专利名称：用于图像系统的膨胀基座的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于安装可设置的图像系统的基座，并且更具体地涉及用于安装 多个图像单元的热膨胀基座，该图像单元用于产生复合图像的相应部分。
背景技术：
图像系统，例如用于显示信息的投影显示器，有很多种应用和潜在应用。这些应用 包括但不限于普通的户内标志牌(例如购物中心、拱廊商业街等)，交通运输标志牌(例如 到达/出发时间等)，办公楼大堂内的标志牌，控制室，餐馆标志牌等。已知的是，通过将多个小的显示器组装成一定排列来提供大型标志牌等的显示器 (例如Ostendo的专利申请W02006/115852)。但是，在这种设置中，相邻的显示器之间设有 明显空隙以顾及每一单元的热膨胀。相邻显示屏之间的大空隙可能引起显示器之间光学变 化的彼此干扰，导致整个图像质量下降。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种热膨胀界面垫，该垫与一刚性基座连接，使得垫 与基座结合体的热膨胀基本上与显示屏的热膨胀匹配。根据本发明的另一个方面，提供一种用于图像单元的膨胀基座，图像单元用于图 像系统中，该图像系统带有多个设置成排列的图像单元，该膨胀基座包括一刚性框，用于容装一光引擎以及相关电路，以及在所述刚性框的前表面安装一 和所述光引擎一起使用的显示屏；以及至少一可扩展界面垫，其位于所述刚性框的至少一侧；所述刚性框和所述可膨胀界面垫的组合热膨胀特性为，提供的在膨胀基座的整个 膨胀与所述显示屏的膨胀基本匹配。根据本发明的又一个方面，在包括一基架和一显示屏的微型单元(microtile unit)中提供一种对膨胀基座的改进，以匹配该显示屏的膨胀，该膨胀基座包括一刚性框，用于容装一光引擎以及相关电路，以及在所述刚性框的前表面安装一 和所述光引擎一起使用的显示屏；以及至少一可扩展界面垫，其位于所述刚性框的至少一侧；所述刚性框具有第一热膨胀特性，所述可扩展界面垫具有第二热膨胀特性，它们 的组合热膨胀特性为，提供的在膨胀基座的整个膨胀与所述显示屏的膨胀基本匹配。
现在以示例的方式结合附图描述本发明，其中图1为包括多个图像单元的示例性图像系统的框图；图2为示例性框型微型单元的前方立体图；图3a为多个微型单元的示例性矩形排列；
图北为多个微型单元的示例性十字型排列；图4为图像系统中显示屏膨胀的示意图；图fe为每侧带有一界面垫的微型单元的示意性俯视图；图恥为带有多个界面垫的多个微型单元的示意性俯视图；图6为显示屏和界面垫的膨胀的示意图，示出从第一状态向第二状态膨胀；图7示出之间带有单个单式的界面垫的两个微型单元；图8示出之间带有两对界面垫的两个微型单元；图9A示出了一用于将一单元固定在支撑结构上的示例性紧固器；图9B示出了一用于相邻单元之间的示例性可膨胀紧固器；图10为包含一装有液/气的储存槽的界面垫的另一种设置；图11为包含一热致动器的界面垫的另一种设置；图12示出了具有推/拉功能的示例性双向界面垫；图13A示出了设置为用连接器边边相连的两个装有液/气的界面垫，以实现推/ 拉功能；图1 示出了设置为用连接器边边相连的两个热致动器界面垫，以实现推/拉功
台匕
目匕；ο本领域技术人员可以理解，附图仅仅用于说明性的目的。附图对申请人教导的范 围不构成任何限制。
具体实施例方式图1示出了一个示例性图像系统，其包括多个组装成排列的图像(例如微型)单 元。示例性的微型单元在申请人的名为“可配置图像系统”(美国专利申请12/119，191)的 也正在审查的专利申请中有记载，其在此引作参考。每一微型单元20通常包括一光引擎及 相关电路(包括例如微处理器、随机存储器帧缓冲区以及提供图像抓取、调整大小、颜色 匹配、边缘融合等的视频处理)。图2示出了一个示例性微型单元20，其中微型单元为“块型”。每个微型单元20的 前表面包括一安装在基座M上的独立(self-contained)显示屏22。位于每个微型单元的 基座内的是一小型后部投影仪(包括光源、光阀、光学仪器以及附属的电子器件)，用于将 图像投影到显示屏22上。根据一示例性实施例，尽管激光和其它光源也可以使用，光源用 发光二极管(LED)实现，光源的选择和实现对本领域普通技术人员是公知的。如图3a所示，每一单元投影复合图像的一部分(优选在超级视频图形卡SVGA的 分辨率，以使得小的像素间距(Imm以下)可用)。应当注意，微型单元20不是必须设置成 矩形设置，因而导致了显示设计时的明显的灵活性。图北所示的设置中，显示为十字型，包 括6个微型单元20。无论设置如何，连接机构允许微型单元和其它微型单元基于每一微型单元基座的 相应侧表面上的凸起形状而物理对准(physical registration)或对齐。图2示出了微 型基座M的顶部上的示例性凸起沈。已经确定，构造上讲如果显示屏材料(通常包括显 示屏、凸透镜、漫射层、菲涅尔透镜等)的热膨胀性能不同于(例如超过)基座，会产生膨胀 差。温度变化可能有多种来源，包括但不限于图像单元的操作以及图像单元所处的室温的变化。图4为图像系统10中从室温下的第一状态观到升温下的第二状态30的示例性显 示屏膨胀的示意图。因此，整个复合显示屏区域的膨胀程度超过下层的多个基座单元，所述 多个基座单元在此称作基座平台。为了顾及这种膨胀，相邻显示屏22之间需要的标称空隙 32，以避免潜在的破坏性显示屏压缩或碰撞。尽管空隙32通常要足够大以允许显示屏尺寸 的热变化，可以理解，相邻显示屏22之间大的空隙会干扰一个微型单元到另一个微型单元 的光学过度，降低了整个图像质量。为了使空隙尺寸最小化，最好是使得基座M的热膨胀性能与显示屏22类似，从而 降低膨胀差。这样，一旦图像系统设置，显示屏的整体膨胀与下层的基座平台基本匹配。为 了达到这一目标，一个选择是，提供塑料或类似构造的基座，该基座的热膨胀系数(CTE)与 显示屏组合的相当。随着显示屏膨胀，基座也膨胀，从而保持膨胀差最小。不幸的是，塑料 基座在尺寸稳定性上性能会很差，尤其在其涉及部件定位时。塑料基座随着膨胀和收缩会 扭曲和变形，导致光学部件失准(misalignment)。为了更好的尺寸稳定性，如图fe和恥所示，每一微型单元20的基座M通常设置 为包括一刚性框；34和至少一可扩展界面垫36。该刚性框34由CTE低于显示屏CTE的材料 制成，并具有尺寸稳定性以维持匹配部件正确对准。刚性框34也可以设置为允许将微型单 元20安装在一支撑结构例如壁上。用于的基座的合适材料的非限制性例子包括铝、镁以及 玻璃填充尼龙。界面垫36通常是具有比显示屏CTE更高CTE的材料的单式块。尽管界面垫有独 立于微型单元的特征以允许基座膨胀，界面垫还可以设置为类似于以及作为前述连接机构 的替代品，以允许微型单元和其它微型单元对准或对齐。无论设置如何，基座M和垫36的 尺寸会适当设置，使得刚性框34和垫36的组合热膨胀基本匹配显示屏22的热膨胀。类似 地，在包括多个微型单元的图像系统中，显示屏的整体膨胀基本上匹配基座平台。随着操作温度增加，显示屏22和界面垫36膨胀。在图6所示例子中，显示屏从第 一状态28膨胀到第二状态30，而垫类似地从从第一状态28a膨胀到第二状态30a。同样 地，垫36有效地将相邻放置的微型单元彼此推开，从而维持空隙以降低破坏性显示屏压缩 或碰撞的可能性。用于的界面垫36的非限制性例子包括Quadrant公司的Tivar 1000型 超高分子量聚乙烯，其CTE为3. 6mm/m-10C。其它非限制性示例性材料包括DuPont公司的 Teflon, Dupont公司的Hytrel，Kolon公司的SPELL0Y型聚碳酸酯+丙烯腈-苯乙烯-丁 二烯共聚物(PC+ABQ，以及Kolon公司的NOPLA型聚对苯二甲酸乙二酯-聚萘二甲酸乙二 醇酯(PEN-PET)。尽管所示的本实施例使用两个相邻放置的垫，尺寸例如为彼此要对准，在一些实 施例中，可以使用一个垫36，如图7所示。在这种设置中，一个垫位于两个相邻的微型单元 20之间，以提供必要的膨胀。也可能是，多个垫沿一微型单元的任一侧隔开，如图8所示，其 中用了两对垫。表1列出了刚性基座对比显示屏的热膨胀性能的示例性的组。表1 刚性基座和显示屏的热膨胀(无界面垫)
权利要求
1.一种用于图像单元的膨胀基座，该图像单元用于图像系统中，该图像系统带有多个 设置成排列的图像单元，该膨胀基座包括一刚性框，用于容装一光引擎以及相关电路，以及用于在所述刚性框的前表面安装一 和所述光引擎一起使用的显示屏；以及至少一可扩展界面垫，其位于所述刚性框的至少一侧；所述刚性框和所述可扩展界面垫的组合热膨胀特性为，提供的在膨胀基座的整体膨胀 与所述显示屏的膨胀基本匹配。
2.根据权利要求1所述的膨胀基座，其特征在于，所述刚性框的热膨胀系数小于所述 显示屏的热膨胀系数，而且所述界面垫的热膨胀系数大于所述显示屏的热膨胀系数。
3.根据权利要求1所述的膨胀基座，其特征在于，所述刚性框由选自下述材料组成的 组中的材料制成铝、镁、玻璃填充尼龙及其组合。
4.根据权利要求1所述的膨胀基座，其特征在于，所述界面垫由选自下述材料组成的 组中的材料制成=Tivar 1000型超高分子量聚乙烯，Teflon, Hytrel, SPELL0Y型聚碳酸酯 +丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物，NOPLA型聚对苯二甲酸乙二酯-聚萘二甲酸乙二醇酯及 其组合。
5.根据权利要求1所述的膨胀基座，其特征在于，所述界面垫用于允许一图像单元相 对相邻图像单元物理对准或对齐。
6.根据权利要求1所述的膨胀基座，其特征在于，所述界面垫包括一液/气填充的储存 槽、一与所述储存槽液体接触的可偏压隔板和一与所述隔板接触的活塞，其中，所述活塞响 应所述隔板的偏压而移动，所述偏压源自所述液或气的、取决于温度的体积膨胀/收缩。
7.根据权利要求1所述的膨胀基座，其特征在于，所述界面垫包括一热致动器，该致动 器在给定温度提供固定的平移。
8.根据权利要求1所述的膨胀基座，其特征在于，所述界面垫两端固定在相应接触表 面，以在温度变化时提供基座的膨胀和收缩。
9.一种在包含一基座和一显示屏的微型单元中的改进，包括匹配所述显示屏中的膨胀 的膨胀基座，该膨胀基座包括一刚性框，用于容装一光引擎以及相关电路，以及用于在所述刚性框的前表面安装一 和所述光引擎一起使用的显示屏；以及至少一可扩展界面垫，其位于所述刚性框的至少一侧；所述刚性框具有第一热膨胀特性，所述所述界面垫具有第二热膨胀特性，组合的热膨 胀特性为，提供的在膨胀基座的整体膨胀与所述显示屏的膨胀基本匹配。
10.根据权利要求9所述的改进，其特征在于，所述刚性框的热膨胀系数小于所述显示 屏的热膨胀系数，而且所述界面垫的热膨胀系数大于所述显示屏的热膨胀系数。
11.根据权利要求9所述的改进，其特征在于，所述刚性框由选自下述材料组成的组中 的材料制成铝、镁、玻璃填充尼龙及其组合。
12.根据权利要求9所述的改进，其特征在于，所述界面垫由选自下述材料组成的组中 的材料制成=Tivar 1000型超高分子量聚乙烯，Teflon, Hytrel, SPELL0Y型聚碳酸酯+丙 烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物，NOPLA型聚对苯二甲酸乙二酯-聚萘二甲酸乙二醇酯及其 组合。
13.根据权利要求9所述的改进，其特征在于，所述界面垫用于允许一图像单元相对相 邻图像单元物理对准或对齐。
14.根据权利要求9所述的改进，其特征在于，所述界面垫包括一液/气填充的储存槽、 一与所述储存槽液体接触的可偏压隔板和一与所述隔板接触的活塞，其中，所述活塞响应 所述隔板的偏压而移动，所述偏压源自所述液或气的、取决于温度的体积膨胀/收缩。
15.根据权利要求9所述的改进，其特征在于，所述界面垫包括一热致动器，该致动器 在给定温度提供固定的平移。
16.根据权利要求9所述的改进，其特征在于，所述界面垫两端固定在相应接触表面， 以在温度变化时提供基座的膨胀和收缩。
全文摘要
一种用于图像单元的膨胀基座，该图像单元用于图像系统中，该图像系统带有多个设置成排列的图像单元。该膨胀基座包括一刚性框，用于容装一光引擎以及相关电路，以及用于在所述刚性框的前表面安装一和所述光引擎一起使用的显示屏。该膨胀基座还包括至少一可扩展界面垫，其位于所述刚性框的至少一侧。所述刚性框和所述可膨胀界面垫的组合热膨胀特性为，提供的在膨胀基座的整体膨胀与所述显示屏的膨胀基本匹配。
文档编号H04N5/74GK102104758SQ20091025938
公开日2011年6月22日 申请日期2009年12月22日 优先权日2009年12月22日
发明者丹·阿黛玛, 布莱恩·海姆菲尔, 里斯·赫斯特 申请人:克里斯蒂数字系统美国有限公司