(57)【要約】【課題】冷却効率を向上させることのできる冷却装置および輝度むらを防止することができる表示装置を提供する。【解決手段】表示パネル１０と、冷却部２１０と放熱部２２０との間で冷媒を循環させる冷却装置２０とを備えている。冷却部２１０は、冷媒が上部から注入されて下部から排出され、放熱部２２０は、冷媒が上部から注入されて下部から排出される。表示パネル１０は、周囲の空気の対流により上方の温度が高くなるが、冷却部２１０に冷媒が上部から注入されることにより、表示パネル１０の上方の昇温が抑制される。よって、表示パネル１０の平均温度が低くなると共に温度差が小さくなり、輝度むらの発生または寿命短縮などの熱による悪影響を防止することができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却部と放熱部との間で冷媒を循環させる冷却装置であって、
前記冷却部には前記冷媒が上部から注入されて下部から排出され、前記放熱部には前記冷媒が上部から注入されて下部から排出されることを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
表示パネルと、冷却部と放熱部との間で冷媒を循環させる冷却装置とを備えた表示装置であって、
前記冷却部には前記冷媒が上部から注入されて下部から排出され、前記放熱部には前記冷媒が上部から注入されて下部から排出されることを特徴とする表示装置。
【請求項３】
前記表示パネルは、第１電極と第２電極との間に発光層を含む層を備えた発光素子を備えたことを特徴とする請求項２記載の表示装置。
【請求項４】
前記発光層を含む層は有機層であることを特徴とする請求項３記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷却装置およびそれを用いた表示装置に係り、特に、有機発光素子のような自発光素子を用いた表示パネルの昇温抑制に好適な冷却装置およびそれを用いた表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディスプレイの大型化に伴い、比較的発熱の少ない液晶パネルを用いたディスプレイ以外では、何らかの放熱対策が必要となってきている。従来より、例えばプラズマディスプレイ（ＰＤＰ；Ｐｌａｓｍａ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｐａｎｅｌ）については、表示パネルの背面に伝熱板を設けて熱的ひずみに起因するパネル割れを防止したもの（例えば、特許文献１参照。）、フィルム状配線の中央部分の幅を端部側よりも狭くして空冷部分の通路を確保したもの（例えば、特許文献２参照。）、表示パネルの四辺に沿って風路構造部を設け、この風路構造部内にファンを配設したもの（例えば、特許文献３参照。）、表示パネルの背面に間隙を設けて放熱特性を向上させるようにしたもの（例えば、特許文献４および特許文献５参照。）、および１つのファンで表示パネルと電源部との双方を冷却するようにしたもの（例えば、特許文献６参照）などがある。これらにおいては、表示パネルの冷却方法としていずれも空冷を用いている。
【０００３】
また、同じくプラズマディスプレイに関して、表示パネルの背面に伝熱板を両面粘着シートにより貼り付け、熱伝導により表示パネルの冷却を行うようにしたものがある（例えば、特許文献７参照。）。この場合も、冷却自体は自然空冷によるものである。
【０００４】
なお、ノートブック型パーソナルコンピュータに関しては、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ  ；中央処理装置）の熱を、水冷および自然空冷により放熱するようにしたものがある（例えば、特許文献８参照。）。この場合には、表示パネルには液晶を用いているため発熱が少なく、被冷却体は局所的に高熱となるＣＰＵである。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−４０４７４号公報
【特許文献２】
特開２０００−４７５９６号公報
【特許文献３】
特開２０００−１１２３９２号公報
【特許文献４】
特開２０００−８９８６２号公報
【特許文献５】
特開２００１−２６５２３７号公報
【特許文献６】
特開平９−２２６５８号公報
【特許文献７】
特開平１１−２７２２０７号公報
【特許文献８】
特開２００２−２３２１７４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、熱による劣化の虞のある有機発光素子を用いた有機電界発光ディスプレイの場合には、上記のような自然空冷またはファンによる強制空冷によっては、十分に熱的に均一に冷却することが困難であった。そのため、輝度むらが発生し、高品質の画像が得られないという問題があった。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、冷却効率を向上させることのできる冷却装置を提供することにある。
【０００８】
また、本発明の第２の目的は、表示パネルを効率よく冷却して、輝度むらを防止することができる表示装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による冷却装置は、冷却部と放熱部との間で冷媒を循環させるものであって、冷却部には冷媒が上部から注入されて下部から排出され、放熱部には冷媒が上部から注入されて下部から排出されるものである。
【００１０】
本発明による表示装置は、表示パネルと、冷却部と放熱部との間で冷媒を循環させる冷却装置とを備えたものであって、冷却部には冷媒が上部から注入されて下部から排出され、放熱部には冷媒が上部から注入されて下部から排出されるものである。
【００１１】
本発明による冷却装置および本発明による表示装置では、冷媒が、冷却部に上部から注入されて下部から排出され、放熱部に上部から注入されて下部から排出されて循環する。よって、被冷却体である表示パネルが効率よく冷却される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施の形態に係る表示装置の概略構造を表すものである。この表示装置は、極薄型のカラーディスプレイ装置などとして用いられるものであり、例えば、表示パネル１０と、この表示パネル１０を被冷却体として冷却する冷却装置２０とを備えている。
【００１４】
表示パネル１０は、例えば、後述するような有機発光素子を備えた有機電界発光ディスプレイパネルにより構成されている。なお、表示パネル１０は、いわゆるフラットパネルディスプレイであればよく、据置き型または壁掛け型のいずれであってもよい。
【００１５】
冷却装置２０は、表示パネル１０の背面側に配設された冷却部２１０と、この冷却部２１０とは別体に設けられた放熱部２２０とを有し、冷却部２１０と放熱部２２０との間で冷媒を循環させるようになっている。
【００１６】
冷却部２１０は、例えばアルミニウム（Ａｌ）よりなる中空状の冷却部材２１１を備えており、内部を冷媒が流通するようになっている。冷媒としては、例えば水、あるいは水に凍結または蒸発を防止するための添加剤を加えたものが用いられる。冷却部材２１１には、冷媒を冷却部２１０と放熱部２２０との間で循環させる配管２３１，２３２を取り付けるための上取付部２１１Ａおよび下取付部２１１Ｂが設けられている。
【００１７】
図２は、図１に示した冷却部材２１１の内部の縦断面を表している。冷却部材２１１は、冷媒を均一に流通させるため、例えば５本の仕切り２１１Ｃによって流路２１１Ｄが形成されている。
【００１８】
なお、図１に示した冷却部２１０と表示パネル１０との間には、熱伝導シート２１２が配設され、冷却部２１０の表示パネル１０と反対側の面は、断熱シート２１３で覆われている。
【００１９】
図１に示した放熱部２２０は、冷却部材２１１と同様に構成された放熱部材２２１を備えており、内部を冷媒が流通するようになっている。放熱部材２２１には、配管２３１，２３２を取り付けるための上取付部２２１Ａおよび下取付部２２１Ｂが設けられている。
【００２０】
図３は、図１に示した放熱部材２２１の内部の縦断面を表している。冷却部材２２１は、冷媒を均一に流通させるため、例えば５本の仕切り２２１Ｃによって流路２２１Ｄが形成されている。
【００２１】
図１に示した放熱部材２２１の両面には、例えばアルミニウムよりなるフィン２２２，２２３が配設され、これらのフィン２２２，２２３の下方には、強制対流を発生させるファン２２４，２２５が上向きに配設されている。放熱部材２２１とフィン２２２，２２３との間には熱伝導シート２２６，２２７が配設されている。なお、放熱部２２０全体は、図示しない筐体により被覆されている。
【００２２】
配管２３１は、冷却部２１０の冷却部材２１１の下取付部２１１Ｂと、放熱部２２０の放熱部材２２１の上取付部２２１Ａとを接続するように取り付けられている。配管２３２は、放熱部２２０の放熱部材２２１の下取付部２２１Ｂと、冷却部２１０の冷却部材２１１の上取付部２１１Ａとを接続するように取り付けられている。これにより、冷媒は、冷却部２１０に上部から注入されて、図２の矢印に示したように冷却部材２１１の流路２１１Ｄを流通して下部から排出され、配管２３１を介して放熱部２２０に上部から注入されて、図３の矢印に示したように放熱部材２２１の流路２２１Ｄを流通して下部から排出され、配管２３２を介して再び冷却部２１０に上部から注入されるようになっている。
【００２３】
図４は、冷却部２１０と放熱部２２０とがこのように接続されている場合における温度分布のシミュレーション結果を表すものであり、図４（Ａ）は表示パネル１０の温度分布を表し、図４（Ｂ）は放熱部２２０の温度分布を表している。図４（Ａ）では、表示パネル１０の平均温度は５５℃、温度差すなわち最も高温な部分と最も低温な部分との温度の差は５℃である。
【００２４】
なお、シミュレーションの条件として、表示パネル１０の発熱条件は６００Ｗとしている。表示パネル１０の前面から空気への放熱は熱伝達率１０Ｗ／ｍ２  Ｋとし、表示パネル１０の背面側の熱は全て冷却部材２１１に伝導され冷媒により放熱部２２０に移動すると仮定し、表示パネル１０の背面側から空気への放熱は考慮していない。また、放熱部２２０から空気への放熱は熱伝達率１０Ｗ／ｍ２  Ｋとし、環境温度は２５℃としている。物性値としては、表示パネル１０は主としてガラスにより構成され、厚み２．１ｍｍ、１Ｗ／ｍＫとし、熱伝導シート２１２，２２６，２２７はそれぞれ厚み０．５ｍｍ、５Ｗ／ｍＫとしている。冷却部材２１１および放熱部材２２１はアルミニウムにより構成され、厚み１．０ｍｍ、１２０Ｗ／ｍＫとし、フィン２２２，２２３はアルミニウムにより構成され、厚み１．０ｍｍ、２３７Ｗ／ｍＫとしている。
【００２５】
図５および図６は、冷却部２１０と放熱部２２０とが図１とは異なる方法で接続されている場合において図４と同様の条件で温度分布のシミュレーションを行った結果を表すものであり、図５は、冷却部２１０と放熱部２２０とが、冷媒が冷却部２１０の下部から注入されて上部から排出され、放熱部２２０の上部から注入されて下部から排出されるように接続されている場合、図６は、冷却部２１０と放熱部２２０とが、冷媒が冷却部２１０の上部から注入されて下部から排出され、放熱部２２０の下部から注入されて上部から排出されるように接続されている場合を表している。
【００２６】
図５（Ａ）では、表示パネル１０の平均温度は５５℃、温度差は５℃である。図６（Ａ）では、表示パネル１０の平均温度は５７℃、温度差は４℃である。
【００２７】
図４ないし図６の結果を比較すると、図６（Ａ）は、温度差は図４（Ａ）および図５（Ａ）よりも１℃小さくなっているものの、表示パネル１０の平均温度は図４（Ａ）および図５（Ａ）よりも２℃高くなっており、図４および図５の接続構造の方が優れていることが分かる。
【００２８】
また、図４（Ｂ）および図５（Ｂ）では、放熱部２２０から排出される冷媒の温度が図６（Ｂ）よりも低くなっている。したがって、放熱部２２０では冷媒が上部から注入されて下部から排出されるようにすることにより、冷却効率を向上させることができることが分かる。すなわち、周囲の空気は対流により上方にいくにつれて温度が高くなっているので、冷却部２１０において温められた冷媒を放熱部２２０の上部から注入する方が、放熱部２２０内を流通している冷媒と周囲の空気との温度差を均一にすることができ、放熱部２２０における冷却効率を向上させることができる。
【００２９】
更に、図４と図５とを比較すると、表示パネル１０の平均温度および温度差の数値に関しては同等の結果となっているが、冷却部２１０の上部から冷媒を注入するようにした図４（Ａ）の温度分布では、表示パネル１０の上の方の温度が低くなっている。一般に、表示パネル１０は全面にわたり一様に発熱しているが、周囲の空気の対流に起因して上方の温度が高くなる。また、本発明者は、冷却装置２０を配設しない表示パネル１０を単独で空気中に設置した場合の自然放熱パターンのシミュレーションを行い、表示パネル１０の中心から上にいくにしたがって温度が高くなることを確認している。よって、図４のように冷媒を冷却部２１０の上部から注入することにより、表示パネル１０の上方における温度上昇を抑えることができ、表示パネル１０の温度分布をより均一にすることができることが分かる。
【００３０】
これに対して、冷却部２１０の下部から冷媒を注入するようにした図５（Ａ）の温度分布では、表示パネル１０の上の方の温度が高くなっている。よって、上述のような表示パネル１０の自然放熱特性および冷却装置２０の実装特性などを考慮すると、長時間経過した場合には輝度むらの発生、製品寿命の短縮など熱による悪影響が生じる虞がある。よって、図４の接続構成の方が図５よりも優れていることが分かる。
【００３１】
図７は、表示パネル１０の構成の一例を表している。表示パネル１０は、例えば、駆動パネル１１０と封止パネル１２０とが対向配置され、接着層１３０により全面が貼り合わされている。駆動パネル１１０は、ガラスなどの絶縁材料よりなる駆動用基板１１１の上に、赤色の光を発生する有機発光素子１１０Ｒと、緑色の光を発生する有機発光素子１１０Ｇと、青色の光を発生する有機発光素子１１０Ｂとが、順に全体としてマトリクス状に設けられている。
【００３２】
この有機発光素子１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂは、例えば、駆動用基板１１１の側から、陽極としての第１電極１１２、発光層を含む有機層１１３、および陰極としての第２電極１１４がこの順に積層されている。第２電極１１４の上には、必要に応じて、酸化シリコン（ＳｉＯ２  ）あるいは窒化シリコン（ＳｉＮ）などよりなる保護膜１１５が形成されている。
【００３３】
第１電極１１２は、反射層としての機能も兼ねており、例えば、白金（Ｐｔ），金（Ａｕ），クロム（Ｃｒ）またはタングステン（Ｗ）などの金属または合金により構成されている。
【００３４】
有機層１１３は、有機発光素子の発光色によって構成が異なっている。有機発光素子１１０Ｒ，１１０Ｂは、正孔輸送層，発光層および電子輸送層が第１電極１１２の側からこの順に積層された構造を有しており、有機発光素子１１０Ｇは、正孔輸送層および発光層が第１電極１１２の側からこの順に積層された構造を有している。正孔輸送層は、発光層への正孔注入効率を高めるためのものである。発光層は、電流の注入により光を発生するものである。電子輸送層は、発光層への電子注入効率を高めるためのものである。
【００３５】
有機発光素子１１０Ｒの正孔輸送層の構成材料としては、例えば、ビス［（Ｎ−ナフチル）−Ｎ−フェニル］ベンジジン（α−ＮＰＤ）が挙げられ、有機発光素子１１０Ｒの発光層の構成材料としては、例えば、２，５−ビス［４−［Ｎ−（４−メトキシフェニル）―Ｎ−フェニルアミノ］］スチリルベンゼン―１，４−ジカーボニトリル（ＢＳＢ）が挙げられ、有機発光素子１１０Ｒの電子輸送層の構成材料としては、例えば、８−キノリノールアルミニウム錯体（Ａｌｑ３  ）が挙げられる。
【００３６】
有機発光素子１１０Ｂの正孔輸送層の構成材料としては、例えば、α−ＮＰＤが挙げられ、有機発光素子１１０Ｂの発光層の構成材料としては、例えば、４，４−ビス（２，２−ジフェニルビニン）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）が挙げられ、有機発光素子１１０Ｂの電子輸送層の構成材料としては、例えば、Ａｌｑ３  が挙げられる。
【００３７】
有機発光素子１１０Ｇの正孔輸送層の構成材料としては、例えば、α−ＮＰＤが挙げられ、有機発光素子１１０Ｇの発光層の構成材料としては、例えば、Ａｌｑ３  にクマリン６（Ｃ６；Ｃｏｕｍａｒｉｎ６）を１体積％混合したものが挙げられる。
【００３８】
第２電極１１４は、半透過性電極により構成されており、発光層で発生した光は第２電極１１４の側から取り出されるようになっている。第２電極１１４は、例えば、銀（Ａｇ），アルミニウム（Ａｌ），マグネシウム（Ｍｇ），カルシウム（Ｃａ），ナトリウム（Ｎａ）などの金属または合金により構成されている。
【００３９】
封止パネル１２０は、駆動パネル１１０の第２電極１１４の側に位置しており、接着層１３０と共に有機発光素子１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂを封止する封止用基板１２１を有している。封止用基板１２１は、有機発光素子１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂで発生した光に対して透明なガラスなどの材料により構成されている。封止用基板１２１には、例えば、カラーフィルター１２２が設けられており、有機発光素子１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂで発生した光を取り出すと共に、有機発光素子１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂ並びにその間の配線において反射された外光を吸収し、コントラストを改善するようになっている。
【００４０】
このように本実施の形態では、冷却部２１０には冷媒が上部から注入されて下部から排出され、放熱部２２０には冷媒が上部から注入されて下部から排出されるので、冷却効率を高め、表示パネル１０の平均温度を低くすると共に温度差を小さくすることができる。よって、輝度むらを防止し、表示装置を長寿命化することができる。
【００４１】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、表示パネル１０が有機発光素子１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂを備えている場合について説明したが、表示パネル１０は、例えばプラズマディスプレイパネル、発光ダイオードパネルなど、他の自発光素子を備えたものでもよい。ただし、熱に弱い有機発光素子を備えた表示パネル１０の場合に有効である。
【００４２】
また、例えば、上記実施の形態では、冷却装置２０が表示パネル１０を冷却する場合について説明したが、被冷却体は表示パネル１０に限られない。
【００４３】
更に、例えば、上記実施の形態において説明した各部の構造あるいは材料、またはシミュレーション条件などは限定されるものではなく、他の構造あるいは材料としてもよく、または他のシミュレーション条件としてもよい。例えば、上記実施の形態では、表示パネル１０の構造を具体的に例を挙げて説明したが、これに限られるものではない。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１記載の冷却装置および請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の表示装置によれば、冷却部には冷媒が上部から注入されて下部から排出され、放熱部には冷媒が上部から注入されて下部から排出されるので、冷却効率を高めることができる。よって、表示パネルを効率よく冷却することができ、輝度むらを防止し、表示装置を長寿命化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る表示装置の概略構成を表す分解斜視図である。
【図２】図１に示した冷却部材の内部構造を表す断面図である。
【図３】図１に示した放熱部材の内部構造を表す断面図である。
【図４】図１に示した接続構成を有する表示装置における温度分布のシミュレーション結果を表し、図４（Ａ）は表示パネルの温度分布、図４（Ｂ）は放熱部の温度分布を表す温度分布図である。
【図５】図１に示した表示装置の他の接続構成例における温度分布のシミュレーション結果を表し、図５（Ａ）は表示パネルの温度分布、図５（Ｂ）は放熱部の温度分布を表す温度分布図である。
【図６】図１に示した表示装置の更に他の接続構成例における温度分布のシミュレーション結果を表し、図６（Ａ）は表示パネルの温度分布、図６（Ｂ）は放熱部の温度分布を表す温度分布図である。
【図７】図１に示した表示パネルの概略構成を表す断面図である。
【符号の説明】
１０…表示パネル、２０…冷却装置、１１０…駆動パネル、１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂ…有機発光素子、１１１…駆動用基板、１１２…第１電極、１１３…有機層、１１４…第２電極、１２０…封止パネル、１２１…封止用基板、１２２…カラーフィルター、１３０…接着層、２１０…冷却部、２１１…冷却部材、２１１Ａ，２２１Ａ…上取付部、２１１Ｂ，２２１Ｂ…下取付部、２１２，２２６，２２７…熱伝導シート、２１３…断熱シート、２２０…放熱部、２２１…放熱部材、２２２，２２３…フィン、２２４，２２５…ファン，２３１，２３２…配管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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