(57)【要約】【課題】  より大画面化，高輝度化，高精細化，薄型化した画像表示装置であっても冷却効果を高め、騒音の小さいものとする。【解決手段】  平面型の表示パネル１と、表示パネルの表示面側に設置される表示面側カバー２と、非表示面側に設置される非表示面側カバー３と、表示駆動基板７と、を備えた画像表示装置において、表示面側カバー２の少なくともいずれか一辺に設けられた開口４と、開口４に連通された空洞部１２と、空洞部１２に設けられた振動子９と、を備え、振動子９を振動させることにより、表示パネル１の表示面に沿うように渦輪を発生する。【選択図】図１
2009116202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面型の表示パネルと、前記表示パネルの表示面側に設置される表示面側カバーと、非表示面側に設置される非表示面側カバーと、表示駆動基板と、を備えた画像表示装置において、
前記表示面側カバーの少なくともいずれか一辺に設けられた開口と、
前記開口に連通された空洞部と、
前記空洞部に設けられた振動子と、
を備え、前記振動子を振動させることにより、前記表示パネルの表示面に沿うように渦輪を発生することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載のものにおいて、前記振動子は周期的に駆動されることを特徴とする画像表示装置。
【請求項３】
請求項１に記載のものにおいて、前記開口と、前記空洞部と、前記振動子と、は、前記表示パネルの下側にそれぞれ複数設置されたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項４】
請求項１に記載のものにおいて、前記開口と、前記空洞部と、前記振動子と、は、前記表示パネルの上側にそれぞれ複数設置されたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項５】
請求項１に記載のものにおいて、前記表示パネルの表示面側に隙間を介して設けられた保護部材を備え、前記保護部材の外側に沿うように渦輪を発生することを特徴とする画像表示装置。
【請求項６】
請求項１に記載のものにおいて、前記表示パネルの表示面側に隙間を介して設けられた保護部材を備え、前記開口は前記保護部材の外側及び前記保護部材と前記表示パネルとの間に開口され、前記保護部材の外側及び前記保護部材と前記表示パネルとの間に沿うように渦輪を発生することを特徴とする画像表示装置。
【請求項７】
請求項１に記載のものにおいて、前記開口は前記表示パネル表示面側及び非表示面側に開口され、前記表示パネル表示面側及び非表示面側に沿うように渦輪を発生することを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置に関し、特にプラズマディスプレイなどの平面表示パネルや表示駆動基板を効率良く放熱するのに好適である。
【背景技術】
【０００２】
プラズマディスプレイなどの平面タイプの画像表示装置では、より画面を大型化すること、画像の高輝度・高精細化が求められており、それに伴い表示パネルの発熱と表示駆動基板等の発熱が増加し、これら発熱部品の冷却を充分に行う必要がある。
【０００３】
発熱量の増加に伴い冷却量を増すため、非表示面側カバーの天井部に排気用の冷却ファンを設置し、表示パネルと表示駆動基板の排熱を排出して冷却を行うことが知られ、例えば特許文献１に記載されている。
【０００４】
また、背面カバーの天井面に冷却ファンを設置し、ダクトを介して表示パネルと保護材の間から表示パネルの表示面側へ通風して冷却を行うことが知られ、特許文献２に記載されている。
【０００５】
さらに、冷却促進方法の一つとして、流れの乱流化に伴う熱伝達率の向上が考えられ、流れの乱流遷移を促すには、平面上に擾乱源となる種々の突起を設けることが、航空機の翼等で古くから試みられ、縦渦を発生させる縦渦発生装置や、ワイヤを翼面上に取付けたトリッピングワイヤ等の構造が実用化されている。
【０００６】
しかし、トリッピングワイヤ１６と縦渦発生装置１７は可動部がないことから流れがある程度発達しているところに設置する必要があり、冷却を促進するためには画像表示面に設置しなければならず、設置箇所において画像表示の妨げとなる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２３５８４３号公報
【特許文献２】特開２００６−３３０１９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１に記載されたものでは、より大型化した平面画像表示装置では、画像の高輝度・高精細化に伴い総発熱量が増加し、それに対応するため、複数個の冷却ファンを設置して、冷却を行ったり、冷却効果を高めるためには、ファンの回転数を高くしたり、より冷却ファンを多数個設置したり、ファンを大型化したり、する等の必要があり、ファン騒音，設置スペース，冷却ファン駆動入力が増加する。したがって冷却ファンを背面側に設置する構造では、対応できる発熱量に限界があった。
【０００９】
また、特許文献２に記載されたものでは、パネル表示面側にも冷却ファンによる通風を行うため、薄型化のニーズが高い平面画像表示装置では、冷却ファンと通風ダクトの設置スペースを確保することが困難であり、より大型化した平面画像表示装置では到底実用となるものではなかった。
【００１０】
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、より大画面化，高輝度化，高精細化，薄型化した画像表示装置であっても冷却効果を高めることにある。
【００１１】
また、他の目的は、冷却量が大きく、騒音の小さいものとすることにある。
【００１２】
さらに、他の目的は、より大画面化，高輝度化，高精細化、した画像表示装置の信頼性を高めることにある。
【００１３】
なお、本発明は、上記目的の少なくともいずれかを達成することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、本発明は、平面型の表示パネルと、前記表示パネルの表示面側に設置される表示面側カバーと、非表示面側に設置される非表示面側カバーと、表示駆動基板と、を備えた画像表示装置において、前記表示面側カバーの少なくともいずれか一辺に設けられた開口と、前記開口に連通された空洞部と、前記空洞部に設けられた振動子と、を備え、前記振動子を振動させることにより、前記表示パネルの表示面に沿うように渦輪を発生するものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、表示パネルの表示面に沿うように渦輪を発生するので、より大画面化，高輝度化，高精細化，薄型化した画像表示装置であっても冷却効果を高め、冷却ファンが不要で騒音の小さいものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
パネル表示面側で冷却ファンと通風ダクトを設けずに冷却を促進するには、パネル表示面側の流れを乱流化して熱伝達率を向上することが良い。しかし、パネル表示面側の流れは、鉛直平板に沿った自然対流と同等な流れであり、経験的な層流と乱流の判定基準に従えば、乱流への自然遷移に必要なパネル面の高さは約１.４ｍとなる。これは１００Ｖ型以上の超大型平面画像表示装置の上部で、ようやく乱流遷移する程度であり、一般的な家庭で用いられている２０〜６０Ｖ型程度の大型平面画像表示装置は、全域で熱伝達率の低い層流流れが形成されていることとなる。
【００１７】
また、平面画像表示装置のパネル表示面側に突起物を設置し、自然対流に擾乱を与えて乱流遷移を促し、トリッピングワイヤと縦渦発生装置を大型平面表示装置の表示パネル１に設置することが考えられる。しかし、突起物が障害物となって、その部分の画像表示に影響を及ぼし、画像表示装置としての商品価値を減じる結果となる。
【００１８】
そこで、振動子を利用した渦輪発生装置をパネル表示面近傍に設置し、渦輪をパネル表示面に沿って周期的に発生させ、渦輪によって局所的に発生する強い擾乱で自然対流を乱流遷移させることが良い。
【００１９】
以下、図を参照して、一実施の形態を詳細に説明する。
【００２０】
図１において、１は表示パネル、２は表示面側カバー、３は非表示面側カバー、４は表示面側カバー２に設けられた開口、５はスタンド、図２において６はフレーム、７は表示駆動基板、８は渦輪発生装置、図３において９は振動子、１０は固定壁、１１は振動壁、１２は固定壁１０と振動壁１１とで囲まれ、開口４に連通された空洞部、１３は渦輪である。
【００２１】
画像表示装置は、図１の表示パネル１に画像を表示する面が表示面（前側）にあたり、表示パネル１の裏側の表示駆動基板７などが設置される面が非表示面（背面）となる。表示パネル１，表示面側カバー２，非表示面側カバー３はフレーム６に固定され、スタンド５により全体として支持されている。表示パネル１は表示駆動基板７から図示しないケーブルを経て、信号と電力を供給され、画像表示を行う。表示パネル１と表示駆動基板７とが、画像表示装置の主たる発熱源となる。
【００２２】
平面表示装置であれば発熱に関しては特に種類を限定することなく同様であり、表示パネルの種類は、例えばプラズマディスプレイや液晶，有機ＥＬ等の表示パネルなどである。つまり、表示パネル１が発熱体となるため、表示パネル１の温度が上昇し、前面側では自然対流により下から上方向への流れが生じている。
【００２３】
図４は、一般に広く用いられている一様伝熱面温度についての鉛直平板の自然対流による熱伝達特性を、横軸に平板下端からの距離ｘを基準とした局所Rayleigh数Ra_x、縦軸に熱伝達率の無次元量である局所Nusselt数Nu_xに壁面温度と周囲温度での空気の動粘度の比（ν＿ｗ／ν＿∞）＾０.２１を乗じた値で示している。
【００２４】
図４から２６Ｖ型，４２Ｖ型，６５Ｖ型等の、一般家庭で通常用いられている大きさの大型平面画像表示装置では、パネル上端に至るまで流れが層流であり、高い熱伝達特性が得られる乱流には至っていない。乱流に遷移し始めるには平板高さが１.４ｍ必要であり、これは超大型平面画像表示装置である１０３Ｖ型クラスのパネルの上部でようやく乱流遷移が生じることに相当する。図４は流れ場の擾乱が少ない条件で行われた実験データを元に纏められているもので、人工的に擾乱を与える等すれば、より低い局所Rayleigh数で乱流遷移を実現することができる。
【００２５】
擾乱を与えるために、図３に示すように固定壁１０と、振動子９により振動する振動壁１１により囲まれて形成される空洞部１２と、開口４とにより構成される渦輪発生装置８を、図１に示すように、開口４が表示パネル１の表示面側の表示面に沿う方向に向かって、表示面側カバー２内に少なくとも１個設置する。また、表示パネルの左右方向に複数個設置しても良い。
【００２６】
振動子９は、例えばピエゾ素子や電歪ポリマを用い、図示しない駆動回路からの入力を受けて作動する。振動子９が振動すると、図３に示すように空洞部１２の容積が周期的に変動する。この際振動子９が空洞部１２の外側に変形したときには、空洞部１２の容積が増加するため、開口４から空気を空洞部１２内に取り込むことになる。
【００２７】
振動子９が空洞部１２の内側に変形した時には、空洞部１２の容積が減少するため、開口４から渦輪１３を放出することになる。したがって、渦輪周りには渦が巻く方向に局所的に非常に強い流れが発生し、擾乱源となる。しかも渦輪の代表径に対して比較的長い距離渦輪として移動する。移動と共に渦輪は変形し、ついには消滅するが、その過程で周囲の混合拡散を促進する。このような構成の渦輪発生装置自体は、Synthetic JetまたはZero-net-mass-flux Jet装置等と呼ばれているものと原理的に同様である。
【００２８】
振動子９を周期的に振動することにより、渦輪発生装置８は図３に示すように連続的に渦輪１３を発生し、表示パネル１の発熱により元々形成されている層流の自然対流に対して擾乱を与え、流れの乱流遷移を促す。その結果表示パネル１の前面側での熱伝達率が向上し、表示パネル１の温度を低減することができる。
【００２９】
また、渦輪発生装置８は振動子９，固定壁１０，振動壁１１とで構成された簡単かつ小型のデバイスとすることができ、実装性が高く、表示パネル１の前側に冷却ファンによる通風を行うような構造に対して、実装上必要となるダクトなどのスペースが不要となる。
【００３０】
さらに、広い範囲の風速を同時に高めて、それ自体で熱伝達率の向上を実現する冷却ファンのような装置と違い、渦輪発生装置８は局所的に強い擾乱を周期的に与えて、流体が本来持っている乱流遷移という性質を助長するものであるため、振動子９の振動だけで機能する。したがって、入力が高々数Ｗ程度で作動可能であり、小さな入力で比較的高い冷却効果を得ることができる。そして、渦輪発生装置８による擾乱の付加は、トリッピングワイヤや縦渦発生装置等の突起物と異なり、表示パネル１の画像表示部に何ら構造物を設置する必要がないため、画像表示の妨げには一切ならない。
【００３１】
なお、開口４と渦輪発生装置８の設置位置を表示パネル１は、例えば図５に示すように表示パネル１の上側に設置し、下向きに開口４を設けて、下向きに渦輪１３を発生させる構造としても良い。この場合には上向きの自然対流と、下向きの渦輪１３とが対向する流れとなるが、渦の保存性から渦輪１３は発生後すぐに消滅することは無く、表示パネル１の上部を所定距離進行する。この過程では対向する自然対流との干渉により、擾乱が一層大きくなり、外気の室温に近い空気と表示パネル１近傍の高温の空気との混合が促進され、温度上昇が問題になりやすい表示パネル１の上部の冷却が特に促進される。
【００３２】
また、開口４が下向きとなるため、微小な埃等が空洞部１２内部に入り込んで蓄積する、或いは家庭でのお手入れ時に誤って大量に水分が開口４から入って振動子９を電気的に破損する等のおそれが無くなり、渦輪発生装置８の信頼性と画像表示装置としてのメンテナンス性を向上することができる。
【００３３】
図６は表示パネル１の表示面側に隙間１５を介して保護部材１４を設け、保護部材１４の外側で保護部材面に沿う方向に、渦輪発生装置８の開口４を表示面側カバー２に設置したものである。
【００３４】
プラズマディスプレイ等の大型平面画像表示装置の一部では、外部の物体が衝突して表示パネル１が破損する等の不測の事態に備えて、表示パネル１の表示面側に、隙間１５を介してガラス製等の保護部材１４を設置する。隙間１５は塵埃が入らないように仕切られた構造で、空気が入っている。表示パネル１で発生した熱の表示面側への移動は、隙間１５中の空気の対流と輻射によって行われ、保護部材１４の温度が上昇し、さらに保護部材１４の外側表面から自然対流と輻射によって画像表示装置外部へと放熱される。
【００３５】
隙間１５の下部に設けられた渦輪発生装置８は、保護部材１４の外側面に沿って渦輪１３を発生する。これにより、下から上方向への層流の自然対流に擾乱が加えられ、流れの乱流遷移を促す。したがって、保護部材１４の外側での熱伝達率が向上し、放熱量が増加することで、表示パネル１の温度を低減することができる。
【００３６】
図７，図８により、さらに他の実施例を説明する。図８において、４ａは保護部材１４の外側の表示面側カバー２に設けられた開口、４ｂは保護部材１４と表示パネル１の間に設けられた開口、１０ａは開口４ａを含む固定壁、１０ｂは開口４ｂを含む固定壁、１２ａは開口４ａを含む空洞部、１２ｂは開口４ｂを含む空洞部である。
【００３７】
渦輪発生装置８は、空洞部１２ａと空洞部１２ｂは振動壁１１と振動子９を共有する。したがって振動壁１１が空洞部１２ａ側に変形した場合には、開口４ａから渦輪１３ａが放出され、開口４ｂからは空洞部１２ｂに空気を吸い込む流れが発生し、半波長分周期がずれた状態で１２ａと１２ｂから交互に渦輪１３ａと渦輪１３ｂが放出される。
【００３８】
開口４ａは保護部材１４の外側、保護部材面に沿う方向に設置し、開口４ｂは表示パネル１表示面側、表示面に沿う方向に設置する。渦輪発生装置８は、１個、或いは表示パネル１の左右方向に複数個設置するものとし、振動子９には例えばピエゾ素子や電歪ポリマを用い、図示しない駆動回路からの入力を受けて作動する。
【００３９】
本例では、１個の振動子９により保護部材１４の外側面だけでなく、保護部材１４の表示パネル１側面と、表示パネル１の表示面にも擾乱源としての渦輪を発生させるため、熱伝達率が向上する伝熱面の面積が大幅に増加し、冷却特性が向上する。さらに渦輪発生装置８自体の大きさは、元々小さい上に、固定壁１０ｂが追加されるだけなので、大きさはあまり増加しないことから実装性に優れている。
【００４０】
図９と図１０により、さらに他の実施例を説明する。空洞部１２ａと空洞部１２ｂは振動壁１１と振動子９を共有し、半波長分周期がずれた状態で１２ａと１２ｂから交互に渦輪１３ａと渦輪１３ｂが放出され、渦輪発生装置８を構成する。
【００４１】
開口４ａは表示パネル１の表示面側、表示パネルに沿う方向に設置し、開口４ｂは表示パネル１の非表示面側、非表示面に沿う方向に設置する。渦輪発生装置８は１個、或いは表示パネル１の左右方向に複数個設置するものとし、振動子９には例えばピエゾ素子や電歪ポリマを用い、図示しない駆動回路からの入力を受けて作動する。
【００４２】
液晶や有機ＥＬ等の大型平面画像表示装置では、図６で示したような保護部材１４を設置しないで、図９に示すように表示パネル１が外部に露出しているものが多い。
【００４３】
本例では、１個の振動子９により表示パネル１の表示面だけでなく、表示パネル１の非表示面にも擾乱源としての渦輪を発生させるため、熱伝達率が向上する伝熱面の面積が大幅に増加し、冷却特性が向上する。さらに渦輪発生装置８自体の大きさは、元々小さい上に、固定壁１０ｂが追加されるだけなので、実装性に優れている。
【００４４】
以上、表示面側カバーに開口を有する渦輪発生装置から周期的に発生する渦輪群がパネル表示面に沿って移動する際に、パネル表示面側に元々自然対流で形成されていた層流流れに局所的に非常に強い擾乱を与え、乱流遷移を促すことができる。そして、乱流では主流に垂直な方向の混合が促進されるため、層流に対して熱伝達率が向上し、表示パネル面側からの冷却を促進することができる。また渦輪発生装置は表示パネル面上に設置されないため、画像表示に影響を与えることは無い。
【００４５】
さらに渦輪発生装置は、空洞部に開口と振動子を設けた簡単な構造で構成されているため、小型化が可能であると共に、ファン通風する場合に必要となるダクトを必要とせず実装性に優れている。また冷却ファンと違って風速そのものを向上するのではなく、流体が本来持っている乱流遷移の性質を促す役割をするため、冷却ファンに対して低入力で作動することが可能であるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明による一実施例の斜視外観図。
【図２】本発明による一実施例の要部断面図。
【図３】本発明による一実施例における渦輪発生装置を示す断面図。
【図４】鉛直平板の自然対流における熱伝達特性を示す図。
【図５】本発明による一実施例の斜視外観図。
【図６】本発明による他の実施例の要部断面図。
【図７】本発明による、さらに他の実施例の要部断面図。
【図８】本発明による、さらに他の実施例の渦輪発生装置を示す断面図。
【図９】本発明による、さらに他の実施例の要部断面図。
【図１０】本発明による、さらに他の実施例の渦輪発生装置を示す断面図。
【符号の説明】
【００４７】
１  表示パネル
２  表示面側カバー
３  非表示面側カバー
４，４ａ，４ｂ  開口
５  スタンド
６  フレーム
７  表示駆動基板
８  渦輪発生装置
９  振動子
１０，１０ａ，１０ｂ  固定壁
１１  振動壁
１２，１２ａ，１２ｂ  空洞部
１３，１３ａ，１３ｂ  渦輪
１４  保護部材
【図１】
2009116202.tif 000003
【図２】
2009116202.tif 000004
【図３】
2009116202.tif 000005
【図４】
2009116202.tif 000006
【図５】
2009116202.tif 000007
【図６】
2009116202.tif 000008
【図７】
2009116202.tif 000009
【図８】
2009116202.tif 000010
【図９】
2009116202.tif 000011
【図１０】
2009116202.tif 000012