(57)【要約】【課題】外部筐体内の温度上昇を抑制し、表示品位および信頼性が向上した表示装置を提供することにある。【解決手段】表示装置は、表示面を有した前面基板１１およびこの前面基板に対向配置された背面基板１２を備えた外囲器１０と、背面基板の外面側に固定され、外囲器を補強する補強フレーム３０と、前面基板に対向した表示窓８６を有し、外囲器および補強フレームを覆った外部筐体８０と、を有している。外部筐体には、この外部筐体内を冷却するペルチェ素子７６が設けられている。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示面を有した第１基板およびこの第１基板に対向配置された第２基板を備えた外囲器と、
前記第２基板の外面側に固定され、前記外囲器を補強する補強フレームと、
前記第１基板に対向した表示窓を有し、前記外囲器および補強フレームを覆った外部筐体と、
前記外部筐体に設けられ、前記外部筐体内を冷却するペルチェ素子と、
を備えた表示装置。
【請求項２】
前記ペルチェ素子は前記外部筐体内に設けられている請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記外部筐体の少なくとも一部は外気を流通可能な流通路を有した中空の外壁部を有し、前記ペルチェ素子は、前記流通路内に設けられている請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記外壁部は、前記補強フレームを覆って設けられているとともに、鉛直方向に延びた流通路を含んでいる請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記外部筐体に取り付けられ前記表示窓を閉塞しているとともに前記第１基板に対向した透明な前面パネルと、前記前面パネルと前記第１基板との間に、これら前面パネルおよび第１基板に接触して設けられ、前記第１基板の熱を前記前面パネル側へ伝える透明な伝熱部材と、を備えている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項６】
前記伝熱部材は、前記第１基板の全面と対向して設けられている請求項５に記載の表示装置。
【請求項７】
前記第１基板の内面に設けられた蛍光体スクリーンと、前記外囲器内に設けられ前記蛍光体スクリーンを励起する複数の電子放出素子と、を備えている請求項１ないし６のいずれか１項に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は表示装置に係り、特に、外部筐体を備えた平面型の表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、軽量、薄型の表示装置として様々な平面型の表示装置が開発されている。このような表示装置には、液晶の配向を利用して光の強弱を制御する液晶ディスプレイ（以下、ＬＣＤと称する）、プラズマ放電の紫外線により蛍光体を発光させるプラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと称する）、電界放出型電子放出素子の電子ビームにより蛍光体を発光させるフィールドエミッションディスプレイ（以下、ＦＥＤと称する）、表面伝導型電子放出素子の電子ビームにより蛍光体を発光させる表面伝導型電子放出ディスプレイ（以下、ＳＥＤと称する）などがある。
【０００３】
例えばＦＥＤやＳＥＤでは、一般に、表示パネルと、表示パネルの裏面側に設けられた補強フレームと、表示パネルおよび補強フレームを覆った外部筐体と、を備えている。表示パネルを駆動する駆動回路、電源等は補強フレームに取り付けられ外部筐体内に収納されている。
【０００４】
表示パネルは、所定の隙間を置いて対向配置された前面基板および背面基板を有し、これらの基板は周辺部同士を互いに接合することにより内部が真空の外囲器を構成している。前面基板の内面には蛍光体層が形成され、背面基板の内面には、蛍光体を励起する複数の電子源が設けられている。  
外部筐体は、表示パネルに対向した表示窓を有している。この表示窓には、透明なカバーガラス、光学フィルタ等が設けられ、表示パネルの前面基板と隙間を置いて対向している（例えば、特許文献１および特許文献２）。
【特許文献１】特開２００３−２２０２７号公報
【特許文献２】特開２００３−３０９２７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した表示装置において、外部筐体内に配設された駆動回路、電源等は動作により熱を発生し、この熱により外部筐体内が温度上昇する。そのため、熱による電子部品の性能劣化、損傷等を防止する必要がある。また、表示パネルの動作時、前面基板の温度が上昇する。表示パネルが外部筐体内に配設されている場合、前面基板の熱が放熱されにくい。そのため、前面基板と背面基板との温度差が大きくなり、表示パネルに過大な熱応力が発生する要因となる。このような熱応力は、表示パネルに変形、損傷を与えるため、表示装置の信頼性を図る上で望ましくない。
【０００６】
外部筐体内部を冷却する方法として、外部筐体に外気を取り込むための複数の通気孔を設けることが考えられる。しかしながら、この場合、通気孔を通して塵、埃等が外部筐体内に侵入して表示パネルの表示面に付着し、表示品位を低下させる要因となる。また、侵入した塵、埃等が駆動回路を構成する電子部品に付着し、動作の信頼性を低下させるおそれもある。
【０００７】
この発明は、以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、外部筐体内の温度上昇を抑制し、表示品位および信頼性が向上した表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の態様に係る表示装置は、表示面を有した第１基板およびこの第１基板に対向配置された第２基板を備えた外囲器と、前記第２基板の外面側に固定され、前記外囲器を補強する補強フレームと、前記第１基板に対向した表示窓を有し、前記外囲器および補強フレームを覆った外部筐体と、前記外部筐体に設けられ、前記外部筐体内を冷却するペルチェ素子と、を備えている。
【０００９】
この発明の他の態様に係る表示装置は、外部筐体に取り付けられ前記表示窓を閉塞しているとともに前記第１基板に対向した透明な前面パネルと、前記前面パネルと前記第１基板との間に、これら前面パネルおよび第１基板に接触して設けられ、前記第１基板の熱を前記第１基板側へ伝える透明な伝熱部材と、を備えている。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、外部筐体内の温度上昇を抑制し、表示品位および信頼性が向上した表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら、本発明の第１の実施形態に係る表示装置について詳細に説明する。  
図１は表示装置の外観を示し、図２は表示装置の内部構造を示している。図１および図２に示すように、表示装置は、偏平な矩形箱状の外部筐体８０を備えている。この外部筐体８０および内部に配設された後述の表示パネルは、一対の脚部８２を介してベース部８４に支持されている。これにより、外部筐体８０はほぼ垂直に立設した状態で支持されている。外部筐体８０の前面には矩形状の表示窓８６が形成されている。この表示窓８６は、例えば、ガラス板からなる透明な矩形状の前面パネル８８により閉塞されている。これにより、外部筐体８０内部はほぼ気密に維持されている。
【００１２】
外部筐体８０内には、偏平な矩形状の表示パネル８が収納され前面パネル８８と対向して位置している。図３および図４は、表示パネル８の外観および内部構造を示し、図５は表示パネルの裏面側に設けられた補強フレームおよび駆動回路部を示している。
【００１３】
図２ないし図４に示すように、表示パネル８はＳＥＤとして構成されている。すなわち、表示パネル８は、絶縁基板としてそれぞれ矩形状のガラス基板からなる前面基板１１、および背面基板１２を備え、これらの基板は１〜２ｍｍの隙間を置いて対向配置されている。第１基板としての前面基板１１、および第２基板としての背面基板１２は、矩形の枠状部材１３を介して周縁部同士が接合され、内部が真空状態に維持された偏平な矩形状の外囲器１０を構成している。前面基板１１の内面周縁部と枠状部材１３との間、および背面基板１２の内面周縁部と枠状部材１３との間は、例えば、インジウムあるいはインジウム合金等の低融点金属封着材、フリットガラス等の低融点封着材により接合されている。
【００１４】
図４に示すように、外囲器１０の内部には、前面基板１１および背面基板１２に加わる大気圧荷重を支えるため、複数の板状のスペーサ１４が設けられている。これらのスペーサ１４は、外囲器１０の長辺と平行な方向に延びているとともに、短辺と平行な方向に沿って所定の間隔を置いて配置されている。なお、スペーサ１４の形状については、特にこれに限定されるものではなく、例えば、柱状のスペーサ等を用いることもできる。
【００１５】
前面基板１１の内面側には表示面として機能する蛍光体スクリーン１５が設けられている。蛍光体スクリーン１５は、赤、緑、青に発光する蛍光体層１６およびマトリクス状の黒色光吸収層１７を有している。蛍光体スクリーン１５上には、アルミニウム等からなるメタルバック２０が形成され、更に、メタルバック２０に重ねて図示しないゲッター膜が形成されている。
【００１６】
背面基板１２の内面側には、蛍光体層１６に電子を衝突させて励起する電子放出源として多数の表面伝導型の電子放出素子１８が設けられている。電子放出素子１８は、画素毎に対応して複数列および複数行に配列され、それぞれの蛍光体層１６と対向して位置している。各電子放出素子１８は、図示しない電子放出部、この電子放出部に電圧を印加する一対の素子電極等で構成されている。また、図３に示すように、背面基板１２の内面上には、電子放出素子１８を駆動する多数の配線２１がマトリックス状に形成され、その端部は背面基板１２の周縁部に引出されている。
【００１７】
上記のように構成されたＳＥＤにおいて、画像を表示する場合、メタルバック２０にアノード電圧が印加され、電子放出素子１８から放出された電子ビームをアノード電圧により加速して蛍光体スクリーン１５へ衝突させる。これにより、蛍光体スクリーン１５の蛍光体層１６が励起されて発光し、画像を表示する。
【００１８】
図２、図４および図５に示すように、表示装置は、背面基板１２の外面側に取付けられ表示パネル８の外囲器１０を補強した補強フレーム３０を備えている。ここで、背面基板１２の内、前面基板１１と対向する面を内面、反対側の面を外面とそれぞれ示している。補強フレーム３０は、背面基板１２とほぼ同一の大きさの矩形板状に形成されたフレーム本体３１と、それぞれフレーム本体３１に固定された細長い一対の第１枠部材３２および細長い一対の第２枠部材３４と、を有している。
【００１９】
フレーム本体３１は、板厚１．５ｍｍのアルミニウム板により形成されている。第１枠部材３２および第２枠部材３４は、それぞれアルミニウムを押し出し成形して形成され、矩形状の横断面を有した中空の棒状に構成されている。第１枠部材３２は、それぞれフレーム本体３１の長辺と間隔を置いてこの長辺と平行に延びている。第２枠部材３４は、それぞれフレーム本体３１の短辺と間隔を置いてこの短辺と平行に延びている。図５に示すように、各第２枠部材３４の両端部はそれぞれ第１枠部材３２に固定され、第１枠部材を互いに連結している。これにより、第１および第２枠部材３２、３４は、全体としてほぼ井形状に形成されている。
【００２０】
図４に示すように、補強フレーム３０のフレーム本体３１は、接着剤５１、両面テープ５２等によって背面基板１２の外面側に複数箇所を貼付することにより外囲器１０に固定されている。接着剤５１、両面テープ５２の部分を除いて、フレーム本体３１は僅かな隙間を置いて背面基板１２と対向している。両面テープ５２は、接着剤５１の厚さを制御するスペーサとして機能している。
【００２１】
図３に示すように、外囲器１０に固定した状態において、フレーム本体３１は背面基板１２全体を覆っているとともに、その長辺および短辺は背面基板の長辺および短辺とほぼ平行に延びている。また、一対の第１枠部材３２はそれぞれ背面基板１２の長辺とほぼ平行に延び、一対の第２枠部材３４はそれぞれ背面基板の短辺とほぼ平行に延びている。各第１枠部材３２は、背面基板１２の対応する長辺から所定間隔だけ離間して配置され、同様に、各第２枠部材３４は、背面基板１２の対応する短辺から所定間隔だけ離間して配置されている。
【００２２】
図５に示すように、補強フレーム３０のフレーム本体３１上には、メイン電源５０ａ、高圧電源５０ｂ、Ｘドライバ基板５０ｃ、Ｙドライバ基板５０ｄ、アナログ基板５０ｅ、制御基板５０ｆ等の電子部品を含む種々の付帯部品５０が取り付けられている。
【００２３】
図４に示すように、フレーム本体３１の複数箇所は弾性変形可能な取付け部７０が形成されている。各取付け部７０は、フレーム本体３１の一部を外側に切り起こして形成され、ほぼＬ字形状の断面を有している。各取付け部７０には、固定部材として例えばスタッドが埋め込まれ、取り付け部から外方に向かって延びている。ここでは、スタッド７２は、フレーム本体３１に対して垂直な方向に立設されている。また、各取付け部７０と背面基板１２との間には、取付け部の振動を吸収する振動吸収材７４が配置あるいは充填されている。
【００２４】
付帯部品５０はその複数箇所がねじ６０によってスタッド７２にねじ止めされ、取付け部７０に取り付けられている。例えば、制御基板５０ｆは矩形状に形成され、その４つの角部がそれぞれスタッド７２を介して取付け部７０にねじ止めされている。また、アナログ基板５０ｅ、メイン電源５０ａ、高圧電源５０ｂ等の比較的大型、あるいは、比較的重い付帯部品は、６箇所程度が取付け部７０に取り付けられている。これにより、付帯部品５０は、フレーム本体３１と対向した状態で、取付け部７０に取付けられ支持されている。
【００２５】
図２に示すように、上記のように構成された表示パネル８および補強フレーム３０は、外部筐体８０内に配設され、外部筐体８０によって覆われている。補強フレーム３０は、その第１枠部材３２および第２枠部材３４が外部筐体８０に固定されている。表示パネル８の前面基板１１は、前面パネル８８と隙間を置いて平行に対向している。そして、前面基板１１は、外部筐体８０の表示窓８６と対向している。これにより、表示パネル８により表示された画像は、表示窓８６を通して外部から見ることができる。
【００２６】
前面基板１１と前面パネル８８との間には、シート状の透明な伝熱部材７３が挟持され、前面パネルおよび前面基板に面接触している。伝熱部材７３は前面基板１１のほぼ全面と接触している。伝熱部材７３は、空気よりも伝熱係数の大きな材料、例えば、透明シリコン、ＲＴＶゴム等により形成されている。空気の熱伝導率は０．０２４ｗ/ｍ・ｋ、であり、これに対して、ＲＴＶゴムの熱伝導率は１．５ｗ/ｍ・ｋ、透明シリコンの熱伝導率は１．０ｗ/ｍ・ｋ程度である。これにより、伝熱部材７３は、前面基板１１の熱を前面パネル８８へ伝え、前面パネルから外部筐体８０の外部へ逃がす。
【００２７】
また、外部筐体８０内には、外部筐体内を冷却するペルチェ素子７６が設けられている。このペルチェ素子７６は細長い矩形板状に形成され、外部筐体８０内の上部に設けられ、水平方向に延びている。ペルチェ素子７６は、ＰＮ接合部を介して互いに接合された２枚の異種金属板を有し、ペルチェ効果により、すなわち、異種金属の接触面を通して弱い電流が供給された際に周囲の熱を吸収する。
【００２８】
上記のように構成された表示装置によれば、表示パネル８および補強フレーム３０を覆った外部筐体８０内にはペルチェ素子７６が設けられ、このペルチェ素子により外部筐体８０内部の熱を吸収することができる。そのため、外部筐体８０内の温度上昇を抑制し熱による電子部品の性能劣化、損傷等を防止することが可能となる。また、表示パネル８における前面基板１１と背面基板１２との温度差を低減し、表示パネルに過大な熱応力が発生することを防止している。これにより、熱による電子部品の性能劣化、表示パネルの変形、損傷を抑制し、信頼性および表示品位の向上した表示装置を得ることができる。
【００２９】
本実施形態によれば、伝熱部材７３を通して前面基板１１の熱を前面パネル８８に伝え、この前面パネルから装置外部に放熱することができる。これにより、前面基板１１を効率良く冷却し、前面基板と背面基板との温度差を低減することができる。その結果、熱応力による表示パネル８の変形、損傷を一層確実に防止することが可能となる。
【００３０】
外部筐体８０に外気を取り込むための通気孔等を設ける必要がなく、外部筐体内への塵、埃等の侵入を防止することができる。従って、塵、埃等が表示パネル８の表示面や電子部品等に付着することを防止し、塵、埃等に起因する表示品位の低下およびを電子部品の信頼性低下を防止することができる。これにより、表示品位および信頼性が向上した表示装置が得られる。
【００３１】
次に、この発明の第２の実施形態に係る表示装置について説明する。図６は、図２に対応の断面図であり、表示装置の内部構造を示し、図７は図６と直交する方向に沿った外壁部の断面構造を示している。図６に示すように、外部筐体８０は、その背面を構成した外壁部９０を有している。外壁部９０は、例えば、金属の押し出し材により中空に形成されている。図６および図７に示すように、外壁部９０は、外気を流通可能な複数の流通路９２を有している。これらの流通路９２は、それぞれ鉛直方向に沿って外部筐体の上端から下端に渡って延びているとともに、水平方向に並んでいる。
【００３２】
外壁部９０は完全な中空でなくてもよく、一部に開口等が設けられていてもよい。本実施形態によれば、各流通路９２の複数箇所は、外壁部９０に形成された通気孔９４を通して外部に連通している。なお、流通路９２および通気孔９４は外部筐体８０内部には連通していない。そして、各流通路９２内にはペルチェ素子７６が配設され、例えば、外部筐体８０の下部に位置している。
【００３３】
第２の実施形態において、表示装置の他の構成は前述した第１の実施形態と同一であり、同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。  
第２の実施形態によれば、ペルチェ素子７６によって冷却された外気を外壁部９０内の流通路９２を通して流すことにより、外壁部９０を通して外部筐体８０内部が冷却される。そのため、外部筐体８０内の温度上昇を抑制し、熱による電子部品の性能劣化、表示パネルの変形、損傷を防止することができる。これにより、信頼性および表示品位の向上した表示装置が得られる。また、外部筐体８０内部に外気を取り込むための通気孔等を設ける必要がなく、外部筐体内への塵、埃等の侵入を防止することができる。従って、塵、埃等に起因する表示品位の低下および電子部品の信頼性低下を防止することができる。その他、第２の実施形態においても、前述した第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００３４】
なお、この発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００３５】
例えば、ペルチェ素子の配設位置は、外部筐体８０内の上部に限らず、任意の位置に配設可能である。上述した実施形態では、電子放出素子として表面伝導型の電子放出素子を用いたが、これに限らず、ｐｎ型の冷陰極素子あるいは電界放出型の電子放出素子等の他の電子放出素子を用いてもよい。この発明は、ＦＥＤやＳＥＤに限らず、例えば、ＰＤＰのような他の平面型表示装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、この発明の第１の実施形態に係る表示装置の外観を示す斜視図。
【図２】図２は、図１の線Ａ−Ａに沿った表示装置の断面図。
【図３】図３は、前記表示装置における表示パネルを示す斜視図。
【図４】図４は、図３の線Ｂ−Ｂに沿った表示パネルおよび補強フレームの断面図。
【図５】図５は、前記表示装置の補強フレームおよびこの補強フレームに取り付けられた付帯部材を示す斜視図。
【図６】図６は、この発明の第２の実施形態に係る表示装置を示す図２に対応の断面図。
【図７】図７は、第２の実施形態に係る表示装置を示す、図６と直交する方向に沿った外部筐体の外壁部を示す断面図。
【符号の説明】
【００３７】
８…表示パネル、  １０…外囲器、  １１…前面基板、  １２…背面基板、
１４…支持部材、  １５…蛍光体スクリーン、  １８…電子放出素子、
３０…補強フレーム、  ３１…フレーム本体、  ３２…第１枠部材、
３４…第２枠部材、  ７４…伝熱部材、  ７６…ペルチェ素子、  ８０…外部筐体、
８６…表示窓、  ８８…前面パネル、  ９０…外壁部、  ９２…流通路
【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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