CN105103213A - 大面积显示系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及大面积显示系统（1），其包括像素化第一显示层（2），该层包含多个单独可寻址的光源（7）以用于在第一显示层（2）上生成低分辨率的图像。该系统还包括至少部分光学透明的第二显示层（5）以用于呈现高分辨率的图像，所述第二层被定位为基本上平行于第一显示层（2）。显示系统（1）被适配为使得低分辨率的图像和高分辨率的图像被相互调谐。所发明的显示系统允许观看者感知显示系统产生的图像中的增强的视觉3D深度。

Description

大面积显示系统

技术领域

本发明涉及大面积显示系统，其包括像素化第一显示层，该层包含多个单独可寻址光源以用于通过第一显示层生成低分辨率的图像。这样的大面积显示系统可附着到墙壁，但是还可以被定位为自支撑或独立式布告牌（的部分）。

背景技术

在开始段落中提到的类型的大面积显示器本身是已知的。更具体地，以本申请人的名字公布的国际专利申请文档WO2011/114263-A2描述了这样的显示系统，在此被形成为基于发光织物的架构元件。该元件包括织物片，其覆盖具有由框架限定的边界的区域。织物还被所述框架拉紧，从而织物片具有平坦和均匀表面。织物片包含多个光源（在此是LED），其相对于彼此被定位在定义明确的位置。可凭借电导体来单独寻址LED，从而可产生低分辨率的用户定义的图像。

发明人已观察到，由已知显示系统产生的低分辨率图像不是最优吸引人的。更特别地，他们已发现由系统显示的低分辨率图像的观看者仅体验有限的深度感知。这使得该显示器较不吸引人以用作等待区域和促销事件区域中的大面积信息和/或娱乐显示器。

发明内容

本发明的目的是通过使显示系统对于观看者来说更加吸引人来克服或至少减轻上文提到的问题。更特别地，本发明旨在以这样的方式改进已知显示器，使得观看者感知由显示系统产生的图像中增强的视觉3D深度。

本发明的这些和可能的其它目的通过一大面积显示系统实现，其包括像素化第一显示层，该层包含多个单独可寻址的光源以用于在第一显示层上生成低分辨率的图像，其中显示系统还包括至少部分光学透明的第二显示层以用于呈现高分辨率的图像，所述第二层被定位为基本上平行于第一显示层，并且其中显示系统适用于显示包括低分辨率和高分辨率的相互调谐图像的至少一个组合图像。假如显示系统适用于显示组合图像的动态呈现，则一般相互调谐低分辨率的图像和高分辨率的图像。

本发明基于本发明的以下认识：已知显示系统的深度体验可通过添加基本上平行于第一显示层的第二、大部分或完全光学透明的显示层来显著改进。所述第二显示层应当能够呈现高分辨率的图像，该图像利用低分辨率的图像来调谐。实际上，两种类型的图像的调谐意味着尤其是呈现相同、相似或具有逻辑关系的部分或图形的两个图像的节段是相互一致的。仅仅叠加在图像上的可更新文本是不足以用于该目的的。这样的逻辑关系的一些适当示例是缓慢经过晃动（waiving）树木的云及其移动阴影，具有放牧奶牛的山景，或走过购物中心的人。在该方面中的表达“一般”意味着图像和/或呈现的时间的至少50%，例如70%或90%或更多。作为两个图像的这样的一般相互调谐的结果，通过观看由组合图像形成的图片来感知令人印象深刻的深度体验。当通过第二显示器观看第一显示器时，在第二显示层上的高分辨率的图像与在第一显示层上的低分辨率的图像的组合被观察为组合图像（还被称为叠加图像）。

观察到，大面积显示器的表面通常总计为几平方米或更多。因此，具有2米或更多的高度乘3米或更多的宽度的大面积显示器完全在本发明的范围内。所强调的是，低分辨率的图像通常通过具有几厘米的节距长度（在最近邻近LED之间的距离）的多个LED产生。所述LED被定位在行和列的二维结构中，从而在任何行和任何列之间的每个交叉点处，存在可寻址LED。高分辨率的图像的像素具有例如是所提到的LED的节距长度的最多1/2或1/10并且优选最多1/20的节距长度，以增强深度体验感知。因此，由第二显示层呈现的图像可被认为是高分辨率图像。

两个显示层基本上相互平行地延伸。因此，在平坦显示层的情况下，两个显示层的法线将相差小于几度。本发明在具有平坦显示层的显示系统中工作良好。然而所强调的是，假如显示层轻微弯曲，也获得深度体验。在这样的情况下，两个层应当仍基本上平行（或具有大约相同的表面曲率）。出于实用原因，高度优选的是，第二显示层被定位在第一显示层和观看者之间，从而对于这样的观看者，第二显示层在第一显示层前面。这样的实用原因是低分辨率的可更新（动态）图像比高分辨率的动态图像生成起来更容易且更便宜。此外，低分辨率的动态图像通常比高分辨率的动态图像更亮，并且因此所述更亮的图像比起通过另一显示器的较少亮度的图像可更好地观察。

第二显示层应当至少部分光学透明。该特征允许高分辨率的图像对于实际通过第二显示层观看的观看者来说是可见的。如下文将讨论的，建立高分辨率的图像所按照的方式形成在考虑第二显示层是否应当部分或甚至完全透明时的重要因素。

所发明的显示器的实施例具有以下特征：低分辨率的图像是可更新的。该特征使得观看者可感知由两个显示层产生的相互调谐和组合图像得到的图片中的移动。将通常利用低于每秒1个图像的频率来执行低分辨率的图像的更新或刷新，尽管本发明还可以在更低频率下良好工作。优选地，可应用每秒50个图像的更新频率。使用这样的频率具有以下优点：其对应于AC电源的频率。这样的选择简化了利用广泛使用的电流系统实施本发明的显示系统。

注意到，如果由第一显示层建立长系列的相同可更新图像，则深度体验也存在，从而观看者实际上感知到静止或未移动的场景。由本发明提供的深度体验还在这样的静止场景中起作用。还可通过持续某一时间段停止更新低分辨率的图像来获得这样的静止场景。由本发明提供的深度体验还对于以后一方式建立的静止场景起作用，其中不发生由两个显示层中的任一个生成的图像的更新。

第二显示层能够呈现高分辨率的静止或相对静止图像。该图像被描述为参考可更新图像是相对静止的。因此，高分辨率的相对静止图像的刷新速率显著低于低分辨率的可更新图像的刷新速率。更精确地，相对静止图像的刷新速率是可更新图像的刷新速率的最多1/10，并且优选小于1/20。在很多实际情况中，相对静止图像的刷新速率将接近零，从而由第二显示层呈现确实静止图像。在这样的情况下，可在第二显示层中使用大的照片打印。

本发明的大面积显示系统的令人感兴趣的实施例具有以下特征：第一显示层包括被定位在光源前面的漫射器层。这样的漫射器层的存在增大了由光源生成的光的扩散或模糊，由此降低不希望的眩光。这在应用LED作为光源的情况下尤其有用。漫射器层可包含光学透明的树脂材料（如聚甲基丙烯酸甲酯或PMMA），其中包括散射颗粒。作为替换方案，这样的透明树脂材料的表面区域可被粗糙化以获得某一程度的漫射。这样的漫射器层优选位于第一显示层和第二显示层之间。

根据本发明的显示系统的另一令人感兴趣的实施例特征在于，第二显示层包括树脂材料（优选聚碳酸酯（PC），并且更优选地聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA））的板。原则上，第二显示层可包括玻璃板。由于它们的相对高的比重，包括玻璃的显示层在大面积显示系统的情况下较不优选，因为这样的层对显示系统的总重量贡献很大。而且，减薄玻璃层的厚度以影响第二显示层的重量还降低了其要求的刚性和固体结构。因此，优选树脂材料（例如（半）透明塑料和其它有机聚合物材料）的板。当使用广泛使用的聚碳酸酯的板时可期望良好结果。当在第二显示层中应用聚甲基丙烯酸甲酯的板时可获得甚至更好的结果。当在公共场所中使用时，具有该类型的板的显示系统较不易受伤害。

所发明的显示系统的另一令人感兴趣的实施例具有以下特性：高分辨率的图像被可拆卸地提供在第二显示层上。该措施允许显示系统的相对简单的设计并且使得能够以相当简单的方式替换这样的相对静止图像。用于在该实施例中使用的高分辨率的静止图像可以被打印在光学透明材料（如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）或聚氯乙烯（PVC））的薄层上。打印有静止图像的这样的层可随后被附着到第二显示层的板上。打印有静止图像的所述薄层可以是具有粘附层的贴纸的形式，该贴纸可被可拆卸地胶合到第二显示层上。因此，在根据该设计的显示系统中，不需要在第二显示层中永久显示高分辨率的静止图像。在根据该设计的显示系统中，优选的是，第二显示层是完全光学透明的。

所发明的显示系统的再另一实施例具有以下特征：显示系统包括用于在第二显示层上投影高分辨率图像的投影仪。这样的投影仪可被定位在相距第二显示层的一定距离处，例如在显示系统所位于的建筑物的天花板或墙壁中。投影仪因此允许在第二显示层上投影高分辨率的静止或相对静止图像。凭借位于第二显示层中的可寻址高分辨率像素在第二显示层中建立图片本身原则上也是可能的，但是实际上看起来相当繁琐和昂贵。包括投影仪的显示系统具有以下优点：可以以相对简单的方式更新或刷新静止图片。更新频率将优选低于低分辨率的图像的更新频率。因此，对于当前描述的显示系统的设计不需要移除贴纸或甚至整个第二显示层以改变静止图像。在根据该设计的优选实施例中，第二显示层不是完全光学透明的，以便允许在后一层中恰当投影高分辨率的静止图像或图片。

本发明的显示系统的再另一令人感兴趣的实施例还包括能够调谐高分辨率的图像和低分辨率的图像的控制器。这样的控制器的存在可改进调谐的质量，导致由显示系统产生的图像的改进的深度体验。可凭借控制器来自动化两种类型的图像的调谐，从而两种类型的图像的手动对准是不必要的。

在之前段落中描述的所发明的大面积显示系统的特定实施例特征在于，控制器能够检索和编辑低分辨率的图像的数据以便产生低分辨率的图像的静止图像部分的高分辨率的静止图像，该高分辨率的静止图像可被投影到第二显示层上。在该设计的显示系统中，在某一时间段期间不改变的低分辨率的连续可更新图像的某些部分可通过控制器来选择。随后，控制器可建立这些部分的高分辨率的静止图像，该静止图像被投影到第二显示层上。该措施所需要的分辨率增强技术和相关软件对于本领域技术人员是已知的。

所发明的显示系统的另一实施例特征在于，第一显示层和第二显示层相互分开至少1厘米的平均距离。将两个显示层布置在某一固定、相互距离处提供了以下优点：观看者体验的深度感知看起来被增强。1厘米的距离是获得该效果所需的实际最小距离。尤其是，具有较大表面面积的显示器可被布置在例如5厘米的较大相互距离处以获得最优深度体验改进。在两个显示层之间的空间将一般被填充有空气。这样的第一和第二显示层的分离可被用于具有平坦或轻微弯曲的显示层的显示系统中。

根据所发明的显示系统的另一令人感兴趣的实施例，显示器包括能够检索高分辨率的图像的信息，将该信息编辑为3D深度信息并且将该3D深度信息与低分辨率的图像的信息组合的控制器。从2D图像构建3D图像的软件本身是已知的，例如从斯坦福大学（http://ai.standford.edu/~asaxena/reconstruction3d）和从康奈尔大学（http://make3d.cs.conreell.edu）已知。通过在该控制器中使用该软件，可以以自动方式显著增加显示系统的深度体验。而且，由显示系统显示的移动部分可以相对于静止图像部分以更自然的方式移动。例如，移动远离观看者的对象被所述观看者体验为变得更小。

根据本发明的大面积显示系统的另一实施例具有以下特征：显示系统包括能够检测观看者的存在的装置，该装置在激活时可发起预定系列的低分辨率的可更新图像。该特征确保了在观看者进入距离显示系统的某一距离内的时刻显示在可更新图像中嵌入的重要信息。在该时刻，系统检测到观看者的存在，停止呈现并且使它在重要信息所位于的预定点处开始。当需要将某些相关信息给予最大数量的观看者时该特征是非常重要的。

所发明的大面积显示系统的另一实施例具有以下特征：显示系统还包括能够检测观看者的特性的装置，该装置在激活时将该特性反馈到能够基于观看者的特性选择图像的控制器中。该特征向显示系统提供了一定量的智能，显示系统可基于观看者的特征（例如性别）选择某些图像。

根据所发明的显示系统的另一令人感兴趣的实施例，第二显示层包括触摸屏激活装置，其在该装置激活时可发起预定系列的低分辨率的可更新图像。在该实施例中，观看者可通过触摸第二显示层的一部分来与显示系统主动交互。由观看者对屏幕的触摸可发起“停止呈现”和“在呈现的另一部分处开始”。两个或更多触摸屏激活装置的存在允许观看者做出某些选择，其可引起呈现的停止和使它在观看者的选择点处开始（重新开始）。

US20120139956A1公开了一种发射显示装置，其包括可操作用于提供数字内容的显示屏和定位在显示屏上用于当显示屏处于关闭状态时显现不透明漫射反射性的主题覆盖物，并且该装置使得当显示屏处于打开状态时能够实现与漫射反射性内容并发的可见发射显示内容。

附图说明

根据下文描述的实施例，本发明的这些和其它方面将是清楚明白的，并且将参考下文描述的实施例来阐明本发明的这些和其它方面。

在图中：

图1示出根据本发明的大面积显示系统的透视图，

图2示出图1中示出的所发明的显示系统的一部分的横截面，以及

图3示出根据本发明的显示系统产生的简单显示图像。

强调的是，这些图是示意性的并且不按照比例。在不同图中，相同元素由相同参考数字指示。

具体实施方式

图1以示意方式示出根据本发明的大面积显示系统1的透视图。显示系统包括第一显示层2，其由织物片组成，多个单独可寻址光源（在此是LED）被嵌入织物片中。所述片通过金属框架（未示出）拉紧，以便产生平坦显示层。LED（也未示出）被附着到织物片，在该片中，还包括电导体线，其被需要以用于对各个LED供电。

多个LED系统地分布在该片上，从而可区别平行列和平行行的LED。更特别地，LED列被布置为平行于显示层的边缘3，而LED行被布置为平行于第一显示层的边缘4。LED被设置为使得每个LED到期最近邻近LED的距离是大约4厘米。该距离（还被称为：节距长度）对于水平方向（行）和垂直方向（列）上的LED来说是相同的。被布置在织物片中的对应的行导体和列导体提供对LED的单独DC供电。通过对LED供电，可以由第一显示层建立低分辨率的图像。这些图像可被以某一频率更新或刷新，从而可建立可被观看者体验为移动图片的图像。

显示系统还包括第二显示层5，其由透明材料（在此是PMMA）制成。第一显示层2和第二显示层5具有大约2米（宽度）乘1米（高度）的尺寸并且被定位为以大约2厘米的相互距离相互平行。两个显示层可以凭借存在于显示层的至少四个角落中的连接装置（未示出）来互连。观看显示系统的观看者在箭头6指示的方向上这么做，并且观察到第二显示层5被定位在第一显示层2前面。可将高分辨率的静止图像附着或投影到第二显示层5。根据本发明的必要方面，在第一显示层2和第二显示层5的显示系统的操作期间使用的图像被相互调谐。该方面将参考图3更详细阐明。

图2示出图1中描绘的显示系统1的横截面，该横截面在水平方向上截取。LED7附着到织物的第一显示层2。行导体8与列导体（未示出）一起操作以便通过DC对各个LED7b供电。这些导体在第一显示层2的织物片中缠绕。为了逐个线地对各个LED供电所需要的供电方案对于本领域技术人员是熟知的。这样的供电方案允许刷新或更新第一显示2产生的图像。

在LED7前面，附着半透明PMMA的漫射器层9。该层引起LED生成的光在其离开第一显示层2之前稍微被漫射。在漫射层9前面，附着光学透明的PMMA的第二显示层5。所述第二显示层5通过距离层10与第一显示层2分开大约2厘米的距离。形成为高分辨率的照片的静止图像11被定位在第二显示层5的主表面上。在描绘的实施例中，所述图像11被打印在透明材料的薄层上，该薄层被胶合到第二显示层5上。该图像11包括透明区域12以及不是完全透明（或甚至完全不透明）的漫射区域13两者。在该静止图像的像素之间的距离比存在于第一显示层2中的最近邻近LED7的距离小得多（是其最多1/10并且优选最多1/20）。

图3以示意方式示出根据本发明的显示系统1产生的简单叠加图像的示例。该图片由在方向6上观看显示系统1的观看者看到。所述叠加图像由高分辨率的静止图像（该图像由第二显示层5呈现）和低分辨率的可更新图像（这些图像由第一显示层2呈现）构建。更精确地，静止图像仅示出山的轮廓14，而可更新图像示出山的轮廓14和从所述山流动的移动河15两者。

如上文指示的，显示系统被适配为使得可更新图像和静止图像被相互调谐。具体地，在该实施例中，存在于更新图像中的移动部分（流动的河）仅由第二显示层2呈现。然而，存在于两个图像中的静止部分（山的轮廓）由第一显示层2和第二显示层5呈现，这些静止部分被叠加并且对于观看者来说真实地重合。可以以手动方式使得所述静止部分重合。然而，由两个显示层呈现的图像的所述调谐还可凭借控制器实现。这样的控制器可以能够以这样的方式检索并编辑可更新图像的数据，使得其产生可更新图像的静止部分的高分辨率的静止图像。高分辨率的这样的静止图像可被以这样的方式投影到第二显示层上以使得两个图像的静止部分重合。

由根据本发明的显示系统1生成的叠加图像被发现产生对于观看者来说令人印象深刻的深度体验。所述深度体验尤其取决于第一显示层2和第二显示层5之间的距离。在具有显示层之间的固定距离的显示系统中，可凭借将高分辨率的图像的数据编辑为3D信息来实现改进的深度体验。凭借控制器，该3D图像可以与已经调谐的可更新图像的信息组合。

显示系统还可被提供有用于存在检测的系统，从而当系统注意到人在距离显示系统的某一距离内时呈现开始。可甚至基于这样的人的特性来选择呈现。第二显示层5还可包括用于在观看者和显示系统1之间的交互通信的触摸屏激活装置16。

不言而喻，根据本发明的显示系统可被用于显示各种各样的场景。几个示例是：1）从晃动的树（移动部分）摘苹果（移动部分）的人，2）沿着道路（静止部分）走动的人（移动部分），3）在网球场（静止部分）上打网球（移动部分）的人，4）在风景（静止部分）上方经过的云（移动部分）。

尽管在图和前述描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应当被认为是说明性或示例性而非限制性的。本发明不限于公开的实施例。根据对图、公开内容和所附权利要求的研究，本领域技术人员在实践要求保护的发明时可以理解和实现对公开的实施例的其他变型。

在权利要求中，词语‘包括’不排除其他元素或步骤，并且不定冠词‘一’或‘一个’不排除多个。在相互不同权利要求中记载某些措施的仅有事实不指示这些措施的组合不能被用于获利。在权利要求中的任何参考符号不应当被解释为限制这些权利要求的范围。

Claims (15)

1.大面积显示系统（1），包括像素化第一显示层（2），该层包含多个单独可寻址的光源（7）以用于在第一显示层（2）上生成低分辨率的可更新图像，其中显示系统（1）还包括至少部分光学透明的第二显示层（5）以用于生成具有显著低于低分辨率的可更新图像的刷新速率的刷新速率的高分辨率的相对静止图像，所述第二层被定位为基本上平行于第一显示层（2），并且其中显示系统（1）适用于显示包括低分辨率和高分辨率的相互调谐图像的至少一个组合图像。

2.根据权利要求1所述的显示系统，其中显示系统适用于显示组合图像的动态呈现，其中低分辨率的图像和高分辨率的图像被一般相互调谐。

3.根据权利要求1或2所述的显示系统，其中第二显示层（5）相对于观看者位于第一显示层（2）的前面。

4.根据权利要求1、2或3所述的显示系统，其中低分辨率的图像以高分辨率的图像的刷新速率的至少10倍，优选至少20倍的刷新速率可更新。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的显示系统，其中第一显示层（2）包括位于光源（7）前面的漫射器层（9）。

6.根据前述权利要求中任一项所述的显示系统，其中第二显示层（5）包括树脂材料，优选聚碳酸酯（PC）并且更优选地聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的板。

7.根据前述权利要求中任一项所述的显示系统，其中高分辨率的图像被可拆卸地提供在第二显示层（5）上。

8.根据前述权利要求中任一项所述的显示系统，其中显示系统（1）包括用于将高分辨率的图像投影在第二显示层（5）上的投影仪。

9.根据前述权利要求中任一项所述的显示系统，其中显示系统（1）还包括能够调谐高分辨率的图像和低分辨率的图像的控制器。

10.根据权利要求9所述的显示系统，其中控制器能够检索和编辑低分辨率的图像的数据以便产生低分辨率的图像的静止图像部分的高分辨率的静止图像，该高分辨率的静止图像能够被投影在第二显示层（5）上。

11.根据前述权利要求中任一项所述的显示系统，其中第一显示层（2）和第二显示层（5）相互分开至少1cm的平均距离。

12.根据前述权利要求中任一项所述的显示系统，其中显示器（1）包括能够检索高分辨率的图像的信息，将该信息编辑为3D深度信息并且将该3D深度信息与低分辨率的图像的信息组合的控制器。

13.根据前述权利要求中任一项所述的显示系统，其中显示系统（1）包括能够检测观看者的存在的装置，该装置在激活时可发起预定系列的低分辨率的可更新图像。

14.根据权利要求13所述的显示系统，其中显示系统（1）还包括能够检测观看者的特性的装置，该装置在激活时将该特性反馈到能够基于观看者的特性选择图像的控制器中。

15.根据前述权利要求中任一项所述的显示系统，其中第二显示层（7）包括触摸屏激活装置（16），该装置在激活时可发起预定系列的低分辨率的可更新图像。