JP2013537721A - 少ないノイズ放射で電子ディスプレイを熱制御するシステム - Google Patents

Abstract

電子画像アセンブリを冷却するためのアセンブリである。このアセンブリは、電子画像アセンブリの背後に配置されるリアチャネルと、周囲ガスを受け入れるための熱交換器とを有する。システムは、周囲ガスを熱交換器とリアチャネルとに通すために熱交換器内に配置される第１のファンを備える。第２のファンを使用して、ディスプレイハウジングの内部と熱交換器とに循環ガスを通して、取り込まれた周囲ガスに熱を伝えてもよい。

Description

本発明は、概して冷却システムに関し、詳しくは、電子ディスプレイ用の冷却システムに関する。

電子ディスプレイの改良は、今日、情報目的、広告目的、または、娯楽目的のために、これらのディスプレイを屋外環境で使用できるようにする。従前のディスプレイは、主に、室温付近で作動するように設計されていたが、今日では、大きな周囲環境の温度変化に耐えることができるディスプレイを有することが望ましい。例えば、幾つかのディスプレイは、−２２Ｆほどの低い温度で且つ１１３Ｆ以上の高い温度で作動できる。周囲温度が上昇すると、内部ディスプレイ部品の冷却が更に一層困難になり得る。

また、近年のディスプレイは、１０００−２０００ニト以上をもたらす幾つかのバックライトによって極めて明るくなってきた。時として、これらの照明レベルは必要である。これは、屋外、または、ディスプレイ照明が他の周辺光と競合しなければならない他の比較的明るい領域で、ディスプレイが使用されているからである。このレベルの明るさを生み出すため、照明装置および電子ディスプレイは、比較的多量の熱を生み出す場合がある。

更に、幾つかの状況では、太陽からのディスプレイ前面を通じた放射熱伝達も熱源となり得る。幾つかの場所では、そのようなディスプレイ前面を通じて８００−１４００ワット／ｍ^２以上が一般的である。更に、市場は、ディスプレイに関して更に大きいスクリーンサイズを求めている。電子ディスプレイのスクリーンサイズおよび対応するディスプレイ前面の増大に伴って、より多くの熱が発生されるとともに、より多くの熱がディスプレイへと伝えられる。

一般的な近年のディスプレイは、ガスの閉ループをディスプレイの周囲で循環させるとともに、周囲ガスを引き込んでディスプレイに通すことによって、ガスの閉ループ（および電子ディスプレイの一部）を冷却できるようにすることを伴うディスプレイの冷却を行う幾つかの有効な手段を見出してきた。熱を高感度電子部品から離してディスプレイ外へ伝えることができる様々な熱連通が見出されてきた。熱交換器は、熱をガスの閉ループと周囲ガスとの間で伝えるための優れた手段をもたらすと考えられてきた。しかしながら、ガスをディスプレイを通じて移動させる先の構造は、ディスプレイからの望ましくない量のノイズ放射と、ディスプレイの一部は冷却されたが他の部分は暖かいままである温度勾配とをもたらすことが分かってきた。

ＬＣＤディスプレイを使用すると、バックライトがしばしば熱源となり、バックライトの背面を横切ってガスを移動させてバックライトを冷却させるのは望ましくないことが分かった。バックライトの前面を冷却することは望ましいが、バックライトキャビティが塵、埃、または、他の粒子で汚染されるのを恐れて、バックライトの前面を冷却できないと考えられていた。

例示的な実施形態では、電子ディスプレイを適切に冷却させるために循環ガスと周囲ガスとの組み合わせを使用してもよい。循環ガスは、画像アセンブリの前面から熱を除去するために使用されてもよい。また、循環ガスは、内部電子アセンブリから熱を除去するために使用されてもよい。ＬＣＤを電子画像アセンブリとして使用するときには、ＬＣＤのバックライトキャビティから熱を除去するために循環ガスが使用されてもよい。ガスは、ディスプレイ内でのみ循環しているため、微粒子および汚染物質が無い状態のままであることができ、ディスプレイに悪影響を与えない。

循環ガスを冷却させるために周囲ガスを取り込んでもよい。周囲ガスおよび循環ガスを熱交換器を通るように引き込んでもよく、熱交換器は、好ましくは周囲ガスと循環ガスとを互いに混合させることなく、熱が循環ガスから周囲ガスに伝わることができるようにする。例示的な実施形態は直交流式熱交換器を使用する。画像アセンブリの背部からの熱を除去するために、周囲ガスの更なる流れを画像アセンブリの背面を横切って引き込むことができる。ＬＣＤを電子画像アセンブリとして使用するときには、周囲ガスのこの更なる流れを使用して、ＬＣＤ用のバックライトの背部から熱を除去できる。

ノイズ放射を減らすために、熱交換器に周囲ガスおよび／または循環ガスを通すファンが熱交換器内（または、２つの別個の熱交換器の間）に配置されてもよく、このとき、熱交換器は、マフラーとして作用して、ファンにより発せられるノイズを低減できる。また、電子画像アセンブリの背後の更なる周囲ガス経路を使用する場合には、マニホールドを使用して、ディスプレイの縁部に沿って周囲ガスを収集し、この周囲ガスを多数の小さな流れに分けてもよい。この更なる周囲ガス経路を通すためのファンをマニホールド内に配置して、ファンにより発せられるノイズを低減できるとともに、周囲ガスをディスプレイにわたって均一に分配させることができる。例示的な実施形態では、１つのファンアセンブリを使用して、熱交換器および電子画像アセンブリの背後の両方を通じて周囲ガスを通すことができる。

ディスプレイの上縁部または下縁部から周囲ガスを取り込むことが好ましいことが分かってきた。これは、一般にこれらの縁部が観察者に見えないからである。しかしながら、縦長配置のディスプレイの上縁部または下縁部から周囲ガスを取り込むと、冷却周囲ガスが、電子画像アセンブリの背部を横切って移動して熱を受け入れ、その温度が上昇することが分かってきた。冷却空気が反対側の縁部（上縁部または下縁部のいずれか）に達すると、空気の温度がかなり上昇する場合があり、ディスプレイの反対側の部分をもはや適切に冷却できない場合がある。したがって、マニホールドにより、冷却外気は、電子画像アセンブリ全体を均一な態様で適切に冷却できるとともに、電子画像アセンブリ内の任意の「ホットスポット」を減らすことができる。

以上の特徴および他の特徴並びに効果は、添付の図面に示される本発明の特定の実施形態の以下の更に詳細な説明から明らかである。

以下の詳細な説明および添付図面を読むことによって例示的な実施形態を良く理解することができる。図面中、同一の参照符号は同一の部分を示す。

電子ディスプレイの例示的な実施形態の正面斜視図。 電子ディスプレイの例示的な実施形態の背面斜視図。 リアカバーが取り外された図１Ｂに示される背面斜視図と同様の背面斜視図。 図１Ｂに示されるＡ−Ａ断面線に沿う斜視断面図。 図１Ｂに示されるＢ−Ｂ断面線に沿う斜視断面図。 図４に示される挿入部分Ｃの斜視断面図。 クロススループレートの一実施形態の斜視断面図。 熱交換器の一実施形態の分解斜視図。 液晶ディスプレイのバックライトキャビティ通じた循環ガスの流れを使用する他の実施形態の斜視断面図。 ＬＣＤとフロントプレートとの間の循環ガスの流れに加えて、バックライトキャビティを通じた循環ガスの流れを使用する例示的な実施形態の斜視断面図。 周囲ガスの流れを制御するために１つのファンアセンブリを使用する実施形態であって、リアカバーが取り外された状態で示される実施形態の背面斜視図。 図１０に示される断面線１１Ａ−１１Ａに基づく図１０の実施形態の斜視断面図。 図１１Ａの挿入部分Ｂの斜視断面図。

以下、本発明の例示的な実施形態が示される添付図面を参照して、本発明を更に十分に説明する。しかしながら、この発明は、多くの異なる形態で具現化されてもよく、本明細書中に記載される例示的な実施形態に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、この開示が完全で完備しており且つ本発明の範囲を当業者に十分に伝えることができるように与えられる。図面中、層および領域のサイズおよび相対的なサイズは、明確にするために誇張される場合がある。

言うまでもなく、構成要素または層が他の構成要素または層の「上」にあるとして言及されるときには、構成要素または層は、他の構成要素上または層上に直接にあってもよく或いは介在する構成要素上または介在する層上にあってもよい。一方、構成要素が他の構成要素または層の「上に直接」にあるとして言及されるときには、介在する要素または介在する層が存在しない。同様の参照符号は全体にわたって同様の構成要素を示す。本明細書中で使用される用語「および／または」は、関連する列挙された項目のうちのいずれかおよびこれらの項目のうちの１つ以上の全ての組む合わせを含む。

言うまでもなく、第１、第２、第３などの用語は、様々な構成要素、構成部品、領域、層、および／または、部分を説明するために本明細書中で使用される場合があるが、これらの構成要素、構成部品、領域、層、および／または、部分はこれらの用語によって限定されるべきではない。これらの用語は、１つの構成要素、構成部品、領域、層、または、部分を他の領域、層、または、部分から区別するためだけに使用される。したがって、以下で述べられる第１の構成要素、構成部品、領域、層、または、部分を、本発明の教示内容から逸脱することなく、第２の構成要素、構成部品、領域、層、または、部分と称することができる。

例えば、「下側」、「上側」などの空間的に相対的な用語は、本明細書中では、図示される１つの構成要素または特徴の１つ或いは複数の他の構成要素または特徴に対する関係を説明するべく、説明を容易にするために使用される場合がある。空間的に相対的な用語は、図に描かれる方向に加えて、装置の使用時または作動時の様々な方向を包含しようとするものであることは言うまでもない。例えば、図中の装置が反転されれば、他の構成要素または特徴に対して「下側」として説明された構成要素が他の構成要素または特徴に対して「上側」に方向付けられる。したがって、例示的な用語「下側」は、上下の両方向を包含し得る。装置がそれ以外の方向に向けられる（９０度回転される、または、他の方向に回転される）場合もあり、本明細書中で使用される空間的に相対的な記述子は適宜に解釈され得る。

本明細書中で使用される専門用語は、特定の実施形態を説明するためだけのものであり、本発明を限定しようとするものではない。本明細書中において、文脈が他に明確に示していない限り、複数形も含まれる。また、用語「備える」および／または「備えている」は、この明細書で使用される場合、述べられた特徴、整数、ステップ、動作、構成要素、および／または、構成部品の存在を特定するが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、構成要素、構成部品、および／または、それらのグループの存在または付加を排除しないことは言うまでもない。

本明細書では、本発明の理想的な実施形態（および中間構造）の概略図である断面図を参照して本発明の実施形態を説明する。したがって、例えば製造技術および／または公差の結果としての例示の形状のばらつきが予想されることを考慮して、本発明の実施形態は、本明細書中で説明される特定の形状に限定されるものではなく、例えば製造に起因する形状の逸脱も含まれる。

例えば、長方形として示される埋め込み領域は、一般に、埋め込み領域から非埋め込み領域への二元的な変化ではなく、丸みを帯びた或いは湾曲した特徴形態および／または埋め込み集中度の勾配をその縁部に有する。同様に、埋め込みによって形成される埋設領域は、埋設領域と埋め込みが行なわれる表面との間の領域に、何らかの埋め込みをもたらし得る。したがって、図に示される領域は概略的な領域であり、それらの形状は、装置の領域の実際の形状を示すことを意図したものではなく、また、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。

別段定義されない限り、本明細書中で使用される全ての用語（技術用語および科学用語を含む）は、本発明の属する技術分野における当業者に一般的に理解される意味と同じ意味を有する。また、一般に使用される辞書で定義されるような用語は、関連技術の文脈におけるそれらの意味と一致する意味を有すると解釈されるべきであり、本明細書中でそのように明示的に定義されない限り、理想的な或いは過度に形式的な意味に解釈されないことは言うまでもない。

図１Ａは、電子ディスプレイ１００の例示的な実施形態の正面斜視図である。内部部品を保護して、ディスプレイ１００により生成される画像を見ることができるようにするために、透明なフロントプレート１０がディスプレイの前部に配置される。幾つかの実施形態は、透明なフロントプレート１０としてガラスを使用してもよい。例示的な実施形態は、屈折率整合光学接着剤を用いて積層される２枚のガラスを使用してもよい。幾つかのフロントプレート１０は、反射防止機能や偏光機能などの他の有用性を与えてもよい。ハウジングは、ディスプレイ１００が周囲ガスを受け入れて冷却されるように、入口開口２４および出口開口２５を備えてもよい。

図１Ｂは、電子ディスプレイ１００の例示的な実施形態の背面斜視図である。ディスプレイ１００の内部部品にアクセスできるようにリアカバー１５が使用されてもよい。

図２は、リアカバー１５が取り外された場合における図１Ｂに示される背面斜視図と同様の背面斜視図である。周囲ガス２００は、入口開口２４を介してディスプレイ内へ取り込まれて、熱交換器４５を通過し、出口開口２５を介してディスプレイから抜け出ることができる。熱交換器ファンアセンブリ４６を使用して、周囲ガス２００をディスプレイ内へ引き込んで強制的に熱交換器４５に通すことができる。熱交換器ファンアセンブリ４６における例示的な配置については以下で更に説明するが、多くの実施形態では、ファンアセンブリ４６を入口開口２４および／または出口開口２５の近傍に配置することができ、また、ファンアセンブリ４６は熱交換器４５内に配置されてもよく或いは（図２に示されるように）熱交換器４５内に配置されなくてもよい。

随意的に、周囲ガス２１０を入口開口２４を通じてディスプレイ内へ取り込んでもよい。その後、周囲ガス２１０は、ディスプレイの縁部に沿って延びる第１のマニホールド３０を通って案内される。第１のマニホールド３０は、流入する周囲ガス２１０の１つの大きな流れを受け入れて、それをディスプレイを横切る複数の小さな流れに分ける。第１のマニホールド３０と反対側のディスプレイの縁部に沿って第２のマニホールド３５を配置してもよい。第２のマニホールド３５は、複数の小さな流れを受け入れて、それらの流れを組み合わせて１つの流れにして出口開口２５から排出する。この実施形態では、周囲ガス２１０を入口開口２４に引き込んでディスプレイを横切るように流すために、マニホールドファンアセンブリ２１１が使用される。この特定の実施形態において、マニホールドファンアセンブリ２１１は、第１のマニホールド３０内に配置されるとともに、周囲ガス２１０をディスプレイ内へ引き込んで１つの流れを複数の小さな流れに分けるために使用される。しかしながら、これは必須ではない。幾つかの実施形態がマニホールドファンアセンブリ２１１を第２のマニホールド３５に配置してもよく或いは第１および第２の両方のマニホールド３０、３５内に配置してもよい。

典型な実施形態では、両方の周囲ガスの流れを使用してもよいが、それらの両方を使用する必要はない。幾つかの実施形態は、周囲ガス２００または周囲ガス２１０だけを使用してもよい。また、周囲ガス２００および周囲ガス２１０の両方の流れを使用する場合でも、それらの流れが同じ入口開口および出口開口を共有する必要はない。したがって、周囲ガスの２つの流れに関してそれぞれの入口開口および出口開口が個別に存在してもよい。

図３は、図１Ｂに示されるＡ−Ａ断面線に沿う斜視断面図である。この場合も先と同様に、周囲ガス２００は、入口開口２４を介してディスプレイ内へ取り込まれて、熱交換器４５を通過し、出口開口２５を介してディスプレイから抜け出ることができる。熱交換器ファンアセンブリ４６を使用して、周囲ガス２００は、ディスプレイ内へ引き込まれて強制的に熱交換器４５に通される。勿論、入口開口２４は、汚染物質、昆虫、屑、および／または、水／流体をディスプレイ内へ容易に取り込むことができないように、フィルタまたは他の被覆体を備えてもよい。しかしながら、例示的な実施形態は、周囲ガス２００が汚染物質を含んだ場合でも損傷しない。これは、周囲ガスが、微粒子や汚染物質から受ける損傷の影響を受け難い熱交換器４５のみを通過するにすぎないからである。出口開口２５も、汚染物質および／または昆虫がディスプレイに入ることができないようにするための何らかのタイプの被覆体を備えてもよい。

電子画像アセンブリ５０をフロントプレート１０の背後に配置してもよい。複数のチャネル６０を電子画像アセンブリ５０の背後（好ましくは直後ろに）に配置してもよい。周囲ガス２１０は、第１のマニホールド３０（ここでは図示せず）を通った後、強制的にチャネル６０に通されてもよい。電子画像アセンブリ５０の直ぐ背後の周囲ガス２１０の流れは、電子画像アセンブリ５０の背部からの熱のいかなる蓄積をも除去するように、使用可能である。電子画像アセンブリ５０の背部が熱伝導面を有して、熱がこのプレートに容易に伝わって周囲ガス２１０によって除去され得るようにすることが好ましい場合がある。

チャネル６０は任意の数の形状を成すことができる。この実施形態では正方形断面を有して示されるが、これは必須ではない。他の実施形態は、Ｉ‐ビーム断面、中空の正方形断面、中空の長方形断面、中実の長方形断面または中実の正方形断面、「Ｔ」断面、「Ｚ」断面、ハニカム断面、または、これらの任意の組み合わせ或いは混合を伴うチャネル６０を含んでもよい。好ましくは、チャネル６０は、熱伝導性であり、電子画像アセンブリ５０と熱連通している。したがって、好ましい実施形態において、電子画像アセンブリ５０の背部に蓄積する熱は、チャネル６０の全体にわたって伝えられて、周囲ガス２１０によって除去される。

図４は、図１Ｂに示されるＢ−Ｂ断面線に沿う斜視断面図である。この図では、循環ガス２５０の経路も観察できる。フロントプレート１０と電子画像アセンブリ５０との間の空間はフロントチャネル２５１を画成し、このフロントチャネルを循環ガス２５０が移動することによって、電子画像アセンブリ５０の前面の熱の任意の蓄積を除去することができる。その後、循環ガス２５０が熱交換器４５に案内されることが好ましく、この熱交換器４５では熱を循環ガス２５０から周囲ガス２００に伝えることができる。循環ガス２５０は、熱交換器４５から抜け出るときに、フロントチャネル２５１に回帰するように向きを変える。循環ガス２５０が様々な電子部品７上を流れて、熱が電子部品７から循環ガス２５０に伝わるようにしてもよい。電子部品７は、以下のうちのいずれか１つ、すなわち、電力モジュール、ヒートシンク、キャパシタ、モータ、マイクロプロセッサ、ハードドライブ、ＡＣ／ＤＣ変換器、変圧器、または、プリント回路基板のうちのいずれか１つとなり得るが、これらに限定されない。

この断面図には、電子画像アセンブリ５０の直ぐ背後のチャネル６０のうちの１つのチャネルを下って移動する周囲ガス２１０の経路も示されている。この実施形態において、周囲ガス２１０は、マニホールドファンアセンブリ２１１によって、第１のマニホールド３０からチャネル６０を横切って第２のマニホールド３５へと通される。この図に示されるように、周囲ガス２１０の経路と循環ガス２５０の経路とが交差することが想定されるが、２つのガスを混合させないようにすることが好ましい（周囲ガス２１０は微粒子または汚染物質を含む場合があるが、循環ガス２１０は微粒子および汚染物質が実質的に無い状態でいる場合があるからである）。循環ガス２５０が微粒子または汚染物質を有さないようにすることが好ましい場合がある。これは、循環ガスが電子画像アセンブリ５０の前方で移動するからである。したがって、画質を低下させないようにするために、循環ガス２５０を清浄に保って、循環ガスを周囲ガス２１０と混合させないようにすることが望ましい場合がある。

図５は、図４に示される挿入部分Ｃの斜視断面図である。前述したように、周囲ガス２１０および循環ガス２５０を使用する実施形態を実用すれ際、２つのガスの経路を互いに交差させなければならない場合があり、また、それらのガスを混合させないようにして、ディスプレイの高感度部分の汚染を防止することが望ましい場合がある。ここで、クロススループレート５００によって、２つのガスの経路はガス同士を混合させることなく互いに交差できる。この実施形態において、クロススループレート５００は、該プレートを貫通する一連のボイド（穴）を含む。一連の第１のボイド５５０は、クロススループレート５００を貫通して、周囲ガス２１０が第１のマニホールド３０から電子画像アセンブリ５０の背後で延びるチャネル６０に移動できるようにする。一連の第２のボイド５２５は、一連の第１のボイド５５０の方向に対して実質的に垂直な方向に延びてクロススループレート５００を貫通する。一連の第２のボイド５２５は、循環ガス２５０がフロントチャネル２５１から抜け出て周囲ガス２１０と交差して熱交換器４５の方へ向かい続けることができるようにする。この実施形態では、循環ガス２５０を引き込んでフロントチャネル２５１および熱交換器４５に通すために、循環ガスファンアセンブリ２５５が使用される。図示してここで説明した他のファンアセンブリと同様に、循環ガスファンアセンブリ２５５は、熱交換器４５の入口／出口またはフロントチャネル２５１の入口／出口を含むディスプレイ内の任意の場所に配置することができるが、これらの入口／出口に限定されないことは理解されたい。

図６は、クロススループレート５００の１つの実施形態の斜視断面図である。この実施形態において、クロススループレート５００は、トッププレート５０１とボトムプレート５０２との間に挟まれた複数の中空ブロック５０３から構成され、この場合、プレート５０１、５０２の一部がブロック５０３の中空部と対応するように除去されている。トッププレート５０１の一部は、中空ブロック５０３、一連の第１のボイド５５０、および、一連の第２のボイド５２５の詳細を示すために除去されている。クロススループレート５００は、任意の数の形状を成すことができ、多くの態様で構成され得る。幾つかの他の実施形態は、中実プレートを使用してもよく、その場合、この中実プレートを切って一連の第１および第２のボイド５５０、５２５を形成する。他の実施形態は、中空部が互いに垂直な２組の中空ブロックを使用することができ、これらのブロックは互いに締結される。更なる他の実施形態は、熱交換器４５に関して以下で教示される構造と同様の構造を使用することができ、例えば、任意のタイプの直交流式熱交換器構造を使用できる。

図７は、熱交換器４５の１つの実施形態の分解斜視図である。この図では、熱交換器ファンアセンブリ４６が熱交換器４５内のその装着位置から取り外されて示されている。この実施形態では、熱交換器４５は２つの部分４７、４８に分けられ、この場合、ファンアセンブリ４６は２つの部分４７、４８間に配置されている。ファンアセンブリ４６は、周囲ガス２００を引き込んで熱交換器４５に通すような任意の場所に配置できるが、熱交換器の２つの部分間にファンアセンブリ４６を配置すると、多くの利益を得られることが分かってきた。第１に、熱交換器を通る周囲ガス２００の体積流量が高く、それにより、熱交換器４５における冷却能力が良好になる。第２に、熱交換器４５の周囲部分４７、４８が本質的にファンアセンブリ４６のためのマフラーとして作用するため、ファンアセンブリ４６により引き起こされるノイズを大幅に減らすことができる。この実施形態では、部分４８は部分４７よりも薄くて長い。これは、更なる電子部品が（部分４８に隣接して）ハウジング内に嵌まり込むことができるようにハウジング内により多くの空間を確保するために行なわれた措置である。この構造は、（最大の冷却能力を得るために）想定し得る最大の熱交換器４５を形成することが望ましいときに好ましい場合がある。無論、これは必須ではなく、他の実施形態は、等しい幅および長さを有するこれらの部分を有してもよい。また、この実施形態は、周囲ガス２００を通すためにファンアセンブリ４６を使用するが、他の実施形態は、代わりに、熱交換器内に配置されるファンアセンブリを使用して循環ガス２５０を通すとともに、他のファンアセンブリ（場合により、熱交換器内に配置され、または、熱交換器の入口／出口に位置される）を用いて周囲ガス２００を通す。

周囲ガス２００は、熱交換器４５の第１の経路（または複数の経路）を通る一方で、循環ガス２５０は、熱交換器４５の第２の経路（または複数の経路）を通る。必須ではないが、循環ガス２５０および周囲ガス２００を混合しないことが好ましい。これにより、周囲ガス２００中に存在する任意の汚染物質および／または微粒子がディスプレイの内部に悪影響を与えないようにすることができる。好ましい実施形態では、熱交換器４５は直交流式熱交換器であるが、多くのタイプの熱交換器が周知であり、そのような熱交換器を本明細書中の実施形態のうちのいずれかと共に使用してもよい。熱交換器４５は、直交流式熱交換器、並流式熱交換器、または、向流式熱交換器であってもよい。例示的な実施形態では、熱交換器４５が薄いプレートの複数の積層体から構成される。プレートは、波形構造、ハニカム構造、または、管状構造を有してもよく、その場合、複数のチャネル／経路／チューブがプレートを長手方向に下って延びる。プレートは、経路の方向がそれぞれの隣接するプレートと交互に入れ替えられ、それにより、各プレートの経路が隣接するプレートの経路に対して実質的に垂直になるように積み重ねられてもよい。このようにすると、周囲ガスまたは循環ガスは、ガスの経路と平行に延びるチャネルまたは経路を有するプレートを介してのみ、例示的な熱交換器に入ることができる。プレートが互い違いにされるため、循環ガスおよび周囲ガスが互いに隣接するプレート内で移動でき、また、ガス自体を混合させることなく熱を２つのガス間で伝えることができる（熱交換器が適切にシールされる場合が好ましいが、必須ではない）。言い換えると、例示的な熱交換器は、周囲ガスのための少なくとも１つの第１のガス経路と、循環ガスのための少なくとも１つの第２のガス経路とを有し、その場合、２つの経路は、互いに実質的に垂直で隣接しており、周囲ガスと循環ガスとが混合できないようにする。

熱交換器における代替構造として、一対の波形、ハニカム、または、管状のプレート間に開放チャネルを配置してもよい。開放チャネルは、隣接するプレートの経路に対して垂直な方向に延びてもよい。この開放チャネルは、２つの材料のストリップまたはテープ（特に、Ｖｅｒｙ Ｈｉｇｈ Ｂｏｎｄ（ＶＨＢ）テープ）を、プレートの２つの対向する縁部間で、隣接するプレートの経路の方向に対して垂直な方向に延在させることによって形成されてもよい。このようにすると、第１の方向で熱交換器に入るガスは、（ストリップまたはテープと平行な）開放チャネルを通る。（第１の方向に対して実質的に垂直な）第２の方向で入るガスは、隣接するプレートの経路を通る。

他のタイプの直交流式熱交換器は、第１のガスを収容して第２のガスの経路に対して垂直に延びる複数のチューブを備えることができる。第２のガスは、第１のガスを収容するチューブの上を流れるため、熱が２つのガス間で交換される。無論、多くのタイプの直交流式熱交換器が存在し、また、任意のタイプが本明細書中の実施形態と協働する。

例示的な熱交換器は、２つのガス間で熱を容易に交換できるように側壁が比較的低い耐熱性を有するプレートを有してもよい。熱交換器を形成するために多くの材料を使用できる。好ましくは、使用される材料は、防食耐性、腐食耐性があって、軽量であり、安価であるべきである。金属は、熱伝導率が高いので、熱交換器の材料として一般的に使用され、これらの実施形態と協働する。しかしながら、プラスチックおよび複合体も電子ディスプレイのための温熱条件を満たせることが分かっている。例示的な実施形態では、熱交換器のプレートを構成する材料としてポリプロピレンを利用する。ポリプロピレンは質が悪い熱導体のように見受けられるが、薄い側壁厚に対して表面積を大きくすると、全体の熱抵抗が低くなることが分かってきた。したがって、例示的な熱交換器がプラスチックから形成されることによって、薄くて軽量なディスプレイアセンブリが製造される。具体的には、波形のプラスチックを各プレート層に使用してもよく、その場合、それらは交互に互いに積み重ねられる（すなわち、隣り合う各プレートは、周囲のプレートに対して垂直な方向に延びるチャネルを有する）。

図８は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）３００のバックライトキャビティを通る循環ガス３５０の流れを使用する他の実施形態の斜視断面図である。この実施形態において、ＬＣＤ３００および関連するバックライト３２０は電子画像アセンブリとして使用される。領域を取り囲んでバックライトキャビティを形成するために、バックライト壁３３０をＬＣＤ３００とバックライト３２０との間に配置してもよい。一般的には、バックライトキャビティは、汚染物質／微粒子がバックライトキャビティ内へ入ってバックライト３２０の光学的／電気的機能に支障を来さないようにするために閉じられている。しかしながら、前述したように、例示的な実施形態は、バックライトキャビティを換気してバックライト３２０および更にはＬＣＤ３００の背部を冷却するべく使用される循環ガスとして清浄なガス物質を使用してもよい。バックライト壁３３０には、循環ガス３５０がバックライトキャビティを通ることができるようにするために開口３４０を配置することができる。循環ガス３５０を引き込んでバックライトキャビティに通すためにファンアセンブリ３６０を使用してもよい。例示的な実施形態では、循環ガス３５０がバックライトキャビティを容易に通ることができるように、対向するバックライト壁に（この図に示されるディスプレイの反対側に）開口が存在する。

図９は、ＬＣＤ３００とフロントプレート１０との間の循環ガス２５０の流れに加えて、バックライトキャビティを通る循環ガス３５０の流れを使用する例示的な実施形態の斜視断面図である。循環ガスファンアセンブリ２５５を配置してもよく、その場合、循環ガスファンアセンブリ２５５は、循環ガス３５０を引き込んでバックライトキャビティに通すことができるとともに、循環ガス２５０をＬＣＤ３００とフロントプレート１０との間に引き込むことができるようになっている。前述したように、循環ガス２５０、３５０は、周囲ガス２００（この図には示されない）によって冷却されるように、強制的に熱交換器４５（この図には示されない）へ通されることが好ましい。

また、図９には、バックライト３２０の直ぐ背後を移動する周囲ガス２１０の随意的な更なる流れも示されている。周囲ガス２１０は、第１のマニホールド３０を通ると、チャネル６０を通過して、バックライト３２０および更にはチャネル６０自体（該チャネルが熱伝導性である場合）から熱を除去してもよい。マニホールドファンアセンブリ２１１は、周囲ガス２１０を第１のマニホールド３０内へ引き込んでチャネル６０に通すために使用されてもよい。この場合も先と同様に、クロススループレート５００は、循環ガス３５０、２５０が周囲ガス２１０と混合することなく経路を横切るようにするために使用されてもよい。

例示的な実施形態において、バックライト３２０は、熱伝導性基板（好ましくは金属コアＰＣＢ）上に実装された複数のＬＥＤを含む。チャネル６０に面する熱伝導性基板の表面上には、チャネル６０と熱連通状態にあってもよい熱伝導性のフロントプレートが存在してもよい。例示的な実施形態において、熱伝導性プレートは、金属製であり、より好ましくはアルミニウムである。

図１０は、周囲ガスの流れを制御するために１つのファンアセンブリ１０５０を使用する実施形態１０００の背面斜視図である。実施形態１０００は、ここでは、リアカバーが取り外された状態で示されている。この図では、主ディスプレイアセンブリが依然として外部ディスプレイハウジング１００１内にある。前述した実施形態のうちの一部と同様に、循環ガスファンアセンブリ１１０５を使用して、循環ガス１１０６を熱交換器１１００内へ引き込んで通してもよい。また、他の循環ガスファンアセンブリ１２０５を使用して、循環ガス１１０６を引き込んで熱交換器１２００に通してもよい。循環ガス１１０６は、様々な電気部品１１０９から熱を引き出すために使用されてもよい。

周囲ガスファンアセンブリ１０５０を使用して、周囲ガスを入口開口１００９内へ引き込んで、周囲ガスを出口開口１０１０から排出してもよい。周囲ガスは、熱交換器１２００、１１００および電子画像アセンブリ（使用されれば）の背後のチャネルを通ることが好ましい。断面線１１Ａ−１１Ａがディスプレイ実施形態１０００を水平に貫いて示されている。

図１１Ａは、図１０に示される断面線１１Ａ−１１Ａに基づく図１０の実施形態の斜視断面図である。明確にするため、外部ハウジング１００１が取り外されている。循環ガス１１０６が熱交換器１２００、１１００を通った後、循環ガスは透明なフロントプレート１５００と電子画像アセンブリ１６００との間に案内されてもよい。循環ガス１１０６は、透明なフロントプレート１５００と電子画像アセンブリ１６００との間を通過した後、熱交換器１２００、１１００へと戻されてもよい。この実施形態において、ファンアセンブリ１０５０は、周囲ガス１０５５、１０５６の流れを制御するために使用される。周囲ガス１０５５は熱交換器１２００、１１００を通る一方で、周囲ガス１０５６は電子画像アセンブリ１６００の背後を通る。

図１１Ｂは、図１１Ａの挿入部分Ｂの斜視断面図である。チャネル１７００は、電子画像アセンブリ１６００の背面または背部と電子画像アセンブリ１６００の背面または背部に対して略平行なプレートとの間の空間によって画成されてもよい。チャネル１７００は、同様に熱伝導性であって好ましくは電子画像アセンブリ１６００と熱連通状態にあるリブを含んでもよい。周囲ガスをチャネル１７００内および熱交換器１２００、１１００内に同時に案内するようにファンアセンブリ１０５０を配置することによって、気流の増大、少ないファンノイズ、および、安価／軽量なアセンブリを含む幾つかの改善を得ることができるが、これ以外の改善も得られる。この実施形態では、周囲ガス１０５５および周囲ガス１０５６のための経路が互いに実質的に平行である。

前述したように、多くの電子画像アセンブリ（特に、ＬＥＤ、ＬＣＤ、および、ＯＬＥＤ）が温度に応じて変化する性能特性を有し得る。画像アセンブリ内に‘ホットスポット’が存在するときには、これらのホットスポットは、得られる画像中に、エンドユーザに見える場合がある不規則性をもたらし得る。したがって、本明細書中に記載される実施形態を用いると、画像アセンブリ（時としてバックライトアセンブリを含む）により発生され得る熱をチャネル６０および熱伝導面の全体にわたって（ほぼ均一に）分配して、ホットスポットを除去し、バックライトおよび／または電子画像アセンブリを冷却することができる。

循環ガスおよび周囲ガスは任意の数のガス物質となり得る。幾つかの実施形態では、全てに関して空気がガスとして使用されてもよい。好ましくは、循環ガスが画像アセンブリの前方および／またはバックライトキャビティ内を移動し得るため、循環ガスは、それらが観察者に対する画像の外観に影響を与えないように、ほぼ清浄でなければならない。また、循環ガスは、好ましくは、画質への悪影響および／または内部電子部品への損傷を防止するために、汚染物質および／または微粒子（例えば、塵、埃、花粉、水蒸気、煙等）も実質的に含むべきではない。時として、周囲ガスも汚染物質を有さないようにすることが好ましい場合がある。周囲ガス内の微粒子を減らすのに役立つようにフィルタが使用されてもよい。フィルタは、周囲ガスを引き込んでフィルタに通すことができるように入口開口の近傍に配置することができる。しかしながら、例示的な実施形態では、ディスプレイは、汚染物質が周囲ガス中に存在するがこれがディスプレイに悪影響を与えないように設計されてもよい。これらの実施形態において、熱交換器、マニホールド、チャネル、および、周囲ガスまたは循環ガスのための任意の他の経路は、周囲ガス中の任意の汚染物質がディスプレイの高感度部に入らないように適切にシールされるべきである。したがって、これらの例示的な実施形態において、周囲ガスのために取り込む外気は、外気が汚染物質を含む場合であっても、ディスプレイに悪影響を与えない。これは、汚染物質が外気中に存在する屋外環境または屋内環境でディスプレイが使用されるときに特に有益である。

冷却システムは連続的に延びてもよい。しかしながら、望ましい場合には、温度が所定の閾値に達した時期を検出するために、温度検出装置（図示せず）が電子ディスプレイ内に組み込まれてもよい。そのような場合、ディスプレイ内の温度が所定の値に達するときに、様々な冷却ファンが選択的に関与されてもよい。所定の閾値が選択されてもよく、また、システムは、ディスプレイを許容温度範囲内に有利に維持するように構成されてもよい。一般的なサーモスタットアセンブリを使用してこの課題を達成できる。熱電対が温度検出装置として使用されてもよい。

開示された実施形態の思想および範囲が多くのタイプのディスプレイの冷却をもたらすことは言うまでもない。一例として、限定的ではなく、実施形態は、以下の電子画像アセンブリのうちのいずれか、すなわち、ＬＣＤ（全てのタイプ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）、発光ポリマー（ＬＥＰ）、有機エレクトロルミネセンス（ＯＥＬ）、プラズマディスプレイ、および、任意の他の薄パネル電子画像アセンブリのちのいずれかと併用されてもよい。また、実施形態は、未だ発見されていないタイプを含む他のタイプのディスプレイと共に使用されてもよい。特に、システムは、フルカラーフラットパネルＯＬＥＤディスプレイと共に使用するのに良く適し得ると考えられる。例示的な実施形態は、大型（５５インチ以上）ＬＥＤバックライト付き高解像度液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を利用してもよい。本明細書中に記載される実施形態は、屋外環境に良く適するが、ディスプレイの熱安定性が危険にさらされる場合がある屋内用途（例えば、工場／工業環境、スパ、ロッカールーム）に適してもよい。

当該技術分野において良く知られるように、電子ディスプレイを縦長態様または横長態様で配置することができ、いずれも本明細書中の実施形態と共に使用され得る。循環ガスは時計回り或いは反時計回りに移動するように示される場合があるが、いずれの方向が本明細書の実施形態のうちのいずれかと共に使用されてもよい。同様に、周囲ガスは、上から下へ、下から上へ、左から右へ、右から左へ移動するように示される場合があるが、任意の配置を使用できる。更に、本出願の図が必ずしも原寸に比例していないことは言うまでもなく、また、明確にするため、および、説明目的で、幾つかの構成部品が拡大される場合がある。

好ましい実施形態を図示して説明してきたが、当業者であれば理解できるように、前述の実施形態に影響を及ぼすように多くの変形および改良がなされてもよく、これらの変形および改良は特許請求の範囲に記載される発明の範囲内に包含される。また、先に示された構成要素の多くは、変更されてもよく或いは同じ結果を与える異なる要素と置き換えられてもよく、それらの構成要素も特許請求の範囲に記載される発明の範囲内に包含される。したがって、本発明は特許請求の範囲で限定されるものである。

Claims (20)

1. 周囲ガスの入口開口と周囲ガスの出口開口と循環ガスの内部キャビティとを有するハウジング内の電子画像アセンブリを冷却するためのアセンブリであって、
   前記入口開口から周囲ガスを受け入れる熱交換器の第１の部分と、
   前記第１の部分から周囲ガスを受け入れる前記熱交換器の第２の部分と、
   前記電子画像アセンブリの背後に配置されているとともに、前記入口開口および前記出口開口と気体連通しているチャネルと、
   前記第１の部分と前記第２の部分との間に位置しているとともに、前記第１の部分と前記第２の部分と前記チャネルとに周囲ガスを通す第１のファンと、
   前記内部キャビティと前記熱交換器の第１の部分及び前記第２の部分のうちの少なくとも一方とに循環ガスを通す第２のファンと、
   を備えることを特徴とするアセンブリ。
2. 前記第１のファンは、周囲ガスを前記入口開口から引き込む請求項１に記載のアセンブリ。
3. 前記第１のファンは、周囲ガスを押して前記出口開口に通す請求項２に記載のアセンブリ。
4. 前記アセンブリは、更に、
   循環ガスの経路内に配置されている電子部品を備える請求項１に記載のアセンブリ。
5. 前記電子部品は、電力モジュールである請求項４に記載のアセンブリ。
6. 前記熱交換器の前記第１の部分及び前記第２の部分は波形層から構成されている請求項１に記載のアセンブリ。
7. 前記熱交換器の前記第１の部分及び前記第２の部分は直交流式熱交換器の第１部分及び第２部分である請求項１に記載のアセンブリ。
8. 電子ディスプレイアセンブリであって、
   周囲ガスの入口開口および出口開口を有するハウジングと、
   前記ハウジング内の電子画像アセンブリと、
   前記電子画像アセンブリの前方の透明フロントプレートと、
   前記電子画像アセンブリの背後に配置されるリアプレートと、
   熱交換器と、
   周囲ガスファンアセンブリと、
   循環ガスファンアセンブリと、
   を備えており、
   前記透明フロントプレートと前記電子画像アセンブリとの間の空間は、フロントチャネルを画成しており、
   前記リアプレートと前記電子画像アセンブリとの間の空間は、リアチャネルを画成しており、
   前記熱交換器は、前記フロントチャネルと気体連通しており、前記熱交換器は、２つの部分を備えており、前記２つの部分の各々は、第１のガス経路および第２のガス経路を有しており、前記第１のガス経路は、前記入口開口および前記出口開口と気体連通しており、前記第２のガス経路は、前記チャネルと気体連通しており、
   前記周囲ガスファンアセンブリは、前記第１のガス経路と前記リアチャネルとに周囲ガスを通すために、前記熱交換器の前記２つの部分の間に配置されており、
   前記循環ガスファンアセンブリは、前記フロントチャネルと前記第２のガス経路とに循環ガスを通すように、位置していることを特徴とする電子ディスプレイアセンブリ。
9. 前記電子ディスプレイは、更に、
   循環ガスの経路内に配置される電力モジュールを備えている請求項８に記載の電子ディスプレイアセンブリ。
10. 前記電子画像アセンブリは、液晶ディスプレイである請求項８に記載の電子ディスプレイアセンブリ。
11. 前記電子画像アセンブリは、ＯＬＥＤディスプレイである請求項８に記載の電子ディスプレイアセンブリ。
12. 前記熱交換器は、波形層を備える直交流式熱交換器である請求項８に記載の電子ディスプレイアセンブリ。
13. 前記電子ディスプレイアセンブリは、更に、
    前記チャネル内に配置されているとともに、前記電子画像アセンブリと熱連通している複数のリブを備えている請求項８に記載の電子ディスプレイアセンブリ。
14. 前記複数のリブは、金属製である請求項１３に記載の電子ディスプレイアセンブリ。
15. 前記複数のリブは、前記電子画像アセンブリと伝導性を有する熱連通状態で配置されている請求項１３に記載の電子ディスプレイアセンブリ。
16. 前記複数のリブは、長方形断面を有する請求項１３に記載の電子ディスプレイアセンブリ。
17. 熱制御される液晶ディスプレイアセンブリであって、
    周囲ガスの入口開口および出口開口を有するハウジングと、
    背面を有しているとともに、前記ハウジング内に配置されているＬＥＤバックライトと、
    前面を有しているとともに、前記ハウジング内で前記ＬＥＤバックライトの前方に配置されている液晶ディスプレイと、
    前記液晶ディスプレイの前方にある透明フロントプレートと、
    前記ＬＥＤバックライトの前記背面の背後に配置されているリアプレートと、
    前記リアプレートと前記ＬＥＤバックライトとの間に配置される複数のリブと、
    熱交換器と、
    周囲ガスファンアセンブリと、
    循環ガスファンアセンブリと、
    を備えており、
    前記透明フロントプレートと前記液晶ディスプレイとの間の空間は、フロントチャネルを画成しており、
    前記リアプレートと前記ＬＥＤバックライトと前記複数のリブとの間の空間は、複数のリアチャネルを画成しており、
    前記熱交換器は、前記フロントチャネルと気体連通している第１のガス経路と、前記入口開口および前記出口開口と気体連通している第２のガス経路と、を有しており、
    前記周囲ガスファンアセンブリは、周囲ガスを前記入口開口へ取り込んで前記第２のガス経路と前記リアチャネルとに通すとともに前記出口開口から押し出すために、前記熱交換器内に配置されており、
    前記循環ガスファンアセンブリは、前記フロントチャネルと前記第１のガス経路とに循環ガスを通すように、位置していることを特徴とする熱制御される液晶ディスプレイアセンブリ。
18. 前記液晶ディスプレイアセンブリは、更に、
    循環ガスの経路内に配置される電力モジュールを備えている請求項１７に記載の液晶ディスプレイアセンブリ。
19. 前記熱交換器は、波形層を備える直交流式熱交換器である請求項１７に記載の液晶ディスプレイアセンブリ。
20. 前記複数のリブは金属製である請求項１７に記載の液晶ディスプレイアセンブリ。

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