CN110023823B - 液晶显示器，包括这种显示器的图像生成装置和包括这种装置的平视显示器 - Google Patents

液晶显示器，包括这种显示器的图像生成装置和包括这种装置的平视显示器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种液晶显示器，包括：液晶元件(17)的矩阵阵列；晶体管(18)，每个晶体管(18)与所述元件(17)相关联；和连接所述晶体管(18)的导电轨道(19)。吸热装置包括多个纵向元件(30；130、135；230、235；330、335)，每个纵向元件布置成与所述导电轨道(19)中的一个放置呈直角。还描述了包括这样的显示器的图像生成装置和包括这样的装置的平视显示器。

Description

液晶显示器，包括这种显示器的图像生成装置和包括这种装 置的平视显示器
技术领域
本发明涉及显示系统。
更具体地，本发明涉及液晶显示器(LCD)，包括这种LCD的图像生成装置以及包括这种装置的平视显示器。
本发明特别有利地适用于希望获得特别明亮的图像的情况(例如在车辆平视显示器中)，这导致LCD的显着加热。
背景技术
用于车辆的平视显示器的原理是将图像，特别是用于驾驶的图像直接投影到驾驶员的视野中。
为此，平视显示器通常包括适合于生成图像的图像生成装置和用于投影所生成的图像的装置，其能够将这些图像传输到放置在驾驶员视野中的半透明板。
目前使用的大多数图像生成装置包括光源，该光源从背后照亮适合于生成图像的液晶显示器。该LCD吸收背后照亮其的一些光，这导致LCD的加热，特别是当环境光水平使得需要投射特别明亮的图像时。
然而，LCD的温度对于其良好操作是至关重要的，后者由于温度过高而存在被损坏或甚至破坏的风险。因此，加热显示器可能会缩短其寿命并导致其更换。
因此，有必要找到这样的解决方案，特别是在这种情况下，但也在其他情况下，该解决方案的目标在于冷却这种LCD，或者避免对其进行加热。
发明内容
本发明提出一种液晶显示器，包括：液晶元件的矩阵阵列；晶体管，每个晶体管与所述元件中的一个相关联；和连接所述晶体管的(通常是不透明的)导电轨道，其特征在于吸热装置，该吸热装置包括多个纵向元件，每个纵向元件与所述导电轨道中的一个垂直地放置。
因此，LCD包括允许LCD冷却的吸热装置。由于纵向元件与导电轨道垂直的布置，因此最小化了由这些纵向元件引起的光传输的阻碍。
上述纵向元件例如由金属制成(特别是以便传导热量或电力，根据如下所述的设想实施例)。
导电轨道例如在第一组导电轨道和第二组导电轨道之间进行分配，该第一组导电轨道在第一方向上延伸，该第二组导电轨道在垂直于第一方向的第二方向上延伸。该结构允许晶体管的矩阵寻址并因此允许液晶元件的矩阵寻址。
例如可以设置(所有)纵向元件在第一方向上延伸。
根据另一种可行性，第一组纵向元件在第一方向上延伸，而第二组纵向元件在第二方向上延伸。因此，有利的是导电轨道的结构使用纵向元件的网格，从而最小化对光通过的阻碍。
在第一实施例中，多个所述纵向元件在其至少一个端部处连结到片。因此，这种纵向元件可以将它们吸收的热量传导到片，在该片处该热量可以更容易地被疏散。
此外，可以设置，将片放置成与热耗散元件接触，例如LCD的热耗散盖。
在第二实施例中，至少一个纵向元件是热电单元的供电电极(例如位于LCD内)。然后使用珀耳帖效应来冷却LCD。
纵向元件可以插置在透明面板和液晶元件的矩阵阵列之间。根据另一种可行性，纵向元件可以放置成与偏振器接触。在这种情况下，它们例如插置于偏振器和透明面板之间，或者根据另一种可行性，放置在偏振器的外部面上。这些各种可行性是可叠加的。
此外，上述偏振器可以是液晶显示器的入射偏振器或出射偏振器。
本发明还提出一种图像生成装置，其包括如上所述的液晶显示器，以及被放置以照明液晶显示器的光源。
本发明最后提供一种平视显示器，其包括这样的图像生成装置和图像投影装置，该图像投影装置适于在半透明板的方向上传输由图像生成装置生成的图像。
附图说明
通过非限制性示例给出的、以下参考附图给出的描述将有助于理解本发明以及如何实施本发明。
在附图中：
-图1示意性地示出了用于车辆的平视显示器的主要元件；
-图2示出了根据本发明的LCD的第一示例实施例；
-图3是图2的LCD的一部分的分解图；
-图4示出了根据本发明的LCD的第二示例实施例；
-图5是表示图4的LCD的特定部分的分解图；
-图6示出了根据本发明的LCD的第三示例实施例；
-图7示出了可用于本发明的一个变型实施方式的热电单元。
在附图中，为了使下面作为示例呈现的LCD的结构更清楚地显而易见，未遵循比例。
具体实施方式
图1示意性地示出了平视显示器1的主要元件，利用该平视显示器1装备车辆，例如机动车辆。
这样的显示器1适合于在车辆驾驶员的视野中创建虚拟图像I，使得驾驶员能够看到该虚拟图像I及其包含的任何信息而不必转移他的视线。
为此目的，显示器1包括板2、图像生成装置3和图像投影装置4，该板2部分透明，即通常称为半透明板2，并且放置在驾驶员的视野中，该图像生成装置3适合于生成图像，该图像投影装置4适于将由图像生成装置3生成的图像在所述半透明板2的方向上转向。
更确切地说，半透明板2在这里是组合器2，即专用于平视显示器1的半透明板。
这种组合器2在此处放置在车辆的前挡风玻璃9和驾驶员的眼睛之间。
作为变型，半透明板可以是车辆的前挡风玻璃。换句话说，在该变型中，车辆的前挡风玻璃执行用于平视显示器的半透明板的功能。
此外，这里，图像投影装置包括折叠式反射镜4，该折叠式反射镜4布置成将由图像生成装置3生成的图像在半透明板2的方向上反射。这里，所述折叠式反射镜是平面镜。
作为变型，图像投影装置可以包括多个反射镜和/或其他光学元件，例如透镜。
图像生成装置3本身包括至少一个光源6，由该光源6背后照亮的显示器5，以及反射器7。因此，光从光源6到显示器5的传输由图中的箭头L示意性地表示。
光源6包括至少一个发光二极管(LED)，并且通常包括多个这样的发光二极管。
从下面给出的示例中可以清楚地看出，显示器5是液晶显示器(LCD)，例如薄膜晶体管(TFT)LCD。
图2示出了显示器5的第一示例实施例。
在该第一示例中，显示器5按照光L的行进方向(即，从位于光源6侧的部分到位于朝向投影装置4的一侧)的顺序包括以下片状元件(或板)(每个元件与一个或多个相邻元件接触)：
-入射偏振器20；
-第一透明面板12；
-微型偏振器10的矩阵阵列；
-颜色元件16的矩阵阵列；
-第二透明面板14；
-出射偏振器22。
从图3中可以看出，微型偏振器10的矩阵阵列包括液晶元件17的矩阵阵列、晶体管18、和连接所述晶体管18的导电轨道19，每个晶体管与所述液晶元件17中的一个相关联。
为了能够独立地控制每个晶体管18，第一组导电轨道19沿第一方向延伸，而第二组导电轨道19沿垂直于第一方向的第二方向延伸，每个晶体管位于第一组的导电轨道19和第二组的导电轨道19的交叉处。
导电轨道19通常是不透明的。然而，在给定的组中，相邻的导电轨道19通过插入液晶元件彼此间隔开，该元件在操作期间被光通过，以便为该光提供所需的偏振(这取决于被发送到相关联的晶体管18的命令而确定)。
入射偏振器20和出射偏振器22在此是通过吸收而极化的滤光器(由此对这些偏振器20、22进行大量加热)。入射偏振器20和出射偏振器22分别具有彼此垂直的第一轴和第二轴(在所谓的常黑(NB)技术的背景下)。(可以回想一下，偏振器的轴是光束在通过偏振器后的直线偏振方向。)
因此，如果没有激活液晶元件17的矩阵阵列的元件，则入射偏振器20和出射偏振器22之间的光束将沿着第一轴(入射偏振器20的轴)偏振，因此将没有光从出射偏振器22作为输出发射。
通过适当激活液晶元件17的矩阵阵列的元件(借助于由控制模块(未示出)通过导电轨道19控制的晶体管18)，光束的特定部分的偏振在液晶元件10的矩阵阵列处修改，使得光在对应于光束的所述部分的区域处作为输出从出射偏振器22发射。
对于显示器5的每个像素，颜色元件16的矩阵阵列包括多个颜色元件(这里是红色元件、绿色元件和蓝色元件)，可以经由适当激活液晶元件10的矩阵阵列的对应元件使可调节的光强度通过每个颜色元件，如上所述。
在本示例性实施例中，如在图3中可以清楚地看到的，在入射偏振器20的沉积之前，一组平行纵向元件30已经放置在第一透明面板12的用于接收入射偏振器20的面上，该组平行纵向元件30在其每个端部处连结到片32、32’。
在沉积入射偏振器20之后，纵向元件30定位为插置于入射偏振器20和第一透明面板12之间。
纵向元件30在这里是金属线(例如铜、铝或钨的线)，其良好的导热性允许在入射偏振器20内(通过吸收光)产生的热量在板32、32'的方向上被疏散。
在另一版本中，线可以由碳管制成。
片32、32'例如由金属制成，并且可选地由与纵向元件30相同的材料制成。片32、32'在此被放置为与第一透明面板12的边缘面接触。此外，可以设置，由片32、32'和纵向元件30组成的组件的尺寸设计成使得该组件可以在沉积入射偏振器20之前安装在第一透明面板12上。
在图2和3的实施例中，纵向元件30(全部)在导电轨道19的两个上述组中的一个的延伸方向上彼此平行地延伸。
此外，每个纵向元件30与导电轨道19垂直地设置，以便尽可能少地扰动光通过显示器5、并且准确地说通过液晶元件17的传输。纵向元件30的宽度(即，在线的情况下它们的直径)优选地(但不是必须地)小于导电轨道19的宽度；在这种情况下，纵向元件30决不会干扰光通过显示器5的传输。
此外，当入射偏振器20包括平行导线(旨在仅允许光的一个给定偏振通过)时，可以设置纵向元件30在与入射偏振器20的平行导线相同的方向上延伸，如图3中示意性所示。因此，避免了这些平行导线和纵向元件30之间的不利干扰。
显示器5还包括这里由金属制成的耗散盖40，其围绕显示器5的周边延伸，从而环绕至少一些片状元件20、12、10、14、16。
耗散罩40在这些片32、32'的至少一些外侧区域上与每个片32、32'接触。由纵向元件30在显示器5内吸收的、然后由纵向元件30传导到片32、32’的热量，因此可以被疏散到耗散盖40。
例如可以设置，如图2所示，每个片32、32'被容纳在壳体42、42'中，壳体42、42’为此目的形成在耗散盖40中。
在刚刚描述的示例中，纵向元件30牢固地固定到片32、32'，但在组装之前与形成显示器5的其他部分(特别是入射偏振器20和第一透明面板12)分离。作为变型，可以设置，在组装之前，纵向元件30沉积在入射偏振器20上或第一透明面板12上。
根据另一变型，纵向元件可插入在第一透明面板12和微型偏振器10的矩阵阵列之间(以便例如在微型偏振器10的矩阵阵列的制造过程期间形成)。
图4示出了显示器5的第二示例实施例。
在该第二示例中，显示器5按照光L的行进方向(即，从位于光源6侧的部分到位于朝向投影装置4的一侧)的顺序包括与上述第一示例中相同的片状元件(或板)，即(每个元件与一个或多个相邻元件接触)：
-入射偏振器120；
-第一透明面板112；
-微型偏振器110的矩阵阵列；
-颜色元件116的矩阵阵列；
-第二透明面板114；
-出射偏振器122。
微偏振器110的矩阵阵列的结构和显示器5的操作与上面参考图2和3所示的相同，因此将不再描述。
在本示例性实施例中，在其每个端部处连结到片132、134、136、138的纵向元件130、135的组，在入射偏振器120的沉积之前，已经放置在第一透明面板112的用于接收入射偏振器120的面上。
在沉积入射偏振器120之后，纵向元件130、135定位为插置于入射偏振器120和第一透明面板112之间。
如在图5中可以清楚地看到的，纵向元件130、135包括第一组纵向元件130和第二组纵向元件135，第一组纵向元件130彼此平行并且沿第一方向(图5中的竖直方向)定向，该第二组纵向元件135彼此平行并且沿垂直于第一方向的第二方向(图5中的水平方向)定向。因此，纵向元件130、135形成网格，其在此插置在第一透明面板112和入射偏振器120之间。
两个片132、134连结到第一组纵向元件130(每个纵向元件130在这里在一端连结到片132并且在另一端连结到片134)；另外两个片136、138类似地连结到第二组纵向元件135。
纵向元件130、135在此由金属制成，以允许良好地疏散显示器5内产生的热量。这些纵向元件130、135可以例如是金属线。
片132、134、136、138例如也由金属制成，并且可选地由与纵向元件130、135相同的材料制成。片132、134、136、138在此与第一透明面板112的边缘面的每个面接触。此外，可以设置，由片和纵向元件组成的组件被定尺寸为使得该组件可以在沉积入射偏振器120之前安装在第一透明面板112上。
此外，每个纵向元件130、135与微型偏振器110的矩阵阵列的导电轨道垂直地放置，以便尽可能少地干扰光通过显示器5的传输。纵向元件130、135的宽度(即，在线的情况下它们的直径)优选地(但不是必须地)小于微型偏振器110的矩阵阵列的导电轨道的宽度；在这种情况下，特别地，纵向元件130、135决不会干扰光通过显示器5的传输。
显示器5还包括这里由金属制成的耗散盖140，其围绕显示器5的周边延伸，从而环绕片状元件120、112、110、114、116中的至少一些。
耗散盖140在这些片132、134、136、138的至少一些外侧区域上与片132、134、136、138中的每一个接触。由纵向元件130、135在显示器5内吸收的，然后由纵向元件130、135传导到片132、134、136、138的热量，因此可以被疏散到耗散盖40。
例如可以设置，如图4所示，每个片132、134、136、138被容纳在为此目的而在耗散盖140中形成的壳体142、144中。
在刚刚描述的示例中，纵向元件130、135牢固地固定到片132、134,136、138，但在组装之前与形成显示器5的其他部分(特别是入口偏振器120和第一透明面板112)分离。作为变型，可以设置，在组装之前，纵向元件130、135沉积在入射偏振器120上或第一透明面板112上。
图6示出了显示器5的第三示例实施例。
在该第三示例中，显示器5按照光L的行进方向(即，从位于光源6侧的部分到位于朝向投影装置4的一侧)的顺序包括与上述第一示例中相同的片状元件(或板)，即(每个元件与一个或多个相邻元件接触)：
-入射偏振器220；
-第一透明面板212；
-微型偏振器210的矩阵阵列；
-颜色元件216的矩阵阵列；
-第二透明面板214；
-出射偏振器222。
微偏振器210的矩阵阵列的结构和显示器5的操作与上面参考图2和3所示的相同，因此将不再描述。
在本示例性实施例中，入射偏振器220的外部面(即，这里是入射面)接收在其每个端部处连结到片232、234、236的纵向元件230、235的组。
如在图5中可以清楚地看到的纵向元件130、135的情况那样，纵向元件230、235包括彼此平行并且沿第一方向定向的第一组纵向元件230，以及彼此平行并且沿垂直于第一方向的第二方向定向的第二组纵向元件235。因此，纵向元件230、235形成网格，其在此放置在入射偏振器120上。
两个片232、234连结到第一组的纵向元件230(这里每个纵向元件230在一端连接到片232并且在另一端连接到片234)；另外两个片236类似地连结到第二组的纵向元件235。
纵向元件230、235在此由金属制成，以允许良好地疏散入射偏振器220中产生的热量。这些纵向元件230、235可以例如是金属线。
片232、234、236例如也由金属制成，并且可选地由与纵向元件230、235相同的材料制成。片232、234、236在此被放置成与入射偏振器220的边缘面的每个面接触(并且此外在图6的示例中延伸成分别与第一透明面板212的边缘面的每个面接触)。此外，可以设置，由片和纵向元件组成的组件被定尺寸为使得该组件可以在入射偏振器安装在下面提到的耗散盖240中之前安装在入射偏振器220上。
此外，每个纵向元件230、235与微型偏振器210的矩阵阵列的导电轨道垂直地放置，以便尽可能少地干扰光通过显示器5的传输。纵向元件230、235的宽度(即，在线的情况下它们的直径)优选地(但不是必须地)小于微型偏振器210的矩阵阵列的导电轨道的宽度；在这种情况下，特别地，纵向元件230、235决不会干扰光通过显示器5的传输。
显示器5还包括这里由金属制成的耗散盖240，其围绕显示器5的周边延伸，从而环绕至少一些片状元件220、212、210、214、216、222。
耗散盖240在这些片232、234、236的至少一些外侧区域上与片232、234、236中的每一个接触。由纵向元件230、235在显示器5内吸收，然后由纵向元件230、235传导到板232、234、236的热量，因此可以被疏散到耗散盖240。
例如可以规定，如图6所示，每个片232、234、236被容纳在为此目的而在耗散盖240中形成的壳体242、244中。
在刚刚描述的示例中，纵向元件230、235牢固地紧固到片232、234、236，以便将其安装在显示器5中，与入射偏振器220接触。然而，作为变型，可以规定纵向元件230、235直接附接到耗散盖240(然后可能发射片232、234、236)。在这种情况下，纵向元件230、235例如通过与在集成电路的连接中使用的接合线相同类型的金属线制成，这些金属线例如在其每个端部处结合到耗散盖240。
图7示出了可用于本发明的一个变型实施方式的热电单元350。
在该变型中，显示器5还包括纵向元件330、335，其在此是用于向热电单元350供电的电极(也称为“珀耳帖模块”，因为珀耳帖效应用于产生冷却)。
如在上述两个示例实施例中，纵向元件(即电极330、335)包括彼此平行且沿第一方向定向的第一组纵向元件(电极)330，以及彼此平行并且沿垂直于第一方向的第二方向定向的第二组纵向元件(电极)335。
每个电极330、335与显示器5的微偏振器的矩阵阵列的导电轨道垂直地放置，以尽可能少地干扰光通过显示器5的传输。此外，电极330、335的宽度可以小于微偏振器的矩阵阵列的导电轨道的宽度，从而使得可以在这种情况下不会干扰光通过显示器5的传输。
应注意，尽管在图7中可能未示出，但是第一组的电极330与第二组的电极335(电)隔绝(除了关于经由热电单元350的连接，如下所述)。
现在将描述的诸如热电单元350的热电单元放置在第一组的一个电极330和第二组的一个电极335的至少一些交叉处。
这种热电单元350包括第一半导体元件352(例如p掺杂)、冷板354和第二半导体356(例如n掺杂)。
在这样的热电单元350中，第一组的电极330、第一半导体元件352、冷板354、第二半导体元件356和第二组的电极335串联连接，使得它们可以被产生冷板354的冷却的电流通过。
冷板354例如与显示器5的入射偏振器接触，以便吸收在该入射偏振器内产生的热量。
热活性网格可以包括在透明聚合物膜中，以便保证其机械强度。
热电单元350还可以包括热板358(其定位成与至少一个电极，这里是电极330接触)，其将热量传递给周围空气。
在上述示例中，纵向元件30、130、135、230、235、330、335放置成与入射偏振器20、120、220接触，因此主要用于吸收和疏散在该入射偏振器20、120、220中(由光的吸收)产生的热量。然而，应当注意，通过将纵向元件安装在出射偏振器附近(或甚至与其接触)，本发明可以以相同的方式(作为变型或组合)应用于出射偏振器。

Claims (14)

1.一种液晶显示器，包括：液晶元件(17)的矩阵阵列；晶体管(18)，每个晶体管(18)与所述元件(17)相关联；和连接所述晶体管(18)的导电轨道(19)，
其特征在于吸热装置，所述吸热装置包括多个纵向元件(30；130、135；230、235；330、335)，每个纵向元件与所述导电轨道(19)中的一个垂直地放置，其中，至少一个纵向元件(330；335)是热电单元(350)的供电电极。
2.如权利要求1所述的液晶显示器，其中，所述导电轨道(19)是不透明的。
3.如权利要求1或2所述的液晶显示器，其中，所述纵向元件(30；130、135；230、235；330、335)由金属制成。
4.如权利要求1至3中任一项所述的液晶显示器，其中，所述导电轨道(19)的第一组在第一方向上延伸，并且其中，所述导电轨道(19)的第二组在垂直于第一方向的第二方向上延伸。
5.如权利要求4所述的液晶显示器，其中，所述纵向元件(30)在第一方向上延伸。
6.如权利要求4所述的液晶显示器，其中，第一组纵向元件(130；230；330)在第一方向上延伸，并且其中，第二组纵向元件(135；235；335)在第二方向上延伸。
7.如权利要求1至6中任一项所述的液晶显示器，其中，多个所述纵向元件(30；130、135；230、235)在其至少一个端部处连结到片(32；32′；132；134；136；138；232；234；236)。
8.如权利要求7所述的液晶显示器，其中，所述片(32；32′；132；134；136；138；232；234；236)被放置成与热耗散元件(40；140；240)接触。
9.如权利要求8所述的液晶显示器，其中，所述热耗散元件是盖(40；140；240)。
10.如权利要求1至9中任一项所述的液晶显示器，其中，所述纵向元件插置在透明面板和液晶元件的矩阵阵列之间。
11.如权利要求1至9中任一项所述的液晶显示器，其中，所述纵向元件(30；130、135)插置在偏振器(20；120)和透明面板(12；112)之间。
12.如权利要求1至9中任一项所述的液晶显示器，其中，所述纵向元件(230；235)放置在偏振器(220)的外部面上。
13.一种图像生成装置，包括如权利要求1至12中任一项所述的液晶显示器，以及被放置以照明液晶显示器的光源。
14.一种平视显示器(1)，包括如权利要求13所述的图像生成装置(3)，且包括图像投影装置(4)，所述图像投影装置(4)适于在半透明板(2)的方向上传输由图像生成装置(3)生成的图像。
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