大屏幕顯示無縫拼接專利技術(shù)綜述

梁燕 田卓

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2101-5640-4878

摘? 要：隨著顯示技術(shù)發(fā)展和人們對大尺寸顯示效果要求的提高，無縫拼接顯示技術(shù)一直是顯示領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。本文針對國內(nèi)外有關(guān)大屏幕顯示無縫拼接技術(shù)專利進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，概覽了該領(lǐng)域?qū)＠暾埖目傮w情況，在對傳統(tǒng)的大屏幕平板顯示拼接技術(shù)和投影式大屏幕顯示拼接技術(shù)兩方面進(jìn)行無縫拼接的技術(shù)發(fā)展進(jìn)行梳理，總結(jié)出無縫拼接技術(shù)發(fā)展路線，并提出對未來發(fā)展方向的預(yù)期。

關(guān)鍵詞：平板顯示? 投影? 無縫拼接? 專利

中圖分類號：G306 ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2021）03（c）-0248-03

A Summary of Patent Technology of Seamless Splicing of Large Screen Display

LIANG Yan? TIAN Zhuo

（Patent Examination Cooperation Jiangsu Center of the Patent Office， CNIPA， Suzhou， Jiangsu Province， 215000 China）

Abstract： With the development of the display technology and the increasing requirements of the display effect， the seamless tiling display technology becomes the focus of the display field. By searching and analyzing the global patent applications of the seamless tiling display technology， the overall situation of the seamless tiling display technology patent application has been summarized.In the traditional large screen display splicing technology and projection large screen display splicing technology， this paper combs the development of seamless splicing technology， summarizes the development route of large screen display seamless splicing technology， and puts forward the expectation of the future development direction. it is hoped to be helpful for the future development of display industry.

Key Words： FPD; Projection; Seamless splicing; Patent

目前大屏幕拼接顯示圖像產(chǎn)生拼縫的原因，平板電視和傳統(tǒng)的CRT電視主要在于圖像邊緣邊框的寬度;背投影形式的圖像拼縫主要是在于屏幕四周固定材料的厚度;目前是市場上較為先進(jìn)的拼接技術(shù)，都無法達(dá)到徹底消除物理拼縫，并且實(shí)際的光學(xué)拼縫比物理拼縫還要大，圖像仍然存在被拼接縫隙分割的現(xiàn)象。盡可能減少直至徹底消除圖像拼接的物理拼縫和光學(xué)拼縫是大屏幕顯示拼接研發(fā)的方向。

筆者通過檢索和分析國內(nèi)外有關(guān)大屏幕顯示無縫拼接相關(guān)專利，現(xiàn)針對傳統(tǒng)的平板顯示拼接技術(shù)和投影式顯示拼接技術(shù)兩方面，對無縫拼接的技術(shù)發(fā)展進(jìn)行梳理，以幫助相關(guān)業(yè)內(nèi)人士了解大屏幕顯示無縫拼接相關(guān)技術(shù)。

1? 平板顯示拼接技術(shù)

對于平板顯示拼接技術(shù)，主要是采用光學(xué)遮光來融合圖像[1]，或者光學(xué)反射，或者采用邊緣顯示技術(shù)，達(dá)到消除圖像的拼縫，主要為：圖像放大法、圖像移動(dòng)法、幾何反射法以及邊緣顯示法。針對相關(guān)專利總結(jié)歸類如下幾種。

首先，利用光纖等導(dǎo)光管的作用構(gòu)成能起圖像放大作用的光管放大板[2]。如1993年由陳建平申請的專利93237919公開了由光導(dǎo)纖維構(gòu)成的傳象束放大面板，其具有放大圖像功能，能將子圖像放大，組合成一幅完整、無縫隙的大型電視圖像。2007年由北京同方瑞博數(shù)字技術(shù)有限公司申請的專利200710176403公開了一種導(dǎo)光圖像放大屏幕，其利用光纖的可彎曲導(dǎo)光的性能，實(shí)現(xiàn)了消除視頻圖像拼接物理拼縫和光學(xué)拼縫的效果。

其次，利用了光線通過透鏡能改變光線方向的原理，在各拼縫處設(shè)置能夠改變光路的透鏡，采用光學(xué)折射方式將圖像放大，進(jìn)而覆蓋拼縫。諸如2008年由廣東威創(chuàng)視訊科技股份有限公司申請的專利200810219683公開了一種LCD無縫拼接顯示裝置，其按照光路方向，依次設(shè)置為準(zhǔn)直光束照明的LCD面板、擴(kuò)散鏡、屏幕，或者依次為準(zhǔn)直光束照明下的擴(kuò)散鏡、LCD面板、屏幕;通過擴(kuò)散鏡改變光線方向，簡便有效地消除拼接縫。

再次，圖像平移技術(shù)，通過進(jìn)行圖像顯示、分離、移動(dòng)來覆蓋拼接縫[3]，如2004年由聯(lián)想有限公司申請的專利200410091097 和200410091098公開了一種消除拼縫的方法，將光纖向拼縫位置傾斜，使得拼縫被傾斜的光纖覆蓋;利用傾斜的光纖將顯示的圖像向拼縫處平移，從而能夠覆蓋拼縫位置?；虿捎眯狈嚼忡R來對圖像進(jìn)行平移，平移的各分割圖像在拼縫處重新拼接，再經(jīng)濾波處理得到原始圖像。由夏普株式會社2008年申請的專利200880117235和2009年申請的專利200980123503均在拼縫處設(shè)置光學(xué)透鏡，將邊緣光線移至拼縫處。

另外，通過幾何反射，將邊緣光線進(jìn)行反射，從視覺上消除拼縫。如2011年由廣東威創(chuàng)視訊科技股份有限公司申請的專利201110040321，公開了一種消縫裝置，具有平面底部和幾何反射面，通過安裝在拼縫上，幾何反射面反射拼縫周圍的光線，消除拼縫在視覺上的影響，達(dá)到無縫顯示的效果。

最后，邊緣顯示技術(shù)[4]，即在顯示屏邊框或拼接屏拼接處設(shè)置顯示結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)視覺無縫效果。例如，2011年由王勇龍申請的專利201110288327，公開了由若干個(gè)顯示器拼接而成的顯示拼接墻，在各顯示器之間的拼縫間隙中設(shè)置多個(gè)LED，通過控制器控制LED顯示與鄰近顯示器顯示圖像相匹配的亮度和色彩，來達(dá)到無縫拼接的效果。2011年由廣東威創(chuàng)視訊科技股份有限公司申請的專利201110280049，公開了在LCD拼接系統(tǒng)中，在LCD面板邊框處設(shè)置光學(xué)系統(tǒng)，使得LCD面板圖像顯示邊緣部分得到照度均勻的光斑，中間像素和邊緣像素相銜接，完整顯示圖像。2013年由夏展敏申請的專利201310437834公開了邊緣顯示于液晶顯示集成的方案，通過邊緣顯示于液晶屏的視頻圖像相融合，實(shí)現(xiàn)無縫顯示。2016年由康佳集團(tuán)股份有限公司申請的專利201610229796公開了在液晶拼接屏的外框中間嵌入LED顯示屏，由控制系統(tǒng)控制同步顯示畫面。2017年由深圳市微陣技術(shù)有限公司申請的專利201710245848公開了在拼接顯示系統(tǒng)的拼縫處設(shè)置顯示條，將顯示條設(shè)置在邊框位置，完成視覺無縫的顯示系統(tǒng)。

2? 投影式大屏幕無縫拼接技術(shù)

首先，對于投影式大屏幕拼接顯示系統(tǒng)，若要實(shí)現(xiàn)無縫拼接效果，需在投影合成之前，對需合成的多幅圖像，在拼縫處進(jìn)行重疊，若不進(jìn)行處理，會產(chǎn)生重疊部分出現(xiàn)光學(xué)“亮帶現(xiàn)象”[5]。同時(shí)，在投影式大屏幕顯示系統(tǒng)中，也會采用光學(xué)方式處理來融合，如2001年由哈尼韋爾國際公司申請的專利WO2001US48980，公開了在多個(gè)顯示裝置間的間隙處覆蓋多個(gè)透鏡組件，將影像放大平移，消除拼縫處造成的視覺影響。2004年由廣東威創(chuàng)日新電子有限公司申請的專利200420102306，公開了在大尺寸背投影屏幕背面設(shè)置相互拼接的菲涅爾透鏡，投影機(jī)與菲涅爾透鏡一一對應(yīng)，實(shí)現(xiàn)無縫拼接大屏幕投影顯示。2013年由蘇州巨壽智能科技有限公司申請的專利CN201310128054，公開了多臺投影光機(jī)無縫背投成像的投影幕，成像層復(fù)合在菲涅爾鏡陣列上，菲涅爾鏡陣列復(fù)合在導(dǎo)光層上，通過光學(xué)方式消除拼縫。

其次，邊緣融合技術(shù)[6]，通過電子技術(shù)處理完成圖像的融合。如1996年由姜牧申請的專利96108558，公開了利用數(shù)字電子技術(shù)預(yù)處理視頻信號，拼接成無縫的大畫面顯示器。2007年由北京同方瑞博數(shù)字技術(shù)有限公司申請的專利CN200710176402，利用圖像放大導(dǎo)光屏幕對原視頻源的圖像進(jìn)行均勻放大，直到完全覆蓋視頻源的邊框，并將圖像放大導(dǎo)光屏幕設(shè)置在固定屏幕上，是其拼接時(shí)實(shí)現(xiàn)屏幕件的直接無縫接觸。2008年由上海海事大學(xué)申請的專利CN200810032442，公開了利用匹配方法對投影圖像進(jìn)行自動(dòng)非線性幾何校正;利用融合函數(shù)對投影圖像拼接處的圖像進(jìn)行軟件邊緣融合;2010年由清投視訊（北京）科技有限公司申請的專利CN201010223372，將要顯示的整幅顯示內(nèi)容分割為多個(gè)子顯示內(nèi)容，子顯示內(nèi)容的數(shù)量等于投影機(jī)的數(shù)量，各相鄰子顯示內(nèi)容間存在重疊區(qū)域;對重疊區(qū)域的顯示內(nèi)容進(jìn)行亮度均勻化處理;將各個(gè)子顯示內(nèi)容分別用一個(gè)投影機(jī)同時(shí)在大屏幕上進(jìn)行投影。2014年由湖南華凱文化創(chuàng)意股份有限公司申請的專利201410418170，公開了通過直接獲取圖像信號源，采用多線程遍歷運(yùn)算，多通道同時(shí)處理，提高效率，并進(jìn)行多種校正處理，確保邊緣融合效果。2020年由深圳市大元智能科技有限公司申請的專利202011030065公開通過多面體畫面融合設(shè)備，對輸?shù)礁鱾€(gè)顯示模塊的圖像進(jìn)行圖像邊緣融合處理，達(dá)到畫面無縫拼接成一體。

軟硬件融合技術(shù)[7]，即融合了光學(xué)遮光融合處理和電子融合處理，通過同時(shí)對軟硬件綜合改進(jìn)，來得到更優(yōu)的拼接效果。如2009年由廣東創(chuàng)威視訊科技股份有限公司申請的專利CN200910041563、CN200910039102，均在相鄰兩個(gè)屏幕系統(tǒng)間設(shè)置菲涅爾透鏡，正面顯示圖像邊緣對應(yīng)的光線在菲涅爾透鏡內(nèi)折射和傳播，將其引導(dǎo)至拼縫處，從正面射出，消除圖像拼縫，實(shí)現(xiàn)拼接顯示的完整性。2011年由筆特爾（廈門）電子科技有限公司申請的專利CN201110136019，公開了在背投影幕后面設(shè)置多個(gè)相鄰方格狀光路校正框，并在其后設(shè)置投影機(jī)，每個(gè)光路校正框后部的框架上還設(shè)置反光鏡，投影機(jī)投出的光線通過反射鏡反射到每個(gè)光路校正框內(nèi)邊緣之間的背投影幕上。

3? 結(jié)語

通過對相關(guān)無縫拼接技術(shù)專利分析，主要方式為平板顯示器采用光學(xué)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)圖像放大或者圖像平移;邊框或拼縫處設(shè)置顯示條，實(shí)現(xiàn)完整顯示。投影式則采用邊緣融合技術(shù)以及結(jié)合上述光學(xué)形式的軟硬融合技術(shù)，各項(xiàng)技術(shù)總體發(fā)展已趨向成熟。但考慮到人們對于高效率、低成本以及更高視覺享受的需求，比如消除拼縫處存在的光斑、校正顏色，提高顯示效果，提高拼接精度、投影精度、融合效果以及實(shí)時(shí)性，提高自動(dòng)化程度，降低成本等，來滿足人們上述需求，均是該領(lǐng)域仍需要研究的方向。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉劍超，林亞軍，汪節(jié)，等.基于球帶幕的多通道投影拼接融合技術(shù)研究[J].電光與控制，2020，27（5）：112-115.

[2] 卿恩光.一種低成本超大尺寸超高清無縫拼接顯示屏技術(shù)研究[J].信息通信，2019（12）：129-131.

[3] 薛佳樂.圖像拼接算法的研究[D].天津：天津理工大學(xué)，2018.

[4] 彭建中，甄娟.TFT-LCD彩色濾光片大屏拼接技術(shù)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（29）：18-19.

[5] 潘屹.基于安卓平臺的全景圖像拼接研究與實(shí)現(xiàn)[D].長沙：湖南大學(xué)，2017.

[6] 黃國偉.基于邊緣融合的正投式大屏投影拼接顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析[J].電子技術(shù)與軟件工程，2016（12）.

[7] 王明宇.基于FPGA的大屏幕多投影無縫拼接系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究[D].杭州：浙江大學(xué)，2015.