CN107852795A - 发光二极管显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种LED显示装置包括：多个发光二极管；布置在所述多个发光二极管的上侧的第一微透镜阵列，所述第一微透镜阵列包括多个第一微透镜，所述多个第一微透镜一对一地对应于所述多个发光二极管且被配置为将从所述多个发光二极管接收的光组合成光束；以及布置在所述第一微透镜阵列的上侧的第二微透镜阵列，所述第二微透镜阵列包括多个第二微透镜，所述第二微透镜的数量大于包括在所述第一微透镜阵列中的所述第一微透镜的数量，所述多个第二微透镜中的每一个被配置为使已穿过所述第一微透镜阵列传播的光会聚。

Description

发光二极管显示装置
技术领域
示例性实施例涉及一种发光二极管(LED)显示装置。更具体地，一个或更多个示例性实施例涉及一种LED显示装置，其亮室对比度能够得到增强并且光源之间的间隔不会被识别出。
背景技术
根据发光二极管(LED)的发展，LED显示装置被广泛用作显示装置。
如图1所示，LED显示装置1包括附在印刷电路板3上的多个发光二极管5。一个发光二极管5对应于一个像素。多个发光二极管5包括被配置为发射红光的红色发光二极管R、被配置为发射绿光的绿色发光二极管G以及被配置为发射蓝光的蓝色发光二极管B。
常规的LED显示装置1具有亮室对比度通常质量较差的问题。
详细地，当外部光L入射到LED显示装置1时，外部光L被其上布置有多个发光二极管5的印刷电路板3的顶面以及多个发光二极管5反射。因此，当LED显示装置1表现黑色时，可能看不到完全的黑色，并且可能看到反射光。结果，黑白之间的对比度降低，使得图像质量下降。
为了解决这个问题，如图2所示，已提出通过将糊状黑色结构7布置在印刷电路板3的顶面上的多个发光二极管5之间的间隙中来吸收外部光的方法，其中在印刷电路板3的顶面上布置有LED显示装置1′的多个发光二极管5。
在如图2所示的LED显示装置1′的情况下，入射到糊状结构7的外部光L1被吸收而不被糊状结构7反射，从而与图1所示的LED显示装置1相比，反射率可以得到降低。
然而，在如图2所示的LED显示装置1′的情况下，不能防止入射到多个发光二极管5上的外部光L2被多个发光二极管5反射的现象，结果反射率仍然较高。因此，如图2所示的LED显示装置1′也具有亮室对比度比较差的问题。
此外，常规的显示装置具有的问题还在于，由于多个发光二极管中的相邻发光二极管之间的距离较大，因此用户可能将多个发光二极管中的每一个发光二极管识别为点，从而进一步降低了图像质量。
发明内容
已经开发了本发明构思的示例性实施例以克服与常规配置相关的上述缺点和其它问题。示例的一个方面涉及一种LED显示装置，其能够通过改善亮室对比度并增加点光源的数量来实现高的图像质量。
示例性实施例的以上方面和/或其它特征能够通过提供一种LED显示装置来基本上实现，所述LED显示装置可以包括：多个发光二极管；布置在所述多个发光二极管的上侧的第一微透镜阵列，所述第一微透镜阵列包括多个第一微透镜，所述多个第一微透镜分别对应于所述多个发光二极管，且被配置为将从所述多个发光二极管接收的光改向成光束；以及布置在所述第一微透镜阵列的上侧的第二微透镜阵列，所述第二微透镜阵列包括多个第二微透镜，所述第二微透镜的数量大于包括在所述第一微透镜阵列中的所述第一微透镜的数量，所述多个第二微透镜中的每一个微透镜被配置为使已穿过所述第一微透镜阵列传播的光会聚。
所述LED显示装置可以包括布置在所述第二微透镜阵列的表面上的光吸收层，在所述表面上形成所述多个第二微透镜的焦点，所述光吸收层包括分别与所述多个第二微透镜的所述焦点对应的多个开口。
所述多个开口中的至少一个可以设置有相应的滤色片。
所述多个发光二极管可以包括被配置为发射白光的至少一个白色发光二极管。
所述多个开口中的至少一个可以设置有相应的光波长转换层元件。
所述多个发光二极管可以包括被配置为发射蓝光的至少一个蓝色发光二极管。
所述多个开口中的每一个开口可以设置有布置在对应的光波长转换层元件的上侧的相应的滤色片。
所述多个发光二极管可以包括被配置为发射紫外光的至少一个紫外发光二极管。
每一个相应的光波长转换层元件可以包括荧光体和量子点中的至少一个。
所述多个发光二极管可以包括至少一个红色发光二极管、至少一个绿色发光二极管和至少一个蓝色发光二极管。
所述多个发光二极管可以包括至少一个LED封装，所述LED封装包括至少一个红色发光二极管、至少一个绿色发光二极管以及至少一个蓝色发光二极管。
所述多个第二微透镜可以被排列成四边形和六边形之一。
所述第一微透镜阵列可以包括第一透明片，在所述第一透明片上形成有所述多个第一微透镜，并且所述多个第一微透镜可以形成在所述第一透明片的第一表面上，所述多个发光二极管可以设置在所述第一透明片的第二表面上，所述第二表面与所述第一透明片的所述第一表面相对。
所述多个第一微透镜中的每一个微透镜可以在所述多个发光二极管中相应的一个发光二极管的顶面上与所述多个发光二极管中相应的一个发光二极管整体地形成。
所述第二微透镜阵列可以包括第二透明片，在所述第二透明片上形成有所述多个第二微透镜，其中所述多个第二微透镜形成在所述第二透明片的第一表面上且被布置成面向所述第一微透镜阵列。
所述多个第二微透镜的所述焦点可以形成在所述第二透明片的与所述第二透明片的所述第一表面相对的第二表面上。
根据一个或更多个示例性实施例的另一方面，一种LED显示装置可以包括：多个发光二极管；设置在所述多个发光二极管的上侧的第一微透镜阵列，所述第一微透镜阵列包括多个第一微透镜，所述多个第一微透镜分别对应于所述多个发光二极管，且被配置将从所述多个发光二极管接收的光改向成光束；设置在所述第一微透镜阵列的上侧的第二微透镜阵列，所述第二微透镜阵列包括多个第二微透镜，所述第二微透镜的数量大于所述第一微透镜阵列中包括的所述第一微透镜的数量，所述第二微透镜阵列被配置为使已穿过所述第一微透镜阵列传播的光会聚；以及布置在所述第二微透镜阵列的表面上的光吸收层，在所述表面上形成所述多个第二微透镜的焦点，并且所述光吸收层包括分别与所述多个第二微透镜的所述焦点对应的多个开口。
所述多个发光二极管可以包括至少一个红色发光二极管、至少一个绿色发光二极管以及至少一个蓝色发光二极管。
所述多个开口中的每一个开口可以设置有相应的红色滤色片、相应的绿色滤色片和相应的蓝色滤色片中的至少一个，并且所述多个发光二极管可以包括被配置为发射白光的至少一个白色发光二极管。
所述多个开口中的每一个开口可以设置有相应的光波长转换层元件，并且所述多个发光二极管可以包括被配置为发射蓝光的至少一个蓝色发光二极管和被配置为发射紫外光的至少一个紫外发光二极管中的至少一个。
通过以下结合附图公开示例性实施例的详细描述，其它目的、优点和显著特征将变得显而易见。
附图说明
通过以下结合附图对示例性实施例的描述，这些和/或其它方面和优点将变得明显且更容易理解，在附图中：
图1是概念性地示出了常规LED显示装置的视图；
图2是概念性地示出了另一常规LED显示装置的视图；
图3是概念性地示出了根据示例性实施例的LED显示装置的视图；
图4是示意性地示出了由图3所示的LED显示装置的第一微透镜形成的光束的视图；
图5是概念性地示出了图3所示的LED显示装置的变型的视图；
图6A是示出了根据示例性实施例的当LED显示装置的多个第二微透镜排列成六边形时光吸收层的多个开口的平面图；
图6B是示出了根据示例性实施例的当LED显示装置的多个第二微透镜排列成四边形格子时光吸收层的多个开口的平面图；
图7是用于说明在图3所示的LED显示装置中反射外部光的视图；
图8是示出了图3所示的LED显示装置的另一变型的视图；
图9是概念性地示出了根据另一示例性实施例的LED显示装置的视图；
图10是概念性地示出了根据另一示例性实施例的LED显示装置的视图；
图11是概念性地示出了图10所示的LED显示装置的变型的视图；
图12是概念性地示出了根据另一示例性实施例的LED显示装置的视图；以及
图13是概念性地示出了根据另一示例性实施例的LED显示装置的视图。
贯穿附图，同样的附图标记将被理解为指代同样的部件、组件和结构。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述某些示例性实施例。
本文所限定的要素(诸如详细的构造及其元件)被提供以帮助全面理解本描述。因此，明显地，可以在没有那些限定的要素的情况下实现示例性实施例。而且，省略公知功能或构造以提供对示例性实施例的清楚和简洁的描述。此外，附图中各种元件的尺寸可以任意增加或减小，以便有助于全面理解。
本说明书中使用的术语仅用于描述示例性实施例，而不意图限制本公开的范围。如果含义在上下文中是一致的，那么单数表述也包括复数含义。在本说明书中，术语“包括”和“由......组成”表示存在说明书中写到的特征、数字、步骤、操作、组件、元件或其组合，但不排除存在或可能添加一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、组件、元件或其组合。
图3是概念性地示出了根据示例性实施例的LED显示装置的视图。
参照图3，根据示例性实施例的LED显示装置100可以包括多个发光二极管110、第一微透镜阵列120和第二微透镜阵列130。
多个发光二极管110被布置在印刷电路板111的顶面上，并且被控制来显示各种图像信息。多个发光二极管110可以包括多个红色发光二极管(R-LED)110-1、多个绿色发光二极管(G-LED)110-2以及多个蓝色发光二极管(B-LED)110-3，使得LED显示装置100能够显示彩色图像。然而，为了方便说明，图3仅示出了三个发光二极管110。
此外，多个发光二极管110可以由各种LED封装结构形成。例如，单个LED封装可以形成为包括红色发光二极管、绿色发光二极管和蓝色发光二极管。或者，一个LED封装可以形成为包括红色发光二极管、绿色发光二极管、绿色发光二极管和蓝色发光二极管。或者，一个LED封装可以形成为包括红色发光二极管、绿色发光二极管、蓝色发光二极管和白色发光二极管。
其中布置有多个发光二极管110的印刷电路板111的结构和功能与常规LED显示装置的印刷电路板的结构和功能相同或相似。因此，省略其详细描述。
第一微透镜阵列120布置在发光二极管110的上侧，并且包括多个第一微透镜121。多个第一微透镜121的数量与多个发光二极管110的数量相同，使得多个第一微透镜121和多个发光二极管110以一一对应的形式相互对应。在这方面，一个第一微透镜121被布置在一个发光二极管110的上侧。
多个第一微透镜121中的每一个微透镜被配置为改变从发光二极管110接收的光的路径，以便形成朝向第二微透镜阵列130传播的光束，该第二微透镜阵列130设置在第一微透镜阵列120之上。因此，已经通过多个第一微透镜121中的每一个微透镜传播的光变成朝向第二微透镜阵列130传播的光束。形成该光束的各光线彼此近似平行。因此，从一个发光二极管110发射的光线在穿过一个第一微透镜121之后被改向为近似平行的光。特别地，尽管第一微透镜121不能将从一个发光二极管110接收的光线改向为完全平行的光的光束，但第一微透镜121可以形成为使得从第一微透镜121传播的光的扩散角θ为大约10度或更小。还参照图4，光的扩散角θ是指如图4所示的当从第一微透镜121传播的光125偏离垂线124时光125相对于垂线124的偏离角，该垂线124垂直于其上形成第一微透镜121的表面。
多个第一微透镜121可以形成在第一透明片122的表面上。特别地，第一微透镜阵列120可以由第一透明片122和多个第一微透镜121构成。第一透明片122由允许光穿过其传播的透光材料制成。更具体地，多个第一微透镜121形成在第一透明片122的一个表面上，并且多个发光二极管110被设置在与第一透明片122的其上形成多个第一微透镜121的该一个表面相对的表面上。在这个方面，布置第一微透镜阵列120使得第一透明片122的其上未形成第一微透镜121的表面122a位于多个发光二极管110的上侧。
第二微透镜阵列130被布置在第一微透镜阵列120的上侧，并包括多个第二微透镜131。多个第二微透镜131中的每一个微透镜被配置为使已穿过第一微透镜阵列120传播的光会聚。特别地，第二微透镜131中的每一个微透镜被形成以便聚集从第一微透镜121接收的光，然后将光改向到焦点。
第二微透镜阵列130的第二微透镜131形成为不与第一微透镜阵列120的多个第一微透镜121一一对应。详细地，第二微透镜131的数量大于第一微透镜121的数量。例如，第一微透镜121的数量与第二微透镜131的数量的比例可以是1:3。此外，第一微透镜121的数量与第二微透镜131的数量的比例可以不是整数。例如，可以将第一微透镜121的数量与第二微透镜131的数量的比例确定为实数，例如1:3.2。随着第二微透镜131的数量增加，由多个发光二极管110发射的光会聚到的焦点的数量增加，焦点之间的间隔变窄。在这个方面，由于观看者将由第二微透镜131形成的焦点识别为光源，所以增加第二微透镜131的数量产生使光源之间的间隔变窄的效果。
可以将多个第二微透镜131设置在第二透明片132的一个表面上。特别地，第二微透镜阵列130可以由第二透明片132和多个第二微透镜131构成。第二透明片132由允许光穿过其传播的透光材料制成。更具体地，布置第二微透镜阵列130，使得第二透明片132的在其上形成多个第二微透镜131的一个表面面向第一微透镜阵列120。因此，第二透明片132的在其上未形成多个第二微透镜131的表面132a朝向外侧，即朝向观看者。此外，多个第二微透镜131中的每一个微透镜可以形成为使得第二微透镜131的焦点形成在表面132a中，该表面132a上未形成多个第二微透镜131且暴露于外侧，即，表面132a与第二透明片132的设置有多个第二微透镜131的一个表面相对。
在如图3所示的LED显示装置100中，将第二微透镜阵列130布置在离第一微透镜阵列120预定距离处。然而，第一微透镜阵列120和第二微透镜阵列130的布置不限于此。如图5所示，可以将第二微透镜阵列130布置在第一微透镜121的上侧与第一微透镜阵列120接触。因此，如果第一微透镜阵列120能够将从多个发光二极管110接收的光聚集并改向为光束，并且第二微透镜阵列130能够使这些光束会聚，那么第一微透镜阵列120与第二微透镜阵列130之间的间距可以根据设计考虑而被可变地确定。
当如上所述将第一微透镜阵列120和第二微透镜阵列130依次布置在多个发光二极管110的上侧时，在第二微透镜阵列130的面向观看者的表面132a上形成多个焦点，焦点的数量大于同一区域中多个发光二极管110的数量。因此，观看者认识到焦点之间的距离即点光源之间的距离变窄。
此外，吸收外部光的光吸收层140可以形成在第二微透镜阵列130的面对用户的表面132a上。详细地，光吸收层140形成在第二微透镜阵列130的在其上形成多个第二微透镜131的焦点的表面132a上，并且包括分别对应于多个第二微透镜131的焦点的多个开口141。例如，多个开口141形成在第二微透镜131的上侧，并且多个开口141中的每一个开口的中心对应于多个第二微透镜131中的相应一个微透镜的中心。多个开口141中的每一个开口的直径足以使由多个第二微透镜131会聚的光能够穿过。因此，与多个发光二极管110的顶面110a的面积相比，多个开口141的面积较小。
光吸收层140由黑色材料形成，以便吸收光而不反射光。光吸收层140可以形成为具有预定厚度且具有与多个第二微透镜131对应的多个开口141的结构。因此，光吸收层140的多个开口141的排列以与多个第二微透镜131的排列相同的方式形成。
例如，可以将多个第二微透镜131排列成六边形，以便在同一区域放置尽可能多的第二微透镜131。在这种情况下，如图6A所示，光吸收层140的多个开口141可以以与多个第二微透镜131相同的方式排列成六边形。此时，图6A是示出了当根据示例性实施例的LED显示装置的多个第二微透镜被排列成六边形时光吸收层的多个开口的平面图。
在另一示例性实施例中，可以将多个第二微透镜131排列成诸如正方形、矩形、菱形等四边形的格子形状。特别地，光吸收层140的多个开口141可以以与多个第二微透镜131相同的方式也排列成诸如正方形、矩形、菱形等四边形的格子形状。例如，如果将多个第二微透镜131排列为正方形，如图6B所示，光吸收层140的多个开口141可以以与多个第二微透镜131相同的方式也排列成正方形格子形状。特别地，图6B是示出了当根据示例性实施例的LED显示装置的多个第二微透镜被排列成正方形格子形状时光吸收层的多个开口的平面图。
如上所述，当光吸收层140布置在第二微透镜阵列130的表面132a上时，外部光只能通过光吸收层140的多个开口141被反射，使得外部光的反射率能够得以减少。
在下文中，将参照图7描述在根据示例性实施例的LED显示装置100中反射外部光的过程。
图7是用于描述根据图3所示的示例性实施例的LED显示装置中反射外部光的视图。
大部分外部光L1入射到设置在第二微透镜阵列130的表面132a上的光吸收层140。入射到光吸收层140的外部光L1根据光吸收层的反射率140被反射，因此，由于被光吸收层140吸收，大部分外部光L1不会被反射到外部。
一些外部光L2穿过光吸收层140的开口141并朝向第一微透镜阵列120传播。已经传播到第一微透镜阵列120的一部分外部光L2被多个第一微透镜121的表面反射，并且一部分外部光L2被多个发光二极管110的表面反射。被多个发光二极管110的表面反射的一些光R1穿过光吸收层140的多个开口141并被反射到外部。然而，大部分反射光R2被第二微透镜131折射，并入射到形成在第二微透镜阵列130的表面132a上的光吸收层140。
如上所述，在根据示例性实施例的LED显示装置100中，因为通过光吸收层140的多个开口141入射到第二微透镜阵列130的下侧的外部光L2中仅有一些光R1被多个发光二极管110反射并且再次通过光吸收层140的多个开口141发射到外部，所以可以降低LED显示装置100的反射率。
详细地，在常规的LED显示装置中，反射率与多个发光二极管5的表面积成正比，但是根据示例性实施例的LED显示装置100的反射率与光吸收层140的多个开口141的面积成正比。在这个方面，光吸收层140的多个开口141的面积小于多个发光二极管110的面积，使得根据示例性实施例的LED显示装置100对外部光的反射率小于常规LED显示装置对外部光的反射率。
特别地，光吸收层140的多个开口141的面积可以基于由第一微透镜121得到的光束被设置的平行程度而变化。在最好的情况下，如果由第一微透镜121形成的光束被设置为完全平行的光，且第二微透镜131是理想的透镜，则由每一个第二微透镜131形成的光焦点可以近似面积非常小的点。在这种情况下，可以使多个开口141的总面积等于光吸收层140的总面积的0.1％或更小。因此，也可以使LED显示装置100对外部光的反射率小于0.1％。
然而，通常，由于形成具有这种理想形状的透镜是非常困难的，所以要通过第一微透镜121形成的光束将不会提供完全平行的光。另外，由于难以形成具有理想形状的第二微透镜131，所以通过第二微透镜131会聚的光形成具有一定(即，非零)面积的焦点。因此，多个开口141的总面积大于光吸收层140的总面积的0.1％。然而，由于多个开口141的面积与多个发光二极管110的面积相比非常小，所以根据示例性实施例的LED显示装置100的光反射率非常低。
多个开口141可以通过使用自对准方法来形成。例如，当光吸收层140由光敏材料形成并且多个发光二极管110导通以发光时，穿过多个第一微透镜121和多个第二微透镜131的光在光吸收层140上形成多个焦点。然后，当通过蚀刻将光吸收层140的已经通过光照射改变了光吸收特性的各部分移除时，形成恰好对应于多个第二微透镜131的焦点的多个开口141。
如上所述，由于根据示例性实施例的LED显示装置100的表面中反射外部光的面积被减小到多个开口141的总面积，所以与在其中外部光被多个发光二极管的表面反射的常规LED显示装置相比，LED显示装置100的反射率显著降低。因此，与常规的LED显示装置相比，在根据示例性实施例的LED显示装置100中亮室对比度得到改善。
在以上描述中，第一微透镜阵列120包括第一透明片122，第二微透镜阵列130包括第二透明片132。然而，可选地，第一微透镜阵列120和第二微透镜阵列130可以形成为没有透明片122和132。
图8是示出了根据示例性实施例的LED显示装置的另一变型的视图。
参照图8，根据示例性实施例的LED显示装置100′包括多个发光二极管110、第一微透镜阵列120′、第二微透镜阵列130′和光吸收层140。
多个发光二极管110和光吸收层140与如上所述的LED显示装置100的那些相同。
第一微透镜阵列120′设置有整体形成的多个第一微透镜121，与如上所述的第一微透镜阵列120的区别在于第一微透镜阵列120′不包括在其上以图3所示的方式形成多个第一微透镜121的第一透明片。然而，与上述示例性实施例的第一微透镜阵列120相同，第一微透镜阵列120′将从多个发光二极管110接收的光改向为光束。
另外，第二微透镜阵列130′设置有整体形成的多个第二微透镜131，与上述示例性实施例的第二微透镜阵列130的区别在于第二微透镜阵列130′不包括在其上以图3所示的方式形成多个第二微透镜131的第二透明片。然而，与上述示例性实施例的第二微透镜阵列130相同，第二微透镜阵列130′使从第一微透镜阵列120′接收的光会聚。
在如图8所示的LED显示装置100′中，第一微透镜阵列120′不包括第一透明片122，第二微透镜阵列130′不包括第二透明片132。然而，其功能与根据上述示例性实施例的LED显示装置100的功能相同，所以省略其详细描述。
如上所述的LED显示装置100和100′中使用的多个发光二极管110可以分别包括多个红色发光二极管、多个绿色发光二极管和多个蓝色发光二极管，使得LED显示装置100和100′可以显示彩色图像。
然而，不需要将多个发光二极管110配置为包括红色发光二极管、绿色发光二极管和蓝色发光二极管全部。根据示例性实施例的LED显示装置可以使用各种颜色和类型的发光二极管。在下文中，将描述根据要使用的发光二极管的类型的LED显示装置的示例性实施例。
图9是概念性地示出了根据示例性实施例的LED显示装置的视图。
参照图9，根据示例性实施例的LED显示装置200包括多个发光二极管210、第一微透镜阵列220、第二微透镜阵列230和光吸收层240。
多个发光二极管210使用被配置为发射白光的多个白色发光二极管(W-LED)210-1、210-2和210-3。多个白色发光二极管210布置在印刷电路板211上。
第一微透镜阵列220和第二微透镜阵列230依次布置在多个白色发光二极管210的上侧。第一微透镜阵列220和第二微透镜阵列230的结构与如上所述的根据示例性实施例的LED显示装置100的第一微透镜阵列120和第二微透镜阵列130的结构相同。因此，省略其详细描述。
光吸收层240形成在第二微透镜阵列230的表面上，并且具有分别对应于多个第二微透镜231的多个开口241。滤色片250形成在多个开口241中的每一个开口中。详细地，多个开口241设置有多个红色滤色片251、多个绿色滤色片252和多个蓝色滤色片253。例如，当第一开口241设置有红色滤色片251时，与其相邻的第二开口241可以设置有绿色滤色片252，与其相邻的第三开口241可以设置有蓝色滤色片253。
可选地，对应于一个发光二极管210的多个开口241(即，由一个发光二极管210发射的光所穿过的多个开口241)可以设置有相同的滤色片250。例如，如图9所示，与第一白色发光二极管210-1对应的多个开口241-1设置有红色滤色片251，与第二白色发光二极管210-2对应的多个开口241-2设置有绿色滤色片252，与第三白色发光二极管210-3对应的多个开口241-3设置有蓝色滤色片253。利用该配置，可以通过控制一种类型的发光二极管即白色发光二极管210来分别控制红光、绿光和蓝光的强度。
如果多个发光二极管210仅包括白色发光二极管，则可以使用其效率比红色发光二极管、绿色发光二极管和蓝色发光二极管的效率好的白色发光二极管。因此，可以提高LED显示装置200的效率。此外，由于光吸收层240的多个开口241设置有滤色片250，所以穿过多个开口241的外部光的量进一步降低到之前的量的1/3。因此，根据示例性实施例的LED显示装置200的反射率被降低到小于根据如上关于图3描述的示例性实施例的LED显示装置100的反射率的1/3。
在下文中，将参照图10描述仅使用蓝色发光二极管作为多个发光二极管的情况。
图10是概念性地示出了根据示例性实施例的LED显示装置的视图。
参照图10，根据示例性实施例的LED显示装置300包括多个发光二极管310、第一微透镜阵列320、第二微透镜阵列330和光吸收层340。
多个发光二极管310使用被配置为发射蓝光的多个蓝色发光二极管310-1、310-2和310-3。多个蓝色发光二极管310布置在印刷电路板311上。
第一微透镜阵列320和第二微透镜阵列330依次布置在多个蓝色发光二极管310的上侧。第一微透镜阵列320和第二微透镜阵列330的结构与根据如上关于图3描述的示例性实施例的LED显示装置100的第一微透镜阵列120和第二微透镜阵列130的结构相同。因此，省略其详细描述。
光吸收层340形成在第二微透镜阵列330的表面上，并且具有分别与多个第二微透镜331对应的多个开口341。光波长转换层350形成在多个开口341中的每一个开口中。详细地，多个开口341设置有多个红光波长转换层元件351和多个绿光波长转换层元件352，该多个红光波长转换层元件351能够将由蓝色发光二极管310发射的蓝光转换为红光，该多个绿光波长转换层元件352能够将蓝光转换成绿光。例如，当一个开口341设置有红光波长转换层元件351时，相邻的开口341可以设置有绿光波长转换层元件352。可以使用荧光体、量子点等作为光波长转换层元件350。
然而，对应于蓝光的开口341不设置光波长转换层元件350，而被保持为由蓝色发光二极管310发射的蓝光能够穿过的空间。
此时，与单个蓝色发光二极管310对应的多个开口341(即，由单个发光二极管310发射的蓝光穿过的多个开口341)可以设置有相同的光波长转换层元件350。例如，如图10所示，与第一蓝色发光二极管310-1对应的多个开口341-1设置有被配置为将蓝光转换成红光的红光波长转换层元件351，并且与第二蓝色发光二极管310-2对应的多个开口341-2设置有被配置为将蓝光转换为绿光的绿光波长转换层元件352。然而，与第三蓝色发光二极管310-3对应的多个开口341-3不设置光波长转换层元件，使得蓝光可以照原样穿过多个开口341-3。利用该配置，可以通过仅控制蓝色发光二极管310来分别控制红光、绿光和蓝光的强度。
此外，在本示例性实施例的情况下，由于第一微透镜阵列320和第二微透镜阵列330仅针对蓝光设计，使得基于光波长的透镜像差减小，所以与根据如上关于图3所述的示例性实施例的LED显示装置100的开口141相比，开口341的直径可以减小。因此，根据示例性实施例的LED显示装置300的反射面积变得小于根据上述示例性实施例的LED显示装置100的反射面积，反射率也降低了。
图11是概念性地示出了根据示例性实施例的LED显示装置的变型的视图。
参照图11，与图10所示的上述LED显示装置300相同，根据本示例性实施例的LED显示装置300′使用发射蓝光的蓝色发光二极管310类似作为多个发光二极管310。
此外，第一微透镜阵列320和第二微透镜阵列330与根据上述示例性实施例的LED显示装置300的那些相同。
另外，光吸收层340的多个开口341设置有红光波长转换层元件351以将蓝光转换成红光，并且设置有绿光波长转换层元件352以将蓝光转换成绿光，这与根据上述示例性实施例的LED显示装置300相同。
然而，在设置在开口341中的光波长转换层350的上侧还布置了滤色片360，这与根据上述示例性实施例的LED显示装置300不同。详细地，在红光波长转换层351的上侧布置红色滤色片361，在绿光波长转换层352的上侧布置绿色滤色片362。未设置光波长转换层350且与蓝光对应的开口341没有设置蓝色滤色片。
在如图11所示光波长转换层350和滤色片360堆叠在LED显示装置300′中的情况下，如果有些蓝光未被光波长转换层350转换，则滤色片360将未转换的蓝光转换为与滤色片360对应的颜色的光。因此，与根据上述示例性实施例的被配置为仅使用光波长转换层350转换蓝光的LED显示装置300相比，根据本示例性实施例的LED显示装置300′的图像质量可以得到改善。
在下文中，将参照图12描述仅使用紫外发光二极管(UV-LED)作为多个发光二极管的情况。
图12是概念性地示出了根据示例性实施例的LED显示装置的视图。
参照图12，根据示例性实施例的LED显示装置400包括多个发光二极管410、第一微透镜阵列420、第二微透镜阵列430和光吸收层440。
多个发光二极管410使用被配置为发射紫外线的多个紫外发光二极管410-1、410-2和410-3。
第一微透镜阵列420和第二微透镜阵列430依次布置在多个紫外发光二极管410的上侧。第一微透镜阵列420和第二微透镜阵列430的结构与根据如上关于图3所述的示例性实施例的LED显示装置100的第一微透镜阵列120和第二微透镜阵列130的结构相同。因此，省略其详细描述。
光吸收层440形成在第二微透镜阵列430的表面上，并且具有分别与多个第二微透镜431对应的多个开口441。光波长转换层450形成在多个开口441中的每一个开口中。详细地，多个开口441设置有多个红光波长转换层元件451、多个绿光波长转换层元件452和多个蓝光波长转换层元件453，该多个红光波长转换层元件451能够将紫外发光二极管410发射的紫外光转换为红光，该多个绿光波长转换层元件452能够将紫外光转换成绿光，该多个蓝光波长转换层元件453能够将紫外光转换成蓝光。例如，当一个开口441设置有红光波长转换层元件451时，与其相邻的另一开口441可以设置有绿光波长转换层元件452，并且与其相邻的又一个开口441可以设置有蓝光波长转换层元件453。可以使用荧光体、量子点等作为光波长转换层元件450。
在这个方面，与单个紫外发光二极管410对应的多个开口441(即，由单个紫外发光二极管410发射的紫外光穿过的多个开口441)可以设置有相同类型的光波长转换层元件450。例如，如图12所示，与第一紫外发光二极管410-1对应的多个开口441-1设置有被配置为将紫外光转换成红光的红光波长转换层元件451，与第二紫外发光二极管410-2对应的多个开口441-2设置有被配置为将紫外光转换成绿光的绿光波长转换层元件452。另外，与第三紫外发光二极管410-3对应的多个开口441-3设置有被配置为将紫外光转换成蓝光的蓝光波长转换层元件453。利用这种配置，可以通过仅控制紫外发光二极管410来分别控制红光、绿光和蓝光的强度。
另外，在本示例性实施例的情况下，因为第一微透镜阵列420和第二微透镜阵列430仅针对紫外光设计，使得基于光波长的透镜像差减小，所以与根据如上关于图3所述的示例性实施例的LED显示装置100的开口141相比，开口441的直径可以减小。因此，根据示例性实施例的LED显示装置400的反射面积变得小于根据上述示例性实施例的LED显示装置100的反射面积，反射率也得到降低。
在下文中，将参照图13描述第一微透镜与发光二极管被整体地形成的LED显示装置。
图13是概念性地示出根据示例性实施例的LED显示装置的视图。
参照图13，根据示例性实施例的LED显示装置500包括多个发光二极管510、多个第一微透镜520、第二微透镜阵列530和光吸收层540。
多个发光二极管510布置在印刷电路板511的上表面上，并且工作以显示各种图像信息。多个发光二极管510可以包括多个红色发光二极管、多个绿色发光二极管和多个蓝色发光二极管，使得LED显示装置500能够显示彩色图像。
多个第一微透镜520分别形成在多个发光二极管510的顶面上。详细地，第一微透镜520是发光二极管510的模制品的一部分，其形成为能够将由发光二极管510发射的光改向为光束的透镜。因此，由于第一微透镜520与发光二极管510整体地形成，所以与上述示例性实施例的LED显示装置100、200、300和400不一样，根据本示例性实施例的LED显示装置500不需要第一微透镜阵列。特别地，在根据本示例性实施例的LED显示装置500中，在多个发光二极管510的顶面上与发光二极管510整体地形成的多个第一微透镜520用作第一微透镜阵列，从而不需要单独的第一微透镜阵列结构。
第二微透镜阵列530和光吸收层540与根据上述示例性实施例的上述LED显示装置100的第二微透镜阵列130和光吸收层140相同。因此，省略其详细描述。
在如图13所示的示例性实施例中，多个发光二极管510包括红色发光二极管、绿色发光二极管和蓝色发光二极管全部。光吸收层540的多个开口541不设置滤色片或光波长转换层元件。
然而，通过将第一微透镜520与发光二极管510整体地形成而实现的配置也可以应用于根据上述示例性实施例的上述LED显示装置200、300和400。
详细地，当被配置为形成光束的第一微透镜与白色发光二极管整体地形成时，光吸收层的多个开口设置有滤色片。此外，当第一微透镜与蓝色发光二极管整体地形成时，光吸收层的多个开口设置有光波长转换层元件。另外，当第一微透镜与紫外发光二极管整体地形成时，光吸收层的多个开口设置有光波长转换层元件。
在根据如上所述的示例性实施例的LED显示装置中，面向观看者的表面的反射外部光的面积是多个开口的总面积，并且多个开口的总面积小于多个发光二极管的总面积。因此，与其中外部光被多个发光二极管的表面反射的常规LED显示装置相比，根据示例性实施例的LED显示装置的反射率显著降低。因此，与常规的LED显示装置相比，根据示例性实施例的LED显示装置的亮室对比度质量改善了。
虽然已在上边描述了示例性实施例，但是本领域的技术人员可以想到示例性实施例的其它变型和修改。因此，期望所附权利要求应被解释为包括上述示例性实施例以及落入其精神和范围内的所有这些变型和修改。

Claims (15)

1.一种发光二极管LED显示装置，包括：
多个发光二极管；
布置在所述多个发光二极管的上侧的第一微透镜阵列，所述第一微透镜阵列包括多个第一微透镜，所述多个第一微透镜一对一地对应于所述多个发光二极管且被配置为将从所述多个发光二极管接收的光形成为光束；以及
布置在所述第一微透镜阵列的上侧的第二微透镜阵列，所述第二微透镜阵列包括多个第二微透镜，所述第二微透镜的数量大于在所述第一微透镜阵列中形成的所述第一微透镜的数量，所述多个第二微透镜中的每一个被配置为会聚穿过所述第一微透镜阵列的光。
2.根据权利要求1所述的LED显示装置，还包括：
布置在所述第二微透镜阵列的表面上的光吸收层，在所述表面上形成所述多个第二微透镜的焦点，所述光吸收层包括与所述多个第二微透镜的所述焦点对应的多个开口。
3.根据权利要求2所述的LED显示装置，其中，
所述多个开口设置有滤色片。
4.根据权利要求3所述的LED显示装置，其中，
所述多个发光二极管包括被配置为发射白光的白色发光二极管。
5.根据权利要求2所述的LED显示装置，其中，
所述多个开口设置有光波长转换层元件。
6.根据权利要求5所述的LED显示装置，其中，
所述多个发光二极管包括被配置为发射蓝光的蓝色发光二极管。
7.根据权利要求6所述的LED显示装置，其中，
所述多个开口设置有布置在所述光波长转换层元件的上侧的滤色片。
8.根据权利要求5所述的LED显示装置，其中，
所述多个发光二极管包括被配置为发射紫外光的紫外发光二极管。
9.根据权利要求1所述的LED显示装置，其中，
所述多个发光二极管包括红色发光二极管、绿色发光二极管和蓝色发光二极管。
10.根据权利要求1所述的LED显示装置，其中，
所述多个发光二极管包括LED封装，所述LED封装包含至少一个红色发光二极管、至少一个绿色发光二极管和至少一个蓝色发光二极管。
11.根据权利要求1所述的LED显示装置，其中，
所述多个第二微透镜排列成四边形或六边形。
12.根据权利要求1所述的LED显示装置，其中，
所述第一微透镜阵列包括第一透明片，在所述第一透明片上形成所述多个第一微透镜，以及
其中，所述多个第一微透镜形成在所述第一透明片的第一表面上，并且所述多个发光二极管设置在所述第一透明片的第二表面上，所述第二表面与形成有所述多个第一微透镜的所述第一表面相对。
13.根据权利要求1所述的LED显示装置，其中，
所述多个第一微透镜中的每一个在所述多个发光二极管中的相应一个发光二极管的顶面上与所述多个发光二极管中的所述相应一个发光二极管整体地形成。
14.根据权利要求1所述的LED显示装置，其中，
所述第二微透镜阵列包括第二透明片，在所述第二透明片上形成所述多个第二微透镜，以及
其中，所述多个第二微透镜形成在所述第二透明片的一个表面上且被布置成面向所述第一微透镜阵列。
15.根据权利要求14所述的LED显示装置，其中，
所述多个第二微透镜的焦点形成在所述第二透明片的与形成有所述多个第二微透镜的所述一个表面相对的表面上。
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