户外大屏幕显示装置的制作方法

专利名称：户外大屏幕显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及户外广告显示装置，更具体地说，涉及一种分别针对于白天和 夜晚使用的户外大屏幕显示装置。
背景技术：
传统的静止画面广告屏具有造价低廉的优点，但其普通广告屏只能显示单 一固定画面，"三面翻"广告屏只能轮流显示三幅静止画面，广告信息量有限，广告效果欠佳；并且晚上必须借助外加照明才能看得见。还有一种LED高亮 度显示屏实现了高亮度显示，可以昼夜进行动态画面显示，效果比静止画面广 告屏大幅提高。但是其单色屏或双色屏只能进行字符和图形显示，不能进行图 像显示，全彩屏虽能进行图像显示，但成本造价极高，动辄几百万甚至上千万 的造价限制了大部分的应用范围；并且其显示效果欠佳，彩色还原性低于其它 显示方式，尤其是显示分辩率难以达到较高的清晰度，除非显示尺寸足够大， 显示象素足够多，观看距离足够远，但这样成本和造价往往会非常高。发明内容本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种户外 大屏幕显示装置。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种户外大屏幕显示装置，其特征在于，包括用于高环境光照度条件下的自动静态画面切换显示系统 和用于低环境光照度条件下的动态图像显示系统，所述自动静态画面切换显示 系统包括巻绕式喷绘画面切换装置，所述动态图像显示系统包括动态图像显示 屏。在本发明所述的户外大屏幕显示装置中，所述自动静态画面切换显示系统 包括用于实现多幅画面的巻绕切换的设置在所述显示箱内两侧的转轴，用于驱 动所述转轴转动的驱动部，缠绕在所述转轴上在所述转轴的带动下实现多幅画 面巻绕切换的第一画幅，用于检测第一画幅位置的位置传感器，与所述驱动部、 位置传感器相连的系统控制单片机。在本发明所述的户外大屏幕显示装置中，所述自动静态画面切换显示系统 还包括用于对驱动部提供阻尼和制动的阻尼制动器，所述阻尼制动器与所述单 片机相连。在本发明所述的户外大屏幕显示装置中，所述动态图像显示系统包括用于 在所述投影幕上投影产生动态图象的投影箱，用于连接所述投影箱和所述显示 箱的悬臂部，设置在所述第一画幅尾端的第二画幅，所述位置传感器还用于检 测所述第二画幅的位置。在本发明所述的户外大屏幕显示装置中，所述动态图像显示屏为第二画 幅，所述第二画幅为前投影软幕。在本发明所述的户外大屏幕显示装置中，所述动态图像显示屏为设置在所 述显示箱内侧的背投影屏幕，所述第二画幅上设有和所述背投影屏幕配合的透 光窗或透光带。在本发明所述的户外大屏幕显示装置中，所述悬臂部包括与所述显示箱通 过悬臂部旋转机构相连的固定臂和与所述固定臂通过悬臂部伸縮机构相连的伸縮臂、用于控制所述悬臂部动作的动作控制系统，所述固定臂在所述悬臂部 旋转机构的带动下旋转，所述伸縮臂在所述悬臂部伸縮机构带动下进行伸縮， 所述投影箱固定在所述伸縮臂的前端。在本发明所述的户外大屏幕显示装置中，所述悬臂部旋转机构包括驱动电 机、蜗杆、蜗轮，所述悬臂部伸縮机构包括驱动电机、蜗杆、蜗轮、齿轮、设 置于伸縮臂上的齿条，所述动作控制系统包括悬臂部角度传感器、悬臂部长度 传感器、环境光照度传感器、悬臂部旋转驱动电路、悬臂部伸縮驱动电路，以 及连接所述悬臂部角度传感器、悬臂部长度传感器、环境光照度传感器、悬臂 部旋转驱动电路、悬臂部伸縮驱动电路的系统控制单片机。在本发明所述的户外大屏幕显示装置中，所述悬臂部角度传感器、悬臂部 长度传感器为光电式或电磁式，所述环境光照度传感器为光电式。在本发明所述的户外大屏幕显示装置中，所述悬臂部为多个，所述动态图 像显示系统包括多个投影箱、用于对相邻投影箱成像的邻接部分进行边缘融合 图像处理的边缘融合图像处理器，每个投影箱投影在所述投影幕的不同区域共 同形成一个整体的画面，所述第二画幅为背投影屏幕。在本发明所述的户外大屏幕显示装置中，还包括与所述伸縮臂的前端相连 的悬杆，每根所述伸縮臂与悬杆活动连接，所述投影箱固定在所述悬杆上。在本发明所述的户外大屏幕显示装置中，所述悬杆与水平面平行，还包括 与所述悬杆相连的悬条，所述悬条与水平面垂直，所述投影箱与所述悬条相连， 所述投影箱在垂直方向上为一台或多台。在本发明所述的户外大屏幕显示装置中，还包括与所述伸縮臂的前端相连 的悬条，所述悬条与地面垂直，所述投影箱固定在所述悬条上。在本发明所述的户外大屏幕显示装置中，所述动态图像显示系统包括由投影显示单元或由等离子显示器与液晶显示器的平板显示单元组成的组合屏拼 接显示墙、图像分割处理器。在本发明所述的户外大屏幕显示装置中，所述位置传感器为光电式或电磁式。实施本发明的户外大屏幕显示装置，具有以下有益效果由于本发明的户 外大屏幕显示装置针对白天显示和夜晚显示的特点，在白天的高环境光照度采 用低成本喷绘画面，在夜晚充分利用夜晚的低照度条件，采用显示性价比远优于户外LED显示的大屏幕显示技术(前投影、背投影、投影拼接等)提供夜 晚的低成本高画质大幅图像显示，以提供比LED显示屏更高的夜晚显示图像 效果，并大幅度降低系统成本；采用自动检测和控制技术，使针对两种使用条 件的显示状态进行自动识别切换，形成完善的自动广告显示系统；为了大幅提 高广告信息量，改善白天的(喷绘)图像显示效果，设计喷绘画面自动切换系 统，使之可以自动循环播放任意多幅广告画面，大大改善了普通广告屏的单 调效果。


下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中图1是本发明的户外大屏幕显示装置的自动静态画面切换显示系统的第 一种实施方式的俯视图；图2是本发明的户外大屏幕显示装置的自动静态画面切换显示系统的第 一种实施方式的仰视图；图3是本发明的户外大屏幕显示装置的自动静态画面切换显示系统的第 一种实施方式的立体图；图4是本发明的户外大屏幕显示装置的第一种实施方式的夜晚工作状态
的结构示意图5是本发明的户外大屏幕显示装置的第一种实施方式的白天工作状态 的结构示意图6是本发明的户外大屏幕显示装置的第一种实施方式的悬臂部在夜晚
工作状态的内部结构示意图7是本发明的户外大屏幕显示装置的第一种实施方式的悬臂部在白天 工作状态的内部结构示意图8是本发明的户外大屏幕显示装置的二种实施方式在夜晚的工作状态 的侧面结构示意图9是本发明的户外大屏幕显示装置的三种实施方式在夜晚的工作状态 的结构示意图10是本发明的户外大屏幕显示装置的三种实施方式在白天的工作状态 的结构示意图11是本发明的户外大屏幕显示装置的四种实施方式在夜晚的工作状态 的结构示意图12是本发明的户外大屏幕显示装置的四种实施方式在白天的工作状态 的结构示意图13是本发明的户外大屏幕显示装置的五种实施方式在夜晚的工作状态 的结构示意图14是本发明的户外大屏幕显示装置的五种实施方式在白天的工作状态 的结构示意图-,
图15是本发明的户外大屏幕显示装置的六种实施方式在夜晚的工作状态的结构示意图16是本发明的户外大屏幕显示装置的六种实施方式在白天的工作状态 的结构示意图。
具体实施例方式
本发明的户外大屏幕显示装置针对白天显示和夜晚显示的特点，将白天的 高环境光照度和夜晚的低环境光照度两种使用条件分开考虑。针对白天高照度 显示的特点，采用低成本喷绘画面来代替电子图像显示，以回避高照度所必须 的高亮度显示与高显示成本之间的矛盾。为了大幅提高广告信息量，改善白天 的(喷绘)图像显示效果，设计喷绘画面自动切换系统，使之可以自动循环播 放任意多幅广告画面，大大改善普通广告屏的单调效果。充分利用夜晚低照度 条件，采用显示性价比远优于户外LED显示的大屏幕显示技术(前投影、背 投影、投影拼接等)提供夜晚的低成本高画质大幅图像显示，以提供比LED 显示屏更高的夜晚显示图像效果，并大幅度降低系统成本。采用自动检测和控 制技术，使针对两种使用条件的显示状态进行自动识别切换，形成完善的自动 广告显示系统。
本发明的户外大屏幕显示装置针对使用于白天的自动播放功能，设计一个 自动静态画面切换显示系统，针对使用于夜晚低环境光照度条件下设计一个动 态图像显示系统，其中自动静态画面切换显示系统和动态图像显示系统都设置 在显示箱15中。其中自动静态画面切换显示系统包括设置在显示箱15内两侧 的转轴l，转轴1用于实现多幅画面的巻绕切换，用于驱动所述转轴l转动的 驱动部2，缠绕在所述转轴1上在所述转轴1的带动下实现多幅画面巻绕切换 的第一画幅，用于检测第一画幅位置的位置传感器，与所述驱动部2、位置传感器相连的系统控制单片机。在本发明的一种实施方式中，动态图像显示系统
包括用于在所述投影幕上投影产生动态图像的投影箱4，用于连接所述投影箱 和所述显示箱15的悬臂部5，设置在所述第一画幅前端或者尾端的第二画幅， 所述位置传感器还用来检测所述第二画幅的位置。其中第二画幅可以为软性前 投影屏，使动态图像显示系统可以按照前投影方式工作；第二画幅还可以为透 光带或透光窗，再在显示箱15中设置一个硬性背投影屏，当画幅3旋转到透 光带的位置，将硬投影屏露出来显示图像，使动态图像显示系统可以按照背投 影方式工作。
结合图1所示的本发明的户外大屏幕显示装置自动静态画面切换显示系 统的第一种实施方式的俯视图，图2所示的仰视图，图3所示的立体图，描述 本实施例的结构。本实施例的自动静态画面切换显示系统利用电机8通过传动 机构即主动齿轮9和从动齿轮10对两个转轴1进行分时驱动，以提供画面切 换的机械动力，另外在转轴1旁边再设置一个缓冲滚轴12，在转轴1下方再 设置一个阻尼制动轴13以及阻尼制动器14。采用光电或电磁式传感器11对 画幅3 (画幅3包括了第一画幅和第二画幅)的每幅画面的位置进行精确检测， 将其位置误差信号送入单片机，由单片机再通过控制电路对驱动电机8进行控 制，由单片机、电机控制电路、电机8、传感器ll构成-个完整的锁相环路， 以实现每幅喷绘画面的自动精确定位。在单片机软件的控制下，每隔一个设定 的时间间隔使上述锁相环开环，并在单片机的控制下通过巻绕机构对喷绘画面 自动进行快速切换，再使锁相环处于闭环，对新一幅画面进行精确定位；在单 片机软件的控制下，以上过程循环进行，以实现任意多幅拟显示的广告画面的 自动切换显示；同样采用光电或电磁式传感器11对每幅画面进行位置检测， 配合上述控制环路准确的画面定位，同样在单片机软件的控制下，当达到整个第一画幅的尾端时，以相反的顺序再行循环显示多幅广告画面。
如图4所示，为本发明的户外大屏幕显示装置的第一种实施方式的夜晚工 作状态的结构示意图，图5为白天工作状态的结构示意图。在本实施例中，采 用各种大屏幕成像方式中性价比最高的前投影成像设计，显示屏幕采用大尺寸 前投软幕，即第二画幅为软幕，软幕设置在自动巻绕喷绘画幅的前端或尾端， 成为自动巻绕画幅的一部分。将自动静态画面切换显示系统、前投屏幕共同置
于一显示箱15内，并将显示箱15前面设计成透明箱壁，用于透过所显示的图 像。将显示箱15设计成具有防雨功能的密闭结构，最好在前面透明箱壁外侧 设置自动防尘刷(未图示)。再设置一根可伸縮悬臂部5，将高亮度投影机置于 可伸縮悬臂部5端部的投影箱4内，夜晚悬臂部5自动旋转90。，置于屏幕 前方，且与屏幕垂直，悬臂部5长度自动伸至与投射距离相应位置，利用夜晚 的低照度，在屏幕上投射出高质量的活动图像，同时利用夜幕对悬臂部5进行 自动隐藏，使其看起来只是一个大屏幕平板显示器，如图4所示。并将投影箱 4和悬臂部5全部漆成漫射黑色表面，白天图像显示系统不工作时，悬臂部5 收縮并使其与屏幕平行，使从外部看整体形状为一大屏幕平板显示屏，如图5 所示。
如图6所示，为本发明的户外大屏幕显示装置的悬臂部在夜晚工作状态的 内部结构示意图，图7为悬臂部在白天工作状态的内部结构示意图；下面结合 图6、图7描述悬臂部的结构示意图，驱动电机通过悬臂部旋转机构504 (涡 轮涡杆机构实现伸縮悬臂部5的旋转动作)，驱动电机通过悬臂部伸縮机构503 ("涡轮涡杆+齿轮齿条"机构实现悬臂部长度的伸缩动作)。采用光敏器件构 成日光检测器16，采用光电或电磁器件构成悬臂部5角度和长度检测器，并 将检测结果送入单片机，根据控制软件，由单片机通过控制电路控制相应的机，实现日夜状态(即高环境光照度和低环境光照度)的自动识别，悬臂部5
和投影机工作状态的启动，悬臂部5角度和长度的自动控制等操作，在系统控
制软件中引入定时控制功能，以按照设定的时间自动启动和关闭整个设备。在
投影机中内置CF卡和SIM功能模块，或者设计一专用控制盒，在其中设置 CF卡和SIM功能模块，利用CF卡和SIM卡中所存的图像信息循环播放活动 或静止图像，通过更换CF卡或彩信的方式进行所播放图像信息的更新，处于 夜晚的工作状态时，画幅3转动到第二画幅的位置，在本实施例中第二画幅为 软投影屏。
如图8所示，为本发明的户外大屏幕显示装置的二种实施方式在夜晚的工 作状态的侧面结构示意图。在本实施例中，采用各种大屏幕成像方式中性价比 较高的背投影成像设计，成像图像源采用5000流明以上的高亮度投影机，显 示屏幕采用大尺寸背投屏幕，设置在自动巻绕喷绘画幅的内侧，在自动巻绕喷 绘画幅的首端或尾端设置不带喷绘画面的(与显示画面尺寸相当的)透光带或 透光窗(即第二画幅设置为透光带或透光窗)，用于透过投影显示图像，将自 动静态画面切换显示系统、背投屏幕(硬幕)共同置于一显示箱15内，并将 显示箱15前后两面设计成透明箱壁，前面用于透过显示的图像，后面用于透 过由投影机投射的投影光束，将显示箱15设计成具有防雨功能的密闭结构， 最好在前后两面透明箱壁外侧设置自动防尘刷(未图示)。其它设计与前一实 施例相同。
为了满足对更大屏幕图象显示的需求，采用多个投影箱，每个投影箱投影 在所述投影幕的不同区域，采用边缘融合投影成像设计，形成一个整体的画面， 以提高显示画面的水平方向宽度。结合图9所示的第三种实施方式在夜晚的工 作状态的结构示意图，以及图IO所示的第三种实施方式在白天的工作状态的结构示意图，描述第三种实施方式的结构，在本实施例中，成像图像源采用5000流明以上的高亮度投影机以及边缘融合图像处理器，显示屏幕若采用大尺寸背投硬幕，设置在自动巻绕喷绘画幅的内侧，同时在自动巻绕喷绘画幅的 首端或尾端设置不带喷绘画面的(与显示画面尺寸相当的)透光带或透光窗(即 第二画幅设置为透光带或透光窗)，显示屏幕若采用大尺寸背投软幕，设置在画幅3的前端或尾端，成为自动巻绕画幅的一部分，(即第二画幅设置为前投 软幕)，设置由两根可伸縮悬臂部5活动连接一根悬杆6，由悬臂部旋转和伸 縮机构驱动悬臂部旋转和伸縮而实现悬杆6的收放动作，在悬杆6上适当位置 设置投影箱4，由两台以上投影机复合形成边缘融合投影成像系统。如图11所示，为本发明的户外大屏幕显示装置的四种实施方式在夜晚的 工作状态的结构示意图，图12为在白天的结构示意图，在本实施例中，在水 平和垂直方向同时采用边缘融合设计，以大大提高显示画面的屏幕尺寸，在本 实施例中所设置的悬杆6上适当的位置按与悬杆6方向垂直的方向设置若干悬 条7，在悬条7的适当位置设置投影箱4，以形成边缘融合成像所需的投影箱 4阵列，其它设计与实施例三相同。如图13所示，为本发明的户外大屏幕显示装置的五种实施方式在夜晚的 工作状态的结构示意图，图14为在白天的工作状态的结构示意图。在本实施 例中，取消了前一实施例中的悬杆，在悬臂部5的伸縮端设置悬条7，在悬条 7的适当位置设置投影箱4，以形成边缘融合成像所需的投影箱阵列，两个悬 臂部5的旋转方向相反，使系统在休眠状态时，两根悬条7能分别收至显示箱 15的两侧，其它设计与实施例四相同。如图15所示，为本发明的户外大屏幕显示装置的六种实施方式在夜晚的 工作状态的结构示意图，图16为在白天的工作状态的结构示意图。在本实例中，悬臂部5为两个或两个以上，悬臂部5的旋转方向相同，悬条7与悬臂 部5的端部活动连接，使系统在休眠状态时，多根悬条7能分别收至显示箱 15的后侧，其它设计与实施例五相同。本发明的户外大屏幕显示装置，其中投影屏可以采用前屏幕或者后投影屏 幕，对于设有多排投影箱的，采用后投影屏幕的方式，这样不会影响投影效果， 如实施例四至实施例六。对于有单排投影箱的，可以采用前投影的方式，如实 施例一。本发明的户外大屏幕显示装置还可以有其他的实施方式，例如动态图像显 示屏可以采用由投影显示单元或由等离子显示器与液晶显示器的平板显示单 元组成的组合屏拼接显示墙，再加上图像分割处理器。将组合屏拼接显示墙设 置在显示箱15中，第二画幅设置为透光带或者透光窗，在夜晚时，将转轴转 动到第二画幅的位置时，将组合屏拼接显示墙显露出来，进行动态显示。在白 天时，自动静态画面切换显示系统的工作方式与前面的实施例相同。
权利要求
1. 一种户外大屏幕显示装置，其特征在于，包括用于高环境光照度条件下的自动静态画面切换显示系统和用于低环境光照度条件下的动态图像显示系统，所述自动静态画面切换显示系统包括卷绕式喷绘画面切换装置，所述动态图像显示系统包括动态图像显示屏。
2、 根据权利要求1所述的户外大屏幕显示装置，其特征在于，所述自动 静态画面切换显示系统包括显示箱(15)，用于实现多幅画面的巻绕切换的设 置在所述显示箱(15)内两侧的转轴(1)，用于驱动所述转轴(1)转动的驱 动部，缠绕在所述转轴(1)上在所述转轴(1)的带动下实现多幅画面巻绕切 换的第一画幅，用于检测第一画幅位置的位置传感器，与所述驱动部、位置传 感器相连的系统控制单片机。
3、 根据权利要求2所述的户外大屏幕显示装置，其特征在于，所述自动 静态画面切换显示系统还包括用于对驱动部提供阻尼和制动的阻尼制动器(14)，所述阻尼制动器(14)与所述单片机相连。
4、 根据权利要求2所述的户外大屏幕显示装置，其特征在于，所述动态 图像显示系统包括用于在投影幕上投影产生动态图象的投影箱，用于连接所述 投影箱和所述显示箱(15)的悬臂部(5)，设置在所述第一画幅尾端的第二画 幅，所述位置传感器还用于检测所述第二画幅的位置。
5、 根据权利要求4所述的户外大屏幕显示装置，其特征在于，所述动态 图像显示屏为第二画幅，所述第二画幅为前投影软幕。
6、 根据权利要求4所述的户外大屏幕显示装置，其特征在于，所述动态 图像显示屏为设置在所述显示箱(15)内侧的背投影屏幕，所述第二画幅上设有和所述背投影屏幕配合的透光窗或透光带。
7、 根据权利要求4所述的户外大屏幕显示装置，其特征在于，所述悬臂 部(5)包括与所述显示箱(15)通过悬臂部旋转机构(504)相连的固定臂(501 ) 和与所述固定臂(501)通过悬臂部伸縮机构(503)相连的伸縮臂(502)、用 于控制所述悬臂部(5)动作的动作控制系统，所述固定臂(501)在所述悬臂 部旋转机构(504)的带动下旋转，所述伸縮臂(502)在所述悬臂部伸縮机构(503)带动下进行伸縮，所述投影箱(4)固定在所述伸縮臂(502)的前端。
8、 根据权利要求7所述的户外大屏幕显示装置，其特征在于，所述悬臂 部旋转机构(504)包括驱动电机、蜗杆、蜗轮，所述悬臂部伸縮机构(503) 包括驱动电机、蜗杆、蜗轮、齿轮、设置于伸縮臂(502)上的齿条，所述动 作控制系统包括悬臂部角度传感器、悬臂部长度传感器、环境光照度传感器、 悬臂部旋转驱动电路、悬臂部伸縮驱动电路，以及连接所述悬臂部角度传感器、 悬臂部长度传感器、环境光照度传感器、悬臂部旋转驱动电路、悬臂部伸縮驱 动电路的系统控制单片机。
9、 根据权利要求8所述的户外大屏幕显示装置，其特征在于，所述悬臂 部角度传感器、悬臂部长度传感器为光电式或电磁式，所述环境光照度传感器 为光电式。
10、 根据权利要求4所述的户外大屏幕显示装置，其特征在于，所述悬臂 部(5)为多个，所述动态图像显示系统包括多个投影箱(4)、用于对相邻投 影箱(4)成像的邻接部分进行边缘融合图像处理的边缘融合图像处理器，每 个投影箱(4)投影在所述投影幕的不同区域共同形成一个整体的画面，所述 第二画幅为背投影屏幕。
11、 根据权利要求10所述的户外大屏幕显示装置，其特征在于，还包括与所述伸縮臂(502)的前端相连的悬杆(6)，每根所述伸縮臂(502)与悬杆 (6)活动连接，所述投影箱(4)固定在所述悬杆(6)上。
12、 根据权利要求11所述的户外大屏幕显示装置，其特征在于，所述悬 杆(6)与水平面平行，还包括与所述悬杆(6)相连的悬条(7)，所述悬条(7) 与水平面垂直，所述投影箱(4)与所述悬条(7)相连，所述投影箱(4)在 垂直方向上为一台或多台。
13、 根据权利要求10所述的户外大屏幕显示装置，其特征在于，还包括 与所述伸縮臂(502)的前端相连的悬条(7)，所述悬条(7)与地面垂直，所 述投影箱(4)固定在所述悬条(7)上。
14、 根据权利要求1所述的户外大屏幕显示装置，其特征在于，所述动态 图像显示系统包括由投影显示单元或由等离子显示器与液晶显示器的平板显 示单元组成的组合屏拼接显示墙、图像分割处理器。
15、 根据权利要求2所述的户外大屏幕显示装置，其特征在于，所述位置 传感器为光电式或电磁式。
全文摘要
本发明涉及一种户外大屏幕显示装置，包括用于高环境光照度条件下的自动静态画面切换显示系统和用于低环境光照度条件下的动态图像显示系统，所述自动静态画面切换显示系统包括卷绕式喷绘画面切换装置，所述动态图像显示系统包括动态图像显示屏。由于本发明的户外大屏幕显示装置针对白天显示和夜晚显示的特点，在白天的高环境光照度采用低成本喷绘画面，在夜晚充分利用夜晚的低照度条件，使针对两种使用条件的显示状态进行自动识别切换，形成完善的自动广告显示系统。
文档编号G09F11/00GK101241659SQ20071007321
公开日2008年8月13日 申请日期2007年2月5日 优先权日2007年2月5日
发明者曹嘉灿 申请人:曹嘉灿