CN100533515C - 模块化显示系统 - Google Patents

Abstract

一种模块化显示系统(10)，其能够在不同的环境中用于显示指示标志、广告、转播电视图像、艺术设施等。模块化显示系统(10)包括：显示板组件(12)，其包括透光单元(18)的阵列(16)；以及发光组件(14)，其包括光源(32)的阵列。使用时，每个光源(32)能够与显示板组件的单元(18)对齐。模块化显示系统(10)进一步包括控制光源(32)的处理器(34)。阵列(16)的单元(18)是六角形的，并且在每个显示板组件(12)的边缘处，单元(18)沿着将每个单元(18)的两个相邻的或者相对但不平行的壁一分为二的线切开。

Description

模块化显示系统

技术领域

本发明涉及一种模块化显示系统，其能够在不同环境中用于显示指示标志、广告、转播电视图像、艺术设施等。模块化特征在显示器的形状和大小方面提供了灵活性，以适于多种应用。

背景技术

提供由像素阵列构成的视频显示器是已知的，每个像素由例如发光二极管(LED)等光源或者端面光纤产生。然而，这种显示器具有很多缺点。为了看到相当连贯和清晰的图像，能够看到显示器的视角及距离相当有限。即使在优选的范围内看时，光学性能和清晰度也不是特别好，因为图像易于在黑色背景上显示彩色的点。为了使它们用于户外时不受气候影响，这种视频显示器需要投入大的花费进行另外的改进，并且这种系统承重能力有限，不能用作结构构件。

使用由厚玻璃板覆盖的CRT、等离子体或者LCD屏幕的阵列来制造大显示器是已知的。然而，显示器的大小和形状仍然受到限制，并且所产生的整个图像被各个屏幕的相当厚的边缘破坏。

发明内容

本发明提供一种模块化显示系统，包括：至少一个显示板组件，其包括透光单元的阵列；以及至少一个发光组件，其包括光源的阵列和控制光源的处理器，使用时，每个光源能够与显示板组件的单元对齐，其中透光单元是六角形的，并且在所述或者每个显示板组件的边缘处，单元沿着将每个单元的两个相邻的或者相对但不平行的壁一分为二的线被切开。

这样，相邻的发光组件能够无缝地配合在一起。一个发光组件内的每个切开的单元将对应于相邻组件的切开的单元，以重新形成六角形单元。

附图说明

现在将参照附图仅通过示例详细地描述本发明，图中：

图1是根据本发明第一实施方式的模块化显示系统的一部分的示意性立体图；

图2是图1沿线XX的部分的截面图；

图3是模块化显示系统的一个实施方式更详细的分解立体图；

图4是示出通过使精确形成的带连接而制造单元的阵列的一种方法的示意性俯视图；

图5是显示板组件的第一实施方式的示意性截面图；

图6是显示板组件的第二实施方式的示意性截面图；

图7是显示板组件的第三实施方式的示意性截面图；

图8是图7的阵列的俯视图；

图9是显示板组件的第四实施方式的示意性截面图；

图10是显示板组件的第五实施方式的示意性截面图；

图11是图10的阵列的仰视图；

图12a和12b是单元的一个壁的截面图，示出可以涂敷的区域；

图13示意性地示出显示板组件的制造；

图14是图3中的显示元件的示意性截面图，示出冷却装置；

图15a和15b是图3的显示系统的周边框架的部分示意性截面图；

图16示出相邻的显示板组件的边缘；

图17示出相邻的显示板组件的边缘处单元的发光；

图18示出具有单个显示板组件和多个发光组件的显示系统；

图19示出包括多个显示板组件的显示元件；

图20是安装托架的一种实施方式的立体图；以及

图21是图20的托架在使用时的俯视图。

具体实施方式

图1仅以示例的形式示出根据本发明第一实施方式的模块化显示系统的一部分的立体图。在图3中更详细地示出了该系统的一部分。系统10包括一个或多个显示板组件12以及一个或多个发光组件14。这些是分离地制造和安装、基本上独立的单元。如下面进一步描述，每个显示板组件12提供单元的阵列，其中单元为光能够穿过的管状形式。每个发光组件14包括一个或者更多承载离散光源的阵列的印刷电路板(PCB)和相关联的驱动电路(集成的或其它形式)，其中每个离散光源都将光指向穿过一个单元。

显示板组件12和发光组件14制成所需的方便的单元尺寸，然后大量这些单元能够组成显示器。典型地，用大量较小的发光组件14制造和安装较大的显示板组件12可能会更容易。例如，对于需要2.4m×2.7m的显示区域的非常大的系统，显示板组件可以用2.4m×0.9m的单元尺寸制成，从而整个显示区域需要三个的单元。然而，发光组件可以是更小的单元，例如0.6m×0.9m，则每个显示板组件需要四个发光组件。然而，对于更小或者不规则形状的显示区域，将较小的显示板组件切成特定的形状可能会更方便，例如给显示区域设置弯曲边缘，从而一个发光组件适用于多个显示板组件。

显示板组件

每个显示板组件12本身包括在每个端部开口的单元18的阵列16，该阵列夹在保护性的前面板20和后面板22之间。

优选实施方式中，阵列16呈蜂窝形，设置有多个规则六角形的单元18。然而，阵列16可以由例如等边三角形、呈栅格图案或者偏移砖块图案的正方形或者矩形、圆形等其它形状的单元18形成。

在复合材料的领域中，包括用多个铝带形成的蜂窝层是已知的，其中铝带以间隔点焊并且向外膨胀形成六角形单元。但是，这样不能产生均匀的精确尺寸的单元。典型地，单元的间距能够沿一个方向精确地控制，但不能沿垂直的方向精确地控制。

因此，对于本发明的显示板组件12，优选地，通过例如注模、挤压或者铸造等精确、可重复并且一致的成形工艺，利用例如聚碳酸酯或者ABS等不透光的塑料材料形成阵列16。另一替代制造方法是限定半六角形的精确带的制造，半六角形例如通过粘合、焊接等能够结合在一起以组成六角形单元的阵列，如图4中示意性地示出。此带本身可以通过注模、挤压或者铸造等制成。

用这些方法形成阵列16具有许多优点。单元18的尺寸精确。因此，在制成的显示系统10中，单元18将与发光组件14的光源32完全对齐。这使得制造和安装更加容易，并且改善了制成的显示系统10的外观和性能。

与使用网眼金属网相比，这种成形工艺使单元18的壁181更厚，但这并没表现出明显的缺点。为了易于制造，模制或者铸造阵列16可以具有例如从约2mm厚到约1.3mm厚的斜壁181。如图5中所示，使用时，阵列16将安装有从显示板组件12的后部向前部变窄的壁。

另外，上述的精确的成形工艺允许单元18的壁181弯曲地形成，优选地像抛物线的一部分那样。可以选择曲率，从而在制成的显示系统中，光源32位于抛物线的中心，如图6中虚线所示。这样，壁181的形状易于使发出的光线平行从而形成基本平行的光柱。

通过精确的成形工艺表现的另一优点是由绕着单元18的壁181的下边缘的凸缘182产生单元18，如图7所示。这限定了每个单元18的基部处的圆形开口，如图8中所示，其限制了到单元的入孔，并因此不需要单独的光罩(其功能将在下面进一步描述)。此原理的扩充是与后面板22一体地形成单元18的阵列16，如图9所示。然后，如虚线所示，能够在每个单元18内切出孔188以允许来自发光组件14的光线通过。这减小了显示系统的部件总数，并使其制造简单。

精确成形工艺的另一优点是，允许将阵列16机械地紧固到前面板20和后面板22的凸台184能够作为阵列16一体的部分造成，如图10和11中所示。螺钉S可以自己攻丝进入凸台184的内壁，或者凸台184可以配合有插件(未图示)以容纳螺钉S。

如图所示，凸台184可以仅延伸通过单元18深度的一部分，因此，凸台184在后面部分内，并且在制成的显示板12的前部几乎不能看到。替代地，圆筒形凸台184可以在每个阵列16的整个深度上延伸，从而提供装置以容纳用于前面板20和后面板22的机械紧固件。然后，机械紧固件能够用来附加于或者替代前面板20和后面板22与阵列16之间的粘合紧固。

当阵列16用例如聚碳酸酯或者ABS等塑料材料形成时，将典型地具有黑色或者暗色的单元壁181。然而，对于每个单元18的至少部分壁，希望它是发亮的和高反射性能的。使用反射性的壁为显示器提供了几乎达到180°的高可视角，使得刚好站在显示器一侧的观察者和迎面地面对显示器的观察者一样能够清楚地看到所显示的图像。使用无反射性的壁使单元18之间具有更高的对比度。这降低显示器的亮度；导致可视角变小，但使清晰度更高，图像更清晰。

如果期望单元18的壁181应该具有高反射性，优选方案是例如用真空镀铝层或者电镀层给壁181镀上镀层。镀层可以提供充分的平光处理，或者如果应用于已经稍微粗糙的壁表面，根据所需的效果，其能够提供增强光的散射的处理。典型地，如图12a所示，镀层将覆盖每个单元18的整个内表面。然而，通过制成的显示板组件12内的前面板20面对观察者的阵列16的上表面可以没有涂层。替代地，其可以保留有天然颜色，或者可以例如通过网印工艺特别地使其成为黑色。这在单元18之间提供良好的清晰度以最大化对比率。单元在不发光时显得越黑，在发光时将显得越亮。为了进一步增强这种效果，每个单元18的壁181的上面部分可以也留下不镀或者不使其成为黑色，仅下面部分镀银，图12b中所示。

优选地，显示板12的前面板20和后面板22两者都用相同的材料制成，以避免使用中产生任何热变形，尽管在特定应用中，可能需要不同的材料。面板20、22需要为至少是半透明的，并优选为透明的，还要既硬又坚固以为显示板组件12提供结构刚度。因此，优选地，它们用例如透明的聚碳酸酯或者钢化玻璃——典型地为5mm厚的数量级——等材料形成。阵列16的厚度为10到25mm的数量级，因此整个显示板组件12的厚度为20到35mm的数量级。

前面板20和后面板22优选地通过粘合剂24(但是也能使用如上所述的机械紧固件)固定到阵列16。这可以是喷洒的或者滚涂的湿粘合剂或者薄膜粘结片。邻接阵列16的前面板20的表面优选地设置有光散射层以散射来自发光组件14并穿过发光板组件12的光。在优选实施方式中，光散射层由悬置于例如丙烯酸脂、环氧树脂、聚脂树脂或者紫外光固化树脂等树脂中的人造缟玛瑙形成。紫外光固化丙烯酸脂粘合剂是优选方案，因为它是在光学上清澈且稳定的光，因此，不会由于曝光而发黄。此外，其在曝露于紫外光几秒内固化，提供了快的制造工艺。光散射层可以单独地应用粘合剂，或者此二者可以首先粘在一起，并且然后应用到前面板20。

如图13中所述，在制造时，将阵列16向下压到前面板20上，并且与此同时光散射/粘合层24形成轻微的弯月面25，如在图2中能更清楚地看出，即，相对于前面板20典型地凹入的表面，并且其延伸越过每个单元18的端部。这产生一种进一步散射通过单元18的光的透镜。然而，光散射层的表面可以是平的、凸的或者一些其它复杂的表面形状。

紫外光被施加到组件以固化树脂，从而将前面板20固定到阵列16。一旦阵列16和前面板20固定到一起，将它们倒置并向下压到已经涂敷了同样的粘合剂的后面板22上。穿过前面板20和阵列16施加紫外光，以固化阵列16和后面板22之间的粘合剂。虽然绝大部分——可能多达95％——的紫外光被前面板22和阵列16之间已经固化的树脂24吸收，但是确实已经通过的小量紫外光仍足以固化阵列16和后面板22之间的第二层树脂24。然而，作为替代方案，还可以从后面板22的下侧提供紫外光以固化此面板的树脂，如图13中的虚线所示。

如下面进一步描述，发光组件14提供多个离散光源，每个离散光源都与制成的显示系统内显示板组件12的单元18对齐。为了防止或者减小从一个单元18向相邻的单元漏光的量，光罩26可以设置在后面板22和发光组件24之间，如图2和3所示。

此光罩26可以以墨迹丝网的形式印刷在后面板22的后表面上，墨层内的孔28与每个单元18对齐。优选地，墨为黑色，但也可以是另一种暗色。黑色保证了良好的对比，在单元的光源关闭后使单元显示为黑色。其它暗色将也实现良好的对比，但是在光源关闭后将给显示器显示为不同的颜色。

替代地，光罩26能够是有孔材料的隔离片，其邻接后面板22的后表面定位，并且具有与每个单元18对齐的孔28，如图3中所示。

优选地，孔28是圆形的，但也可以使用其它形状。每个孔28的直径可以选择，以最大化从光源进入单元18并且撞击光散射层的光的量，同时防止来自一个光源的光进入相邻单元。在这种情况下，光罩26优选地设置成使得通过孔28的光柱充满单元18的前端面，即，在图2中示于箭头A之间的区域。

替代地，孔28的大小可以设置成故意允许一些光漏进相邻单元18内。这样做的原因是如果一个光源发生故障，与其相关联的单元将显示成黑色(或者至少是暗色)并且这种“死单元”在整个显示器上会很难看。通过允许相邻单元之间的一些漏光会减轻这种难看的效果，因为有些光仍能通过死单元，使其看起来不是太暗。典型地，来自相邻单元的光提供与死单元原有的颜色合理近似的颜色。这使得任何死细胞都不太明显，并且通过提供一定程度的颜色混合柔化了单元边缘。尽管如此，孔28的直径——以及因此漏光的量——不应该太大，以防实际上就是要关闭光源以提供暗色。

发光组件

每个发光组件14包括一个或多个承载离散光源32的阵列的电路板30以及用于控制光源32的处理装置，离散光源32优选为LED，但是可选为OLED、灯泡、或者其它离散光源。

在图3中所示的优选实施方式中，每个发光组件14包括四个安装在周边框架40内的PCB 30。周边框架40还保持用于使光源32冷却的冷却装置，该冷却装置包括隔板组件42、送气室44、具有电源和控制器47的风扇46以及后盖板48。

隔板组件42提供在发光组件14的较热的前面部分和发光组件14的后面部分之间的物理屏障，所述前面部分包含PCB 30和光源32，后面部分即为冷却装置。在此示例中，为了易于制造，隔板组件42由四个单独的板构成。每个板在一个边缘内都具有矩形切口。成对的板能够配合在一起，并且这些切口互相面对以提供穿过隔板组件42的狭缝52。在每个板的相对的边缘上设置有伸出的小片54，用于将隔板固定在周边框架40内，并在框架40和隔板之间留有气隙。

每个光源32可以是安装有全彩LED的表面，全彩LED即为通常具有一个红色、一个绿色和两个蓝色发光二极管的复合单元，其能够产生复合在一起的白光，或者在灯组中分离的红色、绿色或者蓝色LED。替代地，也能够使用单色或者白色的LED以提供单色显示。光源32设置成适当的栅格图案，从而当与显示板组件12结合在一起时，每个光源32将与单元18对齐。

如图2所示，当安装显示板组件12和发光组件14以制造显示系统时，典型地，在后面板22和电路板30之间留有5mm的气隙36。除了简化了安装之外，此间隙还允许发光组件14的冷却。例如LED等光源32产生大量热量，但优选地将它们保持在50到75℃的温度范围内以最大化其寿命。

如图3中所示，每个PCB 30的至少两个相对侧的边缘在最靠边缘的一排LED之间切离以产生犬牙形或者城堡形。因此形成于PCB 30的边缘内的间隙50允许空气在PCB的前部和后部流动。

如图14中所示，通过风扇46提供冷气，风扇46向安装在隔板组件42的后部、置于狭缝52上面的送气室44供送空气。为了冷却光源32，当通过风扇46的作用轻微加压送气室内的空气时，空气流过狭缝52和由PCB 30的犬牙内边缘提供的、经过PCB前部和后部的间隙50。空气通过PCB 30的外边缘内的犬牙间隙50以及隔板组件42和周边框架40的边缘之间流出，并且最终通过后盖板48内的孔56排放到大气中。风扇46通过电源和控制器47操作，也被发光组件14包含。也可以提供有温度传感器(未图示)，从而风扇46只需要在需要时运转。

每个发光组件14的周边框架40由例如铝或钢等坚固但轻质的材料制成。从图15a和15b的截面图中看，设置有用于将发光组件14连接到显示板组件12的前凸缘58。前凸缘58由小孔60穿孔以容纳例如螺钉S机械紧固装置。以适当的间隔，也由较大的、与PCB 30上最靠边的一排光源32对齐的孔62穿孔，以允许光源32正好达到发光组件14的相应的边缘。

周边框架40的侧壁还设置有用于将相邻的发光组件14紧固在一起的孔64，以组成大的显示系统。

最后，周边框架40设置有具有孔68的后凸缘66，孔68用于附连后盖48，并且如下进一步描述，也可能用于将发光组件附连到例如壁或者安装托架等其它结构。

显示系统

使用时，根据本发明的显示系统10通过将一个或多个显示板组件12与一个或多个发光组件14结合制成。如上所述，多个发光组件14能够连接在一起以组成大的显示区域。这些发光组件能够为覆盖所有发光组件14的单个显示板组件12或者为多个显示板组件12提供光亮。

为了提供大的显示区域，当然希望图像在整个显示区域上一致，并且不被组成显示器的多个单元的边缘破坏。本发明的显示板组件12和发光组件14的构造允许有效的无缝连接，并且从而允许整个显示区域上图像的连贯性。

在每个显示板组件12的边缘处，单元18沿着或者将每个六角形的两个相邻的边一分为二、或者将每个六角形的两个相对但不平行的边一分为二的线切开，如图16中所示。这样，单元18被切成较大部分M和较小部分m。如图所示，在显示板组件的角落，单元可以被切成较大部分M和两个较小部分m′以及m″。不妨碍与每个单元18对齐的光源32的位置。邻接的显示板组件12无缝地配合在一起，一个显示板组件12内的单元18的较大部分M与来自所述(或者每个)相邻显示板组件12的相应的单元18的较小部分m结合，以重新产生整个单元18。与一个被切单元18的较大部分M对齐的光源32也用作使由相邻显示板组件12提供的相邻接的已切单元18的较小部分m发光，如图17所示。因此，假设每个显示板组件12的每个边缘以同样的方式切开，则不需要对光源32的定位作改变即可获得无缝的显示。

在使用时，可以组合大量的显示板组件12和发光组件14以制成显示器，此显示器可能是单独的单元，或者是用于安装在已有结构上的分离的组件。替代地，显示系统可以物理地并入该结构本身，因此，其形成为例如内壁或者外壁等的一体的部分。

在显示板系统12为系统提供有天气保护功能时，显示系统10能够在户外使用。如图18所示，可以使用一个连续的组件12，多个发光组件14设置在其后面。替代地，如果需要使用多个显示板组件，则借助形成于前面板20的边缘内的插孔70中的简单的硅密封，它们能够连在一起并提供天气保护功能，如图19所示。

如果显示系统10要安装在已有结构上，可能必需使用安装托架，其将发光组件14的后部从所述结构隔开，以允许通过风扇46将冷空气抽进，并且允许热空气被排出。适当的托架72示于图20中。其具有大致的W形轮廓，限定两个分离的槽74和76。冷空气能够由风扇46通过槽74抽进，热空气可以从后盖48排出到槽76。

从而，本发明提供一种模块化显示系统，其在提供高品质的图像的同时，制造和安装起来既简单又节省成本，并且在大小、形状、能够使用的地方等方面非常灵活。

Claims (10)

1.一种模块化显示系统，包括：至少一个显示板组件，其包括透光单元的阵列；以及至少一个发光组件，其包括光源的阵列和控制所述光源的处理器，使用时，每个所述光源能够与所述显示板组件的单元对齐，其中所述透光单元是六角形的，并且在所述或者每个显示板组件的边缘处，所述单元沿着将每个单元的两个相邻的或者相对但不平行的壁一分为二的线被切开。

2.如权利要求1所述的模块化显示系统，其中所述单元的阵列通过模制、铸造或者挤压制成。

3.如权利要求2所述的模块化显示系统，其中所述单元的阵列与紧固装置在至少一侧一体地形成，以便于将所述单元的阵列附连到其它元件。

4.如权利要求3所述的模块化显示系统，其中所述紧固装置包括一个或多个用于容纳机械紧固件的凸台。

5.如权利要求3或4所述的模块化显示系统，其中所述紧固装置形成在所述单元的阵列的两侧。

6.如权利要求1所述的模块化显示系统，其中每个所述发光组件包括：框架；用于将所述光源的阵列支撑在所述框架内的装置；以及用于所述光源的冷却装置。

7.如权利要求6所述的模块化显示系统，其中每个发光组件内的所述冷却装置包括风扇、用于操作所述风扇的电源和控制器、送气室以及通路，以允许来自所述送气室的气流经过所述光源并且流出所述组件。

8.如权利要求1所述的模块化显示系统，其中所述至少一个显示板组件和所述至少一个发光组件固定到一起以提供承载结构元件。

9.如权利要求1所述的模块化显示系统，其中所述显示板组件进一步包括至少部分透光的前面板和后面板，所述单元的阵列位于所述前面板和后面板之间。

10.如权利要求9所述的模块化显示系统，其中所述后面板和前面板通过紫外光固化粘合剂固定到所述单元的阵列。

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