一种高分辨率流光式led显示屏的制作方法
专利名称：一种高分辨率流光式led显示屏的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种改进的流光式LED全彩色显示屏，属显示技术领域。
背景技术：
目前，因受精细加工、屏体散热等瓶颈的限制，平板式LED显示屏的分辨率很难达 到8万像素点/m2以上，虽然通过增加线路板层数(如采用6层线路板)和加装空调机强 制散热等方法可以使分辨率提高，但这样也会导致显示屏故障率的升高，加之占显示屏材 料成本60%左右的SMT三合一 LED价格居高不下，使平板式LED显示屏的综合成本大幅度 提高而丧失市场竞争力。为了解决上述问题，中国专利ZL02282640. 8、名称为“流光式LED全彩色显示屏” 的专利文件公开了一种“流光式LED显示屏”，该显示屏依据“视觉暂留原理”，利用旋转运 动的条形LED点阵列的快速受控闪烁变化，实现在运动状态下的屏幕显示。“流光式显示屏” 的分辨率比传统平板式LED显示屏有了显著提高，达到了 12万 50万像素点/m2，但仍不 够理想，在很多情况下这种分辨率不能满足显示要求，而且受精细加工及元器件最小基本 尺寸的限制，这种显示屏的分辨率很难再提升。因此，如何进一步提升LED显示屏的分辨率 就成了有关技术人员目前所面临的难题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足、提供一种高分辨率流光式LED显示屏， 以满足不断提高的显示要求。本发明所述问题是以下述技术方案实现的
一种高分辨率流光式LED显示屏，构成中包括转轮、均布于转轮外沿上的数个显示条 和转轮驱动电机，所述转轮中心轴的下端通过轴承安装于底座上；所述转轮驱动电机固定 于底座上，其输出轴通过传动机构与转轮的中心轴相接；所述显示条由固定于转轮外沿上 的条状连接件和排布在条状连接件上的η列等间距的LED管组成，所述LED管均与控制电 路电连接，用d表示每列LED管中相邻两LED管的间距，则η列LED管依次向下或向上错开 d/n的间距。上述高分辨率流光式LED显示屏，构成中还包括辅助驱动电机，所述辅助驱动电 机通过支架固定于底座上，在其输出轴上设置有摩擦轮，所述摩擦轮顶靠在转轮下端内侧 的摩擦带上。上述高分辨率流光式LED显示屏，所述转轮中心轴上套装有滑环，在滑环的一侧 设置有碳刷，所述碳刷通过转轮中心轴的外套固定在底座上，所述滑环通过导线与电源输 入端连接。上述高分辨率流光式LED显示屏，它还设有画面控制同步机构，所述同步机构由 红外发送管和红外接收管组成，所述红外发送管固定在外套上，所述红外接收管固定在转 轮上。
本发明采用横向列错位方式在原有显示条的两相邻LED管之间增加若干LED管， 有效缩短了显示条上LED管的纵向中心间距，从而大大提高了流光式LED显示屏的动态分 辨率。根据目前的精细加工水平，本发明完全可以实现优于CRT、PDP、IXD显示媒体的“巨 型高清晰度彩电”。
下面结合附图对本发明作进一步说明。图1是本发明的结构示意图； 图2是显示条在转轮上的布置图； 图3是显示条的结构示意图。图中各标号为1、控制电路；2、LED管；3、蓝牙接收器；4、开关电源；5、固定板； 6、条状连接件；7、转轮；8、中心轴；9、红外接收管；10、摩擦带；11、摩擦轮；12、辅助驱动电 机；13、支架；14、碳刷；15、外套；16、接地点；17、底座；18、传动皮带；19、皮带轮；20、转轮 驱动电机；21、滑环；22、显示条；23、红外发送管。
具体实施例方式LED流光式显示屏包括柱型、球型、扇型或盘型等显示方式。其工作原理大致相同， 基本上包括旋转载体、LED及驱动电路、红外传感器或磁传感器、控制系统等。现在以红外 传感柱型式为例阐释其工作原理。参看图1、图2、图3，在柱型载体(转轮7)上的A H位置上安装有显示条22，显 示条22包括条状连接件6 (条形线路板)和安装在条状连接件6上面的LED驱动芯片及若 干LED。在柱型载体内部安装固定着控制电路1，控制电路1通过排线连接并控制显示条1 上的LED驱动芯片，从而达到控制LED像素的目的。在柱型载体的中心轴的外套15上固定 架上安装红外发送管23，并且在柱型载体对应位置上安装上红外接收管9，当柱型载体旋 转后，载体上的红外接收管9每次旋转到红外发送管23位置时可以接收到发送管的信号， 此时表示柱型载体旋转了 一周。当控制电路1控制LED全亮后，如果柱型载体沿中心轴快速旋转，人眼则会因为 “视觉暂留”的现象而感觉到柱型载体整个旋转面都在发光。如果所有LED不是全亮，而是 在特定的时间及特定的位置显示或熄灭则可以实现数据或画面的显示。要实现这种“时空” 与“址空”的结合，可采用下列方法
如果红外接收管接收到两次信号的时间差为t秒，则表示该载体转速为Ι/t (转/秒)， 系统根据这一转速可计算出某一时刻A点显示条的位置(系统每次以接收到红外信号为起 点时亥IJ，当把“t秒”这一“时空”分割成M等份时，在t/M时刻载体转动了 t/M圈)，如果系统 在这个位置控制LED显示特定的内容，就可实现在该“空间位置”显示的功能。假设M=320， 则表示把整个显示面划分成了 320列，在第1个“t/M”时刻A处显示条显示第1列像素数 据，在第2个“t/M”时刻，A处显示条显示第2列像素数据，在第3个“t/M”时刻，A处显示 条显示第3列像素数据……在第319个“t/M”时刻，A处显示条显示第319列像素数据，在 第320个“t/M”时刻A处显示条显示第320列像素数据。如果显示条上排列1 个LED，则 实现了 1观*320画面的显示。
本发明中的显示画面实际是一种流动着的光电显示，显示画面的质量可由流光系数经验公式表述，其公式KL OC巧v÷．T>24(HZ) 甜其中，KL…代表流光系数，单位次／秒；d…一代表每列显示条上相邻两个LED管的中心间距，单位是毫米(mm)；V…一代表LED处的线速度，单位是毫米／秒；N…一代表旋转载体远端LED纵向显示条列数，单位是条。
由以上经验公式可知，要想减小KL即提高分辨率和动态显示画质，有如下几个方案增大V，即提高转速，但会增大推力成本，且增大了噪声；增多LED列数，可提高显示屏亮度，当SMT封装的方型LED几何尺寸定下来以后，LED列数及转速V基本上对提高动态分辨率再无贡献；减小列显示条上的两相邻LED管的中心间距，但因受目前加工正方型SMT的封装及精细加工水平的限制，减小d很困难。
为了大幅度提高“流光式”显示屏的超高清分辨率，本发明采用横向列错位方式在原有显示条的两相邻LED管之间增加若干LED管，使LED管纵向中心间距减小到P二d／n(mm)，n为每个显示条上的LED管列数。利用现有的LED流光式时序软件和扫描软件，可使原来的LED流光式动态分辨率再提高l—n倍。假设每条上有n二5列LED全彩像素点(分别标号为nl、n2、n3、n4、n5)，系统工作时，把要显示的画面在水平方向划分为m个像素，垂直方向划分为k个像素(k为n的整数倍)，这样一个画面的各个像素的坐标分别标示为(o，o)…(m，k)。显示条“A”上的“列nl”在时间to送出横坐标为“o”、纵坐标为“o”…“k”的数据进行显示(此时假设“列nl”在时空中的位置为P点)，在时间tl送出横坐标为“l”、纵坐标为“o”…“k”的数据进行显示……显示条“A”上的“列n2”一“列n5”依次在经过P点的时候送出与“列nl”横坐标、纵坐标值依次加l的像素点。当显示屏转速达到一定速度后，列n卜n5就会展现出完整画面。根据目前的精细加工水平，完全可以做出优于CRT、PDP、LCD显示媒体的“巨型高清晰度彩电”。云吃嘛
从理论和实践结合上，流光系数的经验公式 KL OC二二>24是具有技术理论、社虞会效益、经济效益价值的。至于增加l—n倍LED数量，对总体成本影响不大，因为流光式显示屏LED数量用的很少直径为loocm的流光球(柱)l列屏，只相当平板式的l／785、8列柱屏为平板的l／98；对于新型的流光式显示屏，如取n二5，则只是平板的l／20，总成本只增加了3％左右，若取d二2mm n二5，其动态分辨率为(1000mm÷2mm)2×5(倍)二1250000像素点／m2；若取d二2mm n二lo，其动态分辨率为12500000像素点／m2，而目前高清PDP、LCD彩电分辨率(严格讲，应叫解析度)为1366×768二1049088像素点／屏，超高清彩电分辨率为11920×1080二2073600像素点／屏，新型LED流光式分辨率是目前超高清LCD、PDP的5倍左右，且对比度远远高于60l和lOOl的LCD和PDP。r0020] 本发明图l中，传动机构是由皮带轮19和传动皮带18构成的；碳刷14和滑环2l用于给控制电路l供电并提供显示信号；辅助驱动电机12只在显示屏起动时工作，用于保证转轮平稳起动。显示信号也可以通过蓝牙接收器3来传递。
权利要求
1.一种高分辨率流光式LED显示屏，其特征是，所述显示屏构成中包括转轮(7)、均布 于转轮(7 )外沿上的数个显示条(22 )和转轮驱动电机(20 )，所述转轮中心轴(8 )的下端通 过轴承安装于底座(17)上；所述转轮驱动电机(20)固定于底座(17)上，其输出轴通过传动 机构与转轮(7)的中心轴(8)相接；所述显示条(22)由固定于转轮(7)外沿上的条状连接 件(6 )和排布在条状连接件(6 )上的η列等间距的LED管(2 )组成，所述LED管(2 )均与控 制电路电连接，用d表示每列LED管(2)中相邻两LED管的间距，则η列相邻的LED管依次 向下或向上错开d/n的间距。
2.根据权利要求1所述高分辨率流光式LED显示屏，其特征是，它还包括辅助驱动电机 (12)，所述辅助驱动电机(12)通过支架(13)固定于底座(17)上，在其输出轴上设置有摩擦 轮(11)，所述摩擦轮(11)顶靠在转轮(7)下端内侧的摩擦带(10)上。
3.根据权利要求2所述高分辨率流光式LED显示屏，其特征是，所述转轮中心轴(8)上 套装有滑环(21 )，在滑环(21)的一侧设置有碳刷(14)，所述碳刷(14)通过转轮中心轴(8) 的外套(15)固定在底座(17)上，所述滑环(21)通过导线与电源输入端连接。
4.根据权利要求3所述高分辨率流光式LED显示屏，其特征是，它还设有画面控制同步 机构，所述同步机构由红外发送管(23)和红外接收管(9)组成，所述红外发送管固定在外 套(15 )上，所述红外接收管固定在转轮(7 )上。
全文摘要
一种高分辨率流光式LED显示屏，它包括转轮、均布于转轮外沿上的数个显示条和转轮驱动电机，所述转轮中心轴的下端通过轴承安装于底座上；所述转轮驱动电机固定于底座上，其输出轴通过传动机构与转轮的中心轴相接；所述显示条由条状连接件和排布在条状连接件上的n列等间距的LED管组成，所述LED管均与控制电路电连接，用d表示每列LED管中相邻两LED管的间距，则n列LED管依次向下或向上错开d/n的间距。本发明采用横向列错位方式在原有显示条的两相邻LED管之间增加若干LED管，有效缩短了显示条上LED管的纵向中心间距，从而大大提高了流光式LED显示屏的动态分辨率。
文档编号G09F9/33GK102074170SQ20111003286
公开日2011年5月25日 申请日期2011年1月30日 优先权日2011年1月30日
发明者侯德明, 刘丽娜, 唐炜, 杨志亮, 池新儒, 王力飞, 王超, 王静锋, 臧硕, 赵云龙, 赵峰 申请人:石家庄科航光电科技有限公司
技术领域：
本发明涉及一种改进的流光式LED全彩色显示屏，属显示技术领域。
背景技术：
目前，因受精细加工、屏体散热等瓶颈的限制，平板式LED显示屏的分辨率很难达 到8万像素点/m2以上，虽然通过增加线路板层数(如采用6层线路板)和加装空调机强 制散热等方法可以使分辨率提高，但这样也会导致显示屏故障率的升高，加之占显示屏材 料成本60%左右的SMT三合一 LED价格居高不下，使平板式LED显示屏的综合成本大幅度 提高而丧失市场竞争力。为了解决上述问题，中国专利ZL02282640. 8、名称为“流光式LED全彩色显示屏” 的专利文件公开了一种“流光式LED显示屏”，该显示屏依据“视觉暂留原理”，利用旋转运 动的条形LED点阵列的快速受控闪烁变化，实现在运动状态下的屏幕显示。“流光式显示屏” 的分辨率比传统平板式LED显示屏有了显著提高，达到了 12万 50万像素点/m2，但仍不 够理想，在很多情况下这种分辨率不能满足显示要求，而且受精细加工及元器件最小基本 尺寸的限制，这种显示屏的分辨率很难再提升。因此，如何进一步提升LED显示屏的分辨率 就成了有关技术人员目前所面临的难题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足、提供一种高分辨率流光式LED显示屏， 以满足不断提高的显示要求。本发明所述问题是以下述技术方案实现的
一种高分辨率流光式LED显示屏，构成中包括转轮、均布于转轮外沿上的数个显示条 和转轮驱动电机，所述转轮中心轴的下端通过轴承安装于底座上；所述转轮驱动电机固定 于底座上，其输出轴通过传动机构与转轮的中心轴相接；所述显示条由固定于转轮外沿上 的条状连接件和排布在条状连接件上的η列等间距的LED管组成，所述LED管均与控制电 路电连接，用d表示每列LED管中相邻两LED管的间距，则η列LED管依次向下或向上错开 d/n的间距。上述高分辨率流光式LED显示屏，构成中还包括辅助驱动电机，所述辅助驱动电 机通过支架固定于底座上，在其输出轴上设置有摩擦轮，所述摩擦轮顶靠在转轮下端内侧 的摩擦带上。上述高分辨率流光式LED显示屏，所述转轮中心轴上套装有滑环，在滑环的一侧 设置有碳刷，所述碳刷通过转轮中心轴的外套固定在底座上，所述滑环通过导线与电源输 入端连接。上述高分辨率流光式LED显示屏，它还设有画面控制同步机构，所述同步机构由 红外发送管和红外接收管组成，所述红外发送管固定在外套上，所述红外接收管固定在转 轮上。
本发明采用横向列错位方式在原有显示条的两相邻LED管之间增加若干LED管， 有效缩短了显示条上LED管的纵向中心间距，从而大大提高了流光式LED显示屏的动态分 辨率。根据目前的精细加工水平，本发明完全可以实现优于CRT、PDP、IXD显示媒体的“巨 型高清晰度彩电”。
下面结合附图对本发明作进一步说明。图1是本发明的结构示意图； 图2是显示条在转轮上的布置图； 图3是显示条的结构示意图。图中各标号为1、控制电路；2、LED管；3、蓝牙接收器；4、开关电源；5、固定板； 6、条状连接件；7、转轮；8、中心轴；9、红外接收管；10、摩擦带；11、摩擦轮；12、辅助驱动电 机；13、支架；14、碳刷；15、外套；16、接地点；17、底座；18、传动皮带；19、皮带轮；20、转轮 驱动电机；21、滑环；22、显示条；23、红外发送管。
具体实施例方式LED流光式显示屏包括柱型、球型、扇型或盘型等显示方式。其工作原理大致相同， 基本上包括旋转载体、LED及驱动电路、红外传感器或磁传感器、控制系统等。现在以红外 传感柱型式为例阐释其工作原理。参看图1、图2、图3，在柱型载体(转轮7)上的A H位置上安装有显示条22，显 示条22包括条状连接件6 (条形线路板)和安装在条状连接件6上面的LED驱动芯片及若 干LED。在柱型载体内部安装固定着控制电路1，控制电路1通过排线连接并控制显示条1 上的LED驱动芯片，从而达到控制LED像素的目的。在柱型载体的中心轴的外套15上固定 架上安装红外发送管23，并且在柱型载体对应位置上安装上红外接收管9，当柱型载体旋 转后，载体上的红外接收管9每次旋转到红外发送管23位置时可以接收到发送管的信号， 此时表示柱型载体旋转了 一周。当控制电路1控制LED全亮后，如果柱型载体沿中心轴快速旋转，人眼则会因为 “视觉暂留”的现象而感觉到柱型载体整个旋转面都在发光。如果所有LED不是全亮，而是 在特定的时间及特定的位置显示或熄灭则可以实现数据或画面的显示。要实现这种“时空” 与“址空”的结合，可采用下列方法
如果红外接收管接收到两次信号的时间差为t秒，则表示该载体转速为Ι/t (转/秒)， 系统根据这一转速可计算出某一时刻A点显示条的位置(系统每次以接收到红外信号为起 点时亥IJ，当把“t秒”这一“时空”分割成M等份时，在t/M时刻载体转动了 t/M圈)，如果系统 在这个位置控制LED显示特定的内容，就可实现在该“空间位置”显示的功能。假设M=320， 则表示把整个显示面划分成了 320列，在第1个“t/M”时刻A处显示条显示第1列像素数 据，在第2个“t/M”时刻，A处显示条显示第2列像素数据，在第3个“t/M”时刻，A处显示 条显示第3列像素数据……在第319个“t/M”时刻，A处显示条显示第319列像素数据，在 第320个“t/M”时刻A处显示条显示第320列像素数据。如果显示条上排列1 个LED，则 实现了 1观*320画面的显示。
本发明中的显示画面实际是一种流动着的光电显示，显示画面的质量可由流光系数经验公式表述，其公式KL OC巧v÷．T>24(HZ) 甜其中，KL…代表流光系数，单位次／秒；d…一代表每列显示条上相邻两个LED管的中心间距，单位是毫米(mm)；V…一代表LED处的线速度，单位是毫米／秒；N…一代表旋转载体远端LED纵向显示条列数，单位是条。
由以上经验公式可知，要想减小KL即提高分辨率和动态显示画质，有如下几个方案增大V，即提高转速，但会增大推力成本，且增大了噪声；增多LED列数，可提高显示屏亮度，当SMT封装的方型LED几何尺寸定下来以后，LED列数及转速V基本上对提高动态分辨率再无贡献；减小列显示条上的两相邻LED管的中心间距，但因受目前加工正方型SMT的封装及精细加工水平的限制，减小d很困难。
为了大幅度提高“流光式”显示屏的超高清分辨率，本发明采用横向列错位方式在原有显示条的两相邻LED管之间增加若干LED管，使LED管纵向中心间距减小到P二d／n(mm)，n为每个显示条上的LED管列数。利用现有的LED流光式时序软件和扫描软件，可使原来的LED流光式动态分辨率再提高l—n倍。假设每条上有n二5列LED全彩像素点(分别标号为nl、n2、n3、n4、n5)，系统工作时，把要显示的画面在水平方向划分为m个像素，垂直方向划分为k个像素(k为n的整数倍)，这样一个画面的各个像素的坐标分别标示为(o，o)…(m，k)。显示条“A”上的“列nl”在时间to送出横坐标为“o”、纵坐标为“o”…“k”的数据进行显示(此时假设“列nl”在时空中的位置为P点)，在时间tl送出横坐标为“l”、纵坐标为“o”…“k”的数据进行显示……显示条“A”上的“列n2”一“列n5”依次在经过P点的时候送出与“列nl”横坐标、纵坐标值依次加l的像素点。当显示屏转速达到一定速度后，列n卜n5就会展现出完整画面。根据目前的精细加工水平，完全可以做出优于CRT、PDP、LCD显示媒体的“巨型高清晰度彩电”。云吃嘛
从理论和实践结合上，流光系数的经验公式 KL OC二二>24是具有技术理论、社虞会效益、经济效益价值的。至于增加l—n倍LED数量，对总体成本影响不大，因为流光式显示屏LED数量用的很少直径为loocm的流光球(柱)l列屏，只相当平板式的l／785、8列柱屏为平板的l／98；对于新型的流光式显示屏，如取n二5，则只是平板的l／20，总成本只增加了3％左右，若取d二2mm n二5，其动态分辨率为(1000mm÷2mm)2×5(倍)二1250000像素点／m2；若取d二2mm n二lo，其动态分辨率为12500000像素点／m2，而目前高清PDP、LCD彩电分辨率(严格讲，应叫解析度)为1366×768二1049088像素点／屏，超高清彩电分辨率为11920×1080二2073600像素点／屏，新型LED流光式分辨率是目前超高清LCD、PDP的5倍左右，且对比度远远高于60l和lOOl的LCD和PDP。r0020] 本发明图l中，传动机构是由皮带轮19和传动皮带18构成的；碳刷14和滑环2l用于给控制电路l供电并提供显示信号；辅助驱动电机12只在显示屏起动时工作，用于保证转轮平稳起动。显示信号也可以通过蓝牙接收器3来传递。
权利要求
1.一种高分辨率流光式LED显示屏，其特征是，所述显示屏构成中包括转轮(7)、均布 于转轮(7 )外沿上的数个显示条(22 )和转轮驱动电机(20 )，所述转轮中心轴(8 )的下端通 过轴承安装于底座(17)上；所述转轮驱动电机(20)固定于底座(17)上，其输出轴通过传动 机构与转轮(7)的中心轴(8)相接；所述显示条(22)由固定于转轮(7)外沿上的条状连接 件(6 )和排布在条状连接件(6 )上的η列等间距的LED管(2 )组成，所述LED管(2 )均与控 制电路电连接，用d表示每列LED管(2)中相邻两LED管的间距，则η列相邻的LED管依次 向下或向上错开d/n的间距。
2.根据权利要求1所述高分辨率流光式LED显示屏，其特征是，它还包括辅助驱动电机 (12)，所述辅助驱动电机(12)通过支架(13)固定于底座(17)上，在其输出轴上设置有摩擦 轮(11)，所述摩擦轮(11)顶靠在转轮(7)下端内侧的摩擦带(10)上。
3.根据权利要求2所述高分辨率流光式LED显示屏，其特征是，所述转轮中心轴(8)上 套装有滑环(21 )，在滑环(21)的一侧设置有碳刷(14)，所述碳刷(14)通过转轮中心轴(8) 的外套(15)固定在底座(17)上，所述滑环(21)通过导线与电源输入端连接。
4.根据权利要求3所述高分辨率流光式LED显示屏，其特征是，它还设有画面控制同步 机构，所述同步机构由红外发送管(23)和红外接收管(9)组成，所述红外发送管固定在外 套(15 )上，所述红外接收管固定在转轮(7 )上。
全文摘要
一种高分辨率流光式LED显示屏，它包括转轮、均布于转轮外沿上的数个显示条和转轮驱动电机，所述转轮中心轴的下端通过轴承安装于底座上；所述转轮驱动电机固定于底座上，其输出轴通过传动机构与转轮的中心轴相接；所述显示条由条状连接件和排布在条状连接件上的n列等间距的LED管组成，所述LED管均与控制电路电连接，用d表示每列LED管中相邻两LED管的间距，则n列LED管依次向下或向上错开d/n的间距。本发明采用横向列错位方式在原有显示条的两相邻LED管之间增加若干LED管，有效缩短了显示条上LED管的纵向中心间距，从而大大提高了流光式LED显示屏的动态分辨率。
文档编号G09F9/33GK102074170SQ20111003286
公开日2011年5月25日 申请日期2011年1月30日 优先权日2011年1月30日
发明者侯德明, 刘丽娜, 唐炜, 杨志亮, 池新儒, 王力飞, 王超, 王静锋, 臧硕, 赵云龙, 赵峰 申请人:石家庄科航光电科技有限公司
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