背景

透視、混合現(xiàn)實(shí)顯示設(shè)備系統(tǒng)使得用戶能夠觀察覆蓋在物理場(chǎng)景上的數(shù)字信息。為了允許免手用戶交互，透視、混合現(xiàn)實(shí)顯示設(shè)備系統(tǒng)可進(jìn)一步裝備有眼睛跟蹤器、傳感器和顯示器，它們均對(duì)在上面安裝有它們的光學(xué)平臺(tái)或框架變形情況下的誤對(duì)準(zhǔn)敏感。類似于包括電子組件的所有設(shè)備，組件產(chǎn)生熱量，熱量必須被重新分布到設(shè)備的不鄰近這些組件的區(qū)域。這確保正確的組件工作和光學(xué)平臺(tái)穩(wěn)定性。

概述

所簡(jiǎn)要描述的技術(shù)包括一種在可穿戴設(shè)備中使用的被動(dòng)式偽熱管結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)包括多層石墨片堆疊，每個(gè)片具有沿第一軸定向的高熱導(dǎo)率的平面和沿與第一軸不同的第二軸的較低熱導(dǎo)率的平面。每個(gè)層的軸被對(duì)齊。該堆疊具有包括長(zhǎng)度和寬度的三維形狀，其中長(zhǎng)度比寬度更長(zhǎng)且第一軸與所述長(zhǎng)度平行地對(duì)齊，該多層堆疊具有小于該寬度的高度。散布于所述多層堆疊的每個(gè)片之間的多個(gè)粘合層，每個(gè)粘合層將每個(gè)片熱學(xué)耦合至相應(yīng)的相鄰層。連結(jié)層可包括金屬層或粘合層。管結(jié)構(gòu)可在具有發(fā)熱控制電路系統(tǒng)和適配成將安裝結(jié)構(gòu)緊固到穿戴者的頭部的鏡腿的光學(xué)安裝結(jié)構(gòu)中使用在此實(shí)施例中，連結(jié)的石墨層堆疊熱學(xué)連結(jié)至設(shè)備的發(fā)熱組件電路系統(tǒng)和光學(xué)安裝結(jié)構(gòu)中的至少任一個(gè)或一些，每個(gè)層具有沿第一軸的高熱導(dǎo)率和沿第二軸的較低熱導(dǎo)率的平面。

提供本概述以便以簡(jiǎn)化的形式介紹以下在詳細(xì)描述中進(jìn)一步描述的一些概念。本概述并不旨在標(biāo)識(shí)所要求保護(hù)主題的關(guān)鍵特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保護(hù)主題的范圍。

附圖簡(jiǎn)述

圖1是描繪近眼顯示器(ned)設(shè)備系統(tǒng)的一實(shí)施例的各示例組件的框圖。

圖2a是ned設(shè)備的控制電路系統(tǒng)實(shí)施例中的示例硬件組件的框圖。

圖2b是與具有外部出射光瞳的投影光引擎耦合的近眼顯示器實(shí)施例的俯視圖。

圖3a是近眼顯示設(shè)備系統(tǒng)的頭戴式顯示器實(shí)施例的第二示例的透視圖且圖3b是其俯視圖。

圖4a是包括附連到頭戴式顯示器的連結(jié)石墨層的第一熱管理方案的示例。

圖4b是沿圖4a的線b-b的橫截面。

圖5a是包括附連到頭戴式顯示器的另一實(shí)施例的連結(jié)石墨層的第一熱管理方案的示例。

圖5b是沿圖5a的線b-b的橫截面。

圖6a是近眼顯示設(shè)備系統(tǒng)的頭戴式顯示器實(shí)施例的俯視圖，其解說(shuō)了包括多層石墨堆疊的另一熱管理方案。

圖6b是沿圖6a的線b-b的橫截面。

圖6c是多石墨層堆疊的放大視圖。

圖6d是多層銅/石墨烯堆疊的另一實(shí)施例的橫截面。

圖7a是近眼顯示設(shè)備系統(tǒng)的頭戴式顯示器實(shí)施例的俯視圖，其解說(shuō)了包括包裝石墨堆疊結(jié)構(gòu)的另一熱管理方案。

圖7b是沿圖7a的線b-b的橫截面。

圖7c是包裝多石墨層堆疊的第一實(shí)施例的放大視圖。

圖7d是包裝多石墨層堆疊的第二實(shí)施例的放大視圖。

圖7e是近眼顯示設(shè)備系統(tǒng)的頭戴式顯示器實(shí)施例的俯視圖，其解說(shuō)了安裝至該系統(tǒng)外部的包裝石墨堆疊結(jié)構(gòu)。

圖7f是沿圖7e中的線f-f的橫截面視圖。

圖8是利用嵌入式和包裝石墨堆疊的頭戴式顯示設(shè)備的第一實(shí)施例的透視圖。

圖9和10a是解說(shuō)包括加固框架結(jié)構(gòu)的另一熱管理方案的俯視圖。

圖10b是沿圖10a的線b-b的橫截面視圖。

圖11a是圖9的熱管理方案的側(cè)視圖。

圖11b是沿圖11a的線b-b的橫截面。

詳細(xì)描述

本技術(shù)提供了用于可穿戴設(shè)備中的熱管理的技術(shù)。利用所述技術(shù)的組合來(lái)從設(shè)備中的有源組件區(qū)域除去熱量。在一個(gè)實(shí)施例中，該設(shè)備是頭戴式顯示器且提供了被動(dòng)式偽熱管結(jié)構(gòu)。在可穿戴設(shè)備中使用的被動(dòng)式偽熱管結(jié)構(gòu)包括多層石墨片堆疊，每個(gè)片具有沿第一軸定向的高熱導(dǎo)率的平面和沿與第一軸不同的第二軸的較低熱導(dǎo)率的平面。該堆疊具有包括長(zhǎng)度和寬度的三維形狀，其中長(zhǎng)度比寬度更長(zhǎng)且第一軸與所述長(zhǎng)度平行地對(duì)齊，該多層堆疊具有小于該寬度的高度。散布于所述多層堆疊的每個(gè)片之間的多個(gè)粘合層，每個(gè)粘合層將每個(gè)片熱學(xué)耦合至相應(yīng)的相鄰層。連結(jié)層可包括金屬層或粘合層。管結(jié)構(gòu)可在具有發(fā)熱控制電路系統(tǒng)和適配成將安裝結(jié)構(gòu)緊固到穿戴者的頭部的鏡腿的光學(xué)安裝結(jié)構(gòu)中使用在此實(shí)施例中，連結(jié)的石墨層堆疊熱學(xué)連結(jié)至設(shè)備的至少該控制電路系統(tǒng)和光學(xué)安裝結(jié)構(gòu)中，每個(gè)層具有沿第一軸的高熱導(dǎo)率和沿第二軸的較低熱導(dǎo)率的平面。

將參考透視頭戴式顯示設(shè)備描述本技術(shù)，以及關(guān)于這種設(shè)備中的熱管理的問(wèn)題。要意識(shí)到，本文描述的熱管理技術(shù)可被擴(kuò)展到替代的可穿戴技術(shù)，以及其中使用被動(dòng)式熱傳輸技術(shù)的熱管理會(huì)有用的任何設(shè)備。

將參考透視頭戴式顯示設(shè)備描述本技術(shù)，以及關(guān)于這種設(shè)備中的熱管理的問(wèn)題。要意識(shí)到，本文描述的熱管理技術(shù)可被擴(kuò)展到替代的可穿戴技術(shù)，以及其中使用被動(dòng)式熱傳輸技術(shù)的熱管理會(huì)有用的任何設(shè)備。

與其它高功率計(jì)算設(shè)備一樣，頭戴式顯示器產(chǎn)生需要被快速且高效地從源頭轉(zhuǎn)移走并逸散到環(huán)境中的很大熱量。這在可穿戴設(shè)備中是有用的，因?yàn)樵O(shè)備的表面/皮膚溫度影響可用性和用戶舒適度。電子器件行業(yè)中目前使用多種用于傳輸和逸散熱量的方法。用于冷卻高功率電子設(shè)備的傳統(tǒng)方法包括被動(dòng)式冷卻方法，其通常體積很大且很重且并非特別適于在可穿戴設(shè)備中使用。此外，殼中使用的典型材料(例如聚碳酸酯，lcp)具有很差的熱屬性且?guī)?lái)熱系統(tǒng)的整體低效。改善熱系統(tǒng)中的即使小的低效也將總體上允許更好的設(shè)備性能和壽命。

圖1是描繪在包括緊湊型投影光引擎和衍射波導(dǎo)的近眼顯示器(ned)系統(tǒng)8中實(shí)現(xiàn)的波導(dǎo)顯示器的示例組件的框圖。在所示實(shí)施例中，ned設(shè)備系統(tǒng)8包括在頭戴式顯示器(hmd)設(shè)備2中的近眼顯示器(ned)設(shè)備和伴隨處理模塊4。hmd2通信地耦合至伴隨處理模塊4。在該示例中例示了無(wú)線通信，但也可實(shí)現(xiàn)經(jīng)由伴隨處理模塊4和hmd2之間的線路的通信。在一實(shí)施例中，hmd2包括具有投影光引擎120和帶波導(dǎo)的近眼顯示器14的ned設(shè)備。

在該實(shí)施例中，hmd2采用具有鏡架115的眼鏡的形狀，其中每個(gè)顯示器光學(xué)系統(tǒng)14l和14r被定位在hmd2的前部，以便在被用戶佩戴時(shí)由每一只眼睛透視。每個(gè)顯示器光學(xué)系統(tǒng)14l和14r也被稱為顯示器或近眼顯示器14，且這兩個(gè)顯示器光學(xué)系統(tǒng)14l和14r還可共同被稱為顯示器或近眼顯示器14。在這一實(shí)施例中，每一顯示器光學(xué)系統(tǒng)14l和14r使用投影顯示器，其中圖像數(shù)據(jù)(或圖像光)被投影到用戶的眼睛中以生成圖像數(shù)據(jù)的顯示，從而使得該圖像數(shù)據(jù)對(duì)于用戶而言看上去位于用戶前方的三維fov中的位置處。

在該實(shí)施例中，鏡架115提供將hmd2的各元件保持就位的方便的鏡框以及用于電連接和熱連接的管道。在一實(shí)施例中，鏡架115為如本文所述的投影光引擎120和近眼顯示器14提供支撐結(jié)構(gòu)。ned設(shè)備支撐結(jié)構(gòu)的一些其它示例是頭盔、遮光罩框、護(hù)目鏡支架或一個(gè)或多個(gè)帶。鏡架115包括鼻梁104、由鼻梁104連接的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)或外殼131(包括左側(cè)外殼131l和右側(cè)外殼131r)、前方頂部覆蓋區(qū)段117、用于hmd2的左側(cè)外殼(130l)和右側(cè)外殼(130r)中的每一個(gè)的相應(yīng)的投影光引擎外殼130，以及被設(shè)計(jì)成安放在每個(gè)用戶的耳朵上的左和右鏡腿或側(cè)臂102l和102r。在該實(shí)施例中，鼻梁架104包括用于記錄聲音并向控制電路系統(tǒng)136傳送音頻數(shù)據(jù)的話筒110。在側(cè)外殼130l和130r的外部是相應(yīng)的外向捕捉設(shè)備113l和113r(諸如相機(jī))，這些捕捉設(shè)備捕捉在用戶前面的現(xiàn)實(shí)環(huán)境的圖像數(shù)據(jù)以用于對(duì)在近眼顯示器(ned)設(shè)備的視野內(nèi)的事物進(jìn)行繪圖(mapping)?？蚣芙M件115、117、104、130、131包括用于顯示器光學(xué)系統(tǒng)14和包括話筒110和相機(jī)113的傳感器的光學(xué)安裝結(jié)構(gòu)。

在該示例中，虛線128是連接到控制電路系統(tǒng)136(其也用虛線示出)的一些電連接路徑的說(shuō)明性示例。一個(gè)虛線電連接被標(biāo)記128以避免使附圖過(guò)于擁擠。在該示例中，電連接和控制電路系統(tǒng)136在虛線中以指示它們?cè)谇绊敳康母采w部分117下面。如在附圖中所指出的，控制電路系統(tǒng)和諸如顯示器等其它電子組件被安裝到光學(xué)安裝結(jié)構(gòu)或外殼的內(nèi)表面。在用于其他組件的側(cè)臂中還可存在包括電源總線的延伸的其他電連接(未示出)，其他組件的一些示例是包括附加相機(jī)的傳感器單元、耳機(jī)或單元等音頻輸出設(shè)備以及可能為附加處理器和存儲(chǔ)器。示出了可用于將鏡架的各個(gè)部分連接在一起的諸如螺釘?shù)冗B接器129的一些示例。

伴隨處理模塊4可采取各種實(shí)施例。在一些實(shí)施例中，伴隨處理模塊4采用可被佩戴在用戶的身體(例如手腕)上的便攜式形式，或者是如移動(dòng)設(shè)備(例如，智能電話、平板、膝上型計(jì)算機(jī))之類的單獨(dú)便攜式計(jì)算系統(tǒng)。伴隨處理模塊4可以通過(guò)一個(gè)或多個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)50使用有線或無(wú)線地(例如wifi、藍(lán)牙、紅外、紅外個(gè)域網(wǎng)、rfid傳輸、無(wú)線通用串行總線(wusb)、蜂窩、3g、4g或其他無(wú)線通信手段)與一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)可訪問(wèn)計(jì)算系統(tǒng)12(無(wú)論是位于附近還是遠(yuǎn)程位置)進(jìn)行通信。在其他實(shí)施例中，伴隨處理模塊4的功能可被集成在hmd2的軟件和硬件組件中。

圖像數(shù)據(jù)被標(biāo)識(shí)以基于在控制電路系統(tǒng)136、伴隨處理模塊4和/或網(wǎng)絡(luò)可訪問(wèn)計(jì)算系統(tǒng)12(或其組合)中的一個(gè)或多個(gè)處理器上執(zhí)行的應(yīng)用(例如，游戲或消息收發(fā)應(yīng)用)顯示以向近眼顯示器14提供圖像數(shù)據(jù)。

圖2a是ned設(shè)備的控制電路系統(tǒng)內(nèi)包括計(jì)算系統(tǒng)在內(nèi)的各示例硬件組件的框圖。控制電路系統(tǒng)136提供支持hmd2的其他組件的各種電子設(shè)備。在此示例中，hmd2的控制電路系統(tǒng)136包括處理單元210和處理單元210能夠訪問(wèn)的用于存儲(chǔ)處理器可讀指令和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器244。網(wǎng)絡(luò)通信模塊137通信地耦合至處理單元210，其可擔(dān)當(dāng)用于將hmd2連接至另一計(jì)算系統(tǒng)(諸如伴隨處理模塊4、另一ned設(shè)備的計(jì)算系統(tǒng)或通過(guò)因特網(wǎng)可遠(yuǎn)程訪問(wèn)的計(jì)算系統(tǒng))的網(wǎng)絡(luò)接口。電源239為控制電路系統(tǒng)136的各組件及hmd2的其他組件(如捕捉設(shè)備113、話筒110、其他傳感器單元)并為用于在近眼顯示器14上顯示圖像數(shù)據(jù)的電源汲取組件(諸如光源以及像投影光引擎中的微顯示器等與圖像源相關(guān)聯(lián)的電子電路系統(tǒng))提供電力。

處理單元210可包括一個(gè)或多個(gè)處理器(或核)，諸如包括中央處理單元(cpu)或核和圖形處理單元(gpu)或核。在不帶獨(dú)立伴隨處理模塊4的實(shí)施例中，處理單元210可包含至少一個(gè)gpu。存儲(chǔ)器244表示系統(tǒng)可使用的各種類型的存儲(chǔ)器，諸如用于執(zhí)行期間的應(yīng)用使用的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram)、用于傳感器數(shù)據(jù)(包括捕捉到的圖像數(shù)據(jù)和顯示數(shù)據(jù))的緩沖器、用于指令和系統(tǒng)數(shù)據(jù)的只讀存儲(chǔ)器(rom)或閃存、以及用于存儲(chǔ)例如應(yīng)用和用戶簡(jiǎn)檔數(shù)據(jù)的其他類型的非易失性存儲(chǔ)器。圖2a示出數(shù)據(jù)總線270的電連接，其連接傳感器單元257、顯示驅(qū)動(dòng)器246、處理單元210、存儲(chǔ)器244和網(wǎng)絡(luò)通信模塊137。數(shù)據(jù)總線270還通過(guò)控制電路系統(tǒng)的所有被示出的元件都與之連接以汲取電力的功率總線272從電源239得到電力。

控制電路系統(tǒng)136進(jìn)一步包括顯示驅(qū)動(dòng)器246，該顯示驅(qū)動(dòng)器246用于選擇數(shù)字控制數(shù)據(jù)(例如控制位)來(lái)表示圖像數(shù)據(jù)，該圖像數(shù)據(jù)可由投影光引擎(例如圖2b中的120)的微顯示器電路系統(tǒng)259和不同的有源組件驅(qū)動(dòng)器解碼。微顯示器(諸如圖3c中示出的微顯示器230)可以是有源透射、發(fā)射或反射設(shè)備。例如，微顯示器可以是需要電力的硅上液晶(lcos)設(shè)備或需要電力來(lái)移動(dòng)各個(gè)體反射鏡的基于微機(jī)電機(jī)器(mems)的設(shè)備。有源組件驅(qū)動(dòng)器的一個(gè)示例是顯示器照明驅(qū)動(dòng)器247，其將數(shù)字控制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成用于驅(qū)動(dòng)照明單元222的模擬信號(hào)，照明單元222包括一個(gè)或多個(gè)光源，諸如一個(gè)或多個(gè)激光器或發(fā)光二極管(led)等。在一些實(shí)施例中，顯示單元可包括諸如波導(dǎo)之類的用于耦合投影光引擎中的出射光瞳處的圖像光的一個(gè)或多個(gè)有源光柵253。任選的有源光柵控制器249將數(shù)字控制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成用于改變一個(gè)或多個(gè)任選的有源光柵253的屬性的信號(hào)。類似地，投影光引擎的一個(gè)或多個(gè)偏光鏡可以是有源偏光鏡255，其可由任選的(諸)有源偏光鏡控制器251驅(qū)動(dòng)?？刂破麟娐废到y(tǒng)136可包括本文中沒(méi)有示出但涉及hmd2的其他功能(諸如提供音頻輸出、標(biāo)識(shí)頭部取向和位置信息)的其他控制單元。

圖2b是與具有外部出射光瞳121的投影光引擎120耦合的近眼顯示器141的一實(shí)施例的俯視圖。為了示出顯示器光學(xué)系統(tǒng)14(在該情況下是針對(duì)左眼的14l)的各個(gè)組件，頂部框架蓋117覆蓋近眼顯示器14l的一部分以及投影光引擎120未被描繪。箭頭142表示近眼顯示器14l的光軸。

在該實(shí)施例中，近眼顯示器14l和14r是光學(xué)透視顯示器。在其他實(shí)施例中，它們可以是視頻觀看顯示器。每一顯示器都包括顯示單元112，該顯示單元112被示為在兩個(gè)可選的透視透鏡116和118之間并包括波導(dǎo)123?？蛇x的透鏡116和118是顯示單元的保護(hù)罩。這些透鏡中的一者或兩者也可用于實(shí)現(xiàn)用戶的眼鏡處方(prescription)。在該示例中，當(dāng)hmd2被佩戴時(shí)，眼睛空間140近似用戶眼睛的位置。波導(dǎo)將來(lái)自投影光引擎120的圖像光形式的圖像數(shù)據(jù)引導(dǎo)向用戶的眼睛空間140，同時(shí)還允許來(lái)自現(xiàn)實(shí)世界的光通過(guò)朝著用戶的眼睛空間，由此允許用戶除了觀看來(lái)自投影光引擎120的虛擬特征的圖像外，還具有在hmd2的前方的空間的實(shí)際的直接視圖。

在一些實(shí)施例中，波導(dǎo)123可以是衍射波導(dǎo)。附加地，在一些示例中，波導(dǎo)123是表面起伏光柵(srg)波導(dǎo)。輸入衍射光柵119耦合來(lái)自投影光引擎120的圖像光。此外，波導(dǎo)具有使得圖像光以用戶的眼睛空間140的方向退出波導(dǎo)的多個(gè)出射光柵125。一個(gè)出射光柵125被標(biāo)記以避免使附圖過(guò)度擁擠。在該示例中，最外的輸入衍射光柵119足夠?qū)挘⒈欢ㄎ怀稍谕顺鐾队肮庖?20的光已抵達(dá)其出射光瞳121之前捕捉該退出投影光引擎120的光。在該示例中，光學(xué)地耦合的圖像光在波導(dǎo)的中央部分形成其出射光瞳。

圖2b示出hmd2的一半。針對(duì)所示實(shí)施例，完整的hmd2可以包括具有另一組任選的透視透鏡116和118、另一波導(dǎo)123的另一顯示器光學(xué)系統(tǒng)14，并包括另一投影光引擎120以及另一面朝外的捕捉設(shè)備113。在一些實(shí)施例中，可能存在由兩只眼睛來(lái)查看的連續(xù)顯示、而不是針對(duì)每只眼睛的顯示光學(xué)系統(tǒng)。在一些實(shí)施例中，單個(gè)投影光引擎120可以在光學(xué)上耦合至由兩個(gè)眼睛查看到的連續(xù)顯示或者在光學(xué)上耦合至針對(duì)各眼睛的分開(kāi)的顯示。在2010年10月15日提交的題為“fusingvirtualcontentintorealcontent(將虛擬內(nèi)容融合到現(xiàn)實(shí)內(nèi)容中)”的美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)12/905952中示出頭戴式個(gè)人a/v裝置的附加細(xì)節(jié)。

圖3a和3b是hmd布局和鏡架結(jié)構(gòu)的替代實(shí)施例。用于圖3a和3b中的表示的實(shí)施例的類似標(biāo)記表示圖1-2的實(shí)施例中解說(shuō)的那些部件的類似部件。圖3a是透視圖且圖3b是hmd2a的俯視圖。

在圖3a和3b的實(shí)施例中，鏡架115通?？杀环Q為包繞型框架，其中顯示器光學(xué)系統(tǒng)14被集成或安裝到包括元件110、131、102的聚合物、塑料或合成框架材料中。鏡腿或側(cè)臂102可被創(chuàng)建以包繞穿戴者的頭部并安放在穿戴者的耳朵上。在一個(gè)實(shí)施例中，鏡腿是通過(guò)前組件102r1和102l1和后組件102r2和102l2創(chuàng)建的。機(jī)械調(diào)整133r、133l可在鏡腿102的前部和后部之間提供。在替代實(shí)施例中，鏡腿或側(cè)臂102可以是連續(xù)的。控制電路系統(tǒng)136在圖3和4的實(shí)施例中位于與圖1和2中的實(shí)施例中類似的位置。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，系統(tǒng)2和2a中利用的電子組件和電路系統(tǒng)在冷卻發(fā)生于電路和周圍環(huán)境之間時(shí)更高效地工作。在系統(tǒng)2和2a中，冷卻組件可將結(jié)構(gòu)組件的周圍溫度升高到高于周圍但不足以使穿戴者注意到的溫度。例如，人類穿戴者無(wú)法感知的示例性溫度范圍將小于50°f。

為了提供被動(dòng)式熱逸散，可利用各種技術(shù)和其組合。

納米碳灌輸?shù)溺R架元件

在一個(gè)實(shí)施例中，碳納米顆粒與鏡架材料混合以提供包括框架組件102、130、131、110和115的設(shè)備框架115內(nèi)的高效被動(dòng)式熱傳輸。碳納米顆粒增加框架元件的導(dǎo)熱屬性并且提供一種用于增加用于創(chuàng)建鏡架的基礎(chǔ)材料(諸如聚合物)的導(dǎo)熱性的輕量方式。多個(gè)發(fā)熱電子組件(諸如上面討論的控制電路系統(tǒng)和電源)被包括在設(shè)備中。本文討論的技術(shù)提供了用于將熱量從可穿戴設(shè)備中的發(fā)熱電子組件移除的各種手段。

碳納米顆粒、納米點(diǎn)或納米粉可包括球形高表面積石墨碳。碳納米顆?？砂ㄊ?，且特別是單層石墨烯(slg)、雙層石墨烯(blg)、少層石墨烯(flg)、多層石墨烯(mlg)碳納米管、熱解石墨片或任何其它納米碳幾何結(jié)構(gòu)。碳納米顆粒的大小范圍可為直徑從10到100納米(nm)，具有2-50m²/g的具體表面積。碳納米顆粒在鈍化和高純度以及涂覆和分散形式中可獲得。

諸如圖1-3b中解說(shuō)的那些鏡之類的鏡架可由來(lái)自多種熱塑聚合物中的任一種的模塑聚合物形成，所述熱塑聚合物包括例如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯，abs)，其具有高剛性程度和可塑性質(zhì)。塑料是混合到丁二烯橡膠(latex)中的塑化苯乙烯(聚合苯乙烯)、丙烯(丙烯腈)和聚丁二烯(聚丁二烯)?；A(chǔ)材料可具有加入其中且以體積計(jì)為2-10％載荷量的碳納米顆粒、納米粉、熱解石墨片或碳納米管。在組件102、130、131的成形過(guò)程之前向材料基質(zhì)加入碳材料改善每個(gè)組件的導(dǎo)熱性。在該過(guò)程中，碳納米顆?？膳c諸如穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑和染色材料等添加劑同時(shí)添加。要領(lǐng)會(huì)，可使用可被成形為合需形狀并且在冷卻時(shí)提供適當(dāng)剛性以確保在各種可穿戴條件下的光學(xué)平臺(tái)(顯示系統(tǒng)14)的穩(wěn)定性的任何適當(dāng)聚合物材料。碳納米顆粒的濃度百分比可以在從2％到10％范圍內(nèi)且體積在從2％到4％載荷范圍內(nèi)。

納米碳灌輸結(jié)構(gòu)組件可結(jié)合本文描述的稍后描述的熱管理技術(shù)中的任一種使用。

根據(jù)本技術(shù)的方法的框架部件的成形包括使用注射模塑和擠出模塑技術(shù)來(lái)形成鏡架115的模塑部件。為了創(chuàng)建一部件，諸如鏡腿102r或102r1，注射模塑過(guò)程包括以下步驟：(1)提供注射模塑裝置；(2)將包括鏡架材料和碳微顆粒的基礎(chǔ)聚合物彈或粉末均勻混合；(3)從步驟(2)獲得混合物并將混合物添加到包括加熱柱的注射模塑裝置；(4)在高溫下熔化混合物以產(chǎn)生熔化的混合物；(5)將熔化的混合物通過(guò)注射噴嘴注射到封閉模具腔體中；(6)以及在模具中冷卻熔化的混合物以固體化合需組件。擠出過(guò)程包括(1)提供擠出模塑設(shè)備；(2)將包括鏡架材料和碳納米球顆粒的工程聚合物彈或粉均勻混合；(3)獲得混合物；(4)在高溫下熔化混合物；以及(4)通過(guò)硬模(die)形成熔化的混合物；以及在模具中冷卻熔化的混合物以固體化合需部件。

根據(jù)本技術(shù)，至少鏡腿120r1和102l可由納米碳灌輸材料形成。在關(guān)于hmd2a的進(jìn)一步實(shí)施例中，至少元件102r1和102l1由納米碳灌輸材料形成。容易理解，組件102、117、130、131中的任何組件可由納米碳灌輸材料形成。在進(jìn)一步實(shí)施例中，元件102r2和102l2由納米碳灌輸材料形成。

在替代實(shí)施例中，碳納米顆?？砂峤馐蛱技{米管。在任何實(shí)施例中，鏡架可包括具有以體積計(jì)2％-4％載荷的具有很大縱橫比的單層石墨烯片的的聚碳酸酯，以取代玻璃填充的聚碳酸酯。當(dāng)前材料被用于其穩(wěn)健性、強(qiáng)度和被用于注射模塑的能力。盡管如此，石墨烯摻雜聚合物擁有機(jī)械上相同的提升的屬性，但是也擁有熱屬性的高度提升。摻雜的聚合物的提升的導(dǎo)熱性將允許設(shè)備表面上的更好的熱擴(kuò)散，從而導(dǎo)致更低的觸摸溫度以及從電子器件和顯示器的更高效的熱逸散。

與其它填充的聚合物不同，石墨烯摻雜的聚合物也產(chǎn)生導(dǎo)電性。如此，石墨烯的量和類型(形狀因子、片的大小、原子層的數(shù)量、縱橫比等)可被定制以滿足產(chǎn)品和子組件關(guān)于emi屏蔽的需求。

連結(jié)石墨層

本技術(shù)的進(jìn)一步實(shí)施例利用石墨或石墨烯熱學(xué)偽熱管以從有源電路系統(tǒng)136移除熱量。圖4a-5b表示利用本技術(shù)的可穿戴設(shè)備的實(shí)施例。

石墨擁有各向異性結(jié)構(gòu)并從而呈現(xiàn)或擁有高度方向性(例如，導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性以及擴(kuò)散性)的許多屬性。石墨由碳原子的六邊形陣列或網(wǎng)絡(luò)的層平面構(gòu)成。六邊形布置的碳原子的這些層平面基本平坦且被定向或排序以便彼此基本平行且等距。碳原子的基本平坦的、平行等距的片或?qū)?通常被稱為石墨烯層或基底平面)被鏈接并連結(jié)在一起且其分組在微晶中布置。如本文所用的，術(shù)語(yǔ)“石墨烯”或“石墨烯膜”表示堆疊起來(lái)以形成可劈開(kāi)的石墨層(或類似云母的劈理)的原子厚的碳片或?qū)印?/p>

石墨可由多個(gè)層或平面構(gòu)成。熱沉設(shè)計(jì)可以是需要擴(kuò)展數(shù)學(xué)-有限元分析、流體動(dòng)力學(xué)等的復(fù)雜任務(wù)。在設(shè)計(jì)熱沉?xí)r，將各種因素納入考慮，包括熱阻、熱沉的面積、以及熱沉的形狀。

某些類型的石墨(諸如熱解石墨)以片的形式可得，其具有在片平面中的高導(dǎo)熱性和垂直于片平面的較低導(dǎo)熱性。在一個(gè)形式中，熱解石墨被定向成使得高導(dǎo)熱性平面與熱傳輸方向平行放置(遠(yuǎn)離有源電路系統(tǒng)136并朝向鏡腿102的末端)。

在一個(gè)實(shí)施例中，石墨層接觸有源電路系統(tǒng)136的至少一部分并且被路由到鏡架115的外部部分。如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“石墨層”指代至少一個(gè)石墨烯層。在一些實(shí)施例中石墨層可包括熱解石墨片。

圖4a解說(shuō)了在圖1的實(shí)施例中的hmd2上提供的附連石墨層402(包括左側(cè)層402l和右側(cè)層402r)。圖4b是被施加到鏡架115的鏡腿102的石墨層402的橫截面。要理解，石墨或另一導(dǎo)熱材料的熱耦合可被從電路系統(tǒng)136路由到石墨層402.如圖4b的橫截面中所見(jiàn)，該層可被施加到鏡腿102的側(cè)面和/或施加到鏡腿的頂部。要理解，石墨層402的其它配置在本技術(shù)的范圍內(nèi)，包括在鏡架的三個(gè)側(cè)面上提供層402以及在鏡架的所有四個(gè)側(cè)面上提供層402.本技術(shù)不限于鏡架的形狀，也不限于可穿戴設(shè)備的特定性質(zhì)。

圖5a解說(shuō)了在hmd2a中利用的附連石墨層404.如本文解說(shuō)的，石墨層404(包括左側(cè)層404l和右側(cè)層404r)被附連到鏡腿102(并且具體而言，分別連接到部分102l1和102r1)。每個(gè)石墨層的部分404r’和404l’嚙合電路系統(tǒng)136，該層附接到鏡腿102l1和102r1的外部。如圖5b中所解說(shuō)的，石墨層404被緊固到每個(gè)鏡腿(在此視圖中，鏡腿102r1)的外壁。

在一個(gè)實(shí)施例中，石墨層可包括熱解石墨。熱解石墨是通過(guò)使用高結(jié)晶聚合物的原材料制造的石墨形式的。使聚合物經(jīng)歷無(wú)氧的熱解過(guò)程。沒(méi)有氧氣避免了燃燒的發(fā)生且反而聚合物鏈中存在的所有不穩(wěn)定物質(zhì)被釋放且導(dǎo)致碳環(huán)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。高溫和高壓退火隨后發(fā)生以將碳的那些聚合物骨干楔入可用于高導(dǎo)熱性的分層片結(jié)構(gòu)。材料被生長(zhǎng)到基板上，從而給其分層的構(gòu)成，并且可在不同平面中具有不同屬性。可購(gòu)得的熱解石墨在從700w/mk到2000w/mk范圍的導(dǎo)熱率中且在厚度范圍為從10μm到150μm的片中可得。

應(yīng)當(dāng)理解，“熱解石墨”可包括“熱學(xué)熱解石墨”以及“高定向熱解石墨”，以及“壓縮退火的熱解石墨”，其指代由相當(dāng)大小的晶體構(gòu)成的石墨材料，晶體關(guān)于彼此高度對(duì)準(zhǔn)或定向且具有良好排序的碳層或高程度的優(yōu)選晶體定向，其具有大于1000w/m-k的平面內(nèi)(a-b方向)導(dǎo)熱率。在一個(gè)實(shí)施例中，tpg具有大于1500w/m-k的平面內(nèi)導(dǎo)熱率。

石墨層可被從具有高導(dǎo)熱性的任何材料選擇，所述材料包括熱解石墨、熱學(xué)熱解石墨、壓縮退火熱解石墨、熱學(xué)熱解石墨、高度排序熱解石墨、熱解石墨等。

在一個(gè)實(shí)施例中，石墨層使用適當(dāng)粘合材料附連到鏡腿102。在一個(gè)實(shí)施例中，在將不對(duì)電子器件或傳感器的敏感組件造成負(fù)面影響，也不對(duì)鏡架的機(jī)械穩(wěn)定性造成負(fù)面影響的約束下附連石墨是合需的。因?yàn)榻M件(諸如相機(jī)113和話筒110)可能對(duì)于鏡架115變得機(jī)械變形情況下的誤對(duì)準(zhǔn)是敏感的，所以施加到石墨層的對(duì)鏡架115的后處理可能對(duì)設(shè)備。

石墨層402、404可使用任何適當(dāng)形式的粘合劑緊固于hmd2/2a以將石墨層連結(jié)于包括框架元件的材料。適當(dāng)?shù)恼澈喜牧习ɡ鐭o(wú)機(jī)和有機(jī)粘合劑。示例性粘合劑材料是環(huán)氧樹(shù)脂。在一個(gè)實(shí)施例中，連結(jié)材料呈現(xiàn)出導(dǎo)熱屬性，例如，導(dǎo)熱環(huán)氧樹(shù)脂。還可以利用丙烯酸粘合劑。

適當(dāng)?shù)氖珜影蓮乃上鹿镜玫降臒峤馐?。這種片可包括在帶或不帶丙烯酸粘合劑和粘合帶的情況下的施加。

在一個(gè)實(shí)施例中，石墨層可被預(yù)成形為適于施加到框架元件并且可熱連接至hmd的控制電路系統(tǒng)136或其它電子組件的形狀。

在另一替代中，石墨烯可在鏡架的一個(gè)或多個(gè)表面上生長(zhǎng)或?qū)訅?。石墨烯可通過(guò)多種方法中的任一種來(lái)施加，包括通過(guò)化學(xué)氣相沉浸(cvd)、sic熱學(xué)分解、或石墨烯氧還原。在cvd方法中，包括石墨烯的膜在基板(其可包括鏡架的一部分)的一個(gè)表面上形成，該石墨烯膜被定制以供所選過(guò)程的特別使用。

具有石墨層的納米碳灌輸框架

本技術(shù)的進(jìn)一步實(shí)施例包括使用具有施加的石墨層的納米碳灌輸框架元件。

石墨層結(jié)合納米碳灌輸材料的組合提升了鏡架115的導(dǎo)熱屬性。容易理解，組件102、117、130、131中的任何組件可由納米碳灌輸材料形成。

根據(jù)本技術(shù)，至少鏡腿102r和102l可由納米碳灌輸材料形成并根據(jù)前述實(shí)施例向其施加石墨層，其中石墨層連結(jié)于鏡腿102l1和102r1的表面。在進(jìn)一步實(shí)施例中，元件102r2和102l2由納米碳灌輸材料形成。

石墨層402、404可使用任何適當(dāng)形式的粘合劑彼此緊固以將石墨層彼此連結(jié)，并將堆疊連結(jié)于包括框架元件的材料。適當(dāng)?shù)恼澈喜牧习ㄉ厦嫣峁┑睦鐭o(wú)機(jī)和有機(jī)粘合劑，包括環(huán)氧樹(shù)脂。在一個(gè)實(shí)施例中，連結(jié)材料呈現(xiàn)出導(dǎo)熱屬性，例如，導(dǎo)熱環(huán)氧樹(shù)脂。還可以利用丙烯酸粘合劑。適當(dāng)?shù)氖珜影ū疚挠懻摰娜魏螣峤馐牧喜⒖砂蓮乃上鹿精@得的熱解石墨片。這種片可包括在帶或不帶丙烯酸粘合劑和粘合帶的情況下的施加。在一個(gè)實(shí)施例中，使用的粘合劑可在范圍為60-80°f的周圍溫度下固化。

要理解，結(jié)合納米碳灌輸框架元件來(lái)施加石墨層可進(jìn)一步通過(guò)使用本文討論的下述導(dǎo)熱石墨結(jié)構(gòu)中的任一種來(lái)強(qiáng)化。

為了創(chuàng)建一部件(諸如鏡腿102r或102r1)，可利用對(duì)上面討論的注射模塑和/或擠出模塑過(guò)程的使用。跟隨于上述冷卻步驟之后，石墨層可通過(guò)以下來(lái)施加到該部件的合需位置：(1)將石墨層成形為用于施加到部件表面的適當(dāng)形狀，(2)將前述粘合劑之一施加到在接觸區(qū)域中的框架元件；(3)施加石墨層以及(4)向石墨層施加均勻壓力以允許粘合劑固化以將該層緊固到該部件。

石墨層堆疊

本技術(shù)的進(jìn)一步實(shí)施例包括使用被構(gòu)造成施加到元件表面的石墨層的多層堆疊。石墨片的多層堆疊的構(gòu)造可提供熱學(xué)高速通路，該高速通路可附連到hmd2/2a的組件。

圖6a-6c解說(shuō)了多層堆疊結(jié)合熱學(xué)耦合至有源電路系統(tǒng)136的石墨層的使用。圖6a解說(shuō)了根據(jù)被應(yīng)用于hmd設(shè)備的框架元件和熱學(xué)耦合至hmd2a中的有源電路的技術(shù)的多石墨層堆疊的一個(gè)配置。在圖6a中，示出了兩個(gè)堆疊600r和600l。

圖6c中解說(shuō)了石墨層的多層堆疊的表示。在圖6c中，個(gè)體石墨層602-608被緊固到粘合劑層612-616并被夾在粘合劑層612-616之間。盡管解說(shuō)了四個(gè)石墨層，然而可利用任何數(shù)量的石墨和粘合劑層來(lái)制作堆疊600。

組裝堆疊602的一個(gè)困難在于：石墨層在本性上不希望彼此粘合。此外，花崗巖可能是撕扯敏感的，并且該結(jié)構(gòu)在被施加到可暴露于周圍條件的鏡架外部時(shí)可能是易碎的。適當(dāng)?shù)恼澈喜牧习ɡ鐭o(wú)機(jī)和有機(jī)粘合劑。示例性粘合劑材料是環(huán)氧樹(shù)脂。在一個(gè)實(shí)施例中，連結(jié)材料呈現(xiàn)出導(dǎo)熱屬性，例如，導(dǎo)熱環(huán)氧樹(shù)脂。還可以利用丙烯酸粘合劑。適當(dāng)?shù)氖珜影ū疚挠懻摰娜魏螣峤馐牧?。石墨堆疊602可通過(guò)配置組裝到堆疊中的石墨層而被成形為多種三維形狀中的任一種。

在一個(gè)實(shí)施例中，堆疊600不被部分404r’和404l’耦合至有源電路系統(tǒng)136，但被附連至框架組件(諸如鏡腿102、蓋區(qū)段117和外殼131)的任一個(gè)或多個(gè)表面。

要理解，施加石墨層堆疊可與上面討論的納米碳灌輸框架元件組合使用。

為了創(chuàng)建一部件(諸如鏡腿102l1或102r1)，可利用對(duì)上面討論的注射模塑和/或擠出模塑過(guò)程的使用。在使部件或其一部分成形之前，通過(guò)創(chuàng)建多層堆疊600來(lái)創(chuàng)建多層堆疊，包括(1)將石墨層成形為施加到框架元件表面的適當(dāng)形狀；(2)將粘合劑施加到所述石墨層中的第一石墨層，隨后是(3)將第二石墨層施加到粘合劑上；(4)向石墨層施加均勻壓力；以及(任選地)(5)對(duì)于任何數(shù)量的附加層重復(fù)步驟(1)-(3)。替代地，在向堆疊中的最外層施加均勻壓力前，可針對(duì)任何數(shù)量的層重復(fù)步驟(1)-(3)。因此，使用本文討論的任何前述粘合劑將堆疊600施加到框架部件。部件可用本文討論的任何材料并使用任何前述部件制造過(guò)程，在部件材料中帶或不帶灌輸納米碳的情況下創(chuàng)建。

石墨(諸如區(qū)域404r’)的熱學(xué)耦合結(jié)構(gòu)可在堆疊成形或其后粘到堆疊600期間被并入。

盡管石墨層在圖6a-6c中被解說(shuō)為具有特定配置，這些層可在設(shè)備上的多個(gè)區(qū)域中的任何區(qū)域中提供。鏡腿102的任何表面可包括石墨層(耦合至熱學(xué)耦合或附連至該設(shè)備以促進(jìn)熱量離開(kāi)任何有源組件的傳輸)。

在一些實(shí)施例中，所得到的結(jié)構(gòu)是可被模塑到鏡架表面(如圖所示)或在多種應(yīng)用中的任一種中使用的柔性結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)的柔性和結(jié)構(gòu)的熱學(xué)性能取決于石墨層之間的連結(jié)層。

石墨層結(jié)構(gòu)的替代實(shí)施例可被成形為銅-石墨烯結(jié)構(gòu)650。在此實(shí)施例中，具有范圍為從20μm到50μm的厚度的中心的更平坦的銅片656在兩側(cè)上涂覆有石墨烯層654、658，然后銅層652、660被施加到相應(yīng)的石墨烯層654、658。石墨烯可通過(guò)前述過(guò)程中的任一過(guò)程成形且銅層652和660可通過(guò)適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)氣相沉積或物理氣相沉積工藝沉浸。

包裝的石墨層堆疊

本技術(shù)的進(jìn)一步實(shí)施例包括使用在金屬外殼內(nèi)構(gòu)造的石墨層的多層堆疊，該金屬外殼可熱學(xué)連接至有源電路系統(tǒng)并隨后施加到框架元件的表面以擔(dān)當(dāng)被動(dòng)式偽熱管。

圖7-8解說(shuō)了在包裝用金屬殼中構(gòu)造的多層石墨堆疊。在圖7d中解說(shuō)的一個(gè)實(shí)施例中，包括石墨堆疊700a的包裝組裝件750可具有與上面解說(shuō)的石墨堆疊600類似的結(jié)構(gòu)。此實(shí)施例，多個(gè)層702到708通過(guò)粘合劑712-716接合，隨后堆疊700a被包裝在金屬層或涂覆中。圖7c解說(shuō)了包括堆疊700b的包裝組裝件750的替代實(shí)施例，其中在多個(gè)石墨層之間不使用粘合劑。在圖7c的實(shí)施例中，層702-708和殼材料之間直接接觸確保了熱傳導(dǎo)。

圖7d的實(shí)施例是通過(guò)以下創(chuàng)建的：(1)將第一石墨層成形為施加到框架元件表面的適當(dāng)形狀；(2)將粘合劑施加到所述石墨層中的第一石墨層；隨后是(3)在粘合劑上施加第二石墨層；(4)向石墨層施加均勻壓力；以及(任選地)(5)針對(duì)任何數(shù)量的附加層重復(fù)步驟(1)-(3)。替代地，在向堆疊中的最外層施加均勻壓力前，可針對(duì)任何數(shù)量的層重復(fù)步驟(1)-(3)。在創(chuàng)建堆疊700a之后，將堆疊包裝在金屬殼715中。殼715優(yōu)選地由高導(dǎo)熱性金屬(諸如鈦、銅、錫、鎳、銀、鋁、tiw(90/10，和其它合金)、銅錫合金和上述金屬的合金)制成。殼圍繞熱解石墨堆疊并包圍熱解石墨堆疊，以使得熱解石墨堆疊嵌入在殼內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，殼是密封的，所以沒(méi)有外部代理可穿透以接觸堆疊。殼可通過(guò)金屬沉積技術(shù)施加或通過(guò)機(jī)械操縱前述金屬的可工作形式以包裝堆疊700a來(lái)成形。

圖7c的實(shí)施例是通過(guò)以下創(chuàng)建的：(1)使所選數(shù)量的石墨層以施加到框架元件的適當(dāng)形狀形成在堆疊中；(2)在真空環(huán)境中提供石墨層和涂覆材料；(3)將連續(xù)的石墨層堆疊為堆疊700b；(4)向石墨層施加均勻壓力；以及使用以下之一包裝堆疊中的石墨層：(a)在堆疊上的金屬沉積或(b)對(duì)大小足以圍繞堆疊的金屬板的機(jī)械操縱，隨后繞堆疊700b密封該殼。.

適當(dāng)?shù)氖珜影ū疚挠懻摰娜魏螣峤馐牧?。在堆疊中使用的石墨材料應(yīng)當(dāng)具有其自己的高導(dǎo)熱性平面，該平面垂直于圖7c和7d的附圖的平面取向以使得當(dāng)布置在設(shè)備2中時(shí)，高導(dǎo)熱性平面與熱傳輸?shù)姆较蚱叫械胤胖?遠(yuǎn)離有源電路系統(tǒng)136并朝向鏡腿102的末端)。

圖7a是hmd設(shè)備的俯視圖，以解說(shuō)包裝的石墨層堆疊結(jié)構(gòu)可被并入設(shè)備的框架材料中。并入框架材料也關(guān)于圖8中的設(shè)備2被解說(shuō)。在此實(shí)施例中，殼堆疊(在附圖中被解說(shuō))被模塑到鏡架自身中。圖7e和7f解說(shuō)了將加殼的結(jié)構(gòu)放置到設(shè)備2a的頂部上。

可根據(jù)本技術(shù)教導(dǎo)利用加殼的石墨層堆疊結(jié)構(gòu)的各種配置。結(jié)構(gòu)可具有各種不同的三維形式，這些形式的替代組件可被接合在一起。如圖7d中所解說(shuō)的，兩個(gè)這種結(jié)構(gòu)可以線性方式成形并使用前述粘合、從原生石墨片創(chuàng)建結(jié)構(gòu)等技術(shù)中的任何一種接合在一起。

關(guān)于圖7a和7c，每個(gè)加殼結(jié)構(gòu)可具有根據(jù)該系統(tǒng)的熱管理目標(biāo)定義的長(zhǎng)度l、寬度w和高度h。層堆疊中的相應(yīng)石墨片中的每一個(gè)可被定義且選擇以具有沿第一軸的高導(dǎo)熱率平面和沿第二軸的較低導(dǎo)熱率平面。在一個(gè)實(shí)施例中，平面被選擇以使得高導(dǎo)熱率的軸與長(zhǎng)度對(duì)齊并平行于把加殼堆疊的長(zhǎng)度一分為二的軸。如圖7a中所指示的，長(zhǎng)度比寬度長(zhǎng)數(shù)倍，且高度比寬度小。

圖7e和7f解說(shuō)了定位在hmd2a的外表面上的加殼結(jié)構(gòu)752.在圖7e和7f的圖示中，加殼結(jié)構(gòu)752定位在臂102r1的上表面910上。應(yīng)當(dāng)理解，結(jié)構(gòu)752可在臂的下表面912或側(cè)表面914上提供。此外，圖7e解說(shuō)了在界面753處接合的兩個(gè)加殼結(jié)構(gòu)752。由于對(duì)結(jié)構(gòu)752加殼的金屬的可加工性，相應(yīng)結(jié)構(gòu)的接合可通過(guò)熱學(xué)連結(jié)進(jìn)行，諸如機(jī)械連接、錫焊或焊接相應(yīng)結(jié)構(gòu)752，或通過(guò)將底層石墨層成形為成角度結(jié)構(gòu)并因此使成形的成角度的結(jié)構(gòu)在金屬涂覆中加殼。

要理解，施加石墨層堆疊可與上面討論的納米碳灌輸框架元件組合使用。此外，加殼結(jié)構(gòu)可與上面描述的堆疊600一起使用(單獨(dú)地或與其相組合地)。

加固框架結(jié)構(gòu)

圖9-11解說(shuō)了適于與前述設(shè)備2和2a中的任一者一起使用的替代框架結(jié)構(gòu)。盡管本主題將關(guān)于hmd2a描述，然而應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，類似技術(shù)可與任何類型的框架結(jié)構(gòu)一起使用。

在圖9-11b中，鏡腿102r1和102l1已被成形為包括空洞900、902，由此創(chuàng)建在鏡腿102r1和101l1分別到鏡腿102r2和102l2以及外殼131的接合點(diǎn)附近的拱形部?？斩从行У靥峁┝藢⑼鈿?31耦合至側(cè)臂102l2/102r2的兩個(gè)其它部分的拱形鏡腿結(jié)構(gòu)。空洞900、902提供了可用于向周圍環(huán)境的對(duì)流和輻射熱傳輸?shù)谋砻娣e的增加。從有源電路系統(tǒng)提供并傳輸?shù)界R腿102r1和102l1的任何熱量可更容易被周圍環(huán)境冷卻。在所解說(shuō)的實(shí)施例中，空洞900包括第一側(cè)臂912、第二側(cè)臂914和接合相應(yīng)側(cè)壁的兩個(gè)拱形部916、918。

此外，空洞900、902通過(guò)使用拱形構(gòu)造技術(shù)增加了鏡腿102的長(zhǎng)度。拱形部是純壓縮形式，其將力分解為壓縮應(yīng)力并且進(jìn)而消除拉伸應(yīng)力。給定hmd2/2a的架構(gòu)，在前向部件承載大多數(shù)重量且支撐組件(諸如鏡腿102)穩(wěn)定設(shè)備的情況下，鏡腿組件中的強(qiáng)度與輕量結(jié)構(gòu)的組合是合需的。

盡管空洞被解說(shuō)為僅在元件102r1和102l1中提供，然而要理解，空洞可在鏡腿部102r2和102l2中形成，或在整體鏡腿結(jié)構(gòu)(諸如在hmd設(shè)備2中提供的)中形成。

此外，圖9和10的空洞架構(gòu)可與上面描述的任何前述熱管理技術(shù)一起使用。

特別而言，圖9的設(shè)備的組件可由如上所述的納米碳灌輸材料制造。上面討論的石墨結(jié)構(gòu)中的任一個(gè)或多個(gè)可附連在圖9的結(jié)構(gòu)的表面上或嵌入在圖9的結(jié)構(gòu)中。

圖10a解說(shuō)了使用與上面在圖5a描述的石墨層類似的石墨層與空洞900、902相組合的示例。如其中所解說(shuō)的，石墨層404如在圖5a中被提供，其中部分404r和404l附連到其中具有空洞的元件102r1和102l1。石墨層404r和404l可以是熱解石墨片、文本解說(shuō)的任何石墨堆疊、或石墨烯的層壓層。

圖10b解說(shuō)了沿圖10a中的線b-b的橫截面，示出了臂部分102r1的上表面910、下表面912、第一側(cè)面914和第二側(cè)面916。此外，內(nèi)壁918和912被圖解。還要領(lǐng)會(huì)，一個(gè)或多個(gè)石墨層可被施加到圖10a的結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁918、920。在圖10b中，僅空洞900被圖解，但是應(yīng)當(dāng)理解，可在臂102l和102r兩者上均提供結(jié)構(gòu)752。

圖11a和11b解說(shuō)了使用上述石墨層結(jié)構(gòu)650，其中結(jié)構(gòu)650被包裝在鏡架2a中。結(jié)構(gòu)650熱學(xué)耦合至發(fā)熱元件并且延伸到空洞區(qū)域900、902中(在圖11a和11b中，僅解說(shuō)了空洞902，但是應(yīng)當(dāng)理解，結(jié)構(gòu)650可在臂102l和102r兩者上提供)。

此外，在框架組件上形成的空洞可采用各種形狀。弓形空洞900、902提供了設(shè)備被穿戴者穿戴時(shí)的豎直對(duì)流。這可提供與穿過(guò)空洞和框架元件以及在空洞和框架元件周圍的較冷空氣在上升時(shí)的對(duì)流。然而，空洞可關(guān)于鏡腿102的方向被水平提供。而且，可提供任何數(shù)量和形狀的空洞。例如，可在框架元件中提供多個(gè)環(huán)形或其它形狀的孔。

可在空洞900、902的內(nèi)表面或鏡腿102的外表面上提供附加石墨層。

石墨層、石墨堆疊或加殼的結(jié)構(gòu)中的任意一個(gè)或多個(gè)可通過(guò)圍繞熱學(xué)結(jié)構(gòu)制造框架組件而嵌入在鏡架中。注射模塑過(guò)程嵌入這些結(jié)構(gòu)包括以下步驟：(1)提供注射模塑裝置；(2)將包括框架材料和碳納米球顆粒的工程聚合物彈或粉均勻混合；(3)從步驟(2)獲得混合物并將混合物添加到包括加熱柱體的注射模塑裝置；(4)在高溫下將混合物熔化；(5)將石墨層、多層堆疊或加殼的石墨層堆疊提供到模具腔體中并封閉腔體；(6)將熔化的混合物通過(guò)注射噴嘴注射到封閉的模具腔體中；以及(7)在模具中冷卻熔化的混合物以固體化合需的部件。擠出過(guò)程包括(1)提供擠出模塑設(shè)備；(2)將包括框架材料和碳納米球顆粒的工程聚合物彈或粉末均勻混合；(3)獲得混合物；(4)在高溫下熔化混合物；(4)通過(guò)硬模使熔化的混合物成形以圍繞石墨層、多層堆疊或加殼的石墨層堆疊；以及(5)在模具中冷卻熔化的混合物以固體化合需的部件。

某些實(shí)施例的各方面

本技術(shù)的實(shí)施例包括石墨片的多層堆疊，每個(gè)片具有沿第一軸的高導(dǎo)熱率的平面和沿不同于所述第一軸的第二軸的較低導(dǎo)熱率的平面，所述堆疊具有包括長(zhǎng)度和寬度的三維形狀，其中所述長(zhǎng)度比所述寬度更長(zhǎng)且所述第一軸與所述長(zhǎng)度平行地對(duì)齊，所述多層堆疊具有小于所述寬度的高度；以及散布于所述多層堆疊的每個(gè)片之間的多個(gè)粘合層，每個(gè)粘合層將每個(gè)片熱學(xué)耦合至相應(yīng)的相鄰層。

本技術(shù)的實(shí)施例可進(jìn)一步包括前述實(shí)施例中的任何實(shí)施例，其中所述堆疊包括多個(gè)熱解石墨片。

本技術(shù)的實(shí)施例可進(jìn)一步包括前述實(shí)施例中的任何實(shí)施例，其中所述堆疊的外層被粘合至一結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)包括在鏡架中提供的發(fā)熱組件，所述堆疊熱學(xué)耦合至所述發(fā)熱組件中的至少一個(gè)。

本技術(shù)的實(shí)施例可進(jìn)一步包括前述實(shí)施例中的任何實(shí)施例，其中所述鏡架包括在遠(yuǎn)離所述發(fā)熱組件的方向上延伸的鏡腿，并且所述多層堆疊被連結(jié)至所述鏡腿。

本技術(shù)的實(shí)施例可進(jìn)一步包括前述實(shí)施例中的任何實(shí)施例，其中所述多層堆疊被嵌入在成形為所述鏡架的材料中。

本技術(shù)的實(shí)施例可進(jìn)一步包括前述實(shí)施例中的任何實(shí)施例，其中所述長(zhǎng)度由第一末端和第二末端定義，所述第一末端耦合至所述發(fā)熱組件，所述第二末端從所述發(fā)熱組件向外延伸并且連結(jié)至所述結(jié)構(gòu)的外表面。

本技術(shù)的實(shí)施例包括前述實(shí)施例中的任何實(shí)施例，其中所述堆疊包括多個(gè)石墨片，每個(gè)片使用金屬連結(jié)到相應(yīng)片。

本技術(shù)的實(shí)施例包括前述實(shí)施例中的任何實(shí)施例，其中所述堆疊包括多個(gè)石墨片，每個(gè)片使用粘合劑連結(jié)到相應(yīng)片。

本技術(shù)的實(shí)施例可進(jìn)一步包括在包括電子組件的可穿戴設(shè)備中實(shí)現(xiàn)的前述實(shí)施例中的任何實(shí)施例。這樣的實(shí)施例可包括包括所述電子組件的安裝結(jié)構(gòu)；以及石墨層的堆疊并且所述石墨層的堆疊熱學(xué)耦合至所述電子組件，每個(gè)層具有沿第一軸定向的高導(dǎo)熱率以及沿第二軸定向的較低熱導(dǎo)率的平面，所述堆疊具有包括長(zhǎng)度和寬度的三維形狀，其中所述長(zhǎng)度比所述寬度更長(zhǎng)且所述第一軸與所述長(zhǎng)度平行，所述堆疊具有比所述寬度小的高度，所述堆疊的外層連結(jié)到所述安裝結(jié)構(gòu)的外表面以使得所述長(zhǎng)度從所述電子組件向外延伸。

本技術(shù)的實(shí)施例可進(jìn)一步包括前述實(shí)施例中的任何實(shí)施例，其中所述堆疊包括多個(gè)熱解石墨片。

本技術(shù)的實(shí)施例可進(jìn)一步包括前述實(shí)施例中的任何實(shí)施例，其中所述結(jié)構(gòu)包括在遠(yuǎn)離所述電子組件的方向上延伸的鏡腿，并且所述堆疊被連結(jié)至所述鏡腿。

本技術(shù)的實(shí)施例包括前述實(shí)施例中的任何實(shí)施例，其中所述堆疊包括多個(gè)石墨片，每個(gè)片使用金屬連結(jié)到相應(yīng)片。

本技術(shù)的實(shí)施例包括前述實(shí)施例中的任何實(shí)施例，其中所述堆疊包括多個(gè)石墨片，每個(gè)片使用粘合劑連結(jié)到相應(yīng)片。

本技術(shù)的實(shí)施例可進(jìn)一步包括前述實(shí)施例中的任何實(shí)施例，其中所述安裝結(jié)構(gòu)包括包含多個(gè)碳納米顆粒的材料。

本技術(shù)的實(shí)施例可進(jìn)一步包括在包括在顯示器光學(xué)系統(tǒng)的發(fā)熱電子組件中的頭戴式顯示器中的前述實(shí)施例中的任何實(shí)施例。這樣的實(shí)施例包括：光學(xué)安裝結(jié)構(gòu)，所述光學(xué)安裝結(jié)構(gòu)包括發(fā)熱電子組件，所述安裝結(jié)構(gòu)容納耦合至所述發(fā)熱電子組件的顯示器光學(xué)系統(tǒng)，并且第一和第二鏡腿從所述發(fā)熱電子組件和所述顯示器光學(xué)系統(tǒng)向外延伸，所述鏡腿適配成將所述安裝結(jié)構(gòu)緊固到穿戴者的頭部；以及石墨層的粘合堆疊，所述堆疊熱學(xué)耦合至至少所述發(fā)熱電組件和所述光學(xué)安裝結(jié)構(gòu)，每個(gè)層具有沿第一軸的高熱導(dǎo)率和沿第二軸的較低熱導(dǎo)率的平面，所述堆疊具有包括長(zhǎng)度和寬度的三維形狀，其中所述長(zhǎng)度比所述寬度更長(zhǎng)且所述第一軸與所述長(zhǎng)度平行地對(duì)齊，所述堆疊具有小于所述寬度的高度。

本技術(shù)的實(shí)施例可進(jìn)一步包括前述實(shí)施例中的任何實(shí)施例，其中所述堆疊包括多個(gè)熱解石墨片。

本技術(shù)的實(shí)施例可進(jìn)一步包括前述實(shí)施例中的任何實(shí)施例，其中所述粘合堆疊被嵌入在成形為所述結(jié)構(gòu)的材料中。

本技術(shù)的實(shí)施例可進(jìn)一步包括前述實(shí)施例中的任何實(shí)施例，其中所述長(zhǎng)度由第一末端和第二末端定義，所述第一末端耦合至所述發(fā)熱組件，所述第二末端從所述發(fā)熱組件向外延伸并且連結(jié)至所述結(jié)構(gòu)的外表面。

本技術(shù)的實(shí)施例包括前述實(shí)施例中的任何實(shí)施例，其中所述堆疊包括多個(gè)石墨片，每個(gè)片使用金屬連結(jié)到相應(yīng)片。

本技術(shù)的實(shí)施例包括前述實(shí)施例中的任何實(shí)施例，其中所述堆疊包括多個(gè)石墨片，每個(gè)片使用粘合劑連結(jié)到相應(yīng)片。

盡管用結(jié)構(gòu)特征和/或動(dòng)作專用的語(yǔ)言描述了本主題，但可以理解，所附權(quán)利要求書(shū)中定義的主題不必限于上述具體特征或動(dòng)作。相反，上述特定特征和動(dòng)作是作為實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求書(shū)的示例而公開(kāi)的，并且本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到其他等價(jià)特征和動(dòng)作旨在處于權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)。