專利名稱：以多個發(fā)光體的同步移動形成光跡圖像的顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種圖像顯示裝置，尤其涉及一種以多個發(fā)光體的同步移動形成光跡圖像的顯示裝置。
背景技術(shù)：
作為本發(fā)明基礎(chǔ)的現(xiàn)有技術(shù)，主要是記載在名稱為《時(shí)空分割旋轉(zhuǎn)式電子顯示屏幕》、申請?zhí)枮?5202605的臺灣專利中的一種以多個發(fā)光體的旋轉(zhuǎn)光跡形成圖像的顯示裝置。這種現(xiàn)有技術(shù)的必要技術(shù)特征可以概括為以下6條a)可在驅(qū)動機(jī)構(gòu)作用下連續(xù)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的旋轉(zhuǎn)體，設(shè)置在旋轉(zhuǎn)體表面上的至少一條由多個發(fā)光體排列而成的發(fā)光帶，每個發(fā)光體的有效發(fā)光面的面積不大于像素面積；b)具有可根據(jù)接收到的圖像信號同時(shí)控制上述發(fā)光帶的各個發(fā)光體的發(fā)光狀態(tài)的顯示驅(qū)動電路；c)運(yùn)動中的發(fā)光帶的各個發(fā)光體可在圖像信號中的對應(yīng)行信號的調(diào)制下同時(shí)發(fā)光；d)運(yùn)動中的發(fā)光帶的各個發(fā)光體的光跡共同拼合成圖像顯示面，組成圖像顯示面的所有像素均位于上述發(fā)光體的光跡上；e)在任意0.06秒時(shí)間段內(nèi)，圖像顯示面中至少有一條發(fā)光帶通過，并且，任意像素位置至少有一個發(fā)光體通過；f)在上述的顯示驅(qū)動電路的控制下，任意一個運(yùn)動中的發(fā)光體在通過其光跡上的任意兩個相鄰像素位置時(shí)，可以根據(jù)圖像信號改變發(fā)光狀態(tài)。
上述a)條中所述的驅(qū)動機(jī)構(gòu)是指利用電機(jī)動力系統(tǒng)或者以其他可控的動力發(fā)生裝置為動力來源的傳動機(jī)構(gòu)。所述的發(fā)光體是指有效發(fā)光面積至少不大于預(yù)定像素面積的小型發(fā)光體，如LED發(fā)光體、場致發(fā)光體、等離子發(fā)光體等等。
上述b)條中所述的圖像信號是指用于控制圖像顯示面的各像素顯示狀態(tài)的電信號。這種電信號可以是目前的通用電視信號，也可以是經(jīng)過特殊程序處理后生成的專用圖像信號。
目前，上述技術(shù)方案已經(jīng)形成了實(shí)際商品。
從上市的系列產(chǎn)品中可以看出其圖像質(zhì)量存在重要缺陷圖像畫面仍然和目前的平板LED顯示屏一樣，在幾米處觀看時(shí)可以明顯看出像素陣列的粗糙的網(wǎng)格效應(yīng)。并且，與同類的常規(guī)平面LED顯示屏相比，畫面的亮度也不夠高，發(fā)光元件的亮度利用效率也不高。這些缺陷的產(chǎn)生原因，是由于其發(fā)光體的排列方式和顯示控制方式造成的。
具體地說，這種產(chǎn)品采用了發(fā)光面近似方形的發(fā)光元件，并且，發(fā)光元件之間存在較大間隙。
由于圖像畫面的像素尺寸應(yīng)該近似方形，為了用發(fā)光元件的同樣近似方形的發(fā)光面在高速移動中形成近似方形的像素光影，顯示控制系統(tǒng)就必須按著點(diǎn)亮——熄滅——點(diǎn)亮——熄滅——的方式對發(fā)光元件進(jìn)行發(fā)光控制，并且，為了避免像素光影因發(fā)光元件的移動而變成長條形狀，使畫面出現(xiàn)單向拖影模糊效應(yīng)，其中的“點(diǎn)亮”過程的持續(xù)時(shí)間要比“熄滅”過程短得多，其比值大于15。顯然，如此小的占空比必然使發(fā)光元件的輝度利用效率變得很低。
這種顯示裝置的圖像顯示面上的圖像分辨率取決于發(fā)光體的發(fā)光面積尺寸、光跡的密度以及發(fā)光體的響應(yīng)速度。但是，在實(shí)際應(yīng)用中，作為發(fā)光體的發(fā)光元件(比如常用的LED)一般都是將發(fā)光光源體本身封裝在透明體內(nèi)，也就是說，元件本身的外形尺寸面積明顯大于其透明體內(nèi)部的實(shí)際發(fā)光光源的尺寸面積。因而，當(dāng)這樣的發(fā)光體排列成行后，在移動中會形成一排平行光跡線，各條光跡之間存在可見的相對較暗的間隔條紋。
為了消除間隔條紋，當(dāng)然可以將元件的發(fā)光光源面積做大，并使相鄰元器件緊密貼靠，但在實(shí)際應(yīng)用中，這種方法因器件的制造工藝?yán)щy和安裝工藝的復(fù)雜而不容易實(shí)施。
從發(fā)光元件的制造過程來說，將元件內(nèi)的發(fā)光光源體本身做小，或者采用小光孔聚光方式形成較小的發(fā)光面都是比較容易的，但將整個元件的尺寸做小卻不僅不容易，而且，過小的元件的實(shí)際組裝和連線難度會顯著加大。
按著人眼所需的比較理想的分辨率來說，圖像的像素點(diǎn)尺寸應(yīng)該小于0.1毫米。顯然，這么小的獨(dú)立發(fā)光元件是很難制造的。
因此，現(xiàn)有產(chǎn)品的發(fā)光元件的排列方式難以形成高分辨率的圖像質(zhì)量，也難以消除屏幕畫面的點(diǎn)陣網(wǎng)格效應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
針對如上所述的現(xiàn)有技術(shù)的圖像質(zhì)量差的問題，本發(fā)明的目的是通過改進(jìn)發(fā)光體的形狀和排列方式，為獲得較高分辨率圖像畫面和降低網(wǎng)格效應(yīng)提供可行方案，并提高發(fā)光元件的亮度利用效率。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的
這是一種以多個發(fā)光體的同步移動形成光跡圖像的顯示裝置，其已知的必要技術(shù)特征包括a)可在驅(qū)動機(jī)構(gòu)作用下連續(xù)進(jìn)行循環(huán)運(yùn)動的循環(huán)運(yùn)動物，設(shè)置在循環(huán)運(yùn)動物表面上的至少一條由多個發(fā)光體排列而成的發(fā)光帶，每個發(fā)光體的有效發(fā)光面的面積不大于像素面積；b)具有可根據(jù)接收到的圖像信號同時(shí)控制上述發(fā)光帶的各個發(fā)光體的發(fā)光狀態(tài)的顯示驅(qū)動電路；c)運(yùn)動中的發(fā)光帶的各個發(fā)光體可在圖像信號中的對應(yīng)行信號的調(diào)制下同時(shí)發(fā)光；d)運(yùn)動中的發(fā)光帶的各個發(fā)光體的光跡共同拼合成圖像顯示面，組成圖像顯示面的所有像素均位于上述發(fā)光體的光跡上；e)在任意0.06秒時(shí)間段內(nèi)，圖像顯示面中至少有一條發(fā)光帶通過，并且，任意像素位置至少有一個發(fā)光體通過；f)在上述的顯示驅(qū)動電路的控制下，任意一個運(yùn)動中的發(fā)光體在通過其光跡上的任意兩個相鄰像素位置時(shí)，可以根據(jù)圖像信號改變發(fā)光狀態(tài)；在前述技術(shù)特征的基礎(chǔ)上，本發(fā)明的獨(dú)特之處在于a)所述的發(fā)光體的發(fā)光面是長寬比大于4的長條形，且該長條形發(fā)光面的長度方向與發(fā)光體的移動方向的最小夾角大于40度；b)在顯示驅(qū)動電路的控制下，所述的發(fā)光體的長條形發(fā)光面可在其移動路徑上的各個像素區(qū)域內(nèi)持續(xù)發(fā)光。
長條形狀的發(fā)光面會容許發(fā)光體在掃描一個像素面積時(shí)可以有較長的延長時(shí)，有利于形成更近似于正方形的的像素形狀和更充分地利用發(fā)光體的瞬時(shí)亮度。
在上述發(fā)明特征的基礎(chǔ)上，為了更進(jìn)一步提高畫面質(zhì)量，增加分辨率，減弱網(wǎng)格效應(yīng)，本發(fā)明還提出了如下附加技術(shù)特征a)光跡相鄰的發(fā)光體的發(fā)光面的中心點(diǎn)連線與光跡延伸方向之間的最小夾角小于60度；b)相鄰光跡的邊緣相互接合。
這樣，就會將相鄰發(fā)光體的光跡的邊界相互重合并完全隱匿，使圖像顯示面的所有像素之間完全沒有可見的邊界。
由于采用錯位布置的發(fā)光體可以將相鄰光跡之間的邊界完全融合，而且三基色發(fā)光體可以在同一個像素位置重疊顯示任意色光，因此，本發(fā)明可以使組成圖像的任何相鄰像素之間的邊界相互融合，產(chǎn)生平滑細(xì)膩沒有網(wǎng)格效應(yīng)的圖像畫面。
本發(fā)明由于由于可以用很少的發(fā)光體以錯位方式排布，并獲得極高密度的光跡。即使單個發(fā)光體的輔助電路結(jié)構(gòu)的尺寸面積比發(fā)光體本身大得多，也可以通過錯位排列的方式消除相鄰發(fā)光體的光跡之間的邊界痕跡。這個特點(diǎn)使本發(fā)明可以更容易制成超高分辨率的顯示屏，而且對發(fā)光體加工工藝的要求和發(fā)光體電路的集成度要求相當(dāng)?shù)汀?br> 本發(fā)明的其他技術(shù)特征和積極效果將在下面的具體實(shí)時(shí)方式中結(jié)合附圖做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1是本發(fā)明的一個具有柱面形圖像顯示面的實(shí)施例的立體示意圖；圖2是圖1所示實(shí)施例的發(fā)光帶的發(fā)光體排列方式；圖3是本發(fā)明的一個具有圓盤形圖像顯示面的實(shí)施例的正視圖；圖4是圖3所示實(shí)施例的發(fā)光帶中心交匯處的局部放大視圖；圖5、圖6是圖4所示實(shí)施例的另外兩種發(fā)光帶布局方式的中心局部放大圖；圖7是一種發(fā)光體錯位布局方式的示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的一個具有柱面形圖像顯示面的實(shí)施方式如圖1、圖2所示。它的主體是一個由電機(jī)帶動的長960mm、周長為1620mm的圓柱形旋轉(zhuǎn)體(1-1)。該圓柱形旋轉(zhuǎn)體(1-1)表面用反光度很低的黑色涂料覆蓋。在圓柱形旋轉(zhuǎn)體(1-1)柱面上沿著圓柱體軸向均勻布置了三條長800mm的發(fā)光帶(2)。構(gòu)成發(fā)光帶(2)的相互拼接連接的條狀硅片基材上的集成電路中共同包含三條中心間距0.5mm的掃描行(3-1)、(3-2)、(3-3)。每條掃描行(3)都有1920個緊密排列的條型LED發(fā)光體(4)。三條掃描行(3-1)、(3-2)、(3-3)的LED發(fā)光體(4-1)、(4-2)、(4-3)分別顯示紅、綠、藍(lán)三基色光。
發(fā)光帶(2)的集成電路中，為每個LED都配備了數(shù)據(jù)寄存器。長條型的LED發(fā)光體(4)的長度為0.5mm，寬度為0.1mm，端部制成30度斜角，使相鄰LED發(fā)光體(4)之間保持0.05mm寬的斜向分隔帶(參見圖2)。這種斜角交錯銜接方式會使發(fā)光體的0.05mm的分隔帶在轉(zhuǎn)動中相互融合，形成無縫的圖像畫面。并且，0.5mm×0.1mm的長條形狀會容許發(fā)光體(4)在掃描一個0.5mm×0.5mm像素面積時(shí)可以有較長的延長時(shí)，有利于形成更好的像素形狀和更充分地利用發(fā)光體(4)的瞬時(shí)亮度。
圓柱形旋轉(zhuǎn)體(1-1)在正常運(yùn)行時(shí)的額定轉(zhuǎn)速為3600轉(zhuǎn)/分鐘。LED發(fā)光體(4)的響應(yīng)速度約4微秒。
電源從設(shè)置在旋轉(zhuǎn)體的軸端的電刷式接口傳輸給組裝在圓柱形旋轉(zhuǎn)體(1-1)上的顯示控制電路。圖像信號由裝置本身的發(fā)射器通過無線電信號傳送給安裝在圓柱形旋轉(zhuǎn)體(1-1)上的圖像信號接收器上。
每條發(fā)光帶(2)的顯示控制電路接收到一行三基色圖像信號后，先將對應(yīng)色的行信號送入對應(yīng)的發(fā)光帶(2)的電路中的行寄存器中，然后使該發(fā)光帶(2)的對應(yīng)基色行上的所有LED發(fā)光體(4)同時(shí)顯示該基色的行像素圖像。在控制電路作用下，每條發(fā)光帶(2)的三基色掃描行(3-1)、(3-2)、(3-3)對同一像素行的顯示時(shí)間有9.2微秒的時(shí)間間隔，以保證三基色掃描行(3-1)、(3-2)、(3-3)的各個對應(yīng)位置的發(fā)光體(4-1)、(4-2)、(4-3)能夠在相同的像素位置精確重合。
這臺柱面型圖像顯示裝置能夠以100Hz場頻逐行顯示清晰度為1080×1920像素的高清晰電視圖像。每個像素的面積為0.5mm×0.5mm。可以在1620mm周長范圍內(nèi)同時(shí)顯示三幅相同或者不相同的面積尺寸為960mm×540mm的圖像畫面，也可以整周拼接顯示960mm×1620mm面積的同一幅視頻畫面。
在實(shí)際應(yīng)用中，如果需要降低對LED發(fā)光體(4)的響應(yīng)速度的要求，可以適當(dāng)降低圓柱形旋轉(zhuǎn)體(1-1)的轉(zhuǎn)速或者增加發(fā)光帶(2)的數(shù)量。
本發(fā)明的一個具有圓盤形圖像顯示面的實(shí)施例如圖3、圖4所示。它的三條發(fā)光帶(2)呈放射狀嵌裝在一個黑色不反光硬質(zhì)圓盤狀旋轉(zhuǎn)體(1-2)上。參見圖4，三條發(fā)光帶(2-1)、(2-2)、(2-3)中各自包括一行以斜向錯位方式排列的細(xì)條型LED發(fā)光體(4-1)、(4-2)、(4-3)構(gòu)成的掃描行(3-1)、(3-2)、(3-3)、。三條發(fā)光帶(2-1)、(2-2)、(2-3)的掃描行(3-1)、(3-2)、(3-3)上的發(fā)光體(4-1)、(4-2)、(4-3)分別發(fā)出紅、綠、藍(lán)基色光。三條發(fā)光帶(2-1)、(2-2)、(2-3)的中央交匯中心是一個特制的發(fā)光體(4-4)，它由三個基色發(fā)光體結(jié)合而成，并由單獨(dú)的顯示驅(qū)動電路控制，專門顯示圖像正中央的那個像素。
圓盤狀旋轉(zhuǎn)體(1-2)的直徑尺寸、單個LED發(fā)光體(4)的尺寸以及發(fā)光帶(2)中相鄰LED發(fā)光體(4)的間距，共同決定了圖像顯示面的分辨率和清晰度。也就是說，加大圓盤狀旋轉(zhuǎn)體(1-2)的直徑，會加大圖像顯示面的面積和清晰度，縮小LED發(fā)光體(4)的尺寸和間距，會提高分辨率。
裝置運(yùn)行時(shí)，圓盤狀旋轉(zhuǎn)體(1-2)在專用電機(jī)的驅(qū)動下以3600轉(zhuǎn)/分鐘的速度勻速旋轉(zhuǎn)。顯示驅(qū)動電路直接制作在發(fā)光帶(2)的基體上。三基色發(fā)光帶(2-1)、(2-2)、(2-3)的對應(yīng)發(fā)光體(4-1)、(4-2)、(4-3)的光跡依次經(jīng)過整個圓形圖像顯示面的所有像素位置。
圓盤形圖像顯示面與圓柱形圖像顯示面對圖像信號的要求有很大差別。
首先，與圓柱形旋轉(zhuǎn)體(1-1)不同的是，圓盤形旋轉(zhuǎn)體(1-2)的不同半徑位置的發(fā)光體的線速度不同。越靠近外圍速度越快。對于相同亮度的發(fā)光體來說，相對于人眼的移動速度越快，其經(jīng)過像素點(diǎn)時(shí)發(fā)出的光量就越少，使人眼感覺到的亮度也就越低。所以，為了使畫面的亮度均衡，圖像信號需要在事先通過專用軟件進(jìn)行預(yù)處理。也就是將畫面的亮度級別由中央向四周逐漸提高?；蛘?，也可以在電路上直接進(jìn)行特殊處理，使旋轉(zhuǎn)半徑較大的LED發(fā)光體針對相同亮度信號的實(shí)際顯示亮度以特定的數(shù)學(xué)曲線逐漸加大。
其次，與圓柱形旋轉(zhuǎn)體(1-1)的另一個不同是，圓盤形旋轉(zhuǎn)體(1-2)的不同的發(fā)光體的光跡的長度不同。因此，在像素點(diǎn)尺寸恒定的情況下，圓盤形旋轉(zhuǎn)體(1-2)上的發(fā)光體的一整圈光跡中包含的像素?cái)?shù)目隨著發(fā)光體的旋轉(zhuǎn)半徑的加大而逐漸增多。所以，每行的像素?cái)?shù)相同的通用電視信號不適合直接用于這種圓盤形圖像顯示裝置，而需要事先通過專用軟件進(jìn)行轉(zhuǎn)換。這種轉(zhuǎn)換也可以由專用的攝像機(jī)的處理系統(tǒng)直接完成。
圓盤形圖像顯示裝置的電路系統(tǒng)雖然比圓柱形圖像顯示裝置的電路系統(tǒng)復(fù)雜，但圓盤形圖像顯示裝置卻具有一個突出的優(yōu)勢很薄的裝置厚度和很平整的圖像顯示面。
在實(shí)際應(yīng)用中，充當(dāng)本發(fā)明的核心元件——發(fā)光體可以有多種選擇。就目前來說，LED的高亮度、高響應(yīng)速度、長壽命、性能可靠、成本低、控制技術(shù)成熟的優(yōu)點(diǎn)使其成為首選。當(dāng)然，就原理上來說，任何一種具有類似優(yōu)點(diǎn)的發(fā)光材料和相關(guān)技術(shù)，都可以用來作為本發(fā)明的發(fā)光體材料。
除圖4所示的那種排列方式之外，也可以按圖5那樣，在每條發(fā)光帶(2-1)、(2-2)、(2-3)中設(shè)置三條分別顯示三基色光的由LED發(fā)光體(4-1)、(4-2)、(4-3)構(gòu)成的掃描行(3-1)、(3-2)、(3-3)。這種方式可以在較低的圓盤旋轉(zhuǎn)速度下獲得較高的刷新頻率。
或者，還可以像圖6所示的那樣，采用六條發(fā)光帶(2-1)、(2-2)、(2-3)。其中每條發(fā)光帶中包含一條掃面行(3-1)、(3-2)、(3-3)，每條掃描行由發(fā)出一種基色光的LED發(fā)光體(4-1)、(4-2)、(4-3)構(gòu)成。在中心部分，采取特殊布局的三基色發(fā)光體。
從圖7中可以看出，即使單個發(fā)光體(4)的輔助電路結(jié)構(gòu)(5)的尺寸面積比發(fā)光體(4)本身大得多，也可以通過錯位排列的方式消除相鄰發(fā)光體(4)的光跡之間的邊界痕跡。這個特點(diǎn)使本發(fā)明可以更容易制成超高分辨率的顯示屏，而且對發(fā)光體加工工藝的要求和發(fā)光體電路的集成度要求相當(dāng)?shù)汀?br> 權(quán)利要求
1.一種以多個發(fā)光體的同步移動形成光跡圖像的顯示裝置，該裝置的構(gòu)成包括a)可在驅(qū)動機(jī)構(gòu)作用下連續(xù)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的旋轉(zhuǎn)體(1)，具有設(shè)置在旋轉(zhuǎn)體(1)表面上的至少一條由多個發(fā)光體(4)排列而成的發(fā)光帶(2)，每個發(fā)光體(4)的有效發(fā)光面的面積不大于像素面積；b)具有可根據(jù)接收到的圖像信號同時(shí)控制上述發(fā)光帶(2)的各個發(fā)光體(4)的發(fā)光狀態(tài)的顯示驅(qū)動電路；c)運(yùn)動中的發(fā)光帶(2)的各個發(fā)光體(4)可在圖像信號中的對應(yīng)行信號的調(diào)制下同時(shí)發(fā)光；d)運(yùn)動中的發(fā)光帶(2)的各個發(fā)光體(4)的光跡共同拼合成圖像顯示面，組成圖像顯示面的所有像素均位于上述發(fā)光體(4)的光跡上；e)在任意0.06秒時(shí)間段內(nèi)，圖像顯示面中至少有一條發(fā)光帶(2)通過，并且，任意像素位置至少有一個發(fā)光體(4)通過；f)在上述的顯示驅(qū)動電路的控制下，任意一個運(yùn)動中的發(fā)光體(4)在通過其光跡上的任意兩個相鄰像素位置時(shí)，可以根據(jù)圖像信號改變發(fā)光狀態(tài)；本發(fā)明的獨(dú)特之處在于a)所述的發(fā)光體(4)的發(fā)光面是長寬比大于4的長條形，且該長條形發(fā)光面的長度方向與發(fā)光體(4)的移動方向的最小夾角大于40度；b)在顯示驅(qū)動電路的控制下，所述的發(fā)光體(4)的長條形發(fā)光面可在其移動路徑上的各個像素區(qū)域內(nèi)持續(xù)發(fā)光。
2.如權(quán)利要求1所述的一種以多個發(fā)光體的同步移動形成光跡圖像的顯示裝置，其特征是a)光跡相鄰的發(fā)光體的發(fā)光面的中心點(diǎn)連線與光跡延伸方向之間的最小夾角小于60度；b)相鄰光跡的邊緣相互接合。
全文摘要
為了解決現(xiàn)有以旋轉(zhuǎn)光跡形成圖像的顯示裝置的圖像存在網(wǎng)格效應(yīng)，且發(fā)光效率不高的問題，本發(fā)明采用了錯位排列的長條形的發(fā)光體。這種長條形的發(fā)光體會容許發(fā)光體(4)在掃描一個像素面積時(shí)可以有較長的延長時(shí)，有利于形成更近似于正方形的像素形狀和更充分地利用發(fā)光體的瞬時(shí)亮度。并且，錯位方式排布的發(fā)光體可以獲得極高密度的光跡。即使單個發(fā)光體的輔助電路結(jié)構(gòu)的尺寸面積比發(fā)光體本身大得多，也可以通過錯位排列的方式消除相鄰發(fā)光體的光跡之間的邊界痕跡，從而消除網(wǎng)紋效應(yīng)。
文檔編號G09F13/30GK1873767SQ2005100892
公開日2006年12月6日 申請日期2005年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月31日
發(fā)明者于君 申請人:于君