CN218728143U - 实心型导光组件及led显示屏 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于LED显示技术领域，提供了一种实心型导光组件及LED显示屏，所述实心型导光组件包括一实心导光体，所述实心导光体的外表面包括入光面、出光面以及连接在所述入光面和所述出光面之间的束光面；所述入光面用于供光束入射进实心导光体内部；所述束光面用于将所述光束中的至少部分光线约束在实心导光体的内部并向所述出光面所在的方向传播，以使所述至少部分光线从所述出光面出射；所述出光面的面积大于所述入光面的面积。该实心导光体对LED像素所发出的光束进行了扩束处理，可以将LED像素的点状发光面积扩大至整个像素变为面发光，解决了现有的LED显示屏图像刺眼和颗粒感的问题。

Description

实心型导光组件及LED显示屏

技术领域

本实用新型属于LED显示技术领域，尤其涉及一种实心型导光组件及LED显示屏。

背景技术

现有影院大多采用数字电影放映机进行电影放映，大多数数字放映机都采用美国德州仪器公司的DMD投影显示芯片。随着LED显示技术的发展，LED显示屏取代数字电影投影机用于影院电影放映已经成为可能。LED显示屏具有主动发光、亮度高、亮度可调范围大、屏幕亮度均匀性好，支持HDR(High Dynamic Range，高动态范围)，顺序对比度和帧内对比度远高于传统投影技术，因此LED显示技术有望成为下一代影院放映技术。

LED显示屏在进入影院播放具有正式版权的数字电影前，需要通过DCI(DigitalCinema Initiatives，数字电影联盟)测试。为了满足HDR及更高的帧内对比度，DCI要求LED电影屏的表面反射率不高于10％，考虑到LED发光面积小特点，有部分厂商把LED电影屏像素内非发光区域涂黑以降低表面反射率。但对于点间距稍大的LED电影屏，由于LED发光部分的发光强度高，非发光部分呈黑色，实际观影时会出现画面刺眼、画面颗粒感明显等问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题为如何将LED平面的点状发光导致的画面刺眼、画面颗粒感明显的问题。

为解决上述技术问题，第一方面，本实用新型提供了一种实心型导光组件，包括一实心导光体，所述实心导光体的外表面包括入光面、出光面以及连接在所述入光面和所述出光面之间的束光面；所述入光面用于供光束入射进实心导光体内部；所述束光面用于将所述光束中的至少部分光线约束在实心导光体的内部并向所述出光面所在的方向传播，以使所述至少部分光线从所述出光面出射；所述出光面的面积大于所述入光面的面积。

进一步地，所述入光面包括一个向所述出光面的方向凹陷的凹曲面，所述凹曲面的凹陷部位用于放置在点光源上，使点光源发出的所述光束通过所述凹曲面垂直入射进实心导光体内部。

进一步地，所述束光面的第一端所围成的曲线与所述入光面连接，所述束光面的第二端所围成的曲线与所述出光面连接；沿所述第一端到所述第二端方向上，所述实心导光体的横截面积逐渐增大。

进一步地，所述第一端所围成的曲线呈多边形或圆形，所述束光面靠近所述第一端的部分为倒置的多棱台或倒置的圆台的形状；所述第二端所围成的曲线和所述出光面均呈矩形；沿所述第一端到所述第二端的方向上，所述束光面从倒置的多棱台或倒置的圆台的形状渐变为所述第二端所具有的矩形。

进一步地，所述束光面与竖直方向的夹角使得在所述实心导光体内部传播的光线在到达所述束光面时被所述束光面全反射后从所述出光面出射。

进一步地，所述实心型导光组件还包括用于将从所述实心导光体漏出的光线吸收或再反射进入所述实心导光体的隔光网格；所述隔光网格包括底壁和自所述底壁延伸而出的侧壁，所述底壁与所述侧壁之间形成一空腔，所述实心导光体置于所述空腔中，所述侧壁的顶端不封闭以供所述出光面出光；所述底壁上设有一个通孔，所述通孔用于供发出所述光束的外部光源穿过。

进一步地，所述出光面的表面向出光的反方向凹陷。

进一步地，所述实心导光体为一体成型的透明结构体。

第二方面，本实用新型还提供了一种LED显示屏，包括若干LED像素单元和若干如第一方面所述的实心型导光组件，每个所述LED像素单元上罩设有所述实心型导光组件。

本实用新型所提供的实心型导光组件中包含有实心导光体，该实心导光体的出光面的面积大于入光面的面积，将光束从入光面搜集到实心导光体内部后，再对光束加以约束，使之向所述出光面所在的方向传播，以使所述至少部分光线从所述出光面出射，从而对LED像素所发出的光束进行了扩束处理，可以将LED像素的点状发光面积扩大至整个像素变为面发光，解决了现有的LED显示屏图像刺眼和颗粒感的问题。

附图说明

图1是本实用新型第一实施例提供的实心型导光组件的剖面示意图；

图2是本实用新型第一实施例提供的常见的LED像素发光强度(归一化)随角度的变化曲线图；

图3是本实用新型第一实施例提供的实心导光体的第一种示例性结构图；

图4是本实用新型第一实施例提供的实心导光体的第二种示例性结构图；

图5是本实用新型第一实施例提供的实心导光体的第三种示例性结构图；

图6是本实用新型第一实施例提供的底部为倒置的圆台形状的实心导光体中的光线路径图；

图7是本实用新型第一实施例提供的底部为倒置的四棱台形状的实心导光体中的光线路径图；

图8是本实用新型第一实施例提供的在实心导光体设置隔光网格的结构图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1示出了本实用新型第一实施例实施例提供的实心型导光组件用于将LED像素从点光源转换为面光源，如图1所示，每一个这种实心型导光组件用于对应罩设在一个LED像素上，目的是给LED像素所发出的光线进行二次配光。

图2示出了常见的LED像素发光强度(归一化)随角度的变化曲线，LED像素原本的发光特性基本符合朗伯发光体的特点，各方向均有光线出射，且基本遵循余弦定律，经过图1所示的实心型导光组件二次配光之后，可以解决LED屏图像刺眼和颗粒感问题。

实心型导光组件包括一用于罩设在LED像素上的实心导光体，该实心导光体用于将LED像素所发出的光束进行扩束，以扩大LED像素的出光面积。

参照图1，该实心型导光体的外表面包括入光面11、出光面13以及连接在入光面11和出光面13之间的束光面12。入光面11用于供光束入射进实心导光体内部；束光面12用于将所述光束中的至少部分光线约束在实心导光体的内部并向出光面13所在的方向传播，以使所述至少部分光线从出光面13出射。出光面13的面积大于入光面11的面积。

如图1所示，入光面11包括一个向出光面13的方向凹陷的凹曲面，凹曲面的凹陷部位用于放置在LED点光源上，使LED点光源发出的所述光束通过所述凹曲面垂直入射进实心导光体内部。凹曲面的尺寸略大于LED像素发光面的尺寸，且LED像素发出的光线基本都垂直入射向该凹曲面，因此该凹曲面能较容易地将大部分LED像素所发出的光线耦合进实心导光体的内部，达到搜集光线，减小光线发散角的目的。

被入光面11搜集的光线透过凹曲面后在实心导光体中继续传输，其中小角度的入射光线将直接到达出光面13，大角度的入射光线将在束光面12上发生反射或全反射进而到达出光面13。

在图1中，束光面12的第一端所围成的曲线与入光面11连接，束光面12的第二端所围成的曲线与出光面13连接。沿第一端到第二端的方向上，实心导光体的横截面积逐渐增大，也就是说，沿第一端到第二端这个方向上看，束光面12是倾斜设置的，通过设置束光面12与竖直方向的夹角，可以使得在实心导光体内部传播的光线在到达束光面12时有更多的光线被束光面12全反射后从出光面13出射，减少漏光，即从束光面12折射出去的光线。

在具体的形状设计上，第二端所围成的曲线和出光面13均呈矩形，便于图1所示的结构将LED点光源转换为矩形状的面光源。而第一端所围成的曲线可以是图3所示的圆形，束光面12靠近第一端的部分为倒置的圆台的形状，这样沿第一端到第二端的方向上，束光面12从倒置的多棱台或倒置的圆台的形状渐变为第二端所具有的矩形。

另外，第一端所围成的曲线也可以是多边形，束光面12靠近第一端的部分为倒置的多棱台的形状，如图4所示的倒置的四棱台、图5所示的导致的八棱台等，这样沿第一端到第二端的方向上，束光面12从倒置的多棱台形状渐变为第二端所具有的矩形。

图6为图3所示的底部为倒置的圆台形状的实心导光体中的光线路径，图7为图4所示的底部为倒置的四棱台形状的实心导光体中的光线路径，可以看出，几乎所有的光线在束光面12约束下都能从导光结构的上方出射。这是由于入光面11凹曲面的特定设计以及束光面12倾角的特定设计相结合后，使得进入到实心导光体内部的光线基本都在束光面12上以全反射形式到达实心导光体的出光面13，光能利用率很高。

上述实心导光体可以采用PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PC(聚碳酸酯)等材料注塑而制成的成型的透明结构体。

另外，出光面13的表面可以设计为平面状，也可以设计为凹陷状，具体向出光的反方向凹陷。这种凹陷设计可以便于在出光面13上粘贴一些表面粗糙的功能光学组件，例如可以粘贴表面具有凹凸结构的散射片，散射片的凹凸结构刚好与上述出光面13的凹陷设计相适配，不会影响粘贴后的平整性。

考虑到具体实施时，凹曲面在搜集光时会有少部分大角度的光线无法被搜集到实心导光体内部而产生漏光现象，并且束光面12也可能不会对光束中的所有光线都能做到全反射，难免也会有少部分光线折射到实心导光体之外也产生漏光现象，从而可能会使临近的LED像素之间形成光串扰。为解决此问题，参阅图1和图8，实心型导光组件还包括采用不透光材料制成的隔光网格14，隔光网格14用于将从实心导光体漏出的光线吸收或再反射进入实心导光体。从结构设计上，隔光网格14包括底壁141和自底壁141延伸而出的侧壁142，底壁141与侧壁142之间形成一空腔，所述实心导光体置于空腔中，侧壁142的顶端不封闭以供出光面13出光。底壁141上设有一个通孔143，通孔143用于供发出所述光束的外部光源(如LED点光源)穿过。

本实用新型第二实施例提供了一种LED显示屏，包括若干LED像素单元和若干如上文第一实施例中所述的实心型导光组件，具体可以在每个LED像素单元上都罩设一个实心型导光组件。

上述LED像素单元的发光面积较小，发出的光束接近于点光源，采用导光组件可以对光束进行扩束处理，呈现出面状光源的发光效果。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种实心型导光组件，其特征在于，包括一实心导光体，所述实心导光体的外表面包括入光面、出光面以及连接在所述入光面和所述出光面之间的束光面；

所述入光面用于供光束入射进实心导光体内部；

所述束光面用于将所述光束中的至少部分光线约束在实心导光体的内部并向所述出光面所在的方向传播，以使所述至少部分光线从所述出光面出射；

所述出光面的面积大于所述入光面的面积。

2.如权利要求1所述的实心型导光组件，其特征在于，所述入光面包括一个向所述出光面的方向凹陷的凹曲面，所述凹曲面的凹陷部位用于放置在点光源上，使点光源发出的所述光束通过所述凹曲面垂直入射进实心导光体内部。

3.如权利要求1或2所述的实心型导光组件，其特征在于，所述束光面的第一端所围成的曲线与所述入光面连接，所述束光面的第二端所围成的曲线与所述出光面连接；沿所述第一端到所述第二端方向上，所述实心导光体的横截面积逐渐增大。

4.如权利要求3所述的实心型导光组件，其特征在于，所述第一端所围成的曲线呈多边形或圆形，所述束光面靠近所述第一端的部分为倒置的多棱台或倒置的圆台的形状；

所述第二端所围成的曲线和所述出光面均呈矩形；

沿所述第一端到所述第二端的方向上，所述束光面从倒置的多棱台或倒置的圆台的形状渐变为所述第二端所具有的矩形。

5.如权利要求3所述的实心型导光组件，其特征在于，所述束光面与竖直方向的夹角使得在所述实心导光体内部传播的光线在到达所述束光面时被所述束光面全反射后从所述出光面出射。

6.如权利要求1所述的实心型导光组件，其特征在于，所述实心型导光组件还包括用于将从所述实心导光体漏出的光线吸收或再反射进入所述实心导光体的隔光网格；所述隔光网格包括底壁和自所述底壁延伸而出的侧壁，所述底壁与所述侧壁之间形成一空腔，所述实心导光体置于所述空腔中，所述侧壁的顶端不封闭以供所述出光面出光；

所述底壁上设有一个通孔，所述通孔用于供发出所述光束的外部光源穿过。

7.如权利要求1所述的实心型导光组件，其特征在于，所述出光面的表面向出光的反方向凹陷。

8.如权利要求1所述的实心型导光组件，其特征在于，所述实心导光体为一体成型的透明结构体。

9.一种LED显示屏，其特征在于，包括若干LED像素单元和若干如权利要求1-8任一项所述的实心型导光组件，每个所述LED像素单元上罩设有所述实心型导光组件。

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