一种微发光阵列、调整图像像素间隙的方法及投影系统与流程

1.本发明涉及光源，具体而言涉及投影光源。


背景技术：

2.目前的投影系统都是采用照明系统+光调制器+镜头的原理。光调制器一般都是通过单独对每个像素实行开关，实现像素的发光。所用的光调制器主要有：dmd，lcd，lcos三种，其中lcd是通过液晶的偏振选择透过实现像素的开关。dmd与lcos是反射式的通断，通过对入射每个像素光线反射角度的控制，实现像素的开关。
3.在上述三种调制方式中，参与投影的像素点都是被动发光，像素的显示效果的调制均由所述光调制器来实现，光调制器的存在导致投影系统难以小型化，简单化。
4.为此，本发明提供了微发光阵列、投影系统及微发光阵列的制作方法，用于解决现有技术中的问题。


技术实现要素：

5.在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
6.为解决上述技术问题，本发明提供了一种微发光阵列，包括：微发光单元和用于改变像素间隙的偏摆装置；所述微发光阵列由微发光单元以阵列形式排布构成，所述偏摆装置位于所述微发光单元的出光方向上。
7.示例性地，所述微发光阵列还包括遮光板构件，微发光单元的出光依次通过所述遮光板构件和所述偏摆装置。
8.示例性地，所述偏摆装置包括电磁吸附装置，所述电磁吸附装置用于提供驱动力实现偏摆装置的偏摆运动。
9.示例性地，所述偏摆装置包括透光板构件，所述电磁吸附装置与所述透光板构件连接，通过控制电路不断改变电流方向实现开、合运动，从而实现透光板构件的偏摆运动。
10.示例性地，所述偏摆装置包括透光板构件，所述电磁吸附装置与所述透光板构件连接，通过控制电路不断改变电流方向实现开、合运动，从而实现透光板构件的偏摆运动。
11.示例性地，所述偏摆装置为单方向偏摆装置或双方向偏摆装置。
12.示例性地，所述透光板构件包括平面玻璃板。示例性地，所述遮光板对应于所述微发光单元之间的位置为不透光部分或消光部分。
13.示例性地，所述遮光板对应于所述微发光单元部分位置或全部位置为透光部分。
14.示例性地，所述遮光板的透光区域为矩形或正方形，且透光区域不大于微发光单元区域，所述微发光单元区域指微发光单元在所述遮光板位置有光照射的区域。
15.示例性地，所述遮光板背向所述微发光单元侧为消光设置。
16.示例性地，所述微发光单元构成的微发光阵列具有至少一行和/或至少一列，所述
微发光阵列的行间距相等和/或列间距相等。
17.本发明还提供一种调整微发光阵列所显示的图像像素间隙的方法，包括上述任意一种微发光阵列，所述通过所述偏摆装置后的微发光阵列所显示的图像的像素之间的像素间隙取决于所述透光板的厚度、折射率和/或倾斜角度。
18.示例性地，s≈d*θ*(n-1)/n，式中：s为像素位移，d为透光板的厚度，n为透光板的折射率，θ为透光板的倾斜角度；
19.根据像素间隙调整选择透光板的厚度、透光板的折射率和/或透光板的倾斜角度，使得s≥像素间隙。
20.本发明还提供一种投影系统，包括上述任意一种微发光阵列。
21.根据本发明的微发光阵列、调整微发光阵列所显示的图像像素间隙的方法以及投影系统，通过偏摆装置对像素的偏摆使得投影画面的观感得到了极大的改善，并扩大了微发光阵列的结构选择的灵活度，避免出现因为间隙控制导致的各种结构问题，降低装置的设计复杂性，方便芯片的散热，增加使用的寿命。
附图说明
22.本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。
23.附图中：
24.图1为现有技术中的投影系统的结构示意图；
25.图2为根据本发明的一个实施例的投影系统的结构示意图；
26.图3为根据本发明的一个实施例的微发光阵列的结构示意图；
27.图4为根据本发明的两个微发光阵列的结构对比示意图；
28.图5为根据本发明的一个实施例的微发光阵列结构示意图；
29.图6为根据本发明的一个实施例的微发光阵列结构示意图；
30.图7为根据本发明的一个实施例的像素位移的示意图；
31.图8为根据本发明的一个实施例的偏摆装置的示意图；
32.图9为根据本发明的一个实施例的偏摆装置的摆动方向示意图；
33.图10为根据本发明的一个实施例的像素填补后的示意图；
34.图11为根据本发明的另一个实施例的微发光阵列结构示意图；
35.图12为根据本发明的再一个实施例的微发光阵列结构示意图；
36.图13为根据本发明的再一个实施例的像素填补后的示意图。
具体实施方式
37.在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
38.为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的描述，以说明本发明的微发光阵列和投影系统。显然，本发明的施行并不限于垃圾处理领域的技术人员所熟习的特殊
细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
39.应予以注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施例，而非意图限制根据本发明的示例性实施例。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。
40.现在，将参照附图更详细地描述根据本发明的示例性实施例。然而，这些示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本发明的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施例的构思充分传达给本领域普通技术人员。在附图中，为了清楚起见，夸大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的元件，因而将省略对它们的描述。
41.图1为现有技术中的投影系统的结构示意图。如图1所示，采用照明系统+光调制器+镜头的原理。
42.光源发出的光通过匀光棒后，进入照明系统，而后经过光调制器的调制进入镜头，实现投影，将最终的图像投影到屏幕上。其中，光调制器一般都是通过单独对每个像素实行开关，实现像素的发光。所用的光调制器主要有：dmd，lcd，lcos三种，其中lcd是通过液晶的偏振选择透过实现像素的开关。dmd与lcos是反射式的通断，通过对入射每个像素光线反射角度的控制，实现像素的开关。
43.图2为根据本发明的一个实施例的投影系统的结构示意图。如图2所示，采用微发光阵列+镜头的模式。
44.随着led的小型化发展，微米级的mled可以应用到投影中。其主要的原理是通过镜头直接对小间距、小面积的led阵列面进行投影，形成成像。将原来的照明系统+光调制器+镜头的模式，直接改为：微发光阵列+镜头的模式。
45.其中，微发光阵列直接作为光源，通过镜头，将图像投影到屏幕上。微发光阵列出射的光无需通过光调制器的调制，即可实现图像的投影，因此，可以获得小型化、简单化的投影系统，解决了图1所示的投影系统中的技术问题。
46.然而，微发光阵列+镜头的模式中，各个微led之间存在间隙，为了防止像素之间的干扰而采用的挡光隔离结构或是为改变微led出光分布而设置的整形光学阵列，上述挡光隔离结构或是整形光学阵列都会导致各像素发光点之间的间隙增加，影响投影画面的观感。
47.图3为根据本发明的一个实施例的微发光阵列的结构示意图。如图3所示，各个像素之间黑色的线条表示像素之间的无效区域，白色部分为有效像素发光区域。黑色部分主要是隔离结构或是整形阵列透镜之间的间隙，这些无效区域造成画面有限像素的面积变小。因此，导致个像素发光点的之间的间隙增加，影响了投影画面的观感。
48.图4为根据本发明的两个微发光阵列的结构对比示意图。
49.图4中左侧图为图3所使用的微发光阵列器件的结构图，由于结构上的原因，像素之间存在间隙，图中的深黑色部分为间隙，该间隙是为了防止像素之间的干扰而设置，因此无法做到非常小。其中，白色部分为有效像素的大小，填色的小方块示意发光材料。图4中右
侧图为本发明一个实施例的微发光阵列器件的结构图，可以看出，相比左侧所示出的微发光器件，发光像素之间的间隙更大。
50.图5为根据本发明的一个实施例的微发光阵列结构示意图。
51.图5中左侧图为图4中右侧图所示的微发光阵列，如图5中左侧图所示，微发光阵列器件的有效像素大小为d*d，像素之间的间隙l＝d,h＝d，像素之间的间隙要比图4中左侧图所示的微发光阵列的间隙增大很多。图5中右侧图为微发光阵列器件上方的遮光板，黑色部分为不透光部分或是消光部分，示例性地，可以选择为消光黑色材料，白色部分为孔或是透光区域，其间隙与像素大小与左图相一致。
52.示例性地，所述遮光板对应于所述原始间隙的位置为不透光部分或消光部分。
53.示例性地，所述遮光板对应于所述微发光单元的部分位置或全部位置为透光部分。其中，当所述遮光板对应于所述微发光单元的全部位置为透光部分时，透光部分与微发光单元完全对应，二者大小相等，此时，微发光电源发出的全部光都能通过遮光板出射；当所述遮光板对应于所述微发光单元的部分位置为透光部分时，透光部分比微发光单元小，此时，微发光电源发出的部分光都能通过遮光板的透光部分出射，部分光被遮光板遮挡而无法出射，此时，遮光板的开口尺寸了决定了微发光单元的发光尺寸。
54.图6为根据本发明的一个实施例的微发光阵列结构示意图。
55.图6示出了图5中两幅图叠加后的微发光阵列结构示意图，根据图6所示出的微发光阵列结构，其整体的效果就是所有的像素间隔一个像素的距离放置。
56.在图6所示的实施例中，利用平面玻璃对光线的位移作用，使得像素位移，实现像素的一变多。位移的像素用来填补微发光阵列器件的间隙。再搭配像素上方的遮光板，实现零间隙的像素显示。即本发明一个实施例的目的就是改变mled显示技术中像素之间存在间隙的问题。
57.为了理解图6所示的实施例如何解决上述问题，请参考图7至图10的示意图来描述其具体推理关系。
58.图7为根据本发明的一个实施例的像素位移的示意图。如图7所示，由光的折射定律可知，光线斜入射到平板玻璃时，出射光线与入射光线方向相同，但是位置水平位移了s，s的大小与玻璃的厚度d、折射率n及倾斜的角度θ有关，当θ<20
°
时，s≈d*θ*(n-1)/n。
59.平板玻璃对于像素的位移作用如图7所示，比如，光源发出的光为入射光，通过与光轴倾斜的平板玻璃后，其出射位置发生了平移，出射方向没有改变，示例性地，将图6中有效像素输出的信号模拟为其中黑色间隙所输出的信号。
60.具体的模拟过程，可以结合图8所示的装置来说明。
61.图8为根据本发明的一个实施例的偏摆装置的示意图。如图8所示，其中，偏摆装置包括：平面玻璃1，玻璃固定支架2，旋转轴3，固定座4，吸附装置5。
62.工作时，通过电路控制吸附装置5的电流方向，利用电流的磁效应实现磁极的变化，在与吸附装置5对应的位置上，玻璃固定支架2上，存在磁性材料，配合吸附装置5实现吸附运动。图8示出了偏摆装置在一个方向的偏摆动作，其摆动方向如其中的箭头所示。
63.图9为根据本发明的一个实施例的偏摆装置的摆动方向示意图。如图9所示，对于某些实施方式，偏摆装置在使用时能够实现两个单方向的偏摆。其偏摆方向如图9中的箭头所示。
64.利用上述的原理，在微发光阵列器件前面增加一个偏摆装置，示例性地，该偏摆装置为在两个垂直方向(像素所分布的两个垂直方向)可以偏摆的平面玻璃器件，实现像素特定位置的位移。
65.图10为根据本发明的一个实施例的像素填补后的示意图。
66.调整偏摆装置中玻璃的厚度、折射率和偏摆角度，可以实现1个像素准确的偏移到3个不同的位置，填补实际像素之间的间隙。图10中所示的阴影部分为像素偏移后的像素位置，白色部分为像素未产生偏移时，投影的像素位置。示例性地，白色像素1被偏移后产生2，5，9三个像素，例如，通过偏摆装置的水平摆动使得像素1产生像素5，通过偏摆装置的垂直摆动使得像素1产生像素2，通过偏摆装置的水平和垂直同时摆动产生像素9。
67.如图10所示，其中白色部分为实际的像素(未产生偏移的像素)，灰色阴影的像素为位移后的像素。像素位移以后的整体效果是，像素增加为原来的4倍，同时像素之间可以做到无缝隙或缝隙可以控制到很小。
68.由于像素增加了3倍，为了能够完整的显示画面的信息，每个像素需要在一帧画面的时间内，完成4个像素点信息的显示，即实际每帧的时间是输入时间的四分之一。这里可以利用已有的图像处理软件，将每帧的画面分成四帧快速的显示。
69.由于对一个实际像素在时域上做了分割，使得其能够完成4个像素的显示，因此，显示的像素间隙可以做到非常小，零甚至是负数，投影画面的观感得到了极大的改善，因此，可以扩大微发光阵列的结构选择的灵活度，微阵列的间隙可以做大，满足mled的隔离、微整形光学器件的设置，避免出现因为间隙控制导致的各种结构问题，在一个实施方式中，微发光器件的像素只有实际需要像素的四分之一，降低mled的设计复杂性，方便芯片的散热，增加使用的寿命。
70.根据如图7至图10所提供的一种微发光阵列，包括：微发光单元和偏摆装置；所述微发光阵列由所述微发光单元以阵列形式排布构成，所述微发光单元之间具有原始间隙，所述偏摆装置位于所述微发光阵列的光线出光方向上，其中，通过所述偏摆装置后的微发光阵列所显示的图像的像素之间的像素间隙小于所述原始间隙。
71.示例性的，通过所述偏摆装置后的微发光阵列所显示的图像的像素之间的像素间隙为负数时，偏移后的像素之间出现了重叠。
72.通过偏摆装置对像素的偏摆使得投影画面的观感得到了极大的改善，并扩大了微发光阵列的结构选择的灵活度，避免出现因为间隙控制导致的各种结构问题，降低装置的设计复杂性，方便芯片的散热，增加使用的寿命。
73.图11为根据本发明的另一个实施例的微发光阵列结构示意图。
74.如图11所示，微发光阵列中的l，h都可以设置的小于d，因此，将图8和图9所示的偏摆装置应用于图11所示的微发光阵列时，由于像素增加了3倍，为了能够完整的显示画面的信息，每个像素需要在一帧画面的时间内，完成4个像素点信息的显示，即实际每帧的时间是输入时间的四分之一。这里可以利用已有的图像处理软件，将每帧的画面分成四帧快速的显示。
75.且在该实施方式中，偏移后的像素小于未偏移的像素，因此，偏移的距离可以相对较小，此时，对于偏摆装置的偏摆速度以及偏摆角度的要求可以适当放宽。
76.由于对一个实际像素在时域上做了分割，使得其能够完成4个像素的显示，因此，
显示的像素间隙可以为负数，因此，图11所示的实施方式中的投影画面的观感得到了极大的改善，因此，可以扩大微发光阵列的结构选择的灵活度，微阵列的间隙可以做大，满足mled的隔离、微整形光学器件的设置，避免出现因为间隙控制导致的各种结构问题，在一个实施方式中，微发光器件的像素只有实际需要像素的四分之一，甚至更小，如此可以降低mled的设计复杂性，方便芯片的散热，增加使用的寿命。并且，其最终输出画面中的像素之间重叠，产生更加细腻的显示效果。
77.图12为根据本发明的再一个实施例的微发光阵列结构示意图。
78.图12中左侧图为微发光阵列，如图5中左侧图所示，微发光阵列器件的像素在其中一个方向密集排布，例如竖直方向，在另外一个方向隔一个像素或是一个多像素的距离放置，例如水平方向。图12中右侧图为微发光阵列器件上方的遮光板，黑色部分为不透光部分或是消光部分，示例性地，可以选择为消光黑色材料，白色部分为孔或是透光区域，其间隙与像素大小与左图相一致。
79.示例性地，所述遮光板对应于所述原始间隙的位置为不透光部分或消光部分。
80.示例性地，所述遮光板对应于所述微发光单元的部分位置或全部位置为透光部分。其中，当所述遮光板对应于所述微发光单元的全部位置为透光部分时，透光部分与微发光单元完全对应，二者大小相等，此时，微发光电源发出的全部光都能通过遮光板出射；当所述遮光板对应于所述微发光单元的部分位置为透光部分时，透光部分比微发光单元小，此时，微发光电源发出的部分光都能通过遮光板的透光部分出射，部分光被遮光板遮挡而无法出射，此时，遮光板的开口尺寸了决定了微发光单元的发光尺寸。
81.如图12所示，其中一个方向密集排布，另外一个方向隔一个像素或是一个多像素的距离放置，在该实施方式中，可以设置偏摆装置，该偏摆装置在一个方向上偏摆位移，平板玻璃单方向的偏摆后，像素位移一个像素的距离。
82.其中白色部分为实际的像素，灰色阴影的像素为位移后的像素。像素位移以后的整体效果是，像素增加为原来的2倍，同时像素之间无缝隙或缝隙可以控制到很小。
83.图13为根据本发明的再一个实施例的像素填补后的示意图。
84.调整偏摆装置中玻璃的厚度、折射率和偏摆角度，可以实现1个像素准确的偏移到2个不同的位置，填补实际像素之间的间隙。图13中所示的阴影部分为像素偏移后的像素位置，白色部分为像素未产生偏移时，投影的像素位置。示例性地，白色像素1被偏移后产生又一个像素，例如，通过偏摆装置的水平摆动使得像素1产生像素5，通过偏摆装置的垂直摆动或水平摆动使得像素1产生像素5。
85.由于像素增加了1倍，为了能够完整的显示画面的信息，每个像素需要在一帧画面的时间内，完成2个像素点信息的显示，即实际每帧的时间是输入时间的二分之一。这里可以利用已有的图像处理软件，将每帧的画面分成两帧快速的显示。
86.由于对一个实际像素在时域上做了分割，使得其能够完成2个像素的显示，因此，显示的像素间隙可以做到非常小，零甚至是负数，投影画面的观感得到了极大的改善，因此，可以扩大微发光阵列的结构选择的灵活度，微阵列的间隙可以做大，满足mled的隔离、微整形光学器件的设置，避免出现因为间隙控制导致的各种结构问题，在一个实施方式中，微发光器件的像素只有实际需要像素的二分之一，甚至更小，以降低mled的设计复杂性，方便芯片的散热，增加使用的寿命。
87.根据如图12所提供的一种微发光阵列，包括：微发光单元和偏摆装置；所述微发光阵列由所述微发光单元以阵列形式排布构成，所述微发光单元之间具有原始间隙，所述偏摆装置位于所述微发光阵列的光线出光方向上，其中，通过所述偏摆装置后的微发光阵列所显示的图像的像素之间的像素间隙小于所述原始间隙。
88.示例性地，通过所述偏摆装置后的微发光阵列所显示的图像的像素之间的像素间隙为零，偏移后的像素紧密连接，没有空白区域，实现优良的显示效果。
89.示例性的，通过所述偏摆装置后的微发光阵列所显示的图像的像素之间的像素间隙为负数时，偏移后的像素具有一定的重叠，保证满屏显示，为优良显示提供了充足的余量，保证优良显示效果的充分实现。
90.本发明还提供一种微发光阵列的制作方法，所述方法包括：根据所述微发光阵列的结构确定遮光板结构，所述微发光阵列包括微发光单元，所述遮光板对应于所述微发光单元之间的位置为不透光部分或消光部分；根据所述遮光板结构确定偏摆装置的结构，利用偏摆装置对通过所述偏摆装置后的微发光阵列所显示的图像的像素来填充原始图像的像素之间的原始间隙；其中，微发光单元对应通过所述偏摆装置后的微发光阵列所显示的图像上的至少两个像素。
91.示例性地，根据所述遮光板结构确定偏摆装置的结构，包括根据所述遮光板结构确定偏摆装置中的平面玻璃板的厚度、折射率和/或倾斜角度。
92.一旦确定了所需要摆动的距离，即可以对平面玻璃板的厚度、折射率和/或倾斜角度进行优化，从而获得较优的参数，保证偏摆装置结构简单并且运行稳定。
93.示例性地，根据所述微发光阵列的结构确定遮光板结构，包括根据微发光阵列中微发光单元的大小以及微发光单元之间的间隙，确定遮光板结构使得微发光阵列经过所述遮光板后，形成明暗相间的阵列分布，所述明暗相间指所述遮光板透光部分与不透光部分/消光部分相间排布。
94.微发光单元本身可以呈矩形、正方形或圆形，当微发光单元应用于微发光阵列时，考虑到人眼的习惯，通常通过遮光板结构将其调整为矩形结构，而本发明考虑到微发光阵列显示图像的像素之间的间隙所造成的显示效果问题，将微发光单元发出的光通过遮光板进行整调整，使得微发光阵列通过遮光板后形成明暗相间的微发光阵列，明区与暗区交替排列，从而有利于后续对暗区位置进行显示，使得所显示图像上没有暗区存在，优化显示效果。
95.示例性地，明区的尺寸可以大于暗区，此时，微发光单元对应于一个明区和一个暗区，那么此时明区像素与暗区像素产生重叠，从而使得显示的图像更加平滑，效果也更好。
96.示例性地，暗区的尺寸可以大于明区，此时，通过设置偏摆装置，可以使一个微发光单元对应两个以上的像素，而所述两个以上的像素将所述暗区填满，因而使得显示的图像更加平滑，效果也更好。
97.示例性地，所述遮光板结构为等行间隔和/或等列间隔排列。其中，等间隔排列包括等行距排列和/或等列距排列。
98.基于前文的描述，本发明还提供一种微发光阵列的制作方法，所述方法包括：根据所述微发光阵列的结构确定遮光板结构，所述微发光阵列包括微发光单元，所述遮光板对应于所述微发光单元之间的位置为不透光部分或消光部分；根据所述遮光板结构确定偏摆
装置的结构，利用偏摆装置对通过所述偏摆装置后的微发光阵列所显示的图像的像素来填充原始图像的像素之间的原始间隙；其中，微发光单元对应通过所述偏摆装置后的微发光阵列所显示的图像上的至少两个像素。
99.示例性地，微发光阵列中的微发光单元对应通过所述偏摆装置后的微发光阵列所显示的图像上的四个像素，所述四个像素在四帧中对应一个画面进行显示。
100.示例性地，所述遮光板结构为等行间隔和/或等列间隔排列。
101.示例性地，根据所述微发光阵列的结构确定遮光板结构，包括根据微发光阵列中微发光单元的大小以及微发光单元之间的间隙，确定遮光板结构使得微发光阵列经过所述遮光板后，形成明暗相间的阵列分布，所述明暗相间指所述遮光板透光部分与不透光部分/消光部分相间排布。
102.示例性地，根据所述遮光板确定偏摆装置的结构，包括根据所述遮光板结构确定偏摆装置中的平面玻璃板的厚度、折射率和/或倾斜角度。
103.综上所述，根据本发明的微发光阵列、调整图像像素间隙的方法及投影系统，通过偏摆装置对像素的偏摆使得投影画面的观感得到了极大的改善，并扩大了微发光阵列的结构选择的灵活度，避免出现因为间隙控制导致的各种结构问题，降低装置的设计复杂性，方便芯片的散热，增加使用的寿命。
104.本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。