CN209590692U - 一种加固显控终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种加固显控终端，包括：箱体部件，所述箱体部件内部从上至下依次安装有显控部件、背光部件和盖板部件，所述显控部件通过可拆卸粘接剂框贴在所述箱体部件前端且与所述箱体部件内侧壁密封连接，所述背光部件通过弹性阻尼材料固定在所述箱体部件内部且所述背光部件的LED背光源通过导热胶与所述箱体部件内侧壁密封连接，所述盖板部件通过不锈钢紧固件固定在所述箱体部件后端且与所述箱体部件内侧壁密封连接，按键模组安装在所述箱体部件下端设置的矩形槽内。本实用新型的有益效果为：满足轻薄化的使用需求，能在极端温度、湿度、振动、冲击、电磁干扰等恶劣环境中仍然能够正常工作和使用。

Description

一种加固显控终端

技术领域

本实用新型涉及车辆显控终端技术领域，具体而言，涉及一种加固显控终端。

背景技术

随着现代信息技术、电子技术、计算机控制技术的不断发展，各种车载机动平台的电子应用装备应运而生。车载显控终端作为整车的控制中心，高分辨率和轻薄化是其发展的趋势和方向，这对显控终端的轻薄化提出了更高的要求。在满足轻薄化要求的同时，显控终端还需要在极端温度、湿度、振动、冲击、电磁干扰等恶劣环境中工作和使用，这些环境对显控终端的加固提出了要求。另外，现有的显控终端均采用一体化的设计，各个零部件之间无法独立应用于其他显控终端中，导致增加后续的研发和生产成本。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种加固显控终端，满足轻薄化的使用需求，能在极端温度、湿度、振动、冲击、电磁干扰等恶劣环境中仍然能够正常工作和使用，且各个功能部件能独立应用于其他显控终端中。

本实用新型提供了一种加固显控终端，包括：箱体部件，所述箱体部件内部从上至下依次安装有显控部件、背光部件和盖板部件，所述显控部件通过可拆卸粘接剂框贴在所述箱体部件前端且与所述箱体部件内侧壁密封连接，所述背光部件通过弹性阻尼材料固定在所述箱体部件内部且所述背光部件的LED背光源通过导热胶与所述箱体部件内侧壁密封连接，所述盖板部件通过不锈钢紧固件固定在所述箱体部件后端且与所述箱体部件内侧壁密封连接，按键模组安装在所述箱体部件下端设置的矩形槽内。

作为本实用新型进一步的改进，所述显控部件包括从外到内依次层叠设置的防护玻璃、电容触摸屏、EMI电磁屏蔽膜、液晶面板和ITO加热玻璃，且两两之间分别通过光学胶全贴合。

作为本实用新型进一步的改进，所述背光部件包括从上至下依次层叠设置的上扩散膜、复合膜、导光板和反射膜，且两两之间分别通过膜片固定胶贴合，LED背光源设置在所述导光板侧方边缘，所述导光板下方与所述反射膜接触的表面设置矩阵式排列的点状凸起结构。

作为本实用新型进一步的改进，所述箱体部件包括箱体框、连接在所述箱体框上的多个桁梁以及固定在桁梁上的薄板，所述箱体框、多个所述桁梁和所述薄板一体成型，所述薄板将所述箱体框分割成前端容纳空间和后端容纳空间，所述显控部件通过粘接剂框贴固定在所述前端容纳空间内的箱体框内侧壁上，所述背光部件通过弹性阻尼材料固定在所述前端容纳空间内的箱体框内，所述背光部件的LED背光源通过导热胶固定在所述前端容纳空间内的箱体框内侧壁上，所述盖板部件通过不锈钢紧固件固定在所述后端容纳空间的箱体框上。

作为本实用新型进一步的改进，不锈钢紧固件为不锈钢螺钉螺母，所述箱体框、所述桁梁和所述薄板采用铝合金材质。

作为本实用新型进一步的改进，所述按键模组包括从上至下层叠设置的橡胶按键组、压板和按键板，三者之间通过螺钉螺母固定，所述按键板包括 PCB电路板、LED灯和微动开关，所述PCB电路板上安装有若干个所述微动开关，每个微动开关两侧分别安装一个LED灯，所述橡胶按键组包括一体成型的橡胶板以及位于所述橡胶板上与的若干个橡胶按键。

作为本实用新型进一步的改进，所述橡胶按键设置多个，其中部分为功能按键，剩余部分为手动背光调节按键。

作为本实用新型进一步的改进，所述盖板部件包括盖板，位于所述盖板正面的电源板、信号处理板、电源滤波器和背光驱动板，以及位于所述盖板背面的多个电连接器，所述信号处理板通过电源线与所述电源板连接，所述电源滤波器一端通过电源线与所述电源板连接，所述背光驱动板一端与所述信号处理板连接，所述背光驱动板另一端与所述背光部件的LED背光源连接，所述电连接器一端通过电源线与所述电源滤波器另一端连接，所述电连接器另一端通过柔性印制板与所述信号处理板连接，所述显控部件中的液晶面板通过柔性印制板与所述信号处理板上连接，所述显控部件中的ITO加热玻璃通过电源线与所述信号处理板连接，所述按键模组的按键板通过柔性印制板与所述信号处理板连接。

作为本实用新型进一步的改进，所述盖板背面设有翅片散热结构。

作为本实用新型进一步的改进，所述盖板采用铝合金材质。

本实用新型的有益效果为：

1、将显控终端划分成多个功能部件：显控部件、背光部件、箱体部件和盖板部件，每种部件能够独立应用于其它终端产品，利于降低后续设备研制和生产成本，更有利于产品的推广应用；

2、全贴合工艺将电容触摸屏、液晶面板等触控、显示组件紧密结合，满足轻薄化的需求，提升各组件强度，有效降低噪声对触控讯号所造成的干扰，提升触控操作的流畅感；

3、紧密层叠安装的背光部件，一方面实现了轻薄化的使用需求，另一方面避免了在振动环境中因光学元件之间的摩擦与碰撞导致导光板及膜片的物理损坏，充分利用了各个光学元件的优良特性，能为液晶面板提供持续均匀的光源，提升液晶面板整体的显示效果；

4、箱体部件内部结构采用箱体侧壁—薄板—桁梁相结合的结构形式，在较薄的总厚度要求下达到较高的结构刚度，对箱体内部安装的零部件提供抗振动冲击等保护作用，后端通过与盖板的连接，形成箱体结构的力学封闭，实现整机固有频率的提升；

5、盖板部件不仅可以实现与箱体部件的密封，同时能为电连接器、电源滤波器、电源板、背光驱动板、信号处理板等提供安装和支撑空间，为显控终端的支架提供安装面；

6、便于装配的按键模组，不仅具备良好的防水密封效果，且能实现有效的电磁屏蔽；

7、箱体部件和盖板部件之间采用导电橡胶密封条以提高密封效果和电磁屏蔽效果，箱体部件与盖板部件之间的紧固件均采用具有良好防盐雾和防霉菌性能的不锈钢材料，提高从零部件到整机抵抗恶劣环境的能力，避免潮湿、盐雾和霉菌对产品造成破坏；

8、箱体部件与显控部件之间框贴后采用弹性密封胶密封，实现箱体部件与显控部件之间的紧密连接，提高密封效果和电磁屏蔽效果；

9、三级传导散热结构充分利用了各级传导材料良好的导热性能和较大的散热面积，散热效果良好，保证了显控终端内部LED背光源的发光效率和液晶面板高温工作的稳定性；

10、将温度采集和监测、加热启动、加热驱动控制闭环设计，在低温环境下对液晶面板直接进行高效加热，实现液晶面板的低温快速启动；

11、全贴合光学绑定贴合加固玻璃，提高显控部件自身的刚度和固有频率；同时，采用无谐振减振器作为终端安装支架的一级隔振措施，进一步降低整个终端的固有频率，避免外部激励引发终端共振，减小受到的振动应力；

12、箱体和盖板采用铝合金，采用导电氧化保证在恶劣电磁环境下终端整机具有良好的屏蔽性能。

附图说明

图1为本实用新型实施例所述的一种加固显控终端的组成示意图；

图2为本实用新型实施例所述的一种加固显控终端的前端外形图；

图3为本实用新型实施例所述的一种加固显控终端的背部外形图；

图4为本实用新型实施例所述的显控部件的组成示意图；

图5为本实用新型实施例所述的显控部件的全光学绑定示意图；

图6为本实用新型实施例所述的显控部件的部分剖面示意图；

图7为本实用新型实施例所述的显控部件中液晶面板的组成示意图；

图8为本实用新型实施例所述的背光部件的组成示意图；

图9为本实用新型实施例所述的背光部件中LED背光源的排布示意图；

图10为本实用新型实施例所述的背光部件中复合膜的组成示意图；

图11为本实用新型实施例所述的箱体部件的正视图；

图12为本实用新型实施例所述的箱体部件的背视图；

图13为本实用新型实施例所述的箱体部件与显控部件的安装结构示意图；

图14为图13中部分区域示意图；

图15为本实用新型实施例所述的箱体部件与盖板部件的安装结构示意图；

图16为本实用新型实施例所述的按键模组的组成示意图；

图17为本实用新型实施例所述的按键模组中橡胶按键的结构示意图；

图18为本实用新型实施例所述的盖板部件的正视图；

图19为本实用新型实施例所述的盖板部件的背视图；

图20为本实用新型实施所述的三级传导散热结构的示意图；

图21为本实用新型实施所述的按键板与其他柔性板的连接示意图。

图中，

1、显控部件；2、背光部件；3、箱体部件；4、盖板部件；5、矩形槽； 6、光感传感器；7、加热/指示运行灯；8、防护玻璃；9、电容触摸屏；10、EMI电磁屏蔽膜；11、液晶面板；12、ITO加热玻璃；13、光学胶；14、封口胶；15、液晶面板驱动板；16、双面胶泡棉；17、FPC柔性印制板；18、前偏光片；19、前玻璃基板；20、液晶层；21、后玻璃基板；22、后偏光片； 23、上扩散膜；24、复合膜；25、导光板；26、反射膜；27、膜片固定胶； 28、上棱镜；29、下棱镜；30、下扩散膜；31、箱体框；32、桁梁；33、薄板；34、FPC穿线开孔；35、弹性密封胶；36、粘接剂；37、弹性导电材料安装槽；38、圆形密封条安装槽；39、导电性圆形密封条；40、盖板；41、橡胶按键组；42、压板；43、按键板；44、螺钉螺母；45、LED灯；46、微动开关；47、橡胶按键；48、指示灯柔性板；49、开关孔；50、灯孔；51、双层防水墙；52、电源板；53、信号处理板；54、电源滤波器；55、背光驱动板；56、电连接器；57、翅片散热结构；58、支架安装孔；59、铝基材PCB 板；60、LED颗粒阵列；61、导热胶；62、传感器柔性板。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

本实用新型实施例的一种加固显控终端，如图1-3所示，将显控终端划分成多个功能部件：显控部件1、背光部件2、箱体部件3、盖板部件4和按键模组，每种部件能够独立应用于其它终端产品。在显控终端正面是由触摸屏、液晶面板等构成的全贴合工艺形式的显控部件1，完成显示、触控等操作功能；显控部件1左右两侧分别设计有外部光感传感器和加热/运行指示灯，完成自动调光及整机运行状态指示的功能。整机的中间部分是背光部件2和箱体部件3，背光部件2为液晶面板提供均匀、可靠的背光，保证显控终端获得充足的亮度和亮度均匀性，箱体部件3为整机提供可靠的结构支撑，并为背光部件2提供有效快速的传导散热；箱体选用超硬铝合金材质，采用一体化整体式设计结合局部加强的结构形式，具有较高的刚强度，为整机提供抗振动冲击能力；在箱体部件下方设置功能按键，功能按键右侧是手动背光调节按键，具体应用时，按键模组可根据需求进行设计。显控终端后端是盖板部件4，实现电气部件的安装，完成电源供电、显示信号和通信信息的传输等功能，为大功率器件提供可靠散热途径，并与箱体部件3装配后实现整机的可靠密封。

具体来说，箱体部件3内部从上至下依次安装有显控部件1、背光部件2 和盖板部件4，显控部件1通过可拆卸粘接剂36框贴在箱体部件3前端且与箱体部件3内侧壁密封连接，背光部件2通过弹性阻尼材料固定在箱体部件3 内部且背光部件2的LED背光源通过导热胶61与箱体部件3内侧壁密封连接，盖板部件4通过不锈钢紧固件固定在箱体部件3后端且与箱体部件3内侧壁密封连接，按键模组安装在箱体部件3下端设置的矩形槽5内。

显控部件1的主要功能为：(1)为车辆乘员提供文字、图形、图像等信息显示；(2)为乘员提供显示区域触控功能，且支持戴手套触控操作；(3) 显控部件与显控终端的箱体结构配合，实现显示窗口区域的防水密封、防尘和电磁屏蔽；(4)ITO加热玻璃实现低温下液晶面板的加热启动。如图4-6显控部件1包括从外到内依次层叠设置的防护玻璃8、电容触摸屏9、EMI电磁屏蔽膜10、液晶面板11和ITO加热玻璃12，电容触摸屏9通过光学胶13全贴合在防护玻璃8的背面，EMI电磁屏蔽膜10通过光学胶13全贴合在电容触摸屏9的背面，液晶面板11通过光学胶13全贴合在EMI电磁屏蔽膜10 的背面，ITO加热玻璃12通过光学胶13全贴合在液晶面板11的背面。

显控终端内部器件对恶劣环境反应敏感，尤其是潮湿、盐雾、霉菌。三防措施不利、密封不严是电子设备损坏的主要因素之一，潮湿、盐雾、霉菌会对设备的机械性能和电气性能产生严重破坏，湿气中溶解的氯化物、硫酸盐、硝酸盐等能引起或加剧金属的腐蚀，降低电气系统的绝缘性能，出现短路等严重故障，造成整机功能失效。显控部件1通过可拆卸、高粘接力的粘接剂36框贴固定在显控终端的箱体上，实现显控部件1的加固及可靠密封，可拆卸的粘接剂能实现快速的装配和拆卸，减少工作量，降低了显控终端的使用和维修成本，使本产品具有较高的可维修性。

车辆使用过程中，难免会出现误操作或硬物撞击、磕碰等意外情况，因此防护玻璃的坚固性非常关键。为了满足恶劣环境下的使用需求，防护玻璃8 选用强化玻璃，具有坚固、轻薄的特点，可以对整个显控部件内其他功能部件起到良好的保护与加固作用，同时可确保电容触摸屏9响应的灵敏性和准确性。防护玻璃8位于最外侧，通过化学强化手段使其具有较高的强度、良好的抗冲击特性和表面抗磨特性，为液晶面板11及其他部件提供结构刚度和防护功能。

电容触摸屏9为显控终端提供多点可靠触控的人机交互功能，同时具备超低的电磁辐射特性。

电磁干扰是一种有害的电磁效应，可导致设备或系统的性能降低，甚至造成设备或系统失效。显控终端作为一种电子设备，其大面积显示窗口、壳体缝隙所泄露的电磁辐射会对周边电子设备产生干扰；同时，周边电子设备也很容易通过显示窗口、壳体缝隙对终端内部电气系统产生电磁影响，严重时会导致终端无法正常工作。在液晶面板前端、防护玻璃后端贴合一层窗口屏蔽材料，可以获得完整连续的导电平面，形成较完善的窗口屏蔽效果。传统的屏蔽膜有两种，一是透明金属丝网屏蔽玻璃；二是具有EMI屏蔽效能的镀膜玻璃。金属丝网屏蔽玻璃的屏蔽效能与金属丝网的目数相关，目数越大，屏蔽效能越高，其优点是屏蔽效果好，缺点是透光率差、漫反射率高。EMI 镀膜玻璃的屏蔽效能与其表面镀层的电阻率有关，电阻率越小，屏蔽效能越高，其特点是透光率高、漫反射率低。为了解决电磁兼容问题，本实用新型在电容触摸屏9背面贴合了EMI电磁屏蔽膜10，EMI电磁屏蔽膜10是在PET 基材上镀一层金属丝网膜，是将金属通过物理(阴极溅射、真空蒸发等)的方法，在PET基材表面形成一层很薄很细的金属丝网膜的电磁屏蔽膜，构成一个完整的导电层，从而达到电磁屏蔽的作用。EMI电磁屏蔽膜10可较好保证显示部件的透光率，具有良好的导电性能、透光性能、柔韧性、稳定性，可以与金属框架实现良好的连接，采用全贴合工艺后，视觉效果更佳，避免了传统视窗屏蔽方案容易出现视差、重影、反光、牛顿环等光学干扰现象。

显控部件的核心器件是液晶面板，液晶面板的构成如图7所示，液晶面板11包括从外到内依次层叠设置的前偏光片18、前玻璃基板19、液晶层20、后玻璃基板21和后偏光片22；液晶层20与前玻璃基板19的连接处以及液晶层20与后玻璃基板21的连接处通过封口胶14密封；后玻璃基板21的长度大于前玻璃基板19的长度，FPC柔性印制板17绑定在后玻璃基板21的正面上，且位于后玻璃基板21长出前玻璃基板19的部分。在两层玻璃基板的中间是液晶层20，液晶层为光刻而成的微小液晶盒，内部灌装液晶材料，面板周边用密封材料封装。前玻璃基板18、后玻璃基板19的厚度均小于0.5mm。由液晶面板的结构可知，虽然有液晶盒的支撑，但对于面积较大、厚度偏薄的液晶面板来说，振动会导致面板在其法向的位移也较大，其在振动时会使液晶面板内部产生应力，造成液晶盒厚度的变化，导致显示图像质量的变化。在极端温度、振动冲击、潮湿、盐雾等恶劣环境条件下，很容易引起液晶玻璃基板的损坏，并导致玻璃基板刻蚀的部分TFT阵列电极与驱动电路电连接开路或短路，会出现闪烁，显示深色或黑色图像时更加明显，例如会出现白斑或黑白不均，影响画面的正常显示，使显示器件产生不可恢复的永久性损伤。因此，为了使显示器件能够在上述恶劣环境中正常工作，对液晶面板11 进行了加固设计。

采用全贴合工艺将前端加固玻璃(防护玻璃8、电容触摸屏9)和后端加固玻璃(ITO加热玻璃12)通过光学胶13与液晶面板11封装贴合在一起，形成一体式加固模块。这种加固方式将液晶面板11内部最薄弱的部位进行模块化加固，加固后大幅提高了液晶面板11的刚强度，提升了液晶面板11的固有频率，避开显控终端整机的固有频率，避免共振破坏对液晶面板11产生破坏，实现了关键显示器件的结构加固。同时，光学胶13和加固玻璃(防护玻璃8、ITO加热玻璃12)作为主要的隔离缓冲器的阻尼元件和弹性元件，可以吸收和损耗振动能量。光学胶13的刚度系数和阻尼系数决定了自身的固有频率，改变光学胶13可以改变贴合层的固有频率，进而影响隔离缓冲器的振动固有频率。通过选择不同型号的光学胶和胶层厚度，可以得到不同特性的隔振缓冲效果，从而避开和隔离液晶面板与激励源之间振动能量的传递，并有效衰减振动能量，避免液晶面板与振源产生共振。除有效提高液晶面板11的抗振动冲击特性，采用全贴合工艺贴合加固后的显控部件，可以避免传统显示窗口集成方式带来的光学干涉与光学反射损失等问题。

液晶面板驱动板15通过双面胶泡棉16与EMI电磁屏蔽膜10连接，液晶面板驱动板15与液晶面板11通过FPC柔性印制板17电连接，FPC柔性印制板17两端分别通过ACF胶连接到液晶面板驱动板15和液晶面板11上，且与液晶面板驱动板15连接的一端端部与双面胶泡棉16连接。FPC柔性印制板17为COF，且粘贴有导电屏蔽布。

COF(Chip On Film)用于液晶面板11和液晶面板驱动板15之间的画面控制与信号传输，为聚酰亚胺薄膜内置导电线路构成，整体材质较软，两端采用ACF(各向异性导电胶)胶连接到液晶面板驱动板15和液晶面板11上。相对于液晶面板驱动板15和液晶面板11，COF在振动过程中的形变量很大。 COF与液晶面板驱动板15和液晶面板11之间的机械连接和电气导通是保证液晶面板显示功能和可靠性的一个重要因素，接触不良或断裂均会导致液晶面板11出现故障现象，如花屏、线缺陷或带缺陷。防护玻璃8、电容触摸屏 9和EMI电磁屏蔽膜10组成三贴合组件，液晶面板11采用光学胶13与三贴合组件贴合，COF和液晶面板驱动板8均通过双面胶泡棉9与三贴合组件固定。另外，为了实现COF与液晶面板驱动板15的高可靠性机械连接与电气导通，通过优化绑定工艺参数、提高绑定精度，并选用高强度ACF胶对连接处进行重新绑定，以增强两个连接部位的抗振能力，同时提高其抗拉伸性能。这种全贴合的结构保证了COF不会在振动过程中产生较大的变形，从而避免了因COF本体的损坏，以及COF与液晶面板11、COF与液晶面板驱动板15 之间的接触不良。

对于显示器件而言，温度主要对液晶面板和背光部件产生影响。液晶材料对温度的变化非常敏感，影响液晶的响应时间和液晶的阈值电压。在低温时液晶材料将变得粘滞，响应速度变慢，动态影像出现拖尾现象，甚至不能显示；如果温度过低，液晶态就会消失，变成晶体，此时有可能在形成晶体过程中破坏定向层造成永久性损坏；而当温度过高时，封装液晶屏的胶水、粘结剂和封装物的性能降低、退化，可能导致显示器件不能正常工作。针对液晶面板11在低温环境下不能正常工作的情况，一般通过在显控部件中增加电加热器件实现其正常工作。液晶面板11低温加热通常有3种方式：外部加热方式、内部加热方式和半导体制冷加热方式。半导体制冷加热方式结构复杂、可靠性较低，目前采用的比较少；外部加热方式是将电热膜(一般为非透明膜电阻)粘贴在液晶模组背后，由于中间隔着背光板，加热效率较低且均匀性差。本实用新型将镀有ITO膜的玻璃(ITO加热玻璃12)全贴合于液晶面板11的背面，作为加热片对液晶面板直接进行低温加热补偿，在低温环境下对液晶面板直接进行高效加热，以实现液晶面板的低温快速启动。当电流通过ITO镀膜时，ITO镀膜本身电阻产生的热量传递给与之相贴合的液晶面板11，使其达到正常工作所需的温度要求。

ITO加热玻璃12边缘超出液晶面板11的边缘，ITO加热玻璃12边缘通过封口胶14与三贴合组件粘接，且封口胶14将液晶面板11四周密封。这种粘接密封方式，可以使显控部件结构更加牢固，确保结构应力由内外两侧的加固玻璃(防护玻璃8、ITO加热玻璃12)直接承担，而液晶面板11不承受应力带来的损伤，同时实现对液晶面板11四周进行密闭处理，可有效避免低气压环境对液晶面板11处封口胶14的破坏，满足显示部件高海拔低气压环境的使用要求。根据板状材料特点，材料中间层在厚度方向上的应力应变最小，所以考虑到显控部件结构的对称性，在液晶面板11的前后贴合等厚度的加固玻璃对降低液晶层的局部应力最为有利。因为不对称的加固玻璃厚度会导致液晶面板前后玻璃基板在振动时位移不一致，液晶层不稳定，在共振频率时前后玻璃基板甚至会出现谐振，振动相位偏移，出现明显的图形闪烁。

显控部件1下端左右两侧分别设有光感传感器6、温度传感器和加热/指示运行灯7，光感传感器6和温度传感器安装在电容触摸屏9后侧的传感器柔性板上，且光感传感器6通过导光柱与电容触摸屏9的盖板玻璃上的透明区域重合，监测显控部件1外部环境的光照强度，并向信号处理板53输出环境光照度采集信息，温度传感器监测显控终端箱体中液晶面板11附近温度，并向信号处理板53输入温度采集信息。加热/指示运行灯7安装在电容触摸屏9 后侧的指示灯柔性板上，且加热/指示运行灯与电容触摸屏9的盖板玻璃上的透明区域重合，当低温加热时红色加热指示灯被点亮，当上位机工作时黄色运行指示灯被点亮。

显控部件1采用全贴合工艺将防护玻璃8、电容触摸屏9、EMI电磁屏蔽膜10、液晶面板11和ITO加热玻璃12等光学组件用光学胶以无缝隙的方式完全粘贴在一起。相对于传统显示区域集成方式，全贴合工艺消除了各层组件之间的空气层，也就消除了光线经过各层部件和空气的界面所造成的多次反射，可以极大地改善眩光和亮度不足的问题。普通集成方式因各层组件之间存在空气层，容易受环境的粉尘和水汽污染，影响显控组件的使用。而采用全贴合工艺，用光学胶填充了各层组件之间的空隙，各层组件之间紧密贴合，隔绝了粉尘和水汽，可以长久保持显示区域的洁净度。全贴合工艺将电容触摸屏、液晶面板等触控、显示组件紧密结合，除能提升各组件的强度外，更能有效降低噪声对触控讯号所造成的干扰，提升触控操作的流畅感。

另外，现有显控终端一般为面板-压框加固式或框贴式，触摸屏大多为电阻或红外触摸屏，视窗屏蔽一般采用丝网夹层玻璃或ITO镀膜玻璃，形成的窗口防护部件厚度一般偏大，与液晶屏装配组合(非全贴合)后整体厚度大，不符合轻薄化需求。本方案采用一体化集成与加固设计，将防护玻璃1、电容触摸屏2、EMI电磁屏蔽膜3、液晶面板4和ITO加热玻璃5等各独立功能部件全贴合集成于一体，形成功能完整的一体化部件，光学贴合后的显控部件整体厚度远小于现有技术的终端厚度，满足了轻薄化的需求。

背光部件2的主要功能是提供发光源、导光、反射、匀光(扩散)、集光以及光回收等，为液晶面板11提供均匀的面光源。如图8所示，背光部件2 包括从上至下依次层叠设置的上扩散膜23、复合膜24、导光板25和反射膜 26，复合膜24边缘通过膜片固定胶27贴附在上扩散膜23的背面，导光板25 边缘通过膜片固定胶27贴附在复合膜24的背面，反射膜26通过膜片固定胶 27贴附在导光板25背面，LED背光源设置在导光板25侧方边缘，导光板25 下方与反射膜26接触的表面设置矩阵式排列的点状凸起结构。

为了保证显示画面质量，适应显控终端的外形尺寸，满足显控终端使用环境要求，背光部件2应具有亮度高、发光均匀、照明角度大、光效高、功耗低、寿命长、轻薄等特点。与CCFL及EL光源相比，LED背光源具有亮度高、色纯度高、寿命长、适应性强、可靠性高、成本低等优点。根据LED 背光源分布位置的区别，背光部件分为侧入式和直下式。直下式背光部件的发光源位于液晶面板的正后方，安装空间较大，适用于超大尺寸或对空间要求不严格的液晶显示产品。侧入式背光部件的发光源位于导光板的侧面，可实现产品轻薄化，具有轻量、薄型、窄框化、低耗电的特点。采用侧入式LED 背光，实现产品轻薄化的需求。

背光部件2中使用了多种光学元件，各层光学膜片与导光板之间通过紧密层叠安装方式形成整体的组件，具体应用时使用弹性材料整体安装在显控终端的箱体结构内，避免了在振动环境中因光学元件之间的摩擦与碰撞导致导光板及膜片的物理损坏，影响液晶面板11的显示效果。

如图9所示，LED背光源包括铝基材PCB板以及均匀排布在铝基材PCB 板上的LED阵列，LED阵列由并列排布的多组LED颗粒组成，每组LED颗粒由多个LED颗粒串联组成。LED背光源以串并结合方式排布，排布方式多为每组串联LED颗粒集中排列，这样有利于布线和测试，减少布线空间，降低灯条宽度，有利于空间布局。在高温环境下，会影响LED颗粒的使用寿命，采用透明环氧树脂封装材料，比常规硅胶材料耐热性能更佳，更利于散热。背光部件在应用到显控终端中时，铝基材PCB板通过柔性导热材料粘接于显控终端的箱体上，在保证光源亮度均匀要求的同时，光源产生的热量通过热传导的方式通过箱体结构散发出去。采用大发光角度的LED颗粒可以减小背光源的暗区位置及尺寸。同时，LED背光源的所有LED颗粒设计在一块长条型铝基板上，超薄设计保证了显控终端内部可用空间；在装配时，铝基板紧贴显控终端的箱体结构件，实现良好的散热效能，保证LED灯条长寿命可靠工作。

LED背光源通过背光驱动板与信号处理板相连，为了实现LED背光源的亮度调节，背光驱动板为LED背光源提供恒流电源，同时接收信号处理板发出的PWM调光信号，调整输出电流的大小，即可实现LED背光源的可靠工作与背光亮度的调节。

反射膜26位于导光板25下方，材质为PET基材的白色高反射金属镀膜，用于将导光板下方折射出的光线反射回导光板，提高光的使用效率。

导光板25的主要功能是引导光线的传导方向，以提高显示亮度，并控制亮度均匀性，是影响光能效率的重要元件，也是侧入式背光部件中最重要的光学元件。导光板25的位置在反射膜26之上、复合膜24之下。光线由导光板25侧方边缘进入，折射率大于空气，大部分光线在导光板中以全反射的方式前进；导光板25下方与反射膜接触的表面为点状凸起结构，当光线到达各个网点时，反射光会往各个角度散射，破坏全反射条件，形成指向出光面的漫反射，增加局部光通量。常见导光板形状有矩形截面和楔形截面两种。楔形导光板的优点为更加薄型化，节省出的空间用于模组端固定显示屏上的电气板卡，缺点为强度弱、抗冲击振动性能差，要开模具加工成型，成本较高。本实施例采用矩形导光板。网点的排布是导光板结构的关键之一，常见网点排布方式为矩阵式和乱数式，网点为直径不一的圆形小点。网点排布直接影响导光板的导光效果，本实施例采用矩阵式网点设计，背光部件的亮度均匀性达到85％。

导光板25上方为一层复合膜材，如图10所示，复合膜24由层叠设置在光学膜材上的上棱镜28、下棱镜29和下扩散膜30组成，上棱镜28的棱峰均匀排布，下棱镜29的棱峰高低错落排布，且高棱峰与上棱镜28粘合。复合膜24将一层扩散片、水平方向棱镜片、竖直方向棱镜片的功能复合到一层膜材上，下层棱镜的棱峰处理成高低错落，高棱峰与上棱镜粘合，低棱峰起到棱镜收大角度光线，提升光效的作用。该复合膜材有厚度薄，振动性能优良的特点。相比独立三层膜材的结构，该复合膜材整体厚度更小，具有较好的遮瑕效果、辉度增益效果。

上扩散膜23以聚合体材料为基材，由含有数个微米级的扩散微粒混合涂覆而成，产品表面微结构的差异将导致不同的光学性能。扩散粒子密集、雾化度高，LED颗粒入光光线会在扩散处散乱，光线不易聚集，因而灯口不易出现光斑现象，提升整体显示效果。

如图11-12所示，箱体部件3包括箱体框31、连接在箱体框31上的多个桁梁32以及固定在桁梁上的薄板33，箱体框310、所述桁梁32和薄板33一体成型，薄板33将箱体框31分割成前端容纳空间和后端容纳空间，显控部件1通过粘接剂36框贴固定在前端容纳空间内的箱体框31内侧壁上，背光部件2通过弹性阻尼材料固定在前端容纳空间内的箱体框31内，背光部件的 LED背光源通过导热胶61固定在前端容纳空间内的箱体框31内侧壁上，盖板部件4通过不锈钢紧固件固定在后端容纳空间的箱体框31上。采用箱体框侧壁—薄板—桁梁相结合的结构形式，实现在较薄的厚度要求下达到较高的结构刚度，后端通过与盖板40的连接，形成箱体结构的力学封闭，实现整个箱体部件的加固特性。

为减轻重量，提高结构强度与刚度，采用了超硬铝合金箱体的设计，箱体框31、桁梁32和薄板33的材质均采用铝合金，配合安装的盖板40也采用铝合金，铝合金具有较大的电导率，具有较好的电磁屏蔽性能。另外，超硬铝合金因其较高的强度和良好的加工性，能够保证结构零件尤其是配合面(箱体部件与显控部件、背光部件及盖板部件的安装配合面)的加工精度和表面粗糙度。箱体部件、盖板加工完成后，采用化学导电氧化的手段对表面均做导电氧化处理，化学导电氧化膜除了在提高材料反射损耗的同时使其保持长期的导电性能外，还具有较强的耐腐蚀性和吸收能力，可以达到防护的目的。另外，在终端外表面涂覆附着力强、三防性能良好的材料，提升终端整机的抗腐蚀性能。箱体框31与盖板40之间的紧固件采用不锈钢螺钉螺母，具有良好防盐雾和防霉菌性能。

箱体框31下端开设有两处FPC穿线开孔34，以便于安装在箱体框31内部的显控部件中的触摸屏FPC(触摸屏驱动板安装在薄板33背面，与触摸屏驱动板连接的柔性印制板为触摸屏FPC)与液晶屏FPC(液晶面板驱动板15 安装在薄板33背面，与液晶面板驱动板15连接的FPC柔性印制板17为液晶屏FPC)可以可靠地从箱体框31前端穿舱至箱体框31后端。为降低箱体部件后端电气部件的电磁辐射从开口处泄漏至箱体部件前端，降低显控部件中显示窗口的电磁泄漏，在保证装配工艺性和加工工艺性的前提下，尽可能减小FPC穿线开孔的宽度。

按键模组安装在箱体框31下端设置的矩形槽5内，如图16所示，按键模组包括从上至下层叠设置的橡胶按键组41、压板42和按键板43，三者之间通过螺钉螺母44固定，按键板43包括PCB电路板、LED灯45和微动开关46，PCB电路板上安装有若干个微动开关46，每个微动开关46两侧分别安装一个LED灯45，橡胶按键组41包括一体成型的橡胶板以及位于橡胶板上与的若干个橡胶按键47。一体成型的橡胶板及多个橡胶按键，简化安装便于装配。如图17所示，橡胶按键47向外凸起，内凹形成容纳腔，该容纳腔与微动开关46接触。橡胶按键47向外凸起的外轮廓为矩形。按键材料选用硅橡胶，硅橡胶具有优良的耐温、耐候、耐腐蚀性能，按键外表面喷涂PU涂层，增加按键表面耐磨性能。橡胶按键47外侧设置双层防水墙51，保证按键安装位置的防水密封，在与箱体框31装配后实现很好的密封效果，提高防水性能。同时，装配后，橡胶按键周边与箱体框31紧密搭接，在内层形成完整的导电屏蔽层，避免按键窗口处的电磁泄漏。为便于装配，压板42上对应位置处开设有微动开关46穿过的开关孔49和LED灯45穿过的灯孔50。压板 42为超硬铝合金材质金属板，装配后可起到固定橡胶按键的作用，同时可以保证橡胶按键的双层防水墙具有一定的压缩量，确保这种防水结构发挥密封作用。另外，压板42装配后与铝合金材质的箱体框31形成连续导电接触，同时保证了按键板43开孔处的有效电磁屏蔽。

橡胶按键47的数量可根据实际需求来设计，按键板43上设置多个功能按键和多个调光按键，每个按键具备独立背光，便于观察与操作。触摸屏驱动板与按键板43之间通过柔性印制板连接，按键板43与信号处理板53之间采用柔性印制板连接，信号处理板53是显控终端中的各种信号的综合处理电路板，触摸屏操控信息和按键信息均传输至信号处理板。柔性印制板上的IO 线与电源线分区排布，并用多条地线进行隔离处理，每个LED灯45通过单独的IO线与信号处理板53连接，每根IO线均采用单独的滤波电容进行滤波处理，给按键背光供电的电源线上串接磁珠，用于电源线纹波处理。在柔性印制板上粘贴导电屏蔽布，并与地线有效接地，防止电磁泄漏和外部信号的干扰。电路上，按键板43与信息处理板53之间采用柔性印制板连接，IO线与电源线分区排布，并用多条地线进行隔离处理，每根IO线均采用单独的滤波电容进行滤波处理，给按键背光供电的电源线上串接磁珠，用于电源线纹波处理。在柔性印制板上粘贴导电屏蔽布，并与地线有效接地，防止电磁泄漏和外部信号的干扰。材料屏蔽上，采用了导电橡胶按键的方式，橡胶按键周边与结构箱体紧密搭接，在内层形成完整的导电屏蔽层，避免按键窗口处的电磁泄漏。

如图21所示，按键板43与传感器柔性板62和指示灯柔性板48连接。光感传感器和温度传感器设计在一块传感器柔性板62，并与按键板43连接。加热指示灯(红色)和运行指示灯(黄色)共同设计在一块指示灯柔性板48，并与按键板43连接。传感器柔性板62和指示灯柔性板48使用卡扣固定的表贴插座插接牢固并方便松脱。

如图18-19所示，盖板部件4包括盖板40，位于盖板40正面的电源板52、信号处理板53、电源滤波器54和背光驱动板55，以及位于盖板40背面的多个电连接器56，盖板40背面设有翅片散热结构57，信号处理板53通过电源线与电源板52连接，电源滤波器54一端通过电源线与电源板52连接，背光驱动板55一端与信号处理板53连接，背光驱动板55另一端与背光部件2的 LED背光源连接，电连接器56一端通过电源线与电源滤波器54另一端连接，电连接器56另一端通过柔性印制板与信号处理板53连接，完成供电、信号输入输出功能，显控部件中的液晶面板通过柔性印制板与信号处理板53上连接，实现显控终端内部液晶面板信息的传输，显控部件1中的ITO加热玻璃 12通过电源线与信号处理板53连接，按键模组的按键板43通过柔性印制板与信号处理板53连接，实现显控终端的按键信息的传输。

盖板40整体数控加工而成，与显控终端的箱体框装配，在盖板40四边缘及箱体对应位置处开设匹配的小螺孔，通过螺钉螺母进行固定，与箱体框 31配合安装后为实现防水、防尘和电磁屏蔽密封。在盖板40背面设计大面积的翅片散热结构47，有效降低终端内部温度。电源板52完成整个显控终端的电源转换功能，具有电源极性反接保护功能，完成电源过压、过流保护，并能驱动显控终端中显控部件的ITO加热玻璃12工作。信号处理板53完成外部与内部信息的交互及处理、外部显示信号传输、触摸信息与按键信息处理并上传、光强传感器和状态指示灯控制、内部温度信息计算并控制加热电路工作。电源滤波器54进行滤波处理，消除外部电源系统对显控终端的电源干扰，使得显控终端的电源系统满足电磁兼容要求。背光驱动板55为显控终端中的背光部件的LED背光源提供多路最大为120mA的恒流电源，同时接收信号处理板53发出的PWM调光信号(手动或自动调节)，调整输出电流的大小，以实现LED背光源的可靠工作与背光亮度的调节。

盖板40背面安装有多个电连接器56，电连接器56为圆形电连接器，每个电连接器56的安装端设置有导电垫圈，减少设备在连接器处的电磁缝隙泄漏，并提供良好的防水密封功能。盖板40上开设有多个支架安装孔58，便于将显控终端安装在支架上。优选的，支架安装孔58的数量为4个。通过在支架上安装固有频率低、响应数值小的无谐振减振器，可以降低整个显控终端的固有频率，以隔离大部分车内振动应力，使能够传到显控终端本体的振动频率远小于显控终端本体的固有频率，从而避免外部激励引发终端共振，最终减小显控终端内部的显控部件受到的振动应力。

本实用新型显控部件与箱体部件采用框贴贴合，保证显控部件1与箱体框31的粘接可靠性。框贴除了为显控终端提供足够的粘接强度外，还具有密封功能。为进一步提高显控部件1与箱体框31接缝处的密封性能，在显控部件1与箱体框31侧壁之间预留一定宽度的间隙作为密封空间，两部件框贴后，使用抗撕裂性能优异的弹性密封胶35进行周边打胶密封，同时密封胶也具有一定的辅助粘接作用。

如图13-14所示，为了实现与显控部件的安装配合，在前端容纳空间内显控部件安装位置处的箱体框31内侧周边设置弹性导电材料安装槽37，弹性导电材料安装槽内37嵌入连续导电弹性材料，使得显控部件装入箱体框31内后能实现紧密连接。显控部件与箱体框31粘接后，导电弹性材料在显控部件与箱体框31的共同作用下获得有效的压缩，与显控部件1上的EMI电磁屏蔽膜10充分接触，形成对显示窗口区域的连续导电密封。优选的，导电弹性材料为导电泡棉。

如图15所示，为了实现与盖板部件的安装配合，后端容纳空间内的箱体框31内侧设置圆形密封条安装槽38，圆形密封条安装槽38内安装导电性圆形密封条39，使盖板部件装入箱体框31后能实现紧密连接。优选的，圆形密封条为具备高导电性的O型圈，材质为Ag-Cu。盖板40与箱体框31紧固后，凹槽特征与箱体框31后端的侧壁内墙之间形成了O型圈的安装与压缩空间，确保了O型圈安装槽(即密封件安装槽38)的截面高度始终一致，保证了O 型圈获得周边一致的压缩量，实现了盖板40与箱体框31间连续有效电磁屏蔽。

由于显控终端需要在70℃环境中正常工作，必须采取散热设计措施，才能保证终端整机的使用寿命、可靠性和稳定性。显控终端内部主要热源包括电源模块和LED背光源。电源模块上大功率器件通过与箱体4配合安装的盖板5直接向显控终端外部进行散热，而背光部件的LED背光源布置在显控终端内部，散热路径较长，背光部件的LED背光源的散热是终端热量管理的重点。要获得足够高的亮度，要在背光部件内布置更多更密的LED；显控终端在高温下工作时，背光部件内LED背光源的发热量很大，导致显控终端内部聚集大量热量。

本实用新型为显控终端设计了三级传导散热，保证显控终端内的热量得到有效管理。如图20所示，对于一级传导散热结构，采用散热性能优异的铝基材PCB板59作为LED背光源的基材，使LED颗粒的热量能够迅速传导至铝基材PCB板59上，并尽可能保证LED颗粒阵列60在铝基材PCB板 59长度方向上均分分布，避免光源中心部位热量聚集。对于二级传导散热结构，在LED背光源的铝基材PCB板59和显控终端的箱体的安装位置使用高导热系数的导热胶61进行粘接，并使铝基板1与箱体框31密封贴合，提高粘接面的浸润率，形成导热胶垫。箱体框31采用高热导率的铝合金材料，保证了一级导热到二级导热环节的热阻最低，将LED颗粒产生的热量快速有效地传导至箱体框31，为热量快速有效地向显控终端机外传导提供保障。对于三级传导散热结构，传导至箱体框31上的热量通过箱体框31侧壁与盖板40 的结合面传导至盖板40，在盖板40上设计翅片散热结构57，增加散热面积，将部分热量通过盖板40散发到外部环境中。以上三级传导散热结构，充分利用了各级传导材料良好的导热性能和较大的散热面积，散热效果良好，保证显控终端内部LED背光源的发光效率和液晶面板高温工作的稳定性。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种加固显控终端，其特征在于，包括：箱体部件(3)，所述箱体部件(3)内部从上至下依次安装有显控部件(1)、背光部件(2)和盖板部件(4)，所述显控部件(1)通过可拆卸粘接剂(36)框贴在所述箱体部件(3)前端且与所述箱体部件(3)内侧壁密封连接，所述背光部件(2)通过弹性阻尼材料固定在所述箱体部件(3)内部且所述背光部件(2)的LED背光源通过导热胶(61)与所述箱体部件(3)内侧壁密封连接，所述盖板部件(4)通过不锈钢紧固件固定在所述箱体部件(3)后端且与所述箱体部件(3)内侧壁密封连接，按键模组安装在所述箱体部件(3)下端设置的矩形槽(5)内。

2.根据权利要求1所述的加固显控终端，其特征在于，所述显控部件(1)包括从外到内依次层叠设置的防护玻璃(8)、电容触摸屏(9)、EMI电磁屏蔽膜(10)、液晶面板(11)和ITO加热玻璃(12)，且两两之间分别通过光学胶(13)全贴合。

3.根据权利要求1所述的加固显控终端，其特征在于，所述背光部件(2)包括从上至下依次层叠设置的上扩散膜(23)、复合膜(24)、导光板(25)和反射膜(26)，且两两之间分别通过膜片固定胶(27)贴合，LED背光源设置在所述导光板(25)侧方边缘，所述导光板(25)下方与所述反射膜(26)接触的表面设置矩阵式排列的点状凸起结构。

4.根据权利要求1所述的加固显控终端，其特征在于，所述箱体部件(3)包括箱体框(31)、连接在所述箱体框(31)上的多个桁梁(32)以及固定在桁梁上的薄板(33)，所述箱体框(31)、多个所述桁梁(32)和所述薄板(33)一体成型，所述薄板(33)将所述箱体框(31)分割成前端容纳空间和后端容纳空间，所述显控部件(1)通过粘接剂(36)框贴固定在所述前端容纳空间内的箱体框(31)内侧壁上，所述背光部件通过弹性阻尼材料固定在所述前端容纳空间内的箱体框(31)内，所述背光部件的LED背光源通过导热胶(61)固定在所述前端容纳空间内的箱体框(31)内侧壁上，所述盖板部件(4)通过不锈钢紧固件固定在所述后端容纳空间的箱体框(31)上。

5.根据权利要求4所述的加固显控终端，其特征在于，不锈钢紧固件为不锈钢螺钉螺母，所述箱体框(31)、所述桁梁(32)和所述薄板(33)采用铝合金材质。

6.根据权利要求1所述的加固显控终端，其特征在于，所述按键模组包括从上至下层叠设置的橡胶按键组(41)、压板(42)和按键板(43)，三者之间通过螺钉螺母(44)固定，所述按键板(43)包括PCB电路板、LED灯(45)和微动开关(46)，所述PCB电路板上安装有若干个所述微动开关(46)，每个微动开关(46)两侧分别安装一个LED灯(45)，所述橡胶按键组(41)包括一体成型的橡胶板以及位于所述橡胶板上与的若干个橡胶按键(47)。

7.根据权利要求6所述的加固显控终端，其特征在于，所述橡胶按键(47)设置多个，其中部分为功能按键，剩余部分为手动背光调节按键。

8.根据权利要求1所述的加固显控终端，其特征在于，所述盖板部件(4)包括盖板(40)，位于所述盖板(40)正面的电源板(52)、信号处理板(53)、电源滤波器(54)和背光驱动板(55)，以及位于所述盖板(40)背面的多个电连接器(56)，所述信号处理板(53)通过电源线与所述电源板(52)连接，所述电源滤波器(54)一端通过电源线与所述电源板(52)连接，所述背光驱动板(55)一端与所述信号处理板(53)连接，所述背光驱动板(55)另一端与所述背光部件(2)的LED背光源连接，所述电连接器(56)一端通过电源线与所述电源滤波器(54)另一端连接，所述电连接器(56)另一端通过柔性印制板与所述信号处理板(53)连接，所述显控部件中的液晶面板通过柔性印制板与所述信号处理板(53)上连接，所述显控部件(1)中的ITO加热玻璃(12)通过电源线与所述信号处理板(53)连接，所述按键模组的按键板(43)通过柔性印制板与所述信号处理板(53)连接。

9.根据权利要求8所述的加固显控终端，其特征在于，所述盖板(40)背面设有翅片散热结构(57)。

10.根据权利要求8所述的加固显控终端，其特征在于，所述盖板(40)采用铝合金材质。