CN104795002A

CN104795002A - 一种结合led显示和反射式显示的装置

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Publication number: CN104795002A
Application number: CN201510203950.9A
Authority: CN
Inventors: 罗伯特·安德鲁·海耶斯; 郭媛媛; 周国富
Original assignee: South China Normal University; Shenzhen Guohua Optoelectronics Co Ltd; Shenzhen Guohua Optoelectronics Research Institute
Current assignee: South China Normal University; Shenzhen Guohua Optoelectronics Co Ltd; Academy of Shenzhen Guohua Optoelectronics; Shenzhen Guohua Optoelectronics Research Institute
Priority date: 2015-04-27
Filing date: 2015-04-27
Publication date: 2015-07-22
Also published as: WO2016173096A1

Abstract

一种结合LED显示和反射式显示的装置，包括：至少一个显示面板，所述显示面板包括LED元件、反射式显示元件以及用于支撑LED元件和反射式显示元件的支撑件，所述LED元件与所述反射式显示元件以互相靠近的方式布置；至少一个驱动单元，所述驱动单元分别与所述LED元件和所述反射式显示元件连接，以同时或分别地改变所述LED元件和所述反射式显示元件的显示状态；与所述驱动单元连接的控制单元，用于根据所述装置所处的光照环境发送控制指令到驱动单元以改变LED元件和反射式显示元件的显示状态。本发明的有效效果为：既可以在日间使用对比度更高的反射式显示元件显示又在夜间使用更光亮夺目的LED元件显示，从而在保证优异的显示效果的同时又节约了能源。

Description

一种结合LED显示和反射式显示的装置

技术领域

本发明涉及一种显示装置，尤其涉及一种结合LED显示和反射式显示的装置，适用于数字标牌显示、大区域户外显示、建筑物装饰等领域。

背景技术

在城市中日益大面积地使用LED显示屏来显示丰富的生活内容和广告消息。尤其在夜间，这些显示屏利用发光LED显示技术，能够非常有效地生成吸引眼球的动态影像。然而，这些显示屏存在缺点，比如在光线充足的白天，LED显示屏的对比度不足，显示效果比传统静态的印刷标牌要差。如果要显示更加清晰的影像，则需要提高发光元件的功率输出以获取更高的亮度和对比度，由此极大地增加了能量消耗。我们注意到，传统的印刷标牌在白天的显示效果更优，原因在于其是直接利用外界光的反射来显示。

当前的反射式显示技术比如有微流控显示技术（Electro fluidic display system，EFD）也可以称为电润湿显示技术（Electrowetting display，EWD），和电致变色显示技术（Electrochromic display，ECD）。微流控显示技术可以具体参照公开文件WO2003/071346，该技术的一个熟知的应用是电子墨水（E-ink）或电子纸（E-paper）。电润湿是指通过改变液滴与绝缘基板之间电压，来改变液滴在基板上的润湿性，即改变接触角，使液滴发生展开和收缩。电致变色是指材料的光学属性（反射率、透过率、吸收率等）在外加电场的作用下发生稳定、可逆的颜色变化，在外观上表现为颜色和透明度的可逆变化。因此，利用上述原理制成的反射式显示元件通常具有优秀的对比度性能。但是，采用这些技术的显示屏在夜间亮度差。

因此，存在需求以实施一种绿色节能的，无论在日间或者夜间都能高对比度地显示动态影像，吸引观察者的注意。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术的不足，提供一种结合LED显示和反射式显示的装置，能够在高光照环境和昏暗环境下都能获得高效的显示效果。

为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：

提出一种结合LED显示和反射式显示的装置，包括：至少一个显示面板，所述显示面板包括LED元件、反射式显示元件以及用于支撑LED元件和反射式显示元件的支撑件，所述LED元件与所述反射式显示元件以互相有序交错的方式布置；至少一个驱动单元，所述驱动单元分别与所述LED元件和所述反射式显示元件连接，以同时或分别地改变所述LED元件和所述反射式显示元件的显示状态；与所述驱动单元连接的控制单元，用于根据所述装置所处的光照环境发送控制指令到所述驱动单元以改变所述LED元件和所述反射式显示元件的显示状态。在一个优选的实施例方式中，所述LED元件和所述反射式显示元件可以共用一个驱动单元和/或一个控制元件。

其中，所述反射式显示元件包括但不限于：微流控显示元件、电润湿显示元件和/或电致变色显示元件。

优选地，所述LED元件连接到显示面板的支撑件上，所述反射式显示元件在所述LED元件之间设置并且在所述支撑件上平铺，使所述反射式显示元件的边缘与邻近的所述LED元件的边缘匹配。优选地，在另一个方案中，所述LED元件设置在所述反射式显示元件中，并且所述反射式显示元件和所述LED元件一同连接到所述显示面板的支撑件上。

进一步地，所述LED元件的一部分位于所述反射式显示元件的上部，使得所述LED元件发出的光线的一部分能够照射到所述反射式显示元件上。

优选地，所述显示面板还包括：电路板，该电路板分别与所述LED元件和所述反射式显示元件连接，并且与所述支撑件一体集成；防护层，该防护层设在所述支撑件上和/或覆盖在所述LED元件和所述反射式显示元件上，使所述LED元件和所述反射式显示元件能够抵抗外界环境侵蚀。

进一步地，为了对多个显示面板进行模块化安装，所述装置还包括：用于封装所述显示面板的托架，该托架设有若干安装孔；用于拼装所述托架的衬板，该衬板包括用于定位所述托架的定位机构以及与所述托架配合的安装机构。

优选地，所述控制单元根据外界光照环境或者根据预定的指令，发送控制指令到所述驱动单元，以便在高光照环境下，所述反射式显示元件显示，同时所述LED元件不显示，以及在低光照环境下，所述反射式显示元件不显示，同时所述LED元件显示。优选地，所述装置还包括光传感器，以便所述控制单元接收所述光传感器的数据以确定外界光照环境。优选地，在另一个方案中，所述控制单元发送控制指令到所述驱动单元，以便所述反射式显示元件和所述LED元件同步显示，根据光照环境的明暗变化调节所述LED元件的亮度，同时所述反射式显示元件保持显示且不刷新。所述反射式显示元件接收或反射所述发光的LED元件的一部分光线。

本发明的有益效果为：结合发光式和反射式显示元件的显示面板，既可以在日间使用对比度更高的反射式显示元件来显示，又可以在夜间使用更光亮夺目的LED元件来显示，从而在保证了优异的显示效果的同时，又能够节约能源；反射式显示元件与LED元件的紧靠布置，能够充分利用LED元件之间的空间，实现更高的显示分辨率；利用发光的LED元件和接收光线的反射式元件之间的不同显示状态搭配，可以获得多种反光、透光和光线混合的显示效果；提供防护元件，能够保护处于户外环境的显示面板中的显示元件，提高使用寿命；LED元件和反射式显示元件可以共用一个驱动单元或者一个控制元件，不仅节省了电气元件还能达到节能优化目的；显示面板具有模块化的封装结构，降低制作成本，易于扩展组装，方便日后检修和拆装。

附图说明

图1为现有技术的LED面板的LED元件阵列图；

图2所示为根据本发明的装置中的显示面板的第一实施例；

图3为图2中的显示面板的横截面图；

图4所示为根据本发明的装置中的显示面板的第二实施例；

图5所示为根据本发明的装置中的显示面板的第三实施例；

图6为根据本发明的装置的一个实施例的示意性正面图，其中该装置的右下角部位拆卸了一个显示面板；

图7为根据本发明的装置的一个实施例的示意性背面图。

具体实施方式

下面将参照附图，详细地描述根据本发明的示例性实施例。附图中各处使用的相同的附图标记指示相同或相似的部分。

图1所示为常规的LED面板的结构示意图，其中，LED元件12只占据整个显示区域表面的非常小的部分。例如，对于一个常用的LED面板，LED元件12的直径为3mm，间距为10mm，LED元件12只大约占面板的显示表面积7%。因此，剩下的大部分的空白区域（约大于90%的总显示区域）没被利用。

在根据本发明的一个实施例中，可以在显示面板10的LED元件12之间紧密地设置反射式显示元件11，如图2所示。所述反射式显示元件11可以采用现有的反射式显示技术，通过反射外界光线的方式让人可以看到其显示内容。适用的反射式显示技术例如有微流控显示技术（EFD）或者叫电润湿显示技术（EWD）、、电致变色显示技术（ECD）等。对于静态内容为主的或者是低刷新率的单色显示应用场合，可以采用电子纸（E-ink）显示元件（属于EFD的一种），因为该显示元件基本上只在刷新显示内容的时候才消耗电量，在静止显示内容的时候非常节能。对于需要全色显示和需要显示视频的应用场合，可以采用EFD或EWD显示元件。ECD技术也适用于本发明，该技术的显示元件同时具有改变自身颜色和透明度的特性，不仅可用于反射光，还可以用于透光的应用场合。在本实施例中，LED元件12可以采用公知的直插式、贴片式或任意封装形式的元件，从而作为所述显示面板10上的LED点阵像素。

图3所示为本实施例的显示面板10的截面图。所述显示面板10包括支撑元件。反射式显示元件11和LED元件12间隔地固定在支撑元件上，优选地，支撑元件包括电路板，反射式显示元件11和LED元件12通过焊接的方式固定到所述电路板上。优选地，根据本发明的装置100还为每个显示面板10配备托架14，该托架14设置在支撑元件的底部，用于保护电路板并且封装显示面板10。托架14设有安装孔15。

在本实施例中，LED元件12的一部分可以突出超过反射式显示元件11的表面，以便LED元件12可以实现最大的发射角，还可以发射一部分光线到邻近的反射式显示元件11。这样的优点在于，充分地利用LED的发光性能，还能够利用反射式显示元件11捕获LED元件12的部分光线，增强显示。例如，如图3所示，LED元件12向外发出光线的同时，还有小部分光线射向所述反射式显示元件11，当反射式显示元件11显示白色，甚至显示与光线颜色相同的颜色时，可以完全利用LED的所有光线，还能够增加显示亮度和对应发光颜色的色度。可选地，可以在显示元件（包含LED元件12和反射式显示元件11）和支撑件13之间设有防护层16，用于保护显示元件的金属接触部位，避免外界环境中的水分和气体对其腐蚀氧化。对于防护要求更高的场合，还可以在显示元件上设置防护层16，使该防护层16完全覆盖所有的显示元件，起到更有效的保护效果。

参照图4，在显示面板10的另一个实施例中，LED元件12可以设在反射式显示元件11中，优选地设在紧密地平铺的每一个反射式显示元件11的中间，获得最大的显示空间利用率。在另一个实施例中，LED元件12和反射式显示元件11可以配置为任意形状，如图5所示，例如LED元件12可以是带状和条状，并且与反射式显示元件11混合布置，使它们的边缘互相匹配。在这种布置下，发光的LED元件12和反光的反射式显示元件11之间交互发光和变色映射，从而获得多种混合的显示效果，产生让人关注的显示。例如，反射式显示元件11实施为ECD显示元件，LED元件12可以嵌入到在ECD显示元件的内部，在LED元件12发光的同时改变ECD显示元件的颜色和透明度。包含这种显示面板10的装置100非常适用于建筑物的墙面装饰，提供让人愉悦的显示效果。此外，本领域技术人员应理解到，附图中的显示元件的数量和形状仅作为示例性的参考，不作为对本发明的限制。

图6所示为根据本发明的结合LED显示和反射式显示的装置100的一个实施例的正面示意图。图7所示为所述装置100的背面示意图。所述装置100包括：多个含有LED元件12和反射式显示元件11的显示面板10；用于封装显示面板10的托架14（未在图6和7中示出）；用于检测环境光的光线传感器20；用于组装显示面板10的衬板30；与显示面板10连接的驱动器；以及与驱动器连接的控制器。为了描述该装置100的结构特征，在装置100的右下角位置拆除了显示面板10。在本实施例中，衬板30包括定位结构31和安装结构32，以便通过托架14使多个显示面板10靠近地安装在衬板30上。具体地，衬板30的定位结构31可以是销孔、定位凸面等，衬板30的安装结构32可以是螺丝安装孔15、铆钉孔等。相应地，在显示面板10的托架14上也设有与其配合的安装结构32和定位结构31。这样，可以通过任意数量的显示面板10组装得到大面积的显示装置100，便于安装和维护。

光线传感器20优选地设置在装置100的正面，控制单元50和驱动单元40优选地设置在装置100的背面。每个显示面板10可以包括通过电路板连接到LED元件12和反射式显示元件11的插口17，方便多个显示面板10的连接和扩展。优选地，所述驱动单元40可以同时集成LED元件12和反射式显示元件11所需的电路元件，减少这两类显示元件中的相同电路元件的重复配置，降低了成本。然后，将所有显示面板10的插口17通过总线的方式连接到驱动单元40，这样就可以用一个或者少量的驱动单元40实现多个显示元件的驱动。也可以使每一个显示面板10集成一个驱动单元40，并且将插口17配置为该驱动单元40的输入输出接口，实现单个显示面板10的模块化驱动。

在本实施例中，控制单元50显示面板10的模式切换控制指令发送到驱动单元40。具体地，在白天，控制单元50发送控制指令到驱动单元40，使显示面板10在反射模式下工作，即是，使显示面板10中的LED元件12关闭并且反射式显示元件11显示，从而减少了电能消耗并且极大地增加影像的显示对比度；在夜晚，控制器发送控制指令到驱动单元40，使显示面板10在发光模式下工作，即是，使显示面板10中的LED元件12发光并且反射式显示元件11不工作，从而获得璀璨的夜间显示效果。优选地，控制单元50接收所述光传感器20的数据以确定外界光照环境，以确定白天模式和夜晚模式的切换时机。此外，在一些应用场合下，控制单元50发送控制指令到所述驱动单元40，以便所述反射式显示元件11和所述LED元件12同步显示，调节所述显示元件的显示状态，比如亮度和颜色，并且使所述反射式显示元件11接收所述发光的LED元件12的一部分光线。在一些应用场合下，由于一天当中光线亮度存在高低变化的过程，在这段时间内可以由控制单元控制LED元件12的发光强度，进而为反射式显示元件11提供光源，反射式显示元件11可以保持显示但不刷新以节约能源。控制单元50还可以根据预设的指令或输入的数据，控制多个显示面板10配合工作，显示所需的影像。

尽管本发明的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述，但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例，而是应当将其视作是通过参考所附权利要求考虑到现有技术为这些权利要求提供广义的可能性解释，从而有效地涵盖本发明的预定范围。此外，上文以发明人可预见的实施例对本发明进行描述，其目的是为了提供有用的描述，而那些目前尚未预见的对本发明的非实质性改动仍可代表本发明的等效改动。

Claims

1. 一种结合LED显示和反射式显示的装置（100），其特征在于，所述装置（100）包括：

至少一个显示面板（10），所述显示面板（10）包括LED元件（12）、反射式显示元件（11）以及用于支撑LED元件（12）和反射式显示元件（11）的支撑件（13），所述LED元件（12）与所述反射式显示元件（11）以有序交错的方式布置；

至少一个驱动单元（40），所述驱动单元（40）分别与所述LED元件（12）和所述反射式显示元件（11）连接，以同时或分别地改变所述LED元件（12）和所述反射式显示元件（11）的显示状态；

与所述驱动单元（40）连接的控制单元（50），用于根据所述装置（100）所处的光照环境发送控制指令到所述驱动单元（40）以改变所述LED元件（12）和所述反射式显示元件（11）的显示状态。

2. 根据权利要求1所述的结合LED显示和反射式显示的装置（100），其中，所述反射式显示元件（11）包括：微流控显示元件、电润湿显示元件和/或电致变色显示元件。

3. 根据权利要求1所述的结合LED显示和反射式显示的装置（100），其特征在于，所述LED元件（12）连接到显示面板（10）的支撑件（13）上，所述反射式显示元件（11）在所述LED元件（12）之间设置并且在所述支撑件（13）上平铺，使所述反射式显示元件（11）的边缘与邻近的所述LED元件（12）的边缘匹配。

4. 根据权利要求1所述的结合LED显示和反射式显示的装置（100），其特征在于，所述LED元件（12）设置在所述反射式显示元件（11）中，并且所述反射式显示元件（11）和所述LED元件（12）一同连接到所述显示面板（10）的支撑件（13）上。

5. 根据权利要求3或4所述的结合LED显示和反射式显示的装置（100），其特征在于，所述LED元件（12）的一部分位于所述反射式显示元件（11）的上部，使得所述LED元件（12）发出的光线的一部分能够照射到所述反射式显示元件（11）上。

6. 根据权利要求1所述的结合LED显示和反射式显示的装置（100），其特征在于，所述显示面板（10）还包括：

电路板，该电路板分别与所述LED元件（12）和所述反射式显示元件（11）电连接，并且与所述支撑件（13）一体集成；

防护层（16），该防护层（16）设在所述支撑件（13）上和/或覆盖在所述LED元件（12）和所述反射式显示元件（11）上，使所述LED元件（12）和所述反射式显示元件（11）能够抵抗外界环境侵蚀。

7. 根据权利要求1所述的结合LED显示和反射式显示的装置（100），其特征在于，所述装置（100）还包括：

用于封装所述显示面板（10）的托架（14），该托架（14）设有若干安装孔（15）；

用于拼装所述托架（14）的衬板（30），该衬板（30）包括用于定位所述托架（14）的定位机构以及与所述托架（14）配合的安装机构。

8. 根据权利要求1所述的结合LED显示和反射式显示的装置（100），其特征在于，所述控制单元（50）根据外界光照环境或者根据预定的指令，发送控制指令到所述驱动单元（40），以便：

在高光照环境下，所述反射式显示元件（11）显示，同时所述LED元件（12）不显示；

在低光照环境下，所述反射式显示元件（11）不显示，同时所述LED元件（12）显示。

9. 根据权利要求8所述的结合LED显示和反射式显示的装置（100），其特征在于，所述装置（100）还包括光传感器（20），以便所述控制单元（50）接收所述光传感器（20）的数据以确定外界光照环境。

10. 根据权利要求1所述的结合LED显示和反射式显示的装置（100），其特征在于，所述控制单元（50）发送控制指令到所述驱动单元（40），以便所述反射式显示元件（11）和所述LED元件（12）同步显示，并且使所述反射式显示元件（11）接收所述发光的LED元件（12）的一部分光线。