平面顯示板構成的球形顯示屏和球面顯示屏的製作方法

2024-03-22 18:16:05

平面顯示板構成的球形顯示屏和球面顯示屏的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種平面顯示板構成的球形顯示屏，由六塊相鄰拼接的、角頂點都在同一球面上的四邊形類球面屏組成，四邊形類球面屏安裝有n×m塊裝有點陣顯示元件的曲邊或直邊的四邊形平面顯示板，四邊形平面顯示板的兩個角端點在四邊形類球面屏的球面上，按壓另外兩個角端點使其處於同一球面。按需要切割平面顯示板構成的球形顯示屏的一部分可以形成球面顯示屏。本實用新型結構簡單地實現了用平面的點陣顯示板構造球形顯示屏，並且使其接近球形的程度和相鄰拼接縫隙的大小跟經濟性互相兼顧；按本實用新型設計的四邊形平面顯示板形狀相同的較多，適合批量製造和維護替換。
【專利說明】平面顯示板構成的球形顯示屏和球面顯示屏
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種點陣顯示屏結構，尤其涉及一種平面顯示板構成的球形顯示屏和平面顯示板構成的球面顯示屏的結構。
【背景技術】
[0002]點陣顯示屏例如LED顯示屏已廣泛應用。典型的點陣顯示屏呈矩形平面結構。目前市場對球形和球面的點陣顯示屏有需求。如何用平面的點陣顯示屏構造儘量接近球形或球面的點陣顯示屏並且結構簡單、製造和維護容易，是技術人員竭力解決的問題。
[0003]專利文獻CN202487092U公開了一種LED360。球面顯示屏，在球形骨架表面上設有若干LED模組拼接組成的形狀和大小相同的弧面顯示屏，所有弧面顯示屏構成一個圓球屏。由於LED模組通常是平面的，由其組成弧面顯示屏和圓球顯示屏會碰到如何提高逼近球形的相似程度和減少模組相鄰拼接縫隙的問題，但該文獻沒有涉及和解決這些問題。
實用新型內容
[0004]本實用新型要解決的技術問題是提供一種結構簡單、容易製造並接近球形程度可控和相鄰拼接縫隙可控的球形點陣顯示屏和球面點陣顯示屏。
[0005]為了解決上述技術問題，本實用新型的一個技術方案是提供了一種平面顯示板構成的球形顯示屏，其特徵在於:由6塊相鄰拼接的、角頂點都在同一球面上的四邊形類球面屏組成；四邊形類球面屏安裝有nXm塊裝有點陣顯示元件的、相鄰拼接的四邊形平面顯示板，η和m分別為對四邊形類球面屏的兩組對邊實施分割的數目；四邊形平面顯示板的兩個角端點在四邊形類球面屏的球面上，按壓另外兩個角端點使其處於同一球面上，所有四邊形平面顯示板相鄰的角端點緊密相接。
[0006]優選地，沿所述四邊形平面顯示板互相拼接的邊，設置與所述四邊形類球面屏所在的球面相適應的安裝梁，安裝梁互相拼接構成四邊形類球面屏的安裝架；在安裝梁互相拼接處設置連接件以安裝四邊形平面顯示板並使其角端點處於四邊形類球面屏所在的球面；裝有點陣顯示元件的四邊形平面顯示板安裝於安裝架較遠球心的外側，組成外球面屏，或者安裝於安裝架較近球心的內側，組成內球面屏。
[0007]優選地，所述四邊形平面顯示板上所裝的點陣顯示元件按間距分布接近均勻。
[0008]優選地,所述點陣顯示元件為LED燈。
[0009]本實用新型的另一個技術方案是提供了一種平面顯示板構成的球面顯示屏，其特徵在於:為上述的平面顯示板構成的球形顯示屏的一部分。
[0010]本實用新型的有益效果是:接近球形或球面的點陣顯示屏由四邊形類球面屏組成，每個四邊形類球面屏由四邊形平面顯示板組成，結構簡單；按本實用新型設計的點陣顯示屏與球形或球面的相似度較高，四邊形平面顯示板形狀相同的較多，適合批量製造和維護替換；適當選取對四邊形類球面屏的四條曲邊在球面上實施分割的數目η和m以及是否等分，能使點陣顯示屏接近球形或球面的程度和相鄰拼接縫隙大小跟經濟性互相兼顧。【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為正方體及外接圓球面示意圖；
[0012]圖2為本實施例的圓球形顯示屏的結構示意圖；
[0013]圖3為本實施例的圓球形顯示屏的組成示意圖；
[0014]圖4為本實施例的四邊形類球面屏實施8等分後的曲面示意圖；
[0015]圖5為本實施例的空間四邊形示意圖；
[0016]圖6為本實施例的四邊形圓柱面示意圖；
[0017]圖7為本實施例的四分之一四邊形類球面屏上的圓柱面示意圖；
[0018]圖8為本實施例的平面顯示板示意圖；
[0019]圖9為本實施例的四分之一四邊形類球面屏上的曲邊四邊形平面顯示板的示意圖；
[0020]圖10為本實施例的四邊形類球面屏的安裝架結構示意圖；
[0021]圖11為四邊形球面屏上的顯示元件點陣示意圖；
[0022]圖12為長方體及外接橢球面示意圖。
[0023]附圖標記說明
[0024]1-四邊形類球面屏；2_四邊形平面顯示板；3_點陣顯示元件；4_安裝梁；5_安裝架；6_連接件。
【具體實施方式】
[0025]為使本實用新型更明顯易懂，茲以優選的平面顯示板構成的圓球形顯示屏實施例，並配合附圖作詳細說明如下。應注意，以下實施例是提供給本領域普通技術人員來實現和使用本實用新型的，但並非用以限定本實用新型，任何不脫離本實用新型的精神和範圍所作的修改，仍包括在本實用新型的專利保護範圍內。本實用新型的保護範圍以權利要求書所界定的創新性特徵的最大範圍為準。
[0026]圖1為正方體及外接圓球面示意圖。請參見圖1，正方體有6個面，8個頂點。作正方體的外接圓球面，分別將所有相鄰兩個頂點在該球面上以最短弧長連線，可以得到6塊四邊形球面，它們相鄰緊密拼接，頂點都在同一球面上。請參見圖2，圖2是本實施例提供的一種圓球形顯示屏的結構示意圖，可以看出，上下各I塊四邊形球面組成整個球面的上部分I及下部分III，中間4塊四邊形球面組成整個球面的中間部分II。(為了便於理解，圖2中球面的中間部分II與上部分I及下部分III相接處的安裝梁4有重複。)
[0027]與圖2類似，圖3是本實施例提供的一種平面顯示板構成的圓球形顯示屏的組成示意圖，整個球形屏由6塊形狀相同並且邊沿弧長相等的、相鄰拼接的、頂點都在同一球面上的、裝有點陣顯示元件3的四邊形類球面屏I組成，其中各I塊組成球形顯示屏的上、下部分，另外4塊組成球形顯示屏的中間部分；四邊形類球面屏I的任一角頂點分別與其它2塊四邊形類球面屏I的一個角頂點相接。為了看清組成結構，圖3中只畫了 I塊由曲邊四邊形平面顯示板2構成的四邊形類球面屏I。四邊形類球面屏I所在的或所接近的球面就是圖2中的四邊形球面。四邊形類球面屏I可以用一塊四邊形平面顯示板2承擔，但這樣構成的球面屏，如同正方體，與球面差距大。因此，應該使四邊形類球面屏I除了 4個角頂點在同一球面上，其屏表面還應有多點在同一球面上。四邊形類球面屏I的屏表面在同一球面上的點越多，四邊形類球面屏I就越接近球面。四邊形類球面屏I可以用多塊平面顯示板(例如圖3中的8X8塊曲邊四邊形平面顯示板2)製作成接近球面的形狀，只要使所有相鄰拼接的平面顯示板的角端點落在四邊形類球面屏I的同一球面上並相鄰緊密相接，即四邊形類球面屏I所在的球面是所有平面顯示板角端點的外接球面。
[0028]如何用多塊平面顯示板製作四邊形類球面屏I ? 一般地，可以對四邊形類球面屏I的兩組對邊分別實施η段和m段分割，並分別將其相對分割點在四邊形類球面屏I所在球面上以最短曲線連接，這樣就使四邊形類球面屏I所在球面分割成了 nXm塊曲面。為了使平面顯示板構成的球形顯示屏適合工業化製造，還應該使組成其屏面的四邊形平面顯示板2儘可能多地尺寸形狀相同。如何在四邊形類球面屏I上構造角端點都在其同一球面上的、尺寸形狀相同較多的四邊形平面顯示板2呢？對於本實施例圓球形顯示屏而言，不妨對四邊形類球面屏I的四條弧邊分別實施η等分，並分別將其相對分割點在四邊形類球面屏I所在球面上以最短弧長連接，這樣就使四邊形類球面屏I所在球面分割成了 η2塊曲面。請參見圖4，圖4為對本實施例四邊形類球面屏I弧邊實施8等分後形成的8X8塊曲面的示意圖。顯然，這64塊曲面由4組相同曲面組成，每組有16塊形狀大小不同的曲面，因此這64塊曲面相似的較多，適合批量製造和維護替換。
[0029]如何用平面顯示板取代這些曲面並使其角端點都在四邊形類球面屏I的球面上並相鄰緊密相接呢？下面列舉出一種實施方法。
[0030]請繼續參見圖4。對本實施例四邊形類球面屏I弧邊實施8等分形成64塊曲面後，取其中一塊曲面AKWE。曲面上的四個角端點A、K、W、E，用直線連接這四點，得到四邊形AKWE，因A、K、W、E四點不在同一平面上，所以四邊形AKWE是個空間四邊形。圖5是空間四邊形示意圖，參見圖 5。連接對角線AW和EK，這兩條線段不在同一平面上，因此並不相交，這兩條線在空間上是有高度差的，設為h。假設圓球直徑為2m，這兩條線垂直距離h約為
5.17mm,即AW比EK高約5.17mm。顯然，如果簡單地用平面四邊形替代曲面AKWE是做不到四個角端點都在四邊形類球面屏I的球面上的，必須做些技術處理。作基準平面β通過直線AW，且平行於直線ΕΚ，將EK投影到β平面得到Ε』K』。這樣Ε』K』與AW相交於U點，將Ε、Κ點經過U點作圓弧ΕΚ。用三維CAD軟體以圓弧EK為掃描截面並以直線AW為掃描軌跡作出弧面，即圓弧EK沿直線AW拉伸出圓柱面，再將曲面AKWE以球體質心(本實施例為球心)為焦點投影到圓柱面上進行剪切，得到四邊形圓柱面AKWE。請參見圖6，圖6是四邊形圓柱面示意圖，該圓柱面的A、W兩個角端點在圓柱的高度方向上，Ε、Κ兩個角端點在圓柱的圓周方向上。同理畫出剩下的所有四邊形類球面屏I上分割的圓柱面，請參見圖7，圖7是四分之一四邊形類球面屏I上圓柱面示意圖。請繼續參見圖5和圖6，以U點為基準點，β面為基準平面，將四邊形圓柱面AKWE展開在β平面上，這樣就得到了平面顯示板2的平面圖。請參見圖8，圖8是平面顯示板示意圖，它通常是一個曲邊四邊形，曲邊稍朝周邊外凸，雖然曲率不明顯。如果容忍平面顯示板2相鄰拼接有一尖橄欖形狹縫以換取生產方便，平面顯示板2也可以選用直邊四邊形。本實施例選用曲邊四邊形。該平面顯示板的A、W兩個角端點本來就在四邊形類球面屏I的球面上，而該平面顯示板的E、K兩個角端點是四邊形圓柱面AKWE在平面上展開得到的，因此按壓E、K兩個角端點安裝於四邊形類球面屏I的球面上，該平面顯示板變形類似於圓柱面，能使其與其他曲邊四邊形平面顯示板2相鄰的角端點緊密相接，也使其與其他曲邊四邊形平面顯示板2相鄰拼接縫隙小。因此，按本實用新型設計的點陣顯示屏與球形或球面的相似度較高。請參見圖9，圖9是四分之一四邊形類球面屏I上曲邊四邊形平面顯示板2的示意圖，圖中曲邊四邊形平面顯示板2的兩個角端點還未經按壓安裝固定。
[0031]簡言之，用四邊形平面在球外表面上取代四邊形曲面，首先設定四邊形曲面的一對對角端點在曲面上不動，然後用圓柱面替代曲面再展開在平面上，獲得想要的平面四邊形，曲邊或者直邊的四邊形。類似地，此方法也可以用於用四邊形平面在球內表面上取代四邊形曲面。作為等同的選擇，也可以設定四邊形曲面的同邊的角端點在曲面上不動，用圓柱面替代曲面再展開在平面上，獲得想要的平面四邊形。
[0032]請繼續參見圖5，考慮到曲邊四邊形平面顯示板2的硬度，按壓E、K兩個角端點的行程不能太大。同樣面積下，曲邊四邊形平面顯示板2如果接近正方形，其按壓安裝行程就較小。顯然，對四邊形類球面屏I的兩組對邊分別實施η段和m段分割，η和m值越大並適當搭配使分割的四邊形平面顯示板2邊長差別趨小，則四邊形類球面屏I表面在同一球面上的點就越多，四邊形類球面屏I就越接近球面，並且按壓安裝四邊形平面顯示板2兩個角端點的行程和與其他板相鄰拼接縫隙就越小，但四邊形平面顯示板2的尺寸形狀種類增多，成本增加。適當選取η和m，能使類球面屏接近球形或球面的程度(類似於圓滑度)、平面顯示板的硬度適應性和相鄰拼接縫隙跟經濟性互相兼顧。
[0033]圖10是本實施例四邊形類球面屏I的安裝架結構示意圖。請參見圖10。安裝梁4可以按與四邊形類球面屏I所在球面相適應的曲率設計成弧形的梁，沿曲邊四邊形平面顯示板2相鄰拼接的邊安排設置，安裝梁4互相拼接構成四邊形類球面屏I的安裝架5。安裝梁4在曲邊四邊形平面顯示板2的角端點處互相鑲嵌拼接，再用連接件6在拼接處加固。連接件6或安裝梁4都可以用來固定曲邊四邊形平面顯示板2，並設計控制尺寸使其安裝固定後的角端點處於四邊形類球面屏I所在的球面。根據上述曲邊四邊形平面顯示板2的設計說明，安裝曲邊四邊形平面顯示板2時，可以先安裝固定其兩個角端點，再按壓安裝固定另外兩個角端點。將6塊這樣的四邊形類球面屏I的安裝架按其所在球面互相拼接就可以構成本實施例圓球形顯示屏的安裝架。
[0034]四邊形平面顯示板2安裝於安裝架5較遠於球心的外側，其外表面安裝點陣顯示元件3，這樣可以供人在球外觀看顯示屏。
[0035]點陣顯示元件3也可以安裝在四邊形平面顯示板2朝球心的一面上。此時可以將連接件6設置於安裝梁4靠近球心的內側，並且在連接件6或安裝梁4上安裝四邊形平面顯示板2，就可以供人在球內觀看顯示屏。
[0036]圖11為四邊形球面屏上的顯示元件點陣示意圖，請參見圖11。顯然，四邊形類球面屏周邊部分長度短於中間部分長度，如果在周邊部分和中間部分布置同樣多的點陣顯示元件，則周邊部分的點陣顯示元件的間距小，中間部分的點陣顯示元件的間距大，於是，靠近四邊形球面屏中心部分發光點陣較疏，周邊部分較密，反映在觀感上，中心部分將較暗，周邊部分將較亮。如果要避免這種效果，使四邊形球面屏各部分發光儘量均勻，可以根據四邊形球面屏的曲面在發光點陣間距上的影響規律，或者簡單地應用比例規則，使用中間部分插入增加或周邊部分抽取減少發光點的方法，使四邊形平面顯示板2上所裝的點陣顯示元件3按間距分布接近均勻(由於是一個一個增減發光點而無法很均勻)，這樣，由其組成的四邊形類球面屏I的發光觀感也將接近均勻。
[0037]本實施例安裝的點陣顯示元件3是LED燈，能發出包括但不限於紅、綠、藍和白光。
[0038]請再次參見圖3。如果不需要製造整個球形的顯示屏，只需製造一個球面的顯示屏，例如形如半個圓球的球面屏，則只要對整個球形的顯示屏按所需形狀分割，以此來設計製造所需的球面顯示屏。也就是說，按本實施例的球形顯示屏的設計思路來設計製造部分而非整個球形顯示屏，並妥善處理周邊結構框，就可以實現製造所需的球面顯示屏。
[0039]如果要建造一個橢球形的顯示屏或橢球面顯示屏，可以應用與上述說明類似的方法。圖12為長方體及外接橢球面示意圖。請參見圖12。與圓球面類似，分別將長方體所有相鄰兩個頂點在該球面上以最短曲線連線，可以得到6塊四邊形球面，它們相鄰緊密拼接，頂點都在同一球面上。即，橢球形的顯示屏可以由6塊相鄰拼接的、頂點都在同一球面上的四邊形類球面屏組成。四邊形類球面屏安裝有nXm塊裝有點陣顯示元件的曲邊或直邊的四邊形平面顯示板，η和m分別為對所述四邊形類球面屏的兩組對邊實施分割的數目，並且不一定必須等分分割。圖12給出了 8X8等分時四分之一類球面屏上四邊形平面顯示板的示意圖。η和m數目和是否等分的選取，主要考慮類球面屏接近球形或球面的程度和經濟性互相兼顧，以及控制四邊形平面顯示板的形狀尺寸以在按壓安裝其角端點時避免顯示板變形過大。當然，橢球形顯示屏兩端的四邊形類球面屏和中間的形狀不相同，其η和m分割數目和是否等分的選取也可以不相同。在此基礎上，應用類似上述製作圓球屏的方法，就可以設計製造出橢球形的顯示屏或橢球面顯示屏。
[0040]如果要建造一個蛋球形的顯示屏或蛋球面顯示屏，也可以應用與上述說明類似的方法。將一個四方錐體切去尖頂後形成一個四方錐臺體，作其外接球面，將四方錐臺體所有相鄰兩個頂點在該球面上以最短曲線連線，可以得到6塊四邊形球面。在此基礎上，應用類似上述的方法，就可以設計製造出蛋球形的顯示屏或蛋球面顯示屏。
[0041]顯然，本實用新型實施的球形或球面點陣顯示屏由四邊形類球面屏組成，每個四邊形類球面屏由nXm塊曲邊或直邊的四邊形平面顯示板組成，結構簡單地實現了用平面的點陣顯示板構造接近球形或球面程度可控、相鄰拼接縫隙可控的點陣顯示屏；並且，按本實用新型設計的點陣顯示屏與球形或球面的相似度較高，四邊形平面顯示板形狀相同的較多，適合批量製造和維護替換。
【權利要求】
1.一種平面顯示板構成的球形顯示屏，其特徵在於:由6塊相鄰拼接的、角頂點都在同一球面上的四邊形類球面屏(I)組成；四邊形類球面屏(I)安裝有nXm塊裝有點陣顯示元件(3)的、相鄰拼接的四邊形平面顯示板(2)，η和m分別為對四邊形類球面屏(I)的兩組對邊實施分割的數目；四邊形平面顯示板(2)的兩個角端點在四邊形類球面屏(I)的球面上，按壓另外兩個角端點使其處於同一球面上，所有四邊形平面顯示板(2)相鄰的角端點緊密相接。
2.如權利要求1所述的平面顯示板構成的球形顯示屏，其特徵在於:沿所述四邊形平面顯示板(2)互相拼接的邊，設置與所述四邊形類球面屏(I)所在的球面相適應的安裝梁(4)，安裝梁(4)互相拼接構成四邊形類球面屏(I)的安裝架(5);在安裝梁(4)互相拼接處設置連接件(6)以安裝四邊形平面顯示板(2)並使其角端點處於四邊形類球面屏(I)所在的球面；裝有點陣顯示元件(3)的四邊形平面顯示板(2)安裝於安裝架(5)較遠球心的外側，組成外球面屏，或者安裝於安裝架(5)較近球心的內側，組成內球面屏。
3.如權利要求2所述的平面顯示板構成的球形顯示屏，其特徵在於:所述四邊形平面顯示板(2)上所裝的點陣顯示元件(3)按間距分布接近均勻。
4.如權利要求1至3任一項所述的平面顯示板構成的球形顯示屏，其特徵在於:所述點陣顯示元件(3)為LED燈。
5.一種平面顯示板構成的球面顯示屏，其特徵在於:為如權利要求1至4任一項所述的平面顯示板構成的球形顯示屏的一部分。
【文檔編號】G09F9/33GK203799601SQ201420158078
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年4月2日 優先權日:2014年4月2日
【發明者】潘尚法, 彭宇, 張磊 申請人:上海大晨顯示技術有限公司