ДИСПЛЕЙНЫЙ МОДУЛЬ ДЛЯ КОНФИГУРИРУЕМОГО ПРОЗРАЧНОГО СБОРНОГО ВИДЕОДИСПЛЕЯ С БОЛЬШИМ ЭКРАНОМ

Предлагаемая полезная модель относится к отображению изображений, и/или визуальному представлению информации, в частности, к дисплейному модулю для конфигурируемого прозрачного сборного дисплея с большим экраном. Предлагаемый дисплейный модуль может найти применение в качестве элемента сценической декорации или оформления архитектурного сооружения.
Сборные видеодисплеи с большим экраном широко используются для отображения изображений и информации на стадионах, спортплощадках, в рекламе, для украшения различных мероприятий и шоу. На таких сборных видеодисплеях в развлекательных или рекламных целях отображаются для больших аудиторий статические и анимированные изображения, тексты, а также видеофильмы.
Пример такого сборного видеодисплея с большим экраном описан в патенте США №6690341. В упомянутом патенте раскрыто точечно-растровое дисплейное устройство, содержащее совокупность линейных элементов, пересекающихся друг с другом с интервалом, превышающим ширину каждого из упомянутых линейных элементов, совокупность светоизлучающих элементов, расположенных в точках пересечения линейных элементов, при этом каждому из упомянутых светоизлучающих элементов придана форма, не ухудшающая прозрачность структуры, образованной пересекающимися линейными элементами, при этом каждый из светоизлучающих элементов расположен таким образом, что его оптическая ось ориентирована практически перпендикулярно поверхности структуры, образованной пересекающимися линейными элементами,
а также средства управления светоизлучающими элементами, при этом упомянутые средства управления распределены по линейным элементам.
Модуль такого видеодисплея с большим экраном содержит панель с восемью линейными элементами, образующими решетчатую структуру. Каждая панель имеет 16 электрических и механических соединений, и сборный видеодисплей для своей работы требует большого количества электрических и механических соединений. Поэтому изменять параметры установки такого сборного видеодисплея применительно к реальным условиям задача не из легких. Огромное количество электрических и механических соединений снижает надежность такого сборного видеодисплея, подвергающегося многократному монтажу и демонтажу. Использование такого сборного видеодисплея, например, как части сценического оборудования, когда условия установки всякий раз разные, сопряжено с большими трудностями. На его установку требуется много времени, что делает его неприменимым для мероприятий с непостоянным местом проведения.
Еще одним недостатком известных дисплейных модулей является их ограниченная проницаемость для воздуха и света. Применение линейных элементов, скомбинированных в продольные и поперечные наборы, уменьшает прозрачность и ветроустойчивость этих дисплейных модулей.
Целью предлагаемой полезной модели является создание дисплейного модуля с повышенными прозрачностью, ветро- и звукопроницаемостью.
Предлагаемый дисплейный модуль выполнен из нескольких, предпочтительно из четырех, элементарных панелей. Каждая элементарная панель создана на основе монолитной печатной платы.
Цельный лист для печатной платы выполнен из фибергласса или другого подходящего материала. В листе выполнены сквозные окна.
Печатная плата снабжена защитным покрытием, нанесенным на ту ее сторону, на которой расположены светоизлучающие элементы.
Упомянутые светоизлучающие элементы расположены на одной стороне печатной платы, а управляющие устройства (драйверы) этих светоизлучающих элементов расположены на ее противоположной стороне. Каждая элементарная панель смонтирована на опорной раме с достаточно узкими ламелями, так чтобы не ухудшалась прозрачность элементарной панели.
Механическая прочность такой конструкции позволяет вырезать окна в форме вытянутых, в вертикальном или горизонтальном направлении, прямоугольников. При этом обеспечено увеличение прозрачности, ветро- и звукопроницаемости по сравнению с известными дисплейными модулями. В предпочтительном воплощении идеи предлагаемой полезной модели обеспечено увеличение прозрачности, ветро- и звукопроницаемости на 25-30%.
Еще одна цель предлагаемой полезной модели - это создание дисплейного модуля, обеспечивающего повышенную надежность прозрачного сборного видеодисплея с большим экраном, составленного из таких дисплейных модулей.
Каждый дисплейный модуль снабжен локальным управляющим блоком, содержащим схему распределения данных. В отличие от известных дисплейных модулей, в предлагаемом дисплейном модуле управляющий блок, содержащий схему распределения данных, установлен прямо в дисплейном модуле без ухудшения прозрачности последнего. Для этого управляющий блок выполнен не шире ламели опорной рамы. В процессе сборки и разборки
сборного видеодисплея с большим экраном нет необходимости в соединении и разъединении многочисленных электрических контактов, как это имеет место на предшествующем уровне техники. Этим повышается надежность сборного видеодисплея с большим экраном.
Еще одной целью предлагаемой полезной модели является создание дисплейного модуля, обеспечивающего простоту осуществления многократных циклов сборки и разборки прозрачного сборного видеодисплея, компонуемого из таких легкозаменяемых дисплейных модулей.
Локальный управляющий блок соединен с каждой элементарной панелью посредством кабеля, который припаян непосредственно к печатной плате, предпочтительно к ее центральной области, так что обеспечена полная заменяемость всех элементарных панелей в составе сборного видеодисплея в целом. Конструкция дисплейных модулей с опорными рамами, припаянными кабелями (без штырьковых электрических контактов) обеспечивает легкость сборки сборного видеодисплея с большим экраном и его высокие эксплуатационные характеристики: в случае неполадок с любой элементарной панелью в составе сборного видеодисплея она может быть быстро заменена на запасную без необходимости разборки всей конструкции сборного видеодисплея.
Таким образом, при сборке видеодисплея с большим экраном легко и удобно обеспечивается установка предлагаемого дисплейного модуля и его поддержка в составе всей конструкции, а также демонтаж, что представляет особое преимущество в тех случаях, когда приходится часто менять место проведения мероприятия, что связано с многократными циклами сборки/разборки сборного видеодисплея с большим экраном.
Другие признаки и преимущества предлагаемой полезной модели станут понятны среднему специалисту из последующего подробного описания со ссылками на прилагаемые чертежи.
Для лучшего понимания сути предлагаемой полезной модели ее дальнейшее подробное описание будет опираться на пример предпочтительного воплощения ее идеи. Этот пример служит исключительно иллюстративным целям, и им никоим образом не ограничивается объем предлагаемой полезной модели. Подробное описание предлагаемой полезной модели проводится со ссылкой на прилагаемые чертежи.
На фиг.1а предлагаемый дисплейный модуль показан в аксонометрии с лицевой стороны.
На фиг.1b предлагаемый дисплейный модуль показан в аксонометрии с тыльной стороны.
На фиг.2 показана функциональная схема предлагаемого дисплейного модуля.
На фиг.3а показан в аксонометрии с левой нижней стороны управляющий блок предлагаемого дисплейного модуля.
На фиг.3b управляющий блок предлагаемого дисплейного модуля показан в аксонометрии с правой нижней стороны.
На фиг.4 проиллюстрированы электрические соединения дисплейных модулей.
На фиг.5а в аксонометрии с лицевой стороны показана элементарная панель предлагаемого дисплейного модуля.
На фиг.5b элементарная панель предлагаемого дисплейного модуля показана в аксонометрии с тыльной стороны.
На фиг.5с элементарная панель предлагаемого дисплейного модуля показана в аксонометрии с лицевой стороны с пространственным разнесением деталей.
На фиг.6а в аксонометрии с лицевой стороны показана печатная плата, относящаяся к предлагаемому дисплейному модулю.
На фиг.6b печатная плата, относящаяся к предлагаемому дисплейному модулю, показана в аксонометрии с тыльной стороны.
На фиг.7 в аксонометрии с лицевой стороны показано относящееся к печатной плате защитное покрытие.
На фиг.8а в увеличенном виде в аксонометрии с тыльной стороны с пространственным разнесением деталей показан фрагмент элементарной панели предлагаемого дисплейного модуля.
На фиг.8b фрагмент (левый угол) элементарной панели предлагаемого дисплейного модуля показан в увеличенном виде в аксонометрии с пространственным разнесением деталей с лицевой стороны.
На фиг.9 схематично показана система управляющих устройств (драйверов) светоизлучающих элементов.
На фиг.10а показана опорная рама предлагаемого дисплейного модуля.
На фиг.10b проиллюстрирована конструкция центральной области предлагаемого дисплейного модуля.
На фиг.11 предлагаемый дисплейный модуль показан на виде спереди.
На фиг.12 проиллюстрирована компоновка силовых, информационных и осветительных электрических кабелей.
На фиг.13 в увеличенном виде проиллюстрировано механическое соединение дисплейных модулей.
На фиг.14 показан сборный видеодисплей с большим экраном, собранный из дисплейных модулей по предлагаемой полезной модели.
Дисплейный модуль 1 на фиг.1а содержит опорную раму 2, на которой установлены управляющий блок 3 и четыре элементарных панели 4.
Элементарная панель 4 на фиг.1b соединена с управляющим блоком 3 дисплейного модуля 1 посредством кабеля 5. В составе кабеля 5 имеется несколько проводников, по которым подается питание напряжением 5В постоянного тока, и последовательные модулированные информационные сигналы для элементарной панели 4.
Функциональная схема дисплейного модуля 1 показана на фиг.2.
Управляющий блок 3 содержит силовой вход 6, силовой выход 7, вход 8 для последовательных данных, выход 9 для последовательных данных, вход 10 для данных управления освещением, выход 11 для данных управления освещением и схему 12 распределения данных.
Силовой вход 6 электрически соединен с преобразователем напряжения 13, который преобразует постоянное напряжение 48В в постоянное напряжение 5В, требуемое для работы схемы 12 распределения данных и элементарных панелей 4. Силовой выход 7 представляет собой перемычку для передачи электрической энергии на соседний дисплейный модуль.
На вход 8 для последовательных данных поступают управляющие сигналы и данные отображаемого изображения, которые содержат, например, адрес пикселя и доли красного, зеленого и синего цветовых компонентов пикселя, параметры горизонтальных и вертикальных интервалов гашения, а также частота
следования пикселей. Однако такие последовательные данные могут нести и разнообразные другие характеристики и стандарты для задания цвета, как это хорошо известно специалистам. Выход 9 для последовательных данных служит для передачи данных пикселей изображения на соседний дисплейный модуль.
Вход 10 для данных управления освещением представляет собой цифровой последовательный вход, например, организованный по хорошо известному специалистам протоколу DMX, который управляет световыми эффектами, такими как мигания, димминг и фейдинг. Возможно использование также других коммуникационных протоколов, в том числе обычных протоколов, применяемых в области освещения.
Выход 11 для данных управления освещением представляет собой перемычку для передачи данных управления освещением на соседний дисплейный модуль.
Схема 12 распределения данных обеспечивает регулирование питания, обработку данных изображения и обработку управляющих данных, что необходимо для нормальной работы дисплейного модуля. Схема 12 распределения данных содержит выходные соединители 14. Эти выходные соединители 14 использованы для подачи питания (постоянное напряжение 5В) и последовательных модулированных информационных сигналов на элементарную панель 4 по кабелю 5. Кроме того, схема 12 распределения данных содержит стандартные электронные компоненты, необходимые для нормальной работы дисплейного модуля 1, например, программируемая матрица логических элементов, линейные драйверы с тремя состояниями, запоминающее устройство и электронные фильтрующие компоненты, такие как резисторы и конденсаторы.
Вход 8 для последовательных данных и выход 9 для последовательных данных соединены с коммуникационным блоком 15, являющимся частью схемы 12 распределения данных. Коммуникационный блок 15 принимает управляющие сигналы и данные пикселей изображения и передает их для последующей обработки схемой 12 распределения данных. Кроме того, коммуникационный блок 15 работает также как повторитель данных и ретранслирует управляющие сигналы и данные пикселей изображения на соседний дисплейный модуль.
Вход 10 для данных управления освещением и выход 11 для данных управления освещением соединены с блоком 16 управления освещением, являющимся частью схемы 12 распределения данных. Блок 16 управления освещением принимает данные, относящиеся к управлению освещением и передает их для последующей обработки схемой 12 распределения данных.
На фиг.3а и фиг.3b в разных видах показан управляющий блок 3. Он прикреплен к опорной раме 2 дисплейного модуля 1 с помощью винтов 17, благодаря чему обеспечена возможность быстрой и легкой замены управляющего блока 3 в случае его выхода из строя или ненормальной работы. Это часто бывает нужно, если бизнес связан с прокатом оборудования.
На фиг.4 проиллюстрированы электрические соединения дисплейного модуля 1. Питание может подаваться от внешнего источника питания 18, данные, относящиеся к освещению, могут подаваться от любого стандартного контроллера освещения 19, а источником последовательных данных может быть, например, дисплейный контроллер 20. Как можно видеть на фиг.4, питание, данные, относящиеся к освещению, и последовательные данные могут передаваться с выходов одного дисплейного модуля на входы другого дисплейного модуля. Это позволяет соединить дисплейные модули гирляндой и уменьшить
количество кабелей, необходимых при компоновке модульного дисплея с большим экраном.
Элементарная панель 4 показана в разных видах на фиг.5а, фиг.5b и фиг.5с. Она содержит печатную плату 21, защитное покрытие 25, кабель 5, винты 25 и гайки 27. Винты 25 и гайки 27 использованы для соединения элементарной панели 4 с опорной рамой 2.
Печатная плата 21 показана в разных видах на фиг.6а и фиг.6b. Она выполнена на основе единого листа, состоящего из диэлектрического материала. В печатной плате 21 вырезаны сквозные окна 24. На лицевой стороне печатной платы 21 расположены светоизлучающие диоды 22. На ее тыльной стороне расположены драйверы 23, там же расположен кабель 5. В центральной части платы выполнена приемная часть 5b, предназначенная для соединения с входами питания и данных.
Защитное покрытие 25 показано на фиг.7. Оно выполнено из единого листа текстолита или пластика. Для усиления контрастности прозрачного дисплея защитное покрытие 25 может быть снабжено черным матовым отделочным слоем.
Толщина защитного покрытия 25 равна толщине светоизлучающих диодов 22, благодаря чему угол испускания этих светоизлучающих диодов не уменьшается, но при этом обеспечивается их защита от механического повреждения. В защитном покрытии 25 выполнены сквозные окна 24а и отверстия 28. Сквозные окна 24а по размерам и местоположению совпадают со сквозными окнами 24, выполненными в печатной плате 21. Светоизлучающие диоды 22 помещены в отверстия 28, выполненные в защитном покрытии 25.
Элементарная панель 4 дисплейного модуля 1 проиллюстрирована на фиг.8а и фиг.8b. На этих фигурах подробно показаны расположенные на печатной плате 21 светоизлучающие диоды 22, драйверы 23, защитное покрытие 25, винты 26, гайки 27 и отверстия 28.
На фиг.9 схематично показана система драйверов 23. Топология соединения драйверов 23 между собой относится к типу «бустрофедон» (первоначально так назывался способ письма, при котором направление письма чередуется в зависимости от четности строки, т.е., если первая строка пишется справа налево, то вторая - слева направо, третья - снова справа налево и т.д.). В центральной области печатной платы 21 осуществлено соединение с кабелем 5, который может быть непосредственно припаян, или же соединен через посредство быстрорасчленяемого соединителя. Печатная плата 21 имеет медную дорожку 5а для передачи модулированных информационных сигналов из центральной области печатной платы 21 в ее правый верхний угол, к первому в системе драйверу 23. Такая организация системы драйверов обеспечивает полную взаимозаменяемость всех элементарных панелей 4 в составе модульного видеодисплея с большим экраном.
Драйверы 23 это предпочтительно стандартные драйверы светодиодов постоянного тока, выполненные на интегральной микросхеме, например, DM412 производства «Силикон Тач Текнолоджи Инк.» (Silicon Touch Technology Inc.), Тайвань.
Светоизлучающие диоды 22 это предпочтительно светодиоды типа КЗС (красный, зеленый, синий), реализованные, например, в виде изделия NSSM016A производства «Нитиа», Япония.
Опорная рама 2 проиллюстрирована на фиг.10а и фиг.10b. Она содержит металлические трубки 29, 32, 33, которые механически соединены между собой с образованием прочной и устойчивой конструкции. На нижних концах вертикальных трубок 29 выполнены фиксирующие гнезда 30, а на верхних концах вертикальных трубок 29 выполнены фиксирующие выступы 31 и прикреплены страховочные тросики 36. Вертикальные трубки 29 использованы для повышения механической устойчивости конструкции опорной рамы 2 в целом для удержания элементарных панелей 4 (см. фиг.10а) и кабелей 5 (см фиг.10b). С вертикальными трубками 29, 32 механически соединены в точках 34 горизонтальные трубки 33. Трубка 33, расположенная на верху опорной рамы 2, имеет два кабеледержателя 35.
Кабеледержатели 35 проиллюстрированы на фиг.12. С их помощью обеспечено удержание силовых, осветительных и информационных кабелей в горизонтальном положении за верхней горизонтальной трубкой 33 опорной рамы 2. Благодаря такому решению кабели остаются невидимыми для наблюдателя, находящегося с лицевой стороны модульного дисплея 1, и прозрачность дисплейного модуля 1 из-за наличия кабелей не ухудшается.
На фиг.13 показано механическое соединение между соседними дисплейными модулями 1. Это соединение между соседними дисплейными модулями 1, расположенными один над другим, осуществлено с помощью фиксирующих гнезд 30 и фиксирующих выступов 31. С помощью страховочных тросиков 36 осуществлено соединение дисплейных модулей 1 в соответствии со стандартами безопасности сценического оборудования. На этой фигуре также показана в увеличенном масштабе часть вертикальной трубки 29 и кабеледержатель 35.
Сборный видеодисплей 37 с большим экраном, собранный из дисплейных модулей по предлагаемой полезной модели, показан на фиг.14. Видеодисплей 37 показан готовым к работе, он подвешен на ферме 38. Видеодисплей 37 собран из совокупности дисплейных модулей 1.
Составляющие видеодисплей 37 дисплейные модули 1 предпочтительно образуют матрицу размером 2×2. Однако специалисту должно быть понятно, что они могут быть соединены и с образованием иных конфигураций. В некоторых применениях можно обойтись даже одним модульным дисплеем 1.
В процессе сборки видеодисплея 37 с большим экраном первый ряд дисплейных модулей 1 подвешивается к горизонтальной опоре известного типа, например, ферме 38. Управляющие блоки 3 соединяют между собой, а также с внешним источником питания 18, контроллером освещения 19 и дисплейным контроллером 20, при этом создается гирлянда из дисплейных модулей 1.
Затем ферму 38 поднимают на высоту, достаточную для подвешивания второго ряда модульных дисплеев 1. Этот второй ряд подвешивают к первому ряду. Процесс соединения сводится к созданию обычных кабельных соединений и не требует многочисленных штырьковых соединений, как это имеет место на известном уровне техники. Этим облегчается также демонтаж сборного видеодисплея. Таким образом, предлагаемая полезная модель обеспечивает простоту и легкость осуществления циклов сборки и разборки сборного видеодисплея.
Размеры предлагаемого дисплейного модуля 1 могут быть различными и выбираются из соображений веса и удобства транспортировки и сборки/разборки сборного видеодисплея. Предпочтительно, предлагаемый дисплейный модуль 1 имеет следующие размеры и массу: ширина 940 мм, высота 960 мм,
масса 10 кг. Расстояние между центрами светоизлучающих диодов 22 составляет 40 мм. Любые изменения размеров и массы дисплейного модуля 1 не выходят за пределы объема предлагаемой полезной модели.
То, что расположено позади видеодисплея, является видимым для публики, видеодисплей может подсвечиваться сзади, благодаря чему создана возможность получения необычных сценических эффектов в дополнение к экранному видео. За видеодисплеем могут быть, например, размещены сценические лазеры, или табло с бегущей строкой.
Во время работы на вход 8 для последовательных данных дисплейного модуля 1 поступают данные пикселей изображения, на его вход 10 для данных управления освещением поступают данные, относящиеся к освещению, а на силовой вход 6 поступает питание. Поступающие данные пикселей изображения обрабатываются схемой обработки данных 12, которая берет все нужные данные, относящиеся к изображениям, из потока данных пикселей изображения в соответствии с координатами, обрабатывает данные, относящиеся к изображениям, и выдает последовательные модулированные информационные сигналы, которые затем отправляются на каждую элементарную панель 4 по кабелям 5. Модулированные информационные сигналы посылаются на систему драйверов 23. Каждый из драйверов 23 широтно-импульсной модуляцией включает или выключает светоизлучающий диод 22, благодаря чему становится возможной реализация статического или динамического цветного изображения.