CN104656299B - 一种任意曲面平面无缝拼接高画质大屏显示器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种任意曲面平面无缝拼接高画质大屏显示器，由多个砖状光纤背投式显示模块堆砌组成，所述砖状光纤背投式显示模块的元件包括变截面光纤面板、信号处理模块、液晶显示板、LED光源模块、固定装置及外壳、防眩磨砂涂层、触控感应板，本发明的有益效果在于：能制成无缝拼接、点距小、高画质大屏，可以实现任意曲面、任意特殊外型、任意面积显示视频画面；无缝拼接原理为原生像素级拼接，像素点排列均匀、紧密，亮度、色度的显示一致性极佳；采取模块化生产，组成部件易维修、易更换；可内嵌触控感应板，定位精确，同时对于显示器的画质、外形无任何影响；防水、抗撞击性能较好。

Description

一种任意曲面平面无缝拼接高画质大屏显示器
【技术领域】
本发明涉及一种高画质大屏显示器，尤其涉及一种任意曲面平面无缝拼接高画质大屏显示器。
【背景技术】
大屏显示器是现代视频显示屏幕的重要组成部分，多以LED屏幕、背投屏幕、液晶平板电视、等离子平板电视等拼接而成。传统的LED屏幕存在点距过大、色域窄、显示画质欠佳，不适合室内显示高画质内容；在长时间使用后会出现过度的光衰，需要整体更换，成本较高的不足；传统背投屏幕、液晶平板电视、等离子平板电视等存在无法做到无缝拼接及任意曲面显示，防水、抗撞击性能差，并无法用于户外场合，维修、更换成本较高的不足；传统大屏显示器存在若要实现触控、手写功能，一般需要额外增加触控面板，将使显示器显示效果下降、并大幅降低显示器的防水、抗撞击性能，更无法制成曲面显示器的不足。
如专利文献CN102339565A、CN103295481A、CN104123893A公布的几种无缝拼接显示器，原理均为采用加装补充式或叠加式显示模块，实现填补或遮挡平板显示器拼接缝的目的。该系列技术存在显示像素点距不均匀、画质一致性欠佳、生产组装步骤繁多、防水抗撞击性能较差的不足。
如专利文献CN101706623A、CN102542919A、CN102646407A、CN103293722A、CN103996360A、CN104123885A公布的几种无缝拼接显示器，原理均为采用加装折射式棱镜、柱镜或反射镜等光学零件，实现视觉上遮挡平板显示器拼接缝的目的。该系列技术存在显示像素点距不均匀、画质一致性欠佳、画面有畸变、可视角度较小等不足。
【发明内容】
本发明的主要目的在于解决现有大屏显示器未能实现真正无缝拼接、画质欠佳、难以制作曲面显示器等的不足，提出一种任意曲面平面无缝拼接高画质大屏显示器。
本发明是通过以下技术方案来实现的：一种任意曲面平面无缝拼接高画质大屏显示器，由多个砖状光纤背投式显示模块堆砌组成，所述砖状光纤背投式显示模块的元件包括变截面光纤面板、信号处理模块、液晶显示板、LED光源模块、固定装置及外壳、防眩磨砂涂层、触控感应板，所述变截面光纤面板位于光纤背投式显示模块外侧，所述变截面光纤面板通过光纤传输方式将液晶显示板的内容投影到光纤背投式显示模块的表面，所述液晶显示板位于所述变截面光纤面板后端，将来自信号处理模块的视频信号显示于半透明面板中，所述LED光源模块位于液晶显示板后端，为显示器提供背光源，所述信号处理模块位于所述变截面光纤面板及液晶显示板之间，为液晶显示板提供显示信号，并兼顾变截面光纤面板及液晶显示板的固定作用，所述变截面光纤面板后端设有固定装置及外壳，所述防眩磨砂涂层位于光纤背投式显示模块外表面，起到对外界光线防眩的作用，所述触控感应板位于所述变截面光纤面板外侧，可为大屏显示器提供触控定位信号。
进一步地，所述变截面光纤面板包括高透光率变截面光纤、轻质填充材料，若干根所述高透光率变截面光纤经模具集束排列，灌入轻质填充材料固化后，对变截面光纤内侧截面、变截面光纤外侧截面的表面进行切割、打磨、抛光，制成砖状变截面光纤面板，无需任何夹具或外壳即可使众光纤紧密排列并固化；所述高透光率变截面光纤的变截面光纤外侧截面直径大于变截面光纤内侧截面直径，而变截面光纤内侧截面直径与液晶显示板的像素点距相等，实现点对点一一对应导光，所述变截面光纤外侧截面直径即相当于该大屏显示器的实际显示像素点距，所述轻质填充材料位于所述高透光率变截面光纤四周，起到填充光纤间隙及固化作用。
进一步地，所述液晶显示板为低分辨率高画质面板，能有效控制生产成本的同时，提供广色域、低延时、高亮度的显示效果，并通过拼接方式提供无限像素扩展的可能。
进一步地，所述信号处理模块上设有信号线缆接口，所述信号处理模块采用分屏显示处理芯片，将主视频信号源分割成若干个视频显示信号，通过若干个信号线缆接口与相邻的信号处理模块进行串联及并联混合连接，协同一致地显示视频内容。
进一步地，所述LED光源模块包括LED发光芯片、杯型聚光罩，所述杯型聚光罩内设有LED发光芯片，为光纤背投式显示模块提供高亮度的显示光源。
进一步地，所述固定装置及外壳包括固定螺丝、显示模块外壳侧板、显示模块外壳背板，所述固定装置及外壳的外表面设有若干个固定螺丝，所述固定装置及外壳的侧面设有显示模块外壳侧板，所述固定装置及外壳的背面设有显示模块外壳背板。
进一步地，所述防眩磨砂涂层喷涂于整个大屏显示器的显示屏表面，在施工中可采用亚光、珠光等多种工艺，即使在户外复杂光线场合下，仍能提供清晰的显示画质。
进一步地，所述触控感应板上设有金属感应导线，所述触控感应板嵌入于变截面光纤面板外侧，可为大屏显示器提供触控定位信号，采用电磁感应或电容感应，将金属感应导线同时压制在变截面光纤间隙中，并由轻质填充材料层固定，电磁感应信号或电容感应信号同时回传至信号处理模块，若干个信号处理模块的信号汇总成为整个大屏显示器的触控定位信号，再通过操作电磁笔或采用电容感应时直接用手指触摸，可在大屏显示器表面进行书写或绘图等输入。
进一步地，所述轻质填充材料为粘合剂，所述粘合剂起到填充固化作用及相邻显示面板间隙的粘合作用。
进一步地，所述高透光率变截面光纤发挥抗拉伸性能，轻质填充材料发挥抗压缩性能，两者结合使变截面光纤面板具有极强的防水、抗撞击、抗热胀冷缩性能；拼接过程中，多个相邻变截面光纤面板之间填涂轻质填充材料，形成极薄的粘合层，相邻两个变截面光纤面板的间距与外侧面显示像素点距相等，实现原生像素级别的无缝拼接显示；组装拼接完成后，对变截面光纤面板外表面进行打磨、抛光、喷涂防眩磨砂涂层等工艺。
一种任意曲面平面无缝拼接高画质大屏显示器，包括大屏显示器生产及组装步骤，分为工厂量产及现场安装调试两阶段：
（1）根据显示器外形的需要，砖状光纤背投式显示模块可分为厂家标准外形及客户订制外形，以模块化预先量产若干个砖状光纤背投式显示模块，运输至现场安装；
（2）砖状光纤背投式显示模块的模块化预先量产过程中，于工厂内完成除防眩磨砂涂层外的各零件生产及组装工序；
（3）砖状光纤背投式显示模块运输至现场后，根据所需显示器的外形及显示面轮廓，现场堆砌成大屏显示器；
（4）大屏显示器完成组装后，对显示器面板外表面进行打磨、抛光、喷涂防眩磨砂涂层等工艺；
（5）配合摄像机采集及计算机算法处理，对大屏显示器各显示像素点进行位移、亮度等参数的修正操作。
本发明的有益效果在于：
（1）能制成无缝拼接、点距小、高画质大屏；同时具有与液晶电视相同画质、真正无缝显示画面；砖状显示模块在安装施工过程中灵活度极高，可以实现任意曲面、任意特殊外型、任意面积显示视频画面；
（2）无缝拼接原理为原生像素级拼接，像素点排列均匀、紧密，亮度、色度的显示一致性极佳；无需在拼接缝处加装任何菲涅尔透镜、棱镜、柱镜等光学折射原件，无需加装任何补充式或叠加式显示模块；显示画面无畸变、亮度均匀、可视角度大；
（3）采取模块化生产，组成部件易维修、易更换；在长时间使用出现过度的光衰后，仅需要更换LED发光芯片即可使显示器画质得到恢复，避免了像LED点阵式显示大屏整体更换的高成本，显示面板为模具排列光纤、灌浆、切割所制成，无需任何独立的光纤夹具；制作简易，组装完成后完全防水、绝缘、抗撞击，户外使用寿命长。
（4）可内嵌触控感应板；采用内嵌式感应电路，定位精确，同时对于显示器的画质、外形无任何影响。
【附图说明】
图1为本发明砖状光纤背投式显示模块结构分解示意图；
图2为本发明砖状光纤背投式显示模块东南等轴侧视图；
图3为本发明大屏显示器拼接外观示意图；
图4为本发明大屏显示器拼接外观弧面示意图；
图5为本发明变截面光纤截面示意图；
图6为本发明变截面光纤面板后侧示意图。
附图标记：1、变截面光纤面板；11、高透光率变截面光纤；111、变截面光纤外侧截面；112、变截面光纤内侧截面；12、轻质填充材料；2、信号处理模块；21、信号线缆接口；3、液晶显示板；4、LED光源模块；41、LED发光芯片；42、杯型聚光罩；5、固定装置及外壳；51、固定螺丝；52、显示模块外壳侧板；53、显示模块外壳背板；6、防眩磨砂涂层；7、触控感应板；71、金属感应导线。
【具体实施方式】
下面结合附图及具体实施方式对本发明做进一步描述：
实施例1
如图1、图2、图3、图5、图6所示，一种任意曲面平面无缝拼接高画质大屏显示器，由多个砖状光纤背投式显示模块堆砌组成，所述砖状光纤背投式显示模块的元件包括变截面光纤面板1、信号处理模块2、液晶显示板3、LED光源模块4、固定装置及外壳5、防眩磨砂涂层6、触控感应板7，所述变截面光纤面板1位于光纤背投式显示模块外侧，所述变截面光纤面板1通过光纤传输方式将液晶显示板3的内容投影到光纤背投式显示模块的表面，所述液晶显示板3位于所述变截面光纤面板1后端，将来自信号处理模块2的视频信号显示于半透明面板中，所述LED光源模块4位于液晶显示板3后端，为显示器提供背光源，所述信号处理模块2位于所述变截面光纤面板1及液晶显示板3之间，为液晶显示板3提供显示信号，并兼顾变截面光纤面板1及液晶显示板3的固定作用，所述变截面光纤面板1后端设有固定装置及外壳5，所述防眩磨砂涂层6位于光纤背投式显示模块外表面，起到对外界光线防眩的作用，所述触控感应板7位于所述变截面光纤面板1外侧，可为大屏显示器提供触控定位信号。
优选地，所述变截面光纤面板1包括高透光率变截面光纤11、轻质填充材料12，若干根高透光率变截面光纤11经模具集束排列，灌入轻质填充材料12固化后，对变截面光纤内侧截面112、变截面光纤外侧截面111的表面进行切割、打磨、抛光，制成砖状变截面光纤面板1，无需任何夹具或外壳即可使众光纤紧密排列并固化，避免使用中的移动、震动导致光纤排列产生位移或松动，影响成像，所述高透光率变截面光纤11的变截面光纤外侧截面111直径大于变截面光纤内侧截面112直径，而变截面光纤内侧截面112直径与液晶显示板3的像素点距相等，实现点对点一一对应导光，所述变截面光纤外侧截面111直径即相当于该大屏显示器的实际显示像素点距，并由此实现扩大液晶显示板3的显示面积、消除屏幕拼接缝的功能，所述轻质填充材料12位于所述高透光率变截面光纤11四周，起到填充光纤间隙及固化作用。
优选地，所述信号处理模块2上设有信号线缆接口21，所述信号处理模块2采用分屏显示处理芯片，将主视频信号源分割成若干个视频显示信号，通过若干个信号线缆接口21与相邻的信号处理模块2进行串联及并联混合连接，协同一致地显示视频内容，显示画面为矩形时，视频信号传输协议及视频分割算法可采用市面上现有技术，与市售LED点阵大屏幕或平板电视墙通用，若显示画面为任意外形时，需对视频分割算法进行适度修改。
优选地，所述液晶显示板3为低分辨率高画质面板，像素点距与高透光率变截面光纤11的内侧截面直径相等，实现点对点一一对应导光，采用低分辨率高画质面板，可增强单个像素的光通量，显著降低生产成本的同时，相对的缩短延时、提升画质。
优选地，所述LED光源模块4包括LED发光芯片41、杯型聚光罩42，所述杯型聚光罩42内设有LED发光芯片41，为光纤背投式显示模块提供高亮度的显示光源，所述LED发光芯片41可由显示模块外壳背板53预留的检修孔进行检修和更换；在长时间使用出现过度的光衰后，仅需更换LED发光芯片41即可使显示器画质得到恢复，避免了像LED点阵式显示大屏整体更换的高成本，根据应用场合的需要，所述LED光源模块4也可配置为氙气光源或激光光源，以满足更高级别的亮度需求。
优选地，所述固定装置及外壳5包括固定螺丝51、显示模块外壳侧板52、显示模块外壳背板53，所述固定装置及外壳5的外表面设有若干个固定螺丝51，所述固定装置及外壳5的侧面设有显示模块外壳侧板52，所述固定装置及外壳5的背面设有显示模块外壳背板53，所述背投式显示模块外壳背板53预留散热孔及检修孔，可方便检修及更换内部组件。
优选地，所述防眩磨砂涂层6喷涂于整个大屏显示器的显示屏表面，在施工中可采用亚光、珠光等多种工艺，即使在户外复杂光线场合下，仍能提供清晰的显示画质，并利用磨砂表面的散射原理增强显示器的可视角度，在该大屏显示器日后的使用、修复中，尤其是作为触控屏幕使用较长时间后，可根据磨损情况再次打磨翻新、喷涂。
优选地，所述触控感应板7上设有金属感应导线71，所述触控感应板7嵌入于变截面光纤面板1外侧，可为大屏显示器提供触控定位信号，采用电磁感应或电容感应，将金属感应导线71同时压制在变截面光纤间隙中，并由轻质填充材料层固定，电磁感应信号或电容感应信号同时回传至信号处理模块4，若干个信号处理模块4的信号汇总成为整个大屏显示器的触控定位信号，再通过操作电磁笔或采用电容感应时直接用手指触摸，可在大屏显示器表面进行书写或绘图等输入，所述金属感应导线71压制在变截面光纤11间隙中，不对显示画质造成任何衰减，所述金属感应导线71被密封在轻质填充材料12中，不易被氧化或受撞击断裂，具有较长的使用寿命和较低的故障率。
优选地，所述轻质填充材料12为粘合剂，所述粘合剂起到填充固化作用及相邻显示面板间隙的粘合作用。
优选地，所述高透光率变截面光纤11发挥抗拉伸性能，轻质填充材料12发挥抗压缩性能，两者结合使变截面光纤面板1具有极强的防水、抗撞击、抗热胀冷缩性能；拼接过程中，多个相邻变截面光纤面板1之间填涂轻质填充材料12，形成极薄的粘合层，相邻两个变截面光纤面板1的间距与外侧面显示像素点距相等，实现原生像素级别的无缝拼接显示；组装拼接完成后，对变截面光纤面板1外表面进行打磨、抛光、喷涂防眩磨砂涂层6等工艺，所述防眩磨砂涂层6及变截面光纤面板1之间填涂的轻质填充材料12，使整个显示器面板固化成一个整体，显示面板表面无缝隙，防水、绝缘、抗撞击性能较好。
一种任意曲面平面无缝拼接高画质大屏显示器，包括大屏显示器生产及组装步骤，分为工厂量产及现场安装调试两阶段：
（1）根据显示器外形的需要，砖状光纤背投式显示模块可分为厂家标准外形及客户订制外形，以模块化预先量产若干个砖状光纤背投式显示模块，运输至现场安装；
（2）砖状光纤背投式显示模块的模块化预先量产过程中，于工厂内完成除防眩磨砂涂层6外的各零件生产及组装工序；
（3）砖状光纤背投式显示模块运输至现场后，根据所需显示器的外形及显示面轮廓，现场堆砌成大屏显示器；
（4）大屏显示器完成组装后，对显示器面板外表面进行打磨、抛光、喷涂防眩磨砂涂层6等工艺；
（5）配合摄像机采集及计算机算法处理，对大屏显示器各显示像素点进行位移、亮度等参数的修正操作。
实施例2
如图4所示，需要生产曲面显示大屏时，所述多根高透光率变截面光纤11经模具集束排列，灌入轻质填充材料12固化成大致弧度的外形后，再进行内、外截面的切割，使光纤外截面的切割面尽量与该光纤垂直，缩小各光纤切割后外截面形状及面积的差异，再对变截面光纤面板1两侧表面进行适度打磨、抛光；根据需要，多个砖状光纤背投式显示模块可以堆砌成平面、弧面、柱面、球面等多种任意曲面、任意特殊外型、任意面积的显示屏。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (7)

1.一种任意曲面平面无缝拼接高画质大屏显示器，其特征在于：由多个砖状光纤背投式显示模块堆砌组成，所述砖状光纤背投式显示模块的元件包括变截面光纤面板、信号处理模块、液晶显示板、LED光源模块、固定装置及外壳、防眩磨砂涂层、触控感应板，所述变截面光纤面板位于光纤背投式显示模块外侧，所述变截面光纤面板通过光纤传输方式将液晶显示板的内容投影到光纤背投式显示模块的表面，所述液晶显示板位于所述变截面光纤面板后端，将来自信号处理模块的视频信号显示于半透明面板中，所述LED光源模块位于液晶显示板后端，为显示器提供背光源，所述信号处理模块位于所述变截面光纤面板及液晶显示板之间，为液晶显示板提供显示信号，并兼顾变截面光纤面板及液晶显示板的固定作用，所述变截面光纤面板后端设有固定装置及外壳，所述防眩磨砂涂层位于光纤背投式显示模块外表面，起到对外界光线防眩的作用，所述触控感应板位于所述变截面光纤面板外侧，为大屏显示器提供触控定位信号；
实现任意曲面平面无缝拼接高画质大屏显示器，包括大屏显示器生产及组装步骤，分为工厂量产及现场安装调试两阶段：
（1）根据显示器外形的需要，砖状光纤背投式显示模块分为厂家标准外形及客户订制外形，以模块化预先量产若干个砖状光纤背投式显示模块，运输至现场安装；
（2）砖状光纤背投式显示模块的模块化预先量产过程中，于工厂内完成除防眩磨砂涂层外的各零件生产及组装工序；
（3）砖状光纤背投式显示模块运输至现场后，根据所需显示器的外形及显示面轮廓，现场堆砌成大屏显示器；
（4）大屏显示器完成整体安装后，对显示器面板外表面进行打磨、抛光、喷涂防眩磨砂涂层工艺；
（5）配合摄像机采集及计算机算法处理，对大屏显示器各显示像素点进行位移、亮度参数的修正操作；
所述变截面光纤面板包括高透光率变截面光纤、轻质填充材料，若干根所述高透光率变截面光纤经模具集束排列，灌入轻质填充材料固化后，对变截面光纤内侧截面、变截面光纤外侧截面的表面进行切割、打磨、抛光，制成砖状变截面光纤面板，无需任何夹具或外壳即可使众光纤紧密排列并固化；所述高透光率变截面光纤的变截面光纤外侧截面直径大于变截面光纤内侧截面直径，而变截面光纤内侧截面直径与液晶显示板的像素点距相等，实现点对点一一对应导光，所述变截面光纤外侧截面直径即相当于该大屏显示器的实际显示像素点距，所述轻质填充材料位于所述高透光率变截面光纤四周，起到填充光纤间隙及固化作用；
所述信号处理模块上设有信号线缆接口，所述信号处理模块采用分屏显示处理芯片，将主视频信号源分割成若干个视频显示信号，通过若干个信号线缆接口与相邻的信号处理模块进行串联及并联混合连接，协同一致地显示视频内容；
所述LED光源模块包括LED发光芯片、杯型聚光罩，所述杯型聚光罩内设有LED发光芯片。
2.根据权利要求1所述的任意曲面平面无缝拼接高画质大屏显示器，其特征在于：所述液晶显示板为低分辨率高画质面板。
3.根据权利要求1所述的任意曲面平面无缝拼接高画质大屏显示器，其特征在于：所述固定装置及外壳包括固定螺丝、显示模块外壳侧板、显示模块外壳背板，所述固定装置及外壳的外表面设有若干个固定螺丝，所述固定装置及外壳的侧面设有显示模块外壳侧板，所述固定装置及外壳的背面设有显示模块外壳背板。
4.根据权利要求1所述的任意曲面平面无缝拼接高画质大屏显示器，其特征在于：所述防眩磨砂涂层喷涂于整个大屏显示器的显示屏表面，能够提供清晰的显示画质。
5.根据权利要求1所述的任意曲面平面无缝拼接高画质大屏显示器，其特征在于：所述触控感应板上设有金属感应导线，所述触控感应板嵌入于变截面光纤面板外侧，为大屏显示器提供触控定位信号，采用电磁感应或电容感应，将金属感应导线同时压制在变截面光纤间隙中，并由轻质填充材料固定，金属感应导线压制在变截面光纤间隙中，不对显示画质造成任何衰减，电磁感应信号或电容感应信号同时回传至信号处理模块，若干个信号处理模块的信号汇总成为整个大屏显示器的触控定位信号，再通过操作电磁笔或采用电容感应时直接用手指触摸，可在大屏显示器表面进行书写或绘图输入。
6.根据权利要求1所述的任意曲面平面无缝拼接高画质大屏显示器，其特征在于：所述轻质填充材料为粘合剂，所述粘合剂起到填充固化作用及相邻显示面板间隙的粘合作用。
7.根据权利要求1所述的任意曲面平面无缝拼接高画质大屏显示器，其特征在于：所述高透光率变截面光纤发挥抗拉伸性能，轻质填充材料发挥抗压缩性能，两者结合使变截面光纤面板具有防水、抗撞击、抗热胀冷缩性能；拼接过程中，多个相邻变截面光纤面板之间填涂轻质填充材料，形成粘合层，相邻两个变截面光纤面板的间距与外侧面显示像素点距相等，实现原生像素级别的无缝拼接显示；组装拼接完成后，对变截面光纤面板外表面进行打磨、抛光、喷涂防眩磨砂涂层工艺。
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