CN103700323A - 无边框显示装置及消除拼缝的大屏幕拼接显示系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无边框显示装置及消除拼缝的大屏幕拼接显示系统，涉及大屏幕拼接显示技术领域。该无边框显示装置包括带有边框的显示屏，显示屏的显示区域包括中心区域以及介于中心区域和边框之间的边缘区域；中心区域观看面前方覆盖有光学透明平板，边缘区域观看面前方覆盖有偏心线性菲涅尔透镜；偏心线性菲涅尔透镜的菲涅尔中心线靠近中心区域一侧。由于本发明的无边框显示装置通过在带有边框的显示屏的边缘区域前方设置有用于放大边缘区域的菲涅尔透镜，放大后的边缘区域大于或等于边框并将边框完全覆盖，在视觉上消除了显示装置的边框。
Description
技术领域
本发明涉及大屏幕拼接显示技术领域，更具体地说，涉及一种无边框显示装置及消除拼缝的大屏幕拼接显示系统。
背景技术
大屏幕显示需求日益增多，由于常规显示器件尺寸受限、且影院大屏幕投影亮度较低应用条件苛刻，而把小尺寸的常规显示器拼接在一起，以实现超大屏幕显示已是一种常用的大屏幕显示方式，并广泛应用在各种场合，如交通监控中心、电力调度、地铁调度等各种指挥、调度中心、大型监控室。
大屏幕拼接显示有几种方案，包括对液晶、等离子、OLED（OrganicLight-Emitting Diode，有机发光二极管）等平板显示器的拼接，LED拼接，DLP（Digital Light Procession，为数字光处理）背投拼接。但是，LED拼接分辨率差，在室内应用时图像过于粗糙。DLP背投拼接虽然图像细腻几乎可以做到没有拼缝，但其厚度很厚，需要庞大的安装空间，而且系统价格昂贵，只有高端应用场合才能使用。液晶、等离子、OLED等平板显示器拼接显示图像细腻、成本适中，厚度薄、安装空间小；然而受限于生产制作工艺，其边缘总会留下一定的不可显示区域，从而多块平板显示器拼接显示时，如图1、图2所示，不可避免的在显示屏101边缘处有不可显示的边框102的存在，在拼接成大屏幕时，不可避免会形成不可显示的拼缝，导致画面分割，破坏了图像的平滑连续和完整性，严重影响拼接显示画面的整体效果，无法实现高质量的无缝拼接显示。
现有技术中，一般使用光学透镜来放大画面，若需要进行大屏幕拼接，则需要大口径的光学透镜进行放大。但是大口径光学透镜的厚度和重量较大，不仅难以加工和安装，而且成本很高，不适于大屏幕拼接显示。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种改进的无边框显示装置及消除拼缝的大屏幕拼接显示系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种无边框显示装置，包括带有边框的显示屏，所述显示屏的显示区域包括中心区域以及介于所述中心区域和边框之间的边缘区域；所述中心区域观看面前方覆盖有光学透明平板，所述边缘区域观看面前方覆盖有偏心线性菲涅尔透镜；所述偏心线性菲涅尔透镜的菲涅尔中心线靠近所述中心区域一侧。
优选地，上述无边框显示装置中，所述偏心线性菲涅尔透镜的菲涅尔中心线与其覆盖的边缘区域和边框的交界线之间的夹角小于10度；所述光学透明平板和所述偏心线性菲涅尔透镜的交界线与所述偏心线性菲涅尔透镜的菲涅尔中心线之间的间距小于30mm；所述偏心线性菲涅尔透镜的宽度大于所述边框的宽度、且小于所述显示屏宽度的1/2。
优选地，上述无边框显示装置中，所述偏心线性菲涅尔透镜包括覆盖水平边缘显示区域的水平偏心线性菲涅尔透镜，以及覆盖竖直边缘显示区域的竖直偏心线性菲涅尔透镜。
优选地，上述无边框显示装置中，所述水平偏心线性菲涅尔透镜与所述竖直偏心线性菲涅尔透镜相交处还设置有偏心点聚焦菲涅尔透镜。
优选地，上述无边框显示装置中，所述偏心点聚焦菲涅尔透镜与所述水平偏心线性菲涅尔透镜以及所述竖直偏心线性菲涅尔透镜分别相接；所述偏心点聚焦菲涅尔透镜的菲涅尔中心点靠近所述中心区域的一角；所述偏心点聚焦菲涅尔透镜的菲涅尔中心点和与其相交的所述水平偏心线性菲涅尔透镜与所述竖直偏心线性菲涅尔透镜两者菲涅尔中心线的交点之间的间距小于30mm。
优选地，上述无边框显示装置中，所述偏心点聚焦菲涅尔透镜与所述水平偏心线性菲涅尔透镜的交界线，与该水平偏心线性菲涅尔透镜的中心线的夹角为60～120度；所述偏心点聚焦菲涅尔透镜与所述竖直偏心线性菲涅尔透镜的交界线，与该竖直偏心线性菲涅尔透镜的中心线的夹角为60～120度。
优选地，上述无边框显示装置中，所述偏心点聚焦菲涅尔透镜与所述偏心线性菲涅尔透镜的节距均小于0.35mm。
优选地，上述无边框显示装置中，所述偏心点聚焦菲涅尔透镜的焦距与所述偏心线性菲涅尔透镜的焦距比值为0.6～1.4。
优选地，上述无边框显示装置中，所述显示屏包括液晶显示器或OLED显示器或等离子显示器或背投影显示器或阴极射线管显示器。
本发明还构造了一种消除拼缝的大屏幕拼接显示系统，包括信号源、接收所述信号源的信号并进行处理的信号处理单元、若干相互拼接的无边框显示装置，所述无边框显示装置连接于所述信号处理单元；所述信号源发送信号至所述信号处理单元，并通过所述信号处理单元将信号接入显示到各个相互拼接的所述无边框显示装置中，以构成无拼缝的大屏幕拼接显示系统。
本发明的有益效果是：由于本发明的无边框显示装置通过在带有边框的显示屏的边缘区域前方设置用于放大边缘区域的菲涅尔透镜，放大后的边缘区域大于或等于边框并将边框完全覆盖，在视觉上消除了显示装置的边框。同时，在利用无边框显示装置进行拼接成大屏幕显示时，也能在视觉上消除显示装置之间的拼缝，实现无缝的大屏幕拼接。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是现有技术中带有边框的显示屏拼接后的大屏幕显示装置结构示意图；
图2是图1的侧视图。
图3a是本发明优选实施例中无边框显示装置显示区域划分结构示意图，
图3b是本发明优选实施例中无边框显示装置的结构示意图，
图3c是图3b的侧视图；
图4a为线性菲涅尔透镜的结构示意图，
图4b是偏心线性菲涅尔透镜结构示意图；
图5a为点聚焦菲涅尔透镜的结构示意图，
图5b是偏心点聚焦菲涅尔透镜结构示意图；
图6a是本发明优选实施例中无边框显示装置的一维拼接结构示意图，
图6b是图6a的侧视图；
图7a是本发明优选实施例中用于二维拼接的无边框显示装置中显示区域划分结构示意图；
图7b是本发明优选实施例中用于二维拼接的无边框显示装置的结构示意图；
图8是本发明优选实施例中用于二维拼接并增加了偏心点聚焦菲涅尔透镜的无边框显示装置的结构示意图；
图9a是本发明优选实施例中消除拼缝的大屏幕拼接显示系统结构示意图，
图9b是图9a的侧视图；
图10是本发明优选实施例中消除拼缝的大屏幕拼接显示系统原理示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
图3a、图3b、图3c示出了本发明一个优选实施例中的无边框显示装置，该无边框显示装置包括带有边框2的显示屏1，显示屏1的显示区域包括中心区域12以及介于中心区域12和边框2之间的边缘区域11。中心区域12由中心显示区域观看面前方覆盖的光学透明平板3投影在显示屏1的显示区域上所得，边缘区域11由边缘显示区域观看面前方覆盖的偏心线性菲涅尔透镜4投影在显示屏1的显示区域上所得；偏心线性菲涅尔透镜4的菲涅尔中心线43靠近中心区域12一侧。
在光学透镜中，菲涅尔光学元件具有光学放大能力，厚度较小、重量较轻，加工方便，成本很低；利用高透光的塑料材料经过模压即可得到菲涅尔透镜，不但能够实现快速批量生产，而且材料成本非常低，现已广泛应用于背投投影显示、灯具、太阳能聚光等行业。菲涅尔透镜根据其聚焦点处的形状不同，可分为线聚焦菲涅尔透镜和点聚焦菲涅尔透镜。线聚焦菲涅尔也称作线性菲涅尔透镜，如图4a所示，线性菲涅尔透镜聚焦光线形成一条直线，通过该聚焦直线并垂直于线性菲涅尔透镜的平面与线性菲涅尔的交线称为菲涅尔中心线43，线性菲涅尔透镜正面呈百叶窗状，剖面呈锯齿状，且锯齿角度不断变化。点聚焦菲涅尔透镜的聚焦光线为一个点，如图5a所示，点聚焦菲涅尔透镜由多个同心圆组成，同心圆的圆心即为菲涅尔中心点51。菲涅尔透镜的菲涅尔中心与菲涅尔透镜几何中心轴线或者中心轴面不重合时，称为偏心菲涅尔透镜，如图4b、图5b所示。
使用偏心线性菲涅尔透镜4，仅将其覆盖到的边缘区域11部分的显示屏1放大，边缘区域11为放大区、中心区域12为未放大区。偏心线性菲涅尔透镜4的菲涅尔中心线43靠近中心区域12一侧，并与光学透明平板3和偏心线性菲涅尔透镜4交界线重合，偏心线性菲涅尔透镜4局部放大边缘区域11的画面覆盖了不可显示的边框2，实现了无边框显示；同时，使用以上装置可避免显示画面质量下降以及边缘放大区与中心非放大区交界处的画面割裂，能够做到1*N单个维度的拼接，如图6a、图6b所示。中心区域12无放大功能的光学透明平板3，用于无放大地透射显示该显示屏1中心区域12图像。
在一些实施例中，偏心线性菲涅尔透镜4覆盖于边缘显示区域11以及边框2的观看面前方。当偏心线性菲涅尔透镜4未覆盖到边框2时，边框2的观看面前方可覆盖光学透明平板或玻璃或亚克力或光学塑料或空气平板，以与偏心线性菲涅尔透镜4配合放大边缘显示区域11，从视觉上消除边框2。
在一些实施例中，带有边框2的显示屏1为液晶显示器或等离子显示器或OLED显示器或背投影显示器或阴极射线管显示器。
偏心线性菲涅尔透镜4的菲涅尔中心线43与其完整覆盖的显示边缘区域11和边框2的交界线21之间的夹角小于10度。光学透明平板3和偏心线性菲涅尔透镜4的交界线与偏心线性菲涅尔透镜4的菲涅尔中心线43基本重合，两者之间的间距小于30mm。偏心线性菲涅尔透镜4的宽度大于边框2宽度、且小于显示屏1宽度的1/2。偏心线性菲涅尔透镜4的中心线位于光学透明平板3和偏心线性菲涅尔透镜4的交界处，可大大减小菲涅尔透镜口径。在具体实施例中，若显示屏1的尺寸为46寸：若在显示屏1观看面前面覆盖点聚焦菲涅尔透镜进行整体放大，则透镜口径尺寸为1200mm；而使用宽度为120mm的偏心线性菲涅尔透镜局部放大显示屏1的边缘区域11，透镜口径尺寸大幅减小为240mm，只有点聚焦菲涅尔口径的20%。
在一些实施例中，如图7a、图7b所示，偏心线性菲涅尔透镜4包括覆盖水平边框和水平边缘区域的水平偏心线性菲涅尔透镜41，以及覆盖竖直边框和竖直边缘区域的竖直偏心线性菲涅尔透镜42。通过水平偏心线性菲涅尔透镜41和竖直偏心线性菲涅尔透镜42分别覆盖显示屏1的水平和竖直边缘区域，能同时消除显示屏1的水平和竖直边框，再通过拼接使用，即可消除应用广泛的二维拼接的拼缝。
在一些实施例中，如图8所示，水平偏心线性菲涅尔透镜41与竖直偏心线性菲涅尔透镜42相交处还设置有偏心点聚焦菲涅尔透镜5。偏心点聚焦菲涅尔透镜5与水平偏心线性菲涅尔透镜41以及竖直偏心线性菲涅尔透镜42分别相接；偏心点聚焦菲涅尔透镜5的菲涅尔中心点51靠近所述中心区域12的一角。使用偏心点聚焦菲涅尔透镜5作为水平线性菲涅尔透镜和竖直线性菲涅尔透镜的过渡衔接，放大对应覆盖的边缘角落显示区图像，既能实现二维拼接消除拼缝，又能消除水平线性菲涅尔透镜和垂直线性菲涅尔透镜交界处产生的图像割裂和边角黑区现象。
偏心点聚焦菲涅尔透镜5的宽度跟与其交界的线性菲涅尔透镜的宽度基本相同，偏差小于30mm。偏心点聚焦菲涅尔透镜5的菲涅尔中心点51和与其相交的水平偏心线性菲涅尔透镜41与竖直偏心线性菲涅尔透镜42两者菲涅尔中心线43的交点之间的间距小于30mm。保证偏心点聚焦菲涅尔透镜5的菲涅尔中心点51能基本位于线性菲涅尔透镜的菲涅尔中心线43上，消除图像割裂现象。
偏心点聚焦菲涅尔透镜5与水平偏心线性菲涅尔透镜41的交界线，与该水平偏心线性菲涅尔透镜41的菲涅尔中心线43的夹角为60～120度；偏心点聚焦菲涅尔透镜5与竖直偏心线性菲涅尔透镜42的交界线，与该竖直偏心线性菲涅尔透镜42的菲涅尔中心线43的夹角为60～120度。
偏心点聚焦菲涅尔透镜5与偏心线性菲涅尔透镜4的节距均小于0.35mm。菲涅尔透镜的节距即为菲涅尔条纹宽度，其小于0.35mm可满足较好的视觉效果。在一些实施例中，偏心点聚焦菲涅尔透镜5的节距与偏心线性菲涅尔透镜4的节距相同。菲涅尔条纹所在的表面朝向显示屏1或朝向观看者，或者显示屏1的两个表面都有菲涅尔条纹。
偏心点聚焦菲涅尔透镜5的焦距与偏心线性菲涅尔透镜4的焦距比值为0.6～1.4。偏心点聚焦菲涅尔透镜5与偏心线性菲涅尔透镜4的焦距基本相同，偏差小于40%。
使用了偏心点聚焦菲涅尔透镜5的无边框显示装置既实现了消除边框的效果，又避免了水平、竖直线性菲涅尔交界处的图像割裂现象，可应用于M*N的任意二维大屏幕消拼缝拼接显示系统中，如图9a、图9b所示。
本发明还构造了一种消除拼缝的大屏幕拼接显示系统，如图9a、图9b、图10所示，包括信号源、接收信号源的信号并进行处理的信号处理单元、若干相互拼接的无边框显示装置，无边框显示装置连接于信号处理单元；信号源发送信号至信号处理单元，并通过信号处理单元将信号接入显示到各个相互拼接的无边框显示装置中，以构成无拼缝的大屏幕拼接显示系统。
无边框显示装置采用对齐挤压方式进行拼接，信号源通过信号处理单元将信号接入显示到各个拼接的无边框显示装置中，就能实现无拼缝的大屏幕拼接显示系统。菲涅尔透镜与光学透明平板可以由单一光学透明平板整体开模加工获得一个整体部件，也可以由多个分立的菲涅尔透镜拼接组装贴合在光学透明平板上获得；光学透明平板为玻璃或亚克力或光学塑料等平板，或者空气平板。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种无边框显示装置，包括带有边框（2）的显示屏（1），其特征在于，所述显示屏（1）的显示区域包括中心区域（12）以及介于所述中心区域（12）和边框（2）之间的边缘区域（11）；所述中心区域（12）观看面前方覆盖有光学透明平板（3），所述边缘区域（11）观看面前方覆盖有偏心线性菲涅尔透镜（4）；所述偏心线性菲涅尔透镜（4）的菲涅尔中心线（43）靠近所述中心区域（12）一侧。
2.根据权利要求1所述的无边框显示装置，其特征在于，所述偏心线性菲涅尔透镜（4）的菲涅尔中心线（43）与其覆盖的边缘区域（11）和边框（2）的交界线（21）之间的夹角小于10度；所述光学透明平板（3）和所述偏心线性菲涅尔透镜（4）的交界线与所述偏心线性菲涅尔透镜（4）的菲涅尔中心线（43）之间的间距小于30mm；所述偏心线性菲涅尔透镜（4）的宽度大于所述边框（2）的宽度、且小于所述显示屏（1）宽度的1/2。
3.根据权利要求1所述的无边框显示装置，其特征在于，所述偏心线性菲涅尔透镜（4）包括覆盖水平边缘显示区域的水平偏心线性菲涅尔透镜（41），以及覆盖竖直边缘显示区域的竖直偏心线性菲涅尔透镜（42）。
4.根据权利要求3所述的无边框显示装置，其特征在于，所述水平偏心线性菲涅尔透镜（41）与所述竖直偏心线性菲涅尔透镜（42）相交处还设置有偏心点聚焦菲涅尔透镜（5）。
5.根据权利要求4所述的无边框显示装置，其特征在于，所述偏心点聚焦菲涅尔透镜（5）与所述水平偏心线性菲涅尔透镜（41）以及所述竖直偏心线性菲涅尔透镜（42）分别相接；所述偏心点聚焦菲涅尔透镜（5）的菲涅尔中心点（51）靠近所述中心区域（12）的一角；所述偏心点聚焦菲涅尔透镜（5）的菲涅尔中心点（51）和与其相交的所述水平偏心线性菲涅尔透镜（41）与所述竖直偏心线性菲涅尔透镜（42）两者菲涅尔中心线（43）的交点之间的间距小于30mm。
6.根据权利要求4所述的无边框显示装置，其特征在于，所述偏心点聚焦菲涅尔透镜（5）与所述水平偏心线性菲涅尔透镜（41）的交界线，与该水平偏心线性菲涅尔透镜（41）的中心线的夹角为60～120度；所述偏心点聚焦菲涅尔透镜（5）与所述竖直偏心线性菲涅尔透镜（42）的交界线，与该竖直偏心线性菲涅尔透镜（42）的中心线的夹角为60～120度。
7.根据权利要求4所述的无边框显示装置，其特征在于，所述偏心点聚焦菲涅尔透镜（5）与所述偏心线性菲涅尔透镜（4）的节距均小于0.35mm。
8.根据权利要求4所述的无边框显示装置，其特征在于，所述偏心点聚焦菲涅尔透镜（5）的焦距与所述偏心线性菲涅尔透镜（4）的焦距比值为0.6～1.4。
9.根据权利要求1至8项中任一项所述的无边框显示装置，其特征在于，所述显示屏（1）包括液晶显示器或OLED显示器或等离子显示器或背投影显示器或阴极射线管显示器。
10.一种消除拼缝的大屏幕拼接显示系统，其特征在于，包括信号源、接收所述信号源的信号并进行处理的信号处理单元、若干相互拼接的如权利要求1至9中任一项所述的无边框显示装置，所述无边框显示装置连接于所述信号处理单元；所述信号源发送信号至所述信号处理单元，并通过所述信号处理单元将信号接入显示到各个相互拼接的所述无边框显示装置中，以构成无拼缝的大屏幕拼接显示系统。
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