CN201383297Y

CN201383297Y - 提高led图像显示效果的系统

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Publication number: CN201383297Y
Application number: CN200920105756U
Authority: CN
Inventors: 李博航
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-03-09
Filing date: 2009-03-09
Publication date: 2010-01-13
Anticipated expiration: 2019-03-09

Abstract

本实用新型提出提高LED图像显示效果的系统，其特征是包括如下部件：发光点阵列，至少包含两个发光元件，所述发光元件包含发光体；在所述每一个发光元件的发光面上设置第一光学元件，所述第一光学元件是内表面具有光学反射特性的空心体，所述空心体包含顶端和底端，其中所述顶端的横截面大于所述发光体的横截面，所述底端与所述发光体光学连接。进一步包含第二光学元件，所述第二光学元件具有光学透射特性，置于第一光学元件之上，如所述第二光学元件是透射型投影屏幕。采用本实用新型的技术将点阵图像经过光学处理后呈现给人们的图像没有点阵间隙的感觉，从而提供给观察者一个平滑的图像感受，达到提高图像显示效果的目的，进而提高图像的质量。

Description

提高LED图像显示效果的系统

技术领域

本发明涉及提高图像显示效果的系统，特别是涉及提高LED图像显示效果的系统。

背景技术

LED灯，又称为固态发光器件，因其使用寿命长，尺寸可以做得较小，并且通过控制加载在LED灯的电流可以控制其亮度，而且LED灯可以有由多种颜色。因此使用LED灯作为图像显示设备，在大屏幕广告系统、大屏幕电视接收系统中广泛使用。

但由于LED灯需要固定在电路板上形成LED灯阵列，使得LED灯之间存在间隙，当人们以较近距离观看LED阵列显示的图像，会看到明显的像素点间隔区域，造成图像模糊、图像质量低的问题。

同样，在基于荧光显示屏的阴极射线管显示器中，在荧光显示屏的横向和纵向上按照分辨率的要求划分为多个像素点，像素点之间有间隙。阴极射线打在像素点，使像素点发光，打在像素点之间有间隙则不会发光，当人们以较近距离观看阴极射线管显示器显示的图像，会看到明显的像素点间隔区域，造成图像模糊、图像质量低的问题。

同样，在基于点阵显示的其他各种显示器中，如液晶显示器、等离子体显示器、有机发光体阵列、电致发光体阵列等，由于制造工艺的限制，显示器中像素点的间隙总是存在，当人们以较近距离观看这些显示器显示的图像，会看到明显的像素点间隔区域，造成图像模糊、图像质量低的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提高基于点阵显示的图像显示效果，消除点阵之间间隙造成的图像模糊和图像质量低。本发明采用光学方法将图像进行光学处理后，使呈现出的图像没有像素点间隙或像素点间隙被减少，从而提高图像显示效果，即使近距离观看，图像质量也得到提高。

术语说明：本文中所指的点阵间隙是指两个发光点同时发光时在人们的视觉上感受到的两个发光点之间的未发光区域。所指的点阵间隙为零或点阵间隙消除是指两个发光点同时发光时在人们的视觉上感受不到两个发光点之间存在明显的未发光区域。

为解决上述问题，提出的技术解决方案是：

1、一种提高图像显示效果的系统，一个方案是包括如下部件：

发光点阵列，至少包含两个发光元件，所述发光元件包含发光体；

在所述每一个发光元件的发光面上设置第一光学元件，所述第一光学元件是内表面具有光学反射特性的空心体，所述空心体包含顶端和底端，其中所述顶端的横截面大于所述发光体的横截面，所述底端与所述发光体光学连接。第一光学元件的空心体的管壁厚度可以很小，如采用反射膜或光纤材料，可以使第一光学元件的空心体管壁变得十分薄，从而使第一光学元件之间的间隙可以很小。

2、进一步可以增加第二光学元件，所述第二光学元件具有光学透射特性，置于第一光学元件之上。一种较好的选择是所述第二光学元件是透射型投影屏幕。

3、该系统的一个方面是所述第一光学元件的内表面有全反射膜。也可以采用光纤，光纤的内部空心体横截面形状可以是长方形或圆形。

4、该系统的另一个方面是是所述发光点阵列是单色LED阵列、多色LED阵列。

5、该系统的另一个方面是所述第一光学元件是四棱柱形状或四棱锥形状。

6、该系统的其他方面是是所述第一光学元件的顶端之间没有间隙或者所述第一光学元件的顶端之间的间隙小于所述发光元件的发光体之间的间隙。

7、一种提高图像显示效果的系统，另一个方案是是包括如下部件：

第一光学元件阵列，所述第一光学元件阵列的每个第一光学元件与发光点阵列的每个发光元件对应，所述第一光学元件是内表面具有光学反射特性的空心体，所述空心体包含顶端和底端，其中所述顶端的横截面大于所述发光体的横截面，所述底端与所述发光体光学连接。

8、进一步，所述第一光学元件阵列由形成一体的内表面具有光学反射特性的多个空心体构成，置于发光点阵列之上，使空心体之间的间距与发光点阵列中的发光元件的间距相同。

对于第二光学元件是透射型投影屏幕，在公开日为2004年5月12日公开号为CN1495518A的中国专利申请中公开了透射型屏幕的实现方法，作为本发明的引用资料，引用方式为全文引用。当用透射型屏幕时，类似于背投投影设备，原始图像源位于屏幕的背面(后面)，观察者位于屏幕的前面。

由像素点构成的图像显示器由于像素点之间的间隙，使人们看到的图像存在颗粒效应，即距离较近时，可以感觉到图像是由离散的像素颗粒构成，明显感觉到像素点之间的间隔。其结果是图像显示效果差，甚至模糊。通过上述系统，图像显示器显示的图像通过第一光学元件处理，由于第一光学元件的顶端的横截面大于所述发光体的横截面，而且第一光学元件是内表面具有光学反射特性的空心体，当第一光学元件的底端与所述发光体光学连接时，发光元件的发光体所发出的光线经过第一光学元件的内表面反射后从第一光学元件的顶端射出时，其光学面是第一光学元件的顶端的横截面，从而减小甚至消除了像素点之间的间隙。进一步在第一光学元件增加具有光学透射特性第二光学元件，比如透射型投影屏幕，由于光点在透射型投影屏幕存在扩散效应，即由于成像平面的散射，会使光点的光学图像区域扩散，可以使相邻的像素点的影像点之间的间隙进一步缩小到零，甚至使像素点形成的影像点出现交叉。因此可以使经过第一光学元件和第二光学元件的处理使像素点之间不存在间隙。此时第二光学元件显示的图像是没有像素点之间的间隙。人们观看第二光学元件上的影像的显示效果将更清晰，没有像素点之间的间隙产生的模糊感觉。即使近距离观看也不会产生颗粒效应。

本发明的有益效果：采用本发明的技术将点阵图像经过光学处理后呈现给人们的图像没有点阵间隙的感觉，从而提供给观察者一个平滑的图像感受，达到提高图像显示效果的目的，进而提高图像的质量。

附图说明：

图1(A)至图1(D)是现有技术中LED点阵图像显示存在间隙的工作原理示意图，其中图1(A)是四个LED灯构成点阵的主视图，图1(B)是四个LED灯构成点阵的俯视图，图1(C)是四个LED灯构成点阵的侧视图，图1(D)是四个LED灯构成点阵的立体图。

图2(A)至图2(E)是本发明中采用内表面具有光学反射特性的圆锥体作为第一光学元件对于LED点阵图像的每个发光点进行光学处理的工作原理示意图，其中图2(A)是四个LED灯外加第一光学元件构成点阵的主视图，图2(B)是四个LED灯外加第一光学元件构成点阵的俯视图，图2(C)是四个LED灯外加第一光学元件构成点阵的侧视图，图2(D)是四个LED灯外加第一光学元件构成点阵的立体图，图2(E)是第一光学元件示意图。

图3(A)至图3(E)是本发明中采用内表面具有光学反射特性的曲面圆锥体作为第一光学元件对于LED点阵图像的每个发光点进行光学处理的工作原理示意图，其中图3(A)是四个LED灯外加第一光学元件构成点阵的主视图，图3(B)是四个LED灯外加第一光学元件构成点阵的俯视图，图3(C)是四个LED灯外加第一光学元件构成点阵的侧视图，图3(D)是四个LED灯外加第一光学元件构成点阵的立体图，图3(E)是第一光学元件示意图。

图4(A)至图4(E)是本发明中采用内表面具有光学反射特性的四棱锥体作为第一光学元件对于LED点阵图像的每个发光点进行光学处理的工作原理示意图，其中图4(A)是四个LED灯外加第一光学元件构成点阵的主视图，图4(B)是四个LED灯外加第一光学元件构成点阵的俯视图，图4(C)是四个LED灯外加第一光学元件构成点阵的侧视图，图4(D)是四个LED灯外加第一光学元件构成点阵的立体图，图4(E)是第一光学元件示意图。

图5(A)至图5(E)是本发明中采用内表面具有光学反射特性的曲面四棱锥体作为第一光学元件对于LED点阵图像的每个发光点进行光学处理的工作原理示意图，其中图5(A)是四个LED灯外加第一光学元件构成点阵的主视图，图5(B)是四个LED灯外加第一光学元件构成点阵的俯视图，图5(C)是四个LED灯外加第一光学元件构成点阵的侧视图，图5(D)是四个LED灯外加第一光学元件构成点阵的立体图，图5(E)是第一光学元件示意图。

图6(A)至图6(E)是本发明中采用内表面具有光学反射特性的四棱柱体作为第一光学元件对于LED点阵图像的每个发光点进行光学处理的工作原理示意图，其中图6(A)是四个LED灯外加第一光学元件构成点阵的主视图，图6(B)是四个LED灯外加第一光学元件构成点阵的俯视图，图6(C)是四个LED灯外加第一光学元件构成点阵的侧视图，图6(D)是四个LED灯外加第一光学元件构成点阵的立体图，图6(E)是第一光学元件示意图。

图7是本发明实现提高LED点阵图像显示效果的系统示意图。

具体实施方式：

本发明的核心点在于，当构成点阵图像的发光元件的发光体之间间隙导致存在未发光区域时所显示图像的效果模糊，在每一个发光元件的发光面上设置第一光学元件，所述第一光学元件是内表面具有光学反射特性的空心体，所述空心体包含顶端和底端，其中所述顶端的横截面大于所述发光体的横截面，所述底端与所述发光体光学连接，这样发光体的发光面经过第一光学元件的空心体反射后在第一光学元件的顶端射出时充满了顶端的横截面，由于顶端的横截面大于所述发光体的横截面，从而减小了点阵发光点之间的间隙，从而提高所显示图像的效果。第一光学元件的空心体可以采用多种结构实现。

下面结合附图进一步描述本发明的具体实施方案。

图1是现有技术中LED点阵图像显示存在间隙的工作原理示意图，其中图1(A)是四个LED灯构成点阵的主视图，图1(B)是四个LED灯构成点阵的俯视图，图1(C)是四个LED灯构成点阵的侧视图，图1(D)是四个LED灯构成点阵的立体图。LED点阵有LED灯101构成，每个LED灯的发光体102横截面积通常小于LED灯的封装尺寸，而且为了便于生产，LED灯之间还需要有一定的横向间隙103和纵向间隙104。显然由于横向间隙103和纵向间隙104，所显示的图像效果就存在明显的模糊效果，特别观看距离近时，更会明显感觉到发光点之间的未发光区域，图像不清晰。本发明就可以降低点阵之间的未发光区域达到提高显示效果的目的。其中一种实现方案参见图2。

图2是本发明中采用内表面具有光学反射特性的圆锥体作为第一光学元件对于LED点阵图像的每个发光点进行光学处理的工作原理示意图，其中图2(A)是四个LED灯外加第一光学元件构成点阵的主视图，图2(B)是四个LED灯外加第一光学元件构成点阵的俯视图，图2(C)是四个LED灯外加第一光学元件构成点阵的侧视图，图2(D)是四个LED灯101外加第一光学元件构成点阵的立体图，图2(E)是第一光学元件示意图。该图中的第一光学元件206为内部空心体的圆锥体，第一光学元件206的空心体内表面是具有反射特性的表面，如采用粘贴全反射膜的方式实现或者采用光纤材料制造。第一光学元件206包含顶端207和底端208，其中底端208与LED灯101的发光体102光连接，通过第一光学元件206的内表面反射，将发光体102发出的光通过第一光学元件的顶端207射出，由于顶端207比底端208的横截面积大，也比LED灯101的发光体102横截面积大从而缩小了点阵发光点之间的间隙，实现了本发明的目的。该实现方案虽然缩小了LED点阵图像中横向点阵间的间隙203与纵向点阵间的间隙204，但没有消除四个LED点阵之间的间隙205。而且圆锥体形状的第一光学元件的反射面是一个斜面，射出的光线比较散。进一步解决射出的光线比较散的问题，在图3的解决方案中进行了改进。

第二种实现方案参见图3，图3是本发明中采用内表面具有光学反射特性的曲面圆锥体作为第一光学元件对于LED点阵图像的每个发光点进行光学处理的工作原理示意图，其中图3(A)是四个LED灯外加第一光学元件构成点阵的主视图，图3(B)是四个LED灯外加第一光学元件构成点阵的俯视图，图3(C)是四个LED灯外加第一光学元件构成点阵的侧视图，图3(D)是四个LED灯外加第一光学元件构成点阵的立体图，图3(E)是第一光学元件示意图。该图中的第一光学元件306为内部空心体的曲面圆锥体，第一光学元件306的空心体内表面是具有反射特性的表面，如采用粘贴全反射膜的方式实现或者采用光纤材料制造。第一光学元件306包含顶端307和底端308，其中底端308与LED灯101的发光体102光连接，通过第一光学元件306的内表面反射，将发光体102发出的光通过第一光学元件的顶端307射出，由于顶端307比底端308的横截面积大，也比LED灯101的发光体102横截面积大从而缩小了点阵发光点之间的间隙，实现了本发明的目的。该实现方案相比于图2的实现方案，曲面圆锥体的反射特性可以做的更好，使射出的光线接近平行线。如可以设计成抛物线曲面，并使LED灯101的发光体102位于该抛物曲面的焦点处。该实现方案虽然缩小了LED点阵图像中横向点阵间的间隙303与纵向点阵间的间隙304，但没有消除四个LED点阵之间的间隙305。

图4是本发明中采用内表面具有光学反射特性的四棱锥体作为第一光学元件对于LED点阵图像的每个发光点进行光学处理的工作原理示意图，其中图4(A)是四个LED灯外加第一光学元件构成点阵的主视图，图4(B)是四个LED灯外加第一光学元件构成点阵的俯视图，图4(C)是四个LED灯外加第一光学元件构成点阵的侧视图，图4(D)是四个LED灯外加第一光学元件构成点阵的立体图，图4(E)是第一光学元件示意图。该图中的第一光学元件406为内部空心体的四棱锥体，第一光学元件406的空心体内表面是具有反射特性的表面，如采用粘贴全反射膜的方式实现或者采用光纤材料制造。第一光学元件406包含顶端407和底端408，其中底端408与LED灯101的发光体102光连接，通过第一光学元件406的内表面反射，将发光体102发出的光通过第一光学元件的顶端407射出，由于顶端407比底端408的横截面积大，也比LED灯101的发光体102横截面积大，从而缩小了点阵发光点之间的间隙，实现了本发明的目的。该实现方案可以使LED点阵图像中光点之间间隙可以做得很小，只要控制第一光学元件406的空心壁厚度可以进一步减小光点之间的间隙。同样四棱锥体形状的第一光学元件的反射面是一个斜面，射出的光线比较散。该实现方案不仅缩小了LED点阵图像中横向点阵间的间隙403与纵向点阵间的间隙404，也消除四个LED点阵之间的间隙405。进一步解决射出的光线比较散的问题，在图5的解决方案中进行了改进。

图5是本发明中采用内表面具有光学反射特性的曲面四棱锥体作为第一光学元件对于LED点阵图像的每个发光点进行光学处理的工作原理示意图，其中图5(A)是四个LED灯外加第一光学元件构成点阵的主视图，图5(B)是四个LED灯外加第一光学元件构成点阵的俯视图，图5(C)是四个LED灯外加第一光学元件构成点阵的侧视图，图5(D)是四个LED灯外加第一光学元件构成点阵的立体图，图5(E)是第一光学元件示意图。该图中的第一光学元件506为内部空心体的曲面四棱锥体，即四个侧面是曲面形状，第一光学元件506的空心体内表面是具有反射特性的表面，如采用粘贴全反射膜的方式实现或者采用光纤材料制造。第一光学元件506包含顶端507和底端508，其中底端508与LED灯101的发光体102光连接，通过第一光学元件506的内表面反射，将发光体102发出的光通过第一光学元件的顶端507射出，由于顶端507比底端508的横截面积大，也比LED灯101的发光体102横截面积大，从而缩小了点阵发光点之间的间隙，实现了本发明的目的。该实现方案可以使LED点阵图像中光点之间间隙可以做得很小，只要控制第一光学元件506的空心壁厚度可以进一步减小光点之间的间隙。该实现方案相比于图4的实现方案，曲面四棱锥体的反射特性可以做的更好，使射出的光线接近平行线。如四个侧面可以设计成抛物线曲面，并使LED灯101的发光体102位于该抛物曲面的焦点处。该实现方案不仅缩小了LED点阵图像中横向点阵间的间隙503与纵向点阵间的间隙504，也消除四个LED点阵之间的间隙505。

图6是本发明中采用内表面具有光学反射特性的四棱柱体作为第一光学元件对于LED点阵图像的每个发光点进行光学处理的工作原理示意图，其中图6(A)是四个LED灯外加第一光学元件构成点阵的主视图，图6(B)是四个LED灯外加第一光学元件构成点阵的俯视图，图6(C)是四个LED灯外加第一光学元件构成点阵的侧视图，图6(D)是四个LED灯外加第一光学元件构成点阵的立体图，图6(E)是第一光学元件示意图。该图中的第一光学元件606为内部空心体的四棱柱体，第一光学元件606的空心体内表面是具有反射特性的表面，如采用粘贴全反射膜的方式实现或者采用光纤材料制造。第一光学元件606包含顶端607和底端608，其中底端608与LED灯101的发光体102光连接，通过第一光学元件606的内表面反射，将发光体102发出的光通过第一光学元件的顶端607射出，由于顶端607比LED灯101的发光体102横截面积大，从而缩小了点阵发光点之间的间隙，实现了本发明的目的。该实现方案可以使LED点阵图像中光点之间间隙可以做得很小，只要控制第一光学元件606的空心壁厚度可以进一步减小光点之间的间隙。该实现方案不仅缩小了LED点阵图像中横向点阵间的间隙603与纵向点阵间的间隙604，也消除四个LED点阵之间的间隙605。

图7是本发明实现提高LED点阵图像显示效果的系统示意图。包含由LED灯构成的LED点阵701、第一光学元件阵列702和透射型投影屏幕703，其中第一光学元件阵列702的每个第一光学元件与LED点阵701的每个LED灯对应。第一光学元件阵列702的每个第一光学元件可以采用图2至图6中任一种方案。通过第一光学元件阵列702空心内表面的反射，使LED点阵701的每个LED灯发出的光的横截面被扩散加大，从而减小LED灯形成点阵图像时像点之间的间隙。进一步在透射型投影屏幕703形成图像，由于透射型投影屏幕703的散射效应将使点阵图像时像点之间的间隙被光点掩盖，因而形成没有像点间隙的点阵图像，实现了提高LED点阵图像显示效果的解决方案。

Claims

1、一种提高LED图像显示效果的系统，其特征是包括如下部件：

在所述每一个发光元件的发光面上设置第一光学元件，所述第一光学元件是内表面具有光学反射特性的空心体，所述空心体包含顶端和底端，其中所述顶端的横截面大于所述发光体的横截面，所述底端与所述发光体光学连接。

2、根据权利要求1所述的系统，其特征是进一步包含第二光学元件，所述第二光学元件具有光学透射特性，置于第一光学元件之上。

3、根据权利要求2所述的系统，其特征是所述第二光学元件是透射型投影屏幕。

4、根据权利要求1所述的系统，其特征是所述第一光学元件的内表面有全反射膜。

5、根据权利要求1所述的系统，其特征是所述发光点阵列是单色LED阵列、多色LED阵列。

6、根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其特征是所述第一光学元件是四棱柱形状或四棱锥形状。

7、根据权利要求1至5中任一项所所述的系统，其特征是所述第一光学元件的顶端之间没有间隙或所述第一光学元件的顶端之间的间隙小于所述发光元件的发光体之间的间隙。

8、根据权利要求6所述的系统，其特征是所述第一光学元件的顶端之间没有间隙或所述第一光学元件的顶端之间的间隙小于所述发光元件的发光体之间的间隙。

9、一种提高LED图像显示效果的系统，其特征是包括如下部件：

10、根据权利要求9所述的系统，其特征是所述第一光学元件阵列由形成一体的内表面具有光学反射特性的多个空心体构成，置于发光点阵列之上，使空心体之间的间距与发光点阵列中的发光元件的间距相同。