(57)【要約】【課題】大型化する表示パネルの発熱に対し、効率の良い冷却を簡素な構造によって実現する平面型表示機器を提供すること。【解決手段】シャーシ部材５は、上下方向に複数のシャーシ片５１，５２，５３に分割して表示パネル３からの発熱を受熱し、各シャーシ片内において熱拡散し通風する空気中に放熱する。表示パネルの高温部ａからの発熱はシャーシ片の中で下部側に配置するシャーシ片５１によって受熱される形状とし、熱拡散後の温度状態は、下部側に配置するシャーシ片が５１上部側に配置するシャーシ片５３よりも高温になるように構成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示パネルの発熱をシャーシ部材によって放熱する平面型表示機器において、
前記シャーシ部材は、上下方向に複数のシャーシ片に分割して前記表示パネルに高熱伝導性の粘着部材にて固着し、前記表示パネルの発熱を受熱して前記各シャーシ片内において熱拡散し、通風する空気中に放熱する構造であって、
前記表示パネルの高温部からの発熱は前記複数のシャーシ片のうちで下部側に配置するシャーシ片によって受熱される形状とし、前記各シャーシ片における熱拡散後の温度状態は、下部側に配置するシャーシ片が上部側に配置するシャーシ片よりも高温になるように構成したことを特徴とする平面型表示機器。
【請求項２】
請求項１に記載の平面型表示機器において、
前記各シャーシ片の形状は、略凸形状と略凹形状の組合わせを含む積み木細工状に分割され、該各シャーシ片の境界には所定の隙間を設けて配置したことを特徴とする平面型表示機器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の平面型表示機器において、
前記シャーシ部材に載置される回路基板と、
該回路基板から前記表示パネルに接続されるフレキシブルプリント配線基板を有し、
前記シャーシ部材は、少なくとも、前記フレキシブルプリント配線基板の接続延在方向と直交する方向に分割されたことを特徴とする平面型表示機器。
【請求項４】
表示パネルの発熱をシャーシ部材によって放熱する平面型表示機器の製造方法において、
前記表示パネルのサイズに合わせて、前記シャーシ部材を複数のシャーシ片に分割し、
前記表示パネルの高温部からの発熱を下部側に位置するシャーシ片にて受熱するように配置し、
前記各シャーシ片を前記表示パネルに高熱伝導性の粘着部材にて固着するものであって、
前記表示パネルのサイズが異なる平面型表示機器の場合、それらの機器に用いる前記シャーシ片について少なくとも一部のシャーシ片を互いに共通の形状とすることを特徴とする平面型表示機器の製造方法。
【請求項５】
表示パネルの発熱をシャーシ部材によって放熱する平面型表示機器の製造方法において、
前記表示パネルのサイズに合わせて、前記シャーシ部材を複数のシャーシ片に分割し、
前記表示パネルの高温部からの発熱を下部側に位置するシャーシ片にて受熱するように配置し、
前記各シャーシ片を前記表示パネルに高熱伝導性の粘着部材にて固着するものであって、
前記分割したシャーシ片を固着位置関係を保ちながら保持部材にて仮接合し、一体にして固着作業することを特徴とする平面型表示機器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマディスプレイ装置などの平面型表示機器に係わり、表示パネルの発熱を冷却するに適するシャーシ構造を有した平面型表示機器及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報の表示機器の需要は、地上波ディジタル放送への移行等を背景に大画面の平面型表示機器に大きくシフトしている。この平面型表示機器の１つにプラズマディスプレイ装置がある。プラズマディスプレイ装置は、放電する素子をセル状に配置し、二枚のガラス基板を張り合わせて封止し、この放電素子を封止空間で放電させて、ガラス基板上の蛍光体を発光して画像を表示させるものであり、プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと称す）は、この放電時に発熱することになる。ＰＤＰの発熱による温度上昇は、蛍光体の発光輝度を変化させることから画質の劣化となるだけではなく、ガラス基板の局部的な温度分布によってガラス基板の破損を招くこともある。このため、ＰＤＰにおいて発生した熱は、粘着性高熱伝導性シート等を介して熱伝導性の良い金属製シャーシ部材に熱伝達させ、空気中に放熱する構成としている。また、シャーシ部材は、ＰＤＰのガラス基板背面側で粘着性高熱伝導シート等によって固着されるが、ＰＤＰの放熱のみならず、ＰＤＰの強度的な補強、及びＰＤＰを駆動、操作する回路基板をＰＤＰの固着平面側と反対の平面側において保持する部材としての役目を担っている。
【０００３】
プラズマディスプレイ装置における温度上昇の問題に対し、次のような技術が開示されている。特許文献１に記載されているプラズマディスプレイ装置は、ＰＤＰの面内での温度むらを低減し、表示される画像の特性や画像表示装置としての寿命に対する悪影響を抑制することを目的として、ＰＤＰの背面側に略密着するように設けた熱伝導性シートと空隙を隔てて回路基板を背面側に支持したフレームシャーシを配置している。
【０００４】
特許文献２に記載されているプラズマディスプレイ装置は、熱伝導部材に対するＰＤＰとシャーシベースの結合構造を改善して、熱変形されたＰＤＰを熱伝導部材に均一に密着させることができるようにするために、ＰＤＰと熱伝導部材を固定する第１の接着層、及び熱伝導部材とシャーシベースを固定する第２の接着層において、第１の接着層の結合力を第２の接着層の結合力より大きい構造としている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３９０７２号公報
【特許文献２】特開２００６−１１９５９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
プラズマディスプレイ装置において、ＰＤＰが放電時に発生する熱は、表示される画像の内容や放電素子の配列位置等の関係によって温度分布を有し、効率の良い冷却を行う上で課題となる。
【０００７】
図３は、従来の平面型表示機器におけるシャーシ部材の伝熱状態を示す図である。図３（ａ）はシャーシ部材における発熱状態を示し、ＰＤＰ３からの発熱は、ほぼ中央部分が高温状態となりやすい。すなわち、楕円の等高線で示すように、中央部分が高温部ａで周辺部分が低温部ｅの分布になる。ＰＤＰ３からの発熱は、高熱伝導性粘着部材４を介してシャーシ部材５に熱伝達される。シャーシ部材５内では矢印１００で示すように放射状に熱拡散し、全面領域で均一な温度分布になろうとする。図３（ｂ）はシャーシ部材の放熱状態を示し、シャーシ部材５内で拡散された熱は、シャーシ面を下方部から上方部へ通風する冷却風２００にて熱伝達され放熱される。その際、下方部でシャーシ部材から熱伝達を行った空気は、上方部では熱伝達の飽和状態に近づくことになって熱伝達熱効率が低下する。その結果、シャーシ部材の放熱後の温度分布は、上端部が高温部ａで下端部が低温部ｅの温度分布になる。この傾向は、ＰＤＰの大型化、高輝度化、高精細化などに伴う発熱量の増大によって顕著であり、このような温度分布の発生は、放熱動作の効率を悪化させ、ＰＤＰの信頼性を損ねる恐れがある。
【０００８】
さらには、大型化されたシャーシ部材の絶対的な温度上昇は、ＰＤＰとシャーシ部材との熱膨張率の差によって、双方の部材間における歪み量の差を拡大させることになる。このことは、ＰＤＰを強度的に補強するために接合されたシャーシ部材が、熱膨張の変位によって、逆にＰＤＰに応力を付与することになり、放電素子の性能劣化や破損への要因となる。
【０００９】
前記特許文献１，２では、上記したＰＤＰ内の発熱分布、及び冷却風の通風により発生する温度分布については何ら考慮されていない。また、前記特許文献１，２では次の問題点を有する。
【００１０】
特許文献１に記載されるプラズマディスプレイ装置は、シャーシ部材とＰＤＰを離間して配置するため、回路部品の発熱をＰＤＰに影響させることを回避できるメリットを有する。しかし、ＰＤＰの発熱を熱伝導性シートから放熱して冷却するには、熱伝導性シートは従来のフレームシャーシに勝る熱伝導性能を必要とし、高価な熱伝導性シートを設けることでコスト高になる。
【００１１】
特許文献２に記載されるプラズマディスプレイ装置は、発熱体であるＰＤＰの変形に関わらず、第１の接着層の結合力によって熱伝導部材をＰＤＰ側に固着維持させて、ＰＤＰからの発熱を放熱させようとするものである。しかしながら、第２の接着層がシャーシベースと離間することによってシャーシベースへの熱伝達が損なわれる。シャーシベースによる放熱性よりも、熱伝導部材の放熱性が優れる場合には問題がないが、この放熱性を得るためには、特許文献１と同様にコスト高となる。さらには、シャーシベースの放熱性を期待しないならば、第２の接着層は割愛できるものである。
【００１２】
本発明の目的は、表示パネルの発熱に対し、効率の良い冷却を簡素な構造によって実現する平面型表示機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明は、表示パネルの発熱をシャーシ部材によって放熱する平面型表示機器において、シャーシ部材は、上下方向に複数のシャーシ片に分割して表示パネルに高熱伝導性の粘着部材にて固着し、表示パネルの発熱を受熱して各シャーシ片内において熱拡散し、通風する空気中に放熱する構造である。その際、表示パネルの高温部からの発熱は複数のシャーシ片のうちで下部側に配置するシャーシ片によって受熱される形状とし、各シャーシ片における熱拡散後の温度状態は、下部側に配置するシャーシ片が上部側に配置するシャーシ片よりも高温になるように構成した。
【００１４】
また、本発明は、表示パネルの発熱をシャーシ部材によって放熱する平面型表示機器の製造方法において、表示パネルのサイズに合わせてシャーシ部材を複数のシャーシ片に分割し、表示パネルの高温部からの発熱を下部側に位置するシャーシ片にて受熱するように配置し、各シャーシ片を表示パネルに高熱伝導性の粘着部材にて固着するものである。そして、表示パネルのサイズが異なる平面型表示機器の場合、それらの機器に用いるシャーシ片について少なくとも一部のシャーシ片を互いに共通の形状とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、表示パネルの発熱に対し、効率の良い冷却を簡素な構造によって実現し、平面型表示装置の性能と信頼性を向上させる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明による平面型表示機器の一実施例の構成を概念的に示す図である。（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図であり、説明の便宜上、表示パネル（ＰＤＰ）等の構成部品の一部は透過して示す。平面型表示機器１は、筐体２の内部に自発光型の表示パネル（ＰＤＰ）３を有している。表示パネル３は、放電セル層を前面ガラス基板と背面ガラス基板とで挟持した構成である。表示パネル３の背面ガラス基板側には、高熱伝導性の両面接着テープあるいは接着剤等の粘着部材４によって、シャーシ部材５を固着している。さらにシャーシ部材５の背面側の後方には、支持部材６によって複数の回路基板７を搭載し、回路基板７には表示パネル３を駆動する回路部品及び平面型表示機器１を操作する回路部品を載置する。
【００１７】
ここにシャーシ部材５は、伝導性の良いアルミニウム等の金属材であり、表示パネル３からの発熱を受熱し、部材内で熱拡散して空気中に放熱する。その際、自然対流として下方から上方へ向う冷却風により放熱する構成としている。また回路基板７には、表示パネル３との電気的接続を行うための複数個のコネクタ８を有する。複数個のコネクタ８と表示パネル３から引き出された電極は、複数個のフレキシブルプリント配線基板９で電気的に接続される。
【００１８】
ここで、本実施例におけるシャーシ部材５の構造を詳細に説明する。シャーシ部材５は、表示パネル３の全面に略等しい平面において、複数個に分割した状態で固着する。図１では、３個のシャーシ部材（シャーシ片）５１，５２，５３に分割している。それらの形状は、表示パネル３の横方向（Ｘ方向）に略等しい長さで、表示パネル３の縦方向（Ｙ方向）に３分割している。ただし、各シャーシ片の形状は、単純な矩形状ではなく、凸形状と凹形状（またはＨ形状）の組合わせを含む積み木細工状に分割する。すなわち、下段のシャーシ片５１は表示パネル中央部を含むような略凸形状とし、中段のシャーシ片５２は表示パネル中央部を避けるような略Ｈ形状としている。また上段のシャーシ片５３は、表示パネル中央部に向う略逆凸形状としている。これらのシャーシ片の形状は、後述するように、表示パネルの発熱分布と冷却風の方向に基づいて決定したもので、また、シャーシ部材５の分割数は、３分割に限定されるものではない。
【００１９】
図２は、図１の平面型表示機器の冷却動作を説明する図である。（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図で、シャーシ部材５及び表示パネル３の部分を取り出して示す。表示パネル３の発熱状態は、楕円の等高線で示すように、中央部分が高温部ａとなり、周辺部分が低温部ｅとなるのが一般的な傾向である。
【００２０】
本実施例のシャーシ部材５は、図１に示したように３個のシャーシ片５１，５２，５３に分割している。表示パネル３の放電素子からの発熱は、熱伝導性の粘着部材４を介して各々のシャーシ片５１，５２，５３で受熱する。そして、各々のシャーシ片５１，５２，５３内で熱拡散するが、拡散方向は分割形状により規制されることから、各々のシャーシ片５の温度上昇は分割形状に依存して異なることになる。
【００２１】
ここで、分割したシャーシ部材５における伝熱について説明する。まず、表示パネル３の中央部に生じる高温部ａの熱は、高温部ａに対向する下段のシャーシ片５１で受熱し、シャーシ片５１の内部で矢印１０１で示すように下方の低温部ｅに向けて熱拡散する。なぜなら、中段のシャーシ片５２とは伝熱経路が分断されており、上方へは熱伝導できず熱拡散できないからである。その結果、シャーシ片５１は温度Ｔ１になる。これに対し中段のシャーシ片５２では、中温部ｂの熱を熱伝達して受熱し、矢印１０２で示すように横方向に熱伝導によって熱拡散して温度Ｔ２となる。また、上段のシャーシ片５３では、中温部ｃの熱を熱伝達して受熱し、矢印１０３で示すように上方に熱伝導によって熱拡散して温度Ｔ３になる。それぞれのシャーシ片５１，５２，５３において熱源の最高温度が異なる結果、各シャーシ片５１，５２，５３での熱拡散された後の温度状態は異なり、Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３の関係になる。
【００２２】
次に、シャーシ部材５に対して空気が自然対流することによる放熱動作について説明する。図３で示したように従来のシャーシ部材５の連続一体構造では、表示パネルからの熱が全平面に拡散され、シャーシ部材全面でほぼ均一な温度状態になる。そして、シャーシ部材から空気への熱伝達により加熱された空気が下方から上方に向かって自然対流することになる。空気における所定の熱を伝達することの可能な速度境界層は、下端側では薄く熱伝達効率が高いが、上端側ほど厚くなり熱伝達効率が悪くなる。すなわち、上端側では空気への熱伝達が飽和状態になることから、シャーシ部材の上端側での放熱が不十分で、高温部が残存することになる。
【００２３】
これに対し本実施例においては、図２のように、シャーシ部材５を自然対流による通風２００の方向に分割している。そしてシャーシ片の分割形状に基づき熱拡散を規制することで、表示パネル３からの発熱によるシャーシ片５１，５２，５３の温度状態は、下端側ほど高い状態を作っている（Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３）。このように、温度の高い領域（Ｔ１）をシャーシ部材の下端部に形成し、一方下端部は空気の速度境界層が薄く熱伝達効率が高いことから、下端部のシャーシ片５１にて効率よく放熱を行うことができる。すなわち、表示パネル３の高温部ａの発熱に対し最も効率の良い経路で冷却することができる。
【００２４】
一方、下端部のシャーシ片５１から吸熱した空気は、上方へ自然対流し、引き続きシャーシ片５２及びシャーシ片５３から吸熱することになるが、上端側に行くほど熱伝達効率は低下することになる。しかし、シャーシ片５２及びシャーシ片５３の温度状態は上端側ほど低くしてあるので（Ｔ３＜Ｔ２＜Ｔ１）、所望の温度まで冷却させるのに要する放熱（熱伝達）量は少なくて良い。よって、シャーシ部材３の上端部に高温部が残存することがない。これらの結果、シャーシ部材５全体を均一な温度に効率良く冷却することができる。
【００２５】
さらには、シャーシ部材５が分割されていることから、各シャーシ片５１，５２，５３において、各々の速度境界層を独自に構成し、自然対流における上流側のシャーシ片５１（５２）の速度境界層と、下流側のシャーシ片５２（５３）の速度境界層とを混合して新たな速度境界層を形成することができる。その結果、シャーシ片５２及びシャーシ片５３の熱伝達効率を改善させ、表示パネル３の冷却効率をより向上させることができる。
【００２６】
上記実施例では、自然対流による放熱の場合を述べたが、冷却ファン等により空気を強制的に通風する場合にも同様に適用できる。その場合にも、表示パネル３の発熱状態と冷却風の方向に合わせて、シャーシ部材の分割形状や分割形態を適宜決定すれば良い。
【００２７】
このように本実施例によれば、表示パネルの発熱に対し、効率の良い冷却を簡素な構造によって実現する平面型表示機器を提供することができる。
【００２８】
次に、シャーシ部材５を分割することによる機械強度的な効果について説明する。図１に示すように、シャーシ部材５には複数の回路基板７が載置され、各回路基板７からはコネクタ８を介してフレキシブルプリント配線基板９にて表示パネル３の電極に接続されている。フレキシブルプリント配線基板９は、表示パネル３の外周位置にて奥行き方向（Ｚ方向）に延在して取り付けられる。
【００２９】
表示パネル３にて放電表示を行うと、その発熱により熱接続されたシャーシ部材５が温度上昇することは前述した通りである。そのとき、表示パネル３とシャーシ部材とに熱膨張の差があると、バイメタル現象により表示パネル及びシャーシ部材に反り（歪み）が発生し、極端な場合パネルが破損する問題がある。また、表示パネル及びシャーシ部材の反りは、フレキシブルプリント配線基板９に対し接続位置のＸ方向またはＹ方向の変形をもたらし、コネクタ８の脱落や破損を生じる問題がある。これに対し本実施例のようにシャーシ部材５を分割することは、これらの問題を緩和させる効果がある。
【００３０】
ここで、表示パネル３とシャーシ部材５の熱膨張差の問題について説明する。表示パネル３の代表的な基板材であるガラスの熱線膨張率は約８．５×１０−６／Ｋであり、シャーシ部材５の代表的な材料であるアルミニウムの熱線膨張率は約２３．０×１０−６／Ｋであることから、双方の部材は温度上昇における伸び量が異なる。その結果、表示パネル３とシャーシ部材５とは、表示パネル３側が凹状となるような反りが発生する。また、双方の部材に接合されているフレキシブルプリント配線９の接続両端の設定位置は、反りの発生に伴い、常温時の設定位置から変位することになる。ここでフレキシブルプリント配線基板９は、表示パネル３と回路基板７上のコネクタ８との間を湾曲状に伸延して接続しているので、フレキシブルプリント配線基板９の接続の延在方向（Ｚ方向）への変位に対しては湾曲変形により吸収できるので問題はない。しかし、接続方向と直交する方向（Ｘ方向またはＹ方向）への変位に対しては、フレキシブルプリント配線基板９の湾曲変形では吸収できず、コネクタ８からの脱落や破損を生じる恐れがある。
【００３１】
しかしながら、本実施例のようにシャーシ部材５を小面積のシャーシ片に分割することによって、この反り量（歪み量）を低減することができる。また、フレキシブルプリント配線９の接続位置の変位も低減し、コネクタが脱落する問題もなくなる。
【００３２】
このように本実施例によれば、発熱による表示パネルとシャーシ部材との熱膨張率の違いによって生じる構成部品の変形や歪みを低減して、平面型表示装置の信頼性を向上できる。
【００３３】
なお、分割されたシャーシ部材５は、常温時に各シャーシ片５１，５２，５３が隙間Ｄを有するように配置して表示パネル３に固着している。固着する粘着部材４は粘性を有するので、各シャーシ片は、温度上昇とともに四方に膨張して、隣接するシャーシ片の端部が衝突して剥離等の事故を生じる恐れがある。これを回避するため、常温時の隙間Ｄは、シャーシ部材と表示パネルの熱膨張差よりも大きい寸法とするのが良い。また隙間Ｄは、シャーシ片のサイズにも依存する。シャーシ片が小さい（シャーシ部材５の分割数が多い）ほど、熱膨張差は小さくなることから、隙間Ｄを小さくできる。
【００３４】
次に、本実施例のように分割したシャーシ部材を用いた平面型表示機器の製造方法について説明する。
平面型表示機器１の大型化に伴い、表示パネル３を固着するシャーシ部材５も大型化する。シャーシ部材５の大型化は、シャーシ部材５の生産設備の大型化や、組み立て時の作業性の低下等、コスト高の原因となる。これに対して、大画面用のシャーシ部材５を分割して構成することにより、小形の生産設備によって対応できることになる。
【００３５】
シャーシ部材５の分割数を多くすることは、部品の管理や、表示パネル３への固着作業性の観点では好ましい方向ではない。この場合、分割したシャーシ片５２，５２，５３を表示パネル３への固着位置関係を保ちながら、保持テープ等の保持部材によって仮接合し、一体にして管理することで製造時（固着時）の作業性を改善できる。
【００３６】
このシャーシ部材５を分割する方法は、表示パネル３の大きさが異なる平面型表示機器の製造に当っても、コスト増を抑制しながら容易に対応できるものである。
図４は、表示パネル３のサイズが異なる２つの平面型表示機器に対応するシャーシ部材５の分割法の一実施例を示した図である。（ａ）は小さな表示パネル３ａの場合で、シャーシ部材５ａは、分割したシャーシ片５１ａ，５２ａ，５３ａで構成する。一方（ｂ）は大きな表示パネル３ｂの場合で、前記表示パネル３ａで用いたシャーシ部材５ａの一部を共通に用いる。すなわち、シャーシ片５１ｂ，５３ｂは前記シャーシ片５１ａ，５３ａと共通であり、これに新たにシャーシ片５２ｂと５４ｂを追加して積み木細工様に組合せて構成する。このように構成することで、画面サイズの異なる複数の平面型表示機器に対しての部品の共通化を図り、製造を容易にするものである。
【００３７】
以上のように、本実施例によれば、生産性及び信頼性の高い大画面の平面型表示機器の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明による平面型表示機器の一実施例の構成を概念的に示す図。
【図２】本実施例の平面型表示機器の冷却動作を説明する図。
【図３】従来の平面型表示機器におけるシャーシ部材の伝熱状態を示す図。
【図４】表示パネルの大きさが異なる場合のシャーシ部材の分割例を示す図。
【符号の説明】
【００３９】
１…平面型表示機器
２…筐体
３…表示パネル（ＰＤＰ）
４…高熱伝導性粘着部材
５，５１，５２，５３…シャーシ部材（シャーシ片）
６…支持部材
７…回路基板
８…コネクタ
９…フレキシブルプリント配線基板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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