用於熱控制電子顯示器的系統和方法

2023-07-19 13:24:16 1

專利名稱：用於熱控制電子顯示器的系統和方法
技術領域：
示例性實施方式總體上涉及用於電子顯示器的加熱/冷卻系統。
背景技術：
電子顯示器通常在室內、溫控環境中使用。儘管顯示器周圍的溫度可能相對穩定 (接近室溫)，但顯示器的元件可產生大量熱量。如果不能適當消除這些熱量，這樣的熱量 可能損害顯示器或縮短其壽命。傳統上，傳導和對流傳熱系統已用於通過顯示器的儘可能 多的側壁從顯示器中的電子元件消除熱量。在前述傳熱系統在過去已一定程度成功的同 時，當前的電子顯示器要求更大的冷卻(在一些情形下，及加熱)能力。現代電子顯示器現在正在室外環境及周圍溫度可能高於和低於室溫的其它情形 中使用。除了來自周圍空氣的傳熱之外，穿過顯示器表面的、來自太陽的輻射傳熱也成為主 要因素。在一些應用和位置中，200瓦或更大的功率穿過前述顯示器表面很普遍。此外，市 場日益需要更大及更亮的、有時甚至需要高解析度的顯示器。隨著電子顯示器尺寸的增加， 將從太陽吸收更多的熱量，及更多的熱量將傳入顯示器。為戰勝來自太陽的環境光及周圍 表面的反射，顯示器必須產生更多的光，這通常也導致顯示器和/或其背光組件產生更多 的熱量。此外，在一些應用中，溫度可能下降到遠低於室溫。電子顯示器的一些元件因暴露 在這樣的低溫中而可能出現故障或者永久毀壞。例如，液晶顯示器(LCD)中的液晶材料的 性能可能受低溫影響。

發明內容
示例性實施方式可包含在此公開的一個或多個熱控制部件。公開了多個熱控制部 件，及這些部件可單獨或按任何組合進行使用。部件的精確組合將依賴於所涉及顯示器的 具體冷卻/加熱需要，這取決於顯示器的類型、顯示器的大小及其具體環境。實施例可以 任何形式的電子顯示器進行實施，包括但不限於LCD、發光二極體(LED)、有機發光二極體 (OLED)、場致發射顯示器(FED)、陰極射線管(CRT)、等離子體、及投影顯示器。示例性實施 例將用IXD顯示器進行實施。一個熱部件涉及隔離氣體冷卻系統。氣體冷卻系統優選為包括具有透明前板的第 一氣室和具有冷卻送氣系統的第二氣室的閉合迴路。第一氣室在電子顯示器的看得見的面 的前面並與之同延。透明前板置放在電子顯示器表面的前面，形成第一氣室的深度。冷卻 室風扇或等效裝置可位於冷卻送氣系統內並可用於繞隔離氣體冷卻室迴路推進氣體。隨著 氣體經過第一氣室，其接觸電子顯示器表面，從而從顯示器表面吸收熱量。由於第一氣室的 氣體和相應表面透明，圖像質量保持極好。在氣體已通過透明的第一氣室之後，氣體可導入 後面的冷卻送氣系統並在那裡進行冷卻。另一熱部件可將隔離氣體系統使用為加熱裝置，代替其冷卻能力或除冷卻能力之 外。隔離氣體加熱系統也是具有顯示器表面前面的第一氣室及包括加熱送氣系統或冷卻/加熱送氣系統的第二室的閉合迴路系統。加熱元件可放在送氣系統內以加熱第二室內的氣 體。隨著氣體被逼入第一室，其可將其熱量傳給顯示器表面。之後，氣體可返回到送氣系統 進行另一加熱循環。送氣系統可僅用作冷卻送氣系統、僅用作加熱送氣系統或用作加熱和 冷卻送氣系統的組合；所有這些均取決於特定顯示器及其特定工作環境。一些實施方式可將用於操作電子顯示器的電子元件放在隔離氣體室的送氣系統 內。電子元件可包括但不限於變壓器、電路板、處理器、電阻器、電容器、電池、電機、電源、 照明裝置、接線和線束、及開關。如果送氣系統用作冷卻送氣系統，送氣系統內的冷氣體可 進一步有助於冷卻在工作期間自然產生熱量的電子元件。此外，如果送氣系統用作顯示器 的熱源，來自電子元件的自然熱量也可加熱送氣系統中的氣體，從而減少需要施加到加熱 元件的能量。在一些實施方式中可使用線性起偏器以進一步減少加載在電子顯示器上的日光。 該起偏器可結合隔離氣體室使用，或可簡單地放在電子顯示器的前面但起偏器和顯示器之 間有隔熱間隙。隔熱間隙減少起偏器和顯示器之間傳遞的熱量。一些電子顯示器如IXD需要背光組件以在顯示器表面上產生圖像。背光組件通常 為顯示器的大熱源。因此，一些實施方式可利用受限對流系統來冷卻顯示器的背光單元。受 限對流系統可包括受限對流板，該對流板放置成與背光組件非常靠近以形成間隙。氣體被 迫使穿過間隙以有助於更有效地冷卻背光組件。在優選實施例中，送氣系統的壁可構成受 限對流板。一些實施方式也可使用氣簾裝置，該氣簾裝置將(熱或冷)空氣強加在顯示器組 件的外表面上。最後，一些實施方式可使用液體組件，該液體組件使液體接觸顯示器表面以對其 進行冷卻。液體可以是實質上清澈形式的冷卻劑液體，該液體通過包括顯示器表面的前腔泵入。


通過閱讀下面的詳細描述及附圖可更好地理解本發明的示例性實施方式，其中同 樣的附圖標記指同樣的部分，及其中圖1為與示例性電子顯示器有關的示例性實施例的立體圖。圖2為示出隔離氣體冷卻系統的組件的示例性實施例的分解立體圖。圖3為冷卻室的示例性實施例的俯視平面圖。圖4為隔離冷卻室的實施例尤其是第一氣室的透明前表面的前向立體圖。圖5為隔離冷卻室的實施例的後向立體圖，示出了放在送氣系統中的可選電元 件。圖6為隔離冷卻室的實施例的後向立體圖，示出了可包括在送氣系統上的表面部 件。圖7為冷卻室的示例性實施例的俯視平面圖，示出了可包括在送氣系統上的表面 部件。圖8為隔離冷卻室的實施例的前向立體圖，其中包括熱電模塊。圖9為冷卻室的示例性實施例的俯視平面圖，其中包括熱電模塊。
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圖10為示出隔離氣體冷卻系統的組件的示例性實施例的分解立體圖。圖11為加熱室的示例性實施例的俯視平面圖。圖12為加熱室的實施例的後向立體圖，示出了可選電元件和加熱元件。圖13和14為使用線性起偏器的示例性實施例的截面圖，其中具有隔離氣體系統 或隔熱間隙。圖15A和15B為具有受限對流板的受限對流冷卻系統的示例性實施例的側視圖。圖16為冷卻送氣系統用作受限對流板的示例性實施例的俯視平面圖。圖17A-17C為冷卻送氣系統用作受限對流板的實施例的截面圖。圖18為使用氣簾裝置的顯示器的正視平面圖。圖19為使用氣簾裝置的顯示器的截面圖。圖20為用於液體冷卻的顯示器的組件的圖示。
具體實施例方式應當理解，所公開實施例的精神和範圍包括熱控制包括但不限於IXD的顯示器。 為簡單闡述的目的，實施例均結合LCD顯示器的組件進行描述。作為例子但非意於限制，實 施例可連同選自下組的顯示器一起使用LCD、發光二極體(LED)、有機發光二極體(OLED)、 場致發射顯示器(FED)、陰極射線管(CRT)、等離子體、及投影顯示器。此外，實施例可連同 包括尚未發現的其它類型的顯示器一起使用。具體地，可以預見，實施例可很好地適合與全 色、平板OLED顯示器一起使用。此外，尤其可以預見的是，實施例可與相當大的、高解析度 LCD顯示器一起使用。在在此描述的實施例很好地適合室外環境的同時，它們也可適合顯示 器的熱穩定性處於危險中的室內應用(如工廠環境、冷卻器/冷凍箱等)。隔離氣體冷卻系統如圖1中所示，當顯示器10暴露在室外自然環境中時，在沒有某些種類的冷卻裝 置的情況下顯示器10內的溫度變化很大。這樣，顯示器10可能不能正常運行或可能具有 降低很多的壽命。在導致顯示器10的內部溫度升高方面直接日光尤其有問題。在圖1中，所示的電子顯示器的顯示區包括在電子顯示器表面前面並與之同延的 狹窄氣室。所示顯示器還裝備有可選的氣簾裝置114。氣簾裝置114將在下面詳細描述。 可選地，顯示器可具有反射屏119，以減少日光反射在顯示器表面上。另外，在室外環境中， 外殼70優選為反射日光的顏色。如圖2中所示，電子顯示器10的示例性實施例包括包含在顯示器外殼70內的隔 離氣體冷卻室20。透明的第一氣室由隔離片100和透明前板90形成。第二透明的前板130 可層疊到前板90上以有助於防止前板90破裂及保護顯示器的內部。冷卻室20包圍顯示 器組80及相關背光組件140。顯示器10可包括用於冷卻包含在第二氣室內的氣體的裝置。該裝置可包括一個 或多個風扇60，風扇60可位於顯示器外殼70的底部。風扇60可吸入冷空氣並將冷卻器吸 入的空氣強加在後面冷卻送氣系統45的至少一外表面上。如果需要，空調設備(未示出) 也可用於冷卻接觸送氣系統45的外表面的空氣。作為備選，風扇60可簡單地吸入周圍的空氣。參考圖3，隔離氣體冷卻室20的實施例可包括具有第一氣室30和第二氣室40的
6閉合迴路。第一氣室包括透明板90。第二氣室包括冷卻送氣系統45。術語「隔離氣體」指 隔離氣體冷卻室20內的氣體與顯示器外殼中的外部空氣實質上隔離。由於第一氣室30位 於電子顯示器表面85的前面，因此氣體應實質上不含可能負面影響顯示器圖像的灰塵或 其它汙物。可選的過濾器(未示出)可用於幫助防止汙物及灰塵進入第一氣室30。隔離氣體幾乎可以是任何透明氣體，例如普通空氣、氮氣、氦氣或任何其它透明氣 體。氣體優選無色以不影響圖像質量。此外，隔離氣體冷卻室20不必須密封於外部空氣。 該室中的氣體隔離到灰塵和汙物不可實質上進入第一氣室的程度即足夠了。在圖3所示的閉合迴路結構中，第一氣室30與第二氣室40氣體連通。冷卻室風 扇50可提供在冷卻送氣系統45內並用於繞隔離氣體冷卻室20推進氣體。第一氣室30包 括安裝在電子顯示器表面85前面的至少一前玻璃90。參考圖4，前板90通過間隔件100固定在電子顯示器表面85的前面。間隔件100 形成在電子顯示器表面85前面通過的狹窄通道的深度。間隔件100可以是獨立組件或者 可與裝置的一些其它組件一體(如與前板90 —體)。電子顯示器表面85、間隔件100和透 明前板90形成第一氣室30。氣室30通過入口開口 110和出口開口 120與送氣系統45氣 體連通。如圖3中所示，第一氣室30的後表面優選包括顯示器組80的電子顯示器表面85。 隨著第一氣室30中的隔離氣體經過顯示器，其接觸電子顯示器表面85。使冷卻氣體直接接 觸電子顯示器表面85增強遠離電子顯示器表面85的對流熱傳遞。在示例性實施例中，電 子顯示器表面85包括第一氣室30的後表面。因此，術語「電子顯示器表面」(不在於此公 開的實施例的情況下)指典型的電子顯示器的前表面。在示例性實施例中，電子顯示器表面85、前板90和可選的第二前板130可由玻璃 襯底組成。然而，顯示器表面85、透明前板90或可選的第二透明前板130均不必須是玻璃。 因此，術語「玻璃」在此可與術語「板」互換地使用，但並不是要求玻璃材料。此外，電子顯 示器表面85不必須包括前氣室30的後表面壁。可使用另外的板。然而，通過將電子顯示 器表面85用作氣室30的後表面壁，可以有較少的表面影響穿過顯示器傳播的可見光。此 外，本發明裝置將更輕及製作成本更低。儘管所示實施例利用電子顯示器表面85，但某些修改和/或塗層(如抗反射塗 層)可添加到電子顯示器表面85或系統的其它組件以適應冷卻劑氣體或提高裝置的光學 性能。在所示實施例中，電子顯示器表面85可以是液晶顯示器(LCD)堆的前玻璃板。然而， 幾乎任何顯示器表面均適合本發明冷卻系統的各種實施方式。儘管不要求，但優選使第一 氣室30中的冷卻氣體能直接接觸電子顯示器表面85。這樣，從顯示器組件到循環氣體的對 流傳熱將最大化。參考圖4，第一氣室30的前板90透明且位於電子顯示器表面85的前面。所示箭 頭表示隔離氣體移動穿過第一氣室30。如圖所示，隔離氣體以水平方向經過第一氣室30。 儘管冷卻系統20可設計成以水平或垂直方向移動氣體，但優選以水平方向推進氣體。這 樣，如果灰塵或汙物進入第一氣室30，它們將趨於落到氣室30的底部即顯示器的看得見的 區域之外。本發明系統可從左到右移動空氣，或從右到左移動空氣。在氣體經過第一氣室 30之後，其通過出口開口 120退出。出口開口 120形成連接到後面冷卻送氣系統45的入
圖5示出了後面冷卻送氣系統的示意圖(為了說明，示為透明形式)。送氣系統內 的一個或多個風扇50可提供使隔離氣體移動穿過隔離氣體冷卻室所需要的力。在第一氣 室30設計成從顯示器的表面85收集熱量的同時，第二氣室40設計成從氣體提取熱量並從 冷卻室20去除熱量。第二氣室40可具有各種輪廓和特徵以適應給定電子顯示器應用內的 內部結構。如果需要，各個電子元件200可放在第二氣室40的任何地方。電子元件200可包 括但不限於變壓器、電路板、處理器、電阻器、電容器、電池、電機、電源、照明裝置、接線和 線束、及開關。這些元件可直接安裝在室壁上或支撐在杆或柱209上。因此，冷卻送氣系統 可設計成不僅從第一氣室30提取熱量而且冷卻這些不同的電子元件200 (另外，如下所述， 如果隔離氣體系統用於加熱顯示器，這些電子元件可幫助加熱隔離氣體)。現在參考圖6和7，可增加各種表面部件150以改善送氣系統45的熱耗散。這些 表面部件150提供更大的表面積以輻射熱量遠離第二氣室40內的氣體。這些部件150可 位於送氣系統45的表面上的多個位置處。現在參考圖8和9，一個或多個熱電模塊160可位於送氣系統45的至少一表面上 以進一步冷卻第二氣室40中包含的氣體。熱電模塊160可獨立使用或結合表面部件150 使用。作為備選，如果隔離氣體系統用於在冷環境下加熱顯示器，熱電模塊160可用於加熱 送氣系統中的氣體。圖10示出了消除後面送氣系統45包含的氣體中的熱量的示例性方法。風扇60 可定位成吸入空氣並跨送氣系統45的前面和後表面吹送該空氣。再次說明，風扇60可將 空調空氣吸入顯示器外殼70或可簡單地吸入周圍環境空氣。此外，在該結構中，風扇60也 可迫使空氣通過電子顯示器的發熱部件(如顯示器組80和背光組件140)以進一步提高冷 卻整個顯示器的能力。應注意，該實施例可與下面詳細討論的受限對流冷卻方法結合。加 熱後的排氣可通過位於顯示器外殼70上的一個或多個孔179退出。隔離氣體加熱系統如上所述，隔離氣體系統也可用於加熱電子顯示器。參考圖11和12，加熱元件220 可位於第二氣室40內並用於在氣體通過第二氣室40時加熱氣體。這些加熱元件可以是許 多通常可得到的加熱元件或熱電模塊中的任何一種。許多時候，這些元件簡單地為包含高 電阻的材料，因此當電流流過其時產生熱量。加熱元件可以是但不限於下述之一鎳鉻合金 絲或帶、沉積在陶瓷隔離的金屬(通常為鋼)板上的絲網印刷金屬/陶瓷跡線、CalRod(通 常為陶瓷結合劑中的鎳鉻合金絲細線圈，密封在硬金屬殼內)、熱燈、及正熱係數(PTC)的 電阻陶瓷。如上所述，送氣系統45可包含對電子顯示器進行供電和控制的電元件200。該電 元件可以是下述的任意一個變壓器、微處理器、印刷電路板、電源、電阻器、電容器、電機、 接線線束、及連接器。電元件200的電連接可穿過送氣系統45的壁。電元件200可位於送 氣系統45內的任何地方。電元件200可安裝在送氣系統的後面或前表面上及可直接安裝 在送氣系統的表面上或可通過安裝柱懸置使得氣體可繞元件通過。在顯示器運行的同時，隔離氣體冷卻系統可連續運行。然而，如果需要，溫度傳感 器(未示出)和開關(未示出)可組合在電子顯示器內。因此，恆溫器可用於檢測溫度已 達到預定閾值的時間及當顯示器中的溫度達到預定值時可有選擇地使用隔離氣體系統。預
8定溫度閾值可進行選擇及系統可配置成加熱、冷卻或既加熱又冷卻顯示器以有利地將顯示 器保持在可接受的溫度範圍內。具有可選的隔熱間隙的線性起偏器圖13為另一熱控制部件的另一示例性實施例的截面圖。在所示方案中，前板90 和第二前板130可由玻璃組成並可疊在一起。第一和第二前板90和130可用一層指數匹 配的光學粘合劑201而彼此固定以形成前玻璃單元206。顯示器組80可包括夾在前起偏器 216和後起偏器214之間的液晶組件212。在其它實施例中，顯示器組80可以是任何其它 類型的電子顯示器的任何其它類型的組件。顯示器組80和前玻璃單元206之間的空間形 成隔熱間隙300。隔熱間隙300用於使前玻璃單元206與LCD堆80熱分隔。該熱分隔使熱 量停留在前玻璃單元上而不是允許日光加載在LCD堆上。如果結合隔離氣體系統使用，隔 熱間隙300可包括第一氣室30。在其它實施例中，在沒有隔離氣體系統的情況下，隔熱間隙 300可簡單地用作隔離周圍空氣和日光加載的絕熱層。第二前板可具有第一表面202和第二表面208。第一表面202可暴露給元件，而 第二表面208可通過指數匹配的光學粘合劑201安裝到第一前板90上。第一前板90可具 有第三表面209和第四表面204。第三表面209可通過指數匹配的光學粘合劑201安裝到 第二前板130上，而第四表面可直接與隔熱間隙300相鄰。在一些實施例中，為減少顯示器 組80的日光加載及提高看得見的圖像質量，抗反射塗層可施加到第一表面202和第四表面 204。在其它實施例中，抗反射塗層僅可施加到第一、第二、第三或第四表面202、208、209和 204中的至少一表面。圖14為前玻璃單元206的另一示例性實施例的截面圖。在所示方案中，前玻璃單 元206包括第二前板130、一層指數匹配的光學粘合劑201、線性起偏器400和第一前板90。 線性起偏器400可分別與第一、第二、第三或第四表面202、208、209和204中的至少一表面 結合。再次說明，抗反射塗層可施加到第一、第二、第三或第四表面202、208、209和204中 的至少一表面。線性起偏器400可與IXD堆85中的前起偏器209對準。在前玻璃單元206 中包括線性起偏器400進一步減少日光加載在顯示器組80上。日光加載的減少可大大降 低電子顯示器的內部溫度。線性起偏器400也可導致前玻璃單元206和顯示器組80的鏡 面反射減少。如上所述，如果結合隔離氣體系統使用，隔熱間隙300可包括第一氣室30。在 其它實施例中，在沒有隔離氣體系統的情況下，隔熱間隙300可簡單地用作隔離周圍空氣 和日光加載的絕熱層。應再次注意，顯示器組80可以是LCD堆，但其也可以是任何其它類 型的電子顯示器。還應注意，不必須需要第二前板130。實施例可僅使用第一前板90，同時線性起偏 器附著到前板90的後面或前表面。抗反射塗層也可附著到前板90的前面或後表面。如果 僅使用前板90而沒有第二前板130，可對前板90進行回火以具有另外的強度。受限對流一些類型的電子顯示器需要背光組件以在看得見的屏幕上產生圖像。IXD是一種 類型的需要背光組件的顯示器。其它類型的顯示器如等離子體顯示器和OLED不需要背光 組件，因為它們自己產生光。然而，這些類型的顯示器仍然產生大量熱量。因此，在下面的描 述中，受限對流系統將結合背光組件進行描述，但應注意，這些實施例可使用其它類型的顯 示器實施。因此，當討論背光或背光組件時，這些組件也可以是其它發熱顯示器的後表面，及受限對流系統有助於更有效地冷卻這些備選顯示器。還應注意，圖15A-15B和圖17A-17C 不必然按比例繪製。為說明目的，可能誇大元件之間的關係。圖15A示出了具有受限對流板300的背光140的截面圖，兩個部件之間的空間形 成狹窄間隙305。間隙的尺寸可根據下述幾個因素改變，包括顯示器的大小、其工作條件、 背光組件的類型及其後表面材料、及數量和施加到各個受限對流扇的功率。一些示例性實 施例可使用約0.25-3. 5英寸的間距。其它實施例可使用稍微更大的間隙。已發現，迫使空 氣穿過該間隙305增加冷卻背光140的能力。一個或多個受限對流扇310可用於吸引空氣 穿過間隙305。圖15B示出了受限對流系統的另一實施例的截面圖，其中一個或多個受限對 流扇310推動空氣穿過間隙305。圖16示出了如上所述的隔離氣體系統的俯視圖。示出了穿過隔離氣體系統的截 面線17-17。圖17A-17C示出了圖16中所示的17-17截面的截面圖。首先參考圖17A，朝向顯 示器前面的是第一氣室30，該氣室緊靠電子顯示器80。第一氣室30的前面是前板90。朝 向顯示器的後面，背光140緊鄰第二氣室40放置。在該結構中，第二氣室40的外壁可用作 受限對流板。該實施例不使用受限對流扇，而是使用從顯示器外殼外面吸入空氣並將其強 加在第二氣室40的表面上的風扇60。如上所述，該空氣可簡單地為周圍環境空氣或者該空 氣可來自調節單元(未示出)。為有助於背光140和冷卻室40之間的空氣流動，可使用引 導裝置320。現在參考圖17B，冷卻室40包含引導部件41，其結合引導裝置320使用以有助於 背光和冷卻室之間的空氣流動。圖17C示出了另一實施例，其中同時使用外部風扇60和受 限對流扇310。該實施例也可使用圖17A和17B中所示版本的引導裝置。背光140可包括印刷電路板(PCB)，具有安裝到面向電子顯示器80那一側的多 個燈。背光中的燈可以是下述任何一個LED、有機發光二極體(OLED)、場致發射顯示器 (FED)、發光聚合物(LEP)或有機電致發光(OEL)燈。在示例性實施例中，背光140在面向電 子顯示器80的那一側和面向第二氣室的那一側之間理想地具有低水平的熱阻。為實現該 低水平的熱阻，背光140可使用金屬印刷電路板(PCB)技術建立以進一步傳遞熱量遠離燈。 背光140的後表面也可以是金屬，或一些其它導熱材料，以進一步增強對流熱傳遞性質。表 面甚至可具有多個表面部件如散熱片以進一步增強對流熱傳遞性質。之後，受限對流扇310 可將熱空氣送出排氣裝置179(圖2中所示)使得其完全退出顯示器外殼。在顯示器運行的同時，外部風扇60和受限對流扇310可連續運行。然而，如果需 要，溫度傳感器(未示出)和開關(未示出)可組合在電子顯示器內。該有效的恆溫器可 用於檢測溫度已達到預定閾值的時間。在這種情形下，當顯示器中的溫度達到預定值時可 有選擇地使用各個風扇。預定閾值可進行選擇及系統可配置成具有恆溫器(未示出)以有 利地將顯示器保持在可接受的溫度範圍內。這將節約能量成本及裝置的有用壽命。氣簾除了如上所述的各個熱控制部件之外，也可使用氣簾裝置。氣簾裝置可單獨使用， 或結合如上所述的其它熱控制部件中的任何部件使用。圖18示出了電子顯示器10，具有外殼70和前板90。用於氣簾的空氣擋板114可 看作圖中的斷線。在該圖中還可看見截面線19-19。
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圖19示出了沿圖18中所示的線19-19的截面圖。該圖示出了當風扇60開動時 通過外殼70的空氣循環。如上所述，風扇60通過入口 51將空氣吸入外殼70。該空氣可 以是周圍環境空氣或可以是空調空氣。吸入的空氣的流動示作箭頭111。一旦在顯示器外 殼70內，空氣可沿流動箭頭121向上流動。該空氣可與任何上面提及的熱控制部件一起使 用。例如，該空氣可用於冷卻第二氣室(送氣系統)內的隔離氣體，或可與如上所述的受限 對流系統一起使用。為說明的目的，顯示器的內部部件的細節已從該圖省略及僅示出了空腔61。應注 意，氣簾可與任何類型的電子顯示器及上述熱控制部件的任何組合一起實施。各個內部部 件(未示出)可放在空腔61內以將空氣導向擋板114。吸入的空氣可沿箭頭121連續穿過 空腔61直到達到擋板114為止，擋板114可靠著外部顯示器表面引導空氣。該外表面可以 是第一前板90，或者上面詳細描述的任何另外的前板(如第二前板130)。因此，氣簾可用作用於冷卻顯示器的內部部件的排氣裝置。作為備選，來自氣簾的 冷空氣可用於進一步冷卻顯示器的、可能遭受大量日光加載或來自周圍熱空氣的傳熱的外 部前表面。液體冷卻系統圖20為另一熱控制部件的示意性圖示。如可從圖中意識到的，冷卻系統22包括液 體連通的多個部件。優選地，這可通過用一系列管道或管子(概念性地示為虛線)連接部 件實現。冷卻系統22的部件包括液體連通的貯存罐37、泵47和冷卻室4。優選地，該系統 還包括同樣液體連通的過濾器83和散熱器72。可選地，該系統還可包括風扇單元94。然 而，可選的風扇單元優選不與其它部件液體連通。貯存罐37保存主要量的冷卻劑液體並具有表面積以在液體包含在罐37中的同時 導熱遠離液體。罐具有至少兩個開口，出口 13和返回口 14。可選地，貯存罐包括通風口 66。 泵47使得冷卻劑液體移動穿過系統22。如本領域技術人員可意識到的，泵47可位於沿冷 卻劑液體通路的多個位置處，具有適當結果。然而，為使板44和128的曲率最小，優選將泵 47定位在冷卻室4之後使得泵實際上將液體冷卻劑從冷卻室4的底部吸拉到頂部。如果 泵這樣定位，使用泵將在冷卻室4的頂部產生低壓力區。這樣，液體按箭頭所示流過冷卻室 4。由於一些冷卻劑液體「滑溜」，泵47優選為正位移泵。為調節冷卻劑液體穿過冷卻室的流動，可提供具有閥634的旁路管線。旁路管線 實現冷卻劑液體的旁路傳送以繞過冷卻室4。閥634適於有助於控制轉向穿過旁路管線的 冷卻劑液體的量。旁路管線和閥634使冷卻劑液體的預定部分能轉向而遠離導向冷卻室4 的流，從而有助於控制通過冷卻室本身的流量。這樣，可調節通過冷卻室的流量。如本領域技術人員將意識到的，其它方法和裝置也可用於調節通過冷卻室的液體 流。例如，針對給定應用可優化泵47的大小和泵速。作為備選，也可使用變速泵。優選地， 變速泵可與至少一壓力傳感器(未示出)電連通。優選地，一壓力傳感器可放在冷卻室4 的上遊，及另一壓力傳感器可放在冷卻室4的下遊。至少一壓力傳感器提供的壓力信息可 用於設置變速泵的運行速度。這樣，可調節通過冷卻室4的流量以保持裝置中適當的壓力。 在冷卻室4中保持適當的壓力對於防止顯示器玻璃變形或破裂很重要。可增加可選的過濾器83以去除液體中的汙物。優選地，還可包括散熱器72和風 扇單元94以提供更好的熱穩定性。可選地，可提供塞(未示出)以有助於填充和清空冷卻劑液體的過程。在運行時，液體從位於罐37下方的輸出口 13退出貯存罐37。在去往冷卻室4的 途中，液體通過可選的過濾器83。接著，液體自過濾器83通過歧管59的入口 98進入冷卻 室4。液體冷卻劑按所示方向(虛線箭頭)通過冷卻室4的液體室向上移動。冷卻劑液體 通過上部歧管60的出口 99退出冷卻室4。優選地，液體接下來由可選的散熱器72接收。 當移動通過可選的散熱器72時，可選的風扇單元94可迫使空氣通過散熱器72以有助於傳 熱而使熱量遠離冷卻劑液體。泵47，其可位於散熱器72之後，可朝向貯存罐吸引液體。液 體通過返回口 14接收在貯存罐37內。優選地，返回口 14可位於相對遠離出口 13的位置 處以使返回的液體在通過出口 13退出貯存罐37之前冷卻的機會最大。如果需要，風扇單元可位於剛好在顯示器15的冷卻室4後面的外殼75的底部處。 風扇單元可提供通過外殼75的內部的空氣層流。優選地，空氣流將跨貯存罐37的至少一 外部表面進行引導。如上所述，排氣流最終可藉助於可選的氣簾系統114重新引導到冷卻 室表面44上。如果需要，溫度傳感器(未示出)和開關(未示出)可組合在電子顯示器內。溫 度傳感器可用於檢測溫度已達到預定閾值的時間。在這種情形下，當顯示器中的溫度達到 預定值時可有選擇地使用泵。預定閾值可進行選擇及系統可配置成具有恆溫器(未示出) 以有利地將顯示器保持在相對恆定的溫度，或者至少在可接受的溫度範圍之內。作為備選， 為避免需要恆溫器，當電子顯示器運行時泵47可連續運行。
權利要求
用於具有顯示器表面和背光組件的電子顯示器的熱控制系統，該系統包括位於電子顯示器表面的前面的第一氣室，所述第一氣室具有入口、出口及外表面；與所述第一氣室的入口和出口氣體連通並位於電子顯示器表面的後面的第二氣室，所述第二氣室具有內表面和外表面；第二氣室內的一個或多個室風扇，用於繞第一和第二氣室推進氣體；及用於冷卻包含在第二氣室內的隔離氣體的裝置。
2.根據權利要求1的系統，其中用於冷卻隔離氣體的裝置包括 適於將空氣強加在第二氣室的外表面上的一個或多個外部風扇。
3.根據權利要求1的系統，還包括用於操作電子顯示器並包含在所述第二氣室內的一個或多個電子元件。
4.根據權利要求2的系統，還包括第二氣室的外表面上的一個或多個表面部件。
5.根據權利要求1的系統，還包括用於加熱包含在第二氣室內的氣體的裝置。
6.根據權利要求5的系統，其中用於加熱包含在第二氣室內的氣體的裝置包括第二氣室內的一個或多個加熱元件。
7.根據權利要求1的系統，其中第二氣室的外表面緊鄰背光組件，背光組件和外室表面之間的空間形成間隙，所述系 統還包括適於抽吸空氣通過所述間隙的一個或多個受限對流扇。
8.根據權利要求1-4和7任一所述的系統，還包括 適於強制空氣跨越所述第一氣室的外表面的氣簾裝置。
9.根據權利要求1-4和7-8任一所述的系統，還包括 放在所述第一氣室前面的線性起偏器。
10.根據權利要求2-9任一所述的系統，還包括 適於測量顯示器表面溫度的溫度感測裝置；與所述溫度感測裝置及所述室和外部風扇連通的開關；及 其中當顯示器表面達到閾值時接通所述風扇。
11.根據權利要求1-10任一所述的系統，還包括 第二氣室內的過濾器。
12.根據權利要求2-4和7-11任一所述的系統，其中所述一個或多個外部風扇將已進行空氣調節的空氣強加在第二氣室的外表面上。
13.熱控電子顯示器，包括 顯示器組；位於所述顯示器組的後面並具有後表面的背光組件；緊鄰所述背光組件的後表面的受限對流板，對流板和背光組件的後表面之間的空間形 成間隙；適於抽吸空氣通過所述間隙的一個或多個受限對流扇；位於所述顯示器組的前面的第一抗反射玻璃板，所述抗反射玻璃板和所述顯示器組之間的空間形成隔熱間隙；位於所述第一板的前面的線性起偏器；及 位於所述線性起偏器的前面的第二抗反射玻璃板。
14.根據權利要求13的顯示器，還包括適於將空氣強加在第二抗反射玻璃板上的氣簾裝置。
15.根據權利要求13或14的顯示器，其中所述背光組件包括 具有前表面和後表面的印刷電路板；附著到所述印刷電路板的前表面的多個發光二極體；及 施加到所述印刷電路板的後表面的金屬塗層。
16.根據權利要求13-15任一所述的顯示器，還包括 包括所述隔熱間隙並具有入口和出口的第一氣室；與所述第一氣室的入口和出口氣體連通並位於電子顯示器表面的後面的第二氣室，所 述第二氣室具有內表面和外表面；所述第二氣室內的一個或多個室風扇，用於繞第一和第二氣室推進氣體；及 用於冷卻包含在第二氣室內的氣體的裝置。
17.用於熱控制具有顯示器表面和背光組件的電子顯示器的方法，包括步驟提供包括第一氣室和第二氣室的隔離氣體系統，第一氣室與電子顯示器表面接觸，既 第二氣室與所述第一氣室氣體連通； 將隔離氣體迫入第一氣室； 將熱量從電子顯示器表面傳到隔離氣體； 將隔離氣體導入第二氣室； 如果需要冷卻，則冷卻第二氣室中的隔離氣體；及 將隔離氣體重新引入第一氣室。
18.根據權利要求17的方法，其中冷卻步驟包括下述步驟 將熱量從隔離氣體傳到第二氣室的壁；將空氣強加在第二氣室的壁上；及 將熱量從第二氣室的壁傳到空氣中。
19.根據權利要求17的方法，還包括步驟 如果需要加熱，則加熱第二氣室內的隔離氣體。
20.根據權利要求17-19任一所述的方法，還包括步驟在背光組件的後面提供受限對流板，受限對流板和背光組件之間的區域形成間隙； 強制空氣通過所述間隙以冷卻背光組件。
全文摘要
本發明涉及電子顯示器的各個熱控制部件。一個熱部件包括閉合迴路隔離氣體室，其中第一室與顯示器表面接觸並在隔離氣體和顯示器表面之間傳熱。第二室與第一室氣體連通並適於加熱或冷卻隔離氣體及將隔離氣體重新引入第一室。另一部件使用受限對流以有助於電子顯示器的背光組件的冷卻。另一部件使用氣簾以進一步加熱和冷卻顯示器的外部觀看表面。另一部件使用具有隔熱間隙的線性起偏器以減少日光加載在顯示器組上並實現與周圍空氣溫度的隔離。另一部件使用液體系統使液體冷卻劑與顯示器表面接觸以冷卻顯示器。這些部件中的每一個均可獨立或結合使用以根據所希望的運行環境提供適當的顯示器工作溫度。
文檔編號G02F1/13357GK101971081SQ200880124923
公開日2011年2月9日 申請日期2008年11月17日 優先權日2007年11月16日
發明者W·R·鄧恩 申請人:製造資源國際公司