JP2006011314A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構成により、電源部等の発熱源や蓄熱体を効果的に冷却できるようにして筐体内部の温度上昇を抑制し、表示ユニットの表示品質の劣化を防止できるようにした画像表示装置を提供する。
【解決手段】 本体１２の前面には、電圧の印加によって画像が書き込まれるとともに、無電源による表示が可能な表示ユニット１００が配置され、この表示ユニット１００の背部に制御ユニット１５が設置されている。本体１２の天井面には、複数の排気口１７が形成されており、この排気口１７に面して電源部１６が設置され、電源部１６の上面が排気口１７を通して外気に接触することで冷却が行われ、表示ユニット１００および本体１２内の温度上昇が抑制される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電圧の印加によって画像が書き込まれるとともに、無電源による表示が可能な表示ユニットを備える画像表示装置に関し、特に、簡単な構成により、電源部等の発熱源や蓄熱体を効果的に冷却できるようにして筐体内部の温度上昇を抑制し、表示ユニットの表示品質の劣化を防止できるようにした画像表示装置に関する。

従来、フラットタイプの表示装置には、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイが用いられているが、これらはメモリ性を有しないので電源をオフにすると表示内容が消失する。そこで、メモリ性を有し、画像表示媒体に一旦画像が書き込まれると、電源を印加しなくとも表示内容を見ることができるようにした画像表示媒体が提案されている。

このような従来の画像表示媒体として、例えば、着色粒子を電界によって移動させ、画像表示を行うトナー方式の画像表示媒体が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この画像表示媒体は、表面基板部材上に形成された列電極を誘電体膜により保護した透光性を有する表面基板と、背面基板部材上に形成された行電極を誘電体膜により保護した背面基板と、基板間を微小な間隔に対向配置させるとともに、基板間を基板と平行な方向に仕切って複数のセルを形成する仕切り部材と、負に帯電した白色粒子群と正に帯電した黒色粒子群とを各セル内に封入して構成されている。

この画像表示媒体において、行電極と列電極との間に直流電圧を印加すると、電極間の画素に電界が形成され、電界の向きに応じて白色粒子と黒色粒子が表面基板または背面基板側へ移動し、表面基板の内面に付着した白色粒子と黒色粒子とのコントラストにより表面基板を通して白黒の画像表示が行われる。この構成によれば、電界を変化させない限り表示が消えないため、画像の書き込み後は、無電源で画像を保持することができる。

このような画像表示媒体を備えた画像表示装置を屋外に設置し、広告塔、立て看板等に用いた場合、太陽熱や外気温の影響を受け、画像表示媒体、内部の回路等は、周囲温度に比べて著しく温度が上昇する。特に、粒子は湿気等の影響を避け、かつ飛散するのを防止するために密封構造にされており、粒子は温度が上昇し易い。特に、黒色粒子は熱を吸収しやすく、温度上昇による粒子帯電特性の変化による電圧の閾値の変化によって濃度不良や画像欠陥等が発生し、表示品質が劣化する。また、粒子帯電特性は、接着剤、基板等から発生するアウトガスによっても変化する。さらに、筐体内の温度が上昇すると、制御回路基板等に搭載されているＬＳＩの動作が不安定になり易くなる。

一方、画像表示媒体や制御回路基板等を冷却に使用できる可能性の高い冷却装置として、特許文献２に示されるものがある。

この特許文献２に記載された冷却装置は、吸気口と排気口を備えた流路を装置内に配管し、この配管の外周面に熱良導性ゲルや熱伝導部材を介して電子部品を密着させ、配管の内面と外面の温度差によって配管に吸気口から排気口に向かう空気の流れを生成する構成、および流路内の空気の熱をエネルギ変換器によって電気エネルギに変換し、この電気エネルギによって排気口に設けたファンを回転させ、電子部品からの熱を放熱する構成を有している。
特開２００２−９９００２号公報（［０００８］、図２３、図２４） 特開２００３−２４９６１２号公報（［００２８］〜［００３２］、［００４２］〜[００４４]、図１、図８]

しかし、従来の画像表示装置によると、特許文献２に記載のような冷却装置を適用しようとすると、電子部品を熱良導性ゲルや熱伝導部材を介して流路に取り付ける必要があり、電子部品に比べて大面積を有する電源部等の発熱源や画像表示媒体等の蓄熱し易い物体に適用した場合、材料増や部品増を招くとともに、取り付け作業も容易ではない。また、配管には銅等の金属を用いざるをえないことから、大重量化および大型化することは避けられない。

従って、本発明の目的は、簡単な構成により、電源部等の発熱源や蓄熱体を効果的に冷却できるようにして筐体内部の温度上昇を抑制し、表示ユニットの表示品質の劣化を防止できるようにした画像表示装置を提供することにある。

本発明は、上記の目的を達成するため、電圧の印加によって画像が書き込まれるとともに、無電源による表示が可能な表示ユニットと、前記表示ユニットを支持する本体と、前記表示ユニットから熱的に隔離して前記本体内に配置された発熱源とを備えたことを特徴とする画像表示装置を提供する。

本発明の画像表示装置によれば、電源部等の発熱源を表示ユニットから隔離して配置したことにより、簡単な構成により表示ユニットの加熱を効果的に抑制することができるようになり、表示品質の劣化を防止することが可能になる。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る画像表示装置を示す。この画像表示装置１は、スタンド１１と、このスタンド１１に取り付けられると共に天井面が金属等の熱伝導性に優れる材料を用いた箱型の本体１２と、本体１２の前面に装着され、保護カバーとして機能する透明なプラスチック等による透明板１３と、透明板１３の背面に設置された表示ユニット１００と、透明板１３と表示ユニット１００の表面との間に所定の間隙１４ａを形成してニュートンリングの発生を防止するスペーサ１４と、表示ユニット１００の背面に配設され、全体を制御する制御回路、書込みデータを記憶する画像メモリ、表示駆動を行う表示駆動回路、通信インターフェース等を含む発熱源ともなる制御ユニット１５と、本体１２内の天井面に配設され、表示ユニット１００および制御ユニット１５に直流電源を供給する発熱源ともなる電源部１６と、電源部１６に面した本体１２の天井面に形成された複数の排気口１７とを備える。排気口１７は、本体１２の天井面に一定間隔に多数の貫通穴を形成する構成、短いパイプ状の物体を本体１２の天井面に一定間隔に埋設する構成等にすることができる。

電源部１６は、金属ケース等に収納してユニット化されており、コネクタおよびケーブルを介して、制御ユニット１５および表示ユニット１００との間の電気的な接続が行われる。また、電源部１６は、図示しないが、整流回路と、＋５Ｖ、＋１２Ｖ等の安定化電圧を得るためのレギュレータ回路と、±１４０Ｖ程度のパルス電圧を生成するパルス電源回路とを備えている。整流回路のダイオードおよびレギュレータ回路は発熱するので、その放熱器は、放熱し易くするため、本体１２の天井面に近い位置に配設するのが望ましい。なお、電源部１６には、入力段に電源スイッチが接続され、この電源スイッチに１００Ｖ又は２００Ｖの商用交流電源に接続するためのコードが接続されるが、図１では、いずれも図示を省略している。

（表示ユニットの構成）
図２は、図１に示した表示ユニット１００の詳細構成を示す。この表示ユニット１００は、所定の間隔に配設された透明な一対の基板１０１Ａ，１０１Ｂと、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）を用いて基板１０１Ａの内側に配設された行電極１０２と、ＩＴＯを用いて基板１０１Ｂの内側に配設された列電極１０３と、行電極１０２および列電極１０３のそれぞれの内側に配設された誘電体層１０４Ａ，１０４Ｂと、誘電体層１０４Ａと誘電体層１０４Ｂの間に形成された空間部１０５と、この空間部１０５内に封入された白色粒子１０６Ａおよび黒色粒子１０６Ｂとを備える。

行電極１０２と列電極１０３は、それぞれ複数本からなり、マトリックス状に配設されている。誘電体層１０４Ａ，１０４Ｂは、黒色ポリカーボネート、ポリエステル、ポリイミド、エポキシ等からなり、行電極１０２および列電極１０３の保護のほか、粒子の帯電特性を安定化させるために設けられる。

白色粒子１０６Ａは、例えば、体積平均粒径２０μｍの酸化チタン含有架橋ポリメチルメタクリレートの球状微粒子の１００重量部にイソプロピルトリメトキシシラン処理したチタニアの微粉末０．４重量部を外添して得ることができる。また、黒色粒子１０６Ｂは、例えば、体積平均粒径２０μｍのカーボン含有架橋ポリメチルメタクリレートの球状微粒子を用いることができる。

（画像表示装置の動作）
次に、図１および図２を参照して画像表示装置１の動作について説明する。まず、電源スイッチがオンにされると、電源部１６に商用交流電源が供給され、電源部１６は、レギュレータ回路により所定の直流電圧を生成して制御ユニット１５に供給するほか、パルス電源回路により画像書み込用のパルス電源を生成する。この電源部１６は、レギュレータ回路等が発熱するため、発熱源になる。しかし、電源部１６の金属ケースが、本体１２の天井面に設けられた排気口１７を通して外気に接触することによって熱交換が行われ、電源部１６は自然空冷により冷却される。

（表示ユニットへの書込み動作）
次に、表示ユニット１００への画像の書込み動作について説明する。画像データに対応する画素部分に交差している行電極１０２と列電極１０３に対し、制御ユニット１５の制御により、電源部１６で生成した所定の電圧が印加される。この電圧は、例えば、行電極１０２に０Ｖの電圧を印加し、列電極１０３には、画像データに応じて、例えば、＋１４０Ｖまたは−１４０Ｖ程度の正または負の画像電圧を所定の時間（例えば、３０ｍｓ）印加する。

白色粒子１０６Ａと黒色粒子１０６Ｂは、摩擦帯電により互いに異なる極性に帯電している。例えば、白色粒子１０６Ａが負に帯電し、黒色粒子１０６Ｂは正に帯電している。画像データに基いて行電極１０２と列電極１０３に電圧を印加すると、負に帯電した白色粒子１０６Ａは、正電圧が印加された列電極１０３側に移動して誘電体層１０４Ｂの内面に付着し、正に帯電した黒色粒子１０６Ｂは、行電極１０２側の誘電体層１０４Ａの内面に付着する。この様にして、行電極１０２側に付着した白色粒子１０６Ａと黒色粒子１０６Ｂによって構成された白黒画像は、照明光１１０が照射されているとき、基板１０１Ａを通して視線Ｅの方向から表示光１１１を見ることができる。

行電極１０２と列電極１０３への電圧の印加を停止しても、白色粒子１０６Ａおよび黒色粒子１０６Ｂと誘電体層１０４Ａ，１０４Ｂとの間の静電付着力が維持されるため、粒子１０６Ａ，１０６Ｂは誘電体層１０４Ａ，１０４Ｂの内面に付着したまま保持され、長時間に渡り白黒画像が表示される。

（第１の実施の形態の効果）
この第１の実施の形態によれば、下記の効果が得られる。
（イ）電源部１６は、その筐体の一部が排気口１７を通して外気に接触できるように本体１２の天井面に配設されているため、電源部１６は排気口１７を通して空冷され、表示ユニット１００の温度上昇が抑制されることにより、表示品質の劣化を防止することができる。
（ロ）電源部１６が冷却されることにより、本体１２内の温度上昇が抑制されるため、制御ユニット１５の動作を安定にすることができる。
（ハ）スペーサ１４によって、画像表示媒体１００と透明板１３との間に所定の間隙１４ａを設けているので、ニュートンリングの発生を抑制して表示画像が見にくくなるのを防ぐことができる。

［第２の実施の形態］
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る画像表示装置を示す。本実施の形態は、第１の実施の形態において、排気口１７を形成した状態で、電源部１６をセラミックファイバ、グラスウール、発泡材等による断熱材１８で覆った構成にしたものであり、その他の構成は、第１の実施の形態と同様である。

この第２の実施の形態によれば、断熱材１８によって電源部１６の熱が本体１２内に伝熱するのを防止することができるため、本体１２内の温度上昇を防止することができる。従って、表示ユニット１００及び制御ユニット１５の温度上昇が抑制されることにより、表示品質の劣化防止および制御ユニット１５の安定動作を、第１の実施の形態に比べて高めることができる。

［第３の実施の形態］
図４は、本発明の第３の実施の形態に係る画像表示装置を示す。本実施の形態は、第１の実施の形態における制御ユニット１５と電源部１６を１つの金属ケース内に一体化して電源・制御ユニット１９を構成し、この電源・制御ユニット１９を本体１２の背面の内側に密着させて設置し、さらに、本体１２の背面に排気口２０を設けた構成であり、他の構成は第１の実施の形態と同様である。なお、電源・制御ユニット１９は、発熱源でもある。

排気口２０は、第１の実施の形態における排気口１７と同様に、一定間隔に多数の貫通穴を形成した構成にすることができる。この場合、電源・制御ユニット１９を本体１２の背面に密着させ、放熱が促進されるようにする。なお、本体１２の背面は、銅、アルミニウムなどの熱伝導性に優れる金属材料を用いて構成するのが望ましい。

この第３の実施の形態によれば、下記の効果が得られる。
（イ）電源・制御ユニット１９の背面が排気口２０を通して外気に接触できるように本体１２の背面に配設されているため、電源・制御ユニット１９が排気口２０を通して空冷され、これにより表示ユニット１００の温度上昇が抑制され、表示品質の劣化を防止することができる。
（ロ）電源・制御ユニット１９が冷却されることにより、電源部と共に制御部が冷却されるため、制御部の動作を安定にすることができる。

［第４の実施の形態］
図５は、本発明の第４の実施の形態に係る画像表示装置を示す。本実施の形態は、第１の実施の形態において、表示ユニット１００と制御ユニット１５の間に断熱材１８を介在させ、更に、電源部１６を本体１２内の背面と底面によるコーナ部に配置したものであり、他の構成は第１の実施の形態と同様である。なお、電源部１６は、図５に示す設置位置に限定されるものではなく、例えば、本体１２内の背面の上方に設置されていてもよい。

透明板１３の表面や表示ユニット１００の前面に、アセテートフィルム等の可視光線を透過し、赤外線を遮断する特性を有する熱遮断フィルムを貼着してもよい。これにより、表示ユニット１００の温度上昇をより抑制することができる。

この第４の実施の形態によれば、断熱材１８によって制御ユニット１５側からの熱が遮断されるため、表示ユニット１００の温度上昇が抑制され、表示品質の劣化を防止することができる。

［第５の実施の形態］
図６は、本発明の第５の実施の形態に係る画像表示装置を示す。また、図７は、図６のＡ−Ａ線断面を示す。本実施の形態は、スタンド１１と、このスタンド１１に取り付けられるとともに、本体１２の内部を大スペース部１２Ｂと小スペース部１２Ｃとに区分する仕切り部１２Ａが縦方向に設けられている本体１２と、背面を本体背面に密着させて大スペース部１２Ｂ内に配設された表示ユニット１００と、小スペース部１２Ｃ内に配設された電源・制御ユニット１９と、電源・制御ユニット１９の小スペース部１２Ｃ内に露出する部分を覆う断熱材１８と、大スペース部１２Ｂの上面に形成された複数の排気口２２と、大スペース部１２Ｂの下面に形成された複数の吸気口２３と、小スペース部１２Ｃの上面に形成された排気口２４と、小スペース部１２Ｃの下面に形成された吸気口２５とを備える。

（画像表示装置の動作）
次に、この画像表示装置１の動作を説明する。画像表示装置１の電源スイッチがオンにされると、電源・制御ユニット１９が動作する。電源・制御ユニット１９は、動作時間の経過と共に、レギュレータ回路、制御回路等の発熱によってユニット１９のケースおよびその内部の温度が上昇するが、一部の熱は本体１２の側面を通して放熱が行われる。電源・制御ユニット１９からの他の熱は、断熱材１８によって遮断され、かつ、仕切り部１２Ａによって電源・制御ユニット１９から表示ユニット１００への輻射熱が遮断される。更に、吸気口２５から取り込まれた空気が断熱材１８の表面に接触して熱交換が行われ、電源・制御ユニット１９の冷却が行われる。この熱交換により温度上昇した空気は、小スペース部１２Ｃを通過した後、排気口２４から排出される。

一方、大スペース部１２Ｂの上下面には、排気口２２および吸気口２３が設けられており、吸気口２３から取り込まれた空気は、表示ユニット１００の表側の間隙２６を通して排気口２２から外部に抜ける過程で、表示ユニット１００が自然空冷により冷却される。これにより、表示ユニット１００の温度上昇が抑制される。

（第５の実施の形態の効果）
この第５の実施の形態によれば、以下の効果が得られる。
（イ）電源・制御ユニット１９は、断熱材１８によって表示ユニット１００と熱的に遮断されているため、表示ユニット１００の温度上昇が抑制され、表示品質の劣化を防止することができる。
（ロ）電源・制御ユニット１９および表示ユニット１００は、本体１２に設けられた吸気口２３，２５および排気口２２，２４を介して大スペース部１２Ｂ、小スペース１２Ｃ内に空気が流通することにより冷却されるため、表示ユニット１００の表示品質の劣化を防止することができるほか、電源・制御ユニット１９を安定に動作させることができる。

［第６の実施の形態］
図８は、本発明の第６の実施の形態に係る画像表示装置を示す。また、図９は、図８のＢ−Ｂ線断面を示す。本実施の形態は、表示ユニット１００以外の他の構成は、第５の実施の形態と同様に構成されている。

この表示ユニット１００は、それぞれが独立して表示駆動され、あるいは全体で１つの画像を表示するように表示駆動される４つの表示記録媒体１００Ａ〜１００Ｄと、これらの表示記録媒体１００Ａ〜１００Ｄを一体的に保持すると共に透明板１３に対して所定の間隙２６を有して位置決めするスペーサ１２０とを備えている。下部のスペーサ１２０には複数の吸気溝１２１が形成され、更に、上部のスペーサ１２０には複数の排気溝１２２が形成されている。

表示ユニット１００は、図９に示すように、透明板１３の裏面にスペーサ１２０を介して表示記録媒体１００Ａ〜１００Ｄが取り付けられることによって、スペーサ１２０が透明板１３の裏面に密着し、吸気溝１２１および排気溝１２２は、透明板１３に対して空気の通路を形成する。なお、図９では、表示ユニット１００の背面と本体１２の背面との間に、吸気口２５および排気口２４に連通する間隙２７を形成しているが、表示ユニット１００と本体１２の背面とを密着させる構成であってもよい。

（画像表示装置の動作）
次に、この画像表示装置１の動作を説明する。表示ユニット１００が動作し、表示ユニット１００の温度が周囲より高くなると、外気が本体１２の吸気口２３から大スペース部１２Ｂに吸入される。大スペース部１２Ｂに吸入された空気は、表示ユニット１００の吸気溝１２１を通して画像表示媒体１００Ｃ，１００Ｄの表面のスペーサ１２０で囲まれた空間に進入して上昇し、排気溝１２２に到達する。画像表示媒体１００Ｃ，１００Ｄの排気溝１２２を通過した空気は、画像表示媒体１００Ａ，１００Ｂの吸気溝１２１に進入し、これらの表面のスペーサ１２０で囲まれた空間に進入した後、排気溝１２２を通過して大スペース部１２Ｂに抜け、排気口２２から大気中へ排気される。この過程で、表示記録媒体１００Ａ〜１００Ｄの表面（前面）側が自然空冷により冷却される。

一方、本体１２の吸気口２３から大スペース部１２Ｂに吸入された空気は、表示ユニット１００の背面に流れ込み、この背面を上昇する。背面を上昇した空気は、排気口２２から排出される。表示ユニット１００の背面を流れる空気によって、表示ユニット１００の背面側が自然空冷により冷却される。以上のように、表示ユニット１００は、表側および背面側の両方から冷却される。

（第６の実施の形態の効果）
この第６の実施の形態によれば、以下の効果が得られる。
（イ）表示ユニット１００に形成されたスペーサ１２２の吸気口２３および排気溝１２２を通して表示ユニット１００の表示面側に空気の流通経路が形成されることにより表面側が冷却され、太陽光の影響を受け易い粒子の温度上昇が抑制され、表示ユニット１００の表示品質の劣化を防止することができる。
（ロ）表示ユニット１００は、複数の表示記録媒体１００Ａ〜１００Ｄから構成されているため、大画面で画像を表示することができる。

［他の実施の形態］
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、その要旨を変更しない範囲内で種々の変形が可能であり、各実施の形態間で構成要素の組み合わせは任意に行うことができる。例えば、第６の実施の形態における表示ユニット１００を、第１〜第５の実施の形態に適用することが可能である。

また、第１および第２の実施の形態において、制御ユニット１５は、本体１２の背面に排気口を設けて設置してもよい。

また、第１〜第３、第５、第６の実施の形態において、排気口に面して、本体１２の外部に放熱器を装着してもよい。

また、メモリ性を有する表示記録媒体として、上記の他に、ロイコ染料を用いた感熱記録媒体や、強誘電液晶に代表されるメモリ性を有する液晶や、帯電した粒子を移動させて表示を切り替える電気泳動方式、帯電した粒子を回転させて表示を切り替える粒子回転方式、磁気により粒子を移動させて表示を切り替える磁気泳動方式等の他の表示記録媒体を用いてもよい。

本発明の第１の実施の形態に係る画像表示装置を示す側面断面図である。 図１の表示ユニットの詳細構成を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る画像表示装置を示す側面断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る画像表示装置を示す側面断面図である。 本発明の第４の実施の形態に係る画像表示装置を示す側面断面図である。 本発明の第５の実施の形態に係る画像表示装置を示す正面断面図である。 図６のＡ−Ａ線断面を示す断面図である。 本発明の第６の実施の形態に係る画像表示装置を示す正面断面図である。 図８のＢ−Ｂ線断面を示す断面図である。

符号の説明

１ 画像表示装置
１１ スタンド
１２ 本体
１２Ａ 仕切り部
１２Ｂ 大スペース部
１２Ｃ 小スペース部
１３ 透明板
１４ スペーサ
１４ａ 間隙
１５ 制御ユニット
１６ 電源部
１７ 排気口
１８ 断熱材
１９ 電源・制御ユニット
２０ 排気口
２２，２４ 排気口
２３，２５ 吸気口
２６，２７ 間隙
１００ 表示ユニット
１００Ａ〜１００Ｄ 表示記録領域
１０１Ａ，１０１Ｂ 基板
１０２ 行電極
１０３ 列電極
１０４Ａ，１０４Ｂ 誘電体層
１０５ 空間部
１０６Ａ 白色粒子
１０６Ｂ 黒色粒子
１１０ 照明光
１１１ 表示光
１２０ スペーサ
１２１ 吸気溝
１２２ 排気溝
Ｅ 視線

Claims (10)

1. 電圧の印加によって画像が書き込まれるとともに、無電源による表示が可能な表示ユニットと、
   前記表示ユニットを支持する本体と、
   前記表示ユニットから熱的に隔離して前記本体内に配置され、前記表示ユニットの表示に係る発熱源とを備えたことを特徴とする画像表示装置。
2. 前記発熱源は、前記本体の排気口を有する天井面に設けられたことを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
3. 前記発熱源は、前記本体の排気口を有する側壁面に設けられたことを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
4. 前記発熱源は、外表面に断熱材が施されていることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
5. 前記発熱源は、本装置の各部に電源を供給する電源部であることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
6. 前記発熱源は、前記表示ユニットに前記電圧を印加して表示制御を行う制御ユニットであることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
7. 前記表示ユニットは、裏面に断熱材が設けられたことを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
8. 前記表示ユニットは、同一平面上に複数の表示記録媒体を配置して構成されたことを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
9. 前記表示ユニットは、表示面側に空気の流通が可能な溝を有するスペーサが設けられていることを特徴とする請求項８記載の画像表示装置。
10. 前記表示ユニットは、前記電圧の印加によって形成された電界に応じて着色粒子を移動させることにより画像表示を行うトナー方式であることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。