CN109188744A - 一种透明液晶显示中空玻璃 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及透明显示玻璃技术领域，特别是一种透明液晶显示中空玻璃，包括外层玻璃、内层玻璃和位于外层玻璃与内层玻璃之间的中空层，中空层内设有透明液晶显示屏和导光板，导光板的至少一个边缘上设有线光源，导光板用于将线光源的入射光散射到透明液晶显示屏，其特征在于：透明液晶显示屏的下边缘通过柔性电连接元件电性连接有电路板，电路板通过电路板散热片与内层玻璃或外层玻璃的朝向中空层的表面相连，线光源通过光源散热片与内层玻璃或外层玻璃的朝向中空层的表面相连。优点在于：透明显示区域的面积大，可视效果和散热效果好，结构简单，成本低。

Description

一种透明液晶显示中空玻璃
技术领域：
本发明涉及透明显示玻璃技术领域，特别是一种透明液晶显示中空玻璃。
背景技术：
目前车内可视系统一般放置于座椅靠背、头枕后部、后排中央扶手内或中控台内，然而显示屏受中控台或座椅头枕、扶手尺寸限制一般屏幕尺寸较小，可提供的信息有限，可视的舒适度比较差。
传统车窗作为乘客或司机获取车外信息的主要渠道，仅具备透光功能，无法实现增强现实功能，为乘客提供更多信息，也无法实现基于车窗的人车互动。
透明显示屏具有良好的光线透过率，同时又能显示文字图像视频等信息，通过与车窗的复合可以使车窗具备增强现实，影音播放，人车互动等功能。但显示模组为达到良好的显示效果，需要发出相当强度的光线，发光的同时会产生大量的热，电路工作同时也会产生大量的热。热量积聚会影响显示模组正常工作。目前透明显示屏多用于展示柜，冷柜，广告牌等领域，拥有比较充裕的安放空间，可以借助背景光源照明，也可以通过与外界空气交换散热或者处于低温环境中，不存在严重的散热困难。同时以上应用场景基本不存在持续震动问题，所以结构也不需要解决震动问题。
但是车窗厚度受车体影响，不可能做得很厚。而且车窗与外界环境直接接触，为避免受外界环境中的灰尘，水汽等干扰必须形成完整的密封结构。汽车在行驶过程中不可避免产生一些震动，车窗及其内部复合的功能组件在行驶过程中始终处于震动环境当中。以上这些因素都决定了位于车窗内部的透明显示模组必须在狭小而密闭的空间内将产生的大量热量及时散发出去而且同时必须具备良好的抗震性能。所以现有透明显示屏的应用方式并不能照搬到车窗应用上来。
显示模组内部一般包含三种主要发热元器件，即显示屏下方印刷电路板上的功率器件，连接显示屏与印刷电路板的柔性电连接元件上的集成电路芯片以及导光板边缘的线光源。传统显示模组由于没有透光需求，通常将不透明的印刷电路板弯折到模组背后，同时使用覆盖整个模组背面的铁件作为背板与边框合一的结构件。弯折到模组背后的印刷电路板被用螺丝或者导电胶固定在背板铁件上以达到接地，固定减震和散热的效果。柔性电连接元件上的芯片处于弯折区域，正好和模组的边框铁件接触实现散热。该结构兼顾了元器件接地，固定减震和散热的需求，使用范围广泛，具有结构简单，成本低廉，可靠耐用的特点。但该结构由于不透明印刷电路板及边框、背板铁件位于显示屏正后方，对显示屏形成遮挡而无法实现透明，不可能与车窗结合。
因此，如何更改传统显示模组结构，实现显示模组与车窗的复合成为一个很有意义的课题。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是针对现有液晶显示模块存在的上述技术问题，提供一种成本低、可视效果和散热效果好的透明液晶显示中空玻璃。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种透明液晶显示中空玻璃，包括外层玻璃、内层玻璃和位于所述外层玻璃与内层玻璃之间的中空层，所述中空层内设有透明液晶显示屏和导光板，所述导光板的至少一个边缘上设有线光源，所述导光板用于将所述线光源的入射光散射到所述透明液晶显示屏，其特征在于：所述透明液晶显示屏的下边缘通过柔性电连接元件电性连接有电路板，所述电路板通过电路板散热片与所述内层玻璃或外层玻璃的朝向中空层的表面相连，所述线光源通过光源散热片与所述内层玻璃或外层玻璃的朝向中空层的表面相连。
进一步地，所述内层玻璃具有朝向所述中空层的第一面，所述内层玻璃的第一面设有所述透明液晶显示屏和导光板，所述透明液晶显示屏位于所述内层玻璃和导光板之间，所述电路板依次通过第一散热胶、电路板散热片和第二散热胶连接到所述内层玻璃的第一面上；所述线光源通过光源散热片与所述内层玻璃的第一面相连。
进一步地，所述线光源包括设在所述导光板的上边缘的第一光源和设在所述导光板的下边缘的第二光源，所述第一光源的上边缘设有第一光源散热片，所述第一光源散热片的下边缘与所述第一光源的上边缘相对设置，所述第一光源散热片的下边缘通过第三散热胶与所述第一光源的上边缘相连，所述第一光源散热片的朝向内层玻璃的底面通过第四散热胶与所述内层玻璃的第一面相连；所述第二光源的下边缘设有第二光源散热片，所述第二光源散热片的上边缘与所述第二光源的下边缘相对设置，所述第二光源散热片的上边缘通过第五散热胶与所述第二光源的下边缘相连，所述第二光源散热片的朝向内层玻璃的底面通过第六散热胶与所述内层玻璃的第一面相连。
进一步地，所述电路板的设有电子元件的一面朝向所述内层玻璃。
进一步地，所述第二光源散热片包括彼此依次相连地围绕在所述电路板的边缘的第一段、第二段和第三段，所述第一段和第三段分别位于所述电路板的左边缘和右边缘，所述第二段位于所述第二光源的下边缘和所述电路板的上边缘之间。
进一步地，所述电路板散热片和第二光源散热片之间通过所述第一散热胶夹紧设置有所述柔性电连接元件，所述电路板散热片、第二光源散热片和柔性电连接元件形成一体式结构。
进一步地，所述电路板上设置的电子元件为集成电路芯片，厚度为4～6mm。
进一步地，所述第二光源和电路板之间的间距为20～40mm，所述第二光源散热片的第二段的宽度为5～15mm。
进一步地，所述第二光源散热片的底面面积为120～480cm2，厚度为4～6mm。
进一步地，所述第一光源和第二光源为LED发光条，所述柔性电连接元件为覆晶薄膜，所述电路板为印刷电路板。
本发明由于采取了上述技术方案，其具有如下有益效果：
1)不透明的印刷电路板置于透明液晶显示屏的下方，原先覆盖整个模组背面，作为背板与边框合一的结构铁件被缩小到边部区域或被取消，透明显示区域不再有不透明物体遮挡，增加了透明显示区域的面积。
2)电路板、第一线光源、第二线光源、柔性电连接元件等主要发热元件通过散热片与内层玻璃之间形成面积尽可能大的良好热学接触，通过物理接触的方式实现热量由发热元件向车体内部散发，提高散热效率，从而在狭小密闭空间内实现良好的散热。
3)同时该多层结构所采用的散热片均为平面板材，对加工设备和技术的要求较低，材料利用率高，可以实现低成本快速生产。
附图说明：
图1为本发明所述的一种透明液晶显示中空玻璃的整体结构示意图；
图2为图1的A-A剖视放大示意图；
图3为本发明所述的另一种透明液晶显示中空玻璃的剖视示意图；
附图中标号说明：1为外层玻璃，2为内层玻璃，3为中空层，4为透明液晶显示屏，5为导光板，6为电路板，61为电子元件，62为第一散热胶，63为电路板散热片，64为第二散热胶，71为第一光源，72为第一光源散热片，73为第三散热胶，74为第四散热胶，81为第二光源，82为第二光源散热片，821为第二光源散热片的第一段，822为第二光源散热片的第二段，823为第二光源散热片的第三段，83为第五散热胶，84为第七散热胶，9为柔性电连接元件。
具体实施方式：
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。在本发明的描述中，“玻璃”可以是无机玻璃，也可以是由有机高分子等材料制成的塑料玻璃。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图对本发明的内容作进一步说明。
如图1～3所示，本发明所述的一种透明液晶显示中空玻璃，包括外层玻璃1、内层玻璃2和位于所述外层玻璃1与内层玻璃2之间的中空层3，所述中空层3内设有透明液晶显示屏4和导光板5，所述导光板5的至少一个边缘上设有线光源，所述导光板5用于将所述线光源的入射光散射到所述透明液晶显示屏4，其特征在于：所述透明液晶显示屏4的下边缘通过柔性电连接元件9电性连接有电路板6，所述柔性电连接元件9优选为覆晶薄膜(COF)，所述电路板优选为印刷电路板(PCB)，所述电路板6优选为设有电子元件61的一面朝向所述内层玻璃2，所述电路板6通过电路板散热片63与所述内层玻璃2或外层玻璃3的朝向中空层的表面相连，所述线光源通过光源散热片与所述内层玻璃2或外层玻璃3的朝向中空层的表面相连。
在本发明中，所述电路板散热片63和光源散热片可以是与内层玻璃2或外层玻璃3直接相连，也可以是间接相连。所述电路板散热片63、光源散热片均为平面板结构，为消除相邻的电路板6、电路板散热片63、光源散热片、外层玻璃1和内层玻璃2之间的空气间隙，可以在上述接触面之间填充柔性高导热系数绝缘材料，如散热胶，以提高热传导速度，吸收震动能量。
中空玻璃的设计初衷就是为了尽量减少玻璃内外侧的热交换，为此中空玻璃设置了全密封的气密性结构，所述中空层为密闭腔室，其内填充有空气或其它惰性气体。而且玻璃本身的热传导效率较低，属于热的不良导体。以上这些因素决定了中空玻璃结构对内部工作的液晶屏和LED灯条散热非常不利。
此外，由于车窗位于车体表面，可能长时间受阳光照射，加上车体表面受太阳照射产生的高温传递，车窗温度在气温较高时可能达到一个远高于气温的水平。同时，液晶显示屏及背光板内的LED灯条工作时都会产生大量的热，而液晶屏上的电子元器件和LED灯条都对温度比较敏感，高温容易导致电子元器件的误动作甚至失效，同时也会降低LED灯珠的发光效率甚至导致灯珠烧毁。
由于以上原因，如果不设置合理的散热结构，设置于中空玻璃内部的液晶屏和LED灯条在气温较高的环境下均无法稳定地正常工作。
在本发明中，将不透明的印刷电路板置于透明液晶显示屏的下方，并通过设置油墨印边进行遮挡，而透明显示区域不再有不透明物体遮挡，增加了透明显示区域的面积。再通过电路板散热片和光源散热片与内层玻璃2或外层玻璃3接触，实现物理传热，从而将PCB电子器件以及LED灯条发出的热量即时通过玻璃向外部散发出去。
优选地，所述内层玻璃2具有朝向所述中空层3的第一面，所述内层玻璃2的第一面设有所述透明液晶显示屏4和导光板5，所述透明液晶显示屏4位于所述内层玻璃2和导光板5之间，所述电路板6依次通过第一散热胶62、电路板散热片63和第二散热胶64连接到所述内层玻璃2的第一面上；所述线光源通过光源散热片与所述内层玻璃2的第一面相连。
在本发明中，可以将电路板散热片和光源散热片分别与内层玻璃和外层玻璃相连进行散热，如图3所示，所述线光源包括设在所述导光板5的上边缘的第一光源71和设在所述导光板5的下边缘的第二光源81，所述第一光源71的上边缘设有第一光源散热片72，所述第一光源散热片72的下边缘与所述第一光源71的上边缘相对设置，所述第一光源散热片72的下边缘通过第三散热胶73与所述第一光源71的上边缘相连，所述第一光源散热片72的朝向内层玻璃2的底面通过第四散热胶74与所述内层玻璃2的第一面相连；所述第二光源81的下边缘设有第二光源散热片82，所述第二光源散热片82的上边缘与所述第二光源81的下边缘相对设置，所述第二光源散热片82的上边缘通过第五散热胶83与所述第二光源81的下边缘相连，所述第二光源散热片82的朝向外层玻璃2的底面通过第七散热胶84与所述外层玻璃3的朝向中空层的表面相连。
考虑到中空玻璃外片直接受阳光照射而且和外界空间直接接触，气温较高时恐怕难以发挥散热效果。而中空玻璃内片只和车内空间接触，显示屏只在车内有人时才会使用。有人在车内时会通过通风、空调等手段降低车内温度，所以向车内散热是一个更佳的散热途径。
本发明通过导热硅胶分别粘结两块散热片、散热片与发热元器件以及PCB散热片与中空玻璃内片相连，实现物理传热，从而将PCB电子器件以及LED灯条发出的热量即时通过玻璃向车体内部散发出去。同时在中空玻璃内部面积允许的范围内尽量增加了PCB板散热片与LED灯条散热片的面积，提高了散热效率。
进一步地，如图2所示，所述线光源包括设在所述导光板5的上边缘的第一光源71和设在所述导光板5的下边缘的第二光源81，所述第一光源71的上边缘设有第一光源散热片72，所述第一光源散热片72的下边缘与所述第一光源71的上边缘相对设置，所述第一光源散热片72的下边缘通过第三散热胶73与所述第一光源71的上边缘相连，所述第一光源散热片72的朝向内层玻璃2的底面通过第四散热胶74与所述内层玻璃2的第一面相连；所述第二光源81的下边缘设有第二光源散热片82，所述第二光源散热片82的上边缘与所述第二光源81的下边缘相对设置，所述第二光源散热片82的上边缘通过第五散热胶83与所述第二光源81的下边缘相连，所述第二光源散热片82的朝向内层玻璃2的底面通过第六散热胶与所述内层玻璃2的第一面相连。
为了实现透明，原来采用的背板与边框合一结构铁件必须缩小到边缘若干毫米的区域。随着面积的大幅减小，结构铁件原有的散热效果大大降低。而且该结构铁件依然被封闭于车窗内部，无法将热量散发到车窗外部。同时，为了避免不透明印刷电路板对透明显示区域形成遮挡，印刷电路板必须置于显示区域下方，这导致显示模组中的三种主要发热元器件，即印刷电路板上的电子元件，柔性电连接元件上的芯片以及第二线光源81就分别位于相对内层玻璃2的第一面的不同高度的三个位置上。其中印刷电路板上电子元件离内层玻璃2的第一面最近，柔性电连接元件上的芯片离内层玻璃2的第一面稍远，大体和印刷电路板上没有元器件的另一面处于同一高度。第二线光源81位于显示屏远离内层玻璃2的一侧，离内层玻璃2的第一面最远。以上三种发热元器件既处于相对内层玻璃2的第一面的不同高度上，水平位置上也有一定距离，比较分散。如何为水平位置，高度位置都不相同的三种发热元器件设计散热结构，同时实现元器件接地和抗震动，还要兼顾加工制造的简便性和成本，这就成为一个设计难点。
透明液晶显示中空玻璃中发热的元器件包括位于PCB板底面的电子元器件、位于电路板6(优选为PCB板)上方的第二光源81(优选为LED灯条)以及连接电路板6和透明液晶显示屏4的柔性电连接元件9(优选为柔性COF)。考虑到主要发热元器件分别位于PCB板的上下两侧，而且PCB板呈长条形，宽度只比液晶显示屏略短一些，PCB与液晶显示屏之间每隔一段距离就有柔性COF连接，如果想要靠一块散热板和以上三种处于不同位置的元器件形成良好接触以便散热，该散热板必须具有较为复杂的三维结构。这种结构的散热板在加工难度和精度方面都有较高要求，势必会造成较高的加工成本，而且三维结构也不利于组装。
在本发明中，所述液晶显示屏4和电路板6优选为贴合在内层玻璃2的第一面上的，所述电路板6上设置的电子元件61为集成电路芯片，厚度为4～6mm，电路板的厚度通常大于液晶显示屏的厚度，因此，与所述第二光源81相对设置的第二光源散热片82会与PCB电路板发生干涉，为了避免干涉，同时为了保证足够大的散热面积，将所述第二光源散热片82设计成环形平面结构，所述第二光源散热片82的底面面积为120～480cm2，厚度为4～6mm，所述第二光源散热片82包括彼此依次相连地围绕在所述电路板6的边缘的第一段821、第二段822和第三段823，所述第二段822位于所述第二光源81的下边缘和所述电路板6的上边缘之间，所述第一段821和第三段823分别位于所述电路板6的左边缘和右边缘。
进一步地，所述第二光源81和电路板6之间的间距为20～40mm，所述第二光源散热片82的第二段822的宽度为5～15mm。
其中，所述电路板6依次通过第一散热胶62、电路板散热片63和第二散热胶64连接到所述内层玻璃2的第一面上，所述第二光源散热片82通过第六散热胶与内层玻璃的第一面相连，由于第二光源散热片82围绕在电路板6的边缘，因此，可以将第六散热胶与第一散热胶62或第二散热胶64连接成一体结构。
进一步地，所述电路板散热片63和第二光源散热片82之间通过第一散热胶62夹紧设置有所述柔性电连接元件9，所述电路板散热片63、第二光源散热片82和柔性电连接元件9形成一体式结构。
本发明采用两块只有平面结构的金属散热片，即与第二光源81的下边缘相对设置的第二光源散热片82和与电路板6的设置电子元件的表面相对设置的电路板散热片63，分别给LED灯条和PCB上电子元器件散热，两块散热片将柔性COF夹在中间，通过导热硅胶将柔性COF上的驱动芯片夹紧，形成一体式结构。这种结构具有容易加工，方便组装，成本较低，能够吸收震动能量，散热效果好的特点。此外，由于柔性COF的存在，只能对第二光源81的无干涉的局部区域进行散热。本发明通过将所述第二光源散热片82的上边缘与所述第二光源81的下边缘相对设置，使得第二光源散热片82能够与第二光源81的整面接触进行散热，提高了散热效率。
以上内容对本发明所述的一种透明液晶显示中空玻璃进行了具体描述，但是本发明不受以上描述的具体实施方式内容的局限，所以凡依据本发明的技术要点进行的任何改进、等同修改和替换等，均属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种透明液晶显示中空玻璃，包括外层玻璃(1)、内层玻璃(2)和位于所述外层玻璃(1)与内层玻璃(2)之间的中空层(3)，所述中空层(3)内设有透明液晶显示屏(4)和导光板(5)，所述导光板(5)的至少一个边缘上设有线光源，所述导光板(5)用于将所述线光源的入射光散射到所述透明液晶显示屏(4)，其特征在于：所述透明液晶显示屏(4)的下边缘通过柔性电连接元件(9)电性连接有电路板(6)，所述电路板(6)通过电路板散热片(63)与所述内层玻璃(2)或外层玻璃(3)的朝向中空层的表面相连，所述线光源通过光源散热片与所述内层玻璃(2)或外层玻璃(3)的朝向中空层的表面相连。
2.根据权利要求1所述的透明液晶显示中空玻璃，其特征在于：所述内层玻璃(2)具有朝向所述中空层(3)的第一面，所述内层玻璃(2)的第一面设有所述透明液晶显示屏(4)和导光板(5)，所述透明液晶显示屏(4)位于所述内层玻璃(2)和导光板(5)之间，所述电路板(6)依次通过第一散热胶(62)、电路板散热片(63)和第二散热胶(64)连接到所述内层玻璃(2)的第一面上；所述线光源通过光源散热片与所述内层玻璃(2)的第一面相连。
3.根据权利要求2所述的透明液晶显示中空玻璃，其特征在于：所述线光源包括设在所述导光板(5)的上边缘的第一光源(71)和设在所述导光板(5)的下边缘的第二光源(81)，所述第一光源(71)的上边缘设有第一光源散热片(72)，所述第一光源散热片(72)的下边缘与所述第一光源(71)的上边缘相对设置，所述第一光源散热片(72)的下边缘通过第三散热胶(73)与所述第一光源(71)的上边缘相连，所述第一光源散热片(72)的朝向内层玻璃(2)的底面通过第四散热胶(74)与所述内层玻璃(2)的第一面相连；所述第二光源(81)的下边缘设有第二光源散热片(82)，所述第二光源散热片(82)的上边缘与所述第二光源(81)的下边缘相对设置，所述第二光源散热片(82)的上边缘通过第五散热胶(83)与所述第二光源(81)的下边缘相连，所述第二光源散热片(82)的朝向内层玻璃(2)的底面通过第六散热胶与所述内层玻璃(2)的第一面相连。
4.根据权利要求2所述的透明液晶显示中空玻璃，其特征在于：所述电路板(6)的设有电子元件(61)的一面朝向所述内层玻璃(2)。
5.根据权利要求3所述的透明液晶显示中空玻璃，其特征在于：所述第二光源散热片(82)包括彼此依次相连地围绕在所述电路板(6)的边缘的第一段(821)、第二段(822)和第三段(823)，所述第一段(821)和第三段(823)分别位于所述电路板(6)的左边缘和右边缘，所述第二段(822)位于所述第二光源(81)的下边缘和所述电路板(6)的上边缘之间。
6.根据权利要求5所述的透明液晶显示中空玻璃，其特征在于：所述电路板散热片(63)和第二光源散热片(82)之间通过所述第一散热胶(62)夹紧设置有所述柔性电连接元件(9)，所述电路板散热片(63)、第二光源散热片(82)和柔性电连接元件(9)形成一体式结构。
7.根据权利要求5所述的透明液晶显示中空玻璃，其特征在于：所述电路板(6)上设置的电子元件(61)为集成电路芯片，厚度为4～6mm。
8.根据权利要求5所述的透明液晶显示中空玻璃，其特征在于：所述第二光源(81)和电路板(6)之间的间距为20～40mm，所述第二光源散热片(82)的第二段(822)的宽度为5～15mm。
9.根据权利要求5所述的透明液晶显示中空玻璃，其特征在于：所述第二光源散热片(82)的底面面积为120～480cm2，厚度为4～6mm。
10.根据权利要求1所述的透明液晶显示中空玻璃，其特征在于：所述第一光源(71)和第二光源(81)为LED发光条，所述柔性电连接元件(9)为覆晶薄膜，所述电路板(6)为印刷电路板。
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