JP2011521302A5

JP2011521302A5 -

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Publication number: JP2011521302A5
Application number: JP2011510811A
Authority: JP
Filing date: 2009-05-26
Publication date: 2014-01-30

Description

放熱構造を備えたＬＣＤ装置

本発明はＬＣＤ（液晶表示）装置、特に屋外で画像を表示するためのバックライト式ＬＣＤ装置に関する。

ＬＣＤパネルはフラットパネルディスプレーとして広範に使用されており、軽量性、高解像度および低電力消費性などの様々な利点のため、ブラウン管（ＣＲＴ）またはＬＥＤパネルよりもますます広く使用されるようになっている。知られたＬＣＤパネルは典型的には反射タイプまたは透過タイプである。反射タイプＬＣＤはＬＣＤパネルを照明するために反射を利用しており、その運用は外部光源の利用性に依存している。透過タイプＬＣＤは照明用に内部光源を使用し、その内部光源は一般的にバックライトと呼称される。これも一般的にバックライトＬＣＤと呼称される透過タイプＬＣＤの利点は、異なる時間や天候によって大幅に変化する屋外環境の周囲光状態に合わせてバックライト強度を調節できる屋外での利用性である。

バックライトＬＣＤディスプレーは屋外使用に適した１つの候補であるが、過酷な屋外作動条件はＬＣＤディスプレーの運用に有害となる可能性がある。例えばＬＣＤディスプレーが直射日光に曝露されると、ＬＣＤセルの表面温度が８０℃以上に上昇することがあり、そのような高温への長時間の露出はＬＣＤスクリーンの早過ぎる暗色化を招くおそれがある。バックライトＬＣＤを屋外用画像ディスプレーとして商業的に有用にするための取り組みに必要な別の努力目標は、見ている人々に適したコントラストを提供するよう十分強力なバックライトを提供することである。しかしながら追加的なバックライトは、ＬＣＤの好適な運用条件とは両立しない、さらなる装置の過熱につながるであろう。一方、屋外条件が非常に低温になった場合、ＬＣＤディスプレーは適切に機能しないであろう。

従って、従来のＬＣＤ装置の欠点を軽減する改良ＬＣＤ装置を提供することが有利であろう。

本発明によれば、ＬＣＤスクリーン、ＬＣＤスクリーンにバック照明を提供するためのバックライト構造物、ビデオ処理回路および換気装置を含んだＬＣＤ装置が提供され、換気装置はＬＣＤスクリーンの画像表示表面を温度調節するために空気を移動させるよう構成されている。換気装置はＬＣＤスクリーンへの均質な状態を促進するエアカーテンを形成するよう構成されている。

１実施態様ではこの装置はＬＣＤスクリーンの画像表示表面から離れた透明スクリーンを含んでおり、換気装置はＬＣＤスクリーンを温度調節するために透明スクリーンとＬＣＤスクリーンとの間の空間の空気を移動させるよう構成されている。

ＬＣＤディスプレー表面の表面温度を調節するための換気手段を含んだＬＣＤ装置は、過酷な屋外での使用に関連するＬＣＤディスプレーの過熱を相当程度軽減するであろう。本発明によるＬＣＤ画像表示装置は、屋外環境で驚くべき視覚効果を提供する１０００カンデラ毎平方メートル（ニット）、さらには３０００カンデラ毎平方メートル（ニット）以上の輝度レベルで運用できる。

本発明の別の実施態様では、両面金属被膜ボードの片面に取り付けられたＬＥＤのマトリックスと、両面金属被膜ボードの他方の面に取り付けられたヒートシンク（吸熱部）とを含んだＬＣＤ装置のためのバックライトモジュールが提供され、バックライト構造物によって発生される熱を放出すべく、ＬＥＤからヒートシンクへ熱を伝達するための金属被膜ボードの２つの金属被膜面を連結する金属化（被膜）貫通穴が提供されている。このバックライトモジュールは屋外利用に適した非常に明るいＬＣＤパネルを実現するための効果的な放熱機能を提供する。

バックライトモジュールのヒートシンクは、ヒートシンクからの熱を放出するように空気を移動させるための空気通流路を共同で形成する複数の略平行で長形の放熱翼部を含んでいる。このような流路はＬＣＤ装置内の換気を促進する利点を有する。

本発明の屋外用ＬＣＤ装置の１実施例の前面斜視図である。図１の装置の内部を示す部分的に切り取られた図である。図１の装置の後方を示す図である。図３の後方を示す斜視図である。第１運転モードを示す図１の装置を中央部で切断した縦方向段面図である。第２運転モードを示す図１の装置を中央部で切断した縦方向段面図である。線Ａ‐Ａに沿った図１で示す装置の断面図である。線Ｂ‐Ｂに沿った図１で示す装置の断面図である。図１の装置のバックライトモジュールの斜視図である。図７Ａの断面図である。

１００…ＬＣＤ装置、１３２…ＬＣＤセル、１１０…ハウジング、１３４…バックライトモジュール、１１２…フロントコンパートメント、１３６…周辺回路、１１４…リアコンパートメント、１４２…ＬＥＤ、１１６…空コンパートメント、１４４…ヒートシンク、１１８…グリルカバー、１４６…翼部、１２０…透明スクリーン、１５２…第１ファンセット、１２２…空気フィルター、１５４…第２ファンセット、１３０…ＬＣＤパネル、１５６…第３ファンセット

本発明のその他の特徴を下記の「詳細な説明」において説明する。

図１から図６Ｂに示す、本発明の第１実施例の動画を表示するためのＬＣＤ装置１００は、前面透明スクリーン１２０と、液晶表示セル１３２を含むＬＣＤパネル１３０と、バックライトモジュール１３４と、ビデオと電子回路１３６と換気装置とが含まれるハウジング１１０を含んでいる。ＬＣＤパネルには、前面から見るために前面透明スクリーンから対面状態で離れた画像表示面が取り付けられている。ＬＣＤパネル、バックライトモジュールおよび回路は１つのＬＣＤパネルサブアセンブリとして形成され、装置のハウジングに取り付けられている。ハウジングは主としてスタンド上で支持され、様々なコンポーネントを遮蔽する後部カバー（図示せず）を含んだ金属ケーシングである。透明スクリーンは暴風雨、風、風塵などの過酷な天候条件からＬＣＤパネルを物理的に保護しつつＬＣＤパネルの前方画面に表示される画像が妨害されないようにしている。しかしながら透明スクリーンは、透明スクリーンとＬＣＤパネルの画像表示面との間の空間の内部温度を上昇させる温室としても作用する。

図７Ａから図７Ｄで示す複数のバックライトモジュールは、ＬＣＤスクリーンに背後照明を提供するためにＬＣＤパネルの裏側に取り付けられている。バックライトモジュールは、異なる周囲光条件下においてＬＣＤスクリーンの画像表示面全体を前面から見られるように後方照明されている。日光がない場合の運用ではバックライト照明の強度条件は減少するが、一般的にバックライト構造物は、表示装置が強い日光下で良好な画面を表示すべく運用される場合、１０００カンデラ毎平方メートル（ニット）を超える輝度を提供するよう非常に強力な照明を発生させる必要がある。このような高い輝度条件は、直射日光下への装置の曝露から発生する高温と共に屋外利用のためにＬＣＤ装置を実用化するには軽減されなければならない切迫した放熱問題を提起する。

それぞれのバックライトモジュールは両面プリント回路ボードの片面に取り付けられたＬＥＤ１４２のマトリックスを含んでおり、動的バックライトコントロールを提供するバックライトコントロール回路によって制御されている。プリント回路ボードは両面が銅などの金属層で被覆された絶縁ボードを含んでいる。ＬＣＤを備えた両面プリント回路ボードの側面は、ＬＥＤドライバーや電源回路などの関連回路が取り付けられたプリント回路を含んでいる。ＬＥＤによって発生された熱をプリント回路ボードの他面（裏側）の金属被覆面に移送するための熱連結を提供するよう、プリント回路ボード上には複数の金属化（被膜）された貫通穴が形成されている。放熱効率をさらに増強するようプリント回路ボードの裏側にヒートシンクが取り付けられており、ヒートシンクとプリント回路ボードの金属被覆された裏側との間の接触面に伝熱性接着剤を適用することによって、ヒートシンクと金属被覆プリント回路ボード裏側との間の熱接触が増強される。放熱効率を増強するため、ヒートシンクはアルミニウムまたはアルミ合金などで一体的に成型された金属体である。ＬＣＤパネルから離れたヒートシンクの裏側は、流路の壁部を形成する翼部を供えた流路を形成するように、複数の長形で平行な放熱翼部１４４を含んでいる。放熱をさらに増強するため、後述するように、ヒートシンクの流路は強制空気流の方向と整合している。

過酷な屋外運用条件、特に明るい日光下で運用する場合の高輝度条件に対応するため、強制換気構造物が装置に提供されている。図１から図４はＬＣＤパネルサブアセンブリの構造を図示しており、ハウジングは１１０フロントコンパートメント１１２とリアコンパートメント１１４を提供している。フロントコンパートメント１１２はＬＣＤスクリーンと透明スクリーンとの間の空間に提供されており、リアコンパートメント１１４はサブアセンブリとハウジングの裏側との間に提供されている。ＬＣＤパネルに冷却空気を提供するため、ロータリーファンなどの第１セットの換気装置１５２がハウジングを横断する方向でハウジングの底部に直列形態で配置されている。第１セットのファンはフロントコンパートメントと、ＬＣＤパネルサブアセンブリ下の空コンパートメント１１６との中間に配置されている。図５Ａに示す第１モードの運用では、ハウジング底部に配置された給気口を介して外側から空コンパートメントへと冷却空気を引き入れ、フロントコンパートメントから吹き出すために第１セットのファンが配置されている。この運用モードでは強制換気によって冷却効果を提供するよう、ＬＣＤスクリーンの前方画面に冷却空気が直接当てられる。円滑な空気流を促進するため、第２セットの換気装置１５４がこの装置の上部に提供されている。特に複数の電動ファンを含んだ第２セットのファンがＬＣＤサブアセンブリの幅方向を直列に横断するように配置されている。第２セットのファンはハウジングと、フロントコンパートメントと連絡状態のＬＣＤサブアセンブリとの間の空間に提供されている。第１セットのファンと協調するため第２セットのファンは、第１コンパートメントから空気を引き込み、フロントコンパートメントから離れる空気をバックコンパートメントへと移動させるように配置されている。第２セットのファンによって移動された空気は、バックライトモジュールのヒートシンクを冷却するために使用される。リアコンパートメントに円滑、すなわち非渦状態の空気流を形成するため、装置のリアコンパートメントの下流端に第３セットの換気装置１５６が配置されている。第３セットのファンは第２セットのファンから流入する空気をリアコンパートメントの底部に配置された排気口側へ移動させるよう構成されている。リアコンパートメント内での効率的な空気通流を促すため、放熱翼部によって形成されている流路が第２セットのファンと第３セットのファンによって形成された空気流方向に延び出るようにヒートシンクは構成されている。その方向はファンの回転軸または装置の長手方向にほぼ平行である。温度調節を提供するために横断方向に配置された換気装置は、ＬＣＤスクリーンを通って移動する空気カーテンを発生させるべく協調的に構成されている。

極寒地での運用に適した図５Ｂに示す第２モードの運用では、３つのセットのファンの運用方向は逆転する。この運用モードでは空気は第３セットのファンによってリアコンパートメントへ先ず移動され、バックライトモジュールのヒートシンクと遭遇する。この空気はヒートシンクを通過して温められた後に、定格温度条件下でＬＣＤパネルを運用可能にするようＬＣＤスクリーンを温めるため、第２セットのファンによってフロントコンパートメントへ移動される。その後、第１セットのファンはフロントコンパートメントから空気を放出するよう作動する。

装置の内部コンポーネントに耐候および除塵効果を提供するため、ハウジング底部に防護された給気口が配置されており、これにはグリルカバー１１８に取り付けられた空気フィルター１２２が提供されている。防護体およびフィルターは、過酷な屋外環境においてより長い使用を可能にするよう、内部コンポーネントの塵汚染とウェザリングの問題を軽減させる。この点に関して、専門用語である“給気口”と“排気口”の命名は運用モードによりけりであり、適宜に命名すべきものであることは理解されるであろう。

本発明をここで述べた実施例に関連して説明したが、当業者ならば、これら実施例は単なる非制限的な例示であり、本発明は一般適用性を失うことなく、特定タイプのファン、バックライトモジュールまたはヒートシンクから独立的であることは理解されるであろう。例えば前述の実施例の換気装置はフロントコンパートメントとリアコンパートメントとの間で空気流を移動させるが、ＬＣＤスクリーンのみの温度調整をするために空気を流すこともできる。さらに、あるいは、一般適用性を失うことなく、空気流をフロントコンパートメントの１横断側部から別の横断側部へと移動させて、ハウジングの開口部を介してその別側部から放出させることができる。またはＬＣＤスクリーン底部からその上部へと移動させ、ハウジング上部の開口部から放出することもできる。

Claims

ＬＣＤスクリーン、該ＬＣＤスクリーンにバック照明を提供するためのバックライト構造物、ビデオ処理回路および換気装置を含んだＬＣＤ装置であって、前記換気装置は前記ＬＣＤスクリーンの画像表示表面を温度調節するために空気を移動させるよう構成されていることを特徴とするＬＣＤ装置。
本装置はＬＣＤスクリーンの画像表示表面から離れた透明スクリーンを含んでおり、換気装置は前記ＬＣＤスクリーンを温度調節するために前記透明スクリーンと前記ＬＣＤスクリーンとの間の空間の空気を移動させるよう構成されていることを特徴とする請求項１記載のＬＣＤ装置。
バックライトユニットは、両面金属被膜ボードの片面に取り付けられたＬＥＤのマトリックスと、前記両面金属被膜ボードの他方の面に取り付けられたヒートシンクとを含んでおり、前記ＬＥＤから前記ヒートシンクへ熱を伝達するために前記金属被膜ボードの２つの金属被膜面を連結する金属化（被膜）貫通穴が提供されていることを特徴とする請求項２記載のＬＣＤ装置。
ヒートシンクはバックライトユニットの背後に取り付けられており、複数の略平行で長形の放熱翼部を含んでおり、前記長形の放熱翼部は空気流の方向に略平行であり、換気装置によって移動される空気を導くための空気通流路を共同で形成していることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のＬＣＤ装置。
換気装置はＬＣＤスクリーンの底部の給気口を介して外部冷却空気をＬＣＤ装置に移動させるように構成されており、その後、前記ＬＣＤスクリーンを冷却するために前記冷却空気を前記ＬＣＤスクリーンと透明スクリーンとの間の空間に移動させることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のＬＣＤ装置。
換気装置はさらに、ヒートシンクを冷却するためにＬＣＤスクリーンと透明スクリーンとの間の空間から離れる空気をバックライトユニットの背後へと移動させるよう構成されていることを特徴とする請求項５記載のＬＣＤ装置。
換気装置は、画面底部を介して外部冷却空気を前記画面に移動させ、バックライトユニットを冷却するためにヒートシンクを横断させて空気を移動させ、その後、ＬＣＤスクリーンを温めるため、ヒートシンクから排出された温気をＬＣＤスクリーンと透明スクリーンとの間の空間に移動させることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のＬＣＤ装置。
換気装置は、ＬＣＤスクリーンからヒートシンクへ、またはこの逆に移動するように空気の方向を変換するよう操作が可能であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のＬＣＤ装置。
ＬＣＤスクリーン、バックライト構造物、および透明スクリーンはハウジングに取り付けられており、前記ハウジングとヒートシンクは共同でコンパートメントを形成しており、前記コンパートメントは前記ＬＣＤスクリーン上部と前記ハウジングとの間の通路を介して前記ＬＣＤスクリーンと前記透明スクリーンとの間の空間と通流しており、前記コンパートメント間と、前記ＬＣＤスクリーンと前記透明スクリーンとの空間との間の空気を移動させるため、複数の換気装置が前記通路に配置されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のＬＣＤ装置。
換気装置はヒートシンクからの熱を放出するため、空気がフィルター処理給気口を介してＬＣＤディスプレーに進入し、前記ヒートシンク側へ上向きに移動するよう構成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のＬＣＤ装置。
両面金属被膜ボードの片面に取り付けられたＬＥＤのマトリックスと、前記両面金属被膜ボードの他方の面に取り付けられたヒートシンクとを含んでおり、バックライト構造物によって発生する熱を放出するため、前記ＬＥＤから前記ヒートシンクへ熱を伝達するために前記金属被膜ボードの２つの金属被膜面を連結する金属化（被膜）貫通穴が提供されていることを特徴とするＬＣＤ装置のためのバックライトモジュール。
ヒートシンクはヒートシンクからの熱を放出するため、空気通流路を共同で形成する略平行で長形の放熱翼部を形成していることを特徴とする請求項１１記載のバックライトモジュール。
ＬＥＤが取り付けられている両面金属被膜ボードの片面はプリント回路ボードであることを特徴とする請求項１１または１２記載のバックライトモジュール。