一種高清晰度超大屏幕顯示系統的製作方法

2023-06-09 18:52:46

專利名稱：一種高清晰度超大屏幕顯示系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種超大屏幕顯示系統，尤指一種由光導纖維製成的高清晰度超大屏幕顯示系統。
但是由於發光二極體矩陣屏的像素點是由單個紅、綠、藍三基色發光二極體組成，所以難於再現信息本身所具有的豐富的圖像層次和色彩。另外，它還存在體積大、耗電高、造價貴、壽命短等一系列的缺點。
而電視牆，由於存在顯示屏幕黑框的分割，從視覺效果上存在著不可克服的缺點，從而不為人們所接受。
另一種適合超大屏幕顯示的系統為導光介質顯示系統，例如中國專利CN1319829A、CN1226119、CN2121704；美國專利US6418267等。此種光介質顯示系統由於採用柔韌性、穩定性、耐候性能好且短距離光傳導損失小的光導纖維、光波導材料等材料，具有結構簡單、造價低、抗幹擾能力強等特點，但還存在畫面不清晰、色彩不連續等問題。使用這類的導光介質顯示系統，其像源與導光介質的耦合均採用微圖像法。由像源發出的信息，以微圖像的形式進入導光介質輸入端，經導光介質傳播到導光介質輸出端，即圖像顯示屏。如圖5、圖6所示，微圖像在導光介質傳播時，經過無數次全反射，其坐標定位會發生明顯的改變，這將導致整幅畫面變得不清晰，色彩的銜接變得不連續，從而破壞了整幅畫面的清晰再現。另外，由於導光介質纖芯的折射率是均一的，由不同入射角進入導光介質的圖像在導光介質中傳播時將經歷不同的光程，模式色散將使得聚焦圖像在導光介質輸出端變得不聚焦，導致清晰的信號源經導光介質傳輸後變得不清晰。
為實現上述目的，本實用新型採取以下設計方案一種高清晰度超大屏幕顯示系統，它由像源設備、導光介質傳輸單元和顯示屏組成，導光介質傳輸單元的輸入端與像源設備連接，其輸出端置於顯示屏上適當位置處，所述的導光介質傳輸單元由排列成矩陣狀的若干導光介質組成；各導光介質的輸入端端面為正方形，輸出端呈倒錐透鏡形；導光介質傳輸單元的輸入端與輸出端導光介質矩陣排列坐標一致。
由於本實用新型採用上述結構，可將像源的信息分解為像素點，然後將每個像素點逐點掃描到導光介質傳輸單元光纖輸入端的每一個光纖端面上，經光纖的傳輸到光纖的輸出端，從而在放大的屏幕上再現該像素點。
本實用新型的優點是圖像層次清晰、色彩鮮明；且結構簡單，維修方便，造價低廉。
所述的導光介質傳輸單元由排列成矩陣狀的若干導光介質組成，矩陣的行數與列數應與像源設備的解析度相同。
各導光介質輸入端21為正方型形態，通過特殊的模具成型，各導光介質通過夾具緊密排列成矩陣，參見圖2。導光介質輸入端入射端面可鍍有增透膜和防反射膜。由於導光介質的輸入端為正方形，所以很容易排列成完美的陣列，不會發生由於輸入端排列不好，所導致的象束點錯位，同時由於正方形可以完全緊密排列，從而避免了導光介質間的縫隙所帶來了入射光損耗。整個矩陣放置在信號源(像源)的焦點處，矩陣中的每一根導光介質與像源1的像素一一對應，保證每點像素的真實反映。
導光介質傳輸單元輸出端的導光介質陣列與輸入端的導光介質陣列排列坐標一致，各導光介質輸出端22端頭設計成倒錐透鏡型形態，參見圖3、圖4所示。設計合理的導光介質出光端頭(倒錐透鏡)，可以得到良好的視角(超過60°的視角)及大面積圖像顯示。
所述的信號源(像源)可以是投影儀、幻燈機、電影機、液晶顯示器、計算機顯示屏、陰極射線管、雷射光源等之一的所選設備。本實施例採取高亮度的投影機為信號源，解析度為1280×1024，將像素點逐點掃描在導光介質(光纖)輸入端，以獲得大面積、高亮度、高清晰度的圖像顯示系統。
所述的導光介質為PMMA塑料、PS塑料、玻璃、石英導光介質之一，導光介質尺寸與焦點處像源的像素尺寸相同。
所述的顯示屏3可以製作成任意形態，比如平面形、半圓形、圓柱形、球形。也可以根據需求和場地的需要，設計成不規則形狀。
本發明的特點在於將信號源(像源)的信息分解為像素點，然後將每個像素點逐點掃描到導光介質輸入端的每一個導光介質端面上，經導光介質的傳輸到導光介質的輸出端，從而在放大的屏幕上再現該像素點。由於作到像素點的一一對應，所以在放大的圖像輸出端可以得到完美圖像的再現。像素點的數量由信號源決定。而由導光介質(如光導纖維)製成的光傳導屏的能量損失是非常小的，同時由其製作的屏本身的物理解析度是可以控制的，完全可以滿足投影機解析度的要求。每根導光介質(如光導纖維)傳輸的都是一個像素的信號，避免了模式色散帶來的缺陷，由此可以很好地對圖像進行完美還原，設計合理的導光介質(如光導纖維)出光端頭可以得到良好的視角及大面積圖像顯示。
本實用新型的工作原理由信號源(投影儀)發出的高亮度圖像信號投射到顯示屏(光導纖維顯示板)的光輸入端面，經過光導纖維束的「幾何放大」，在光導纖維顯示板的光輸出端面呈現大面積顯示，「幾何放大」是依靠光導纖維出光端頭的幾何形狀設計來實現的。由於輸出端為倒錐型，所以由入射端面(通常為輸出端面的1/100的面積)得到100放大的輸出端。圖像電信號通過TFT陣列施加到LCD的每個像素上，R、G、B三個LCD亞像素在不同圖像電的驅動下實現了對光源發出光的調製。經過前方透鏡組的聚焦放大後，實現了投影顯示。調節透鏡的焦距，使焦點處清晰圖像的像素尺寸與導光介質輸入端(如光導纖維)截面尺寸相當，這樣由投影機發出的高亮度。高清晰度的圖像，就可以通過導光介質(如光導纖維)矩陣的傳導實現良好的再現。圖像電信號的TFT陣列技術是早已公知的技術，此處不再詳述。設計光導纖維出光端頭的幾何形狀及像素尺寸，即可實現大面積、高清晰度。高亮度顯示。信號源也可以採用三基色發射管，由電路驅動調製色混合成像素點，後經電路驅動在光纖輸入端的光纖陣列面上逐點掃描。光導纖維的輸出端是倒錐透鏡型，由此端頭出射的光呈散射狀態，不僅對每個像素信號實現了放大作用，同時也改善了顯示中的視角問題。導光介質這一幾何形狀的設計是本發明的主要特色之一。選擇高亮度。短焦距鏡頭的投影機作為像源，其目的是縮短投影機與光導纖維矩陣的距離，同時減少能量損失，但投影機發出光的立體角要滿足導光介質的數值孔徑要求。將整個系統組裝成一個有機的整體，即可實現大面積、高亮度、高清晰度的光導纖維圖像顯示。
權利要求1.一種高清晰度超大屏幕顯示系統，它由像源設備、導光介質傳輸單元和顯示屏組成，導光介質傳輸單元的輸入端與像源設備連接，其輸出端置於顯示屏上適當位置處，其特徵在於所述的導光介質傳輸單元由排列成矩陣狀的若干導光介質組成；各導光介質的輸入端端面為正方形，輸出端端頭呈倒錐透鏡形；導光介質傳輸單元的輸入端與輸出端導光介質矩陣排列坐標一致，導光介質傳輸單元矩陣的行數與列數與像源設備的解析度相同。
2.根據權利要求1所述的高清晰度超大屏幕顯示系統，其特徵在於所述的導光介質傳輸單元輸入端若干導光介質的矩陣通過夾具緊密排列；整個矩陣固定在像源焦點處，矩陣中的每一根導光介質與像源的像素對應。
3.根據權利要求1所述的高清晰度超大屏幕顯示系統，其特徵在於所述的導光介質輸入端入射端面鍍有增透膜和防反射膜。
4.根據權利要求1所述的高清晰度超大屏幕顯示系統，其特徵在於所述的像源設備為投影儀、幻燈機、電影機、液晶顯示器、計算機顯示屏、陰極射線管、雷射光源之一。
5.根據權利要求1所述的高清晰度超大屏幕顯示系統，其特徵在於所述的導光介質為PMMA塑料、PS塑料、玻璃、石英導光介質之一，導光介質尺寸與焦點處像源的像素尺寸相同。
6.根據權利要求1所述的高清晰度超大屏幕顯示系統，其特徵在於所述的顯示屏製作形態為平面、半圓、圓柱、球形之一。
專利摘要本實用新型公開了一種高清晰度超大屏幕顯示系統，它由像源設備、導光介質傳輸單元和顯示屏組成，導光介質傳輸單元的輸入端與像源設備連接，其輸出端置於顯示屏上適當位置處，導光介質傳輸單元由排列成矩陣狀的若干導光介質組成；各導光介質的輸入端端面為正方形，輸出端呈倒錐透鏡形；導光介質傳輸單元的輸入端與輸出端導光介質矩陣排列坐標一致。其可將像源的信息分解為像素點，然後將每個像素點逐點掃描到導光介質傳輸單元光纖輸人端的每一個光纖端面上，經光纖的傳輸到光纖的輸出端，從而在放大的屏幕上再現該像素點。採用本技術方案，可實現大面積、高亮度、高清晰度的超大屏幕顯示，圖像層次清晰、色彩鮮明；且結構簡單，維修方便，造價低廉。
文檔編號G02B27/01GK2602388SQ0323990
公開日2004年2月4日 申請日期2003年3月3日 優先權日2003年3月3日
發明者蔣濤 申請人:北京通元光谷科技有限公司