CN208521547U - Led显示屏幕罩及led显示屏 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种LED显示屏幕罩，屏体(1)包括安装有多个LED发光体(11)的PCB电路板，LED显示屏幕罩包括幕罩主体，幕罩主体包括多个灯罩单元(21)，每个灯罩单元与单个LED发光体(11)对应并罩设于该对应的单个LED发光体，每个灯罩单元(21)包括位于对应的LED发光体(11)上方的散射部(212)，散射部(212)由雾度不小于50％且能够衰减光线的材料制成，并且散射部的外表面为远离对应的LED发光体拱起的拱形形状，其中从对应的LED发光体的发光点发出的光线在散射部中经过的光程随着光线的发散角的增大而减小，使得从该对应的LED发光体的发光点发出的光线在散射部(212)的外表面上呈现基本均匀的亮度。

Description

LED显示屏幕罩及LED显示屏

技术领域

本实用新型涉及光学结构技术，尤其涉及一种LED显示屏幕罩及LED显示屏。

背景技术

相对于传统的显像管显示屏和液晶显示屏，发光二级管(Light Emitting Diode，简称LED)显示屏具有较为突出的优点。LED显示屏能够根据需求进行任意分辨率的拼接，并且能实现无缝拼接，满足了不同场景中对显示屏的不同尺寸及分辨率的需求。

用作LED显示屏的发光单元的LED灯以及LED发光芯片的面积较小，而发光亮度较大，通常被认为是点光源，容易对人眼造成刺眼的颗粒感。在LED显示屏中设置有多个LED发光体排布成阵列，一个LED发光体形成一个LED像素单元。在一些方案中，由于LED发光体的发光面积小于LED像素单元所占的物理表面积，其填充系数较小，导致各相邻的LED像素单元之间存在明显的黑区，从而在整个显示屏上体现出周期性的黑区网格结构。由于目前的摄影设备的图像采集器件大多是面阵电荷耦合元件(Charge-coupled Device，简称CCD)，同样具备周期结构，因此，当摄影设备拍摄LED显示屏，并且LED显示屏在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，影响图像的清晰度。并且，LED像素单元的填充系数较小还会产生颗粒感，降低观看舒适度。在一些方案中，为了保证整体亮度，LED发光体所发光亮度普遍较大，但由于发光区域较小，很容易造成刺目感，无法长时间观看。另外，LED发光体发出的光线中可能存在容易对人眼造成伤害的蓝光波段，长时间观看容易造成视觉疲劳。

呈现上述信息作为背景信息仅是为了帮助理解本实用新型。至于上述任何信息是否可能适于作为关于本实用新型的现有技术，没有做出决定，没有做出断言。

实用新型内容

本实用新型涉及一种LED显示屏幕罩，用于罩设在屏体的上方，屏体包括安装有多个LED发光体的PCB电路板，LED显示屏幕罩包括幕罩主体，幕罩主体包括多个灯罩单元，每个灯罩单元与单个LED发光体对应并罩设于该对应的单个LED发光体，每个灯罩单元包括位于对应的LED发光体上方的散射部，散射部由雾度不小于50％且能够衰减光线的材料制成，并且散射部的外表面为远离对应的LED发光体拱起的拱形形状，其中从对应的LED发光体的发光点发出的光线在散射部中经过的光程随着光线的发散角的增大而减小，使得从该对应的LED发光体的发光点发出的光线在散射部的外表面上呈现基本均匀的亮度。

在LED显示屏幕罩的一个优选实施例中，散射部的材料由能够过滤蓝光的材料制成。

在LED显示屏幕罩的一个优选实施例中，灯罩单元的散射部设置在灯罩单元的顶部，灯罩单元还包括形成围绕对应的LED发光体的空腔的隔光部，隔光部用于将相邻的LED发光体间隔开，并且支撑对应的散射部，相邻的灯罩单元的隔光部直接相邻或者形成为一体。

在LED显示屏幕罩的一个优选实施例中，散射部的内表面与对应的LED发光体的上表面之间设置有凹槽。

在LED显示屏幕罩的一个优选实施例中，散射部的内表面为在远离对应的LED的上表面方向上拱起的弧形形状。

在LED显示屏幕罩的一个优选实施例中，在对应的LED发光体的顶角处、在散射部的内表面与隔光部的内壁之间设置有过渡圆弧。

在LED显示屏幕罩的一个优选实施例中，散射部的外表面为球面，并且外表面的球面半径R为a/2～0.9a，其中每个LED发光体形成一个LED像素单元，并且a为LED像素单元的周期，并且散射部的内表面的弧形形状为球形弧面，弧面半径r通过如下公式计算得到：

其中，R为散射部外表面的球面半径，b为LED发光体的边长。

在LED显示屏幕罩的一个优选实施例中，LED显示屏幕罩由黑色或偏黑的材料制成。

本实用新型还涉及一种LED显示屏，其包括根前述任一实施例的LED显示屏幕罩，以及包括屏体，屏体包括安装有多个LED发光体的PCB电路板。

在LED显示屏的一个优选实施例中，LED显示屏幕罩通过直接涂覆于LED显示屏幕罩背面的涂胶而粘接至屏体的表面上。

在LED显示屏的一个优选实施例中，LED显示屏幕罩在朝向屏体的一侧上设置有至少一个固定销，在屏体的PCB电路板上设置有对应的销孔，LED显示屏幕罩通过固定销与销孔的配合而被连接至屏体。

根据本实用新型的方案带来了一定的技术优势。具体来说，根据本实用新型的方案通过合理设计灯罩单元的结构和形状，将LED发光体的点光源转化为面光源，至少部分避免了相邻LED像素单元之间的黑区，提高了填充系数，优化了显示效果。

附图说明

图1为根据本实用新型的一个实施例提供的LED显示屏幕罩和屏体的装配结构示意图。

图2为根据本实用新型的一个示例性实施例提供的LED显示屏幕罩中的一个灯罩单元的结构示意图。

图3为图2的灯罩单元的另一角度的示意图。

图4示出了采用传统的平面散射玻璃与LED灯配合的光路原理图。

图5示出了本实用新型的第一实施例提供的LED显示屏幕罩中相邻两个灯罩单元与LED发光体配合的光路原理图。

图5A示出了图5中的具有拱起的散射部的单个像素单元的光路图、并且图5B示出了采用平面幕罩结构的方案的光路图对比图。

图6为根据本实用新型的LED显示屏幕罩中灯罩单元的散射部外表面为正球面的示例性实施例的示意图。

图7为本实用新型的第二实施例提供的LED显示屏幕罩中相邻两个灯罩单元的剖视图。

图8为本实用新型的第三实施例提供的LED显示屏幕罩中相邻两个灯罩单元的剖视图。

图9示出了本实用新型的第四实施例提供的LED显示屏幕罩的灯罩单元(图9右半图)和图7的第三实施例的灯罩单元(图9左半图)分别与LED发光体配合时的光路原理对比图，图9中左半图和右半图的灯罩单元通过虚线分隔开。

图10为根据本实用新型的实施例提供的LED显示屏幕罩中灯罩单元散射部内表面为正球面的情况的结构示意图。

图11为本实用新型的第五实施例提供的LED显示屏幕罩中灯罩单元的结构示意图。

图12为将本实用新型的第五实施例提供的LED显示屏幕罩中灯罩单元与LED发光体配合的光路原理、与将本实用新型的第四实施例提供的LED显示屏幕罩中的灯罩单元与LED发光体配合的光路原理的对比图。

图13为本实用新型的一个实施例提供的LED显示屏幕罩的整体结构示意图。

图14和图15为根据另一实施例的LED显示屏幕罩整体结构示意图。

图16为示例性的LED发光体发出的光线亮度随发散角变化的示意图。

附图标记：

1-屏体； 11-LED发光体； 21-灯罩单元；

211-隔光部； 212-散射部； 22-凹槽；

12-PCB电路板； 23-第一立柱； 24-第二立柱；

213-散射部的内表面； 214-过渡圆弧； 215-固定销。

具体实施方式

应当理解的是，本文所描述的示范性实施例应当仅被认为是描述性的，而不是为了限制的目的。对每个示范性实施例中的特征或方面的描述应当通常被认为可用于其他示范性实施例中类似的特征或方面。

参考附图提供上述描述，以助于对权利要求所限定的本实用新型的各种实施例的全面理解。其包含各种特定的细节以助于该理解，但这些细节应当被视为仅是示范性的。相应地，本领域普通技术人员将认识到，在不背离由随附的权利要求所限定的本实用新型的范围的情况下，可以对本文所描述的各种实施例做出变化和改进。此外，为了清楚和简洁起见，可能省略对熟知的功能和构造的描述。

下文的描述和权利要求中所使用的术语和词语不限于书面的含义，而是仅由实用新型人使用以允许对本实用新型的清楚和一致的理解。相应地，对本领域技术人员显而易见的是，提供对本实用新型的各种实施例的下列描述，仅是为了解释的目的，而不是为了限制由随附的权利要求所限定的本实用新型。

贯通本申请文件的说明书和权利要求，词语“包括”和“含有”以及词语的变型，例如“包括有”和“包括”意味着“包含但不限于”，而不意在(且不会)排除其他部件、整体或步骤。

结合本实用新型的特定的方面、实施例或示例所描述的特征、整体或特性将被理解为可应用于本文所描述的任意其他方面、实施例或示例，除非与其不兼容。

应当理解的是，单数形式“一”、“一个”和“该”包含复数的指代，除非上下文明确地另有其他规定。在本实用新型中，表述“或”包含一起列举的词语的任意或所有的组合。例如，“A或B”可以包含A或者B，或可以包含A和B两者。

尽管可能使用例如“第一”和“第二”的表述来描述本实用新型的各个元件，它们并未意在限定相对应的元件。例如，上述表述并未意在限定相对应元件的顺序或重要性。上述表述可以用于将一个部件和另一个部件区分开。例如，第1像素单元和第2像素单元都是像素单元，并表示不同的像素单元。例如，在不背离本实用新型的范围的情况下，第1像素单元可以称为第2像素单元，且类似地，第2像素单元可以称为第1像素单元。

本实用新型中所使用的术语集仅是为了描述特定实施例的目的，而并非意在限制本实用新型。除非另有限定，本文中所使用的全部术语(包含技术术语与科学术语)具有与本申请所属的技术领域的普通技术人员所通常理解的相同含义。还应理解的是，术语(比如常用词典中限定的那些术语)，应解释为具有与相关领域和本说明书的上下文中一致的含义，并且不应以理想化或过于形式化的意义来解释，除非在本文中明确地这样限定。

图1为根据本实用新型的一个实施例提供的LED显示屏幕罩和屏体1的装配结构示意图。该LED显示屏幕罩能够安装在LED显示屏中屏体的表面，用于消除LED显示屏的周期性黑区网格结构，并提高图像显示的填充系数。

如图1所示，LED显示屏的屏体1上设置有PCB电路板，在PCB电路板上设置有多个LED发光体11(例如通过焊接、过孔连接、或以其他方式连接至电路板)，每个LED发光体11形成一个LED像素单元。LED发光体11可以是LED灯，集成的LED灯管，封装的LED芯片，未封装的LED裸芯片，未集成的LED芯片，或者其它任意形式的LED发光体等形式。多个LED发光体11形成阵列结构。在图1中示出为16×16的LED像素单元阵列构成的LED显示屏，但是这仅为示例性的，在替代的实施例中，可根据具体的场合来选择LED屏体的像素单元的阵列的排列方式。在其他实施方式中，屏体1可以是不限于图1中示出的正方形的形状，而是可以替代地设置为长方形、圆形、椭圆形或者其他具有一定图案的形状；或者不限于平面，而是曲面屏的形状。屏体1与LED显示屏幕罩连接，LED显示屏幕罩包括：幕罩主体，该幕罩主体上设有形成阵列的多个灯罩单元21，一个灯罩单元21用于罩设在一个LED发光体11的上方。幕罩主体与屏体1可使用粘接剂粘接在一起，或采用螺栓连接，或采用卡接件卡紧连接，或采用销等其他方式进行连接。在图1中示出的实施例中，幕罩主体形成为与屏体1大致相同的尺寸和形状，并且具有16×16的灯罩单元21的阵列，以与屏体1的16×16的LED像素单元相互匹配。在屏体1形成为其他平面形状(例如长方形，圆形，椭圆形，或其他图案形状)或曲面形状的实施例中，幕罩主体可形成为与屏体的相对应的其他平面形状或者曲面形状，以与相应形状的屏体1相匹配。

每个灯罩单元21可以设置为相同的结构。每个灯罩单元21可以设置为独立的单体结构，并且每个灯罩单元21单体罩设于对应的单个LED。替代地，灯罩单元21可以和多个其他灯罩单元一体形成，构成整体的灯罩单元阵列，该整体的灯罩单元阵列罩设于对应的LED阵列。具体地，灯罩单元21可以例如形成为1×1的阵列(即每个灯罩单元形成为独立的单体结构)，2×2阵列，3×3阵列，16×16阵列，32×16阵列等；在替代的实施方案中，灯罩单元阵列可以根据制造工艺或应用场合而灵活地选择，而不限于前文列出的阵列排列方式。

罩设于LED显示屏的LED显示屏幕罩可以由单个或多个灯罩单元单体，或是单个或多个灯罩单元阵列构成。多个灯罩单元单体和/或阵列的排列布置方式，以及LED显示屏幕罩包括的灯罩单元单体和/或阵列的数量，是本领域技术人员根据LED显示屏幕的应用场合和尺寸参数能够灵活地选择的。例如，在一个示例性方案中，一块LED显示屏上面可以罩设有一块或多块幕罩，比如一块LED显示屏上面LED发光体的数量是192*192：①若采用多个灯罩单元单体，则需要192×192＝36864个灯罩单元单体罩设于该LED显示屏；②若采用32×16的灯罩单元阵列，那么就需要6×12＝72块灯罩单元阵列罩设于该LED显示屏；③若采用192×192的灯罩单元阵列，则仅需要一块整体的灯罩单元阵列罩设于该LED显示屏；以及④若采用其他排列方式的灯罩单元阵列，本领域技术人员也能够灵活地调整采用的灯罩单元阵列的数量和在LED显示屏上的排列布置方式。

下文中以一个灯罩单元21为例描述其具体结构和原理。图2为根据本实用新型的一个示例性实施例提供的LED显示屏幕罩中的一个灯罩单元的结构示意图，图3为图2的灯罩单元的另一角度的示意图。如图1-3所示，该灯罩单元21的顶部为远离LED发光体11的拱起结构。

具体的，灯罩单元21的结构可以为多种形式，图2和图3提供了一种示例性的实施方式，该灯罩单元21包括用于将相邻LED发光体11间隔开的隔光部211和设置在灯罩单元21顶部的散射部212，其中，散射部212的外表面远离LED发光体11的方向呈拱起结构。隔光部211和散射部212可以为一体形成或粘接在一起。由于本实施例中LED发光体11的封装结构为长方体，则隔光部211的内壁围成能够容纳LED发光体11的长方体结构的中空结构。而为了适应相邻LED发光体11的结构，隔光部211中四个侧面的外壁均为平面，两个相邻的灯罩单元21之间通过隔光部211的外壁相贴合。或者，两个相邻的灯罩单元21中的隔光部211为一体结构(如图5中示例性地示出的结构)。

对于散射部212的外表面向远离LED发光体11的方向拱起的结构而言，相邻两个散射部212的相交线与隔光部211的外壁共面，且该平面垂直于屏体1中设有LED发光体11的表面。对于两个相邻的灯罩单元21中的隔光部211为一体结构的情况，相邻两个散射部212的相交线位于隔光部211的中间。应理解，在用于其它封装结构的LED发光体或者诸如LED芯片组等未封装内的LED发光体的情况下，灯罩单元的隔光部的内壁结构可相应地调整为与该形式的LED发光体相匹配。

图4示出了采用传统的平面散射玻璃与LED灯配合的光路原理图。如图4所示，图4中包括相邻的两个LED灯11，两个LED灯11上盖设一块平面散射玻璃，该平面散射玻璃朝向LED灯11的内表面为平面，远离LED灯11的外表面也为平面。两个LED灯11的发光点分别为O1和O2。发光点O1发射出的光线中，射向左右两个LED灯11中间的光线O1E、O1F和O1G分别与发光点O2射出的光线O2E、O2F和O2G在散射玻璃上的投影点重合，因此，位于投影点位置处的两束光线相互干扰，导致该投影点出的图像较为模糊，进而导致LED像素单元的边缘较为模糊。且目前散射玻璃主要通过贴在其外表面的散射膜形成光散射，但限于散射膜技术原因，散射角度不大，屏幕亮度会随观看角度的增大迅速衰减，特别是当沿着大致平行于散射玻璃平面的方向观看屏幕时，亮度会大幅降低。

在采用图4的方案的情况下，使用了整块散射玻璃来实现对LED图像整体进行雾化，部分实现了消除像素间黑区以及从而消除莫尔条纹的效果。但是相邻像素之间的光互相干扰，造成图像模糊，锐度降低；并且限于平面散射玻璃的结构，导致散射角度不大，观看角度对屏幕亮度的影响较大，不利于LED显示屏在大型场合中的使用。

在根据本实用新型的改进的实施例中，灯罩单元21对LED发光体11光路产生了有益的效果。具体地，图5示出了本实用新型的第一实施例提供的LED显示屏幕罩与LED发光体配合的光路原理图。如图5所示，灯罩单元21罩设在LED发光体11的上方，LED发光体11发出的光线呈发散状射向灯罩单元21。在图5的实施例中，灯罩单元21直接罩设在LED发光体11上方，并且灯罩单元21的散射部212的内表面为平面，与LED发光体11直接接触，其间没有空隙(不考虑制造公差或表面粗糙度带来的空隙)。

图5示出了两个左右相邻的LED发光体11，每个LED发光体11上方罩设一个灯罩单元21。在图5中示出的视图中，左右两个灯罩单元21通过虚线隔开，以便于看图；该两个灯罩单元可以是单独形成并然后连接在一起的结构，也可以是一体形成的结构。左右两个LED发光体的发光点分别为O1和O2。以发光点O1为例，其发出的光线中，光线O1A照射至两个灯罩单元21散射部212的相贯线，并且在相贯线上的投影点为A，光线O1A再经过AB段才能到达右边灯罩单元21的散射部212上的B点，而在AB段光程中将极大地消耗光亮度。因此，即使光线O1A能够进入右边灯罩单元21中，其亮度也非常弱。以O1A为分界线，发光点O1射出的光线中发散角较大、且在O1A下方的光线即使能够进入右边灯罩单元21中，其亮度也非常弱。而发散角较小、且在O1A上方的光线(例如O1C和O1D)均照射在自身灯罩单元21的散射部212上并出射，不会进入右边的灯罩单元21中。文中的发散角是指光线(例如O1A/O1C/O1D)与垂直于LED发光体的上表面的方向之间的夹角(如图16示例性地示出)。同时由于灯罩单元的顶面为远离LED发光体表面拱起的拱形形状，光线从灯罩单元出射后向四周发散，因此，在较大观看角度下亮度衰减也不明显。具体地，灯罩单元的顶面的拱形形状可以形成为球面，例如正球面、椭球面；或者为弧面，例如双曲面、抛物面等；或者由多个平面拼接形成拱起的结构等。

在图5示出的实施例的方案中，左边LED发光体11发出的光线大多都从自身的灯罩单元21出射，少量进入右边灯罩单元21的光线(例如O1A)由于较长的光路而亮度大幅衰减，不会对相邻的LED像素单元产生干扰，从而使得画面更加清晰，提高图像的锐度。

在上述技术方案的基础上，散射部212除了具备其拱形结构带来的上述功能和优点之外，散射部212还具有对LED发光体11的出射光线进行散射的功能，以使从散射部212出射的光线不再刺眼，其散射的程度称为雾度。在图5的实施例中，隔光部211与散射部212一体构成灯罩单元21，并且灯罩单元21整体采用具有一定雾度的材料制成。光线从灯罩单元21出射，会被散射到各个方向，使得从幕罩表面出射的光线被发散，肉眼看到的光源是整个有光出射的灯罩单元21，这样就将LED发光体11的点光源扩展到的整个灯罩单元21面上，形成面光源。从LED显示屏幕罩的外部看，整个LED显示屏幕罩都是亮的，看不到LED发光体11的形状，能够消除LED显示屏幕罩的颗粒感。在优选的实施例中，制成灯罩单元21的材料具有大于或等于50％的雾度，更优选为大于70％雾度。散射部212将LED发光体11的点光源扩散为面光源的效果提高了LED屏幕的填充系数。在优选的方案中，散射部的结构设置和雾度选择共同使得LED屏幕罩的填充系数达93％或以上，从而在相邻的两个LED像素单元之间不存在或具有很少的黑色区域，进而对于整个LED显示屏而言不会产生周期性黑区网格结构，有效消除屏摄时产生的莫尔条纹；同时提高了像素填充系数，使像素单元之间为“零距离”，使画面更加柔和，消除了“颗粒感”。

采用具有一定雾度的材料来形成灯罩单元21的方案是有利的。特别地，采用具有一定雾度的材料，不仅能够有助于光线在灯罩单元21中的整个传输过程中的散射，以更为均匀地调节出射光线亮度比例，使得对应于单个LED像素单元的灯罩单元21呈现出均匀的面光源特征，而且能够通过光路长度和/或拱形结构的散射部212的配置来调节光线强度和/或光线组分。

在一个有利的实施例中，灯罩单元21，特别是散射部212由能够衰减光线的材料制成。随着小间距LED技术的发展，LED屏幕对亮度的需求不再是实现单纯的高亮度，而是寻求更安全舒适的观看亮度。通过散射罩的材料选择适当降低LED屏幕的整体亮度，可以将亮度调节为最适合用户观看的亮度，避免不必要的光污染，以及防止过高的亮度对观众眼部造成的伤害。能够衰减光线的材料选择是本领域技术人员熟知的，在此不再赘述。进一步的，通过设计光线在散射部材料212的光路长度，可以使得在散射部212的外表面出射的光线具有基本均匀的光强。

特别地，图5A示出了图5中的具有拱起的散射部212的单个像素单元的光路图、并且图5B示出了采用平面幕罩结构的方案的光路图的对比图。在图5B的方案中，幕罩/灯罩单元为整体平面的结构，发散角(即光线与竖直方向的夹角)越小，光程越短，而发散角越大，光程越长。但是由于LED发光体自身的发光角的分布特性是发散角越小，光强越强，发散角越大，光强越小，从而导致该LED发出的光线，发散角越小的光线(例如O’A’)光强较强，但受到的衰减更少；而发散角越大的光线(例如O’D’，O’E’)光强较弱，但受到的衰减更多，从而加剧了光线的不均匀性。

作为对比，在图5A的方案中，灯罩单元的散射部212为拱起结构，使得对于发散角更大的光线(OD，OE)具有较短的光程，对于发散角更小的光线(OA)具有较长的光程。具体来说，对于图5A中的实施例，光程OA>OB>OD，且光程OA>OC>OE。这样，由于中间最亮的光线(例如OA)在散射部212中经过最长的光程，被衰减程度最大，而四周较弱的光线(例如OD，OE)经过较短的光程，被衰减程度最小，补偿了光线由于发散角度而造成的亮度的不均匀性，使得LED发光体在该单个像素单元的散射部的外表面处呈现出基本均匀的光强。

返回参考图5，在灯罩单元21/散射部212由能够衰减光线的材料制成的方案中，即使有少量光线能够通过相邻像素单元之间的连接部而进入相邻的像素单元，例如从左侧像素单元进入右侧像素单元的光线(O1AB)，但是这些光线的光程比直接由右侧像素单元的LED发光体的发出的光所经过的光程长得多，灯罩单元21的材料对光线的衰减使得这些光线的亮度极大地衰减(衰减程度随着光程的增加而指数增加)，从而这些光线造成的光干扰的影响可以忽略不计。

在进一步有利的实施例中，灯罩单元21/散射部212的材料还能够进一步地衰减和/或阻挡对人眼有害的光线的输出。特别地，灯罩单元21/散射部212中可以由防蓝光材料制成，使得幕罩单元能够大幅衰减对人眼有害的蓝光组分，从而使得LED屏幕能够适用于长时间室内观看LED屏幕的应用场合。

本实施例通过在幕罩主体上设置形成阵列的多个灯罩单元，每一个灯罩单元罩设在一个LED像素单元的上方，将每一个灯罩单元的顶部设置为远离LED像素单元的方向拱起的结构，使得该LED像素单元发出的光线基本从自身灯罩单元出射，而不会对相邻的像素单元产生干扰，保证图像清晰度，并且在相邻的两个LED像素单元之间不存在黑色区域，进而对于整个LED显示屏而言就不会产生周期性黑区网格结构，有效消除屏摄时产生的莫尔条纹；同时提高了像素填充系数，使像素单元之间为“零距离”，使画面更加柔和，消除了“颗粒感”。同时，灯罩单元由具有一定雾度且能够衰减光线亮度的材料制成，使得发散角较小的光线光程较长，而发散角较大的光线光程较短，从而当以大角度斜视显示屏时，不具有明显的亮度衰减，并且散射部的外表面上出射的光线在整个表面上保持亮度基本均匀。优选地，灯罩单元的散射部还能够大幅衰减或阻挡对人眼有害的蓝光。

图6为根据本实用新型的LED显示屏幕罩中灯罩单元的散射部外表面为正球面的示例性实施例的示意图。图6中实施例的散射部212的外表面为正球面。下文中关于图6的实施例的描述仅以外表面为正球面的散射部212为例，对灯罩单元的结构进行详细的说明，本领域技术人员可以将本实施例提供的技术方案直接应用到其它形状的灯罩单元中，或者进行简单的修改而应用到其它形状的灯罩单元中。对于外表面为正球面的散射部212，其球面半径可根据LED像素单元的尺寸来设定。对于正方形结构的LED发光体11而言，假设LED像素单元的周期为a，则球面半径R可以为a/2至0.9a的范围内。采用正球面的散射部212，其外表面连续且圆滑，不但能够避免相邻像素单元之间的光线干扰，还能够提高填充系数。这里的LED像素单元的周期指的是两个相邻的LED发光体11中发光点之间的距离。

如图6所示，N点和P点分别为相邻两个灯罩单元21相交线与隔光部211中两条相对的棱边的交点，线段NP平行于PCB电路板12，也平行于隔光部211的底面。线段NY为N点至隔光部211的底面的距离，也为隔光部211的高度，线段NY的长度L_NY可以为0.45a～0.7a，a为LED像素单元的周期。散射部212外表面的球心M在NP线段在PCB电路板12上的投影与NP线段所在的平面内，且位于NP线段的中心垂线段TX(也即：LED像素单元的中心法线)上。在中心垂线段TX上，线段TX的长度等于线段NY的长度L_NY为0.45a～0.7a，线段MT的长度L_MT为：

则散射部212外表面的球心M与隔光部211的底面的距离等于线段MX的长度L_MX，为上述线段TX的长度与线段MT的长度之差，其中，R为散射部212外表面的球面半径，a为LED像素单元的周期。

特别地，上述球面半径还可根据LED发光体11的发光位置、光散射角的分布和灯罩单元21的雾度来设定。

图7为本实用新型的第二实施例提供的LED显示屏幕罩中相邻两个灯罩单元的剖视图。在图7中示出的视图中，两个相邻的灯罩单元21通过虚线隔开，以便于看图；该两个灯罩单元可以是单独形成并然后连接在一起的结构，也可以是一体形成的结构。图7中示出的实施例相比于图5中示出的实施例对灯罩单元21的结构进行了进一步的改进。

特别地，在图7中示出的实施例中，从散射部212的内表面远离LED发光体11的方向开设凹槽，使得散射部212的内表面与LED发光体11的上表面之间设有用于光扩散的间隙。该凹槽的平行于屏体1的设有LED发光体11的表面的横截面可以为矩形、圆形、椭圆等。

在图7的实施例中，在LED发光体11的上表面与散射部212的内表面之间设有横截面为矩形的凹槽22，其长度和宽度均与LED发光体11的尺寸相匹配，凹槽22的深度HI可根据LED发光体11的封装尺寸、焊点情况以及发光角分布特性以及散射部212制作材料的光学特性来决定。凹槽22的深度HI可以为0.35b～0.8b，其中b为LED发光体11的边长。

该凹槽22能够用于LED发光体11所发出的三基色光线在进入灯罩单元21之前进行扩散混合。特别地，每个LED像素单元对应于单个灯罩单元21，从而对应于单个凹槽22，使得每个LED像素单元所发出的三基色光线能够在该对应的单个凹槽22中进行预混合，然后通过灯罩单元21的散射部212而扩散至整个像素所占的物理面，进一步地提高了填充系数。特别地，单个LED像素中三基色在凹槽22中的均匀混合，相比于传统的LED发光体上分离的三基色布置方案带来了更加柔和的观看效果，提高了人眼观看的舒适度。

另外，类似于图5中的实施例中的散射部212，图7中的第二实施例中的散射部212优选由具有一定雾度且能够衰减光线亮度的材料制成，使得发散角较小的光线光程较长，而发散角较大的光线光程较短；并且灯罩单元的散射部优选还能够大幅衰减或阻挡对人眼有害的蓝光，从而进一步实现了提高填充系数，均匀出射光线，阻挡有害光线成分的效果。

在图7的实施例中，散射部212和隔光部211为一体结构，隔光部211作为凹槽22的侧壁，可用于固定在上述屏体1上，卡在相邻的LED发光体11之间，并起到支撑散射部212的作用，而且还能够起到定位的作用，使得一个灯罩单元21对应罩设一个LED发光体11，且使得整个幕罩主体不会发生移动。

图8为本实用新型的第三实施例提供的LED显示屏幕罩中相邻两个灯罩单元的剖视图。如图8所示，凹槽22的侧壁(也即隔光部211)与PCB电路板12的表面之间还设置有第一立柱23，第一立柱23位于相邻两个LED发光体11之间，用于支撑隔光部211。第一立柱23可粘接、螺栓连接或销连接在PCB电路板上实现固定；或者，在PCB板内开设通孔，且在通孔内设置第二立柱24，第二立柱24粘接或熔接在PCB板的通孔内，用于支撑第一立柱23。再或者，第一立柱23和第二立柱24可以为一体结构。图8中，第一立柱23可以为圆柱体或立方体，第二立柱24也可以为圆柱体或立方体，以圆柱体为例，第一立柱23的直径较粗，用于起支撑作用，而第二立柱24的直径较细且长度较长，与PCB电路板12的接触面积较大，用于固定在PCB电路板12上。

类似于图7中示出的第二实施例，在图8中示出的第三实施例中，每个LED像素单元对应于单个灯罩单元21，从而对应于LED发光体的上表面和散射部内表面之间的单个凹槽22，使得每个LED像素单元所发出的三基色光线能够在该对应的单个凹槽22中进行预混合，然后通过灯罩单元21的散射部212而扩散至整个像素所占的物理面，进一步地提高了填充系数。

另外，类似于图5中的实施例中的散射部212，图8中的第三实施例中的散射部212优选由具有一定雾度且能够衰减光线亮度的材料制成，使得发散角较小的光线光程较长，而发散角较大的光线光程较短；并且灯罩单元的散射部优选还能够大幅衰减或阻挡对人眼有害的蓝光，从而进一步实现了提高填充系数，均匀出射光线，阻挡有害光线成分的效果。

图9示出了本实用新型的第四实施例提供的LED显示屏幕罩的灯罩单元(右半图)和图7的第三实施例的灯罩单元(左半图)分别与LED发光体配合时的光路原理对比图，图9中左半图和右半图的灯罩单元通过虚线分隔开，以便于看图。图9的右半图中示出的第四实施例相比于图9的左半图中示出的第三实施例对灯罩单元21的结构进行了进一步的改进。

特别地，图9的右半图示出的第四实施例中的灯罩单元的散射部212的内表面远离LED发光体11的方向拱起，即：散射部212的内表面为拱形结构，该结构可以为球面，例如正球面、椭球面；或者为弧面，例如双曲面、抛物面等；或者由多个平面拼接形成拱起的结构。

如图9右半图中的第四实施例所示，灯罩单元21的散射部212的内表面213为弧面；而左半图对应于图7中的第三实施例，作为对比，散射部212的内表面为平面。对于左半图的结构，LED发光体11射出的光线进入散射部212内发生折射，且折射的角度较小，光线向散射部212的中心收敛，不利于光线向四周扩散，进而导致在LED像素单元的边界形成黑边。而右边的LED发光体11射出的光线进入散射部212内发生折射，由于入射面为弧面，则折射的角度较大，光线向四周扩散，避免在LED像素单元的边界产生黑边。可选地，散射部212的内表面为正球面，且该散射部212内表面的球面半径r可以通过如下公式计算得到：

其中，R为散射部212外表面的球面半径，a为LED像素单元的周期，b为LED发光体11的边长。

类似于图7中示出的第二实施例，在图9右半图中示出的第四实施例中，每个LED像素单元对应于单个灯罩单元21，从而对应于LED发光体的上表面和散射部内表面之间的单个凹槽，使得每个LED像素单元所发出的三基色光线能够在该对应的单个凹槽中进行预混合，然后通过灯罩单元21的散射部212而扩散至整个像素所占的物理面，进一步地提高了填充系数。

另外，类似于图5中的实施例中的散射部212，图9右半图中的第四实施例中的散射部212优选由具有一定雾度且能够衰减光线亮度的材料制成，使得发散角较小的光线光程较长，而发散角较大的光线光程较短(光路在图9右半图中示出)；并且灯罩单元的散射部优选还能够大幅衰减或阻挡对人眼有害的蓝光，从而进一步实现了提高填充系数，均匀出射光线，阻挡有害光线成分的效果。

另外，对于第四实施例中散射部212的内表面的球心位置，可参照图10设置。图10为根据本实用新型的示例性实施例提供的LED显示屏幕罩中灯罩单元散射部212内表面为正球面的情况下的结构示意图。图10是灯罩单元21的透视图，灯罩单元21内部的边界以点划线示出。其中，V点和W点分别为散射部212内表面与隔光部211内表面的相交线与隔光部211中两条相对的棱边的交点，线段VW平行于PCB电路板12，也平行于隔光部211的底面。W点与隔光部211的底面之间的距离(相当于线段VW的中点Z与隔光部211的底面之间的距离L_ZQ)可根据LED发光体11的高度和凹槽22的深度HI来设定。散射部212内表面的球心U在VW线段在PCB电路板12上的投影与VW线段所在的平面内，且位于VW线段的中心垂线段ZQ(也即：LED像素单元的中心法线)上。在中心垂线段ZQ上,线段UZ的长度L_UZ为：

其中，R为散射部212外表面的球面半径，c为凹槽22的边长。通常凹槽22的边长略大于LED发光体11的边长。则散射部212内表面的球心U与隔光部211的底面的距离L_UQ为中点Z与隔光部211的底面之间的距离L_ZQ与线段UZ的长度L_UZ之差。

图11为本实用新型的第五实施例提供的LED显示屏幕罩中灯罩单元的结构示意图。图12为将本实用新型的第五实施例提供的LED显示屏幕罩中灯罩单元与LED发光体配合的光路原理、与将本实用新型的第四实施例提供的LED显示屏幕罩中的灯罩单元与LED发光体配合的光路原理的对比图。相比于图9示出的第四实施例的方案，图11-12示出的第五实施例对灯罩单元21进行了进一步的改进，特别地在LED发光体11顶角处的散射部212的内表面与隔光部211内壁之间设置过渡圆弧214。

为了对上述方案进行详细的说明，图12的视图角度是沿着LED发光体的对角线进行剖开的剖视图。图12中右侧展示的是根据第五实施例的LED发光体的一个顶角对应的散射部212的内表面与隔光部211内壁之间设置有过渡圆弧214，而左侧展示的是用于对比的、LED发光体相对的一个顶角对应的散射部212的内表面与隔光部211内壁之间未设置过渡圆弧的情况。图12的左右两侧的视图用虚线区分开，以便于看图。

如图11和图12所示，对于图12的左侧散射部212的内表面与隔光部211内壁之间未设置过渡圆弧的情况，散射部212的内表面与隔光部211内壁的交接点为J点。LED发光体11射出的光线中，投影到J点的光线被折射成分别向JK和JL所在的两个方向出射，则在散射部212外表面和隔光部211外壁的交接点附近会出现黑区，也即：在LED发光体11的顶角周围会出现黑区。

而对于图12的右侧散射部212的内表面与隔光部211内壁之间设置有过渡圆弧的情况，LED发光体11射出的光线入射到过渡圆弧上，经过折射能够实现均匀照射至散射部212外表面和隔光部211外壁的交接点附近，使得该交接点附近不会出现黑区，相当于在LED发光体11的顶角周围不会出现黑区。同样，LED发光体11射出的光线能够均匀照射至散射部212的整个表面，彻底消除LED像素单元顶角处的黑区。本领域技术人员也可以根据散射部212、隔光部211、LED发光体11的尺寸设置过渡圆弧214的具体半径，例如过渡圆弧214的半径可以为0.08a～0.2a，a为LED像素单元的周期。

类似于图7中示出的第二实施例，在11-12图中示出的第五实施例中，每个LED像素单元对应于单个灯罩单元21，从而对应于LED发光体上表面和散射部内表面之间的单个凹槽，使得每个LED像素单元所发出的三基色光线能够在该对应的单个凹槽中进行预混合，然后通过灯罩单元21的散射部212而扩散至整个像素所占的物理面，进一步地提高了填充系数。

另外，类似于图5中的实施例中的散射部212，图11-12中的第五实施例中的散射部212优选由具有一定雾度且能够衰减光线亮度的材料制成，使得发散角较小的光线光程较长，而发散角较大的光线光程较短；并且灯罩单元的散射部优选还能够大幅衰减或阻挡对人眼有害的蓝光，从而进一步实现了提高填充系数，均匀出射光线，阻挡有害光线成分的效果。

图13为本实用新型的一个实施例提供的LED显示屏幕罩的整体结构示意图，图14和图15为根据另一实施例的LED显示屏幕罩整体结构示意图。在图14至图15中示出的实施例中，提供了另外一种LED显示屏幕罩的结构，其中，灯罩单元21仅有散射部212，而没有隔光部211。灯罩单元21的顶部为朝向远离LED发光体的方向的拱起结构。该拱起结构的具体实现方式可参照前述内容，此处不再赘述。

另外，由于图14至图15提供的灯罩单元21中没有隔光部，则灯罩单元21与PCB电路板的连接方式可采用螺接、销接等方式。

LED显示屏幕罩的颜色也是非常重要的指标，会对图像本身的色彩造成较大的影响，使得显示出来的整体色彩偏向于LED显示屏幕罩的颜色，假设LED显示屏幕罩为红色，则LED显示屏显示出来的整体色彩偏向于红色。为了尽量避免对画面整体颜色产生影响，可以选择特定的黑色或偏黑的材料制成LED显示屏幕罩，例如选择灰度值为0-125，RGB配比为(1±0.2)：(1±0.2)：(1±0.2)，最理想的配比为1:1:1。

对于本领域常用的色卡，本实施例也提供几种可选项：例如劳尔塑胶色卡，可选用如下颜色：RAL 1000-P、RAL 1011-P、RAL 1020-P、RAL 4007-P、RAL 5003-P、RAL 5011-P、RAL 6003-P、RAL 6009-P、RAL 7001-P、RAL 7004-P、RAL 7011-P、RAL 7012-P、RAL 7015-P、RAL 7016-P、RAL 7021-P、RAL 7024-P、RAL 7031-P、RAL 7037-P、RAL 8014-P、RAL 8017-P、RAL 8025-P、RAL 9011-P。上述颜色并不作为限定，本领域技术人员也可以设置其它颜色。

本实用新型还提供一种LED显示屏，可参照图1，包括：设有LED发光体阵列的屏体1和与屏体1连接的如前述多个实施例中任意一个所提供的LED显示屏幕罩，LED显示屏幕罩的数量可以为多个。LED显示屏幕罩中的灯罩单元的数量与LED发光体11的数量相同。LED显示屏幕罩中的各灯罩单元为一体形成。例如：一块LED显示屏上面可以罩设有多块幕罩，比如一块LED显示屏上面LED发光体的数量是192*192，一块幕罩上灯罩单元数量是32*16，那么就需要6*12＝72块幕罩罩在上面。

LED显示屏所采用的LED显示屏幕罩，通过在幕罩主体上设置形成阵列的多个灯罩单元，每一个灯罩单元罩设在一个LED发光体的上方，将每一个灯罩单元的顶部散射部设置为朝向远离LED发光体的方向拱起的结构，则该LED发光体发出的光线基本都从自身灯罩单元出射，而不会对相邻的像素单元产生干扰，使图像更清晰。并且在相邻的两个LED像素单元之间不存在黑色区域，进而对于整个LED显示屏而言就不会产生周期性黑区网格结构，提高了像素填充系数，使像素单元之间为“零距离”，使画面更加柔和，消除了“颗粒感”。同时，灯罩单元由具有一定雾度且能够衰减光线亮度的材料制成，使得发散角较小的光线光程较长，而发散角较大的光线光程较短，从而当以大角度斜视显示屏时，不具有明显的亮度衰减，并且散射部的外表面上出射的光线在整个表面上保持亮度基本均匀。灯罩单元的顶部散射部的拱形结构和材料雾度选择使得LED发光体发出的光均匀地扩散至像素所占物理面积大小，实现了较大的填充系数，优选为93％或以上，进一步消除了LED显示屏的颗粒感，避免了莫尔条纹的产生，从而能够产生更好的观看感受。另外，灯罩单元的散射部还能够大幅衰减或阻挡对人眼有害的蓝光。

LED显示屏幕罩与屏体1的连接可以有多种连接方式:

其一，可采用粘接的方式：如图13所示，将LED显示屏幕罩中的隔光部211的端部涂胶，粘接在屏体1的PCB电路板上，且位于相邻的LED发光体之间。每个灯罩单元对应罩设在一个LED发光体上方。

其二，可采用销接的方式：如图14和图15所示，在幕罩本体朝向LED发光体11的一侧表面上设置至少一个固定销215，对应的，在屏体1的PCB电路板上设有销孔，通过固定销215插入销孔中实现幕罩本体与屏体1的固定连接。

以上两种连接方式不限于图13-15所示的实施例，而是可以类似地应用至具有如图5-12示出的任一种灯罩单元构成的LED显示屏幕罩的方案中。

另外，本实用新型还提供一种制作LED显示屏的方法：包括以下步骤：

1)LED显示屏幕罩的制作：采用具有不小于50％雾度(优选大于70％雾度)的可透光材料制成LED显示屏幕罩，可采用注塑形成；

2)LED屏体的制作，可采用本领域常见的电路板制造工艺制作；

3)LED显示屏幕罩和LED屏体的安装：

①、采用固定销固定安装：将步骤1)中注塑完成的LED显示屏幕罩罩在LED屏体前端，固定销穿过PCB电路板上的通孔；加热PCB电路板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；

或者采用步骤②：

②、采用涂胶粘接安装：将胶直接涂于LED显示屏幕罩背面或隔光部上，然后将LED显示屏幕罩直接粘接至LED屏体表面。

下面以P2.5LED屏体为例，具体地说明LED显示屏幕罩的制作方法和性能参数，该LED屏体的像素周期为2.5mm，LED屏体封装尺寸为2mm×2mm×0.7mm，PCB电路板厚度为2mm。LED屏体分辨率为80×32，即一块PCB电路板上有80×32颗LED发光体。LED发光体发出光线的发散角分布如图16所示，图16为示例性的LED发光体发出的光线随发散角变化的示意图。本领域技术人员应当理解，该示例性的LED显示屏的参数仅仅是示意性的，可以根据具体的应用场合来选择LED显示屏的不同性能参数。

第一步：LED显示屏幕罩的制作。采用聚碳酸酯(PC)注塑形成，一块LED显示屏幕罩做成16×16阵列，即对应于16×16阵列的LED发光体。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％。LED显示屏幕罩周期为2.5mm；灯罩单元中球面散射部的球面半径设计为2.06mm；凹槽22长宽均为2mm+0.1mm(正公差)，深度为0.7mm+0.05mm(正公差)；凹槽底部可优选形成为球弧形下凹结构(即：上述散射部212内表面为弧面的结构)，在本实施例中弧面半径为3mm，弧面深度0.2mm；固定销为Φ0.7mm-0.05mm(负公差)×2.3mm的圆柱。一块LED屏体需要5×2块LED显示屏幕罩。

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LED显示屏幕罩，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LED显示屏幕罩按照5×2的方式罩在LED屏体前端，固定销穿过PCB电路板上的通孔。加热PCB电路板背面穿过的固定销使其熔融，冷却后重新成形即将LED显示屏幕罩固定安装在LED屏体上。

基于以上制作工艺，一块带有LED显示屏幕罩的LED显示屏就制作完成了。后续即按照一般LED大屏幕的安装生产过程将多块带有LED显示屏幕罩的LED显示屏进行拼接即可。

或者，上述第三步中，可通过在LED显示屏幕罩背面涂胶与LED屏体粘接固定。涂胶于整个LED显示屏幕罩背面平面后，直接将LED显示屏幕罩罩于LED屏体表面进行粘接即可。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。另外，本实用新型中的多个实施例中的特征可以以任何方式省略、组合、相互替换，而不偏离本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种LED显示屏幕罩，用于罩设在屏体(1)的上方，所述屏体(1)包括安装有多个LED发光体(11)的PCB电路板，其特征在于，

所述LED显示屏幕罩包括幕罩主体，所述幕罩主体包括多个灯罩单元(21)，每个所述灯罩单元与单个LED发光体(11)对应并罩设于该对应的单个LED发光体，每个所述灯罩单元(21)包括位于所述对应的LED发光体(11)上方的散射部(212)，

所述散射部(212)由雾度不小于50％且能够衰减光线的材料制成，并且所述散射部的外表面为远离对应的LED发光体拱起的拱形形状，其中从对应的LED发光体的发光点发出的光线在所述散射部中经过的光程随着光线的发散角的增大而减小，使得从该对应的LED发光体的发光点发出的光线在所述散射部(212)的外表面上呈现基本均匀的亮度，且

所述散射部(212)的材料由能够过滤蓝光的材料制成。

2.根据权利要求1所述的LED显示屏幕罩，其特征在于，所述灯罩单元(21)的散射部(212)设置在所述灯罩单元(21)的顶部，所述灯罩单元(21)还包括形成围绕对应的LED发光体的空腔的隔光部(211)，所述隔光部用于将相邻的LED发光体间隔开，并且支撑对应的散射部(212)，相邻的灯罩单元的隔光部直接相邻或者形成为一体。

3.根据权利要求2所述的LED显示屏幕罩，其特征在于，所述散射部的内表面与对应的LED发光体的上表面之间设置有凹槽(22)。

4.根据权利要求3所述的LED显示屏幕罩，其特征在于，所述散射部的内表面为在远离对应的LED的上表面方向上拱起的弧形形状。

5.根据权利要求3或4所述的LED显示屏幕罩，其特征在于，在对应的LED发光体的顶角处、在所述散射部的内表面与所述隔光部的内壁之间设置有过渡圆弧。

6.根据权利要求4所述的LED显示屏幕罩，其特征在于，

所述散射部的外表面为球面，并且所述外表面的球面半径R为 其中每个LED发光体形成一个LED像素单元，并且a为LED像素单元的周期，并且

所述散射部的内表面的弧形形状为球形弧面，弧面半径r通过如下公式计算得到：

其中，R为散射部外表面的球面半径，b为LED发光体的边长。

7.根据权利要求1所述的LED显示屏幕罩，其特征在于，所述LED显示屏幕罩由黑色或偏黑的材料制成。

8.一种LED显示屏，其特征在于，包括如权利要求1-7中任意一项所述的LED显示屏幕罩，以及包括屏体(1)，所述屏体(1)包括安装有多个LED发光体(11)的PCB电路板。

9.根据权利要求8所述的LED显示屏，其特征在于，所述LED显示屏幕罩通过直接涂覆于所述LED显示屏幕罩背面的涂胶而粘接至所述屏体(1)的表面上。

10.根据权利要求8所述的LED显示屏，其特征在于，所述LED显示屏幕罩在朝向所述屏体(1)的一侧上设置有至少一个固定销(215)，在所述屏体(1)的PCB电路板上设置有对应的销孔，所述LED显示屏幕罩通过所述固定销与所述销孔的配合而被连接至所述屏体(1)。