CN104048222A

CN104048222A - 一种面光源封装led及其3d-led显示***

Info

Publication number: CN104048222A
Application number: CN201410321799.4A
Authority: CN
Inventors: 张永爱; 郭太良; 周雄图; 叶芸; 林锑杭; 林婷
Original assignee: Fuzhou University
Current assignee: Fuzhou University
Priority date: 2014-07-05
Filing date: 2014-07-05
Publication date: 2014-09-17
Anticipated expiration: 2034-07-05
Also published as: CN104048222B

Abstract

本发明涉及一种面光源封装LED及其3D-LED显示***。所述面光源封装LED，包括：一承载板，所述承载板上含有LED阴极及阳极接口；N个LED芯片，所述LED芯片的阴极及阳极分别连接所述承载板上的阴极及阳极接口；一障壁框，所述LED芯片位于所述障壁框内部；若干反射膜，所述反射膜设置于所述障壁框内壁上；以及填充于障壁框内的光学填充体，所述光学填充体面向观众的外表面还包括一层均光层，当LED工作时，观测者获得面状光源。本发明的目的在于提供一种面光源封装LED及其其3D-LED显示***，以将LED屏发光变均匀变柔和，并且解决黑矩阵，同时也解决3D-LED中的莫尔条纹等问题。

Description

一种面光源封装LED及其3D-LED显示***

技术领域

本发明涉及LED显示屏领域，特别是一种面光源封装LED及其3D-LED显示***。

背景技术

如图1为现有LED屏结构，我们可以看到LED像素点（001）之间存在黑矩阵（002），这样势必照成开口率小、光不柔和、点光源比较刺眼等问题。同时，当用于3D-LED是，由于存在的黑矩阵和光栅条纹之间的周期性排布会造成莫尔条纹，影响观看者的观看效果。

现有技术解决LED黑矩阵或者解决3D-LED莫尔条纹也存在着一些问题。如CN200710048223.5提供的无莫尔干扰条纹的裸眼立体显示装置及方法，其结构之一是通过散射屏与光栅式3D裸眼立体显示器配合来消除莫尔干扰条纹，其结构之后是通过在光栅表面镀增透膜的方式来消除莫尔干扰条纹，这两种方法虽然能过解决莫尔条纹，但是相邻之间的像素会发生串扰，即由于散射屏或增透膜的作用，隔壁像素的光会跑到本像素上而发生混光，对于2D显示而言带来的影响是画面变模糊，画质变差，对于3D-LED而言则会观测不到立体效果。同时其说明书中也未提出解决相邻像素之间的串扰问题及解决方法。

综上，现有LED屏存在黑矩阵，又由于LED像素为点发光，所以发光比较刺眼。同时，当应用于3D-LED立体显示***中时，黑矩阵与光栅狭缝会产生莫尔条纹影响观看效果。故而本发明主要解决的问题为将LED屏发光变均匀变柔和，并且解决黑矩阵，同时也解决3D-LED中的莫尔条纹等问题，以及针对若干其他专利所提的解决方法带来的串扰问题的一种改良和优化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种面光源封装LED及其3D-LED显示***，使得LED屏发光变均匀性以及柔和度，并通过减小LED黑矩阵，来解决3D-LED中由于黑矩阵与光栅干涉而产生的莫尔条纹问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种面光源封装LED，包括，一承载板，所述承载板上含有LED阴极及阳极接口；N个LED芯片，所述LED芯片的阴极及阳极分别连接所述承载板上的阴极及阳极接口；一障壁框，所述LED芯片位于所述障壁框内部；若干反射膜，所述反射膜设置于所述障壁框内壁上；以及填充于障壁框内的光学填充体，所述光学填充体面向观众的外表面还包括一层均光层，其中N为自然数，且N=1或N≥3。

在本发明一实施例中，所述均光层为所述光学填充体外表面处理化的光学结构；其中，所述处理化的光学结构包括：刻蚀处理以及磨砂处理所形成具有漫发射或散射特性的光学结构。

在本发明一实施例中，所述均光层为独立于所述光学填充体之外的光学材料，所述均光层设置于所述光学填充体之上；所述光学材料包括：聚合物散射层，荧光粉层或量子光学膜。

在本发明一实施例中，所述光学填充体由至少一层填充体组成。

在本发明一实施例中，所述N为3，且所述LED芯片包含红、绿、蓝三种单色LED芯片，用于彩色LED屏显示。

在本发明一实施例中，所述N为1，且所述LED芯片采用UV-LED芯片；所述均光层为单色荧光粉层，且所述单色荧光粉层的单色荧光粉包括：红光荧光粉、蓝光荧光粉和绿光荧光粉，分别用于将UV光转化为红、绿和蓝的单色光，并将UV-LED点光源转化成面光源。

在本发明一实施例中，所述N为1，且所述LED芯片采用蓝光LED芯片；所述均光层包括单色荧光粉层和光学结构均光层；所述单色荧光粉层的单色荧光粉包括：红光荧光粉和绿光荧光粉，分别用于将蓝光转化为红和绿的单色光；所述光学结构均光层包括：磨砂处理或刻蚀处理填充体外表面。

在本发明一实施例中，所述单色荧光粉层可替换为单色量子点光学膜。

在本发明一实施例中，所述面光源封装LED适用于整屏LED屏；所述障壁框为方形体或非方形体；所述障壁框为非方形体时，相邻所述障壁框之间设有用于散热、冷却的散热通道。

本发明还提供了一种采用如上述所述面光源封装LED的3D-LED显示***，包括一采用所述面光源封装LED的LED屏、一分光光栅和一电路驱动组件。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明利用均光层将LED点光源发散成面光源，使像素点更加柔和，也使得LED屏黑矩阵消除或减小；同时利用障壁对相邻的光源进行隔离，防止串扰；又由于LED屏黑矩阵的消除或减小，也解决了3D-LED显示***中的莫尔条纹问题，提高立体显示性能。

附图说明

图1为传统LED屏结构示意图。

图2为本发明第一实施例提供的一种面光源封装LED结构示意图。

图3为本发明第二实施例提供的一种面光源封装LED结构示意图。

图4为本发明第三实施例提供的一种面光源封装LED结构示意图。

图5为本发明第四实施例提供的一种面光源封装LED结构示意图。

图6为本发明第五实施例提供的一种基于狭缝光栅的无莫尔条纹的立体显示***。

图7为本发明第六实施例提供的一种基于柱面光栅的无莫尔条纹的立体显示***。

图中，001为LED像素点，002为黑矩阵，

011、021、031、041为承载板，

012、022、032为LED芯片，042、0420为蓝光LED芯片，

013、023、033、043为障壁框，

014、024、034、044为反射膜，

015、025、035、045为光学填充体，

0151为初级填充层，0152为次级填充层，

016、026、036、046为均光层，

0361为红光荧光粉层，0362为蓝光荧光粉层，0363为绿光荧光粉层，

017、037、047为散热通道，

0461为红光荧光粉层，0462为绿光荧光粉层，0463为漫反射光学结构，

51、61为电路驱动组件，52、62为LED屏，53为狭缝光栅，63为柱透镜光栅。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。

本发明提供一种面光源封装LED，包括，一承载板，所述承载板上含有LED阴极及阳极接口；N个LED芯片，所述LED芯片的阴极及阳极分别连接所述承载板上的阴极及阳极接口；一障壁框，所述LED芯片位于所述障壁框内部；若干反射膜，所述反射膜设置于所述障壁框内壁上；以及填充于障壁框内的光学填充体，所述光学填充体面向观众的外表面还包括一层均光层，当LED工作时，观测者获得面状光源；其中N为自然数，且N=1或N≥3。

同时本发明还提供一种采用如上述所述面光源封装LED的3D-LED显示***，包括一采用所述面光源封装LED的LED屏、一分光光栅和电路驱动组件；所述分光光栅包括狭缝光栅和柱透镜光栅；所述面光源封装LED的LED屏黑矩阵小，用于立体显示中可有效减轻莫尔条纹。

以下为本发明的具体实施例。

第一实施例

如图2，在本发明第一实施例中提供一种面光源封装LED，包括：

一承载板（011），所述承载板（011）上含有LED阴极及阳极接口；

N个LED芯片（012），所述LED芯片（012）的阴极及阳极分别连接所述承载板（011）上的阴极及阳极接口；

一障壁框（013），所述LED芯片（012）位于所述障壁框（013）内部；

若干反射膜（014），所述反射膜（014）设置于所述障壁框（013）内壁上；

以及填充于障壁框（013）内（除去反射膜（014）区域）的光学填充体（015），所述光学填充体（015）面向观众的外表面还包括一层均光层（016），当LED工作时，观测者获得面状光源；

进一步而言，本发明提供的一种面光源封装LED其均光层（016）可以为所述光学填充体外表面处理化的光学结构；可以为刻蚀处理或磨砂处理所形成具有漫发射或散射特性的光学结构；在本实施例中优选漫反射光学结构，如图2所示；

再进一步而言，本发明提供的一种面光源封装LED，所述的光学填充体（015）可以为一层、两层或多层组成，如本实施例采用两层填充方式，初级填充层（0151）在靠近LED芯片处，次级填充层（0152）设置于所述初级填充层（0151）之上，初级填充层（0151）用于封装固定LED芯片（012），同时也方便次级填充层（0152）的填充；

再进一步而言，本发明提供的一种面光源封装LED，其LED芯片（012）可以为单芯片或多芯片，可以为单色LED，也可以为多色LED，如红绿蓝三基色。在本实施例中优选包含红、绿、蓝三基色的LED芯片，用于彩色LED屏显示；

值得一提的是，本发明提供的一种面光源封装LED，可用于整屏LED屏；所述障壁框（014）为方形体或非方形体；所述障壁框（014）为非方形体时，相邻所述障壁框（014）之间设有用于散热、冷却的散热通道（017）；如图2，在本实施例中优选锥型障壁框（014），对应相邻LED像素点之间包含散热通道（017）。

第二实施例

如图3所示，在本发明第二实施例中提供一种面光源封装LED，包括：

一承载板（021），所述承载板（021）上含有LED阴极及阳极接口；

N个LED芯片（022），所述LED芯片（022）的阴极及阳极分别连接所述承载板（021）上的阴极及阳极接口；

一障壁框（023），所述LED芯片（022）位于所述障壁框（023）内部；

若干反射膜（024），所述反射膜（024）设置于所述障壁框（023）内壁上；

以及填充于障壁框（023）内（除去反射膜（024）区域）的光学填充体（025），所述光学填充体（025）面向观众的外表面还包括一层均光层（026），当LED工作时，观测者获得面状光源；

进一步而言，本发明提供的一种面光源封装LED，其所述均光层（026）为独立于所述光学填充体（025）之外的光学材料，所述均光层（026）设置于所述光学填充体（025）之上，所述光学材料包括：聚合物散射层，荧光粉层或量子光学膜；在本实施例中优选聚合物散射层，如图3。

更进一步而言，本发明提供的一种面光源封装LED，其所述光学填充体（025）可以为一层、两层或多层填充体组成；为节约成产成本，本实施例优选填充体一次性注入的单层填充层；

再进一步而言，本发明提供的一种面光源封装LED，其LED芯片可以为单芯片或多芯片，可以为单色LED，也可以为多色LED，如红绿蓝三基色。为节约成产成本，在本实施例中优选单色红光LED芯片。

本实施例用于小屏低端产品，考虑到生产成本，故而不设散热通道。

第三实施例

如图4所示，在发明第三实施例中提供一种面光源封装LED，包括：

一承载板（031），所述承载板（031）上含有LED阴极及阳极接口；

N个LED芯片（032），所述LED芯片（032）的阴极及阳极分别连接所述承载板上的阴极及阳极接口；

一障壁框（033），所述LED芯片（032）位于所述障壁框（033）内部；

若干反射膜（034），所述反射膜（034）设置于所述障壁框（033）内壁上；

以及填充于障壁框（033）内（除去反射膜（034）区域）的光学填充体（035），所述光学填充体（035）面向观众的外表面还包括一层均光层（036），当LED工作时，观测者获得面状光源；

进一步而言，在本实施例中，所述均光层（036）为独立于所述光学填充体（035）之外的光学材料制作而成，所述均光层（036）设置于光学填充体（035）之上，所述均光层（036）材料可以为荧光粉或量子光学膜，在本实施例中优选荧光粉；

如图4所示，再进一步而言，所述LED芯片（032）采用UV-LED芯片，所述均光层（036）包含多组单色荧光粉层，分别为红光荧光粉层（0361）、绿光荧光粉层（0362）和蓝光荧光粉层（0363），即图中所示，三个子像素从左到右分别为红绿蓝像素。所述单色荧光粉层作用一在于分别将UV光转化为红、绿和蓝的单色光，作用二在于将UV-LED点光源转化成面光源。

更进一步而言，本发明提供的一种面光源封装LED，其所述光学填充体（035）可以为一层、两层或多层填充体组成；为节约成产成本，本实施例优选填充体一次性注入的单层填充层；

值得一提的是，本发明提供的一种面光源封装LED，可用于整屏LED屏；所述障壁框（033）为方形体或非方形体；所述障壁框（033）为非方形体，相邻所述障壁框（033）之间设有用于散热、冷却的散热通道（037）；如图3，在本实施例中优选梯形障壁框。

第四实施例

如图5所示，本发明第四实施例提供的一种面光源封装LED，是将UV-LED芯片改成蓝光LED芯片（042）及（0420），对应蓝光LED子像素则不需要添加荧光粉层，取而代之的是如实施例一中提供设置于光学填充体（045）外表面的漫反射光学结构（0463）；在本实施例中，蓝光是采用对光学填充体（045）的外表面进行磨砂化出来产生漫反射光学结构（0463）；而对应的红、绿LED子像素则采用蓝光LED芯片产生的蓝光分别激发红光荧光粉层（0461）、绿光荧光粉层（0462）所得的。

如图5所示，本实施例提供的一种红、绿LED子像素的面光源封装LED如下所述，包含：一承载板（041），设置于承载板上的蓝光LED芯片（042），在蓝光LED芯片四周设置一锥形障壁框（043），设置于障壁框内壁的反射膜（044），填充于障壁框（043）内（除去反射膜（044）区域）的光学填充体（045），以及设置于所述光学填充体外（045）表面的一层红光荧光粉层（0461）以及绿光荧光粉层（0462），当LED工作时，蓝光LED芯片（042）激活红光荧光粉层（0461）或绿光荧光粉层（0462）并使其发出红光或绿光。

而在本实施例中提供的一种蓝光LED子像素的面光源封装LED结构如下所述，包含：一承载板（041），设置于承载板上的蓝光LED芯片（0420），在蓝光LED芯片（0420）四周设置一锥形障壁框（043），设置于障壁框内壁的反射膜（044），填充于障壁框（043）内（除去反射膜（044）区域）的光学填充体（045），光学填充体（045）面向观众的外表面经过磨砂或刻蚀形成漫发射光学结构（0463），在本实施例中优选磨砂化处理。当LED工作时，蓝光LED（0420）点光源经过光学填充体（045）的磨砂表面形成面光源蓝光LED。

在实施例三以及四是采用UV-LED芯片或者蓝光LED芯片激活单色荧光粉层获得三基色光，而在实际应该中也可以采用量子点光学膜代替荧光粉层，这里不再进行赘述。

至此本发明提供关于一种面光源封装LED实施例介绍完毕。

本发明还提供一种采用上述实施例一至四所述面光源封装LED的无莫尔条纹3D-LED立体显示***，包括一采用面光源封装LED的LED屏、一分光光栅和电路驱动组件，所述分光光栅包括狭缝光栅、柱透镜光栅、液晶透镜、液晶光阀和振动光栅；所述面光源封装LED的LED屏黑矩阵小，用于立体显示中可有效减轻莫尔条纹。

如图6是本发明提供的一种无莫尔条纹的3D-LED显示***，包含：

一面光源封装LED的LED屏（52），

一狭缝光栅（53），

以及电路驱动组件（51）；

如图6为本发明提供的一种无莫尔条纹的3D-LED显示器，由三角形相似关系，可得

其中，G_t为光栅透光区域长度，G_z为光栅遮光区域长度，G为光栅节距，W_p为2D像素间距，L为观看距离，d为光栅与2D屏幕距离，K为视点数（待分光图案所包含的子图数），Q为人眼瞳孔间距。

联立方程组，可得光栅透光区域G_t、长度、光栅节距G、光栅与2D屏幕距离d为：

在本实施例中，LED显示屏上的像素单元透过狭缝光栅，左图像的LED像素入射到观测者的左眼，右图像的LED像素入射到观测者的右眼，观测着大脑合成立体显示画面。具体立体显示***的参数可以根据上述公式计算得出。

如图7是本发明提供的一种无莫尔条纹的3D-LED显示***，包含：

一面光源封装LED的LED屏（62），

一柱透镜光栅（63）；

以及电路驱动组件（61）。

如图7所示，为本实施例中柱透镜立体显示***结构原理图，由光学知识可得：

柱透镜曲率半径r为

柱透镜节距p为

柱透镜厚度d为

其中，p为2D像素节距，L为观看距离，n为柱透镜折射率，Q为相邻视点间距，K为3D视点数，D为柱透镜光栅与2D显示屏距离，W_p为2D像素间距。

在本实施例中，LED显示屏上的像素单元透过柱透镜分光光栅，左图像的LED像素入射到观测者的左眼，右图像的LED像素入射到观测者的右眼，观测着大脑合成立体显示画面。具体立体显示***的参数可以根据上述公式计算得出。

在第五及第六实施例中，有所用的LED显示屏不存在黑矩阵或者只存在很小的黑矩阵，莫尔条纹也消除或减小了，观测者获得更好的视觉效果。

上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种面光源封装LED，其特征在于：包括，

一承载板，所述承载板上含有LED阴极及阳极接口；

N个LED芯片，所述LED芯片的阴极及阳极分别连接所述承载板上的阴极及阳极接口；

一障壁框，所述LED芯片位于所述障壁框内部；

若干反射膜，所述反射膜设置于所述障壁框内壁上；

以及填充于障壁框内的光学填充体，所述光学填充体面向观众的外表面还包括一层均光层，其中N为自然数，且N=1或N≥3。

2.根据权利要求1所述一种面光源封装LED，其特征在于：所述均光层为所述光学填充体外表面处理化的光学结构；其中，所述处理化的光学结构包括：刻蚀处理以及磨砂处理所形成具有漫发射或散射特性的光学结构。

3.根据权利要求1所述一种面光源封装LED，其特征在于：所述均光层为独立于所述光学填充体之外的光学材料，所述均光层设置于所述光学填充体之上；所述光学材料包括：聚合物散射层，荧光粉层或量子光学膜。

4.根据权利要求1所述一种面光源封装LED，其特征在于：所述光学填充体由至少一层填充体组成。

5.根据权利要求1所述一种面光源封装LED，其特征在于：所述N为3，且所述LED芯片包含红、绿、蓝三种单色LED芯片，用于彩色LED屏显示。

6.根据权利要求1所述一种面光源封装LED，其特征在于：所述N为1，且所述LED芯片采用UV-LED芯片；所述均光层为单色荧光粉层，且所述单色荧光粉层的单色荧光粉包括：红光荧光粉、蓝光荧光粉和绿光荧光粉，分别用于将UV光转化为红、绿和蓝的单色光，并将UV-LED点光源转化成面光源。

7.根据权利要求1所述一种面光源封装LED，其特征在于：所述N为1，且所述LED芯片采用蓝光LED芯片；所述均光层包括单色荧光粉层和光学结构均光层；所述单色荧光粉层的单色荧光粉包括：红光荧光粉和绿光荧光粉，分别用于将蓝光转化为红和绿的单色光；所述光学结构均光层包括：磨砂处理或刻蚀处理填充体外表面。

8.根据权利6或7所述一种面光源封装LED，其特征在于：所述单色荧光粉层可替换为单色量子点光学膜。

9.根据权利要求1所述一种面光源封装LED，其特征在于：所述面光源封装LED适用于整屏LED屏；所述障壁框为方形体或非方形体；所述障壁框为非方形体时，相邻所述障壁框之间设有用于散热、冷却的散热通道。

10.一种采用如权利要求1所述面光源封装LED的3D-LED显示***，其特征在于：包括一采用所述面光源封装LED的LED屏、一分光光栅和一电路驱动组件。