CN115083299B - 沿球面拼接的显示屏的设计方法和显示屏 - Google Patents

Abstract

本发明涉及显示屏设计制造技术领域，提供一种沿球面拼接的显示屏的设计方法和显示屏，方法包括：根据球面的直径、显示屏的分辨率和在球面赤道平面内的水平划分角计算相邻发光像素的最优间距；根据最优间距和发光像素的控制板的特性参数计算每个平面模块的高；根据球面的直径和每个平面模块的高计算垂直划分角，并计算自球面的赤道至一极的平面模块行数；根据显示屏的水平视场角和水平划分角计算平面模块列数；根据显示屏的直径和垂直划分角计算每个平面模块的上下边长；计算平面模块上能够开设的透声孔的孔径和数量；以所计算出的数据制作平面模块，以拼接成显示屏。本发明设计出的显示屏，加工工艺简单且容易控制精度，生产效率高，显示效果好。

Description

沿球面拼接的显示屏的设计方法和显示屏

技术领域

本发明涉及显示屏设计制造技术领域，具体涉及一种沿球面拼接的显示屏的设计方法和一种显示屏。

背景技术

球形或二次曲面显示屏已在诸多场景中被应用，由于曲面显示屏（如穹幕、球幕显示屏）的表面为圆弧面，因此普通厂家设计的球形显示屏均采用弧形模块去拼接。然而采用曲面板或者弯曲后的平面板去拼接穹幕，会存在以下问题：无论是采用平面板还是曲面板，模块上排布了密集的显示元件及印制电路，如果对平面板进行弯曲拼接球幕，印制电路及其连接节点容易失效，甚至会发生断裂。并且，考虑到弯曲后焊接位置焊盘的拉力，驱动芯片必须要与弯曲方向垂直。此外，由于穹幕属于双曲面，现有技术中所使用的曲面板和弯曲后的平面板均为单曲面，因此在拼接时单曲面与单曲面的拼接处会出现隆起，导致显示画面的不一致。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种沿球面拼接的显示屏的设计方法和显示屏，直接用不作弯曲的平面模块沿球面拼接形成显示屏，由于平面板的四个边都为直线，加工工艺简单且容易控制精度，不用考虑弯曲变形产生的偏差，尤其是当像素间距较小，例如为4mm或者更小时（即高清晰度或者高品质要求），平面板更有利于像素与像素间距的控制，当像素间距不发生较大的变化，画面才能够更加清晰准确的显示，并且，平面板上的驱动面的驱动芯片选型和驱动芯片的摆放方向不受限制，拼接处也不会出现明显的隆起，显示效果较好。然而本发明的发明人还发现，在设计显示屏时，采用曲面板或者弯曲后的平面板拼接而成的球形显示屏按照标准球面进行设计即可，每个拼接模块的形状、尺寸均按照标准球面进行计算，而本发明的显示屏由于是平面模块拼接而成的，严格来说不是一个标准的球面，因此在模块的形状、尺寸等方面还需做特别的设计，否则会导致拼接失败，或增加拼接难度，影响显示屏的生产效率。

鉴于此，本发明提出的沿球面拼接的显示屏的设计方法和显示屏的具体技术方案如下：

一种沿球面拼接的显示屏的设计方法，所述显示屏由多个平面模块沿球面拼接组合而成，所述多个平面模块沿所述球面的经线方向自赤道至一极划分为第一至第p行、沿所述球面的纬线方向划分为q列，其中，同一行的平面模块的形状、尺寸相同，同一列的平面模块构成瓣状，每个所述平面模块上设置有至少一个发光像素，p、q均为正整数，所述方法包括以下步骤：根据所述球面的直径、所述显示屏的分辨率和所述显示屏在所述球面赤道平面内的水平划分角计算所述球形显示屏上相邻发光像素的最优间距；根据所述显示屏上相邻发光像素的最优间距和所述发光像素的控制板的特性参数计算每个所述平面模块的高；根据所述显示屏的直径和每个所述平面模块的高计算垂直划分角，并根据所述垂直划分角计算自所述球面的赤道至一极的平面模块行数p；根据所述显示屏的水平视场角和所述水平划分角计算平面模块列数q；根据所述球面的直径和所述垂直划分角计算每个所述平面模块的上下边长；根据所述显示屏上相邻发光像素的最优间距、所述发光像素的尺寸、禁止布线距离计算所述平面模块上能够开设的透声孔的最大孔径；根据所述发光像素的控制板的特性参数、每个所述平面模块的上边长、所述显示屏上相邻发光像素的最优间距计算每个所述平面模块上能够开设的透声孔的最大数量；以所计算出的所述平面模块行数p、所述平面模块列数q、每个所述平面模块的上下边长和高、所述平面模块上能够开设的透声孔的最大孔径、每个所述平面模块上能够开设的透声孔的最大数量制作所述多个平面模块，以便通过所述多个平面模块拼接组合形成所述显示屏。

所述的沿球面拼接的显示屏的设计方法还包括：根据所述水平划分角计算同一行相邻平面模块的上边夹角和下边夹角；根据每个所述平面模块的上下边长和高计算每个所述平面模块的斜边长，并根据所述水平划分角、每个所述平面模块的斜边长和高计算同一行相邻平面模块的发光面夹角；根据所述球面的直径和每个所述平面模块的高计算同一列相邻平面模块的发光面夹角，以便依据同一行相邻平面模块的上边夹角和下边夹角、同一行相邻平面模块的发光面夹角、同一列相邻平面模块的发光面夹角对所述多个平面模块进行拼接组合。

在第n行中，每i个平面模块合并为一个i合一模块，所述i合一模块作为一个整体设计和制作，其中，i=2^k，1＜n≤p，k为正整数，所述方法还包括：根据所述平面模块列数q计算每一行中所述i合一模块的数量；根据第n-1行中每个所述平面模块的上边长、所述水平划分角计算第n行中每个所述i合一模块的下边长；根据第n行中每个所述平面模块的上边长、所述水平划分角计算第n行中每个所述i合一模块的上边长；根据第n行中每个所述i合一模块的上下边长、第n行中每个所述平面模块的斜边长计算第n行中每个所述i合一模块的高；根据第n行中每个所述i合一模块的下边长、所述水平划分角计算第n行中每个所述i合一模块所产生的拼缝的尺寸。

所述的沿球面拼接的显示屏的设计方法还包括：根据每个所述平面模块上实际开设的所述透声孔的数量、实际开设的每个所述透声孔的孔径、每个所述平面模块的上边长、每个所述平面模块的高计算每个所述平面模块的透声率。

所述的沿球面拼接的显示屏的设计方法还包括：根据所述显示屏上相邻发光像素的最优间距、同一行相邻平面模块的发光面夹角、同一列相邻平面模块的发光面夹角计算相邻平面模块之间相邻发光像素的实际间距；根据所述显示屏上相邻发光像素的最优间距、相邻平面模块之间相邻发光像素的实际间距计算间距误差率。

所述的沿球面拼接的显示屏的设计方法还包括：判断所述透声率和/或所述间距误差率是否满足预设条件，如果不满足，则重新设计所述显示屏。

根据以下公式计算所述显示屏上相邻发光像素的最优间距：

其中，P为所述显示屏上相邻发光像素的最优间距，c为所述显示屏在所述球面的 赤道圆周内弦长总和，

，D为所述球面的直径，θ为所述水平划分角，N为所述分 辨率。

所述平面模块的最小单元的最大高度为：

其中，H_max为所述平面模块的最小单元的最大高度，S_max为所述平面模块的最小单 元的最大扫描数，T为所述显示屏的刷新周期，K_r为所述发光像素的控制板中芯片灰度常 量，

为所述发光像素的控制板中芯片GCLK最高刷新率，N_s为每扫内GCLK的个数，N_t为消 隐时间GCLK个数，

第一至第p-1行每个所述平面模块的高H为所述平面模块的最小单元的最大高度H_max的整数倍。

根据以下公式计算所述垂直划分角：

当所述显示屏包括自所述球面的赤道至两极两个部分时，根据以下公式计算所述平面模块行数p：

当所述显示屏包括自所述球面的赤道至任一极一个部分时，根据以下公式计算所述平面模块行数p：

其中，γ为所述垂直划分角。

根据以下公式计算所述平面模块列数q：

其中，V为所述显示屏的水平视场角。

根据以下公式计算每个所述平面模块的上下边长：

其中，L_an表示第n行中每个所述平面模块的上边长，L_bn表示第n行中每个所述平面模块的下边长，D为所述球面的直径，θ为所述水平划分角。

根据以下公式计算每个所述平面模块的斜边长：

其中，B_n表示第n行中每个所述平面模块的斜边长。

根据以下公式计算第n行中每个所述i合一模块的下边长：

根据以下公式计算第n行中每个所述i合一模块的上边长：

根据以下公式计算第n行中每个所述i合一模块的高：

。

根据以下公式计算同一行相邻平面模块的上边夹角和下边夹角：

根据以下公式计算同一行相邻平面模块的发光面夹角：

根据以下公式计算同一列相邻平面模块的发光面夹角：

其中，α_L表示同一行相邻平面模块的上边夹角或下边夹角，α_P表示同一行相邻平面模块的发光面夹角，β_P表示同一列相邻平面模块的发光面夹角。

在每个所述平面模块中，所述透声孔开设于相邻的四个发光像素之间，根据以下公式计算所述平面模块上能够开设的透声孔的最大孔径：

根据以下公式计算每个所述平面模块上能够开设的透声孔的最大数量：

根据以下公式计算每个所述平面模块的透声率：

其中，s_max为所述平面模块上能够开设的透声孔的最大孔径，a₁和a₂为矩形的发光像素的两个边长，m为所述禁止布线距离，q_mmax为每个所述平面模块上能够开设的透声孔的最大数量，b为每个所述平面模块上的发光像素行数，ξ为每个所述平面模块的透声率，q_m为每个所述平面模块上实际开设的所述透声孔的数量，s_j为所述平面模块上实际开设的第j个透声孔的孔径，其中，0≤q_m≤q_mmax，0＜s_j≤s_max。

根据以下公式计算同一行的相邻平面模块之间相邻发光像素的实际间距：

根据以下公式计算同一列的相邻平面模块之间相邻发光像素的实际间距：

根据以下公式计算所述间距误差率：

其中，

为同一行的相邻平面模块之间相邻发光像素的实际间距，

为同一列 的相邻平面模块之间相邻发光像素的实际间距，η为所述间距误差率，

取

或

。

一种根据上述设计方法设计制作而成的显示屏，所述显示屏由多个平面模块沿球面拼接组合而成，所述多个平面模块沿所述球面的经线方向自赤道至一极划分为第一至第p行、沿所述球面的纬线方向划分为q列，其中，同一行的平面模块的形状、尺寸相同，同一列的平面模块构成瓣状，每个所述平面模块上设置有至少一个发光像素，p、q均为正整数，其中，

所述平面模块的最小单元的最大高度为：

其中，H_max为所述平面模块的最小单元的最大高度，S_max为所述平面模块的最小单 元的最大扫描数，T为所述显示屏的刷新周期，K_r为所述发光像素的控制板中芯片灰度常 量，

为所述发光像素的控制板中芯片GCLK最高刷新率，N_s为每扫内GCLK的个数，N_t为消 隐时间GCLK个数，

第一至第p-1行每个所述平面模块的高H为所述平面模块的最小单元的最大高度H_max的整数倍，

每个所述平面模块的上下边长为：

其中，L_an表示第n行中每个所述平面模块的上边长，L_bn表示第n行中每个所述平面模块的下边长，D为所述球面的直径，θ为所述水平划分角，

在每个所述平面模块中，所述透声孔开设于相邻的四个发光像素之间，所述平面模块上能够开设的透声孔的最大孔径为：

其中，s_max为所述平面模块上能够开设的透声孔的最大孔径，a₁和a₂为矩形的发光像素的两个边长，m为所述禁止布线距离，

每个所述平面模块上能够开设的透声孔的最大数量为：

其中，q_mmax为每个所述平面模块上能够开设的透声孔的最大数量，b为每个所述平面模块上的发光像素行数。

本发明的有益效果：

本发明通过不作弯曲的平面模块沿球面拼接形成近似球形的显示屏，加工工艺简单且容易控制精度，能够提高显示屏的显示效果，并且通过设计平面模块的尺寸、数量等数据，能够降低显示屏的制作难度，提高显示屏的生产效率。

附图说明

图1为本发明实施例的沿球面拼接的显示屏的设计方法的流程图；

图2为本发明一个实施例的显示屏在球面的赤道平面分割示意图；

图3为本发明一个实施例的显示屏的行数划分示意图；

图4为本发明一个实施例的极点处平面模块的大小示意图；

图5为本发明一个实施例的平面模块上边与下边示意图；

图6为本发明一个实施例的平面模块尺寸计算几何构图；

图7为本发明一个实施例的同一行相邻平面模块上边或下边夹角计算几何构图；

图8为本发明一个实施例的同一行相邻平面模块的发光面夹角计算几何构图；

图9为本发明一个实施例的同一列相邻平面模块的发光面夹角计算几何构图；

图10为本发明一个实施例的i合一模块的尺寸计算几何构图；

图11为本发明一个实施例的平面模块透声孔孔径计算几何构图；

图12为本发明一个实施例的平面模块透声率计算示意图；

图13为本发明一个实施例的相邻平面模块的点间距计算几何构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例的显示屏由多个平面模块沿球面拼接组合而成，多个平面模块沿球面的经线方向自赤道至一极划分为第一至第p行、沿球面的纬线方向划分为q列，其中，同一行的平面模块的形状、尺寸相同，同一列的平面模块构成瓣状，每个平面模块上设置有至少一个发光像素，p、q均为正整数。在本发明的一个具体实施例中，发光像素可为LED灯珠。平面模块为不可弯曲的含LED灯珠和驱动电路的PCB板，或者还可包括PCB板的边缘支撑结构。

如图1所示，本发明实施例的沿球面拼接的显示屏的设计方法包括以下步骤：

S1，根据球面的直径、显示屏的分辨率和显示屏在球面赤道平面内的水平划分角计算显示屏上相邻发光像素的最优间距。

S2，根据显示屏上相邻发光像素的最优间距和发光像素的控制板的特性参数计算每个平面模块的高。

S3，根据球面的直径和每个平面模块的高计算垂直划分角，并根据垂直划分角计算自球面的赤道至一极的平面模块行数p。

S4，根据显示屏的水平视场角和水平划分角计算平面模块列数q。

S5，根据球面的直径和垂直划分角计算每个平面模块的上下边长。

S6，根据显示屏上相邻发光像素的最优间距、发光像素的尺寸、禁止布线距离计算平面模块上能够开设的透声孔的最大孔径。

S7，根据发光像素的控制板的特性参数、每个平面模块的上边长、显示屏上相邻发光像素的最优间距计算每个平面模块上能够开设的透声孔的最大数量。

S8，以所计算出的平面模块行数p、平面模块列数q、每个平面模块的上下边长和高、平面模块上能够开设的透声孔的最大孔径、每个平面模块上能够开设的透声孔的最大数量制作多个平面模块，以便通过多个平面模块拼接组合形成显示屏。

如图2所示，对于同一列的平面模块构成的瓣状，其在球面赤道平面内的投影所对应的角度θ可称为显示屏在球面赤道平面内的水平划分角，该角度对应的弦长Δc称为显示屏在球面赤道平面内的水平划分弦长，球面的直径为D，则半径为D/2。在本发明的一个实施例中，可根据以下公式计算显示屏上相邻发光像素的最优间距：

其中，P为显示屏上相邻发光像素的最优间距，c为显示屏在球面的赤道圆周内弦 长总和，

，D为球面的直径，θ为水平划分角，N为分辨率。

在本发明的一个实施例中，显示屏的最小显示系统由发送卡、接收卡和LED灯板组成，LED灯板接收到接收卡转接的信号之后，由驱动芯片（列）及行管芯片（行）去点亮一颗LED灯珠。显示屏的最小显示系统即确定了平面模块的最小单元，平面模块的最小单元的最大高度为：

其中，H_max为平面模块的最小单元的最大高度，S_max为平面模块的最小单元的最大 扫描数，T为显示屏的刷新周期，其为显示屏的刷新率的倒数，单位可取毫秒，例如显示屏的 刷新率为60Hz时，T可取16.67ms，K_r为发光像素的控制板中芯片灰度常量，

为发光像素 的控制板中芯片GCLK最高刷新率，N_s为每扫内GCLK的个数，N_t为消隐时间GCLK个数。

第一至第p-1行每个平面模块的高H为平面模块的最小单元的最大高度H_max的整数倍，例如可以为2倍、3倍等。在确定第一至第p-1行平面模块的高后，便可结合显示屏的整体尺寸确定第p行平面模块的高。

如图3所示，对于每一行平面模块，以高为弦以球面的球心为圆心，所对应的角度

可称为垂直划分角。在本发明的一个实施例中，根据余弦定理可得出垂直划分角的计算 公式：

其中，γ为垂直划分角。

如图4所示，若允许球面极点处的平面模块的高大于第一至第p-1行平面模块的高，则以总垂直角度与垂直划分角的商取整，即为平面模块的行数；若不允许球面极点处的平面模块的高大于第一至第p-1行平面模块的高，则在极点处需要额外分割出一个高小于第一至第p-1行平面模块的高的平面模块。

需要说明的是，本发明实施例所设计的显示屏，并不一定占据整个球面（垂直角度范围为-90°至90°、水平视场角为360°），还可以仅占据半球面，即垂直角度范围为0至90°，而且水平视场角也可以为360°以内的任意角度。

显示屏的垂直角度范围为-90°至90°，表示显示屏包括自球面的赤道至两极两个部分，此时可根据以下公式计算平面模块行数p：

显示屏的垂直角度范围为0至90°，表示显示屏包括自球面的赤道至任一极一个部分，此时可根据以下公式计算平面模块行数p：

在本发明的一个实施例中，可根据以下公式计算平面模块列数q：

其中，V为显示屏的水平视场角。

在本发明的一个实施例中，如图5所示，平面模块呈梯形，上下边分别为梯形的上 底和下底。如图6所示，第一行中的一个平面模块为等腰梯形ABCD，显示屏所在球面的球心 为O，等腰梯形ABCD下底BC的中点为F，在△OBF中，

，即

；A’D’为 AD在赤道平面上的投影线段，E’为AD中点E在赤道平面上的投影点；易得△OA’D’与△OBC相 似，故有比例关系

；又因为在△OEE’中，

，

，故得到

，即

。因此

。

推广到第n层，根据相似三角形，可得到

；又因

，因此每个平 面模块的上下边长为：

其中，L_an表示第n行中每个平面模块的上边长，L_bn表示第n行中每个平面模块的下边长，D为球面的直径，θ为水平划分角。

根据勾股定理，每个平面模块的斜边长为：

其中，B_n表示第n行中每个平面模块的斜边长。

考虑到显示屏的最小显示系统，即平面模块存在最小单元，存在第p行平面模块的上边与球面的极点仍有一定距离的情况，这种情况下上述的多个平面模块拼接后在球面的极点处会留下一个孔洞。鉴于此，本发明实施例中还可设计一个（显示屏包括自球面的赤道至任一极一个部分）或两个（显示屏包括自球面的赤道至两极两个部分）用于填补该孔洞的q边形平面模块。

需要说明的是，上述的显示屏所在球面的直径、显示屏的分辨率，可根据需求，例如客户的要求进行设定。水平划分角理论上越小越好，但也需考虑最小显示面积的大小、制作难度等，一般可根据经验进行设定。扫描数、发光像素的控制板中芯片灰度常量及GCLK最高刷新率、每扫内GCLK的个数、消隐时间GCLK个数、显示屏的刷新周期等发光像素的控制板的特性参数，则取决于客户的要求和行业标准。

应当理解的是，显示屏上相邻发光像素的最优间距是按照满足所要求的分辨率计算出来的，由于梯形的平面模块在经线方向（纵向）上的尺寸是不变的，始终等于平面模块的高，因此相邻发光像素在经线方向上的间距是无需调整的，可等于所计算出的最优间距。而相邻发光像素在纬线方向（横向）上的间距，则由于每个梯形的平面模块在纬线方向上的尺寸不一致，最大为下边长，最小为上边长，需要根据实际的横向尺寸进行重新排布。具体地，对于平面模块上的每一行发光像素，可用其所在纬度的横向长度除以最优间距，四舍五入取整后得到该行发光像素的数量，然后对该行发光像素进行均匀排布，临近左斜边或右斜边的发光像素与相应斜边之间的距离，为该行相邻发光像素的间距的一半，从而保证平面模块拼接后该纬度的所有发光像素的间距近似一致。应当理解的是，重新排布后的发光像素左右间距与最优间距会略有误差，但由于计算每行发光像素的数量是四舍五入取整，该误差相对于尺寸巨大的整个显示屏而言不会太大，不会影响显示效果。

在计算出平面模块的行数p、列数q、每个平面模块的上下边长和高后，可依照计算出的数据制作多个平面模块，从而能够通过多个平面模块拼接组合形成近似球形的显示屏。在每个平面模块中，透声孔开设于相邻的四个发光像素之间。平面模块上实际开设的透声孔的数量小于或等于平面模块上能够开设的透声孔的最大数量，实际开设的每个透声孔的孔径小于或等于平面模块上能够开设的透声孔的最大孔径。也就是说，可以在每相邻的四个发光像素之间开设透声孔，也可在部分相邻的四个发光像素之间不开设透声孔，透声孔的大小可完全相同，也可不尽相同。

应当理解的是，依照计算出的数据制作出的多个平面模块是确定能够拼接成近似球形的显示屏的，然而，在实际拼接操作时，如果没有预先规划好整个显示屏所对应的球形框架，则会因为相邻平面模块间角度的不确定而导致拼接失败。因此，如果预先设计制作好了显示屏所对应的球形框架（内接或外接球形框架均可，球形框架提供平面模块所在的球面），则直接贴合球形框架提供的球面进行拼接即可，如果没有预先设计制作球形框架，则需要计算相邻平面模块间的角度。

因此，在本发明的一个实施例中，沿球面拼接的显示屏的设计方法还可包括以下步骤：根据水平划分角计算同一行相邻平面模块的上边夹角和下边夹角；根据每个平面模块的上下边长和高计算每个平面模块的斜边长，并根据水平划分角、每个平面模块的斜边长和高计算同一行相邻平面模块的发光面夹角；根据球面的直径和每个平面模块的高计算同一列相邻平面模块的发光面夹角，以便依据同一行相邻平面模块的上边夹角和下边夹角、同一行相邻平面模块的发光面夹角、同一列相邻平面模块的发光面夹角对多个平面模块进行拼接组合。

具体地，如图7所示，由空间平行的性质可知同一行相邻平面模块的上边夹角（或下边夹角）α_L具有传递性，在四边形OABC中，∠OAB=∠OCB=90°，因此同一行相邻平面模块的上边夹角和下边夹角为：

如图8所示，同一行相邻平面模块的发光面交于AD，分别做AD垂线CF与BF，因此同 一行相邻平面模块的发光面夹角

。易证△CFA与△DEA相似，因此有比例关系

，故

；根据余弦定理，在△ABC中：

故在△CFB中：

由此可得同一行相邻平面模块的发光面夹角为：

如图9所示，根据余弦定理，在△OAB中

，因此，同一列相邻平面模块的发 光面夹角为：

在计算得到上述角度后，便可在无框架的情况下实现相邻平面模块的拼接，从而完成整个显示屏的拼接。

应当理解的是，越靠近极点，平面模块的面积越小，过小的平面模块不易于进行生产和拼接安装，会增大显示屏的制作成本。因此，在本发明的一个实施例中，在第n行中，每i个平面模块可合并为一个i合一模块，i合一模块作为一个整体设计和制作，其中，i为q的约数，1＜n≤p，n为接近p的值，例如n为p-x至p，x的具体数值可根据实际情况进行设定。沿球面拼接的显示屏的设计方法还可包括：根据平面模块列数q计算每一行中i合一模块的数量；根据第n-1行中每个平面模块的上边长、水平划分角计算第n行中每个i合一模块的下边长；根据第n行中每个平面模块的上边长、水平划分角计算第n行中每个i合一模块的上边长；根据第n行中每个i合一模块的上下边长、第n行中每个平面模块的斜边长计算第n行中每个i合一模块的高；根据第n行中每个i合一模块的下边长、水平划分角计算第n行中每个i合一模块所产生的拼缝的尺寸。

在本发明的一个实施例中，每一行中i合一模块的数量为q/i。如图10所示，ABCD为 二合一模块，在第n行进行2合一模块的排布（i=2），在△BFC中，

，故第n行2合一模 块的下边长为：

在△AHD中，

，故第n行2合一模块的上边长为：

在△DIC中，

，根据勾股定理，第n行2合一模块的高度：

在第n行2合一产生的三角形拼缝△BFC，拼缝高度：

优选地，i=2^k，k为正整数，当i=2^k时，拼缝是等腰三角形或由多个等腰三角形组合形成的形状，便于进行拼缝尺寸的计算。

推广到在第n行进行i合一模块（i=2^k）的排布，根据相似三角形，第n行中每个i合一模块的下边长为：

第n行中每个i合一模块的上边长为：

第n行中每个i合一模块的高为：

第n行中i合一模块产生的三角形拼缝的拼缝高度为：

为了保证视觉效果，拼缝高度不宜过大，在本发明的一个实施例中，要求拼缝高度

。若不能满足该拼缝高度的要求，则需要重新设定水平划分角和k的值，依照本发 明实施例的上述步骤重新设计拼缝高度满足该要求的显示屏。

此外，在本发明的一个实施例中，沿球面拼接的显示屏的设计方法还可包括：根据每个平面模块上实际开设的透声孔的数量、实际开设的每个透声孔的孔径、每个平面模块的上边长、每个平面模块的高计算每个平面模块的透声率。

进一步地，沿球面拼接的显示屏的设计方法还可包括：根据显示屏上相邻发光像素的最优间距、同一行相邻平面模块的发光面夹角、同一列相邻平面模块的发光面夹角计算相邻平面模块之间相邻发光像素的实际间距；根据显示屏上相邻发光像素的最优间距、相邻平面模块之间相邻发光像素的实际间距计算间距误差率；判断透声率和/或间距误差率是否满足预设条件，如果不满足，则重新设计显示屏。

如图11所示，矩形的发光像素的两个边长分别为a₁和a₂，禁止布线距离，即因布线而不能开孔的距离为m，那么根据勾股定理可得平面模块上能够开设的透声孔的最大孔径为：

平面模块的透声率ξ可视为平面模块的穿孔率，每个平面模块上的发光像素行数为b，则每个平面模块上能够开设的透声孔的最大数量为：

如图12所示，以平面模块所包含的矩形近似计算平面模块的透声率，每个平面模块的透声率为：

其中，s_max为平面模块上能够开设的透声孔的最大孔径，a₁和a₂为矩形的发光像素的两个边长，m为禁止布线距离，q_mmax为每个平面模块上能够开设的透声孔的最大数量，b为每个平面模块上的发光像素行数，ξ为每个平面模块的透声率，q_m为每个平面模块上实际开设的透声孔的数量，s_j为平面模块上实际开设的第j个透声孔的孔径，其中，0≤q_m≤q_mmax，0＜s_j≤s_max。

应当理解的是，如果将平面模块上能够开设的透声孔的最大孔径和每个平面模块上能够开设的透声孔的最大数量代入上述透声率的计算式所计算出的透声率，即最大透声率仍低于透声率下限值，则需要重新设计显示屏。

如图13所示，以相邻平面模块的点间距为最优间距P为例，由于模块间存在角度，因此实际点间距P'＜P，根据余弦定理，同一行的相邻平面模块之间相邻发光像素的实际间距为：

同一列的相邻平面模块之间相邻发光像素的实际间距为：

可根据以下公式计算间距误差率：

其中，

为同一行的相邻平面模块之间相邻发光像素的实际间距，

为同一列的 相邻平面模块之间相邻发光像素的实际间距，η为间距误差率，

取

或

。

在本发明的一个实施例中，当

时，相邻平面模块的点间距过小，在观看时 会有明显的“棱状感”，因此可控制

，否则需要重新设计显示屏。

根据本发明实施例的沿球面拼接的显示屏的设计方法，通过不作弯曲的平面模块沿球面拼接形成近似球形的显示屏，加工工艺简单且容易控制精度，能够提高显示屏的显示效果，并且通过设计平面模块的尺寸、数量等数据，能够降低显示屏的制作难度，提高显示屏的生产效率。

基于上述实施例的沿球面拼接的显示屏的设计方法，本发明还提出一种显示屏。

本发明实施例的显示屏由上述任一实施例的沿球面拼接的显示屏的设计方法设计制作而成，具体地，显示屏由多个平面模块沿球面拼接组合而成，多个平面模块沿球面的经线方向自赤道至一极划分为第一至第p行、沿球面的纬线方向划分为q列，其中，同一行的平面模块的形状、尺寸相同，同一列的平面模块构成瓣状，每个平面模块上设置有至少一个发光像素，p、q均为正整数。其中，平面模块的的最小单元的最大高度为：

其中，H_max为平面模块的最小单元的最大高度，S_max为平面模块的最小单元的最大 扫描数，T为显示屏的刷新周期，其为显示屏的刷新率的倒数，单位可取毫秒，例如显示屏的 刷新率为60Hz时，T可取16.67ms，K_r为发光像素的控制板中芯片灰度常量，

为发光像素 的控制板中芯片GCLK最高刷新率，N_s为每扫内GCLK的个数，N_t为消隐时间GCLK个数。

第一至第p-1行每个平面模块的高H为平面模块的最小单元的最大高度H_max的整数倍。

每个平面模块的上下边长为：

其中，L_an表示第n行中每个平面模块的上边长，L_bn表示第n行中每个平面模块的下边长，D为球面的直径，θ为水平划分角。

在每个平面模块中，透声孔开设于相邻的四个发光像素之间，平面模块上能够开设的透声孔的最大孔径为：

其中，s_max为平面模块上能够开设的透声孔的最大孔径，a₁和a₂为矩形的发光像素的两个边长，m为禁止布线距离。

每个平面模块上能够开设的透声孔的最大数量为：

其中，q_mmax为每个平面模块上能够开设的透声孔的最大数量，b为每个平面模块上的发光像素行数。

显示屏更具体的实施方式可参照上述沿球面拼接的显示屏的设计方法的实施例，在此不再赘述。

根据本发明实施例的显示屏，制作难度低，生产效率高，显示效果好。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (17)

1.一种沿球面拼接的显示屏的设计方法，其特征在于，所述显示屏由多个平面模块沿球面拼接组合而成，所述多个平面模块沿所述球面的经线方向自赤道至一极划分为第一至第p行、沿所述球面的纬线方向划分为q列，其中，同一行的平面模块的形状、尺寸相同，同一列的平面模块构成瓣状，每个所述平面模块上设置有至少一个发光像素，p、q均为正整数，所述方法包括以下步骤：

根据所述球面的直径、所述显示屏的分辨率和所述显示屏在所述球面赤道平面内的水平划分角计算所述显示屏上相邻发光像素的最优间距；

根据所述显示屏上相邻发光像素的最优间距和所述发光像素的控制板的特性参数计算每个所述平面模块的高；

根据所述球面的直径和每个所述平面模块的高计算垂直划分角，并根据所述垂直划分角计算自所述球面的赤道至一极的平面模块行数p；

根据所述显示屏的水平视场角和所述水平划分角计算平面模块列数q；

根据所述球面的直径和所述垂直划分角计算每个所述平面模块的上下边长；

根据所述显示屏上相邻发光像素的最优间距、所述发光像素的尺寸、禁止布线距离计算所述平面模块上能够开设的透声孔的最大孔径；

根据所述发光像素的控制板的特性参数、每个所述平面模块的上边长、所述显示屏上相邻发光像素的最优间距计算每个所述平面模块上能够开设的透声孔的最大数量；

以所计算出的所述平面模块行数p、所述平面模块列数q、每个所述平面模块的上下边长和高、所述平面模块上能够开设的透声孔的最大孔径、每个所述平面模块上能够开设的透声孔的最大数量制作所述多个平面模块，以便通过所述多个平面模块拼接组合形成所述显示屏。

2.根据权利要求1所述的沿球面拼接的显示屏的设计方法，其特征在于，还包括：

根据所述水平划分角计算同一行相邻平面模块的上边夹角和下边夹角；

根据每个所述平面模块的上下边长和高计算每个所述平面模块的斜边长，并根据所述水平划分角、每个所述平面模块的斜边长和高计算同一行相邻平面模块的发光面夹角；

根据所述球面的直径和每个所述平面模块的高计算同一列相邻平面模块的发光面夹角，以便依据同一行相邻平面模块的上边夹角和下边夹角、同一行相邻平面模块的发光面夹角、同一列相邻平面模块的发光面夹角对所述多个平面模块进行拼接组合。

3.根据权利要求2所述的沿球面拼接的显示屏的设计方法，其特征在于，在第n行中，每i个平面模块合并为一个i合一模块，所述i合一模块作为一个整体设计和制作，其中，i=2^k，1＜n≤p，k为正整数，所述方法还包括：

根据所述平面模块列数q计算每一行中所述i合一模块的数量；

根据第n-1行中每个所述平面模块的上边长、所述水平划分角计算第n行中每个所述i合一模块的下边长；

根据第n行中每个所述平面模块的上边长、所述水平划分角计算第n行中每个所述i合一模块的上边长；

根据第n行中每个所述i合一模块的上下边长、第n行中每个所述平面模块的斜边长计算第n行中每个所述i合一模块的高；

根据第n行中每个所述i合一模块的下边长、所述水平划分角计算第n行中每个所述i合一模块所产生的拼缝的尺寸。

4.根据权利要求2或3所述的沿球面拼接的显示屏的设计方法，其特征在于，还包括：

根据每个所述平面模块上实际开设的所述透声孔的数量、实际开设的每个所述透声孔的孔径、每个所述平面模块的上边长、每个所述平面模块的高计算每个所述平面模块的透声率。

5.根据权利要求4所述的沿球面拼接的显示屏的设计方法，其特征在于，还包括：

根据所述显示屏上相邻发光像素的最优间距、同一行相邻平面模块的发光面夹角、同一列相邻平面模块的发光面夹角计算相邻平面模块之间相邻发光像素的实际间距；

根据所述显示屏上相邻发光像素的最优间距、相邻平面模块之间相邻发光像素的实际间距计算间距误差率。

6.根据权利要求5所述的沿球面拼接的显示屏的设计方法，其特征在于，还包括：

判断所述透声率和/或所述间距误差率是否满足预设条件，如果不满足，则重新设计所述显示屏。

7.根据权利要求6所述的沿球面拼接的显示屏的设计方法，其特征在于，根据以下公式计算所述显示屏上相邻发光像素的最优间距：

其中，P为所述显示屏上相邻发光像素的最优间距，c为所述显示屏在所述球面的赤道 圆周内弦长总和，

，D为所述球面的直径，θ为所述水平划分角，N为所述分辨 率。

8.根据权利要求7所述的沿球面拼接的显示屏的设计方法，其特征在于，所述平面模块的最小单元的最大高度为：

其中，H_max为所述平面模块的最小单元的最大高度，S_max为所述平面模块的最小单元的 最大扫描数，T为所述显示屏的刷新周期，K_r为所述发光像素的控制板中芯片灰度常量，

为所述发光像素的控制板中芯片GCLK最高刷新率，N_s为每扫内GCLK的个数，N_t为消隐 时间GCLK个数，

第一至第p-1行每个所述平面模块的高H为所述平面模块的最小单元的最大高度H_max的整数倍。

9.根据权利要求8所述的沿球面拼接的显示屏的设计方法，其特征在于，根据以下公式计算所述垂直划分角：

且

当所述显示屏包括自所述球面的赤道至两极两个部分时，根据以下公式计算所述平面模块行数p：

当所述显示屏包括自所述球面的赤道至任一极一个部分时，根据以下公式计算所述平面模块行数p：

其中，γ为所述垂直划分角。

10.根据权利要求9所述的沿球面拼接的显示屏的设计方法，其特征在于，根据以下公式计算所述平面模块列数q：

其中，V为所述显示屏的水平视场角。

11.根据权利要求9所述的沿球面拼接的显示屏的设计方法，其特征在于，根据以下公式计算每个所述平面模块的上下边长：

其中，L_an表示第n行中每个所述平面模块的上边长，L_bn表示第n行中每个所述平面模块的下边长，D为所述球面的直径，θ为所述水平划分角。

12.根据权利要求11所述的沿球面拼接的显示屏的设计方法，其特征在于，根据以下公式计算每个所述平面模块的斜边长：

其中，B_n表示第n行中每个所述平面模块的斜边长。

13.根据权利要求12所述的沿球面拼接的显示屏的设计方法，其特征在于，根据以下公式计算第n行中每个所述i合一模块的下边长：

根据以下公式计算第n行中每个所述i合一模块的上边长：

根据以下公式计算第n行中每个所述i合一模块的高：

。

14.根据权利要求13所述的沿球面拼接的显示屏的设计方法，其特征在于，根据以下公式计算同一行相邻平面模块的上边夹角和下边夹角：

根据以下公式计算同一行相邻平面模块的发光面夹角：

根据以下公式计算同一列相邻平面模块的发光面夹角：

其中，α_L表示同一行相邻平面模块的上边夹角或下边夹角，α_P表示同一行相邻平面模块的发光面夹角，β_P表示同一列相邻平面模块的发光面夹角。

15.根据权利要求14所述的沿球面拼接的显示屏的设计方法，其特征在于，在每个所述平面模块中，所述透声孔开设于相邻的四个发光像素之间，根据以下公式计算所述平面模块上能够开设的透声孔的最大孔径：

根据以下公式计算每个所述平面模块上能够开设的透声孔的最大数量：

根据以下公式计算每个所述平面模块的透声率：

其中，s_max为所述平面模块上能够开设的透声孔的最大孔径，a₁和a₂为矩形的发光像素的两个边长，m为所述禁止布线距离，q_mmax为每个所述平面模块上能够开设的透声孔的最大数量，b为每个所述平面模块上的发光像素行数，ξ为每个所述平面模块的透声率，q_m为每个所述平面模块上实际开设的所述透声孔的数量，s_j为所述平面模块上实际开设的第j个透声孔的孔径，其中，0≤q_m≤q_mmax，0＜s_j≤s_max。

16.根据权利要求15所述的沿球面拼接的显示屏的设计方法，其特征在于，根据以下公式计算同一行的相邻平面模块之间相邻发光像素的实际间距：

根据以下公式计算同一列的相邻平面模块之间相邻发光像素的实际间距：

根据以下公式计算所述间距误差率：

其中，

为同一行的相邻平面模块之间相邻发光像素的实际间距，

为同一列的相 邻平面模块之间相邻发光像素的实际间距，η为所述间距误差率，

取

或

。

17.一种根据权利要求1-16中任一项所述的设计方法设计制作而成的显示屏，其特征在于，所述显示屏由多个平面模块沿球面拼接组合而成，所述多个平面模块沿所述球面的经线方向自赤道至一极划分为第一至第p行、沿所述球面的纬线方向划分为q列，其中，同一行的平面模块的形状、尺寸相同，同一列的平面模块构成瓣状，每个所述平面模块上设置有至少一个发光像素，p、q均为正整数，其中，

所述平面模块的最小单元的最大高度为：

其中，H_max为所述平面模块的最小单元的最大高度，S_max为所述平面模块的最小单元的 最大扫描数，T为所述显示屏的刷新周期，K_r为所述发光像素的控制板中芯片灰度常量，

为所述发光像素的控制板中芯片GCLK最高刷新率，N_s为每扫内GCLK的个数，N_t为消隐 时间GCLK个数，

第一至第p-1行每个所述平面模块的高H为所述平面模块的最小单元的最大高度H_max的整数倍，

每个所述平面模块的上下边长为：

其中，L_an表示第n行中每个所述平面模块的上边长，L_bn表示第n行中每个所述平面模块的下边长，D为所述球面的直径，θ为所述水平划分角，

在每个所述平面模块中，所述透声孔开设于相邻的四个发光像素之间，所述平面模块上能够开设的透声孔的最大孔径为：

其中，s_max为所述平面模块上能够开设的透声孔的最大孔径，a₁和a₂为矩形的发光像素的两个边长，m为所述禁止布线距离，

每个所述平面模块上能够开设的透声孔的最大数量为：

其中，q_mmax为每个所述平面模块上能够开设的透声孔的最大数量，b为每个所述平面模块上的发光像素行数。

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