CN102402907B - 一种提高led显示屏显示效果的装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于显示屏技术领域，具体涉及一种提高LED显示屏显示效果的装置。其包括设置有发光元件的LED显示屏，在LED显示屏前设置有覆盖并反射发光元件发出的光的全反射匀光装置。本发明设置全反射匀光装置，利用全反射原理，使显示屏幕上的三基色发光元件发出的光线均匀混合，有效减少像素间产生光串扰，扩大LED像素点的可视尺寸，降低画面颗粒感，柔化屏幕出光亮度，使画面更加柔和均匀，提高LED显示屏显示效果。

Description

一种提高LED显示屏显示效果的装置

技术领域

本发明属于显示屏技术领域，具体涉及一种提高LED显示屏显示效果的装置。

背景技术

LED彩色显示屏一般是由红绿蓝三基色元件组装或封装在一起组成像素点阵，通过不同的驱动电压控制各LED元件发出不同亮度和颜色的光，形成图像并实现全彩显示。LED显示屏具有高亮度、寿命长、性能稳定性好等优点，一开始主要用于户外广告宣传，用户多数站在远距离观看屏幕，由于观看距离较远，所以尽管LED显示屏像素点间距较大，仍然不影响显示效果。近年来，随着技术的进步，LED显示屏像素尺寸越做越小，已经达到2-3mm的水平，LED显示屏也渐渐投入室内显示应用。室内显示应用要求观看距离缩短，使得LED显示屏的一些缺点暴露了出来，比如近看LED显示屏颗粒感太强、发光点分离，发光亮度太强、炫目等。

发明内容

本发明解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种提高LED像素点可视尺寸，降低画面颗粒感，柔化屏幕出光亮度，提高LED显示屏显示效果的提高LED显示屏显示效果的装置。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种提高LED显示屏显示效果的装置，包括设置有发光元件的LED显示屏，在LED显示屏前设置有覆盖并反射发光元件发出的光的全反射匀光装置。从发光元件发出的光全部导入全反射匀光装置中，在全反射模块内多角度多路径传播，使光线在空间上均匀化，将点光源拓展成面光源，扩大像素的可视尺寸，使像素与像素间更紧凑。经过全反射匀光装置均匀混光后出射，显示对应的像素图像。

上述方案中，所述全反射匀光装置包括若干个全反射模块，一个全反射模块覆盖并发射一个发光元件发出的光。

上述方案中，所述每个全反射模块包括两层填充层和一层导光层，导光层位于两层填充层之间，构成导光层的材料的折射率n₁大于构成填充层的材料的折射率n₂，填充层和导光层交接处形成界面，所述界面与LED显示屏垂直，所述界面的临界角为θ=arcsin(n₂/n₁）。填充层的材料采用与导光层的透明材料相接近的透明材料，使屏幕像素间既不产生光串扰，也不会在屏幕留下纵横交错的吸光黑影，能够避免影响屏幕的连续性和一致性。

高折射率材料与低折射率材料交接的界面能够使光线产生全反射，发光元件发出的与界面法线的夹角大于临界角的光线从全反射模块中直接出射或者经过导光层入射在与LED显示屏垂直的界面上然后产生全反射并沿着导光层往前传播而不产生漏光。

上述方案中，在所述每个发光元件与其对应的全反射模块之间还设置有用于反射从所述每个发光元件出射并与界面法线的夹角小于临界角θ的光线，使所述光线经反射后再入射到界面时入射角大于临界角θ的倾斜反射面，倾斜反射面的表面与界面相连接。

设置倾斜发射面的长度使直接入射至界面时其入射角大于临界角的光线直接入射到界面上，直接入射至界面时其入射角小于临界角的光线全部入射至倾斜反射面上；设置倾斜反射面的倾角使入射到倾斜发射面上的光线经反射后再入射到界面时入射角大于临界角。

上述方案中，所述倾斜反射面的反射方式为全反射或者外层镀膜反射。

上述方案中，所述LED显示屏、倾斜反射面、填充层形成的外侧部分的介质折射率小于构成填充层的材料的折射率。此方案使外侧部分的介质折射率较低，减少在倾斜发射面上产生全反射，使更多的光线进入全反射模块。

上述方案中，所述倾斜反射面与其对应的全反射模块为一体，发光元件、倾斜反射面、导光层形成的内侧部分由导光层填充。

上述方案中，发光元件、倾斜反射面、导光层形成的内侧部分为空心结构，构成导光层的材料的折射率大于内侧部分的折射率。倾斜反射面设置一层高反光材料涂层，利用镜面反射将入射在倾斜反射面上的光线反射到导光层中。由于内侧部分和导光层的介质不同，导光层的折射率比内侧部分的折射率高，发光元件、发出的光线从内侧部分进入导光层时光线传播方向发生偏折，使入射到界面上的光线角度增大，可降低界面两侧介质的折射率差要求。

上述方案中，所述LED显示屏、倾斜反射面、填充层形成的外侧部分和填充层连成一体构成空气层，发光元件、倾斜反射面、导光层形成的内侧部分由导光层填充，所有全反射模块的导光层连成一体构成导光结构件。由于空气层的介质折射率较低，可以提高界面两侧的折射率差，减小发生全反射，更好地保证光能的无损传输，同时使更多角度的光线可直接入射到界面进行全反射导光。

上述方案中，在全反射匀光装置前设置有散射屏。所述散射屏表面或内部设有对光进行散射的微小颗粒，使入射到散射屏的光线发生多角度的散射，均匀发光角度，增大屏幕的可视角，使显示屏出光更柔和。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

(1)本发明设置全反射匀光装置，利用全反射原理，使显示屏幕上的三基色发光元件发出的光线均匀混合，有效减少像素间产生光串扰，扩大LED像素点的可视尺寸，降低画面颗粒感，柔化屏幕出光亮度，使画面更加柔和均匀，提高LED显示屏显示效果。

(2)从发光元件发出的光全部导入全反射匀光装置中，通过设置填充层和导光层，使光线在全反射模块内多角度多路径传播，使光线在空间上均匀化，将点光源拓展成面光源，扩大像素的可视尺寸，使像素与像素间更紧凑。同时本发明的填充层和导光层可采用两种不同折射率的透明材料制作，利用全反射原理导光，既保证像素间不产生光串扰，又不会在屏幕前方造成影响显示效果的纵横交错的隔离栅条纹。

(3)本发明还通过设置倾斜反射面的设计使发光元件发出的全角度的光都可以利用到，提高了能量利用率。此外本发明可采取非镀膜的制作工艺，避免因像素尺寸小而造成的镀膜难问题，降低加工难度。

附图说明

图1 为本发明实施例1和2的结构示意图；

图2 为本发明实施例1和2的结构示意图；

图3为本发明实施例3的结构示意图；

图4为本发明实施例4的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

如图1所示为本发明的一种提高LED显示屏显示效果的装置的结构示意图，包括LED显示屏1，LED显示屏1上设置有发光元件11，在LED显示屏1前设置有全反射匀光装置，在全反射匀光装置前设置有散射屏3，全反射匀光装置覆盖并反射发光元件11发出的光，散射屏3表面或内部设有对光进行散射的微小颗粒。

全反射匀光装置包括若干个全反射模块2，一个全反射模块2覆盖并发射一个发光元件11发出的光。每个全反射模块2包括两层填充层21和一层导光层22，导光层22位于两层填充层21之间，构成导光层22的材料的折射率n₁大于构成填充层21的材料的折射率n₂，填充层21和导光层22交接处形成界面25，界面25与LED显示屏1垂直，界面25的临界角为θ=arcsin(n₂/n₁）。填充层21和导光层22均采用的透明度相接近的透明材料。

在每个发光元件11与其对应的全反射模块2之间还设置有倾斜反射面23，倾斜反射面23的表面与界面25相连接。设置倾斜反射面23的长度使直接入射至界面25时其入射角大于临界角的光线直接入射到界面25上，直接入射至界面25时其入射角小于临界角的光线全部入射至倾斜反射面23上；设置倾斜反射面23的倾角使入射到倾斜反射面23上的光线经反射后再入射到界面25时入射角大于临界角。倾斜反射面23的反射方式为全反射或者外层镀膜反射。

发光元件11发射的光线4有三种传播方式：第一种，从发光元件11出射的角度很小不能入射到界面25的光线41，直接通过全反射模块2的导光层22不发生全反射，直接入射至散射屏3；第二种，从发光元件11出射的角度较小直接入射至界面25且入射角大于临界角的光线42，通过全反射沿导光层22向前传播出射至散射屏3上；第三种，从发光元件11出射的角度较大不能直接在界面25上发生全反射（入射到界面25的角度小于临界角）的光线43，先经过倾斜反射面23进行一次反射，将入射角度调整为大于临界角，再入射到界面25上通过全反射向前传播出射然后再入射至散射屏3。

实施例2

如图1和图2所示，在实施例1的基础上，可以设置倾斜反射面23与其对应的全反射模块2为一体，发光元件11、倾斜反射面23、导光层22形成的内侧部分26由导光层22填充。同时为了使从发光元件11出射的角度较大不能直接在界面25上发生全反射（入射到界面25的角度小于临界角）的光线43能够在倾斜发射面23上产生全反射，改变光线43的入射角，使更多的光线进入全反射模块2后能在界面25上发生全反射并向前传播，LED显示屏1、倾斜反射面23、填充层21形成的外侧部分24的介质折射率小于构成填充层21的材料的折射率。

实施例3

如图3所示，在实施例1的基础上，发光元件11、倾斜反射面23、导光层22形成的内侧部分26为空心结构，构成导光层22的材料的折射率大于内侧部分26的折射率。倾斜反射面23设置一层高反光材料涂层，利用镜面反射将入射在倾斜反射面23上的光线反射到导光层22中。由于内侧部分26和导光层22的介质不同，导光层22的折射率比内侧部分26的折射率高，发光元件11发出的光线从内侧部分26进入导光层22时光线传播方向发生偏折，使入射到界面上的光线角度增大，可降低界面25两侧介质折射率差要求。

实施例4

如图4所示，在实施例1的基础上，简化装置结构，LED显示屏1、倾斜反射面23、填充层21形成的外侧部分24和填充层21连成一体构成空气层28，发光元件11、倾斜反射面3、导光层22形成的内侧部分26由导光层22填充，所有全反射模块2的导光层22连成一体构成导光结构件29。由于空气的折射率较低，可以提高界面25两侧的折射率差，减小发生全反射的临界角，更好地保证光能的无损传输，同时使更多角度的光线可直接入射到界面25进行全反射导光，可缩减倾斜反射面结构。

Claims (8)

1.一种提高LED显示屏显示效果的装置，包括设置有发光元件（11）的LED显示屏（1），其特征在于，在LED显示屏（1）前设置有覆盖并反射发光元件（11）发出的光的全反射匀光装置；

所述全反射匀光装置包括若干个全反射模块（2），一个全反射模块（2）覆盖并反射一个发光元件（11）发出的光；

所述每个全反射模块（2）设置两层填充层（21）和一层导光层（22），导光层（22）位于两层填充层（21）之间，构成导光层（22）的材料的折射率n₁大于构成填充层（21）的材料的折射率n₂，填充层（21）和导光层（22）交接处形成界面（25），所述界面（25）的临界角为θ=arcsin(n₂/n₁）。

2.根据权利要求1所述的提高LED显示屏显示效果的装置，其特征在于，在所述每个发光元件（11）与其对应的全反射模块（2）之间还设置有用于反射从所述每个发光元件（11）出射并与界面（25）法线的夹角小于临界角θ的光线，使所述光线经反射后再入射到界面（25）时入射角大于临界角θ的倾斜反射面（23），倾斜反射面（23）的表面与界面（25）相连接。

3.根据权利要求2所述的提高LED显示屏显示效果的装置，其特征在于，所述倾斜反射面（23）的反射方式为全反射或者外层镀膜反射。

4.根据权利要求2或3所述的提高LED显示屏显示效果的装置，其特征在于，所述LED显示屏（1）、倾斜反射面（23）、填充层（21）形成的外侧部分（24）的介质折射率小于构成填充层（21）的材料的折射率。

5.根据权利要求2或3所述的提高LED显示屏显示效果的装置，其特征在于，所述倾斜反射面（23）与其对应的全反射模块（2）为一体，发光元件（11）、倾斜反射面（23）、导光层（22）形成的内侧部分（26）由导光层（22）填充。

6.根据权利要求2或3所述的提高LED显示屏显示效果的装置，其特征在于，发光元件（11）、倾斜反射面（23）、导光层（22）形成的内侧部分（26）为空心结构，构成导光层（22）的材料的折射率大于内侧部分（26）的折射率。

7.根据权利要求2或3所述的提高LED显示屏显示效果的装置，其特征在于，所述LED显示屏（1）、倾斜反射面（23）、填充层（21）形成的外侧部分（24）和填充层（21）连成一体构成空气层（28），发光元件（11）、倾斜反射面（23）、导光层（22）形成的内侧部分（26）由导光层（22）填充，所有全反射模块（2）的导光层（22）连成一体构成导光结构件（29）。

8.根据权利要求1至3任一项所述的提高LED显示屏显示效果的装置，其特征在于，在全反射匀光装置（2）前设置有散射屏（3）。

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