CN219625858U - 显示装置和显示系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及投影显示技术领域，并公开了一种显示装置和显示系统，显示装置包括光源模组、像素偏移机构和控制模组，光源模组包括第一、第二和第三光源阵列，分别被配置为发出红、绿和蓝色图像光，光源模组还包括合光机构，被配置为将红、绿和蓝色图像光合成彩色图像光；像素偏移机构配置为对彩色图像光进行抖动；控制模组中的时序控制部被配置为根据显示输入信号输出扫描驱动信号和像素偏移信号，扫描驱动部被配置为接收扫描驱动信号以分别控制第一、第二和第三光源阵列发光，像素偏移驱动部被配置为接收像素偏移信号以控制像素偏移机构对彩色图像光进行抖动。通过上述方式，使一帧图像分成若干帧子图像，从而增强分辨率和提升显示效果。

Description

显示装置和显示系统

技术领域

本申请涉及投影显示技术领域，特别是涉及一种显示装置和显示系统。

背景技术

随着显示技术的发展，用户对显示装置的显示性能的要求越来越高，显示性能主要包括亮度、分辨率、显示尺寸、对比度、能耗、使用寿命、响应速度和热稳定性等方面。像素等于分辨率乘以尺寸，在相同像素下，分辨率越高，显示尺寸越小，由此可知，相同像素下，分辨率和显示尺寸不能兼顾，不能满足用户的需求。

实用新型内容

基于此，本申请提供一种可以同时兼顾高分辨率和大尺寸的显示装置和显示系统。

一方面，本申请提供了一种显示装置，包括光源模组、像素偏移机构和控制模组，其中，光源模组包括第一光源阵列、第二光源阵列、第三光源阵列和合光机构，所述第一光源阵列被配置为发出红色图像光，所述第二光源阵列，配置为发出绿色图像光，所述第三光源阵列被配置为发出蓝色图像光，所述合光机构被配置为将所述红色图像光、所述绿色图像光和所述蓝色图像光合成彩色图像光；所述像素偏移机构配置为对所述合光机构合成的所述彩色图像光进行抖动；所述控制模组与所述光源模组和所述像素偏移机构电连接，所述控制模组包括时序控制部、扫描驱动部和像素偏移驱动部，所述时序控制部被配置为根据显示输入信号输出扫描驱动信号和像素偏移信号，所述扫描驱动部被配置为接收所述扫描驱动信号以分别控制所述第一光源阵列、所述第二光源阵列和所述第三光源阵列发光，所述像素偏移驱动部被配置为接收所述像素偏移信号以控制所述像素偏移机构对所述彩色图像光进行抖动。

另一方面，本申请提供了一种显示系统，包括显示装置和镜头，其中，显示装置为上述方案提供的显示装置，被配置为产生彩色图像光；所述镜头被配置为将所述彩色图像光并出射出去。

本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：通过设置像素偏移机构，对光源模组发出的彩色图像光进行抖动，使一帧图像分成若干帧子图像，从而增强分辨率和提升显示效果；同时虽然分辨率得到了提升，然而实际像素点没有增加因此不会影响显示尺寸的大小，即本申请提供的显示装置可以同时兼顾大尺寸和高分辨率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：

图1为本申请一些实施例提供的显示装置的结构示意图；

图2为图1提供的显示装置中光源模组和像素偏移机构的结构示意图；

图3为本申请另一些实施例提供的显示装置的结构示意图；

图4为本申请一些实施例提供的控制一帧分为4个子帧的脉冲信号的示意图；

图5为本申请一些实施例提供的4个子帧的示意图；

图6为本申请一些实施例提供的控制部的结构示意图；

图7为本申请一些实施例提供的显示系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

随着显示技术的发展，用户对显示装置的显示性能的要求越来越高，显示性能主要包括亮度、分辨率、显示尺寸、对比度、能耗、使用寿命、响应速度和热稳定性等方面。

像素等于分辨率乘上尺寸，在相同像素下，分辨率越高，显示尺寸越小，由此可知，相同像素下，分辨率和显示尺寸不能兼顾，不能满足用户的需求。

本申请发明人经过研究发现，通过将像素抖动偏移技术和合光技术相结合的方式，可以提高显示装置的分辨率以及满足大尺寸的需求。

基于此，参见图1，本申请一些实施例提供一种显示装置1，包括光源模组10，像素偏移机构20和控制模组30。光源模组10被配置为发出彩色图像光，像素偏移机构20被配置为对彩色图像光进行抖动，控制模组30分别与光源模组10和像素偏移机构20电连接。

其中，光源模组10被配置为发出彩色图像光，彩色图像光可以为任何颜色的光，例如三原色中红色、蓝色和绿色中的任意一种，或三原色按任意比例混合产生的各种色光。光源模组10产生彩色图像光的方式不限，例如，可提供三原色光、可通过空间合光产生出各种色光或全彩发光机构直接发射彩色光。

对于需要提供全彩显示的显示装置，本申请的发明人经过研究发现，全彩发光机构的制备工艺不稳定，且难以制备大尺寸的显示装置，因此本申请通过合光技术实现显示装置的彩色效果。具体地，一些实施例中，光源模组10可包括第一光源阵列11、第二光源阵列12、第三光源阵列13和合光机构14。其中，第一光源阵列11被配置为发出红色图像光，第二光源阵列12被配置为发出绿色图像光、第三光源阵列被配置为发出蓝色图像光；合光机构14被配置为将红色图像光、绿色图像光和蓝色图像光合成彩色图像光。

进一步地，一些实施例中，第一光源阵列11包括多个第一发光元件，第一发光元件被配置为发出红光，第二光源阵列12包括多个第二发光元件，第二发光元件被配置为发出绿光，第三光源阵列13包括多个第三发光元件，第三发光元件被配置为发出蓝光，第一发光元件发出的红光，第二发光元件发出的绿光以及第三发光元件发出的蓝光分别构成目标图像的一个像素。第一发光元件、第二发光元件和第三发光元件可以为micro LED，微米有机发光二极管(micro organic light-emitting diode，简称“micro OLED”)或mini LED，即本申请以自发光的micro-LED，micro OLED或mini LED为像素点。本申请实施例中，第一发光元件、第二发光元件和第三发光元件均为micro LED，即分别为红光micro LED、绿光micro LED和蓝光micro LED。本申请使用单色micro LED将其组装形成高密度LED阵列的显示技术。由于micro LED芯片尺寸小、集成度高和自发光等特点，在亮度、分辨率、对比度、能耗、使用寿命、响应速度和热稳定性等方面具有更大的优势。

合光机构14设置于第一光源阵列11、第二光源阵列12和第三光源阵列13的出光侧，被配置为用于将红色图像光、绿色图像光和蓝色图像光合成彩色图像光。合光机构14的形式不限，与micro LED的排列方式有关，可根据需要进行设计，本申请一些实施例中，合光机构14可以为合光棱镜，第一光源阵列11、第二光源阵列12、第三光源阵列13可以分别设置在合光棱镜的不同入光面。一些实施例中，还可以通过其他方式对三原色光进行合光，并不以此为限。可以理解的是，在特定的需求下，如只需要提供单一颜色的投影，则所述光源模组10可不包括合光机构14。

像素偏移机构20被配置为对合光机构14合成的彩色图像光进行抖动，从而使像素成倍抖动，可以实现分辨率的提升，子帧的个数决定了分辨率的扩大倍数，例如可以使目标图像的一帧Video Frame的分成两份SubFrame，使成像像素点个数跃升到了原来的2倍，分辨率为原来的2倍，可以使目标图像的一帧Video Frame的分成三个子帧SubFrame，使成像像素点个数跃升到了原来的3倍，分辨率为原来的3倍，也可以使一帧Video Frame的分成四份，使成像像素点个数跃升到了原来的4倍，分辨率为原来的4倍，可以使目标图像的一帧Video Frame的分成n个子帧SubFrame，使成像像素点个数跃升到了原来的n倍，分辨率为原来的n倍，从而增强分辨率和提升显示效果。这种显示技术称为扩展像素分辨率(ExtendedPixel Resolution，简称“XPR”)技术，像素偏移机构20可以为XPR面板。其基本原理如下：通过在光路中植入一个往返运动的光学元件、偏折主光线形成半个或N个像素的反复偏移，结合时分图像拆分处理、时序输出偏移前后的两种状态下数字微镜装置(DigitalMicromirror Device，DMD)对应的图像，通过图像叠加实现更高分辨率。为了实现这种偏折，往返运动的光学元件可以采用包括但不限于音圈马达、压电陶瓷等方案实现运动。

控制模组30被配置为根据显示输入信号控制光源模组10发出彩色图像光以及控制像素偏移机构20对彩色图像光进行抖动。其中，显示输入信号用于指示待显示对象，控制模组30被配置为可根据显示输入信号输出扫描驱动信号实现像素点行和列扫描，从而控制第一光源阵列11中的第一发光元件、第二光源阵列12中的第二发光元件和第三光源阵列13的第三发光元件发光，即点亮像素点。合光机构14将第一光源阵列11、第二光源阵列12和第三光源阵列13分别发出的单色光合光后形成彩色图像光。控制模组30同时根据显示输入信号输出像素偏移信号实现像素的抖动，把原有的分辨率两倍或多倍的投射到镜头并显示到人眼。

进一步地，一些实施例中，控制模组30还被配置为接收显示输入信号并对显示输入信号进行处理，得到目标图像，根据帧延时时间和波形参数将目标图像的一帧分成多个子帧，以及控制像素偏移机构20对彩色图像光抖动以使彩色图像光到达子帧所在位置。一些实施例中，这一功能可以通过控制模组30中的图像处理部来实现。

进一步地，一些实施例中，请参见图3，控制模组30可以包括时序控制部31，扫描驱动部32和像素偏移驱动部33。其中，时序控制部31分别与扫描驱动部32和像素偏移驱动部33电连接，以向扫描驱动部32和像素偏移驱动部33发送控制信号。

一些实施例中，时序控制部31可被配置为根据显示输入信号输出扫描驱动信号和像素偏移信号。扫描驱动部32可被配置为接收时序控制部31输出的扫描驱动信号以控制第一光源阵列11、第二光源阵列12和第三光源阵列13发光，像素偏移驱动部33被配置为接收时序控制部31输出的像素偏移信号以控制像素偏移机构20对彩色图像光进行抖动。

一些实施例中，扫描驱动部32包括第一子扫描驱动部320，第二子扫描驱动部321和第三子扫描驱动部322。第一子扫描驱动部320与第二光源阵列12电连接，第二子扫描驱动部321与第二光源阵列12电连接，以及第三子扫描驱动部322与第三光源阵列13电连接。进一步地，时序控制部31被配置为根据显示输入信号处理完显示帧的时序逻辑后分别向第一子扫描驱动部320、第二子扫描驱动部321和第三子扫描驱动部322输出扫描驱动信号。其中，第一子扫描驱动部320被配置为扫描驱动第一光源阵列11相应的行和列按照时序逻辑发光；第二子扫描驱动部321被配置为扫描驱动第二光源阵列12相应的行和列按照时序逻辑发光；第三子扫描驱动部322被配置为扫描驱动第三光源阵列13相应的行和列按照时序逻辑发光。

具体地，一些实施例中，扫描驱动信号可通过第一图像数据信号data、第一时钟信号clock和第一垂直同步信号vsync实现。具体地，在一具体实施方式中，时序控制部31从外部接收显示输入信号Input，时序控制部31将显示输入信号Input转换为第一图像数据信号data、第一时钟信号clock和第一垂直同步信号vsync，并分别将第一图像数据信号data、第一时钟信号clock和第一垂直同步信号vsync输入至第一子扫描驱动部320\第二子扫描驱动部321和第三子扫描驱动部322以分别扫描驱动第一光源阵列11、第二光源阵列12和第三光源阵列13完显示帧的时序逻辑。

像素偏移信号可通过第二图像数据信号data、第二时钟信号clock和第二垂直同步信号vsync实现。请一并结合图4图所示，控制模组30被配置为根据显示输入信号Input输出第一脉冲信号Sync from bit sequence、第二脉冲信号Subframe axis0和第三脉冲信号Subframe axis1以控制第一光源阵列11、第二光源阵列12和第三光源阵列13的抖动，其中第二图像数据信号data、第二时钟信号clock和第二垂直同步信号vsync分别对应第一脉冲信号Sync from bit sequence、第二脉冲信号Subframe axis0和第三脉冲信号Subframeaxis1。其中第一脉冲信号sync from bit sequence的周期与一帧目标图像中多个子帧的个数一致，例如控制模组30将一帧分为四个子帧，第一脉冲信号Sync from bit sequence的一个周期包括相邻的四个波谷和波峰。第二脉冲信号Subframe axis0和第三脉冲信号Subframe axis1中的高低电平组合可以控制第一光源阵列11、第二光源阵列12和第三光源阵列13的抖动的方向。请一并参见图4和图5，在一些实施例中，对第一子帧中的像素进行控制时，第二脉冲信号Subframe axis0为高电平和第三脉冲信号Subframe axis1为低电平，这时第一光源阵列11、第二光源阵列12和第三光源阵列13沿着左上(Position a)的方向抖动；对第二子帧的像素控制时，第二脉冲信号Subframe axis0为高电平且第三脉冲信号Subframe axis1为高电平，这时第一光源阵列11、第二光源阵列12和第三光源阵列13沿着右上(Position b)的方向抖动；对第三子帧的像素控制时，第二脉冲信号Subframe axis0为低电平第三脉冲信号Subframe axis1为高电平，这时第一光源阵列11、第二光源阵列12和第三光源阵列13沿着右下(Position c)的方向抖动；对第四子帧的像素进行控制时，第二脉冲信号Subframe axis0为低电平且第三脉冲信号Subframe axis1为低电平，这时第一光源阵列11、第二光源阵列12和第三光源阵列13沿着左下(Position d)的方向抖动，通过这样的方式可以使显示分辨率提高4倍。可以理解地，还可以通过其他高低电平地组合方式控制第一光源阵列11、第二光源阵列12和第三光源阵列13的抖动的方向。

进一步地，为了显示图像更准确均匀，本申请一些实施例中，请一并参见图6，控制模组30除了包括时序控制部31，扫描驱动部32和像素偏移驱动部33外，控制模组30还包括校准部34，校准部34被配置为对彩色图像光的偏移量进行校准，以及根据实时显示画面进行帧校准。在一具体实施方式中，校准部34可以将检测到的信号反馈给像素偏移驱动部33，像素偏移驱动部33根据反馈信号控制像素偏移机构20的动作，对彩色图像光的偏移进行校准。申请通过校准部34可以实现不同形式的抖动波形，使在不同环境下的问题都能达到最佳的显示效果。

进一步地，一些实施例中，请继续参见图1和图2，显示装置1还可以包括电源部40，电源部40被配置为对光源模组10像素偏移机构20和控制模组30进行供电，对所有需要供电部进行电源管理，达到电源稳定的效果。具体地，在一实施方式中，电源部40可包括电路板。

一些实施例中，请参见图7，本申请一些实施例提供一种显示系统100，包括显示装置1和镜头2，其中显示装置1被配置为产生彩色图像光，显示装置1为上述实施例所提供的显示装置1，镜头2被配置为将彩色图像光并出射出去以进行显示。

显示系统100可以包括但不限于虚拟现实(Virtual Reality，简称为“VR”)装置、增强现实装置(Augmented Reality，简称为“AR”)、介导现实(Mediated Reality，简称为“MR”)装置和投影仪中的一种。可以理解地，当显示系统100为投影仪时，显示系统100还可以进一步包括投影屏。

本申请提供的显示装置，一方面，通过设置像素偏移机构，对光源模组发出的第一信号进行调制，使一帧图像分成若干帧子图像，从而增强分辨率和提升显示效果，同时虽然分辨率得到了提升，然而实际像素点没有增加因此不会影响显示尺寸的大小，即本申请提供的显示装置可以同时兼顾大尺寸和高分辨率；另一方面，使用合光机构将单色发光元件进行合光实现彩色显示效果，从而可以制备大尺寸的显示装置，且与像素偏移抖动技术相结合，相同像素下，显示分辨率得到提高，显示效果更佳。

上述本实施方式中并不限定投影系统必须包括实施例中所提到的所有部件，也不限定所有部件必须相邻设置或直接接触，在实际应用时，可根据产品结构等需求选择合适的部件，或相对位置关系，或在相邻的部件之间设置其他结构使相邻部件间接接触。

以上仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所做的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种显示装置，其特征在于，包括：

光源模组，包括：

第一光源阵列，被配置为发出红色图像光；

第二光源阵列，被配置为发出绿色图像光；

第三光源阵列，被配置为发出蓝色图像光；和

合光机构，被配置为将所述红色图像光、所述绿色图像光和所述蓝色图像光合成彩色图像光；

像素偏移机构，被配置为对所述合光机构合成的所述彩色图像光进行抖动；和

控制模组，与所述光源模组和所述像素偏移机构电连接，所述控制模组包括：

时序控制部，被配置为根据显示输入信号输出扫描驱动信号和像素偏移信号；

扫描驱动部，被配置为接收所述扫描驱动信号以分别控制所述第一光源阵列、所述第二光源阵列和所述第三光源阵列发光；和

像素偏移驱动部，被配置为接收所述像素偏移信号以控制所述像素偏移机构对所述彩色图像光进行抖动。

2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述第一光源阵列包括多个第一发光元件，所述第一发光元件发出的红光构成目标图像的一个像素；

所述第二光源阵列包括多个第二发光元件，所述第二发光元件发出的绿光构成所述目标图像的一个像素；

所述第三光源阵列包括多个第三发光元件，所述第三发光元件发出的蓝光构成所述目标图像的一个像素；

所述控制模组进一步包括图像处理部，所述图像处理部被配置为接收所述显示输入信号并对所述显示输入信号进行处理，得到目标图像，根据帧延时时间和波形参数将所述目标图像的一帧分成多个子帧，以及控制所述像素偏移机构对所述彩色图像光抖动以使所述彩色图像光到达所述子帧所在位置。

3.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述像素偏移信号包括第一脉冲信号、第二脉冲信号和第三脉冲信号；其中所述第一脉冲信号的周期与所述一帧中所述多个子帧的个数一致，所述第二脉冲信号和所述第三脉冲信号中的高低电平组合控制所述彩色图像光的抖动方向。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的显示装置，其特征在于，所述扫描驱动部包括第一子扫描驱动部、第二子扫描驱动部和第三子扫描驱动部，所述时序控制部被配置为处理完显示帧的时序逻辑后分别向所述第一子扫描驱动部、所述第二子扫描驱动部和所述第三子扫描驱动部输出所述扫描驱动信号；

其中，所述第一子扫描驱动部被配置为根据所述扫描驱动信号扫描驱动所述第一光源阵列相应的行和列按照时序逻辑发光；所述第二子扫描驱动部被配置为根据所述扫描驱动信号扫描驱动所述第二光源阵列相应的行和列按照时序逻辑发光；所述第三子扫描驱动部被配置为根据所述扫描驱动信号扫描驱动所述第三光源阵列相应的行和列按照时序逻辑发光。

5.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述第一发光元件为红光微米发光二极管(micro light-emitting diode，micro LED)，所述第二发光元件为绿光micro LED，所述第三发光元件为蓝光micro LED。

6.根据权利要求1-3任意一项所述的显示装置，其特征在于，所述控制模组进一步包括校准部，所述校准部被配置为对所述彩色图像光的偏移量进行校准以及根据实时显示画面进行帧校准。

7.根据权利要求1-3任意一项所述的显示装置，其特征在于，所述合光机构为合光棱镜，所述第一光源阵列、所述第二光源阵列和所述第三光源阵列分别设置在所述合光棱镜的不同入光面。

8.根据权利要求1-3任意一项所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置进一步包括电源部，所述电源部被配置为对所述光源模组、所述像素偏移机构和所述控制模组进行供电。

9.一种显示系统，其特征在于，包括：

显示装置，所述显示装置被配置为产生彩色图像光；和

镜头，设置于所述显示装置的出射光路上，被配置为将所述彩色图像光并出射出去。

10.根据权利要求9所述的显示系统，其特征在于，所述显示系统包括虚拟现实装置、增强现实装置、介导现实装置和投影仪中的一种。