СИСТЕМА И СПОСОБ ТЕРМОРЕГУЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННОГО ДИСПЛЕЯ Российский патент 2013 года по МПК G02F1/133 H05K7/20 

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Иллюстративные варианты исполнения в общем случае относятся к системам нагрева/охлаждения для электронных дисплеев.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Электронные дисплеи обычно используются в помещениях, в окружении с контролируемой температурой. Хотя температура, окружающая дисплей, может быть относительно стабильной (около комнатной температуры), компоненты дисплея могут выделять большое количество тепла. Если это тепло не отводить должным образом, то оно может повредить дисплей или сократить его срок службы. Для отвода тепла от электронных компонентов в дисплее через как можно больше боковых стенок дисплея традиционно используются кондуктивные и конвективные системы передачи тепла. В то время как в прошлом такие системы передачи тепла пользовались своей долей успеха, современные электронные дисплеи требуют более значительных возможностей для охлаждения (а в некоторых случаях - и нагрева).

Современные электронные дисплеи теперь используются в среде вне помещения, а также в других ситуациях, когда окружающая температура может и увеличиваться выше и понижаться ниже комнатной температуры. Главным фактором может стать в дополнение к передаче тепла от окружающего воздуха радиационный теплообмен от Солнца через поверхность дисплея. В некоторых применениях и местоположениях общая энергия через такую поверхность дисплея составляет 200 ватт или более. Далее, рынку требуются дисплеи более большие, более яркие и, в некоторых случаях, с высоким разрешением. С увеличением размеров электронного дисплея будет поглощаться от Солнца больше тепла, и больше тепла будет передаваться в дисплеи. Для того чтобы "конкурировать" с окружающим светом от Солнца, а также с отражениями от окружающих поверхностей, дисплеи должны производить больше света, что обычно также приводит к большей генерации тепла дисплеем и/или его сборкой задней подсветки.

Кроме того, в некоторых приложениях температура может падать гораздо ниже комнатной температуры. От подвергания такой низкой температуре некоторые компоненты электронного дисплея могут давать сбои или безвозвратно разрушаться. Например, воздействию низких температур могут быть подвержены характеристики жидкокристаллического материала в жидкокристаллических дисплеях (LCD).

Сущность иллюстративных вариантов исполнения

Иллюстративные варианты исполнения могут содержать один или более раскрываемых ниже признаков термоконтроля. Раскрыто множество признаков термоконтроля, и эти признаки могут быть использованы как по отдельности, так и в любой комбинации. Точная комбинация признаков будет зависеть от конкретных потребностей охлаждения/нагрева рассматриваемого дисплея, что зависит от типа дисплея, размера дисплея и его конкретного окружения. Варианты исполнения могут быть реализованы на электронном дисплее любого типа, включая, но этим не ограничиваясь, LCD дисплей, светодиодные (LED) дисплеи, дисплеи на органических светодиодах (OLED), дисплеи полевого излучения, дисплеи на электронно-лучевой трубке, плазменные дисплеи и проекционные дисплеи. Иллюстративный вариант исполнения будет осуществлен на ЖК дисплеях.

Один термический признак относится к изолированной газовой системе охлаждения. Газовая система охлаждения предпочтительно представляет собой замкнутый контур, который включает в себя первую газовую камеру, содержащую прозрачную переднюю пластину, и вторую газовую камеру, содержащую охладительное пространство. Первая газовая камера предшествует и является такой же по протяженности, что и видимая поверхность электронного дисплея. Прозрачная передняя пластина может быть установлена перед поверхностью электронного дисплея, определяя глубину первой газовой камеры. Внутри охладительного пространства может быть расположен охлаждающий вентилятор камеры или эквивалентное средство, которое может использоваться для движения газа по контуру изолированной газовой охладительной камеры. Когда газ проходит первую газовую камеру, он контактирует с поверхностью электронного дисплея, поглощая тепло с поверхности дисплея. Поскольку газ и соответствующие поверхности первой газовой камеры являются прозрачными, качество изображения остается превосходным. После того, как газ прошел прозрачную первую газовую камеру, газ может быть направлен в заднее охладительное пространство, где он охлаждается.

Другой термический признак может использовать изолированную газовую систему как нагревательное устройство - либо вместо, либо в добавление к его охладительным возможностям. Изолированная газовая система нагрева также является системой с замкнутым контуром с первой газовой камерой перед поверхностью дисплея и второй камерой, содержащей пространство нагрева или пространство нагрева/охлаждения. Нагревательные элементы могут быть помещены внутрь пространства для того, чтобы нагревать газ внутри второй камеры. По мере того, как газ принудительно подается в первую камеру, он может передавать свое тепло поверхности дисплея. После этого газ может вернуться в пространство для другого цикла нагрева. Пространство может функционировать только как пространство охлаждения, только как пространство нагрева или как комбинация пространства нагрева/охлаждения, все зависит от конкретного дисплея и его конкретного рабочего окружения.

В некоторых вариантах исполнения пространство изолированной газовой камеры может вмещать электронные компоненты, используемые для управления электронным дисплеем. Эти электронные компоненты могут включать в себя, но этим не ограничиваясь, трансформаторы, печатные платы, процессоры, резисторы, конденсаторы, батареи, двигатели, источники питания, устройства освещения, проводку и жгут проводки, а также переключатели. Если пространство используется как пространство охлаждения, то холодный газ внутри пространства может дополнительно способствовать охлаждению электронных компонентов, которые во время работы, как и положено, будут выделять тепло. Далее, если пространство используется как источник тепла для дисплея, то естественное тепло от электронных компонентов тоже может нагревать газ в пространстве, уменьшая количество энергии, которое необходимо прикладывать к нагревательным элементам.

В некоторых вариантах исполнения для дальнейшего уменьшения солнечной нагрузки на электронном дисплее может быть использован линейный поляризатор. Такой поляризатор может быть использован в комбинации с изолированной газовой камерой, либо может быть помещен просто перед электронным дисплеем с изолирующим зазором между поляризатором и дисплеем. Изолирующий зазор уменьшает количество тепла, передаваемого между поляризатором и дисплеем.

Некоторые электронные дисплеи, такие как, например, LCD, требуют наличия сборки задней подсветки для формирования изображения на поверхности дисплея. Сборки задней подсветки обычно являются большими источниками тепла для дисплея. Поэтому некоторые варианты исполнения для охлаждения узла задней подсветки дисплея могут использовать систему ограниченной конвекции. Система ограниченной конвекции может содержать пластину ограниченной конвекции, которая расположена в непосредственной близости к сборке задней подсветки, образуя зазор. Газ нагнетается через зазор, способствуя более эффективному охлаждению сборки задней подсветки. В некоторых вариантах исполнения стенка пространства может составлять пластину ограниченной конвекции.

Некоторые варианты исполнения могут также включать в себя устройство воздушного занавеса, которое нагнетает воздух (теплый или холодный) поверх внешней поверхности сборки дисплея.

Наконец, некоторые варианты исполнения могут использовать сборку с текучей средой, которая, чтобы охладить поверхность дисплея, контактирует с текучей средой. Текучая среда может являться по существу чистой формой текучей среды охладителя, которая прокачивается через переднюю полость, которая включает в себя поверхность дисплея.

Краткое описание чертежей

Лучшему пониманию иллюстративных вариантов исполнения способствует ознакомление с нижеследующим подробным описанием и с сопроводительными чертежами, в которых одинаковые ссылочные позиции относятся к идентичным частям, и в которых:

Фиг.1 представляет собой вид в перспективе иллюстративного примера вместе с иллюстративным электронным дисплеем.

Фиг.2 представляет собой покомпонентный вид в перспективе иллюстративного варианта исполнения, показывающий компоненты изолированной газовой системы охлаждения.

Фиг.3 представляет собой вид сверху иллюстративного варианта исполнения охладительной камеры.

Фиг.4 представляет собой фронтальный вид в перспективе варианта исполнения изолированной охладительной камеры, в частности, передней прозрачной поверхности первой газовой камеры.

Фиг.5 представляет собой задний вид в перспективе варианта исполнения изолированной охладительной камеры, на котором показаны размещенные в пространстве опционные электрические компоненты.

Фиг.6 представляет собой задний вид в перспективе варианта исполнения изолированной охладительной камеры, на котором показаны элементы поверхности, которые могут быть включены в пространство.

Фиг.7 представляет собой вид сверху иллюстративного варианта исполнения охладительной камеры, на котором показаны элементы поверхности, которые могут быть включены в пространство.

Фиг.8 представляет собой фронтальный вид в перспективе варианта исполнения изолированной охладительной камеры с содержащимися термоэлектрическими модулями.

Фиг.9 представляет собой вид сверху иллюстративного варианта исполнения охладительной камеры с содержащимися термоэлектрическими модулями.

Фиг.10 представляет собой покомпонентный вид в перспективе иллюстративного варианта исполнения, на котором показаны компоненты изолированной газовой системы охлаждения.

Фиг.11 представляет собой вид сверху иллюстративного варианта исполнения нагревательной камеры.

Фиг.12 представляет собой задний вид в перспективе варианта исполнения нагревательной камеры, на котором показаны опционные электрические компоненты и нагревательные элементы.

Фиг.13 и 14 представляют собой поперечные сечения иллюстративных вариантов исполнения для использования линейного поляризатора с изолированной газовой системой или с изолирующим зазором.

Фиг.15А и 15В представляют собой виды сбоку иллюстративных вариантов исполнения системы охлаждения ограниченной конвекции с пластиной ограниченной конвекции.

Фиг.16 представляет собой вид сверху иллюстративного варианта исполнения, в котором охлаждающее пространство используется в качестве пластины ограниченной конвекции.

Фиг.17А-17С представляют собой поперечные сечения вариантов исполнения, в которых охлаждающее пространство используется в качестве пластины ограниченной конвекции.

Фиг.18 представляет собой вид в плане спереди дисплея, использующего устройство воздушного занавеса.

Фиг.19 представляет собой поперечное сечение дисплея, использующего устройство воздушного занавеса.

Фиг.20 представляет собой иллюстрацию, показывающую компоненты для дисплея с жидкостным охлаждением.

Подробное описание

Следует понимать, что сущность и объем раскрытых вариантов исполнения включает в себя дисплеи с терморегуляцией, включающие в себя, не ими не ограниченные, LCD. С целью упрощения объяснения варианты исполнения могут быть описаны применительно к компонентам LCD дисплеев. В качестве примеров, но без намерения ограничения, варианты исполнения могут быть использованы вместе с дисплеями, выбранными из LCD, светодиодных (LED), органических светодиодных (OLED), автоэмиссионных (FED) дисплеев, дисплеев на электронно-лучевых трубках, плазменных и проекционных дисплеев. Кроме того, варианты исполнения могут быть использованы с дисплеями других типов, включая те, которые еще не созданы. В частности, имеется в виду, что варианты исполнения хорошо подходят для использования с полноцветными, плоскими панельными дисплеями на OLED. Далее, в частности, предполагается, что варианты исполнения могут быть использованы с относительно большими LCD дисплеями высокого разрешения. Хотя описанные здесь варианты исполнения хорошо подходят для условий наружного использования, их можно также использовать для применений в помещениях (например, в заводских условиях, при работе с охладителями или морозильниками), где тепловая стабильность дисплея может быть под угрозой.

Изолированная газовая система охлаждения

Как показано на фиг.1, когда дисплей 10 подвергается элементам (воздействия) вне помещения, температура внутри дисплея 10 без определенного рода охлаждающего устройства может значительно изменяться. Поэтому дисплей 10 может не функционировать заданным образом, либо может иметь сильно сокращенный срок службы. Прямой солнечный свет является особенно проблематичным для создания увеличений внутренней температуры дисплея 10.

На фиг.1 дисплейная область показанного электронного дисплея включает в себя узкую газовую камеру, которая находится перед поверхностью электронного дисплея и такая же по протяженности. Показанный дисплей оборудован также опционным устройством 114 воздушного занавеса. Устройство 114 воздушного занавеса подробно описано ниже. На выбор дисплей может иметь отражательный экран 119 (shield) для уменьшения отражения солнечных лучей от поверхности дисплея. Дополнительно в среде вне помещения корпус 70 предпочтительно имеет цвет, отражающий солнечный свет.

Как показано на фиг.2, иллюстративный вариант исполнения электронного дисплея 10 включает в себя изолированную газовую охлаждающую камеру 20, содержащуюся внутри корпуса 70 дисплея. Прозрачная первая газовая камера определяется разделителями 100 и прозрачной передней пластиной 90. На переднюю пластину 90 может быть нанесена вторая прозрачная передняя пластина 130, чтобы помочь предотвратить поломку передней пластины 90 и защитить внутренность дисплея. Охладительная камера 20 окружает дисплейный пакет 80 и связанную сборку 140 задней подсветки.

Дисплей 10 может включать в себя средство для охладительного газа, содержащегося внутри второй газовой камеры. Это средство может включать в себя один или более вентиляторов 60, которые могут быть расположены в основании корпуса 70 дисплея. Вентиляторы 60 могут втягивать холодный воздух и нагнетать более холодный втянутый воздух поверх по меньшей мере одной внешней поверхности заднего охладительного пространства 45. При необходимости для охлаждения воздуха, который контактирует с внешней поверхностью пространства 45, может быть использован также воздушный кондиционер (не показан). В качестве альтернативы вентиляторы 60 могут просто втягивать внешний воздух.

Как показано на фиг.3, варианты исполнения изолированной газовой охладительной камеры 20 могут содержать замкнутый контур, который включает в себя первую газовую камеру 30 и вторую газовую камеру 40. Первая газовая камера включает в себя прозрачную пластину 90. Вторая газовая камера содержит охладительное пространство 45. Термин "изолированный газовый" подчеркивает тот факт, что газ внутри изолированной газовой охладительной камеры 20 по существу изолирован от внешнего воздуха в корпусе дисплея. Поскольку первая газовая камера 30 расположена перед поверхностью 85 электронного дисплея, то газ должен быть по существу свободен от пыли или иных загрязнений, которые могут отрицательно влиять на отображаемое изображение. Чтобы помочь предотвратить от проникновения в первую газовую камеру 30 загрязнений и пыли может быть использован опционный фильтр (не показан).

Изолированный газ может быть практически любым прозрачным газом, например, обычным воздухом, азотом, гелием или любым другим прозрачным газом. Этот газ, предпочтительно, является бесцветным, так чтобы не влиять на качество изображения. Кроме того, нет необходимости в том, чтобы изолированная газовая охладительная камера 20 была герметично уплотнена относительно внешнего воздуха. Достаточно лишь, чтобы газ в камере был изолирован до такой степени, чтобы пыль и загрязнения не могли по существу проникать в первую газовую камеру.

В показанной на фиг.3 конфигурации замкнутого контура первая газовая камера 30 находится в газовом сообщении со второй газовой камерой 40. Внутри охладительного пространства 45 может быть предусмотрен вентилятор 50 охладительной камеры, который используется для движения газа вокруг изолированной газовой охладительной камеры 20. Первая газовая камера 30 включает в себя по меньшей мере одно первое стекло 90, установленное перед поверхностью 85 электронного дисплея.

На фиг.4 передняя пластина 90 дистанционными элементами 100 может быть отодвинута вперед от поверхности 85 электронного дисплея. Дистанционные элементы 100 определяют глубину узкого канала, проходящего перед поверхностью 85 электронного дисплея. Дистанционные элементы 100 могут быть независимыми или, альтернативно, они могут быть выполнены интегрально с каким-либо другим компонентом устройства (например, интегрально с передней пластиной 90). Поверхность 85 электронного дисплея, дистанционные элементы 100 и передняя прозрачная пластина 90 определяют первую газовую камеру 30. Камера 30 через входное отверстие 110 и выходное отверстие 120 находится в газовом сообщении с пространством 45.

Как показано на фиг.3, задняя поверхность первой газовой камеры 30 предпочтительно содержит поверхность 85 электронного дисплея дисплейного пакета 80. Когда изолированный газ первой газовой камеры 30 проходит дисплей, он касается поверхности 85 электронного дисплея. Непосредственное касание охладительным газом поверхности 85 электронного дисплея увеличивает конвективную передачу тепла от поверхности 85 электронного дисплея. В иллюстративных вариантах исполнения поверхность 85 электронного дисплея содержит заднюю поверхность первой газовой камеры 30. Соответственно, термин "поверхность электронного дисплея" означает переднюю поверхность типового электронного дисплея (в отсутствии описанных здесь вариантов исполнения).

В иллюстративном варианте исполнения поверхность 85 электронного дисплея, передняя пластина 90 и опционная вторая передняя пластина 130 могут быть составлены из стеклянной подложки. Однако ни поверхность 85 дисплея, ни передняя прозрачная пластина 90, ни опционная вторая прозрачная передняя пластина 130 не обязательно должны быть стеклянными. Таким образом, термин "стекло" может использоваться здесь взаимозаменяемо с термином "пластина", однако при этом ни в коем случае не требуется стеклянный материал. Кроме того, поверхность 85 электронного дисплея не должна содержать стенки задней поверхности переднего газового отсека 30. Может быть использована дополнительная пластина. Однако при использовании поверхности 85 электронного дисплея в качестве стенки задней поверхности газового отсека 30 будет меньше поверхностей, с которыми сталкивается видимый свет, проходя сквозь дисплей. Кроме того, устройство при этом будет легче и дешевле в производстве.

Хотя показанный вариант исполнения использует поверхность 85 электронного дисплея. Поверхности 85 электронного дисплея могут быть добавлены некоторые изменения и/или покрытия, а также и другим компонентам системы (например, антиотражающие покрытия) для аккомодации охлаждающего газа или для того, чтобы улучшить оптические характеристики устройства. В показанном варианте исполнения поверхность 85 электронного дисплея может представлять собой переднюю стеклянную пластину пакета жидкокристаллического (ЖК) дисплея. Однако для вариантов исполнения настоящей системы охлаждения может подходить почти любая поверхность дисплея. Хотя не обязательно, но предпочтительно позволить охлаждающему газу в первой газовой камере 30 непосредственно касался поверхности 85 электронного дисплея. Таким образом будет максимизирована конвективная передача тепла от компонентов дисплея к циркулирующему газу.

На фиг.4 передняя пластина 90 первой газовой камеры 30 является прозрачной и расположена перед поверхностью 85 электронного дисплея. Показанные стрелки представляют перемещение изолированного газа через первую газовую камеру 30. Как видно на чертеже, изолированный газ пересекает первую газовую камеру 30 в горизонтальном направлении. Хотя система 20 охлаждения может быть построена таким образом, чтобы перемещать газ как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении, предпочтительно перемещать газ в горизонтальном направлении. Таким образом, если в первую газовую камеру 30 все же попадет пыль или загрязнения, они будут стремиться упасть на дно камеры 30 снаружи относительно области визуализации дисплея. Система может двигать воздух слева направо или, альтернативно, справа налево. После того, как газ проходит первую газовую камеру 30, он выходит через выходное отверстие 120. Выходное отверстие 120 определяет входной переход в заднее охладительное пространство 45.

Фиг.5 условно показывает заднее охладительное пространство (для ясности описания показанное прозрачным). Один или более вентиляторов 50 могут обеспечивать усилие для перемещения изолированного газа через изолированную газовую охладительную камеру внутри пространства. В то время как первая газовая камера 30 была предназначена для сбора тепла от поверхности 85 дисплея, вторая газовая камера 40 предназначена для извлечения тепла из газа и удаления тепла из охладительной камеры 20. Вторая камера 40 может иметь различные очертания и признаки для того, чтобы содержать в себе внутренние структуры в соответствии с данным предназначением электронного дисплея.

При необходимости в любом месте по всей второй газовой камере 40 могут быть размещены различные электронные компоненты 200. Электронные компоненты 200 могут включать в себя, не ограничиваясь ими, трансформаторы, печатные платы, процессоры, резисторы, конденсаторы, батареи, двигатели, источники питания, осветительные устройства, проводку и жгут проводки, а также переключатели. Эти компоненты могут быть установлены непосредственно на стенках камеры или поддерживаться на стержнях или стойках 209. Таким образом, охладительное пространство может быть построено не только извлекать тепло из первой газовой камеры 30, но и для того, чтобы охлаждать эти разнообразные электронные компоненты 200. (Дополнительно, как описывается далее, если изолированная газовая система используется для нагрева дисплея, эти электронные компоненты могут способствовать нагреву изолированного газа.)

На фиг.6 и 7 видно, что для улучшения рассеяния тепла из пространства 45 могут добавляться различные поверхностные элементы 150. Эти поверхностные элементы 150 обеспечивают большую площадь поверхности, которая испускает тепло из газа внутри второй газовой камеры 40. Эти элементы 150 могут быть расположены в многочисленных местоположениях на поверхности пространства 45.

Из фиг.8 и 9 следует, что на по меньшей мере одной поверхности пространства 45 может быть расположен один или более термоэлектрических модулей 160 для дальнейшего охлаждения газа, содержащегося во второй газовой камере 40. Термоэлектрические модули 160 могут использоваться независимо или вместе с поверхностными элементами 150. Альтернативно термоэлектрические модули 160 могут использоваться для нагрева газа в пространстве, если изолированная газовая система используется для нагрева дисплея в холодном внешнем окружении.

На фиг.10 показан иллюстративный способ отвода тепла в газе, содержащемся в заднем пространстве 45. Для всасывания воздуха и продувки этого воздуха по передней и задней поверхностям пространства 45 может быть установлен вентилятор 60. И опять, вентилятор 60 может всасывать кондиционированный воздух в корпус дисплея 70 или просто всасывать внешний окружающий воздух. Дополнительно в этой конфигурации вентилятор 60 может также принудительно подавать воздух мимо компонентов электронного дисплея, генерирующих тепло (например, дисплейного пакета 80 и сборки 140 задней подсветки) для дальнейшего повышения возможности охлаждения всего дисплея. Следует заметить, что этот вариант исполнения может быть объединен с далее подробно описываемым способом ограниченного конвективного охлаждения. Нагретый выхлопной воздух может выходить через одно или более отверстий 179, расположенных на корпусе 70 дисплея.

Изолированная газовая система нагрева

Как сказано выше, изолированная газовая система может использоваться также и для нагрева электронного дисплея. На фиг.11 и 12, нагревательные элементы 220 могут быть расположены внутри второй газовой камеры 40 и работать, нагревая газ, проходящий по второй газовой камере 40. Эти нагревательные элементы могут быть любыми из многих общедоступных нагревательных элементов или термоэлектрических модулей. Эти элементы всегда представляют собой просто материал, который обладает высоким электрическим сопротивлением и, таким образом, генерирует тепло, когда по нему протекает электрический ток. Нагревательные элементы могут быть, но этим не ограничиваются, любыми из следующих: проволока или лента из нихрома, нанесенные трафаретной печатью на металлических (обычно стальных) пластинах с керамической изоляцией металлические или керамические дорожки, CalRod (обычно тонкие катушки из нихромового провода в керамическом связующем, загерметизированные внутри прочной металлической оболочки), нагревательная лампа и резистивная керамика с положительным температурным коэффициентом (РТС).

Как говорилось ранее, пространство 45 может содержать электрические компоненты 200, которые питают электронный дисплей и управляют им. Электрические компоненты могут быть любыми из следующих: трансформаторы, микропроцессоры, печатные платы, источники питания, резисторы, конденсаторы, двигатели, жгут проводки, а также разъемы. Электрические соединения для электрических компонент 200 могут проходить сквозь стенки пространства 45. Внутри пространства 45 электрические компоненты 200 могут быть расположены в любом месте. Электрические компоненты 200 могут быть установлены на задней или передней поверхности пространства и могут быть либо установлены непосредственно на поверхности пространства, либо могут удерживаться на установочных опорах таким образом, чтобы газ мог проходить вокруг компонента. Во время работы дисплея изолированная газовая система охлаждения может работать постоянно. Однако при необходимости в электронный дисплей могут быть встроены температурный датчик (не показан) и выключатель (не показан). Таким образом, для обнаружения момента, когда температура достигла предопределенного порогового значения можно использовать термостат, и когда температура в дисплее достигнет предопределенного значения, эта изолированная газовая система может быть выборочно включена. Могут быть выбраны предопределенные пороговые значения температуры, и система может быть сконфигурирована нагревать, охлаждать или нагревать и охлаждать дисплей, чтобы преимущественно удерживать дисплей в приемлемом температурном диапазоне.

Линейный поляризатор с опционным изолирующим зазором

Фиг.13 представляет поперечное сечение другого иллюстративного варианта осуществления другого признака терморегуляции. В показанной компоновке передняя пластина 90 и вторая передняя пластина 130 могут состоять из стекла и могут быть наслоены друг к другу. Первая и вторая передние панели 130 и 90 могут быть зафиксированы одна с другой с помощью слоя оптического клея 201 с согласующимся показателем преломления, образуя передний стеклянный блок 206. Дисплейный пакет 80 может состоять из жидкокристаллической сборки, проложенной между передним поляризатором 216 и задним поляризатором 214. В других вариантах исполнения дисплейный пакет 80 может представлять собой сборку любого иного типа для электронного дисплея любого иного типа. Пространство между дисплейным пакетом 80 и передним стеклянным блоком 206 определяет изолирующий зазор 300. Изолирующий зазор 300 служит для теплового разделения переднего стеклянного блока 206 от LCD пакета 80. Это тепловое разделение локализует тепло на переднем стеклянном блоке и не допускает солнечную нагрузку LCD пакета. Если изолирующий зазор 300 используется в комбинации с изолированной газовой системой, то он может содержать первую газовую камеру 30. В других вариантах исполнения изолирующий зазор 300 может быть использован без изолированной газовой системы, просто как слой изоляции и от внешнего воздуха, и от солнечной нагрузки.

Вторая передняя панель может иметь первую поверхность 202 и вторую поверхность 208. Первая поверхность 202 может быть подвержена элементам, в то время как вторая поверхность 208 может быть скреплена с первой передней пластиной 90 с помощью оптического клея 201 с соответствующим показателем преломления. Первая передняя панель 90 может иметь третью поверхность 209 и четвертую поверхность 204. Третья поверхность 209 может быть скреплена со второй передней пластиной 130 с помощью оптического клея 201 с соответствующим показателем преломления, в то время как четвертая поверхность может быть непосредственно смежна с изолирующим зазором 300. В некоторых вариантах исполнения для уменьшения солнечной нагрузки дисплейного пакета 80 и улучшения качества видимого изображения на первую поверхность 202 и на четвертую поверхность 204 может быть нанесено антиотражающее покрытие. В других вариантах исполнения антиотражающее покрытие может быть нанесено на, по меньшей мере, одну из первой, второй, третьей или четвертой поверхностей 202, 208, 209 и 204 соответственно.

Фиг.14 представляет поперечное сечение другого иллюстративного варианта исполнения переднего стеклянного блока 206. В показанной компановке передний стеклянный блок 206 содержит вторую переднюю пластину 130, слой оптического клея 201 с соответствующим показателем преломления, линейный поляризатор 400 и первую переднюю пластину 90. Линейный поляризатор 400 может быть связан с по меньшей мере одной из первой, второй, третьей или четвертой поверхностей 202, 208, 209 и 204 соответственно. И снова на, по меньшей мере, одну из первой, второй, третьей или четвертой поверхностей 202, 208, 209 и 204 соответственно, может быть нанесен антиотражающий слой. Линейный поляризатор 400 может быть выровнен относительно переднего поляризатора 209, находящегося в LCD пакете 80. Включение в передний стеклянный блок 206 линейного поляризатора 400 еще более уменьшает солнечную нагрузку на дисплейный пакет 80. уменьшение солнечной нагрузки может значительно уменьшить внутреннюю температуру электронного дисплея. Линейный поляризатор 400 может также вызвать уменьшение зеркального отражения переднего стеклянного блока 206 и дисплейного пакета 80. Как говорилось выше, если изолирующий зазор 300 используется в комбинации с изолированной газовой системой, то он может включать в себя первую газовую камеру 30. В других вариантах исполнения изолирующий зазор 300 может быть использован без изолированной газовой системы, просто как слой изоляции и от внешнего воздуха, и от солнечной нагрузки. И здесь следует заметить, что дисплейный пакет 80 может быть LCD пакетом, но он может быть также и электронным дисплеем иного типа.

Следует также заметить, что вторая передняя пластина 130 не требуется. Варианты исполнения могут использовать только первую переднюю пластину 90 с линейным поляризатором, прикрепленным либо к передней, либо к задней поверхности передней пластины 90. Либо на переднюю, либо на заднюю поверхность передней пластины 90 также может быть нанесен антиотражательный слой. Передняя пластина 90, если используется только передняя пластина 90 без второй передней пластины 130, может быть закалена для дополнительной прочности.

Ограниченная конвекция

Некоторые типы электронных дисплеев для формирования изображения на видимом экране требуют наличия сборки задней подсветки. LCD представляют собой один тип дисплеев, которым требуется сборка задней подсветки. Дисплеи других типов, такие как плазменные дисплеи и органические светодиодные дисплеи не требуют сборки задней подсветки, поскольку они генерируют свет сами. Однако эти типы дисплеев все еще выделяют значительное количество тепла. Поэтому в дальнейшем описании система ограниченной конвекции будет описана применительно к сборке задней подсветки, но следует заметить, что варианты исполнения могут быть реализованы с дисплеями других типов. Таким образом, при описании задней подсветки или сборки задней подсветки, эти сборки могли бы также являться задними поверхностями других тепловыделяющих дисплеев, а система ограниченной конвекции способствовала бы более эффективному охлаждению этих альтернативных дисплеев. Следует также заметить, что фиг.15А, 15В и фиг.17А-17С необязательно выполнены в масштабе. Соотношения между элементами в целях разъяснения могут быть подчеркнуто увеличены.

Фиг.15А показывает поперечное сечение задней подсветки 140 с пластиной 300 ограниченной конвекции, при этом пространство между двумя элементами определяет узкий зазор 305. Размеры этого зазора могут изменяться в зависимости от нескольких факторов, включая размер дисплея, его рабочие условия, тип сборки задней подсветки и материал его задней поверхности, а также количество и мощность, прикладываемую к различным вентиляторам ограниченной конвекции. Некоторые иллюстративные варианты исполнения могут использовать величину зазора примерно в 0,25-3,5 дюйма. Другие варианты исполнения могут использовать несколько больший зазор. Было обнаружено, что нагнетаемый воздух через этот зазор 305 увеличивает способность охлаждать заднюю подсветку 140. Чтобы толкать воздух через зазор 305, могут быть использованы один или более вентиляторов 310 ограниченной конвекции. Фиг.15В показывает поперечное сечение другого варианта исполнения системы ограниченной конвекции, в которой один или более вентиляторов 310 ограниченной конвекции толкают воздух через зазор 305.

Фиг.16 представляет вид сверху изолированной газовой системы, как она описана выше. Показана линия 17-17 поперечного сечения, проходящая через изолированную газовую систему.

Фиг.17А-17С показывают перечные сечения по линии 17-17, показанной на фиг.16. Сначала обратимся к фиг.17А, где спереди дисплея находится первая газовая камера 30, которая упирается в электронный дисплей 80. Перед первой газовой камерой 30 расположена передняя пластина 90. Сзади дисплея в непосредственной близости от второй газовой камеры 40 помещена задняя подсветка 140. В такой конфигурации внешняя стенка второй газовой камеры 40 может функционировать как пластина ограниченной конвекции. Этот вариант исполнения не использует вентилятор ограниченной конвекции, а вместо этого используется вентилятор 60, который засасывает воздух снаружи корпуса дисплея и нагнетает его по поверхностям второй газовой камеры 40. Как отмечалось ранее, этот воздух может быть либо просто окружающим воздухом, либо, альтернативно, этот воздух может поступать из кондиционирующего блока (не показан). Для способствования потоку воздуха между задней подсветкой 140 и охладительной камерой 40 может быть использовано направляющее устройство 320.

Теперь обратимся к фиг.17В, охладительная камера 40 содержит направляющий признак 41, который используется в комбинации с направляющим устройством 320 для продвижения потока воздуха между задней подсветкой и охладительной камерой. Фиг.17С показывает другой вариант исполнения, в котором используются и внешний вентилятор 60, и вентилятор 310 ограниченной конвекции. Этот вариант исполнения может использовать также вариант направляющих устройств, показанных на фиг.17А и 17В.

Задняя подсветка 140 может содержать печатную плату (РСВ) со множеством источников света, установленных на стороне, обращенной к электронному дисплею 80. Источниками света в задней подсветке 140 могут быть любые из следующих: LED, органические светодиоды (OLED), дисплей полевого излучения, светоизлучающие полимеры или органические электролюминесцентные (OEL) источники света. В иллюстративном варианте исполнения задняя подсветка 140 идеально имеет низкий уровень теплового сопротивления между стороной, обращенной к электронному дисплею 80, и стороной, обращенной ко второй газовой камере. Для обеспечения этого низкого уровня теплового сопротивления задняя подсветка 140 может быть построена с использованием технологии металлической печатной платы, чтобы дополнительно отводить тепло от источников света. Задняя поверхность задней подсветки 140 также может быть металлической или из какого-либо иного теплопроводящего материала для дополнительного увеличения свойств конвективной теплоотдачи. Эта поверхность может даже иметь множество поверхностных элементов, таких как ребра, для еще большего увеличения свойств конвективной теплоотдачи. После этого вентилятор 310 ограниченной конвекции может направлять теплый воздух из выпуска 179 (показанного на фиг.2) с тем, чтобы он мог выйти из корпуса дисплея полностью.

Во время работы дисплея и внешний вентилятор 60, и вентилятор 310 ограниченной конвекции могут работать непрерывно. Однако, если желательно, в электронный дисплей могут быть встроены температурный датчик (не показан) и переключатель (не показан). Этот эффективный термостат может использоваться для обнаружения момента, когда температура достигла предопределенного порогового значения. В этом случае, когда температура в дисплее достигает предопределенного значения, могут выборочно включаться различные вентиляторы. Могут быть выбраны предопределенные пороговые значения, и система может быть сконфигурирована с термостатом (не показан), чтобы преимущественно удерживать дисплей в приемлемом температурном диапазоне. Это и способствовало бы сбережению энергозатрат и также полезного срока службы устройств.

Воздушный занавес

В добавление к описанным выше признакам терморегулирования может также использоваться воздушный занавес. Воздушный занавес может использоваться как сам по себе, так и в комбинации с описанными выше другими признаками терморегуляции.

Фиг.18 показывает электронный дисплей 10, имеющий корпус 70 и переднюю пластину 90. Пунктирной линией на чертеже показаны воздушная преграда 114 для воздушного занавеса. Кроме того, на чертеже показана линия поперечного сечения 19-19.

Фиг.19 показывает поперечное сечение по линии 19-19, показанной на фиг.18. Эта фигура показывает циркуляцию воздуха через корпус 70 при включенных вентиляторах 60. Как говорилось ранее, вентиляторы 60 засасывают воздух в корпус 70 через впуск 51. этот воздух может быть окружающим воздухом, либо, альтернативно, это может быть кондиционированный воздух. Поток засасываемого воздуха показан в виде стрелки 111. Попав внутрь корпуса 70 дисплея, воздух может протекать вверх по стрелке 121 потока. Этот воздух может использоваться с любым из вышеупомянутых признаков терморегуляции. Например, этот воздух может использоваться для охлаждения изолированного газа внутри второй камеры (пространства) или может использоваться в вышеописанной системе ограниченной конвекции.

С целью пояснения, на этой фигуре отсутствуют детали внутренних компонентов дисплея, а показана только полость 61. Следует заметить, что воздушный занавес может быть реализован с электронным дисплеем любого типа и с любой комбинацией вышеописанных признаков терморегуляции. В полости 61 могут быть размещены различные внутренние признаки (не показаны) для направления воздуха к преградам 114. Всасываемый воздух может продвигаться через полость 61 в направлении стрелки 121 пока не достигнет преград 114, которые могут направлять воздух на внешнюю поверхность дисплея. Эта внешняя поверхность может быть первой передней пластиной 90 или, альтернативно, - любой из дополнительных передних пластин, ранее подробно описанных (например, второй передней пластиной 130).

Таким образом, воздушный занавес может быть использован в качестве вытяжки для охлаждения внутренних компонентов дисплея. Альтернативно, холодный воздух воздушного занавеса может использоваться для дальнейшего охлаждения внешней передней поверхности дисплея, которая может быть подвержена значительной солнечной нагрузке или теплоотдаче от окружающего горячего воздуха.

Жидкостная система охлаждения

Фиг.20 представляет собой иллюстративную схему, показывающую другой признак терморегуляции. Как можно видеть из фигуры, система 22 охлаждения включает в себя различные компоненты в сообщении из текучей среды. Предпочтительно, это может быть реализовано соединением компонентов с помощью последовательности труб или трубок (концептуально показанных в виде пунктирных линий). Компоненты системы 22 охлаждения включают в себя бак резервуара 37, насос 47 и охладительную камеру 4 в сообщении из текучей среды. Эта система, предпочтительно, включает в себя также находящиеся в сообщении из текучей среды фильтр 83 и радиатор 72. Факультативно система может также включать в себя блок 94 вентилятора. Однако опционный блок вентилятора предпочтительно не состоит в связи с текучей средой с другими компонентами.

Бак резервуара 37 удерживает первичный объем текучей среды охладителя и обеспечивает площадь поверхности для отведения тепла из текучей среды, когда она содержится в баке 37. Бак имеет по меньшей мере два отверстия - выходное отверстие 13 и возвратное отверстие 14. На выбор бак резервуара включает в себя вентиляционное отверстие 66. Насос 47 заставляет текучую среду охладителя двигаться по системе 22. Специалистам в данной области техники может быть понятно, что с подходящим результатом насос 47 может быть расположен в различных местоположениях вдоль пути следования текучей среды охладителя. Однако для минимизации кривизны пластинок 44 и 128 предпочтительно разместить насос 47 после охладительной камеры 4, так чтобы насос фактически тянул жидкий охладитель по охладительной камере 4 снизу вверх. Если этот насос размещен таким образом, то включение насоса создает в верхней части охладительной камеры 4 область низкого давления. Поэтому текучая среда протекает по охладительной камере 4 согласно стрелкам. Вследствие "скользкости" некоторых текучих сред охладителя насос 47 предпочтительно является поршневым насосом.

Для возможности регулирования потока текучей среды охладителя через охладительную камеру может быть предусмотрена байпасная линия с клапаном 634. Байпасная линия обеспечивает байпасный путь для текучей среды охладителя для обхода охладительной камеры 4. Клапан 634 выполнен с возможностью облегчения управления количеством текучей среды охладителя, отводимой через байпасную линию. Байпасная линия и клапан 634 позволяют отбирать из потока, направленного в охладительную камеру 4, предопределенную часть текучей среды охладителя, и тем самым облегчать управление скоростью потока через саму охладительную камеру. Таким образом может регулироваться скорость потока через охладительную камеру.

Специалистам в данной области техники очевидно, что для регулирования потока через охладительную камеру могут быть использованы также и другие способы и устройства. Например, для данного применения могут быть оптимизированы размер и скорость насоса 47. Альтернативно, можно использовать также насос с переменной скоростью. Предпочтительно, насос с переменной скоростью может быть электрически связан с по меньшей мере одним датчиком давления (не показан). Датчик давления, предпочтительно, может быть установлен перед охладительной камерой 4, а другой датчик давления может быть установлен после охладительной камеры 4. Информация о давлении, обеспечиваемая по меньшей мере одним датчиком давления, может быть использована для установки скорости работы насоса с переменной скоростью. Таким образом, скорость потока через охладительную камеру 4 может быть отрегулирована поддерживать в устройстве соответствующие давления. Поддержка соответствующего давления в охладительной камере 4 важна для предотвращения деформации или поломки стекла дисплея.

Для удаления загрязнения текучей среды может быть добавлен опционный фильтр 83. Для обеспечения еще большей тепловой устойчивости, предпочтительно, могут быть включены радиатор 72 и блок вентилятора 94. В качестве опции для облегчения процесса заполнения системы текучей средой охладителя и ее опустошения может быть предусмотрен кран (не показан).

Во время работы текучая среда выходит из бака резервуара 37 через выпускное отверстие 13, которое может быть расположено ниже бака 37. На своем пути к охладительной камере 4 текучая среда проходит через опционный фильтр 83. От фильтра 83 текучая среда через впуск 98 манифольда 59 входит далее в охладительную камеру 4. Текучий охладитель поднимается вверх по отсеку текучей среды охладительной камеры 4 в указанном направлении (пунктирные стрелки). Текучая среда охладителя выходит из охладительной камеры 4 через выпуск 99 верхнего манифольда 60. Затем текучая среда, предпочтительно, принимается опционным радиатором 72. При движении через опционный радиатор 72 опционный блок вентилятора 94 может нагнетать мимо радиатора 72 воздух, чтобы способствовать теплопередаче от текучей среды охладителя. Насос 47, который может быть расположен после радиатора 72, может тянуть текучую среду в направлении резервуара бака. Текучая среда принимается баком 37 резервуара через возвратное отверстие 14. Возвратное отверстие 14, предпочтительно, может быть расположено в месте, которое относительно удалено от выходного отверстия 13, так чтобы позволить возвращающейся текучей среде максимальную возможность охладиться, прежде чем она покинет бак 37 резервуара через отверстие 13.

При необходимости в основании корпуса 75 прямо под охладительной камерой 4 дисплея 15 могут быть расположены блоки вентиляторов. Блоки вентиляторов могут обеспечивать ламинарный поток воздуха по внутреннему пространству корпуса 75. Поток воздуха, предпочтительно, будет направлен по, по меньшей мере, одной внешней поверхности бака 37 резервуара. Как описано выше, выходной поток воздуха, в конечном счете, с помощью опционной системы 114 воздушного занавеса может быть перенаправлен на поверхность 44 охладительной камеры.

При необходимости в электронный дисплей могут быть встроены температурный датчик (не показан) и переключатель (не показан). Температурный датчик может использоваться для обнаружения, когда температуры достигают предопределенного порогового значения. В этом случае, когда температура в дисплее соответствует предопределенному значению, может выборочно включиться насос. Могут быть выбраны предопределенные пороговые значения, и система может быть сконфигурирована с термостатом (не показан), чтобы преимущественно удерживать дисплей при относительно постоянной температуре или по меньшей мере внутри диапазона приемлемых температур. Альтернативно, чтобы избежать необходимости термостата, во время работы электронного дисплея насос 47 может работать постоянно.

Изобретение относится к области терморегуляции и может быть использовано в системах охлаждения или нагрева для электронных дисплеев. Варианты исполнения заявленного изобретения в общем случае относятся к различным модификациям терморегуляции для электронных дисплеев. Один вариант содержит изолированную газовую камеру замкнутого контура, где первая камера состоит в контакте с поверхностью дисплея и передает тепло между изолированным газом и поверхностью дисплея. Вторая камера находится в газовом сообщении с первой камерой и выполнена с возможностью нагрева или охлаждения изолированного газа и повторного ввода изолированного газа в первую камеру. Другой вариант использует ограниченную конвекцию для облегчения охлаждения сборки задней подсветки для электронного дисплея, воздушный занавес для дополнительного нагрева или охлаждения внешней поверхности визуализации дисплея, линейный поляризатор с изолирующим зазором для уменьшения солнечной нагрузки дисплейного пакета, а также систему с текучей средой для контакта текучего охладителя с поверхностью дисплея с целью его охлаждения. Технический результат: повышение эффективности процесса терморегуляции электронного дисплея. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 23 ил.

1. Система терморегуляции для электронного дисплея, имеющего поверхность дисплея, и сборки задней подсветки, расположенной позади электронного дисплея и имеющей заднюю поверхность, причем система содержит первую газовую камеру, расположенную перед поверхностью электронного дисплея, при этом упомянутая первая газовая камера имеет вход и выход, вторую газовую камеру в газовом сообщении со входом и выходом упомянутой первой газовой камеры и расположенную позади задней поверхности задней подсветки, при этом упомянутая вторая газовая камера имеет внутренние и внешние поверхности, один или более вентиляторов камеры внутри упомянутой второй газовой камеры для продвижения газа по первой и по второй газовым камерам, и один или более внешних вентиляторов, выполненных с возможностью принудительной подачи охлаждающего воздуха поверх внешних поверхностей второй газовой камеры и между второй газовой камерой и упомянутой задней поверхностью задней подсветки, причем предотвращается смешивание упомянутого охлаждающего воздуха с упомянутым газом.

2. Система по п.1, дополнительно содержащая один или более электронных компонентов для работы электронного дисплея, содержащихся внутри упомянутой второй газовой камеры.

3. Система по п.1, дополнительно содержащая один или более нагревательных элементов внутри второй газовой камеры.

4. Система по любому одному из пп.1-3, дополнительно содержащая линейный поляризатор, помещенный перед упомянутой поверхностью дисплея.

5. Система по одному из пп.1-3, дополнительно содержащая пластину ограниченной конвекции в непосредственной близости к задней поверхности упомянутой сборки задней подсветки, при этом пространство между конвективной платой и задней поверхностью сборки задней подсветки определяет зазор, и один или более вентиляторов ограниченной конвекции, выполненных с возможностью тянуть воздух через упомянутый зазор.

6. Способ терморегуляции электронного дисплея, имеющего поверхность дисплея, и сборки задней подсветки, имеющей обратную поверхность, содержащий этапы обеспечения изолированной газовой системы, содержащей первую газовую камеру, которая включает в себя поверхность электронного дисплея, и вторую газовую камеру в газовом сообщении с упомянутой первой газовой камерой, причем вторая газовая камера имеет внешние поверхности, принудительной подачи изолированного газа в первую газовую камеру, передачи тепла от поверхности электронного дисплея изолированному газу, направления изолированного газа во вторую газовую камеру, принудительной подачи охлаждающего воздуха поверх внешних поверхностей второй газовой камеры и вдоль обратной поверхности сборки задней подсветки, в то же время предотвращая смешивание охлаждающего воздуха с изолированным газом, и повторного введения изолированного газа в первую газовую камеру.

7. Способ по п.6, дополнительно содержащий этап нагрева изолированного газа внутри второй камеры, если требуется нагрев.

8. Способ по любому из пп.6 и 7, дополнительно содержащий этапы обеспечения пластины ограниченной конвекции вблизи обратной поверхности сборки задней подсветки, при этом область между пластиной ограниченной конвекции и сборкой задней подсветки определяет зазор принудительной подачи воздуха через упомянутый зазор для охлаждения задней части электронного дисплея.