专利名称：由拼接的发光屏幕构成的组合屏幕的制作方法
由拼接的发光屏幕构成的组合屏幕
背景技术：
本专利文件涉及显示屏幕、显示设备和系统。大型显示屏幕是多种应用所需要的。由于屏幕技术的多种限制，能够将多个小型 显示屏幕按照阵列的方式进行拼接来构成大型显示屏幕，而不是通过单一的显示屏幕来制 造大型显示屏幕。这种由更小屏幕构成的显示屏幕的实例包括由多个电视机按照二维阵列 堆积而成的电视墙。当在该多个拼接的电视机上显示较大图像时，每个电视机被控制来显 示整个图像的一部分，并且不同的电视机显示整体图像的不同部分。在扫描光束显示系统中，一个或多个光束可以在屏幕上扫描从而在屏幕上形成图 像。所述一个或多个扫描光束能够是从激光器产生的激光，以提供足够的光功率来获得期 望的屏幕显示亮度。在这种显示系统的一些实施中，屏幕是不发光的并通过对一个或多个 扫描光束的光进行反射、漫射或散射而成像的被动式屏幕。在其它的实施中，这种显示系统 的屏幕具有吸收一个或多个扫描光束的光并发出新的成像光的发光材料，并且所述一个或 多个扫描光束的光不直接用于形成观众要看的图像。各种扫描光束显示系统中光束扫描可以通过例如使用一个或多个光束扫描仪来 获得。一些激光显示系统采用具有多个反射面的多边扫描仪来提供水平扫描，并采用例如 使用电流驱动反射镜的垂直扫描镜来提供垂直扫描。在操作中，多边扫描器的一个面扫描 一条水平线，当多边扫描器通过旋转来改变该面的朝向和位置时，下一个面扫描下一个水 平线。通过水平扫描和垂直扫描的互相同步而将图像投影到屏幕上。
发明内容
除了别的以外，本文描述了提供组合显示屏幕的技术和显示设备的示例和实施， 该组合显示屏幕通过基于发光屏幕技术将多个小型屏幕单元放置为使得不依赖于屏幕的 相互朝向而在两个相邻屏幕单元之间实现基本上的无缝过渡而制成。一方面，提供了一种显示设备，其包括包括多个相互靠近设置的显示屏幕单元的 组合显示屏幕，其中两个相邻的显示屏幕单元沿着公共边界相互交接。每个显示屏幕单元 包括主动式图像显示区域，所述图像显示区域包括平行发光条纹，所述平行发光条纹吸收 一个或者多个扫描光束的光以便发出可见光来生成由所述一个或者多个扫描光束所携带 的图像，并且全部延伸到所述显示屏幕单元的每个边缘，使得在两个相邻显示屏幕单元边 界处，一个显示屏幕单元的边缘发光区域的边缘到另一显示屏幕单元的边缘发光区域的边 缘之间的距离相当于或者小于图像像素的尺寸。所述两个相邻显示屏幕单元方向相向，使 得一个显示屏幕单元的平行发光条纹平行于另一显示屏幕单元的平行发光条纹。另一方面，提供了一种显示设备，其包括一种包括两个或者更多显示屏幕单元的 组合屏幕，所述显示屏幕单元被相互临近的设置来形成组合显示表面，所述组合显示表面 的每个位置都具有空间基本上一致的像素区。两个相邻显示屏幕单元的两个相邻并交接的 边缘之间的边界的宽度小于一个像素区域的尺寸。每个显示屏幕单元包括形成像素区域并 发出用来显像的可见光的发光材料，所述可见光在大于70度的立体角上是基本上空间均勻的，并且每个显示屏幕单元的结构使得由一个或者多个相邻屏幕单元构成的任意屏幕单 元之间的任意两个空隙的比例小于1. 3。而在另一方面，提供了一种显示设备，包括显示屏幕单元，相互临近放置而形成 空间基本上均勻的发光像素的基本上相连的显示平面，所述显示平面包括当每个显示屏幕 单元被激发能量激发而显示图像时两个相邻显示屏幕单元之间的边界，每个显示屏幕单元 包括前屏幕层、后屏幕层和位于所述前屏幕层和所述后屏幕层之间的发光材料的发光层， 所述发光材料接收穿过所述后屏幕层的激发能而发出穿过所述前屏幕层形成被显示图像 的可见光；以及一种施加所述激发能量来穿过所述后屏幕层而不经过所述显示屏幕单元附 近任何周边区域的装置。所述发光材料发出的可见光在大于70度的立体角内具有基本上 的空间均勻性。
这些特征和实施以及其它特征和实施在附图具体实施方式
和权利要求中进行了 详细说明。
图1A、1B、2A和2B示出了具有组合显示屏幕的显示系统的实例，所述组合显示屏 幕由多个发光屏幕单元构成。图3示出了具有不同形状和尺寸的屏幕单元的组合显示屏幕的实例。图4示出了用于组合显示屏幕的发光屏幕单元的实例。图5和6示出了构成组合显示屏幕的发光屏幕单元的排列方式的实例。
具体实施例方式许多显示屏幕在显像区域的周围具有一定宽度的框架或者边框。显像区域实现具 有图像像素区或者图像像素元素，所述图像像素区或者图像像素元素的每个均产生图像的 成像元素并且组合产生整个图像。在彩色显示器中，屏幕上的每个图像像素区或者图像像 素元素是基础颜色成像单元，且在一些实施例中可包括分别产生三种不同颜色的三个子像 素元素。每个图像元素区或者图像像素元素在由该图像像素区或者图像像素元素所占据区 域中的一个或者多个主动成像位置发出用于成像的光，并且包括一个或者多个不发光从而 也没有图像的位置，如图像像素区或者图像像素元素外部的周边区域。图像显示屏幕四周 的边框发出用于成像的光，并且不同显示屏幕边框的至少一侧被用于操作显示器的电子器 件所占据。可以通过将这种具有边框的显示屏幕彼此相邻拼接而形成大型显示区域来构成 组合显示屏幕。边框以及两个相邻并交接的显示屏幕单元的边框交接边缘之间的间距在两 个相邻屏幕单元之间形成了公共空隙或者边界，并且这种空隙或者边界不产生图像。两个 相邻并交接的显示屏幕单元的边框交接边缘之间的空间能够包括由于两个屏幕边缘之间 的不良接触或者在每个屏幕的边缘表面存在某种物质而形成的气隙。当空隙或者边界具有 远远大于显示屏幕单元的图像像素尺寸的宽度时，空隙或者边界能够显现为屏幕间的不连 续带，并且在一些系统中显现为由组合显示屏幕显示的图像上的黑色网格线条，所述黑色 网格线条在视觉上将一个显示屏幕单元与其它相邻的显示屏幕单元分离开来。这种屏幕中 的不连续带或者相邻显示屏幕单元之间的黑色网格线条降低了大型组合显示屏幕显示图像的质量，并且当这些显示屏幕单元是显示高清动作或者静止图像的高清屏幕时，图像的 低画质能够显得特别明显。本文所述的技术和显示系统的示例和实施采用发光屏幕技术，通过由施加至屏幕 的能量引起的屏幕发射的通过背板而不经过屏幕边缘的光来形成图像，并且将主动显像区 域或者像素置于屏幕边缘并通过以屏幕间空隙相当于或者小于图像像素尺寸的阵列方式 拼接这种发光屏幕来形成组合屏幕。结果，当观众感知时，两个相邻屏幕单元之间的边界基 本上等同于每个显示屏幕单元的相 邻图像像素之间的不成像区域，并且当组合屏幕用来显 示图像时观众实际上看不到边界。因此，在观众的感知中，组合显示屏幕的成像像素具有基 本或者几乎是空间均勻的外观，而在两个相邻连续屏幕边界处没有感知上的空间不连续感 或者分隔感。图IA和IB示出了具有组合显示屏幕100的显示系统的示例，组合显示屏幕100由 彼此以阵列形式相邻放置的多个显示屏幕单元101而构成。每个屏幕单元101是通过将施 加给屏幕的激发能量转化为发出的可见光如通过吸收激发光来发射彩色可见光的发光屏 幕。发出的可见光对观众形成图像。屏幕101包括多个屏幕层，所述屏幕层的一个或者多 个具有将激发能量转化为构成图像的发出的可见光的发光组件。两个相邻的屏幕单元101 互相相靠并通过不显示图像的屏间边界或者空隙(102H或者102V)分隔。如图所示，沿着 组合显示屏幕100垂直方向的屏间空隙是垂直空隙102V，而沿着组合显示屏幕100水平方 向的屏间空隙是水平空隙102H。在这种示例中，每个屏幕单元101具有平直边缘，因此屏 间边界102V和102H是直线的。在发光屏幕的其它实施中，屏幕单元101可以具有曲线边 界，产生了曲线屏间的空隙102V或者102H。在实施中，屏间空隙102H和102V的宽度被设 置为相当于或者小于显示像素尺寸，因此当组合屏幕被用来向观众显示图像时屏间空隙是 感觉不到的，从而消除了其它组合显示屏幕技术中拼接时显示的在被显示图像上的可见暗 网格线条。显而易见地，施加到屏幕单元101上来发射成像可见光的激发能量通过屏幕101 的后表面被引导到屏幕101上，穿过一个或者多个屏幕层而到达将激发能量转化为发出的 可见光的发光器件。这样，每个屏幕101不需要屏幕101边缘的外围区域来放置边缘电子 器件或者将激发能量传递给屏幕101上发光器件的其它器件。激发能量可以采用各种形 式，如电路施加的电能以及将光学激发能量导向到屏幕的光学模块施加的光能。在将激发 能量引导到发光器件的模式中，屏幕101的边框区域能够或者通过将发光器件放置在屏幕 101的边缘处而去除，或者通过设计为与图像像素的尺寸类似而去除，来适应当组合屏幕用 来显示屏幕时从一个屏幕到另外一个屏幕的“无边界”转变。本文提供的示例采用一个或者多个激发光束形式的光能作为激发能量来对屏幕 101中的发光器件进行光学激发，所述发光器件具有由位于发光条纹之间的不发光条分隔 的平行发光条纹。每个发光条纹能够包括发光材料如含磷材料，所述发光材料或者形成相 邻的条纹或者沿条纹分布在不同区域。一个或者多个激发光束被弓I导到对于一个或者多个 激发光束的光是透明的一个或者多个屏幕层上，并且被控制来对发光条纹中的不同发光区 域进行光学寻址。在这种设计方式中，屏幕101的每个边缘都没有任何成像控制元件。这 种边缘能够维持在屏幕102的整个周边，并且如果需要可以用来支撑发光材料，或者留有 与另一相邻屏幕101的发光材料保持适当间距的非发光边缘区域，以便在跨越两个相邻屏幕101边界的发光区域维持空间连续性。随着发光边缘向屏幕101的任意一边的屏幕边缘 处延伸或者靠近，任意屏幕边缘发光区域以及其最近的显示边缘之间的距离能够非常小并 且在屏幕周边的任意一点都基本上相等在一些实施中，将一个或者多个激发光束引向屏幕101的光学器件和电子器件能 够被置于屏幕101的后面，并封闭于屏幕101的所有边界之内以方便此屏幕与其它屏幕的 拼接。图IB示出了在后激发结构中与图IA中的每个发光显示屏幕101的单元相连的 装置，在所述后激发结构中，光源和观众分别位于显示屏幕101的两个相反侧，即后侧和前 侧。发光模块110被提供用于屏幕101并产生沿两个不同方向(例如水平方向和垂直方 向)在屏幕101上的光栅扫描图案中扫描的一个或者多个扫描光束120。发光模块110位 于屏幕110的后面，并且在示出的例子中尺寸小于屏幕101的周长。发光模块110内部的 光束扫描装置在水平和垂直方向扫描光束120，以便在屏幕101上每次生成一个图像帧。发 光模块110还包括对每个光束120进行调制来携带图像的红绿蓝色的图像通道信息的信号 调制装置。屏幕101在屏幕101的一侧接收一个或者多个扫描光束120的光，并且在屏幕 101的另一侧(即观众侧)输出图像光103。发光模块110可以是具有一个或者多个激光 器的激光模块，所述激光器产生形成一个或者多个光学激发发光屏幕101的扫描光束120 的激光。屏幕101包括发光材料或者荧光材料，在接收到的一个或者多个扫描光束120的 光的光学激发下发出新的光，在朝向观众的方向产生可见图像光103。在这种设计中，图像 光103是由屏幕101的发光材料或者荧光材料发出的波长与一个或者多个扫描光束120的 波长不同的光。通过将发光材料布置在屏幕上的不同区域，能将屏幕101的发光材料布置 以形成发光图像像素，并且每个不同区域都能用作一个发光图像像素或者两个或更多相邻 发光像素。在图IB的示例中，发光材料在屏幕101上在垂直方向形成为平行彩色荧光条纹， 并且两个相邻荧光条纹由发出不同颜色光的不同荧光材料制成。例如，红色荧光体吸收激 光来发出红光，绿色荧光体吸收激光来发出绿光，蓝光荧光体吸收激光来发出绿光。相邻 的三色荧光条纹具有三种不同的颜色。图IB示出了条纹的一种特定空间颜色序列，红绿 蓝。也可以采用其它的颜色序列。激光束120的波长位于彩色荧光体的光吸收带宽之内， 并且通常小于彩色图像的可见蓝光、绿光和红光的波长。作为一种示例，彩色荧光体是吸 收紫外光来产生期望红色、绿色和蓝色光的磷光体。激光模块110能够包括一个或者多 个产生光束120的激光器，如紫外线二极管激光器；在水平和垂直方向扫描光束120以在 屏幕101上一次生成一个图像帧的激光扫描装置；以及使光束120被调制以携带用于红、 绿、蓝色的图像通道信息的信号调制模块。图IB中扫描激光显示系统中的各种特征、模块 和部件的实施例在以下专利申请中进行了说明2006年5月2号提交的、名称为“Display Systems and Devices Having Screens With OpticalFluorescent Materials (具有光 学荧光材料屏幕的显示系统和设备)”的第10/578，038号美国专利申请(美国专利公开 号 US 2008/0291140A1) ；2007 年 2 月 15 号提交的、名称为 “Servo-Assisted Scanning BeamDisplay Systems Using Fluorescent Screens (采用荧光屏的伺服辅助扫描光束显 示系统)”的第 PCT/US2007/004004 号 PCT 专利申请(PCT
发明者罗杰·A·哈贾 申请人:Prysm公司