專利名稱：一種高清晰度超大屏幕顯示系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種超大屏幕顯示系統(tǒng)，尤指一種由光導(dǎo)纖維制成的高清晰度超大屏幕顯示系統(tǒng)。
但是由于發(fā)光二極管矩陣屏的像素點是由單個紅、綠、藍(lán)三基色發(fā)光二極管組成，所以難于再現(xiàn)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。
而電視墻，由于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(tǒng)為導(dǎo)光介質(zhì)顯示系統(tǒng)，例如中國專利CN1319829A、CN1226119、CN2121704；美國專利US6418267等。此種光介質(zhì)顯示系統(tǒng)由于采用柔韌性、穩(wěn)定性、耐候性能好且短距離光傳導(dǎo)損失小的光導(dǎo)纖維、光波導(dǎo)材料等材料，具有結(jié)構(gòu)簡單、造價低、抗干擾能力強(qiáng)等特點，但還存在畫面不清晰、色彩不連續(xù)等問題。使用這類的導(dǎo)光介質(zhì)顯示系統(tǒng)，其像源與導(dǎo)光介質(zhì)的耦合均采用微圖像法。由像源發(fā)出的信息，以微圖像的形式進(jìn)入導(dǎo)光介質(zhì)輸入端，經(jīng)導(dǎo)光介質(zhì)傳播到導(dǎo)光介質(zhì)輸出端，即圖像顯示屏。如圖5、圖6所示，微圖像在導(dǎo)光介質(zhì)傳播時，經(jīng)過無數(shù)次全反射，其坐標(biāo)定位會發(fā)生明顯的改變，這將導(dǎo)致整幅畫面變得不清晰，色彩的銜接變得不連續(xù)，從而破壞了整幅畫面的清晰再現(xiàn)。另外，由于導(dǎo)光介質(zhì)纖芯的折射率是均一的，由不同入射角進(jìn)入導(dǎo)光介質(zhì)的圖像在導(dǎo)光介質(zhì)中傳播時將經(jīng)歷不同的光程，模式色散將使得聚焦圖像在導(dǎo)光介質(zhì)輸出端變得不聚焦，導(dǎo)致清晰的信號源經(jīng)導(dǎo)光介質(zhì)傳輸后變得不清晰。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下設(shè)計方案一種高清晰度超大屏幕顯示系統(tǒng)，它由像源設(shè)備、導(dǎo)光介質(zhì)傳輸單元和顯示屏組成，導(dǎo)光介質(zhì)傳輸單元的輸入端與像源設(shè)備連接，其輸出端置于顯示屏上適當(dāng)位置處，所述的導(dǎo)光介質(zhì)傳輸單元由排列成矩陣狀的若干導(dǎo)光介質(zhì)組成；各導(dǎo)光介質(zhì)的輸入端端面為正方形，輸出端呈倒錐透鏡形；導(dǎo)光介質(zhì)傳輸單元的輸入端與輸出端導(dǎo)光介質(zhì)矩陣排列坐標(biāo)一致。
由于本實用新型采用上述結(jié)構(gòu)，可將像源的信息分解為像素點，然后將每個像素點逐點掃描到導(dǎo)光介質(zhì)傳輸單元光纖輸入端的每一個光纖端面上，經(jīng)光纖的傳輸?shù)焦饫w的輸出端，從而在放大的屏幕上再現(xiàn)該像素點。
本實用新型的優(yōu)點是圖像層次清晰、色彩鮮明；且結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，造價低廉。
所述的導(dǎo)光介質(zhì)傳輸單元由排列成矩陣狀的若干導(dǎo)光介質(zhì)組成，矩陣的行數(shù)與列數(shù)應(yīng)與像源設(shè)備的分辨率相同。
各導(dǎo)光介質(zhì)輸入端21為正方型形態(tài)，通過特殊的模具成型，各導(dǎo)光介質(zhì)通過夾具緊密排列成矩陣，參見圖2。導(dǎo)光介質(zhì)輸入端入射端面可鍍有增透膜和防反射膜。由于導(dǎo)光介質(zhì)的輸入端為正方形，所以很容易排列成完美的陣列，不會發(fā)生由于輸入端排列不好，所導(dǎo)致的象束點錯位，同時由于正方形可以完全緊密排列，從而避免了導(dǎo)光介質(zhì)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(dǎo)光介質(zhì)與像源1的像素一一對應(yīng)，保證每點像素的真實反映。
導(dǎo)光介質(zhì)傳輸單元輸出端的導(dǎo)光介質(zhì)陣列與輸入端的導(dǎo)光介質(zhì)陣列排列坐標(biāo)一致，各導(dǎo)光介質(zhì)輸出端22端頭設(shè)計成倒錐透鏡型形態(tài)，參見圖3、圖4所示。設(shè)計合理的導(dǎo)光介質(zhì)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(jī)、電影機(jī)、液晶顯示器、計算機(jī)顯示屏、陰極射線管、激光光源等之一的所選設(shè)備。本實施例采取高亮度的投影機(jī)為信號源，分辨率為1280×1024，將像素點逐點掃描在導(dǎo)光介質(zhì)(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(tǒng)。
所述的導(dǎo)光介質(zhì)為PMMA塑料、PS塑料、玻璃、石英導(dǎo)光介質(zhì)之一，導(dǎo)光介質(zhì)尺寸與焦點處像源的像素尺寸相同。
所述的顯示屏3可以制作成任意形態(tài)，比如平面形、半圓形、圓柱形、球形。也可以根據(jù)需求和場地的需要，設(shè)計成不規(guī)則形狀。
本發(fā)明的特點在于將信號源(像源)的信息分解為像素點，然后將每個像素點逐點掃描到導(dǎo)光介質(zhì)輸入端的每一個導(dǎo)光介質(zhì)端面上，經(jīng)導(dǎo)光介質(zhì)的傳輸?shù)綄?dǎo)光介質(zhì)的輸出端，從而在放大的屏幕上再現(xiàn)該像素點。由于作到像素點的一一對應(yīng)，所以在放大的圖像輸出端可以得到完美圖像的再現(xiàn)。像素點的數(shù)量由信號源決定。而由導(dǎo)光介質(zhì)(如光導(dǎo)纖維)制成的光傳導(dǎo)屏的能量損失是非常小的，同時由其制作的屏本身的物理分辨率是可以控制的，完全可以滿足投影機(jī)分辨率的要求。每根導(dǎo)光介質(zhì)(如光導(dǎo)纖維)傳輸?shù)亩际且粋€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(jìn)行完美還原，設(shè)計合理的導(dǎo)光介質(zhì)(如光導(dǎo)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(fā)出的高亮度圖像信號投射到顯示屏(光導(dǎo)纖維顯示板)的光輸入端面，經(jīng)過光導(dǎo)纖維束的“幾何放大”，在光導(dǎo)纖維顯示板的光輸出端面呈現(xiàn)大面積顯示，“幾何放大”是依靠光導(dǎo)纖維出光端頭的幾何形狀設(shè)計來實現(xiàn)的。由于輸出端為倒錐型，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(qū)動下實現(xiàn)了對光源發(fā)出光的調(diào)制。經(jīng)過前方透鏡組的聚焦放大后，實現(xiàn)了投影顯示。調(diào)節(jié)透鏡的焦距，使焦點處清晰圖像的像素尺寸與導(dǎo)光介質(zhì)輸入端(如光導(dǎo)纖維)截面尺寸相當(dāng)，這樣由投影機(jī)發(fā)出的高亮度。高清晰度的圖像，就可以通過導(dǎo)光介質(zhì)(如光導(dǎo)纖維)矩陣的傳導(dǎo)實現(xiàn)良好的再現(xiàn)。圖像電信號的TFT陣列技術(shù)是早已公知的技術(shù)，此處不再詳述。設(shè)計光導(dǎo)纖維出光端頭的幾何形狀及像素尺寸，即可實現(xiàn)大面積、高清晰度。高亮度顯示。信號源也可以采用三基色發(fā)射管，由電路驅(qū)動調(diào)制色混合成像素點，后經(jīng)電路驅(qū)動在光纖輸入端的光纖陣列面上逐點掃描。光導(dǎo)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(tài)，不僅對每個像素信號實現(xiàn)了放大作用，同時也改善了顯示中的視角問題。導(dǎo)光介質(zhì)這一幾何形狀的設(shè)計是本發(fā)明的主要特色之一。選擇高亮度。短焦距鏡頭的投影機(jī)作為像源，其目的是縮短投影機(jī)與光導(dǎo)纖維矩陣的距離，同時減少能量損失，但投影機(jī)發(fā)出光的立體角要滿足導(dǎo)光介質(zhì)的數(shù)值孔徑要求。將整個系統(tǒng)組裝成一個有機(jī)的整體，即可實現(xiàn)大面積、高亮度、高清晰度的光導(dǎo)纖維圖像顯示。
權(quán)利要求1.一種高清晰度超大屏幕顯示系統(tǒng)，它由像源設(shè)備、導(dǎo)光介質(zhì)傳輸單元和顯示屏組成，導(dǎo)光介質(zhì)傳輸單元的輸入端與像源設(shè)備連接，其輸出端置于顯示屏上適當(dāng)位置處，其特征在于所述的導(dǎo)光介質(zhì)傳輸單元由排列成矩陣狀的若干導(dǎo)光介質(zhì)組成；各導(dǎo)光介質(zhì)的輸入端端面為正方形，輸出端端頭呈倒錐透鏡形；導(dǎo)光介質(zhì)傳輸單元的輸入端與輸出端導(dǎo)光介質(zhì)矩陣排列坐標(biāo)一致，導(dǎo)光介質(zhì)傳輸單元矩陣的行數(shù)與列數(shù)與像源設(shè)備的分辨率相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高清晰度超大屏幕顯示系統(tǒng)，其特征在于所述的導(dǎo)光介質(zhì)傳輸單元輸入端若干導(dǎo)光介質(zhì)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(dǎo)光介質(zhì)與像源的像素對應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高清晰度超大屏幕顯示系統(tǒng)，其特征在于所述的導(dǎo)光介質(zhì)輸入端入射端面鍍有增透膜和防反射膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高清晰度超大屏幕顯示系統(tǒng)，其特征在于所述的像源設(shè)備為投影儀、幻燈機(jī)、電影機(jī)、液晶顯示器、計算機(jī)顯示屏、陰極射線管、激光光源之一。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高清晰度超大屏幕顯示系統(tǒng)，其特征在于所述的導(dǎo)光介質(zhì)為PMMA塑料、PS塑料、玻璃、石英導(dǎo)光介質(zhì)之一，導(dǎo)光介質(zhì)尺寸與焦點處像源的像素尺寸相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高清晰度超大屏幕顯示系統(tǒng)，其特征在于所述的顯示屏制作形態(tài)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(tǒng)，它由像源設(shè)備、導(dǎo)光介質(zhì)傳輸單元和顯示屏組成，導(dǎo)光介質(zhì)傳輸單元的輸入端與像源設(shè)備連接，其輸出端置于顯示屏上適當(dāng)位置處，導(dǎo)光介質(zhì)傳輸單元由排列成矩陣狀的若干導(dǎo)光介質(zhì)組成；各導(dǎo)光介質(zhì)的輸入端端面為正方形，輸出端呈倒錐透鏡形；導(dǎo)光介質(zhì)傳輸單元的輸入端與輸出端導(dǎo)光介質(zhì)矩陣排列坐標(biāo)一致。其可將像源的信息分解為像素點，然后將每個像素點逐點掃描到導(dǎo)光介質(zhì)傳輸單元光纖輸人端的每一個光纖端面上，經(jīng)光纖的傳輸?shù)焦饫w的輸出端，從而在放大的屏幕上再現(xiàn)該像素點。采用本技術(shù)方案，可實現(xiàn)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(jié)構(gòu)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(yōu)先權(quán)日2003年3月3日
發(fā)明者蔣濤 申請人:北京通元光谷科技有限公司