JP2016507768A - ディスプレイ機器 - Google Patents

Abstract

ディスプレイ機器は、透明窓（１３）を有する液密の容器（１１）内に熱伝導液（４６）を備える。情報を表示するための正面領域を備える直視型ディスプレイパネル（１２）は、液密の容器（１１）内に、透明窓（１３）に対して情報を透明窓（１３）から見えるような位置で配置される。直視型ディスプレイパネル（１２）は熱伝導液（４６）に浸される。【選択図】図２

Description

本発明は、ディスプレイ機器、ディスプレイ機器を備えるデジタル屋外広告システム、およびディスプレイ機器を備える旅客情報システムに関する。

特許文献１は、効果的に内部のパネルの劣化を防ぐために改善された構成を有する屋外ディスプレイ機器を開示する。この屋外ディスプレイ機器は以下を含む。つまり、空気吸入口および空気吹出口を有するケーシング本体、ケーシング本体の正面および背面上の像をそれぞれ表示するケーシング本体内の第１および第２のディスプレイパネルモジュール、ケーシング本体の正面および背面にそれぞれ取り付けられ、第１および第２のディスプレイパネルモジュールを保護する透明部材、ファンを備え、空気フィルタを介して吸入口から空気をケーシング本体に吸い込み、空気を吹出口から排出する空気吸込ユニット、および第１のディスプレイモジュールおよび第２のディスプレイモジュールのうちの少なくとも１つに空気吸込ユニットから排出された空気を送風する送風ユニットを含む。

このような屋外ディスプレイ機器は、時折、空気フィルタを清浄または交換し、内部透明部材を清浄しなければならないため、定期的な維持が必要となる。屋外ディスプレイ機器の維持は、非常に費用がかかる。透明部材とディスプレイパネルとの間の空隙があると、光の反射から視認性が悪くなり、異物の混入する可能性も生じ、視野角が減少する。さらに、ファンは電力を消費し、騒音を発生させる。周囲温度がおよそ摂氏ゼロ度の場合、機器の内部には結露が生じ、特に節電するために、夜間に機器の電源が切られているときには、ディスプレイパネルガラス層には霜害も生じる。機器は継続操作または加熱までも必要とするため、電力消費量も多くなる。公共の場所では、透明部材は破壊行為を受けやすいが、厚さを増やし、透明部材を積層することによって、この損傷の危険性は低減されることもある。ガラスは費用がかかり、重く、ディスプレイ装置の光出力を顕著に弱めるため、日中の視認性が弱まる。全体的な構造はかなり大きくなる。

米国特許出願第２０１２／０２５５７２１号

本発明の目的は、以下の有利点のうち少なくとも１つを有するディスプレイ機器を提供することである。つまり、ディスプレイ機器は定期的な維持を必要とせず、あらゆる天候条件でも優れた視認性を有し、１日２４時間の電源供給を必要とせず、霜害の危険性がなく、電力消費が低く（いわゆる「グリーンな設計」）、破壊行為を受けにくく、騒音発生が少なく、大きさが比較的小さく、寿命が長く、改善された平均故障間隔および低い総保有費用を有する。

本発明の第１の態様は、請求項１に記載のディスプレイ機器を提供する。本発明の第２の態様は、請求項１２に記載の屋外広告システムを提供する。本発明の第３の態様は、請求項１３に記載のディスプレイ機器を備える旅客情報システム（ＰＩＤＳ）を提供する。有利な実施形態は添付請求項で定義する。

本発明の第１の態様によるディスプレイ機器は、直視型ディスプレイパネルが配置される液密の容器を備える。液密の容器は、直視型ディスプレイパネルが液体に浸されるように、熱伝導液で充填される。液密の容器は、透明窓を備え、利用者は透明窓を通じて直視型ディスプレイパネルの正面領域を見ることができる。直視型ディスプレイパネルの正面領域には情報が表示される。表示される情報は、利用者に伝えるべき任意の種類の情報であってよい。たとえば静止画、一連の絵、動画または任意の別の可動情報、文字、公共交通機関車両の出発および到着時間、スクロール広告、政府の一般向けメッセージまたはこれらの任意の組み合わせを含む。

請求されるディスプレイ機器は、以下の有利点のうち、少なくとも１つを提供する。

液密の容器を用いることによって、埃または湿気がシステム内に入ることを防ぐ。湿気は特に、寒い天候下で、夜間に節電のため加熱されていないハウジング内で発生する。湿気は電気部品を腐食させ、繊細なディスプレイガラス層に入り込み、霜によって重大なひび割れが生じる可能性がある。湿気は透明窓上に曇りとして現れ、このような状況下では機器は使用不能となる。

熱伝導液は、液密の容器内にある部品が発生する熱を液密の容器の１または複数の壁に伝導し、これらの壁が熱を周囲に放散する。たとえば、熱伝導液は鉱油またはシリコーン油であってもよい。ファンおよび空気吸入口および吹出口は不要であるため、非常に小型の構造を得ることができる。一実施形態では、液密の容器の１または複数の壁は高い熱伝導率を有する。たとえば、この１または複数の壁は金属でできている。１または複数の壁は内側（熱伝導液内）または外側（たとえば、周辺空気内）またはその両方に突起を有していてもよく、それによって、熱伝導液から液密の容器の周辺への熱伝達が改善される。

液体によって冷却されるバックライトは、（強制）空気冷却によるものよりも、はるかに低い温度で稼働する。この低温によって、バックライト素子の寿命が延び、またはバックライト電流を増加させて、バックライト素子を追加せずに、ディスプレイを明るくするために用いることもできる。

液体は破壊行為による攻撃、衝突および車両運動などの外部からの、衝突、衝撃、振動を吸収する。

保護透明窓は薄くてもよく、または非積層でもよい。したがって、結果的に表示される情報の輝度および視認性は、同一の電力消費量でも改善する。透明窓は反射防止面を内部に必要としない。反射防止面があると乱反射の散乱光が生じ、輝度が低減する。本発明によって窓の費用が低減し、輝度、視認性がさらに増大する。

液体は太陽からＵＶ光を吸収するため、ディスプレイを保護し、ディスプレイの寿命が長くなる。

液体は、効果的に太陽から吸収した熱を、機器の繊細な正面から冷たい側面および裏側に伝達する。強制空気冷却または新しく出現する液体冷却を用いないと、温室効果および電子製品の自己発熱によって、筐体の温度は摂氏９０度にまで達することもある。それによって、過熱が生じ、最も標準的なディスプレイパネルモジュールに対して、恒久的な損傷が生じる。

一実施形態では、液密の容器は完全に熱伝導液で充填され、空気は全く含まない。機器内に空気がないこと、筐体が密封されていることによって火花を防ぐことができ、このため本製品は石油産業およびガス産業で必要となるような防爆での利用に適している。

本発明の一実施形態では、直視型ディスプレイパネルを操作するために必要な電子回路の少なくともサブセットが、流体密封容器内に配置され、液体に浸される。ここで、液体は浸っている電子回路も冷却する。液体は非導電性であってもよい。代替的に、電子回路は、液体が非導電性でなくてもよいように密封されてもよい。このような密封は熱伝導でなければならない。電子回路を浸すことによって、電子回路の冷却には、すでに存在する直視型ディスプレイパネル用の冷却システム以外に、他の冷却システムを必要としないという有利点が生じる。また、電子回路に対しては、ファンおよび空気フィルタを追加する必要はない。

主電源操作型の機器に関する本発明の一実施形態では、電子回路は、直視型ディスプレイパネルを駆動する処理回路、およびディスプレイ処理回路のために交流主電源電圧を電源電圧に変換するための交流直流電力変換装置を備える。

バッテリ操作型の機器に関する本発明の一実施形態では、電子回路は、バッテリ、直視型機器を駆動するための処理回路、および処理回路のためにバッテリから供給される直流電圧を電源電圧に変換する直流直流電力変換装置を備える。機器が主電源またはバッテリで操作されているかに関わらず、すべての部品は液密の容器内で液体に浸っていてもよく、そのため、単一の冷却システムで十分となる。

本発明の一実施形態では、直視型ディスプレイパネルの正面領域は透明窓から離間し、液体が正面領域と透明窓との間を流れることができる。これによって、ディスプレイパネルを正面領域でも冷却することができる。

本発明の一実施形態では、液体の屈折率、透明窓の素材の屈折率および直視型ディスプレイパネルの正面領域を覆う透明素材の屈折率は一致する。一致した屈折指数は、すべての視野角の光学経路で最小限の反射しか起こらず、結果として高輝度で、改善された視認性が得られるという有利点を持つ。従来技術では、ディスプレイパネルおよび透明窓は光学的に一致した恒久的な接着剤によって結合される。この既知の技術は技術的に複雑であり、費用がかかる。既知の技術の別の欠点は、窓およびディスプレイパネルを分離することができないことであり、窓が壊れるということは、ディスプレイが壊れるということを常に意味する。本発明によって、窓（および内部の液体）を今後も現場で交換することができるため、製造費および作業費が低減する。

本発明の一実施形態では、液密の容器は、熱を液密の容器の周辺に放散するためのヒートシンク領域を備える。このようなヒートシンク領域は液密の容器の壁と一体化して形成されてもよく、または液密の容器の壁に取り付けた別個のヒートシンクであってもよい。

本発明の一実施形態では、液体ポンプを液密の容器内に配置し、液密の容器内の液体の流れを改善してもよい。

本発明の上記の態様および別の態様は以下の実施形態から明らかであり、以下の実施形態を参照して明瞭になるであろう。

本発明による第１の実施形態を概略的に示す。 本発明による第１の実施形態を概略的に示す。 本発明による第２の実施形態を概略的に示す。

異なる図で同一の符号を有する項目は、同一の特徴および同一の機能を有するか、または同一の信号であることに留意されたい。このような項目の機能および／または構造は説明されているため、発明を実施するための形態において繰り返し説明することは不要である。

図１Ａおよび図１Ｂは本発明による第１の実施形態を概略的に示す。図１Ａはモジュール４５を備えるディスプレイ機器１を示す。ディスプレイ機器は、ディスプレイパネルの画素を直視するために適した種類であり、投射システムを対象とするものではない。投射システムは、いずれにせよ、本発明の概念においては、かさばりすぎると考えられる。直視型ディスプレイパネルという用語は、したがって、利用者がディスプレイパネル上で透明窓１３を介して直接情報を見ることができることを意味する。

図１Ｂは、モジュール４５を切り離して示す。モジュール４５は、透明窓１３の付いた液密の容器１１を備える。液密の容器は熱伝導液４６で充填される。直視型ディスプレイパネル１２は液密の容器１１内に配置され、熱伝導液４６に浸される。本発明では、熱伝導液４６が直視型ディスプレイパネル１２のすべての側面にあることは必須ではない。液密の容器１１の壁は金属からできていてもよい。透明窓１３は、ガラスまたはプラスチックからできていてもよい。直視型ディスプレイパネル１２は、たとえば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、液晶モニタ（ＬＣＭ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）または有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）などの任意の適切な直視型ディスプレイ技術を用いてもよい。存在する場合は、バックライトは任意の適切な種類、たとえば、白色ＬＥＤのランプ、有色ＬＥＤのランプ、冷陰極蛍光管（ＣＣＦＬ）ランプ、または蛍光灯（ＴＬ）ランプであってよい。また、バックライトは、たとえばディスプレイパネルの側面、中央または裏側に、ディスプレイ領域に対して、任意の適切な位置に配置されてもよい。ディスプレイパネルは、反射型または透過型、またはその組み合わせであってもよい。

図１Ａでは、モジュール４５は、たとえば金属シェルなどのハウジング４９内に配置される。１で示される点線内の部分は電子情報ディスプレイと呼ばれ、以下ＥＩＤという略称でも表される。任意の支持構造２はＥＩＤを特定の位置に保持してもよい。ＥＩＤは特定の位置で所望の方向に移動可能であってもよい。ＥＩＤはたとえばビデオカメラ内などの、別の装置の一体化した部分であってもよく、または携帯装置内で保持されてもよい。ＥＩＤは、建物、シェルタ、陸上車両、海上車両、潜水艦、飛行機、大気圏外の乗り物内で用いられてもよく、または手または服で保持されてもよい。液密のモジュール４５は、直視型ディスプレイパネル１２を密封し、周辺の影響、たとえば湿気（たとえば結露）、霜、埃、爆発素材および腐食性素材（たとえば塩水、化学物質、油、爆発性のガス）から守る。

電子処理回路１４はディスプレイパネル１２を駆動する。処理回路１４は、標準ディスプレイコントローラであってもよく、または適切にプログラムされた内蔵コンピュータまたは両方の組み合わせであってもよい。電力変換装置１５は、交流主電源電圧、または外部直流電圧、または任意のバッテリ１６の直流電圧を処理回路１４が求める電源電圧に変換する。外部直流電圧は、ディスプレイ機器が用いられる車両から供給されてもよい。処理回路１４は、ディスプレイパネル１２上に表示すべき情報を生成してもよく、情報が実際に表示されるように、ディスプレイパネル１２を駆動するための駆動信号を生成してもよい。代替的に、処理回路１４は、表示すべき情報を離れた場所から、たとえばインターネットまたは任意の他の有線通信または無線通信チャネルから受信してもよい。

任意のヒートシンク４２はディスプレイ機器の裏側に配置され、冷却領域を拡大するために突起を有していてもよい。ヒートシンク４２は、ディスプレイ機器の別の壁に取り付けられてもよく、またはディスプレイ機器のディスプレイ領域以外の全側面に取り付けられてもよい。ヒートシンク４２は、ハウジング４９に取り付けられてもよく、またはハウジング４９の一体化した部分であってもよい。代替的に、ヒートシンク４２は液密の容器１１に取り付けられてもよく、または液密の容器１１の一体化した部分であってもよい。任意の日よけ構成４３によって、太陽が直接ヒートシンク４２に当たるのを防いでもよい。日よけ構成は、ヒートシンク４２の一部のみを遮蔽してもよい。日よけ構成４３は、通気孔を有していてもよい。任意には日よけ構成４３は、平行または垂直方向またはアレー状の様式で後方に延在する突起を有していてもよく、それによって、太陽が通気孔を通じてヒートシンク４２に当たるのを防ぐ。

一実施形態では、間隙４４は透明窓１３の内側とディスプレイパネル１２の正面との間に存在し、それによって熱伝導液４６は透明窓１３とディスプレイパネル１２との間に存在する。これによって、熱伝導液４６はディスプレイパネル１２の正面に沿って流れることができ、ディスプレイパネル１２の正面を冷却する。任意の熱伝導ブリッジ４８はハウジング４９の一部であってもよく、液密の容器１１からヒートシンク４２への熱伝達を改善する機能を有する。一実施形態では、熱伝導ブリッジ４８は固体金属、たとえばアルミニウムからできていてもよく、またはヒートパイプであってもよい。

任意には、ファン２０を追加して、ヒートシンク４２を冷却してもよい。任意には、タッチスクリーン２１が窓１３の正面に存在するか、または窓１３と一体化されてもよい。タッチスクリーン２１は、窓１３を完全に覆ってもよく、または窓１３の一部のみを覆ってもよい。

図２は、本発明による第２の実施形態を概略的に示す。図１Ａおよび図１Ｂと同じ符号を有する項目はさらに論じない。図２に示す実施形態と、図１Ａおよび図１Ｂに示す実施形態との違いは、第２の実施形態では、ハウジング４９が、流体密封容器１１であることである。第２の実施形態では、熱伝導液４６は図１Ａおよび図１Ｂのハウジング４９を完全に充填する。その結果として、電子回路１４、電力変換装置１５および任意のバッテリ１６も熱伝導液４６内に組み込まれる。本発明では、バッテリ１６が熱伝導液内に組み込まれることは必須ではない。組み込まれるということは、その項目の全側面が液体４６で囲まれることを示すわけではない。任意の液体ポンプ３９を備えて、流体密封容器１１内の熱伝導液４６の流れを改善してもよい。ポンプは自動温度調節スイッチまたは電子温度制御装置によって制御されてもよい。熱伝導液４６の流れは矢印４８によって示される。この流れは、熱伝導液の温度差による対流であってもよい。流れは液体ポンプ３９を追加することによって大きくなる。

本発明は、高価な維持（年間１、２回空気フィルタを洗浄すること）を必要とせずに、日光（平米あたり１０００Ｗ）に直接影響を与えることによって、過熱に対する保護を提供する。優れた冷却によって、寿命が長くなるか、または寿命を短縮せずにバックライトの電力を増大することが可能となる。

本発明は、ディスプレイを持つシステムにおいて、様々に利用することができ、その一部を以下に示す。屋外デジタル広告システム；車両内外の旅客情報システム；ＡＴＭまたは売店のディスプレイユニット；屋外の携帯ディスプレイ装置；赤外線、抵抗性、容量性などの任意の技術のタッチスクリーン；超音波機器；太陽または日光にさらされる任意のディスプレイ機器；任意の耐水性ディスプレイ機器；任意の生命維持または医療用ディスプレイ機器；任意の航空宇宙ディスプレイ機器；任意の車両ディスプレイ機器；任意の専門家用または消費者用ＡＶディスプレイ機器；任意の軍隊用ディスプレイ機器；鉄道、トラム、バスなどの任意の公共移動手段；任意の室内での適用；任意の海洋システム；任意の賭博、カジノまたは娯楽システム；任意のガソリンスタンドでの適用；任意の工業での適用；任意の携帯電話またはＰＤＡ；任意のデジタルシグナルシステム：任意の販売時点管理；任意の支払カード読み取り装置；任意のデジタルシェルフ広告システム；ディスプレイ機器を備える任意の透明画面；前述のいずれか１つに記載のディスプレイ機器を備える任意の屋外モニタシステム。本発明は、追加のファンを備える筐体を除外しない。

前述の実施形態は本発明を制限するのではなく例示するものであり、添付請求項の範囲を逸脱せずに、当業者には多くの代替的な実施形態を設計可能であろうことに留意されたい。

温度変化による熱伝導液（たとえば油）の容積変化に対応するために、キャビネットの素材は補正温度係数を有していてもよい。代替的に、膨張容積が存在してもよい。このような膨張容積は、筐体内の気体の泡（空気または窒素など）、気体（たとえば空気）で充填された熱伝導液内に浮かぶ小袋、または気体で充填され、可撓性膜によって熱伝導液から分離される容積であってもよい。代替的に、膜の代わりにピストンを用いてもよい。膨張容積は完全にキャビネットの内部または外部にあってもよく、または、一部分がキャビネットの内部にあり、一部分が外部にあってもよい。重要なことは、温度の変化にしたがって熱伝導液の容積が変化できるような任意の適切な手段が存在することである。現実的な実装では、操作温度範囲にわたって、熱伝導液の容積の２％の変化に対処できれば十分であると思われる。代替的にハウジングは、（水槽のように）上部で開口（半開口）することもでき、それによって、液体は周辺の大気（気体）に向かって膨張することもできる。

本発明はまた、光学的結合のために、狭い間隙４４のみを用いて使用されてもよい。狭い間隙４４は液体が流れて冷却することを防ぐが、屋外広告システムおよびデジタル屋外広告システムなどの屋外ディスプレイの光学性能を改善する。

ディスプレイパネルの構造によってバックライトがある場合は、この構造を液密に密封し、それによって熱伝導液が構造の光学挙動を変更しないように注意を払う必要がある。たとえば、ＬＣＤディスプレイパネルおよび従来のバックライトを備える構造では、バックライトを流体密封し、熱伝導液が、熱伝導液によって構造の光学特性の変化を生じるようなバックライトの異なる要素（たとえば拡散層）に入らないようにしなければならない。代替的に、熱伝導液を充填するように設計される、専用のバックライトを用いてもよい。

請求項中、かっこ内に記載される任意の符号は請求項を制限するものと解釈されてはならない。動詞「備える」およびその活用形の使用は、請求項で記載するものとは別の要素またはステップを除外するものではない。要素の前にある冠詞「ａ」または「ａｎ」は、その要素が複数あることを除外するものではない。本発明は、複数の異なる要素を備えるハードウェアによって、および適切にプログラムされたコンピュータによって実装されてもよい。複数の手段を列挙する装置請求項において、これらの手段のいくつかは、ハードウェアの同一の項目によって実現されることもある。ある手段が互いに異なる従属請求項で記載されているという単なる事実は、それらの手段を組み合わせて有利に用いることができないということを示すものではない。

Claims (13)

1. ディスプレイ機器であって、
   熱伝導液（４６）と、
   前記熱伝導液（４６）で充填され、透明窓（１３）を備える液密の容器（１１）と、
   直視型ディスプレイパネル（１２）であって、情報を表示するための正面領域を有し、前記透明窓（１３）に対して前記情報を前記透明窓（１３）から見えるような位置で前記液密の容器（１１）内に配置され、前記直視型ディスプレイパネル（１２）は前記熱伝導液（４６）に浸される直視型ディスプレイパネル（１２）
   を備えるディスプレイ機器。
2. 前記直視型ディスプレイパネル（１２）を操作するために電子回路（１４、１５、１６）をさらに備える、請求項１に記載のディスプレイ機器。
3. 前記電子回路（１４、１５、１６）は、前記液密の容器（１１）内に配置され、前記熱伝導液（４６）に浸される、請求項２に記載のディスプレイ機器。
4. 請求項２または３に記載のディスプレイ機器であって、前記電子回路（１４、１５、１６）は、前記直視型ディスプレイパネル（１２）を駆動する処理回路（１４）と、前記映像処理回路（１４）のために主電源電圧を電源電圧に変換するための交流直流電力変換装置（１５）とを有する、ディスプレイ機器。
5. 請求項２または３に記載のディスプレイ機器であって、前記電子回路（１４、１５、１６）は、バッテリ（１６）と、前記直視型ディスプレイパネル（１２）を駆動するための処理回路（１４）と、前記映像処理回路（１４）のために前記バッテリ（１６）の電圧または外部直流電圧を電源電圧に変換するための直流直流電力変換装置（１５）とを有する、ディスプレイ機器。
6. 前記バッテリ（１６）は前記液密の容器（１１）内に配置され、前記熱伝導液（４６）に浸される、請求項５に記載のディスプレイ機器。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載のディスプレイ機器であって、前記直視型ディスプレイパネル（１２）の前記正面領域は、前記透明窓（１３）から離間し、それによって、前記熱伝導液（４６）は前記正面領域と前記透明窓（１３）との間を流れることができる、ディスプレイ機器。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載のディスプレイ機器であって、前記熱伝導液（４６）の屈折率、前記透明窓（１３）の素材の屈折率および前記直視型ディスプレイパネル（１２）の前記正面領域を覆う透明素材の屈折率は一致している、ディスプレイ機器。
9. 前記液密の容器（１１）は、熱を前記液密の容器（１１）周辺に放散するためのヒートシンク領域（４２）を備える、請求項１に記載のディスプレイ機器。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載のディスプレイ機器であって、前記液密の容器（１１）内で前記熱伝導液（４６）の液体を流すために前記液密の容器（１１）内に配置される液体ポンプ（３９）をさらに備える、ディスプレイ機器。
11. 前記熱伝導液（４６）は非導電性である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のディスプレイ機器。
12. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載のディスプレイ機器を備える、デジタル屋外広告システム。
13. 請求項１〜１２のいずれか一項に記載のディスプレイ機器を備える、旅客情報システム。

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