JP5932297B2 - Display device - Google Patents
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Description
本発明は、表示装置の放熱構造に関する。 The present invention relates to a heat dissipation structure for a display device .
バックライトを用いた表示装置では、光源の駆動回路部で発生する熱を装置外に排出するために放熱対策が講じられる。
従来の液晶表示装置は、液晶パネルの背面に直下型のバックライト装置を備え、液晶パネルの周縁部を表示面側から金属製フレームで覆っている。液晶パネルの背面側には該パネルの周縁部を支持する支持部材が設けられ、さらに箱形状に形成したバックライトケースが配置される。液晶パネルと駆動回路基板を繋ぐFPC(Flexible Printed Circuit)には、液晶パネルを駆動する液晶ドライバICが実装され、該ICが発生した熱は、外枠の金属製フレームに伝熱されて筐体内の空間に排出される。自然空気冷却式、または冷却ファン等による強制空気冷却式の放熱構造が採用される。
近年、液晶表示装置は、限られたスペースに設置する用途上の要請やデザイン性向上の要求を受けて、表示画面周囲の非表示エリアである額縁幅、つまり外装枠を正面から見た場合の枠幅を極力狭くすることが求められている。このため、金属製フレームを外装枠と兼用する構造が提案されている。一方では、液晶パネルの大型化や高精細化、液晶ドライバICの高密度化に伴い、その発熱量は増加傾向にある。よって温度上昇幅を動作保証温度内に抑えるためには更なる放熱構造の工夫が必要になる。特許文献1には、液晶ドライバICが発生した熱を、熱伝導性部材を介して、外装枠と兼用したフレームに伝熱する放熱技術が開示されている。
In a display device using a backlight, a heat dissipation measure is taken in order to discharge heat generated in the drive circuit unit of the light source to the outside of the device.
A conventional liquid crystal display device includes a direct-type backlight device on the back surface of a liquid crystal panel, and a peripheral portion of the liquid crystal panel is covered with a metal frame from the display surface side. On the back side of the liquid crystal panel, a support member for supporting the peripheral edge of the panel is provided, and a backlight case formed in a box shape is further disposed. A liquid crystal driver IC that drives the liquid crystal panel is mounted on an FPC (Flexible Printed Circuit) that connects the liquid crystal panel and the drive circuit board, and the heat generated by the IC is transferred to the metal frame of the outer frame to be inside the casing. Discharged into the space. A natural air cooling type or a forced air cooling type heat dissipation structure using a cooling fan or the like is adopted.
In recent years, liquid crystal display devices have been used in the case of viewing the frame width, which is a non-display area around the display screen, that is, the exterior frame, when viewed from the front, in response to requests for use in a limited space or improvements in design. It is required to make the frame width as narrow as possible. For this reason, a structure in which a metal frame is also used as an exterior frame has been proposed. On the other hand, the amount of heat generation tends to increase with the increase in size and definition of the liquid crystal panel and the increase in the density of the liquid crystal driver IC. Therefore, in order to keep the temperature rise within the guaranteed operating temperature, it is necessary to devise a further heat dissipation structure.
しかしながら、特許文献1に開示された従来技術のように、液晶ドライバICの熱を外装枠と兼用したフレームに伝える構成では以下の問題がある。
金属製の外装部材の温度が、規格温度値(例えば70°C)付近まで上昇した場合や、規格温度値以下であっても誤ってユーザが外装部材に触れた場合、不快感を抱く可能性があった。加えて、液晶パネルの大型化や高精細化、液晶ドライバICの高密度化に伴い、液晶ドライバICの過熱を防止するための、更なる放熱構造が必要であった。
そこで本発明の目的は、外装枠の温度上昇を抑えつつ、表示パネルの駆動回路部の過熱を防止することである。
However, as in the prior art disclosed in
If the temperature of the metal exterior member rises to around a standard temperature value (for example, 70 ° C), or if the user accidentally touches the exterior member even if the temperature is below the standard temperature value, there is a possibility of discomfort was there. In addition, along with the increase in size and definition of the liquid crystal panel and the increase in the density of the liquid crystal driver IC, a further heat dissipation structure for preventing overheating of the liquid crystal driver IC is required.
Accordingly, an object of the present invention is to prevent overheating of the drive circuit portion of the display panel while suppressing the temperature rise of the exterior frame.
上記課題を解決するために本発明に係る装置は、表示パネルと、前記表示パネルの周縁部を前面側から支持するフレームと、前記表示パネルを駆動する駆動回路と、前記表示パネルに背面から光を照射する光源を収容したケース部材と、前記表示パネルの周縁部を背面側から支持する支持部材とを備え、前記支持部材は、貫通部を有し、前記駆動回路は、前記貫通部に配置されている第1の熱伝導部材を介して前記ケース部材と結合し、かつ第2の熱伝導部材を介して前記フレームと結合していることを特徴とする。
In order to solve the above problems, an apparatus according to the present invention includes a display panel, a frame that supports a peripheral portion of the display panel from the front side, a drive circuit that drives the display panel, and light from the back side to the display panel. A case member containing a light source that irradiates the display panel, and a support member that supports the peripheral portion of the display panel from the back side. The support member has a through-hole, and the drive circuit is disposed in the through-hole. is bound to said casing member through a first heat conducting member being, and characterized in that it bound to the frame via a second heat conduction member.
本発明によれば、外装枠の温度上昇を抑えつつ、表示パネルの駆動回路部の過熱を防止することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, overheating of the drive circuit part of a display panel can be prevented, suppressing the temperature rise of an exterior frame.
以下、添付図面を参照して本発明の各実施形態を説明する。
[第1実施形態]
図1および図2を用いて本発明の第1実施形態に係る表示装置を説明する。
図1は、直下型バックライト装置を有する液晶表示装置100の部分断面図である。以下では、液晶パネル105の表示面側を上方とし、非表示面(背面)側を下方と定義して各部の位置関係を説明する。
図1には、液晶パネル105の周縁部を表示面側から支持する上フレーム106と、液晶パネル105を背面側から支持する下ホルダ107と、光源部を収容するバックライトケース(以下、BLケースという)109を示す。液晶ドライバIC101への制御信号を生成するコントロール基板102は、BLケース109の背後に配置され、液晶ドライバIC101に信号を分配する駆動回路基板103は上フレーム106と下ホルダ107との間に形成された空間に位置する。液晶パネル105と駆動回路基板103を接続するFPC104には液晶ドライバIC101が実装されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[First Embodiment]
A display device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a liquid
FIG. 1 shows an
まず、液晶パネル105の支持構造を説明すると、その周縁部を表示面側から覆う枠状のフレーム部材として上フレーム106が設けられている。液晶パネル105の周縁部はその背面から下ホルダ107によって保持されている。上フレーム106と液晶パネル105との間には弾性部材106aが配置され、液晶パネル105と下ホルダ107の間には弾性部材107aが配置されている。これらの弾性部材は、液晶パネル105に局所的な応力がかからないように液晶パネル105に近接または接触している。変形のし難さを表す物性値である弾性率に関して、弾性部材106aより弾性部材107aの方が大きい材質を用いている。これより、局所的な応力を逃がしつつ液晶パネル105の組込位置の保持や塵埃等の異物侵入を防止できる。弾性率の値としては、弾性部材106aがアスカーC硬度10から30程度であり、弾性部材107aがアスカーC硬度30から50程度である。なお、アスカーCとはSRIS0101(日本ゴム協会標準規格)に規定されたデュロメータ(スプリング式硬度計)の一つである。アスカーCで20と記載されていれば、アスカーC硬度計での測定値が20であることを示す。弾性部材106a、107aついては、経年変化によって部材の厚みが変化し難いように圧縮残留歪が3%程度の材料が用いられる。
First, the support structure of the
下ホルダ107は液晶パネル105の周縁部を下方から支持する支持部材としての役割の他に、直下型バックライト光源(以下、単に光源という)110の光学シート群108を上方から押え、駆動回路基板103を保持する機能をもつ。液晶パネル105に背面から光を照射する光源110には発光ダイオード等が使用され、光学シート群108は光を拡散させるシート部材や輝度を向上させるためのシート部材等を含む。下ホルダ107は電気的絶縁性やその断面形状を考慮して、ABS樹脂や、ABSおよびPC(ポリカーボネート)等のポリマーアロイの樹脂で形成されている。下ホルダ107の内側には、バックライト装置を構成するBLケース109が位置しており、金属製の板状材料を用いたプレス加工により略箱形状に形成される。光源110は、BLケース109の開口部を光学シート群108が閉塞して形成される空間内にてBLケース109の内底面に配置されている。BLケース109の背面には、光源110が発生した熱を液晶表示装置100の筐体内部の空間へ伝えるために放熱器111が取り付けられている。
The
本実施形態に係る液晶表示装置100にて液晶ドライバIC101は、金属製のBLケース109と熱的に接合されることによって放熱が行われる。更には、液晶ドライバIC101とBLケース109との接触熱抵抗を下げるために、熱伝導部材112を介して熱的に接合されることが好ましい。図1には、下ホルダ107に形成した貫通部107b内に熱伝導部材112を設けた例を示す。熱伝導部材112は、液晶ドライバIC101の放熱を十分に行いつつ、液晶ドライバIC101やFPC104に機械的負荷が加わらないことが好ましい。そのため、熱伝導率が1ないし6(W/m・K)程度であって、かつアスカーC硬度が10程度の柔軟性を有する材質を用いる。さらにはシロキサンを含まないアクリル系基材等の材質を使用することが好ましい。これは、電子回路への障害を引き起こす一因となる低分子シロキサンガスが発生しないようにするためである。
In the liquid
以下、液晶表示装置100の組立順序を説明する。
まず、作業者は光源110を収容したBLケース109を下にして、これに光学シート群108を載置した後、光学シート群108の熱伸縮を考慮して下ホルダ107で0.5mm程度のクリアランス(隙間)をもって挟持している。これにより、BLケース109および光学シート群108からなる略密閉構造の光拡散空間が形成される。次に作業者は光学シート群108を下にして、液晶パネル105を下ホルダ107に載置する。液晶パネル105のガラス端部から延伸したFPC104上の液晶ドライバIC101は熱伝導部材112と密着し、BLケース109に対して熱的に結合される位置関係に組み立てられる。
熱伝導部材112は、下ホルダ107にて液晶ドライバIC101と対向する貫通部107b内に配置されているので、液晶ドライバIC101が発生した熱は熱伝導部材112からBLケース109に伝わる。貫通部107bは、下ホルダ107に形成した穴部または下ホルダ107の一部を切り欠いて形成した切り欠き部である。熱伝導部材112は、金属製のBLケース109の外側面にて液晶ドライバIC101と対向する位置に両面テープ等で接着されている。
以上のように本実施形態では、熱伝導部材112を液晶ドライバIC101とBLケース109の間に設けることで、上フレーム106に伝わる熱量を減少させることができる。これにより、外装枠と兼用した上フレーム106の温度上昇を抑えつつ、液晶ドライバIC101の放熱を行える。
Hereinafter, the assembly order of the liquid
First, the operator puts the
Since the
As described above, in the present embodiment, the amount of heat transmitted to the
図2は第1実施形態の変形例を示す。図1の構成に加えて、BLケース109とは反対側の上フレーム106にも熱伝導部材201を設けている。熱伝導部材201を介して上フレーム106にも液晶ドライバIC101の熱が伝わるので、上フレーム106の温度は図1の構成に比べて上昇する。しかし、液晶ドライバIC101の上昇温度値に関しては、放熱経路が上下二つの経路となるので、熱伝達量が増加する。その結果、上昇温度値を図1の構成に比べて減少させることができる。
FIG. 2 shows a modification of the first embodiment. In addition to the configuration of FIG. 1, a
次に図3および4を用いて、本実施形態に係る表示装置を模式化した場合の熱解析の結果を説明する。
図3は、液晶表示装置400の放熱構造に係る解析モデルを断面図で示す。図3には、液晶ドライバIC401、図の上側の熱伝導部材402、上フレーム403、図の下側の熱伝導部材404、BLケース405、放熱板406、光源407を示す。また液晶表示装置400の周囲には、その大きさに対して十分に大きい放熱空間408が設けられ、熱伝導、熱対流、熱輻射を考慮した解析を行った。発熱部品として液晶ドライバIC401と複数の光源407を想定し、それぞれの発熱量を0.8(W/個)、0.17(W/個)で与えた。以上に示した構成部品については、互いの接触熱抵抗を解析上無視して結果を導出している。
Next, the results of thermal analysis when the display device according to this embodiment is schematically described will be described with reference to FIGS.
FIG. 3 is a sectional view showing an analysis model related to the heat dissipation structure of the liquid
下表1は、液晶表示装置400の熱解析を行うにあたっての解析条件値を示し、雰囲気温度(周囲温度)を25°Cとした。
下表2は、熱伝導部材を以下に示す位置にそれぞれ設けた場合の各部の温度を示す。
(I)熱伝導部材402を液晶ドライバIC401と上フレーム403との間に配置した場合(上向三角印参照)
(II)熱伝導部材404を液晶ドライバIC401とBLケース405との間に配置した場合(下向三角印参照)
(III)熱伝導部材402を液晶ドライバIC401と上フレーム403との間に配置し、かつ熱伝導部材404を液晶ドライバIC401とBLケース405との間に配置した場合(四角印参照)。
(I) When the
(II) When the
(III) When the
図4に熱解析の結果を例示する。
図4(A)は、横軸に放熱板406の拘束温度を示し、縦軸に上フレーム403の解析温度を示す。前記(II)の場合(下向三角印参照)と、前記(III)の場合(四角印参照)のグラフ線を実線で示す。比較例として、前記(I)を採用した従来構造の場合(上向三角印参照)のグラフ線を破線で示す。
図4(B)は、横軸に放熱板406の拘束温度を示し、縦軸に液晶ドライバIC401の解析温度を示す。三角印および四角印、並びに実線、破線のグラフ線の意味は図4(A)の場合と同じである。なお、グラフには示していないが、前記の表2に示した結果より、BLケース405の解析温度は放熱板406の拘束温度とほぼ等しい値が得られた。
まず、熱伝導部材の配置箇所による解析温度の違いに注目すると、図4(A)に示すように、放熱板406の拘束温度50°Cにおける上フレーム403の解析温度は、以下の通りである。
・前記(I)の場合 :56.7°C
・前記(II)の場合 :42.2°C
・前記(III)の場合:50.2°C
上フレーム403の温度は、熱伝導部材404を液晶ドライバIC401とBLケース405との間にのみ設置した場合が最も低い。これは液晶ドライバIC401の熱が殆どBLケース405に伝わる構造にしたことによる。
FIG. 4 illustrates the result of thermal analysis.
In FIG. 4A, the horizontal axis indicates the restraint temperature of the
In FIG. 4B, the horizontal axis indicates the restraint temperature of the
First, paying attention to the difference in the analysis temperature depending on the arrangement position of the heat conducting member, as shown in FIG. .
・ In the case of (I): 56.7 ° C
・ In the case of (II): 42.2 ° C
・ In the case of (III): 50.2 ° C
The temperature of the
一方、放熱板406の拘束温度50°Cにおける液晶ドライバIC401の解析温度は、以下の通りである。
・前記(I)の場合 :81.9°C
・前記(II)の場合 :78.2°C
・前記(III)の場合:64.3°C
液晶ドライバIC401の温度は、その両側にて熱伝導部材402、404をそれぞれ配置した場合が最も低い。これは液晶ドライバIC401の熱が上フレーム403とBLケース405の両方に伝わる構造にしたことによる。
以上の解析結果から、放熱板406の温度を所定値以下に保てば液晶ドライバIC401や上フレーム403の温度上昇値を従来構造に比べて低減できることが分かる。本実施形態を効果的に適用するための放熱板406の温度としては、図4の解析結果から60°C未満に保てばよいことが判明した。
第1実施形態によれば、液晶パネルの駆動回路部とBLケース部材とを熱的に結合させて当該駆動回路部からBLケース部材への伝熱経路を形成することにより、外装枠の温度上昇を抑えつつ、表示パネルの駆動回路部の過熱を防止できる。
On the other hand, the analysis temperature of the liquid
・ In the case of the above (I): 81.9 ° C
・ In the case of (II): 78.2 ° C
・ In the case of (III): 64.3 ° C
The temperature of the liquid
From the above analysis results, it can be seen that the temperature rise values of the liquid
According to the first embodiment, the temperature of the exterior frame is increased by thermally connecting the driving circuit unit of the liquid crystal panel and the BL case member to form a heat transfer path from the driving circuit unit to the BL case member. It is possible to prevent overheating of the drive circuit portion of the display panel while suppressing the above.
[第2実施形態]
次に図5を用いて本発明の第2実施形態に係る表示装置を説明する。なお、第2実施形態に係る液晶表示装置600にて、第1実施形態の場合と同様の構成要素については既に使用した符号を用いることにより、それらの詳細な説明を省略する。
液晶パネル105の背後にあるBLケース601は、光源110の光を光拡散空間で均一化させるだけでなく、液晶表示装置600の剛性を保つ役割も果たしている。金属製のBLケース601は、その周辺部がコ字状の断面形状をもつように折り返されている。つまり、側面部が図5の右方に向けて折り返された形状となっており、折り返し部601bには、液晶ドライバIC101と対向する箇所に貫通部601aが形成されている。貫通部601a内には熱伝導部材604が配置されており、該部材を介して液晶ドライバIC101と放熱器602とが結合している。放熱器602は、折り返し部601bによって形成される空間にて当該部分が下ホルダ107に密着した面とは反対側に取り付けられている。液晶ドライバIC101が発生した熱は、熱伝導部材604を介して放熱器602に伝わり、放熱器602から筐体内部の空間へ排出される。この筐体内部に放熱された空気は、自然空気冷却やファン等の強制空気冷却手段(図示せず)を用いて速やかに筐体外部へと排出される。
[Second Embodiment]
Next, a display device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the liquid
The
図4(A)および(B)の解析結果が示すように、放熱板やBLケースの温度を低下させることにより、液晶ドライバIC101や上フレーム106の温度低減効果を確認することができた。そこで、第2実施形態では、光源110の放熱については第1の放熱手段として放熱器603を使用し、液晶ドライバIC101の放熱については第2の放熱手段として放熱器602を使用している。このように、各々の発熱源に対して放熱部材を別個に設けているので、外装枠を兼用した上フレームの温度上昇を抑えつつ、液晶ドライバICの過熱を防止する放熱構造を実現できる。
As shown in the analysis results of FIGS. 4A and 4B, the temperature reduction effect of the liquid
100,200,400,600 液晶表示装置
101,401 液晶ドライバIC
105 液晶パネル
106,403 上フレーム
107 下ホルダ
107b 貫通部
109,405,601 BLケース
110,407 光源
111 放熱器
112,201,402,404,604 熱伝導部材
601a 貫通部
602,603 放熱器
100, 200, 400, 600 Liquid
105
Claims (5)
前記表示パネルの周縁部を前面側から支持するフレームと、
前記表示パネルを駆動する駆動回路と、
前記表示パネルに背面から光を照射する光源を収容したケース部材と、
前記表示パネルの周縁部を背面側から支持する支持部材と
を備え、
前記支持部材は、貫通部を有し、
前記駆動回路は、前記貫通部に配置されている第1の熱伝導部材を介して前記ケース部材と結合し、かつ第2の熱伝導部材を介して前記フレームと結合していることを特徴とする表示装置。 A display panel;
A frame that supports the peripheral edge of the display panel from the front side;
A drive circuit for driving the display panel;
A case member containing a light source for irradiating light from the back to the display panel;
A support member that supports the peripheral portion of the display panel from the back side;
The support member has a penetrating portion;
The drive circuit is coupled to the case member via a first heat conducting member disposed in the penetrating portion , and is coupled to the frame via a second heat conducting member. Display device.
前記表示パネルの周縁部を前面側から支持するフレームと、
前記表示パネルを駆動する駆動回路と、
前記表示パネルに背面から光を照射する光源を収容したケース部材と
を備え、
前記ケース部材は、当該ケース部材の周縁部に、側面側から見てコ字状の断面形状をなすように折り返された折り返し部を有し、
前記駆動回路は、熱伝導部材を介して前記折り返し部に設けられた放熱手段と結合していることを特徴とする表示装置。 A display panel;
A frame that supports the peripheral edge of the display panel from the front side;
A drive circuit for driving the display panel;
A case member containing a light source for irradiating light from the back to the display panel;
The case member has a folded portion, which is folded at the peripheral portion of the case member so as to form a U-shaped cross-sectional shape when viewed from the side surface side.
The display device, wherein the drive circuit is coupled to a heat radiating means provided in the folded portion via a heat conducting member.
前記折り返し部に設けられた第1の貫通部と、
前記支持部材に設けられた第2の貫通部と
を備え、
前記熱伝導部材は、前記第1の貫通部と前記第2の貫通部とを貫通するように配置されていることを特徴とする請求項4に記載の表示装置。 A support member for supporting the peripheral edge of the display panel from the back side;
A first penetrating portion provided in the folded portion;
A second penetrating portion provided in the support member,
The display device according to claim 4, wherein the heat conducting member is disposed so as to penetrate the first penetrating portion and the second penetrating portion.
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