CN106231836B - 封闭式显示装置及其组装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种封闭式显示装置，该显示装置具有前壳和后壳，由前壳和后壳限定的封闭空间内设置有用于该显示装置的电路板，后壳的至少一部分形成为金属盖，电路板上的发热器件设置成与金属盖相邻。本发明还涉及封闭式显示装置的组装方法。

Description

封闭式显示装置及其组装方法

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别地涉及用于特殊行业(如医疗、潜水)的要求具有较高防水等级的显示装置以及其组装方法。

背景技术

目前显示装置应用非常广泛。显示装置可以为液晶显示面板、电子纸、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。如图1a和图1b所示，现有的显示装置包括前壳1’、后壳2’、设置在前壳和后壳限定的空腔内的模组3’、布置在模组3’上的电路板4’例如电源板、SOC板、FPGA板、背光驱动板、屏驱动板。前壳、后壳由塑胶材料制成。当显示装置开始工作时，电路板4’上的电子器件就会有热功耗产生，散发出热量，热量集中在模组所在的空腔内，造成温度迅速上升，现有的显示装置在后壳上开有散热孔5’。通常散热孔呈行列式分布在后壳的上部区域和下部区域，空腔内部与外界之间形成有供空气流通的通路，因而使得外部冷空气能够进入到空腔内部并对发热的电子器件进行冷却，随后热的空气经散热孔排出到外部环境中。

虽然此类散热孔能够确保显示装置内部温度下降、保证整个显示装置的各部件正常运行，但是，其缩小了显示装置的应用范围，尤其是在特殊行业例如医用、潜水行业等的应用。例如在医用场合，特别是在手术室使用的医用显示器，显示装置通常都有很高的防水要求(防水等级须达到IPX5)，此外，在卫生方面也要求能够满足防风防尘、甚至防噪音的需求。这必然要求显示装置壳体是封闭的、不能具有通向外部的散热孔或开口。

如果将现有显示装置的后壳上散热孔封闭，内部空间中不可避免的是热量蓄积得越来越多，温度会越来越高，当温度超过电子器件能够承受的温度时，显示装置会发生故障，长期在高温的环境中工作，也会大大降低显示装置的寿命。

因此，本发明旨在克服上述问题中的一个或多个。

发明内容

本发明针对上述特定场合使用的、壳体无通孔或散热孔的显示装置的散热问题，提出了一种改进的显示装置，其能够解决现有显示装置的防水性等问题并具有改进的散热效率、延长显示装置的寿命、确保显示装置的正常运行。

根据本发明的一方面，提供一种封闭式显示装置，该显示装置具有前壳和后壳，由前壳和后壳限定的封闭空间内设置有用于该显示装置的电路板，其中，后壳的至少一部分形成为金属盖，电路板上的发热器件设置成与金属盖相邻。

由金属材质的盖能够快速将附近的发热器件产生的热导出壳体，避免了热量在显示装置内部封闭空间中的蓄积。

有利地，所述金属盖布置在所述后壳的本体的外侧，与所述后壳的本体限定一空腔，所述发热器件布置在该空腔内。通过该构型，使得能够确保发热器件所产生的热主要集中在金属盖附近，由此，借助于金属盖内外两侧之间所形成的大温差，更有利于从显示装置导出热量。

有利地，基本不发热的电子器件以及载有这些电子器件的电路板布置在由前壳和后壳的本体限定的主空腔内。这样将对温度敏感或基本不发热的电子器件与发热器件分离设置在不同的空腔内，确保显示装置各部件的正常工作，同时有利于热量的集中导出，因此进一步提高散热效率。

有利地，所述显示装置还包括散热片，散热片布置在发热器件和金属盖之间用于将热从发热器件传导到金属盖上。与空气作为发热器件与金属盖之间的导热媒介相比，散热片的设置相当于提供了更有效的热流流通通道，因此散热效果可以显著地提高。

有利地，所述散热片大体沿金属盖的内侧表面伸展，散热片的一侧面基本贴靠在金属盖的内侧表面上，散热片的相对侧面至少一部分与发热器件抵靠形成热接触。由此，可以增大散热面积，提高散热效果。

更有利地，在散热片的至少一侧设置有导热弹性元件，该导热弹性元件设置成使得发热器件、散热片与金属盖之间形成的热接触得到强化。由此，有效增加发热器件与散热片之间或散热片与金属盖之间的接触面面积，进而使得发热器件与散热片之间或散热片与金属盖之间的热接触更紧密，降低了热传递阻力，加强散热效果。

在一有利的实施例中，所述散热片在与电路板上的发热器件对应的位置形成有朝向发热器件的凸起部。通常，电路板上的发热器件的数目不止一个，发热器件自电路板的延伸高度并不相同，为了从更多的发热器件导出更多的热量，在散热片上对应于需要散热的发热器件的位置设置凸起部。在整机组装好后，这些凸起部正好抵靠在待散热的发热器件上，形成抵靠接触。有利地，凸起部的设计用于与待散热的发热器件抵靠的区域具有与发热器件外表面接合的表面形状。

在一有利实施例中，所述散热片在凸起部区域在背向发热器件的一侧形成有凹部，所述导热弹性元件嵌置在该凹部内。设置在凹部中的导热弹性元件迫使散热片在凸起部的接触面区域更贴紧发热器件的外表面，进一步强化散热效果。

有利地，所述导热弹性元件为导热硅胶片。导热硅胶具有足够的弹性以确保散热片与发热器件的贴合，同时具有良好的导热性能，也可以用作散热片与金属盖之间的导热媒介。

有利地，所述散热片的面向金属盖的一侧涂覆有导热胶粘剂。由此，在显示装置组装完后，散热片与金属盖之间导热性能不是很好的空气被挤出，确保散热片与金属盖之间的紧密贴合并且能提高散热片与金属盖之间的导热系数。

有利地，散热片由金属材料例如铜和铝和石墨混合的材料制成。所述材料在散热片的延伸方向上具有高的导热系数，因此，有利于热量在散热片的伸展方向上的传导，因此能充分利用金属盖与散热片之间的贴合面来传导热量。

有利地，金属盖的外侧表面上设置有温差发电片。通过温差发电片能够回收部分热量，并且能增加散热速度。

有利地，所述金属盖密封地嵌置在后壳的本体中。由此，方便对现有的显示装置进行改造，因为只需在原有的后壳的基础上增设金属盖和必要的连接孔。

有利地，后壳的本体由塑胶材料制成和/或所述前壳由塑胶材料制成。通过此构型，保留了原有显示装置的制造构型和生产线，降低显示装置的制造成本和改造成本。

根据本发明的另一方面，提供一种封闭式显示装置的组装方法，所述方法包括步骤：

a)提供显示装置的前壳和后壳本体；

b)在所述显示装置的后壳本体的外侧布置带有发热器件的电路板；

c)在后壳本体的外侧上组装金属盖，形成后壳，并且使得所述带发热器件的电路板布置在由后壳本体和金属盖限定的空腔内；和

d)组装所述显示装置的前壳和后壳，形成封闭式的显示装置。

有利地，在所述显示装置的前壳和后壳本体之间设置带有基本不发热的电子器件的电路板。

有利地，在步骤c)之前布置散热片，使得在金属盖组装到后壳本体上之后，散热片布置在发热器件和金属盖之间，其中散热片的一侧面基本贴靠在金属盖的内侧上，散热片的相对侧面至少一部分与发热器件抵靠形成热接触。

有利地，所述散热片上弯折有凹凸结构，其中散热片上的凸起部与发热器件抵靠接触。

有利地，在散热片背对发热器件的一侧上与凸起部对应的凹部内嵌入导热弹性元件例如导热硅胶片。

有利地，在散热片的面向金属盖的一侧涂覆导热胶粘剂。

根据本发明的封闭式显示装置和组装方法，既能满足在特殊行业应用中防水、防风、防尘的要求，又能满足散热需求，确保显示装置的工作稳定性和可靠性，同时组装简单、制造成本和改造成本低。尤其是，本发明采用散热片进行以水平方向为主的散热模式，与现有的从发热器件借助空气而进行发散式散热的导热模式相比，本发明中发热器件的热量在传到散热片上之后散热片迅速将热量分散到整个散热片上，借助于散热片与金属盖之间的贴合面，热量能快速地传导到金属盖外侧进而分散到周围环境中。采用这样的散热结构大大增加了散热面积，散热效果显著提高。

附图说明

参考下列的详细说明和附图，本发明的一个例子的特点和优势将变得显而易见，其中：

图1a和图1b示出现有技术的显示装置的分解示意图以及后视图；

图2a和图2b示出根据本发明的第一实施例的显示装置的分解示意图和后视图；

图3示出根据本发明的第二实施例的显示装置的后壳的分解示意图；

图4示出根据本发明的第二实施例的显示装置的后壳的内部空间的热传导的示意图；和

图5示出根据本发明的第三实施例的显示装置的侧视图，其中后壳的金属盖外侧贴置有温差发电片。

具体实施方式

下面将具体参照本发明的各实施例，所述实施例的例子在附图中示出。只要可能，在所有附图中都使用相同的附图标记来表示相同的或相似的部件。

参见图2a和图2b所示，根据本发明的显示装置具有前壳1、后壳本体2a，设置在前壳1和后壳本体2a之间的模组3。在后壳本体2a的外侧设置有金属盖2b。后壳本体2a和金属盖2b组装成为显示装置的后壳2。

需要说明的是，本文中“前壳”指的是使用者通常能看到的显示装置的一侧的壳体，“后壳”指的是显示装置背离使用者的一侧的壳体。虽然文中将前壳和后壳作为分离的单独部件来描述，但是，在全封闭的显示装置中，前壳和后壳可以是显示装置的一体壳体的前部分和后部分。

在一有利的实施例中，金属盖2b的周缘密封地嵌置在后壳本体2a上。由此可经由后壳本体2a和金属盖2b限定一散热空腔。显示装置内的热功耗高的电路板4-1如电源板、FPGA板靠近金属盖2b设置，有利地设置在散热空腔内，使得能够将电路板上的发热器件产生的热传导到金属盖上并由金属盖向外部环境散发出去。

参见图2a所示，用于显示装置的电路板中热功耗高的电路板4-1与其他热功耗低的电路板4-2彼此分离开设置。具体地，热功耗高的电路板4-1设置在由后壳本体2a和金属盖2b限定的散热空腔内，热功耗低的电路板4-2以及模组3设置在由前壳1和后壳本体2a限定的主空腔内，使得热功耗低的电路板所在的主空腔中温度不会太高，散热空腔内热功耗高的电路板上的发热器件通过金属盖来散热，借此，散热空腔内温度的升高不会影响到其它热功耗低的电路板的工作。

参见图3所示，为了强化从散热空腔内部到外部环境的热传递，在电路板4-1的发热器件4-1-1(例如电路板上的主芯片)与金属盖之间设置散热片5。散热片大体沿金属盖2b的内侧表面伸展。在显示装置组装好后，散热片5的一侧面与金属盖2b内侧表面贴合，散热片的相对一侧至少一部分与发热器件4-1-1抵靠形成热接触。在一实施例中，在散热片的至少一侧设置导热弹性元件6，以利于发热器件、散热片和金属盖之间的热接触的形成以及热接触的强化。导热弹性元件的设置使得能够补偿显示装置的装配误差，因此能够确保发热器件、散热片和金属盖之间的热接触的形成。有利地，导热弹性元件为导热硅胶片。在图3示出的实施例中，散热片5上形成有凹凸结构。所述凹凸结构例如通过将散热片弯折或冲压而形成。因此，对于散热片通过弯折工艺而形成凹凸结构的情形，在散热片5的一侧形成有至少一个凸起部51，相应地在散热片的相对侧在与凸起对应的区域形成有凹部52。有利地，凸起部51形成在散热片的与电路板上的发热器件4-1-1对应的位置形成，并且朝向发热器件。凸起部具有与发热器件抵靠接触的接触面。虽然图中示出凸起部具有基本平的接触面。但是，本领域技术人员容易想到接触面可设计成任何与发热器件的至少部分外表面互补的形状。

在图3和图4示出的实施例中，在金属盖2b的对应电路板上发热器件4-1-1的位置(即对应于散热片的背离发热器件的一侧上、与凸起部对应的区域中的凹部的位置)贴置导热硅胶片。导热硅胶片的厚度对应于凹部的深度。有利地，导热硅胶片的厚度要比发热器件与金属盖之间的距离稍微大一点，这样，当金属盖组装到后壳本体上时，存在有过盈配合，借由导热硅胶的自身弹性，将散热片压靠在发热器件上，使散热片的凸起部的接触面与发热器件外表面密切抵靠、形成热接触。

如图4所示，在显示装置工作时，自发热器件4-1-1的热传递到散热片5上，借由散热片本身的伸展幅度将热传递到金属盖2b上，然后自金属盖向外部环境散热出去。在此期间，由于导热硅胶的导热性，仍存在有一部分来自发热器件的热从散热片经由导热硅胶片传递至金属盖上，因此，导热硅胶片也限定出从发热器件到金属盖的另一热流流通通路。

有利地，散热片5的面向金属盖2b的一侧涂覆有导热胶粘剂。借此，在金属盖组装到后壳本体上之后，散热片紧密贴合在金属盖的内侧表面，有利于强化自散热片到金属盖的热传导。

在一有利的实施例中，散热片5由金属(例如铜、铝)与石墨混合的材料制成。这种材质在水平方向上导热系数达到320W/(m〃K)，因此，利用散热片在水平方向上的导热优势，有效散热面积从散热片上凸起部的接触面扩展成散热片的与金属盖内侧表面贴合的整个表面，因此，大大增加了散热面积，提高了散热速度并因此加强了散热效果。

通常，显示装置的后壳本体由塑胶材料制成和/或前壳由塑胶材料制成。由此，可以保留了原有显示装置的制造构型和生产线，降低显示装置的制造成本和改造成本。

虽然上面的实施例中金属盖2b嵌在后壳本体2a中，但是，本领域技术人员容易想到将金属盖单独成形为能密封组装到后壳本体上的盖状部件。

参照图5，其示出组装好的显示装置，其中金属盖2b的背向后壳本体2a的表面上设置有一层温差发电片7。由此，利用金属盖与外界之间的热势差进行温差发电，有利地将所产生的电能用于对显示装置的附件例如小型电子设备如喇叭等进行供电，这样，既增加散热速度，又充分利用能源，达到节能的目的。

温差发电片由N、P两种不同类型的半导体热电材料经过导电性好的导流片串联而成，当温差发电片的热端受热时，温差发电片的两端建立起温差，两种载流子都流向冷端，以塞贝克效应为基础进行发电。一般商业热电器件含有18组-128组这样重复排列的热电单元，通过串联或并联来达到所需要的功率。温差发电具有其他发电形式不可比拟的优点：安全可靠，使用寿命长，维护费用低，没有噪声。

另外，本文中使用的术语“内侧”指的是位于显示装置的内部空间内或朝向该内部空间的方向，“外侧”指的是位于显示装置的外部或朝向外部的方向。“封闭式显示装置”指的是显示装置的壳体限定出封闭的空间，不具有任何从显示装置内部通向外界的开口或孔。

工业适用性

为了便于理解本发明，下面就本发明的显示装置的组装方法进行说明：

参见图3所示，所述组装方法包括步骤：提供显示装置的前壳1和后壳本体2a；在显示装置的后壳本体2a的外侧布置带有发热器件4-1-1的电路板4-1；在后壳本体2a的外侧上组装金属盖2b，由此形成后壳2，并且使得所述带发热器件的电路板4-1布置在由后壳本体和金属盖限定的空腔内；以及，组装所述显示装置的前壳1和后壳2，形成封闭式的显示装置。

在根据本发明的组装方法中，基本保留了现有显示装置的基本构造，此外，金属盖的组装简单、方便，不会导致制造成本过大的增加。

在组装显示装置的前壳和后壳之前，可在所述显示装置的前壳和后壳本体之间设置带有基本不发热的电子器件的电路板。通过采用空间分离的方法，有效隔离发热器件，避免发热器件对其他电子器件的影响，提高显示装置的工作稳定性。

在更有利的实施例中，在组装金属盖之前，在发热器件附近布置散热片，使得在金属盖组装到后壳本体上之后，散热片布置在发热器件和金属盖之间，其中散热片的一侧面基本贴靠在金属盖的内侧上，散热片的相对侧面至少一部分与发热器件抵靠形成热接触。可选地或附加地，所述散热片上弯折有凹凸结构，其中散热片上的凸起部与发热器件抵靠接触。更有利地，在散热片背对发热器件的一侧上与凸起部对应的凹部内嵌入弹性导热元件例如导热硅胶片。

有利地，在组装金属盖之前，在散热片的面向金属盖的一侧涂覆导热胶粘剂。

以上所述仅仅描述的是根据本发明的显示装置及其组装方法的示例性实施例。该散热结构不局限于这里描述的特定实施例，相反，各部件可以相对于这里描述的其它部件被独立地和单独地使用。在整个说明书中提到的“一个例子”，“另一个例子”，“例子”等等，意思是描述与例子相关的某个元件/元素(例如特点、结构和/或特征)包括在这里描述的至少一个例子中，可以和/或可以不出现在其它例子中。另外，可以理解的是描述的任何例子的多个元件可在多个不同的例子中以任何合适的方式组合，除非上下文明确说明。

该说明书使用示例来公开本发明，包括最佳实施方案，并且使得本领域任何技术人员都能够实现本发明。本发明的可获得专利的范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员可以想到的其它示例。如果这些其它示例具有并非区别于权利要求字面语言的结构元件、或者如果这些其它示例包括非实质性区别于权利要求字面语言的等同的结构元件，则这些其它示例应落在权利要求的范围内。

Claims (13)

1.一种封闭式显示装置，该显示装置具有前壳和后壳，由前壳和后壳限定的封闭空间内设置有用于该显示装置的电路板，后壳的至少一部分形成为金属盖，电路板上的发热器件设置成与金属盖相邻，所述金属盖布置在所述后壳的本体的外侧，与所述后壳的本体限定一空腔，所述发热器件布置在该空腔内，其中所述显示装置还包括散热片，散热片布置在发热器件和金属盖之间用于将热从发热器件传导到金属盖上，所述散热片大体沿金属盖的内侧表面伸展，散热片的一侧面基本贴靠在金属盖的内侧表面上，散热片的相对侧面至少一部分与发热器件抵靠形成热接触，在散热片的至少一侧设置有导热弹性元件，该导热弹性元件设置成使得发热器件、散热片与金属盖之间形成的热接触得到强化，所述散热片在与电路板上的发热器件对应的位置形成有朝向发热器件的凸起部，所述散热片在凸起部区域在背向发热器件的一侧形成有凹部，所述导热弹性元件嵌置在该凹部内。

2.根据权利要求1所述的封闭式显示装置，其特征在于，基本不发热的电子器件以及载有这些电子器件的电路板布置在由前壳和后壳的本体限定的主空腔内。

3.根据权利要求1所述的封闭式显示装置，其特征在于，所述导热弹性元件为导热硅胶片。

4.根据权利要求1-3之一所述的封闭式显示装置，其特征在于，所述散热片的面向金属盖的一侧涂覆有导热胶粘剂。

5.根据权利要求1-3之一所述的封闭式显示装置，其特征在于，散热片由金属材料和石墨混合的材料制成。

6.根据权利要求5所述的封闭式显示装置，其特征在于，所述金属材料是铜或铝。

7.根据权利要求1所述的封闭式显示装置，其特征在于，所述金属盖的外侧表面上设置有温差发电片。

8.根据权利要求1所述的封闭式显示装置，其特征在于，所述金属盖密封地嵌置在后壳的本体中。

9.根据权利要求1所述的封闭式显示装置，其特征在于，后壳的本体由塑胶材料制成和/或所述前壳由塑胶材料制成。

10.一种封闭式显示装置的组装方法，所述方法包括步骤：

a)提供显示装置的前壳和后壳本体；

b)在所述显示装置的后壳本体的外侧布置带有发热器件的电路板；

c)在后壳本体的外侧上组装金属盖，形成后壳，并且使得所述带发热器件的电路板布置在由后壳本体和金属盖限定的空腔内；和

d)组装所述显示装置的前壳和后壳，形成封闭式的显示装置，

其中，在步骤c)之前布置散热片，使得在金属盖组装到后壳本体上之后，散热片布置在发热器件和金属盖之间，其中散热片的一侧面基本贴靠在金属盖的内侧上，散热片的相对侧面至少一部分与发热器件抵靠形成热接触，所述散热片上弯折有凹凸结构，其中散热片上的凸起部与发热器件抵靠接触，在散热片背对发热器件的一侧上与凸起部对应的凹部内嵌入导热弹性元件。

11.根据权利要求10所述的组装方法，其特征在于，导热弹性元件为导热硅胶片。

12.根据权利要求10所述的组装方法，其特征在于，在所述显示装置的前壳和后壳本体之间设置带有基本不发热的电子器件的电路板。

13.根据权利要求10或12所述的组装方法，其中，在散热片的面向金属盖的一侧涂覆导热胶粘剂。

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