TWI863865B - 影像顯示面板裝設並對齊於影像顯示牆的方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種用於在由影像顯示面板陣列形成的影像顯示牆中裝設和對齊影像顯示面板的系統、設備和方法。所揭露的實施例提供了具有較小的公差和公差疊加的簡化裝設佈置，此裝設佈置同時允許簡單移除單獨的影像顯示面板以進行維修或更換，而無需移除或移動相鄰的影像顯示面板。

Description

影像顯示面板裝設並對齊於影像顯示牆的方法

本發明有關於鑲嵌電視牆內裝設影像顯示面板的系統及方法，尤其是影像顯示面板裝設及對齊的系統及方法。

模組化電子產品，如由離散元件電性連接而成的系統組成的電子系統，於各種應用中都很常見。例如，大型電子圖像顯示器，如體育場或其他大型展演會場之影像螢幕、電子廣告看板、以及其他電子顯示器，常由模組化顯示面板（display panels，或稱tiles、display tiles、LED tiles等）所組成，即將模組化顯示面板組成大型陣列或馬賽克以形成整體合成電子顯示器。發明人已知的支撐結構的離散顯示面板固定方式通常包含某種機械式固定方式，且發明人已知的將多個離散顯示面板電性連接於顯示控制器的方式通常包含分離的線束及/或當面板處於特定的角度時方可使用的電性連接件。

文獻中可見製造此種模組化顯示陣列的技術的進步，例如，美國專利號US9,477,438，Devices for Creating Mosaicked Display Systems, and Display Mosaic Systems Comprising Same。雖然此技術在進步中，但發明人所知的現今相關系統依然可能會有關於顯示面板陣列組裝複雜度的缺點，包含呈現均勻且精準的連續顯示面的挑戰，而這些挑戰肇因於必須連接以完成一顯示面板陣列的一些部件的公差。

圖20為一先前技術中使用發光二極體 (light-emitting diode, LED)面板的顯示面板系統的公差疊加 (tolerance stack-up)的問題。如圖20所示，傳統系統包含提供結構支撐並裝設有LED模組外殼/散射槽4的顯示陣列框架2。包含顯示面的LED印刷電路板 (printed circuit board, PCB)6接合於LED模組外殼4。以上這些元件都被裝設於一面牆 (W)或其他裝設基板上。這樣的配置形成至少三個連接面A、B及C，以及多個基於元件尺寸以及各連接面A、B及C的連接介面設計的厚度公差。由於組成此系統的這些元件，此系統有許多公差疊加存在。就算這些公差以極嚴謹的方式控制（如公差範圍為10 ^-3吋），當新穎的顯示系統的解析度精密到每像素間距小於1毫米 (mm)時，依然很難實現均勻的顯示平面。

因此，此技術領域依然有更進步的於模組化陣列顯示系統中連接與對齊顯示面板的系統的需求存在。

於本發明一實施例，係關於一種影像顯示面板對齊座，影像顯示面板對齊座包含主體元件、支撐接觸面、顯示器接觸面、至少一支撐連接件、及至少二顯示器連接件。主體元件具有相對的支撐側與顯示器側，支撐接觸面位於支撐側，顯示器接觸面位於顯示器側，其中支撐接觸面及顯示器接觸面被固定深度尺寸分離，支撐連接件位於支撐側且被配置為接合主體元件至支撐結構且該支撐接觸面抵接支撐結構，顯示器連接件位於顯示器側且被配置為接合影像顯示面板至顯示器接觸面。

於本發明另一實施例，係關於一種影像顯示牆，影像顯示牆包含影像顯示面板及第一型對齊座。影像顯示面板於支撐結構配置為一陣列，其中陣列中相鄰的影像顯示面板以邊緣對邊緣的方式對齊，且陣列中各影像顯示面板之內角鄰接於其他三影像顯示面板的角，第一型對齊座位於影像顯示面板與支撐結構之間，也位於相鄰的四顯示面板的角的交會處，各第一型對齊座包含主體元件，主體元件包含接合於支撐結構的支撐接觸面及接合於相鄰的四顯示面板的角的顯示器接觸面，其中支撐接觸面及顯示器接觸面被固定深度尺寸分隔。

於本發明再另一實施例，係關於一種將影像顯示面板裝設並對齊於影像顯示牆的方法。該方法包含直接將一陣列的複數個對齊座接合至支撐結構，其中各對齊座具有同樣的厚度尺寸，厚度尺寸於厚度尺寸具有均勻的厚度公差；以及直接將影像顯示面板接合至對齊座的角，其中對齊座在影像顯示面板與支撐結構之間形成具有該厚度尺寸的單層。

本發明之各實施例解決了裝設與對齊模組化顯示面板的問題，這些問題可能因發明人以所知的裝設系統的複雜度而產生，尤其會因為組裝多個面板的公差疊加而產生。本發明所揭露之各實施例更提供允許面板沿正交於顯示面的方向移除且不會影響周圍的顯示面板的優點。本發明所揭露的實施例、原則、教示以及優點大致上可應用於由顯示面板陣列組成之模組化或馬賽克影像顯示器。適用於此類陣列的顯示面板例如但不限於有機發光二極體 (organic light-emitting diode, OLED)面板、LED面板、液晶顯示 (liquid-crystal display, LCD)面板、以及雙穩態 (bistable)顯示面板。以下本發明實施例使用LED面板進行說明，但不用以限制本發明。

請參照圖1至圖4。於一實施例，顯示牆100包含一陣列的複數個顯示面板101。顯示面板101可以有數種不同的配置方式。例如，就發明人所知，傳統的表面裝設技術 (surface-mount technology, SMT)三色LED (3-color-in-1 LED)係焊接於PCB 102上以形成顯示面板的像素。又例如，也可使用晶片板 (chip-on-board, COB)技術直接從矽晶圓上取得獨立的LED晶粒（各晶粒為單色，三個晶粒（紅+綠+藍）形成單一像素）並將LED晶圓結合至PCB 102。若使用COB技術，通常會進一步將一層保護層（圖未示），如環氧樹脂，覆蓋於結合完成之晶圓以及PCB 102，以形成多層面板101。無論使用何種顯示器或面板製造技術，每個面板的發光元件都是直接或間接裝設至PCB 102或其他類似的基板上。因此，本發明中之PCB泛指任何可以裝設或直接/間接連結顯示器之發光元件的基板。

請參照圖2至圖4。於此實施例，LED面板101具有可選的接合於PCB 102的背面並包含面板控制器107的面板電子設備模組103。於一些實施例，面板電子設備模組103可以省略，且其功能直接合併至PCB中，則PCB板的背面可能裸露或具有外觀與電子設備模組103相似的美觀背蓋以代替電子設備模組103。面板電子設備模組103的存在與否或變化皆不影響本發明所記載之各實施例之顯示面板的裝設與對齊，如下文更仔細的描述，裝設與對齊的結構連接係直接於面板的PCB 102的背面進行。

如圖1至圖4所示，顯示面板101之裝設與對齊係藉由設於面板之角的角座104以及設於相鄰的面板的邊的側座106達成。於各實施例，角座104與側座106之一或兩者可提供結構及/或電性連接。如圖6所示，角座104與顯示面板接合於PCB 102之背面之結構接觸區110，側座106接合於同樣位於PCB 102之背面之電性接觸區108。

如圖3與圖4所示，距離 (D)係裝設顯示面板之牆壁 (W)與PCB 102之間唯一的公差。因為距離 (D)的公差已知且嚴謹的控制著，此結構及裝設方法僅存在一個公差，相較於發明人已知的具有三個或更多公差位置的先前技術裝設系統，未顯示面板的裝設與對齊提供了更高的精準度以及可重複性。因為此單一公差位置，此系統不存在公差疊加，提供了更簡單的精準度控制、簡單組裝、以及較低的成本，因此解決了一直以來與發明人所知先前的裝設系統有關的問題。

如圖5至圖7所示，各結構接觸區110包含連接盤112，可為磁鐵盤或亞鐵盤並接合於PCB 102的背面。連接盤112定位以配合位於角座104之連接磁鐵120，容後詳述。電性接觸區108也包含磁鐵或亞鐵材質的連接盤114以及至少一個電性接觸件116。連接盤114定位以配合位於側座106之連接磁鐵118。電性連接件116定位與配合位於側座106之電性連接件119。

大致上來說，如圖8及圖9所示，被配置為支撐影像牆陣列中相鄰的四個顯示面板的角的角落型裝設座可視為具有位於X-Y平面上四個象限的連接件，其中各象限至少有一個連接件。於Z方向上有一關鍵深度尺寸 (D)，且Z方向至少實質上正交於X-Y平面。如圖8及圖9所示，角座104係此發明的角座的一種實施方式範例。於此範例，角座104包含主體元件121。於主體元件121上，連接磁鐵120位於一前壁結構123內。於此，前壁結構123被配置為一系列環繞角座104之顯示器側的環狀壁122。於一些實施例，環狀壁係為方便的壁面形狀，可與圓形的連接件互補，如盤形的磁鐵或螺絲，但此壁面的形狀並非角座之功能的關鍵技術特徵，因此不用以限制本發明。環狀壁122可被可選的連接壁124連接以提供更高的剛性。前壁結構的上表面（於此實施例中係由環狀及連接壁122/124所形成），定義了顯示器接觸面126。於主體元件121的另一側，後壁130圍繞角座的外圍。後壁130具有定義了面後的支撐接觸面132的外表面。支撐接觸面132位於距離顯示器接觸面126精確控制的深度 (D)處。理想上，對於所採用的製造技術，距離D的公差應盡可能嚴謹。於一些實施例，距離D的公差範圍可以為大約+/-0.01 mm；於一些實施例，距離D的公差範圍最好為大約+/-0.005 mm。

於角座104的中央，裝設螺絲128的周圍形成有內後裝設面140，可與支撐接觸面132共平面。裝設螺絲128的螺紋端由角座104的背面延伸。此外，角座104的背面可選的設有另一連接磁鐵138，可代替或搭配螺絲128以將顯示面板的角裝設於亞鐵牆 (W)或其他適合的顯示支撐結構。

圖10及圖11係另一種影像顯示牆200，其中LED顯示面板202裝設於支撐柵220。圖10係影像顯示牆200的前視圖，其中一些面板202被移除以展示面板後的支撐柵220。可以使用多種支撐結構來固定顯示牆於後方的結構牆或其他結構支撐件。於此範例中，支撐柵220包含複數個垂直件222，由水平支撐件224所連接。支撐柵220被模組化配置為可組裝於任何尺寸的結構，在垂直支撐件與水平支撐件之間有連接存在。垂直件222可為連續或分節連接形成。於一些實施例，水平支撐件224可形成為連續元件並為短垂直元件所兩兩連接。另一些支撐配置可由發明所屬技術領域中具有通常知識者基於本發明的教示所完成。

角座104與支撐柵220接合於各垂直件222與水平支撐件224的交會處，例如可以如前述之裝設螺絲128及/或連接磁鐵138達成。半角座204（見圖12）沿著具有直外緣的影像顯示牆200之外緣設置，使半角座204不致突出顯示面板202陣列的外緣。半角座204具有沿X/Y軸分為兩個半部H1、H2的顯示器接觸面。四分之一角座205，如圖13所示（未見於圖10及圖11），因同樣原因用於影像顯示牆200的四個角。四分之一角座205具有兩個直外緣，使四分之一角座205不致突出顯示面板202陣列的各個角的外緣。於此實施例，替代側座206（見圖14）用以沿面板邊緣同時提供電性連接以及機械連接。於圖10及圖11所示之顯示牆配置，電源208設於支撐柵220以經由側座206提供面板202電源，容後詳述。

如圖14所示，替代側座206被配置為提供電力與資料連接，以及經由位於環狀壁122內之連接磁鐵120提供輔助性的機械裝設，如上述之角座104及其他實施例一般。替代側座206包含外殼210，外殼210定義了環狀壁122並具有引腳盤212，引腳盤212提供複數個電性接點214。電性接點214可同時提供電力與資料連接。於一實施例，電力係由電源供應208（如圖11所示）經由電源供應連接件216所提供。環狀壁122及連接磁鐵120可協助資料引腳對齊角座，但也可於Z軸方向（相對於顯示面）提供對齊的優點。或者，側座206可包含內部PCB以便資料以及電力傳輸。側座206亦沿X/Y軸分為兩個半部H1、H2。應注意的是，雖然側座206並非一定要裝設於支撐架構，可選的裝設凸緣218可被提供以於顯示面板裝設前暫時固定側座。

圖15係具有電性接觸引腳232之再另一角座230之示意圖。角座230之結構也可實質上與上述角座104相似。電性接觸引腳232可提供電力及/或資料連接，如同側座106、206之接觸引腳的方式，以輔助或代替該些連接件。例如，於再另一實施例，與個別顯示面板的資料傳輸以及顯示面板之間的資料傳輸可為某種無線傳輸協定所提供，以減少物理性的引腳接觸的需求。於此種配置，WiFi（或其他無線承載）可被併入LED PCB或面板控制器或近距離非接觸式近場資料連接。相似的，電源也可為電感性的及/或移至角座230並經由電性接點232提供以減少需要的裝設座總數。

圖16係使用替代PCB 242的替代顯示面板240，其具有角落接觸區244以容納替代角座230和側接觸區248以容納替代側座206。於此實施例，角落接觸區244設有電性接點246，被配置為配合角座230之電性接點232。角落接觸區244也可被配置為例如前述圖6所示之結構接觸區110。側接觸區248包含被配置為配合電性接點214之電性接點250及被配置為配合替代側座206之連接磁鐵120之兩個連接盤114。

圖17及圖18係再另一替代角座之實施例。於此實施例，角座260實質上被配置為與前述角座104相似，除了每間隔一個之環狀壁122定義一對齊插銷開口262，被配置為接收裝設於替代PCB 268之背面之接觸區266之對齊插銷264。於圖中可見插銷264為圓柱狀，但發明所屬技術領域中具有通常知識者會明白其他形狀也可行。此外，插銷開口262以及插銷264可被設計具有某種特定的配合形式，如鬆配合至過渡配合，以便為特定應用提供可預測和可重複的公差和適當的裝配方便性和精度。

圖19係整合有結構裝設座之再另一替代模組化支撐結構。於一實施例，支撐框模組280包含整合有結構裝設座284、286、288之框件282。例如，整合全角座284被配置為實質上與角座104相似，除了整合全角座284係整合形成於框件282。相同的，整合半座286被配置為實質上與半角座204相似，且整合四分之一座288被配置為實質上與四分之一角座205相似。顯示面板，如面板101/202可如前述裝設於結構裝設座。為了減少重量，框件282中可設有空間290。可以用任何相似的支撐框模組的適當配置支撐完整的顯示牆。例如，圖中模組280可沿短邊292或長邊294靠在一起，其中呈互補形狀之整合半或四分之一裝設座會配合以完成一個顯示面板的結構支撐。然而，沿著邊296，即具有整合結構裝設座之可用部分處，下一個模組280可被一顯示面板深度隔開。基於本發明的教示，發明所屬技術領域中具有通常知識者可衍伸出多種模組化支撐框的配置。如發明所屬技術領域中具有通常知識者基於本發明可知，各接觸面特徵於X、Y、Z方向之對齊各自有明確及獨立的用途。因為這些表面特徵互動的性質以及結構裝設座104配合於四個面板，X、Y方向的面板對面板的對齊係由面板本身（經由連接盤112）所規制，且Z方向的面板對面板的對齊係由PCB之結構接觸面以及後表面之單一平面所規制（即Z方向須控制的公差僅有PCB本身的厚度）。環狀壁122具有足夠的高度使顯示器接觸面126的位置高於連接磁鐵120的表面，因此磁鐵以及連接盤不影響尺寸 (D)的公差。

如發明所屬技術領域中具有通常知識者可得知，本發明之各實施例提供了有關LED顯示器以及其外殼/機械構造之公差疊加刪減方式。所揭露的各實施例也較先前技術之顯示牆連接系統提供了連接/裝設/調平 (leveling)系統。

前文已提供了本發明各實施例的細節記載。本發明之說明書及申請專利範圍中所使用之連接語言如「X、Y及Z至少一者」以及「X、Y及X之一或多者」若無特別闡明或另外意旨，則代表連詞表中之各項目可以以任何數量出現，而不包括列表中的其他項目；或者以任何數量與連接列表中的任何或所有其他項目組合，且各項目也可以以任何數量出現。應用此原則，前述連詞表由X、Y、Z組成的範例中的連詞短語應包括：一個或多個X；一個或多個Y；一個或多個Z；一個或多個X及一個或多個Y；一個或多個Y及一個或多個Z；一個或多個X及一個或多個Z；一個或多個X、一個或多個Y、及一個或多個Z。

在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，可以進行各種修改和添加。上述各種實施例中的每一個的特徵可以適當地與其他所描述的實施例的特徵組合，以便在相關聯的新實施例中提供多種特徵組合。此外，雖然前述了許多單獨的實施例，但所描述的僅是說明本發明的原理的應用。另外，儘管本發明中的特定方法被說明及/或描述為以特定順序執行，但是該順序在普通技術內是高度可變的，且依然可實現本發明的各個面向。因此，本發明中之描述僅作為示例，而不用以限制說明書或以下申請專利範圍中闡述的發明範圍。

100:顯示牆 101:顯示面板 102:PCB 103:面板電子設備模組 104:角座 106:側座 107:面板控制器 108:電性接觸區 110:結構接觸區 112:連接盤 114:連接盤 116:電性接處件 118:連接磁鐵 119:電性連接件 120:連接磁鐵 121:主體元件 122:環狀壁 123:前壁結構 124:連接壁 126:顯示器接觸面 128:裝設螺絲 130:後壁 132:支撐接觸面 138:連接磁鐵 140:內後裝設面 200:影像顯示牆 202:顯示面板 204:半角座 205:四分之一角座 206:側座 208:電源 210:外殼 212:引腳盤 214:電性接點 218:凸緣 220:支撐柵 222:垂直件 224:水平支撐件 230:角座 232:電性接點 240:顯示面板 242:PCB 244:角落接觸區 246:電性接點 248:側接觸區 250:電性接點 260:角座 262:插銷開口 264:對齊插銷 266:接觸區 268:PCB 280:支撐框模組 282:框件 284:整合全角座 286:整合半座 288:整合四分之一座 290:空間 292:短邊 294:長邊 296:邊 2:框架 4:外殼 6:PCB A、B、C:連接面 D:距離 H1、H2:半部 W:牆壁 X、Y、Z:方向

[圖1]係本發明一實施例影像顯示牆之一部分之前視示意圖。 [圖2]係本發明一實施例影像顯示牆之一部分之後視示意圖。 [圖3]係本發明一實施例影像顯示牆裝設系統沿圖1及圖2之A-A線之側視剖面圖。 [圖4]係圖3之一部分之細部剖面圖。 [圖5]係圖1及圖2之影像顯示牆之一部分之細部後視示意圖。 [圖6]係圖1及圖2之影像顯示牆之一部分之另一細部後視示意圖。 [圖7]係圖1及圖2之影像顯示牆之一部分之細部前視示意圖。 [圖8]係本發明一實施例影像顯示牆之裝設元件之前視示意圖。 [圖9]係圖8之裝設元件另一角度之示意圖。 [圖10]係本發明另一實施例影像顯示牆之裝設元件之前視示意圖，其中部分顯示面板被移除以展示支撐結構。 [圖11]係圖10之影像顯示牆在方框B處之前視細部示意圖。 [圖12]係本發明一實施例半角座之示意圖。 [圖13]係本發明一實施例四分之一角座之示意圖。 [圖14]係本發明一實施例提供電性與結構連接之側座之俯視示意圖。 [圖15]係本發明一實施例提供電性與結構連接之角座之俯視示意圖。 [圖16]係本發明一實施例影像顯示牆之一部分之細部後視示意圖，展示裝設系統之另一種實施方式。 [圖17]係本發明一實施例影像顯示牆之一部分之細部後視示意圖，展示裝設系統之再另一種實施方式。 [圖18]係配合圖17之裝設系統之再另一角座之示意圖。 [圖19]係本發明一實施例使用了再另一種裝設系統實施方式之顯示牆之部分示意圖。 [圖20]係先前技術之影像顯示牆裝設系統之側視剖面圖。

100:顯示牆

101:顯示面板

104:角座

106:側座

A:連接面

Claims (4)

1. 一種將影像顯示面板裝設並對齊於影像顯示牆的方法，包含： 直接將一陣列的複數個對齊座接合至一支撐結構，其中各該對齊座具有同樣的一厚度尺寸，該厚度尺寸於厚度尺寸具有均勻的厚度公差；以及 直接將該些影像顯示面板接合至該些對齊座的各角，其中該些對齊座在該些影像顯示面板與該支撐結構之間形成具有該厚度尺寸的一單層。
2. 如請求項1所述之方法，其中各該影像顯示面板包含一陣列的複數個發光元件，該些發光元件被支撐於一電路板，且該些對齊座直接接合至該些電路板。
3. 如請求項2所述之方法，其中該些電路板磁性連接於該些對齊座。
4. 如請求項1所述之方法，更包含從該影像顯示牆沿正交於該影像顯示牆的一方向移除一或多個該些影像顯示面板但不移除相鄰於被移除的該影像顯示面板的該些影像顯示面板。