一种像素完整复制的高分辨率投影显示方法技术

本发明专利技术公开了一种像素完整复制的高分辨率投影显示方法，利用投影系统实现，投影系统包括图像处理控制单元、微显示芯片、像素复制模组、投影物镜和投影屏幕，方法包括图像处理控制单元同时控制微显示芯片的图像扫描和像素复制模组的偏转，微显示芯片的图像经过像素复制模组后被投影物镜放大成像到投影屏幕上，微显示芯片上的物理像素在行和/或列方向上存在均匀的像素空隙，像素空隙的宽度为单物理像素尺寸的整数倍，微显示芯片投影后的像素空隙填满，完成整幅图像的投影显示。本发明专利技术使用较低的物理分辨率的Micro

【技术实现步骤摘要】
一种像素完整复制的高分辨率投影显示方法


[0001]本专利技术涉及图像显示
，具体的说，是一种像素完整复制的高分辨率投影显示方法。

技术介绍

[0002]目前市面上投影显示的产品主要是基于DLP技术或者是LCD技术，而基于Micro
‑
LED的投影产品目前市场上还没有出现。而投影领域惯用的分辨率倍增技术，即利用振镜实现分辨率的提升，由于振动产生的像素与原像素有高度重叠，也会与原像素旁边的像素重叠，即扩展出的图像与原图像大部分是重合在一起的，并没有真正的产生新的显示像素，导致市面上的大部分采用振镜技术的投影产品其宣传分辨率与实际显示分辨率效果并不相符，其中，申请号为202210913407.8，名称为基于微显示芯片的带有像素增强功能的微投影系统的中国专利公开了像素增强的方法，其本质上扩展出的像素与原图像在空间上仍是重叠在一起的，同样具有上述缺陷。另外，目前Micro
‑
LED微显示芯片无论是通过巨量转移还是单片集成均具有较大的产业难度，同时分辨率越高技术难度也越大，使得基于Micro
‑
LED微显示芯片的投影产业化难度较高，尤其是高分辨率的产品难以实现量产，同时由于Micro
‑
LED微显示芯片的尺寸较小，其背后的CMOS驱动背板供电走线面积受限，提高电流密度较为困难，同时微显示芯片高度集中的热流密度给散热也带来了很多问题。基于Micro
‑
LED微显示芯片的高分辨率投影系统的实现有诸多难题，尤其是4K以上的分辨率的投影显示技术尚需攻关。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种像素完整复制的高分辨率投影显示方法，解决现有投影技术像素增强方法中由于振动产生的像素与原像素有高度重叠，也会与原像素旁边的像素重叠，并没有真正的产生新的显示像素，无法实现真正意义上像素倍增的问题，本专利技术将像素倍增技术应用于全新的Micro
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LED投影中，可以实现Micro
‑
LED像素的完整复制的同时，有效降低核心器件的实现难度，为基于Micro
‑
LED微显示芯片的投影技术提供一种可行的产业化路线。
[0004]本专利技术通过下述技术方案解决上述问题：
[0005]一种像素完整复制的高分辨率投影显示方法，利用投影系统实现，所述投影系统包括图像处理控制单元、微显示芯片、像素复制模组、投影物镜和投影屏幕，方法包括：所述图像处理控制单元同时控制微显示芯片的图像扫描和像素复制模组的偏转，微显示芯片的图像经过像素复制模组后被投影物镜放大成像到投影屏幕上。
[0006]所述微显示芯片上的物理像素不是连续排布，物理像素在行和/或列方向上存在均匀的像素空隙，所述像素空隙的宽度为单物理像素尺寸的整数倍，物理像素的空隙设定加上匹配的显示图像的帧扫描算法，即可实现微显示芯片投影后的像素空隙填满，完成整幅图像的投影显示。因此，基于像素完整复制的高分辨率投影显示方法的投影系统的显示
分辨率远高于微显示芯片物理分辨率。
[0007]所述像素复制单元包括永磁体、电磁铁以及平板玻璃，所述永磁体在所述电磁铁的磁力作用下带动平板玻璃沿某一方向按预定角度α发生偏转，所述电磁铁的驱动脉冲来自于所述图像处理控制单元，所述平板玻璃为光学玻璃。
[0008]多个像素复制单元可以相同也可以不相同，所述像素复制单元的平板玻璃可以只具有单一偏转方向，也可以具有多个偏转方向，依据系统集成的难度灵活选择。像素复制的实现原理是当像素复制单元上的平板玻璃沿某一方向旋转到预定角度α时，入射到该平板玻璃上的光束在投影到屏幕上时会偏移一定的距离，结合人眼的视觉残留效应，即相当于微显示芯片的物理像素被复制了。
[0009]所述像素复制单元上的平板玻璃沿某一方向旋转到预定角度α时，入射到该平板玻璃上的光束投影到屏幕上时产生偏移距离，像素在屏幕上的偏移距离在微显示芯片上的等效位移Δy与平板玻璃厚度t、平板玻璃折射率n、微显示芯片的物理像素尺寸D以及偏转角度α满足下列关系，其中q为正整数：
[0010][0011]所述微显示芯片的刷新率为投影显示图像刷新率的g倍，同时投影显示图像的像素数量为微显示芯片上的物理像素数量的h倍，其中，g为整数，h为整数且满足g＝h。
[0012]所述微显示芯片为单片单色Micro
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LED微显示芯片，即单片微显示芯片上只包含发出R、G、B其中一种基色光的μLED。只采用单片微显示芯片作为图像源，然后依次经过像素复制模组扩展像素以及投影物镜放大成像到投影屏幕上，研制对应的单色投影系统。
[0013]所述微显示芯片为三片分别显示R、G、B其中一种基色的Micro
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LED微显示芯片，图像通过X
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CUBE棱镜全彩化合成。三片各基色的微显示芯片，通过X
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CUBE棱镜合束形成全彩图像源，然后依次经过像素复制模组扩展像素以及投影物镜放大成像到投影屏幕上，能够研制出全彩色的投影系统。
[0014]所述微显示芯片替换为Micro
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LED微显示模组。本专利技术所提供的像素完整复制的高分辨率投影显示方法，尤其适用于基于自发光Micro
‑
LED微显示芯片的投影光学引擎。
[0015]进一步地，所述图像处理控制单元根据驱动的图像扫描算法可以驱动所述微显示芯片按照图像扫描数据发光，同时也驱动所述像素复制模组按照时钟信号产生动作，通过分时填空的扫描方式实现整幅图像的投影显示。
[0016]当所述像素排布在行和列方向上同时存在空隙，空隙的宽度为单物理像素的n倍，n≥1且n为正整数时，所述像素复制模组由m(m≥1且m为正整数)个像素复制单元组成，单个像素复制单元工作时可以实现屏幕上显示的像素沿行和/或列方向移动若干个像素大小的距离，像素复制单元可以独立工作实现复制状态，也可以组合起来共同实现复制状态，m个像素复制单元可以在图像处理控制单元的控制下实现(n+1)2‑
1种复制状态。将要显示的一帧彩色图像的数据分为R、G、B三个通道，每个通道的数据分为(n+1)2个子帧，每个子帧的显示时长相等，所要显示的图像分辨率为i
×
j，i为图像的行数，j为图像的列数，用(i，j)表示显示图像的第i行第j列对应的像素，用矩阵A1、A2、A3、
……
、A
(n+1)2
分别表示图像的第一子帧、第二子帧、第三子帧、
……
以及第(n+1)2子帧要显示的像素阵列，其中各通道对应的微显示芯片上的物理像素排布方式和矩阵A1所示一致，矩阵A1上未列出的像素位置均不设置
Micro
‑
LED发光单元，图像各通道的数据扫描以及像素复制模组的偏转动作通过图像处理控制单元的时钟信号进行同步，各矩阵表示如下；
[0017][0018][0019][0020]……
[0021][0022][0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种像素完整复制的高分辨率投影显示方法，其特征在于，利用投影系统实现，所述投影系统包括图像处理控制单元、微显示芯片、像素复制模组、投影物镜和投影屏幕，方法包括：所述图像处理控制单元同时控制微显示芯片的图像扫描和像素复制模组的偏转，微显示芯片的图像经过像素复制模组后被投影物镜放大成像到投影屏幕上。2.根据权利要求1所述的一种像素完整复制的高分辨率投影显示方法，其特征在于，所述微显示芯片上的物理像素在行和/或列方向上存在均匀的像素空隙，所述像素空隙的宽度为单物理像素尺寸的整数倍。3.根据权利要求2所述的一种像素完整复制的高分辨率投影显示方法，其特征在于，所述微显示芯片投影后的像素空隙填满，完成整幅图像的投影显示。4.根据权利要求3所述的一种像素完整复制的高分辨率投影显示方法，其特征在于，当所述微显示芯片在行和列方向上均存在均匀的像素空隙且像素空隙的宽度为单物理像素的n倍，n≥1且n为正整数时，所述像素复制模组由m个像素复制单元组成，其中m≥1且m为正整数，单个像素复制单元工作时实现屏幕上显示的像素沿行和/或列方向移动若干个像素大小的距离，像素复制单元独立工作实现复制状态，或组合起来共同实现复制状态，m个像素复制单元能够在图像处理控制单元的控制下实现(n+1)2‑
1种复制状态，将要显示的一帧彩色图像的数据分为R、G、B三个通道，每个通道的数据分为(n+1)2个子帧，每个子帧的显示时长相等，所要显示的图像分辨率为i
×
j，i为图像的行数，j为图像的列数，用(i，j)表示显示图像的第i行第j列对应的像素，用矩阵A1、A2、A3、
……
A
(n+1)2
分别表示图像的第一子帧、第二子帧、第三子帧、
……
以及第(n+1)2子帧要显示的像素阵列，其中各通道对应的微显示芯片上的物理像素排布方式和矩阵A1所示一致，矩阵A1上未列出的像素位置均不设置Micro
‑
LED发光单元，图像各通道的数据扫描以及像素复制模组的偏转动作通过图像处理控制单元的时钟信号进行同步，各矩阵表示如下：元的时钟信号进行同步，各矩阵表示如下：元的时钟信号进行同步，各矩阵表示如下：
……
图像扫描和显示通过以下流程实现：(1)各通道均扫描第一子帧，图像处理控制单元驱动各通道微显示芯片上的像素按照图像数据发光，同时控制所述像素复制单元的平板玻璃不发生偏转，在投影屏幕上扫描显示矩阵A1对应的像素阵列；(2)各通道先清除第一子帧的数据然后开始扫描第二子帧，图像处理控制单元驱动各通道微显示芯片上的像素按照图像数据发光，同时控制所述像素复制模组工作在复制状态1，则由于像素的位置偏移，在投影屏幕上可以扫描显示矩阵A2对应的像素阵列；(3)各通道先清除第二子帧的数据然后开始扫描第三子帧，图像处理控制单元驱动各通道微显示芯片上的像素按照图像数据发光，同时控制所述像素复制模组工作在复制状态2，则由于像素的位置偏移，在投影屏幕上可以扫描显示矩阵A3对应的像素阵列；
……
((n+1)2)各通道先清除第(n+1)2‑
1子帧的数据然后开始扫描第(n+1)2子帧，图像处理控制单元驱动各通道微显示芯片上的像素按照图像数据发光，同时控制所述像素复制模组工作在复制状态(n+1)2‑
1，则由于像素的位置偏移，在投影屏幕上可以扫描显示矩阵对应的像素阵列；(n+1)2个流程走完后，(n+1)2个子帧组合完成了一帧图像的投影显示，在开始新的一帧图像扫描前需清除上一帧的图像信号数据，在实际的效果上即完成了将显示分辨率扩展为芯片上物理分辨率的(n+1)2倍，且像素间互不重叠。5.根据权利要求3所述的一种像素完整复制的高分辨率投影显示方法，其特征在于，当所述微显示芯片的像素排布仅在行方向上存在均匀空隙，空隙的宽度为单物理像素的n倍，n≥1且n为正整数时，所述像素复制模组由m个只具有一个偏转方向的像素复制单元组成，m≥1且m为正整数，所述像素复制单元的平板玻璃在发生偏转时，对应的原像素只沿行方向发生移动，能够将显示分辨率扩展为微显示芯片分辨率的n+1倍，具体地：将要显示的一帧彩色图像的数据分为R、G、B三个通道，每个通道的数据分为n+1个子帧，每个子帧的显示时长相等，所要显示的图像分辨率为i
×
j，i为图像的行数，j为图像的列数，用(i，j)表示显示图像的第i行第j列对应的像素，用矩阵A1’
、A2’
、A3’
、
……
A
(n+1)
’
分别表示图像的第一子帧、第二子帧、第三子帧、
……
以及第n+1子帧要显示的像素阵列，其中各通道对应的微显示芯片上的物理像素排布方式和矩阵A1’
所示一致，矩阵A1’
上未列出的像素位置均不设置Micro
‑
LED发光单元，图像各通道的数据扫描以及像素复制模组的偏转动作通过图像处理控制单元的时钟信号进行同步，各矩阵表示如下：
…………
图像扫描和显示通过以下流程实现：(1)各通道均扫描第一子帧，图像处理控制单元驱动各通道微显示芯片上的像素按照图像数据发光，同时控制所述像素复制单元的平板玻璃不发生偏转，在投影屏幕上扫描显示矩阵A1’
对应的像素阵列；(2)各通道先清除第一子帧的...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁其鹏，陈宁，何龙，姜银磊，鲍雷华，张寅瑞，
申请(专利权)人：四川启睿克科技有限公司，
类型：发明
国别省市：