CN104680947A - Led屏幕消除莫尔条纹并提高填充系数的装置及方法 - Google Patents

Led屏幕消除莫尔条纹并提高填充系数的装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及LED屏幕消除莫尔条纹并提高填充系数的装置，由散射罩和LED屏体组成；散射罩罩于LED屏体的前端，与LED屏体通过散射罩上的固定销固定连接或直接在背面涂胶粘接于LED屏幕表面；散射罩大小与LED屏体的大小相对应；散射罩正面具有若干个球顶结构，背面可以为具有独立隔断结构的凹槽或无任何结构；LED屏体上具有若干个LED像素灯，LED像素灯与球顶结构相互对应；散射罩雾度不低于70％。本发明同时实现了LED屏幕莫尔条纹的消除和将填充系数提高至93％以上，并保证了像素的独立性，像素之间不会互相干扰，保证了图像的锐度和清晰度。球顶结构使光散射均匀，当以大角度斜视屏幕时，亮度衰减不明显。散射罩提前将LED屏体三元色进行混合，使单个像素上的光更柔和。

Description

LED屏幕消除莫尔条纹并提高填充系数的装置及方法
技术领域
本发明涉及一种视频图像显像装置，特别涉及一种LED屏幕消除莫尔条纹并提高填充系数的装置及方法。
背景技术
LED屏幕表面的LED灯和LED灯间隙都具有周期性结构。在普通LED显示屏上，由于LED灯发光面积小于像素所占物理表面积，导致像素之间存在明显的不发光黑区，形成网格状周期结构。由于目前的摄影设备的图像拾取器件大多是面阵CCD，同样具备周期性结构，所以当摄像设备拍摄到LED屏幕，并且LED屏幕在CCD上所成像的空间频率与CCD的空间频率相近时，会出现明显的莫尔条纹。莫尔条纹不是被拍摄图像本身的信息，故需要对其进行消除。
填充系数是指单个像素中发光面积占像素物理表面积的比例，如图12所示：图中所示为九个像素单元，虚线小方格为单个像素物理表面，其尺寸为3mm×3mm；实线方格为LED灯封装边；圆形为LED发光区域，半径为0.7mm。此LED屏的填充系数为较小的填充系数导致当观看距离较近时，画面不连贯不完整，而且亮度不均产生颗粒感和较为严重的刺目感。
现有消除莫尔条纹装置是使用整块散射玻璃对LED图像整体进行雾化，无法阻隔相邻像素间光的干扰，使图像模糊，锐度降低。而提高填充系数则主要是通过更密集的LED排列或使用具有雾度的平板来实现。由于受LED封装工艺及焊接工艺的限制，密集的LED排列无法大幅度提高填充系数；具有雾度的平板无法准确控制填充系数，可能导致相邻像素重叠，降低清晰度，同时平板的发散角较小，不利于大角度方向观看。
发明内容
本发明涉及一种LED屏幕消除莫尔条纹并提高填充系数装置，此种装置使用具有特定透光度和雾度的聚碳酸酯注塑形成具有独立像素单元的散射罩，罩于LED屏体前端。
LED屏幕消除莫尔条纹并提高填充系数的装置，主要由散射罩和LED屏体组成；所述散射罩罩于LED屏体的前端，散射罩与LED屏体固定连接；所述散射罩大小与LED屏体的大小相对应；
所述散射罩的正面具有若干个球顶结构，散射罩的背面可以为具有隔断结构的独立凹槽或无任何结构；
所述LED屏体上具有若干个LED像素灯，所述LED像素灯与所述球顶结构相互对应；
所述散射罩具有不低于70％的雾度。
所述球顶结构包括多种球形结构：正球顶实心体或壳结构、椭球顶实心体或壳结构、由多个平面拼接成类球顶结构或球顶表面不平整的结构。
所述正球顶结构根据LED像素灯像素尺寸及散射罩的雾度而定：
LED像素灯像素边长为a，则球顶结构的球顶半径r为球顶结构的球心位于以LED像素灯上表面的像素顶角至LED像素灯中心法线的与半径等长距离的位置。
所述球顶半径r根据LED像素灯的发光位置和发光散射角分布以及散射罩的雾度选取。
所述隔断结构是按照LED像素灯周期制作的独立凹槽。
所述凹槽为矩形结构，其矩形结构长宽深与LED像素灯封装结构长宽高相同。
所述凹槽底部为球弧形下凹结构，其下凹弧形曲率根据所选取的材料雾度而定，最大不小于权利要求3中所述半径r，下凹深度在0～0.5mm范围。
所述散射罩与LED屏体的连接方式分为两种：
通过散射罩上的固定销固定连接或通过在散射罩的背面涂胶直接粘接于LED屏体表面固定连接。
一种使用LED屏幕消除莫尔条纹并提高填充系数的装置的方法：使用如以上任一项权利要求所述的LED屏幕消除莫尔条纹并提高填充系数的装置消除莫尔条纹，包括以下步骤：
1)散射罩的制作：采用具有不低于70％雾度的可透光材料制成散射罩；
2)LED屏体制作；
3)安装：
①、采用固定销固定安装：将步骤1)中注塑完成的散射罩罩在LED屏体前端，固定销穿过印制电路板(PCB)上的通孔；加热PCB背面穿过的固定销使其熔融，冷却后重新成形即将散射罩固定安装在LED屏体上；
或，
②、采用涂胶粘接安装：将胶直接涂于散射罩背面或隔断结构上，直接粘接至LED屏体表面。
散射罩上的球顶结构和独立隔断结构可以将LED像素灯所发出光均匀扩散至像素所占物理面积大小，填充系数达到93％以上，使相邻像素间不存在间隙或间隙很小以致无法形成干涉条纹。
本发明是采用具有独立像素单元和散射球顶结构的散射罩。散射罩的独立球顶结构的前端面可以均匀的将LED像素灯所发三色光混合并散射至整个像素所占物理面，极大提高填充系数；同时独立的像素单元通过隔断结构隔断像素之间光的干扰，最终既消除了网格状周期结构，又使得图像的清晰度、锐度没有任何的下降。
本发明的有益效果在于：本发明在消除LED屏幕莫尔条纹的同时，极大提高填充系数，在保证了图像的锐度和清晰度的情况下又消除了画面的不连贯性与颗粒感。球顶结构使光散射均匀，当以大角度斜视屏幕时，亮度衰减不明显。单粒像素中三原色在散射罩中均匀混色，比传统LED灯上分离式三原色具有更柔和的观看效果。同时散射罩适当降低LED屏幕的整体亮度，减少其可能产生的光污染，防止过高亮度对观众眼部造成的伤害。
附图说明
图1为散射罩正视图；
图2为散射罩侧视图；
图3为散射罩正面结构示意图；
图4为散射罩背面结构示意图；
图5为散射罩与LED屏体装配示意图；
图6为散射罩与LED屏体装配后局部放大结构示意图；
图7为球顶结构示意图；
图8为LED灯发光散射角分布图；
图9为涂胶位置示意图；
图10为带固定销的无凹槽结构；
图11为涂胶的无凹槽结构；
图12为填充系数示意图。
其中，1-散射罩；2-LED屏体；3-固定销；11-球顶结构；12-独立隔断结构；21-LED像素灯。
具体实施方式
实施例一：
如图1-7所示，LED屏幕消除莫尔条纹并提高填充系数的装置，主要由散射罩1和LED屏体2组成；所述散射罩1罩于LED屏体2的前端，散射罩1与LED屏体2固定连接；所述散射罩大小与LED屏体2的大小相对应；
所述散射罩1的正面具有若干个球顶结构11，散射罩1的背面可以为具有独立隔断结构的凹槽或无任何结构；
所述LED屏体2上具有若干个LED像素灯21，所述LED像素灯21与所述球顶结构11相互对应；
所述散射罩1具有不低于70％的雾度。
所述球顶结构11包括多种球形结构：正球顶结构、椭球顶结构、由多个平面拼接成类球顶结构或球顶表面不平整的结构。
所述正球顶结构根据LED像素灯21像素尺寸及散射罩1的雾度而定：
LED像素灯21像素边长为a，则球顶结构11的球顶半径r为球顶结构11的球心位于以LED像素灯21上表面的像素顶角至LED像素灯21中心法线的与半径等长距离的位置。
所述球顶半径r根据LED像素灯21的发光位置和发光散射角分布以及散射罩1的雾度选取。
所述独立隔断结构12是按照LED像素灯21周期制作的凹槽。
所述凹槽为矩形结构，其矩形结构长宽深与LED像素灯21封装结构长宽高相同。
所述凹槽底部为球弧形下凹结构，其下凹弧形曲率根据所选取的材料雾度而定，最大不小于权利要求3中所述半径r，下凹深度在0～0.5mm范围。
所述散射罩1与LED屏体2的连接方式分为两种：
通过散射罩1上的固定销3固定连接或通过在散射罩1的背面涂胶直接粘接于LED屏体2表面固定连接。
一种使用LED屏幕消除莫尔条纹并提高填充系数的装置的方法，使用如以上任一项权利要求所述的LED屏幕消除莫尔条纹并提高填充系数的装置消除莫尔条纹，包括以下步骤：
1)散射罩的制作：采用具有不小于70％雾度的可透光材料制成散射罩；
2)LED屏体制作；
3)安装：
①、采用固定销固定安装：将步骤1)中注塑完成的散射罩罩在LED屏体前端，固定销穿过印制电路板(PCB)上的通孔；加热PCB背面穿过的固定销使其熔融，冷却后重新成形即将散射罩固定安装在LED屏体上；
或，
②、采用涂胶粘接安装：将胶直接涂于散射罩背面或隔断结构上，直接粘接至LED屏体表面。
以P2.5LED屏体为例，其像素周期为2.5mm，LED屏体封装尺寸为2mm×2mm×0.7mm，PCB板厚度为2mm。LED屏体分辨率为80×32，即一块PCB上有80×32颗LED像素灯。LED灯发光散射角分布如图8所示。
第一步：散射罩的制作。采用聚碳酸酯(PC)注塑形成，一块散射罩做成16×16，即可以罩住16×16颗LED像素灯。聚碳酸酯材料雾度为95％，加黑色母至1mm厚度下的透光度为50％。散射罩周期为2.5mm；球顶半径设计为2.06mm；隔断独立凹槽长宽均为2mm+0.1mm(正公差)，深度为0.7mm+0.05mm(正公差)；凹槽底部可根据情况做一个球弧形下凹结构，在本实施例中下凹半径为3mm，下凹深度0.2mm；固定销如图4所示(不同LED屏体按照实际尺寸解析度设计固定销位置及数量)，为Φ0.7mm-0.05mm(负公差)×2.3mm的圆柱。一块LED屏体需要5×2块散射罩。
第二步：LED屏体制作。按照一般LED屏制作方法制作。一块LED屏体上需要安装5×2块散射罩，需要在相应位置分别开Φ0.7mm+0.05mm(正公差)的通孔。
第三步：安装。将注塑完成的散射罩按照5×2的方式罩在LED屏体前端，固定销穿过PCB上的通孔。加热PCB背面穿过的固定销使其熔融，冷却后重新成形即将散射罩固定安装在LED屏体上。
以上，一块带有散射罩的LED屏体就制作完成。后续即按照一般LED大屏幕的安装生产过程将多块带有散射罩的LED单元屏体拼接即可。
实施例二：
本实施例中固定结构不含固定销，通过在散射罩背面涂胶与LED屏体粘接固定。涂胶位置如图9所示：
涂胶于整个散射罩背面平面后，直接将散射罩罩于LED屏体表面进行粘接即可。
本实施例中的其他制作过程同实施例一。
实施例三：
本实施例中散射罩背面不具有带隔断的独立凹槽结构，适用于LED发光区仅限于LED灯前表面的案例。此实施例其它结构同实施例一，固定方式同实施例一或实施例二。其结构如图10和图11所示。
实施例四：
本实施例中散射罩正面的球顶结构由多个平面拼接成类球顶结构，其余制作过程同实施例一。

Claims (9)

1.LED屏幕消除莫尔条纹并提高填充系数的装置，其特征在于：主要由散射罩(1)和LED屏体(2)组成；所述散射罩(1)罩于LED屏体(2)的前端，散射罩(1)与LED屏体(2)固定连接；所述散射罩(1)大小与LED屏体(2)的大小相对应；
所述散射罩(1)的正面具有若干个球顶结构(11)，散射罩(1)的背面为具有隔断结构的独立凹槽或无任何结构；
所述LED屏体(2)上具有若干个LED像素灯(21)，所述LED像素灯(21)与所述球顶结构(11)相互对应；
所述散射罩(1)具有不低于70％的雾度。
2.如权利要求1所述的LED屏幕消除莫尔条纹并提高填充系数的装置，其特征在于：所述球顶结构(11)包括多种球形结构：正球顶实心体或壳结构、椭球顶实心体或壳结构、由多个平面拼接成类球顶结构或球顶表面不平整的结构。
3.如权利要求2所述的LED屏幕消除莫尔条纹并提高填充系数的装置，其特征在于：所述正球顶结构根据LED像素灯(21)像素尺寸及散射罩(1)的雾度而定：
LED像素灯(21)像素边长为a，则球顶结构(11)的球顶半径r为球顶结构(11)的球心位于以LED像素灯(21)上表面的像素顶角至LED像素灯(21)中心法线的与半径等长距离的位置。
4.如权利要求3所述的LED屏幕消除莫尔条纹并提高填充系数的装置，其特征在于：所述球顶半径r根据LED像素灯(21)的发光位置和发光散射角分布以及散射罩(1)的雾度选取。
5.如权利要求1所述的LED屏幕消除莫尔条纹并提高填充系数的装置，其特征在于：所述隔断结构(12)是按照LED像素灯(21)周期制作的独立凹槽。
6.如权利要求5所述的LED屏幕消除莫尔条纹并提高填充系数的装置，其特征在于：所述凹槽为矩形结构，其矩形结构长宽深与LED像素灯(21)封装结构长宽高相同。
7.如权利要求5所述的LED屏幕消除莫尔条纹并提高填充系数的装置，其特征在于：所述凹槽底部为球弧形下凹结构，其下凹弧形曲率根据所选取的材料雾度而定，最大不小于权利要求3中所述半径r，下凹深度在0～0.5mm范围。
8.如权利要求1所述的LED屏幕消除莫尔条纹并提高填充系数的装置，其特征在于：所述散射罩(1)与LED屏体(2)的连接方式分为两种：
通过散射罩(1)上的固定销(3)固定连接或通过在散射罩(1)的背面涂胶直接粘接于LED屏体(2)表面固定连接。
9.一种使用LED屏幕消除莫尔条纹并提高填充系数的装置的方法，其特征在于：使用如以上任一项权利要求所述的LED屏幕消除莫尔条纹并提高填充系数的装置消除莫尔条纹，包括以下步骤：
1)散射罩的制作：采用具有不低于70％雾度的可透光材料制成散射罩；
2)LED屏体制作；
3)安装：
①、采用固定销固定安装：将步骤1)中注塑完成的散射罩罩在LED屏体前端，固定销穿过印制电路板(PCB)上的通孔；加热PCB背面穿过的固定销使其熔融，冷却后重新成形即将散射罩固定安装在LED屏体上；
或，
②、采用涂胶粘接安装：将胶直接涂于散射罩背面或隔断结构上，直接粘接至LED屏体表面。
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