、表示モジュール６の裏側または前面筐体２もしくは背面筐体３にビス止めなどによって固定され、表示制御部７および表示モジュール電源部９に定められた電圧と電流を供給する。
表示モジュール電源部９は、変圧回路やコネクタなどの電子部品を半田付けやビス止めなどした基板からなり、表示モジュール６の裏側または前面筐体２もしくは背面筐体３にビス止めなどによって固定され、表示モジュール６に定められた電圧と電流を供給する。

このような構成をとることによって、発熱部品（表示モジュール６、表示制御部７、電源部８、表示モジュール電源部９）から発生した熱は、筐体内部の空気を熱し、外気よりも高温になった空気は自然対流によって排気口５から排気される。そして、排気とともに吸気口４からは筐体外部から空気が取り込まれ、その空気がまた発熱部品からの熱を筐体外部へ排出する。

このように、液晶テレビ１が稼動し続けると、一旦は発熱部品の温度は上昇し続けるが、自然対流によって内部空気が外部に排出されるので、やがて温度の上昇が止まり、いずれは定常状態（時間と共に温度の変化がない状態）となる。これが自然空冷式の放熱方法である。

まず、突起部１０を備えていない筐体について説明する。
図２は、突起部１０を設置していない液晶テレビ１の中央部における縦断面図である。
吸気口４から気流Ａのように外部の空気が筐体内部に取り込まれ、内部の発熱部品から熱せられた空気は、気流Ｂのように排気口５から排出される。

一方、液晶テレビ１は、内蔵している発熱部品から熱伝導や熱伝達や輻射によって全体的に熱を持ち、そのため自然に発生する空気の対流が液晶テレビ１の前面筐体２と前面筐体３および表示モジュール６の外側の表面を流れるため、背面筐体３の表面に沿うように気流Ｃが発生する。

すると、内部から排出される気流Ｂと背面筐体３の表面を沿うように流れる気流Ｃとが、排気口の出口付近（領域Ｚ）で衝突するので、気流Ｃによって気流Ｂの流速が抑えられてしまい、筐体内を流れる気流の時間当たりの流量が減少し、気流の熱輸送量が減じ、発熱部品の温度が上昇することになる。

次に、このような気流の衝突を防ぐための方法を説明する。
図３は、図１の液晶テレビ１の中央部における縦断面図である。図３のように、気流Ｃを気流Ｂと衝突が起こらない程度の高さ（例えば、１０ｍｍ程度）の突起部１０を排気口５の下辺に沿って設置するようにすれば、背面筐体３の表面を沿うように流れる気流Ｃが排気口５の下側で筐体表面から剥離される。
これにより、気流Ｂと気流Ｃの衝突がやわらげられ、気流Ｂの流速の低下を抑えることができ、内蔵する発熱部品を効率よく放熱させることが可能となる。

次に、本発明の薄型表示装置（液晶テレビ）が（１）水滴や塵等の侵入防止、および、（２）高い放熱効果の課題を解決することを下記の実験を通じて示す。

（１）水滴や塵等の侵入防止。
＜従来例＞
従来例は、図４に示したように、筐体の上面部に排気口５、下面部に吸気口を設けたモデルである（特許文献１参照）。
＜比較例＞
比較例は、図２に示したように、背面筐体３の上方に排気口５、下方に吸気口を設置したモデルである。
＜実験例＞
実験例は、図３に示したように、背面筐体３の上方に排気口５、下方に吸気口を設置し、さらに排気口５の下辺に沿って突起部１０を設置したモデルである。

上記の３つのモデルに対して、真上から水滴を落下させた実験では、表１の結果となった。

従来例のモデルは、筐体の上部に排気口を備えているので、上方から鉛直方向に落下してくる水滴に対して内部への侵入を防ぎようがなく、内部に侵入した水滴が内蔵する電源部などの電子部品に付着し、その結果漏電が発生した。
しかし、比較例および実験例では、筐体の上部には開口部がないため、水滴は内部に侵入することがないので、内蔵する電子部品に漏電が発生することがなかった。

（２）高い放熱効果。
この実験に用いたモデルは、上述の従来例（図４）、比較例（図２）、実験例（図３）であり、各モデルの筐体の寸法は横９００ｍｍ、縦６５０ｍｍ、奥行き５０ｍｍとし、実験例では突起部の高さを１０ｍｍとした。
上記の各モデルに対して、発熱部品の発熱量を表２に記載した通りとし、筐体（液晶テレビ）の周囲温度を２５℃として、有限体積法による熱流体解析によるシミュレーションを実施し、表３のように液晶制御基板、電源基板および表示パネルの周辺の温度を推定した。

表３の結果では、従来例と比較例は、吸気口４と排気口５の設置面が異なっているが、発熱部品の近傍の空気の流れる流路は変わらないため、即ち、通風抵抗は同じであるために解析結果が似たものとなっている。
しかし、実験例は、突起部１０があるため、比較例と比べて排気口５から効率よく排気されており、結果的に各部位の温度を低減している。

以上、水滴落下試験およびシミュレーションの結果を合わせると、実験例のモデルが特に優れていることがわかる。

次に、液晶テレビの利用環境による放熱効果について説明する。
（液晶）テレビは、図５に示したように、部屋の壁１１に近いところに設置したり、また、筐体厚の薄い最近の液晶テレビでは部屋の壁１１に設置されることがある。
しかし、液晶テレビを壁から離して設置した場合（通常使用状態）と壁に設置した場合（壁掛け時の状態）とでは、排気口５から排気された空気や背面筐体３の空気の流通が異なってくると思われる。

そこで、筐体と壁１１の間隙を２０ｍｍとし、従来例と実験例の各モデルについて、それぞれ通常使用状態と壁掛け時の状態とでシミュレーションを行って、表４のように液晶制御基板、電源基板および表示パネルの周辺の温度を推定した。

表４によると、従来例では壁掛け時の状態にすると、概ね各部位の温度は３℃上昇するが、実験例では概ね２℃程度の温度上昇に留まっている。
このように、温度上昇度合いを低下させると部品の信頼性が向上するため、例えば部品の寿命が延びたり、経時劣化による部品交換の頻度を下げることになるためランニングコストなどが削減される。

上述のように突起部１０が筐体より飛び出している場合、排気口５の下辺の位置に突起部１０を設けると、突起部１０に落下してきた水滴や塵等が溜まり、排気口５から侵入する場合が考えられる。この場合には、図６に示したように、突起部１０を排気口５の下辺から下げることで回避することができる。

例えば、突起部１０の下げる距離は、筐体の寸法が横幅９００ｍｍ、縦幅６５０ｍｍ、奥行き５０ｍｍとし、突起部１０の寸法が横幅８００ｍｍ、背面筐体３の背面からの高さ１０ｍｍ、肉厚３ｍｍとした場合、３〜１０ｍｍ程度とする。

また、突起部１０は、背面筐体３と一体成型で設けてもよいし、或いは、別々の分離した部品としてもよい。

また、最近の液晶テレビは、筐体厚さが薄いことを特徴としたものが上梓される傾向にあるため、本実施形態のように突起部１０を筐体に設置してしまうと、液晶テレビ全体の筐体厚さが厚くなってしまうことになる。
このため、図７に示すように、背面筐体３の吸気口４の上辺から排気口５の下辺までの間で、排気口４に近づくほど徐々に筐体の内側方向に傾斜させた傾斜部１２を設けるようにして、排気口５の下に段差状の突起部１０を設けた構成とするのが好ましい。例えば、筐体の寸法が横幅９００ｍｍ、縦幅６５０ｍｍ、奥行き５０ｍｍとした場合、段差状の突起部１０の寸法は横幅８００ｍｍ、段差の高さ１０ｍｍ程度とする。
この場合、突起部１０が筐体の外側に飛び出さないため、全体の筐体厚さが抑えられ、突起部１０に埃などが溜まる恐れもない。

このような構成でも、筐体の外部表面を流れる自然対流を側面から剥離させ、排気口から排出される排気流と、筐体の外部表面を流れる自然対流との衝突を防ぐことが可能である。そのため突起が無い状態と比較すると、突起を設置した状態の方が排気流が強くなり、筐体内の発熱部品の温度上昇を防ぐことができる。

尚、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で各種の変形、修正が可能であるのは勿論である。
例えば、発熱部品が筐体の左右の側面に平行して設置されている場合には、吸気口や排気口および突起部をこの側面の反対側の側面に設置すれば本発明を適用することができる。

本発明は、液晶表示装置以外に、発熱部品である表示パネルおよび制御回路を備えたＰＤＰ、エレクトロ・ルミネッセンス・ディスプレイ、フィールドエミッション・ディスプレイ等の薄型表示装置についても利用可能である。

本発明の実施の一形態である液晶テレビの概略的構成を示す斜視図である。 突起部を設置していない液晶テレビの中央部における縦断面図である。 図１の液晶テレビの中央部における縦断面図である。 従来のテレビ筐体の中央部の縦断面図である。 実験例と従来例の壁掛け条件の説明図である。 本発明の薄型表示装置に設置した他の突起部の説明図である。 本発明の他の薄型表示装置の中央部の縦断面図である。

符号の説明

１…液晶テレビ（薄型表示装置）、２…前面筐体、３…背面筐体、４…吸気口、５…排気口、６…表示モジュール、７…表示制御部、８…電源部、９…表示モジュール電源部、１０…突起部、１１…壁、１２…傾斜部。

Claims (2)

1. 映像を表示する表示パネルを組み付けた前面筐体と、該前面筐体と一体的に組み付けられる背面筐体とからなる筐体内に備えた発熱部品によって生じた筐体内部の熱を、吸気口から吸い込んだ空気と熱交換させて排気口から排出する薄型表示装置において、
   前記背面筐体は箱型の形状を有し、前記発熱部品よりも下方の前記背面筐体の背面に前記吸気口を設け、前記発熱部品よりも上方の前記背面筐体の背面に前記排気口を設け、前記排気口の下辺に沿い、且つ、前記背面筐体の背面から外部方向へ突出した突起部を設置したことを特徴とする薄型表示装置。
2. 映像を表示する表示パネルを組み付けた前面筐体と、該前面筐体と一体的に組み付けられる背面筐体とからなる筐体内に備えた発熱部品によって生じた筐体内部の熱を、吸気口から吸い込んだ空気と熱交換させて排気口から排出する薄型表示装置において、
   前記背面筐体は箱型の形状を有し、前記発熱部品よりも下方の前記背面筐体の背面に前記吸気口を設け、前記発熱部品よりも上方の前記背面筐体の背面に前記排気口を設け、前記排気口の下側にある前記背面筐体の面を前記筐体の内側に傾斜させて前記排気口の下に段差状の突起を設けたことを特徴とする薄型表示装置。

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