JP3975506B2

JP3975506B2 - 液晶表示装置及び液晶表示装置のランプ部の冷却方法

Info

Publication number: JP3975506B2
Application number: JP10426497A
Authority: JP
Inventors: 隆良大森
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-04-22
Filing date: 1997-04-22
Publication date: 2007-09-12
Anticipated expiration: 2017-04-22
Also published as: JPH10302540A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、効率良くしかも防塵性の悪化を伴うことなくランプの放熱を行えるようにした液晶表示装置及び液晶表示装置のランプ部の冷却方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ランプを備えた機器における放熱対策としては、空冷式の場合、自然対流や強制対流を利用した冷却法が用いられる。
【０００３】
例えば、バックライトを有する表示装置等においては、下記に示すような方法が知られている。
【０００４】
（１）ランプに外気を直接当てて冷却する方法
（２）ランプの熱を別の部材に一旦移動させてから当該部材に空気を当てて冷却する方法。
【０００５】
方法（１）は直接的な空冷法であり、例えば、図８及び図９の装置ａに示すように、表示部ｂの裏面側に、複数のランプｃ、ｃ、・・・を上下方向に沿って一列に配置するとともに、さらにその背後に反射板ｄを配置し、これらの部材の下方に送風用のファンｅ、ｅを配置する。そして、ファンｅ、ｅの下には防塵用のフィルタｆを配置し、塵埃が装置内に侵入しないようにする。ランプｃ、ｃ、・・・の上部及び下部には、表示部ｂと反射板ｄとの間で開口ｇ、ｇが形成されており、ファンｅ、ｅの送風によって、空気の流れは、矢印に示すように、表示部ｂと反射板ｄとの間を通って開口ｇから上方に吹き抜けるように形成され、これによってランプｃ、ｃ、・・・の熱が装置外に放出されることになる。
【０００６】
方法（２）は間接的な空冷法であり、例えば、図１０の装置に示すように、ランプｃ、ｃ、・・・の収容部ｈの両側面における所定位置に放熱フィンｉ、ｉをそれぞれ取り付けることによって、ランプｃ、ｃ、・・・の熱を放熱フィンｉ、ｉに伝導させた後装置外に放熱する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した方法にあっては防塵性や冷却効率等の点で下記に示す問題がある。
【０００８】
即ち、方法（１）ではランプに外気を直接当てることに起因して塵埃が装置内に侵入し易いという不都合がある。そこで、防塵のために上記フィルタｆ等の部材を用いる必要が生じるが、ファンを使用する強制空冷を行う場合には、防塵用の部材が風損の原因となってしまうという問題が残る。
【０００９】
また、方法（２）では、方法（１）のように防塵の問題はないが、装置内に熱が籠りやすいため冷却効率が低く、また、別部材への熱の移動を行うために、熱伝導率の良好な材料を選定しなければならないため、材料選択の幅が狭くなり設計の自由を阻害する原因となってしまう。
【００１０】
そこで、本発明は、防塵性の悪化を伴うことなく冷却効率の高いランプの冷却機構及び方法を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記した課題を解決するために、前面と後面が開放された横長の角箱状の収容部と、収容部の前面に配された液晶表示部と、収容部の後面に配され、光を前方に反射する反射板部と、収容部の内部であって液晶表示部と反射板部との間に、上下方向に所定の間隔をもって配列された、中心軸が水平方向に伸びる複数のランプ部と、収容部の高さと略等しい高さを有し、液晶表示部と反射板部とで気密もしくは密閉状態にされ装置外の空気が入り込まないようにされた収容部の左右側面にそれぞれの端部が連通状態で固着され、自然対流によって収容部の上部からランプ部により熱せられた空気を流入した後、熱せられた空気の熱を筐体から外部に放熱して冷却し、冷却された空気を収容部の下部へ流出するコ字状をした２つのダクト部とを有し、収容部及びダクト部内の空気は外部から隔絶されているものである。または、前面と後面が開放された横長の角箱状の収容部と、収容部の前面に配された液晶表示部と、収容部の後面に配され、光を前方に反射する反射板部と、収容部の内部であって液晶表示部と反射板部との間に、上下方向に所定の間隔をもって配列された、中心軸が水平方向に伸びる複数のランプ部と、収容部の高さと略等しい高さを有し、液晶表示部と反射板部とで気密もしくは密閉状態にされ装置外の空気が入り込まないようにされた収容部の左右側面にそれぞれの端部が連通状態で固着されたダクト部とを有し、収容部及びダクト部内の空気が外部から隔絶されている液晶表示装置のランプ部の冷却方法であって、自然対流によってランプ部により熱せられた空気を収容部の上部からダクト部に流入させる流入ステップと、流入ステップにおいてダクト部に流入させられた熱せられた空気の熱をダクト部の筐体から外部に放熱して冷却する冷却ステップと、冷却ステップにおいて冷却された空気を収容部の下部へ流出する流出ステップとを有するものである。
【００１２】
従って、本発明によれば、液晶表示部と反射板部とで気密もしくは密閉状態にされた収容部と連通するダクト部の冷却空間及びランプの収容部内の空気が装置外の空気から隔絶されているので防塵用の部材が不要であり、強制空冷時の風損の原因が除去され、また、ランプの収容部からランプにより熱せられた空気を収容部の上部からダクト部に導入した後、当該空気を冷却してからこれをランプの収容部の下部に戻しているので、収容部に熱が籠らなくなる。そして、ランプにより熱せられた収容部内の空気を外部から隔絶された状態において自然対流により冷却するようになっているので、冷却効率を高めることができるとともに、そのために収容部についての材料選択の幅が狭くなることがない。そして、ランプの収容部内の温度分布が均一化されるため、例えば、複数のランプを使用する場合には、各ランプの明るさに格差がなくなり、均一な照射光を得ることができるとともに、ランプ寿命のバラツキを低減することができる。また、収容部のうちランプの長手方向に沿う方向における端部にダクト部を付設することによって、ダクト部の付設に伴って装置の奥行きが大きくならないようにすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る装置の基本構成を示すものであり、装置１は、その冷却機構２が、ランプ３、３、・・・を収容する収容部４と、該収容部４からランプ３により熱せられた空気を導入した後、当該空気を冷却してからこれを収容部４に戻すための冷却部５とから構成されている。
【００１４】
装置１には、ランプ光を直接利用する装置と、ランプ光を表示用光として利用する装置が含まれる。前者の例としては、照明灯具等が挙げられ、また後者の例としては、バックライトを含む表示手段（表示装置や半透明の表示板等。）を備えた装置（画像表示装置や広告灯等。）が挙げられるが、本発明はランプ光を表示用光として利用するものである。尚、ランプ３の種類については、自己発光しかつ発熱を伴う各種のランプに適用することができ、また、使用するランプの数の如何は問わない。
【００１５】
冷却部５は、上記収容部４と連通する冷却空間５ａを有しており、該冷却空間５ａ及び収容部４内の空気が装置外の空気から隔絶されている。従って、ランプ３の発熱によって暖められた収容部４内の空気は冷却部５の冷却空間５ａに移動し、ここで冷却された後収容部４内に移動する。尚、ランプ３の発熱によって暖められた空気は上方に移動し、また、冷却部５で冷やされた空気は下方に移動するので、収容部４の上部から空気を冷却部５に導入し、冷却部５から収容部４の下部に空気を戻す構成を採用することが好ましい。その際、冷却部５と収容部４との間の連通部にフィルタ等を設けると、対流の妨げとなったり、後述する送風手段の風損を招くため、本発明ではこのような部材を設けることなく連通部の通気抵抗を極力小さくすることが望ましい。
【００１６】
冷却部５の筐体５ｂは熱伝導率の良好な材料、例えば、金属材料やセラミック材料等を用いて形成されており、特に、アルミニウムや銅等の金属材料を用いることによって、筐体５ｂから装置外にランプ３の熱を効率的に放熱することができる。
【００１７】
冷却部５には、自然対流によることに加え、図２に示すように、放熱手段６又は送風手段７を設けることによってさらに放熱効果を向上させることができる。尚、放熱手段６には放熱フィン等、放熱面積の拡大を図るための部材（放熱部材）の他、ヒートパイプ等の熱交換器や冷却手段（例えば、ペルチェ素子等の冷熱手段。）が含まれる。また、送風手段７にはファン等、強制的な空気循環のための手段の一切が含まれる。
【００１８】
また、図３に示すように、収容部４と冷却部５とを連結する配管８、８内の空間あるいは冷却空間５ａを迷路状に形成することも放熱効果を上げる要因であるが、適度に行わないと通気抵抗を増大させる原因となってしまうので注意を要する。
【００１９】
図３は冷却機構をランプ３、３、・・・の長手方向から見たときの図であり、ランプ３の前方（矢印「Ｆ」で示す方向）に表示手段９を配置したとき、ランプ３の後方に冷却部５が位置しているため、装置の奥行き「Ｗ」が大きくなってしまうことになる。そこで、このＷを小さくするためには、図１に示すように、収容部４のうちランプ３の長手方向に沿う方向における端部に冷却部５を付設することが好ましく、このような配置はプラズマディスプレイ等のように薄さを利点とする装置にとって好適である。
【００２０】
しかして、本発明によれば、ランプ３の収容部４及びこれに連通する冷却空間５ａ内の空気を装置外の空気から隔絶させておき、ランプ３により熱せられた空気をランプの収容部４から冷却空間５ａ内に導入した後、当該空気を冷却してからこれをランプの収容部４に戻しているので、防塵用の部材が不要であり、また、収容部４内に熱が籠ることがなくなり、冷却空間５ａでの放熱によってランプ３の熱を外部に逃がすことで冷却効率を高めることができる。そして、収容部４内の温度分布が均一になるため、ランプの明るさを均一化することができる（つまり、収容部４の上部の温度が高いと、上方に位置するランプの明るさが下方に位置するランプの明るさに比べて暗くなる等の不都合が生じる。）。
【００２１】
【実施例】
以下に、本発明を、バックライトの冷却機構を備えた装置に適用した実施例について、その基本的構成例と共に、図４乃至図７に従って説明する。
【００２２】
装置１０において、ランプ１１、１１、・・・の収容部１２は横長の角箱状をなしており、表示部１３と反射板１４との間（図５参照。）にランプ１１、１１、・・・が上下方向に所定の間隔をもって配列されている。尚、収容部１２内は気密若しくは密閉状態とされ、装置外の空気が収容部１１内に入り込まないようになっている。
【００２３】
表示部１３には、液晶式表示装置が用いられ、また、当該表示部１３に対してバックライトを照射するランプ１１には、円筒状をした蛍光灯が用いられ、その中心軸が水平方向に延びるように配置されている。
【００２４】
ランプ光を表示部１３側に反射させるための反射板１４は、その材料として耐熱性、放熱性の観点から金属材料が好ましいが、これに限らずセラミック材料等、他の材料を用いることができる。
【００２５】
装置１０において冷却部１５、１５は、図４に示すように、収容部１２の両側面部（ランプ１１の長手方向における両端部）に付設される金属製のダクト１６、１６（上記した筐体５ｂに相当する。）によって形成されている。コ字状をしたダクト１６、１６は、これらの一端部１７、１７が収容部１２の側面の上部に結合されるとともに、収容部１２との間に連通孔１７ａ、１７ａが形成され、また、他端部１８、１８が収容部１２の側面の下部に結合されるとともに、収容部１２との間に連通孔１８ａ、１８ａが形成されている。
【００２６】
ランプ１１の熱によって暖められた空気は、図４の矢印に示すように、収容部１２内の上部に運ばれた後、連通孔１７ａ、１７ａを通してダクト１６、１６内に移動してここでの放熱により冷却される。そして、冷却された空気は連通孔１８ａ、１８ａを通して収容部１２内に移動し、これによってランプ１１が冷却される。
【００２７】
尚、この構成では自然対流による循環を利用しているが、自然対流による循環に加え、図６の装置１０Ａに示すように、ダクト１６、１６にファン１９、１９をそれぞれ付設することによって強制的な対流を起して収容部１２と冷却部１５、１５との間で空気を循環させると（同図の矢印参照。）、ランプ１１、１１、・・・の温度がさらに下がるため、ランプ寿命が延び、また輝度を上げることができる。そして、ランプ１１、１１、・・・の温度が均一化し、収容部１２内における上下の温度差が小さくなるため、ランプ寿命や輝度のバラツキを低減することができる。
【００２８】
さらに、図７の装置１０Ｂに示すように、ダクト１６、１６に放熱フィン２０、２０を付設したり、あるいは、ダクト１６、１６の形状設計によってその放熱面積を拡大することで冷却部１５、１５における放熱効率を上げることができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上に記載したところから明らかなように、請求項１や請求項４に係る発明によれば、液晶表示部と反射板部とで気密もしくは密閉状態にされた収容部と連通するダクト部の冷却空間及びランプの収容部内の空気が装置外の空気から隔絶されているので防塵用の部材が不要であり、強制空冷時の風損の原因が除去され、また、ランプの収容部からランプにより熱せられた空気を収容部の上部からダクト部に導入した後、当該空気を冷却してからこれをランプの収容部の下部に戻しているので、収容部に熱が籠らなくなる。そして、ランプにより熱せられた収容部内の空気を外部から隔絶された状態において自然対流により冷却するようになっているので、冷却効率を高めることができるとともに、そのために収容部についての材料選択の幅が狭くなることがない。そして、ランプの収容部内の温度分布が均一化されるため、例えば、複数のランプを使用する場合には、各ランプの明るさに格差がなくなり、均一な照射光を得ることができるとともに、ランプ寿命のバラツキを低減することができる。また、収容部のうちランプの長手方向に沿う方向における端部にダクト部を付設することによって、ダクト部の付設に伴って装置の奥行きが大きくならないようにすることができる。
【００３０】
請求項２に係る発明によれば、ダクト部の筐体を金属材料で形成することによって、該筐体から外部にランプの熱を効率的に放熱することができる。
【００３１】
請求項３に係る発明によれば、ダクト部に放熱手段又は送風手段を設けることによって放熱の効率化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る装置の基本構成を示す概念図である。
【図２】冷却部に放熱手段及び送風手段を設けた構成を示す概念図である。
【図３】冷却部内を迷路状に構成した例を示す概念図である。
【図４】図５乃至図７とともに、本発明の基本的構成例と共に実施例を示すものであり、本図はランプの長手方向に沿う鉛直面で装置を切断したときの概略的な断面図である。
【図５】ランプの長手方向に直交する鉛直面で装置を切断したときの概略的な断面図である。
【図６】冷却部にファンを付設した構成を示す図である。
【図７】図６の構成についてさらに放熱フィンを設けた構成を示す図である。
【図８】図９とともに従来の構成例を示すものであり、本図はランプの長手方向に沿う鉛直面で装置を切断したときの概略的な断面図である。
【図９】ランプの長手方向に直交する鉛直面で装置を切断したときの概略的な断面図である。
【図１０】ランプの収容部に放熱フィンを付設した従来の構成例を示す概略的な断面図である。
【符号の説明】
１…装置、３…ランプ、４…収容部、５…冷却部、５ｂ…筐体、６…放熱手段、７…送風手段、１１…ランプ部、１２…収容部、１３…液晶表示部、１４…反射板部、１６…ダクト部、１７…一端部（端部）、１８…他端部（端部）、１９…送風手段、２０…放熱手段

Claims

前面と後面が開放された横長の角箱状の収容部と、
前記収容部の前面に配された液晶表示部と、
前記収容部の後面に配され、光を前方に反射する反射板部と、
前記収容部の内部であって前記液晶表示部と前記反射板部との間に、上下方向に所定の間隔をもって配列された、中心軸が水平方向に伸びる複数のランプ部と、
前記収容部の高さと略等しい高さを有し、前記液晶表示部と前記反射板部とで気密もしくは密閉状態にされ装置外の空気が入り込まないようにされた前記収容部の左右側面にそれぞれの端部が連通状態で固着され、自然対流によって前記収容部の上部から前記ランプ部により熱せられた空気を流入した後、前記熱せられた空気の熱を筐体から外部に放熱して冷却し、前記冷却された空気を前記収容部の下部へ流出するコ字状をした２つのダクト部とを有し、
前記収容部及び前記ダクト部内の空気は外部から隔絶されている
ことを特徴とする液晶表示装置。
前記ダクト部の筐体が金属材料で形成され、前記ランプ部により熱せられた空気の熱を前記筐体から外部に放熱する
ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
前記ダクト部に放熱手段または送風手段を設けた
ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
前面と後面が開放された横長の角箱状の収容部と、前記収容部の前面に配された液晶表示部と、前記収容部の後面に配され、光を前方に反射する反射板部と、前記収容部の内部であって前記液晶表示部と前記反射板部との間に、上下方向に所定の間隔をもって配列された、中心軸が水平方向に伸びる複数のランプ部と、前記収容部の高さと略等しい高さを有し、前記液晶表示部と前記反射板部とで気密もしくは密閉状態にされ装置外の空気が入り込まないようにされた前記収容部の左右側面にそれぞれの端部が連通状態で固着されたダクト部とを有し、前記収容部及び前記ダクト部内の空気が外部から隔絶されている液晶表示装置のランプ部の冷却方法であって、
自然対流によって前記ランプ部により熱せられた空気を前記収容部の上部から前記ダクト部に流入させる流入ステップと、
前記流入ステップにおいて前記ダクト部に流入させられた前記熱せられた空気の熱を前記ダクト部の筐体から外部に放熱して冷却する冷却ステップと、
前記冷却ステップにおいて冷却された空気を前記収容部の下部へ流出する流出ステップとを有する
ことを特徴とする液晶表示装置のランプ部の冷却方法。