专利名称：一种高清晰度超大屏幕显示系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种超大屏幕显示系统，尤指一种由光导纤维制成的高清晰度超大屏幕显示系统。
但是由于发光二极管矩阵屏的像素点是由单个红、绿、蓝三基色发光二极管组成，所以难于再现信息本身所具有的丰富的图像层次和色彩。另外，它还存在体积大、耗电高、造价贵、寿命短等一系列的缺点。
而电视墙，由于存在显示屏幕黑框的分割，从视觉效果上存在着不可克服的缺点，从而不为人们所接受。
另一种适合超大屏幕显示的系统为导光介质显示系统，例如中国专利CN1319829A、CN1226119、CN2121704；美国专利US6418267等。此种光介质显示系统由于采用柔韧性、稳定性、耐候性能好且短距离光传导损失小的光导纤维、光波导材料等材料，具有结构简单、造价低、抗干扰能力强等特点，但还存在画面不清晰、色彩不连续等问题。使用这类的导光介质显示系统，其像源与导光介质的耦合均采用微图像法。由像源发出的信息，以微图像的形式进入导光介质输入端，经导光介质传播到导光介质输出端，即图像显示屏。如图5、图6所示，微图像在导光介质传播时，经过无数次全反射，其坐标定位会发生明显的改变，这将导致整幅画面变得不清晰，色彩的衔接变得不连续，从而破坏了整幅画面的清晰再现。另外，由于导光介质纤芯的折射率是均一的，由不同入射角进入导光介质的图像在导光介质中传播时将经历不同的光程，模式色散将使得聚焦图像在导光介质输出端变得不聚焦，导致清晰的信号源经导光介质传输后变得不清晰。
为实现上述目的，本实用新型采取以下设计方案一种高清晰度超大屏幕显示系统，它由像源设备、导光介质传输单元和显示屏组成，导光介质传输单元的输入端与像源设备连接，其输出端置于显示屏上适当位置处，所述的导光介质传输单元由排列成矩阵状的若干导光介质组成；各导光介质的输入端端面为正方形，输出端呈倒锥透镜形；导光介质传输单元的输入端与输出端导光介质矩阵排列坐标一致。
由于本实用新型采用上述结构，可将像源的信息分解为像素点，然后将每个像素点逐点扫描到导光介质传输单元光纤输入端的每一个光纤端面上，经光纤的传输到光纤的输出端，从而在放大的屏幕上再现该像素点。
本实用新型的优点是图像层次清晰、色彩鲜明；且结构简单，维修方便，造价低廉。
所述的导光介质传输单元由排列成矩阵状的若干导光介质组成，矩阵的行数与列数应与像源设备的分辨率相同。
各导光介质输入端21为正方型形态，通过特殊的模具成型，各导光介质通过夹具紧密排列成矩阵，参见图2。导光介质输入端入射端面可镀有增透膜和防反射膜。由于导光介质的输入端为正方形，所以很容易排列成完美的阵列，不会发生由于输入端排列不好，所导致的象束点错位，同时由于正方形可以完全紧密排列，从而避免了导光介质间的缝隙所带来了入射光损耗。整个矩阵放置在信号源(像源)的焦点处，矩阵中的每一根导光介质与像源1的像素一一对应，保证每点像素的真实反映。
导光介质传输单元输出端的导光介质阵列与输入端的导光介质阵列排列坐标一致，各导光介质输出端22端头设计成倒锥透镜型形态，参见图3、图4所示。设计合理的导光介质出光端头(倒锥透镜)，可以得到良好的视角(超过60°的视角)及大面积图像显示。
所述的信号源(像源)可以是投影仪、幻灯机、电影机、液晶显示器、计算机显示屏、阴极射线管、激光光源等之一的所选设备。本实施例采取高亮度的投影机为信号源，分辨率为1280×1024，将像素点逐点扫描在导光介质(光纤)输入端，以获得大面积、高亮度、高清晰度的图像显示系统。
所述的导光介质为PMMA塑料、PS塑料、玻璃、石英导光介质之一，导光介质尺寸与焦点处像源的像素尺寸相同。
所述的显示屏3可以制作成任意形态，比如平面形、半圆形、圆柱形、球形。也可以根据需求和场地的需要，设计成不规则形状。
本发明的特点在于将信号源(像源)的信息分解为像素点，然后将每个像素点逐点扫描到导光介质输入端的每一个导光介质端面上，经导光介质的传输到导光介质的输出端，从而在放大的屏幕上再现该像素点。由于作到像素点的一一对应，所以在放大的图像输出端可以得到完美图像的再现。像素点的数量由信号源决定。而由导光介质(如光导纤维)制成的光传导屏的能量损失是非常小的，同时由其制作的屏本身的物理分辨率是可以控制的，完全可以满足投影机分辨率的要求。每根导光介质(如光导纤维)传输的都是一个像素的信号，避免了模式色散带来的缺陷，由此可以很好地对图像进行完美还原，设计合理的导光介质(如光导纤维)出光端头可以得到良好的视角及大面积图像显示。
本实用新型的工作原理由信号源(投影仪)发出的高亮度图像信号投射到显示屏(光导纤维显示板)的光输入端面，经过光导纤维束的“几何放大”，在光导纤维显示板的光输出端面呈现大面积显示，“几何放大”是依靠光导纤维出光端头的几何形状设计来实现的。由于输出端为倒锥型，所以由入射端面(通常为输出端面的1/100的面积)得到100放大的输出端。图像电信号通过TFT阵列施加到LCD的每个像素上，R、G、B三个LCD亚像素在不同图像电的驱动下实现了对光源发出光的调制。经过前方透镜组的聚焦放大后，实现了投影显示。调节透镜的焦距，使焦点处清晰图像的像素尺寸与导光介质输入端(如光导纤维)截面尺寸相当，这样由投影机发出的高亮度。高清晰度的图像，就可以通过导光介质(如光导纤维)矩阵的传导实现良好的再现。图像电信号的TFT阵列技术是早已公知的技术，此处不再详述。设计光导纤维出光端头的几何形状及像素尺寸，即可实现大面积、高清晰度。高亮度显示。信号源也可以采用三基色发射管，由电路驱动调制色混合成像素点，后经电路驱动在光纤输入端的光纤阵列面上逐点扫描。光导纤维的输出端是倒锥透镜型，由此端头出射的光呈散射状态，不仅对每个像素信号实现了放大作用，同时也改善了显示中的视角问题。导光介质这一几何形状的设计是本发明的主要特色之一。选择高亮度。短焦距镜头的投影机作为像源，其目的是缩短投影机与光导纤维矩阵的距离，同时减少能量损失，但投影机发出光的立体角要满足导光介质的数值孔径要求。将整个系统组装成一个有机的整体，即可实现大面积、高亮度、高清晰度的光导纤维图像显示。
权利要求1.一种高清晰度超大屏幕显示系统，它由像源设备、导光介质传输单元和显示屏组成，导光介质传输单元的输入端与像源设备连接，其输出端置于显示屏上适当位置处，其特征在于所述的导光介质传输单元由排列成矩阵状的若干导光介质组成；各导光介质的输入端端面为正方形，输出端端头呈倒锥透镜形；导光介质传输单元的输入端与输出端导光介质矩阵排列坐标一致，导光介质传输单元矩阵的行数与列数与像源设备的分辨率相同。
2.根据权利要求1所述的高清晰度超大屏幕显示系统，其特征在于所述的导光介质传输单元输入端若干导光介质的矩阵通过夹具紧密排列；整个矩阵固定在像源焦点处，矩阵中的每一根导光介质与像源的像素对应。
3.根据权利要求1所述的高清晰度超大屏幕显示系统，其特征在于所述的导光介质输入端入射端面镀有增透膜和防反射膜。
4.根据权利要求1所述的高清晰度超大屏幕显示系统，其特征在于所述的像源设备为投影仪、幻灯机、电影机、液晶显示器、计算机显示屏、阴极射线管、激光光源之一。
5.根据权利要求1所述的高清晰度超大屏幕显示系统，其特征在于所述的导光介质为PMMA塑料、PS塑料、玻璃、石英导光介质之一，导光介质尺寸与焦点处像源的像素尺寸相同。
6.根据权利要求1所述的高清晰度超大屏幕显示系统，其特征在于所述的显示屏制作形态为平面、半圆、圆柱、球形之一。
专利摘要本实用新型公开了一种高清晰度超大屏幕显示系统，它由像源设备、导光介质传输单元和显示屏组成，导光介质传输单元的输入端与像源设备连接，其输出端置于显示屏上适当位置处，导光介质传输单元由排列成矩阵状的若干导光介质组成；各导光介质的输入端端面为正方形，输出端呈倒锥透镜形；导光介质传输单元的输入端与输出端导光介质矩阵排列坐标一致。其可将像源的信息分解为像素点，然后将每个像素点逐点扫描到导光介质传输单元光纤输人端的每一个光纤端面上，经光纤的传输到光纤的输出端，从而在放大的屏幕上再现该像素点。采用本技术方案，可实现大面积、高亮度、高清晰度的超大屏幕显示，图像层次清晰、色彩鲜明；且结构简单，维修方便，造价低廉。
文档编号G02B27/01GK2602388SQ0323990
公开日2004年2月4日 申请日期2003年3月3日 优先权日2003年3月3日
发明者蒋涛 申请人:北京通元光谷科技有限公司