CN116469319A - 一种无缝拼接显示系统及光线位移装置 - Google Patents

一种无缝拼接显示系统及光线位移装置 Download PDF

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Abstract

一种无缝拼接显示系统及光线位移装置,无缝拼接显示系统包括由至少两显示屏拼接而成的显示主体,相邻两显示屏之间形成拼接缝隙,其特征在于:还包括设置在至少一显示屏正前方的光学组件,该光学组件包括第一棱镜和第二棱镜,第一棱镜具有入射面和第一折射面,第一折射面相对入射面倾斜,第二棱镜具有出射面和第二折射面,第二折射面相对出射面倾斜,第一折射面和第二折射面平行间隔相对布置,出射面与入射面平行,第一棱镜和第二棱镜的折射率相同,入射面与显示屏的显示面相对布置,显示屏的显示光线依次穿过入射面、第一折射面、第二折射面和出射面,使显示屏的显示图像偏移以遮挡拼接缝隙。

Description

一种无缝拼接显示系统及光线位移装置
技术领域
本发明涉及一种无缝拼接显示系统,用于解决拼接式显示系统存在拼接缝隙影响观看效果的问题。
背景技术
中国专利文献CN 114333610 A公开了一种拼接显示面板,包括:多个显示面板,所述多个显示面板中的相邻的显示面板彼此拼接;拼缝,所述拼缝位于至少两个相邻的拼接的显示面板之间;以及光学组件,所述光学组件位于所述多个显示面板的出光侧,所述光学组件在所述显示面板上的正投影覆盖所述拼缝,其中,所述光学组件包括:隔垫部,所述隔垫部包括容纳槽,所述容纳槽位于所述隔垫部远离所述显示面板的一侧;以及棱镜部,所述棱镜部设置在所述容纳槽中,所述棱镜部包括多个棱镜,所述多个棱镜中的至少一些棱镜在所述显示面板上的正投影与所述拼缝在所述显示面板上的正投影重叠,通过在显示模组上方设置光学组件,通过光学组件将显示模组边缘显示区域的光线折射至拼缝处,从而使光线覆盖整个拼缝,达到无拼缝的视觉效果,但是覆盖拼缝的图像并不清晰,并且会产生畸变,仍然影响视觉效果
中国专利文献CN 209015626 U公开了一种无缝拼接显示器,包括相互拼接的显示屏,所述显示屏的前方设有覆盖在显示屏的显示区和边框上的透光板,透光板的前表面为出光面,所述出光面上设有覆盖整个出光面的微棱镜结构,所述微棱镜结构包括多个带斜面的棱镜条并列成锯齿状,所述棱镜条由透光板的中心往屏幕的各边框处延伸,且沿各边框延伸的棱镜条分别平行于该方向的边框,相邻两个方向的棱镜条相互衔接,每个方向上从透光板中心往屏幕边框的棱镜条的斜面与水平面夹角逐渐变化使显示区的显示画面均匀地向边框拉伸,本发明将透光盖板出光面整面设置带斜面的棱镜,解决屏幕边缘画面拉伸问题,该方案中显示画面被拉伸以覆盖缝隙,但是仍会降低显示画面的清晰度,影响视觉效果。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足,提供一种无缝拼接显示系统,可在不改变显示图像清晰度的情况下隐藏拼接缝隙,从而达到无缝拼接的效果。
本发明的目的通过如下技术方案来实现:
一种无缝拼接显示系统,包括由至少两显示屏拼接而成的显示主体,相邻两显示屏之间形成拼接缝隙,其特征在于:还包括设置在至少一显示屏正前方的光学组件,该光学组件包括第一棱镜和第二棱镜,第一棱镜具有入射面和第一折射面,第一折射面相对入射面倾斜,第二棱镜具有出射面和第二折射面,第二折射面相对出射面倾斜,第一折射面和第二折射面平行间隔相对布置,出射面与入射面平行,第一棱镜和第二棱镜的折射率相同,入射面与显示屏的显示面相对布置,显示屏的显示光线依次穿过入射面、第一折射面、第二折射面和出射面,使显示屏的显示图像偏移以遮挡拼接缝隙。
所述光学组件使相邻两所述显示屏的显示图像均向所述拼接缝隙偏移,两所述显示屏的显示图像的偏移量之和等于或略大于所述拼接缝隙的宽度。
所述光学组件包括沿偏移方向紧密排列的多个所述第一棱镜和多个所述第二棱镜,所述第一棱镜和所述第二棱镜为沿垂直于偏移方向延伸的长条形结构。
所述光学组件包括间隔相对布置的上膜和下膜,上膜的顶面构成所述入射面,上膜的底面形成有沿偏移方向紧密排列的多个所述第一折射面,相邻两所述第一折射面之间通过垂直于上膜顶面的第一垂直面相连接,下膜的底面构成所述出射面,下膜的顶面形成有沿偏移方向紧密排列的多个所述第二折射面,相邻两所述第二折射面之间通过垂直于下膜底面的第二垂直面相连接。
所述第一棱镜和所述第二棱镜为透明聚合物。
所述第一垂直面和所述第二垂直面涂黑。
所述显示主体由2×2排布的四个所述显示屏拼接而成,所述显示屏为矩形,每个所述显示屏的显示图像沿对角线方向向所述显示主体的中心偏移以遮挡所述拼接缝隙。
所述显示主体由3×3排布的九个所述显示屏拼接而成,所述显示屏为矩形,所述显示主体四个角对应的四个显示屏的显示图像沿对角线方向向所述显示主体的中心偏移,所述显示主体中间位置的显示屏的显示图像不偏移,其他位置的四个显示屏的显示图像沿垂直于所述拼接缝隙的方向向所述显示主体的中心偏移。
所述光学组件在所述显示主体正面的正投影覆盖每个所述显示屏的显示面和所述拼接缝隙。
所述入射面与所述第一折射面的夹角n1为所述第一棱镜的折射率。
所述入射面紧挨所述显示屏的显示面。
所述光学组件覆盖所述显示屏的显示面。
所述显示屏为LED显示屏或OLED显示屏或电子纸显示器或液晶显示屏。
所述显示屏的像素点光束的中轴线与所述入射面垂直。
所述第一棱镜和所述第二棱镜的折射率大于1.4。
一种光线位移装置,包括第一棱镜和第二棱镜,第一棱镜具有入射面和第一折射面,第一折射面相对入射面倾斜,第二棱镜具有出射面和第二折射面,第二折射面相对出射面倾斜,第一折射面和第二折射面间隔相对布置,出射面与入射面平行,第一棱镜和第二棱镜的折射率相同,入射光线依次穿过入射面、第一折射面、第二折射面和出射面后形成偏移光线,第一折射面与第二折射面相互平行,使偏移光线与入射光线平行,该装置可以用于消除显示屏的拼接缝隙。
本发明具有如下有益效果:
遮挡显示系统拼接缝隙的方式为:通过设定第一折射面和第二折射面相互平行,使显示屏的显示图像经过第一棱镜和第二棱镜后,整体的显示图像会发生偏移,设置成使显示图像朝向拼接缝隙偏移,使偏移后的显示图像遮盖拼接缝隙,并使相邻两显示屏的显示图像无缝拼接构成连续的大屏图像,达到无缝拼接的效果,该方式是使显示屏的显示图像整体偏移,并不会改变显示图像的大小和清晰度,最终可以得到连续、清晰的大屏图像。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
图1为第一光学组件的工作原理图。
图2为本发明中像素光源产生的光线经过光学组件后焦点偏移的示意图。
图3为第二光学组件的示意图。
图4为第二光学组件的剖视图。
图5为第三实施例中显示主体的示意图。
图6为第三实施例中显示图像的偏移方向示意图。
图7为第三光学组件的示意图。
图8为第三光学组件的光学区域的示意图。
图9为光学区域对角线的剖视图。
图10为显示图像的偏移示意图。
图11为在拼接缝隙处显示图像的拼接示意图。
图12为第四实施例中显示图像的偏移方向示意图。
图13为第一光学组件的工作原理图,体现ω与视角的关系。
图14为第一光学组件的工作原理图,体现ω变小后视角的变化。
具体实施方式
实施例一,参照图1所示,一种光线位移装置包括第一光学组件M1,第一光学组件M1包括第一棱镜1和第二棱镜2,第一棱镜1具有入射面11和第一折射面12,第一折射面12相对入射面11倾斜,第二棱镜2具有出射面21和第二折射面22,第二折射面22相对出射面21倾斜,第一折射面12和第二折射面22平行间隔相对布置,第一折射面12和第二折射面22之间由空气分隔,出射面21与入射面11平行,第一棱镜1和第二棱镜2的折射率相同,入射光线L1依次穿过入射面11、第一折射面12、第二折射面22和出射面21后形成偏移光线L2,入射光线L1垂直于入射面11,偏移光线L2与入射光线L1相互平行,偏移光线L2相对入射光线L1的偏移量d=h(n1-1)ω(1-ω2),其中,n1为第一棱镜1和第二棱镜2的折射率,ω为入射面11与第一折射面12的夹角,h为第一折射面12与第二折射面22的间距。
偏移量d=h(n1-1)ω(1-ω2)公式推导如下:
考虑一个垂直光线,在A点光线发生折射
(斯涅耳定律的近似情况)n1ω=θ——(1)
ΔABC与ΔDEC为相似三角形
hcos2ωtanθ=d+hcos2ωtanω (9)
d=hcos2ω(tanθ-tanω) (10)
cos2ω=1-sin2ω (11)
假设近似条件
假设近似条件
假设近似条件
由(1)θ=n1ω (15)
d=h(n1-1)ω(1-ω2) (16)
实施例二,参照图3所示,一种光线位移装置包括第二光学组件M2,该第二光学组件M2为矩形薄膜状或薄板状结构,具体的第二光学组件M2包括矩阵排列的多个第一棱镜1和矩阵排列的多个第二棱镜2,这里第一棱镜1和第二棱镜2为体积很小的微棱镜,采用微棱镜并增加微棱镜的数量来得到厚度薄面积大的第二光学组件M2,每组相对布置的第一棱镜1和第二棱镜2构成微型光学组件M21,微型光学组件M21的工作原理可以参照图1所示。
参照图3和图4所示,第二光学组件M2包括间隔相对布置的上膜m1和下
膜m2,上膜m1的顶面构成入射面11,上膜m1的底面形成有沿偏移方向(横向)紧密排列的多个第一折射面12,相邻两第一折射面12之间通过垂直于上膜m1顶面的第一垂直面13相连接,下膜m2的底面构成出射面21,下膜m2的顶面形成有沿偏移方向(横向)紧密排列的多个第二折射面22,相邻两第二折射面22之间通过垂直于下膜m2底面的第二垂直面23相连接,为了屏蔽杂散光,将第一垂直面13和第二垂直面23作涂黑处理,即涂上一层黑色颜料,这样就可以得到薄膜状或薄板状的第二光学组件M1,上膜m1采用透明的聚合物材料一体成型,下膜m2采用透明的聚合物材料一体成型,具体的透明聚合物的折射率大于1.4,具体可以是PMMA或PC或PET或透明玻璃材料,经过第二光学组件M2的光线就会发生偏移,薄膜状或薄板状的第二光学组件M2可以应用于对显示屏的显示图像的整体偏移。
实施例三,参照图5所示,一种无缝拼接显示系统,包括2×2排布的四个显示屏31拼接而成的显示主体3和设置在显示主体3正前方的第三光学组件M3,相邻两显示屏31之间形成拼接缝隙32,显示屏31的显示面为矩形。
参照图7所示,第三光学组件M3为与显示主体3的正面大小相适配的矩形薄膜或矩形薄板结构,第三光学组件M3在显示主体3正面的正投影覆盖每个显示屏31的显示面和拼接缝隙32,第三光学组件M3与实施例二中的第二光学组件M2结构基本相同,区别在于:第二光学组件M2的光线偏移方向为沿X轴方向,参照图6所示,第三光学组件M3的光线偏移方向为沿显示屏31的对角线方向,参照图7和8所示,第三光学组件M3包括与每个显示屏31对应的四个光学区块M31,光学区块M31使显示屏31的显示图像沿对角线方向向显示主体3的中心偏移,且偏移量为拼接缝隙32宽度的一半,这样就可以遮盖拼接缝隙32并构成连续的大屏图像,具体参照图8和图9所示,具体为光学区块M31中的多个第一棱镜1和多个第二棱镜2沿显示屏31的对角线方向排列,参照图10所示,显示屏的原显示图像沿对角线偏移形成偏移后的显示图像,参照图11所示,相邻两显示屏的显示图像在拼接缝隙处对接并遮挡拼接缝隙,相邻两显示屏的显示图像偏移量为拼接缝隙的一半,或者相邻两显示屏的显示图像偏移量之和等于拼接缝隙或者略大于拼接缝隙均可实现相邻两显示图像的完美对接。
上述显示屏可以是LED显示屏或OLED显示屏或电子纸显示器或液晶显示屏,参照图2所示,显示屏31的每个像素光源F1会产生锥状光束,锥状光束的中轴线与入射面11垂直,像素光源F1的光线在经过第一棱镜1和第二棱镜2后会生成被观看者观看的视角虚像F2,视觉上像素光源F1会偏移至视角虚像F2的位置,由偏移量d=h(n1-1)ω(1-ω2)可知,显示屏31的每个像素光源F1产生的光线经过光学组件后的生成的视觉虚像F2的偏移量相同,这样就可以使显示屏的显示图像整体偏移,并且不发生畸变,为了达到更好的视觉效果,第三光学组件M3中的入射面与第一折射面的夹角ω为15度,理论上夹角ω在就能够实现本发明的目的,在该实施例中折射率n1为1.718,则/>径度,根据可得0.378径度≈22°,也就是说1°<ω<22°,如果n1为1.589,则1°<ω<23.45°。
参照图13和图14所示,像素光源F1产生的光线超过一定角度就会被第一折射面12全反射,无法通过光学组件,图中虚线为被全反射的光线,也就是说像素光源F1产生的圆锥光束只有在特定的圆锥角度范围内才能通过光学组件,这也决定了观看者能够观看的视角FOV,参照图14所示,当ω变小时,能够通过光学组件的锥形光束的圆锥角度变大,也就使视角FOV变大,因此,夹角ω的最佳角度为10-15°,在该角度范围内,可使像素光源F1的大部分光线通过光学组件,保证显示图像的清晰度,避免像素光源的光线过多被全反射,保证合理的视角,另外还可兼顾光学组件的制作成本和整体结构的稳定性。
实施例四,参照图12所示,一种无缝拼接显示系统,包括3×3排布的九个显示屏拼接而成的显示主体4和设置在显示主体4正前方的第四光学组件,第四光学组件与第三光学组件M3的结构基本相同,区别在于:光线偏移方向不同,具体的显示主体4四个角对应的四个显示屏41的显示图像沿对角线方向向显示主体4的中心偏移,显示主体4中间位置的显示屏43的显示图像不偏移,即在中间显示屏43正对的第四光学组件未设置第一棱镜1和第二棱镜3,其他位置的四个显示屏42的显示图像沿垂直于拼接缝隙44的方向向显示主体4的中心偏移,这样就可以遮盖拼接缝隙44并构成连续的大屏图像。
以上所述,仅为本发明的较佳实施例而已,故不能以此限定本发明实施的范围,即依本发明申请专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰,皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (16)

1.一种无缝拼接显示系统,包括由至少两显示屏拼接而成的显示主体,相邻两显示屏之间形成拼接缝隙,其特征在于:还包括设置在至少一显示屏正前方的光学组件,该光学组件包括第一棱镜和第二棱镜,第一棱镜具有入射面和第一折射面,第一折射面相对入射面倾斜,第二棱镜具有出射面和第二折射面,第二折射面相对出射面倾斜,第一折射面和第二折射面平行间隔相对布置,出射面与入射面平行,第一棱镜和第二棱镜的折射率相同,入射面与显示屏的显示面相对布置,显示屏的显示光线依次穿过入射面、第一折射面、第二折射面和出射面,使显示屏的显示图像偏移以遮挡拼接缝隙。
2.根据权利要求1所述的一种无缝拼接显示系统,其特征在于:所述光学组件使相邻两所述显示屏的显示图像均向所述拼接缝隙偏移,两所述显示屏的显示图像的偏移量之和等于或略大于所述拼接缝隙的宽度。
3.根据权利要求1所述的一种无缝拼接显示系统,其特征在于:所述光学组件包括沿偏移方向紧密排列的多个所述第一棱镜和多个所述第二棱镜,所述第一棱镜和所述第二棱镜为沿垂直于偏移方向延伸的长条形结构。
4.根据权利要求3所述的一种无缝拼接显示系统,其特征在于:所述光学组件包括间隔相对布置的上膜和下膜,上膜的顶面构成所述入射面,上膜的底面形成有沿偏移方向紧密排列的多个所述第一折射面,相邻两所述第一折射面之间通过垂直于上膜顶面的第一垂直面相连接,下膜的底面构成所述出射面,下膜的顶面形成有沿偏移方向紧密排列的多个所述第二折射面,相邻两所述第二折射面之间通过垂直于下膜底面的第二垂直面相连接。
5.根据权利要求4所述的一种无缝拼接显示系统,其特征在于:所述第一棱镜和所述第二棱镜为透明聚合物。
6.根据权利要求4所述的一种无缝拼接显示系统,其特征在于:所述第一垂直面和所述第二垂直面涂黑。
7.根据权利要求1至6任一项所述的一种无缝拼接显示系统,其特征在于:所述显示主体由2×2排布的四个所述显示屏拼接而成,所述显示屏为矩形,每个所述显示屏的显示图像沿对角线方向向所述显示主体的中心偏移以遮挡所述拼接缝隙。
8.根据权利要求1至6任一项所述的一种无缝拼接显示系统,其特征在于:所述显示主体由3×3排布的九个所述显示屏拼接而成,所述显示屏为矩形,所述显示主体四个角对应的四个显示屏的显示图像沿对角线方向向所述显示主体的中心偏移,所述显示主体中间位置的显示屏的显示图像不偏移,其他位置的四个显示屏的显示图像沿垂直于所述拼接缝隙的方向向所述显示主体的中心偏移。
9.根据权利要求1至6任一项所述的一种无缝拼接显示系统,其特征在于:所述光学组件在所述显示主体正面的正投影覆盖每个所述显示屏的显示面和所述拼接缝隙。
10.根据权利要求1至6任一项所述的一种无缝拼接显示系统,其特征在于:所述入射面与所述第一折射面的夹角n1为所述第一棱镜的折射率。
11.根据权利要求1至6任一项所述的一种无缝拼接显示系统,其特征在于:所述入射面紧挨所述显示屏的显示面。
12.根据权利要求1至6任一项所述的一种无缝拼接显示系统,其特征在于:所述光学组件覆盖所述显示屏的显示面。
13.根据权利要求1至6任一项所述的一种无缝拼接显示系统,其特征在于:所述显示屏为LED显示屏或OLED显示屏或电子纸显示器或液晶显示屏。
14.根据权利要求1至6任一项所述的一种无缝拼接显示系统,其特征在于:所述显示屏的像素点光束的中轴线与所述入射面垂直。
15.根据权利要求1至6任一项所述的一种无缝拼接显示系统,其特征在于:所述第一棱镜和所述第二棱镜的折射率大于1.4。
16.一种光线位移装置,包括第一棱镜和第二棱镜,第一棱镜具有入射面和第一折射面,第一折射面相对入射面倾斜,第二棱镜具有出射面和第二折射面,第二折射面相对出射面倾斜,第一折射面和第二折射面间隔相对布置,出射面与入射面平行,第一棱镜和第二棱镜的折射率相同,入射光线依次穿过入射面、第一折射面、第二折射面和出射面后形成偏移光线,第一折射面与第二折射面相互平行,使偏移光线与入射光线平行。
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