CN110349510A - 一种用于led显示屏幕的幕罩 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于LED显示屏幕的幕罩模块，该幕罩模块包括：骨架结构，骨架结构包括多个带状件并且形成多个网格，带状件由不透光的材料制成；多个填充物，多个填充物由骨架结构划分，每个填充物与相应的网格对应并且被接收在该相应的网格中，填充物的面向LED灯或LED芯片的表面形成为朝向LED灯或LED芯片的凸起表面，多个填充物的远离LED灯或LED芯片的表面共同形成幕罩模块的大致平坦的前表面。本发明还涉及包括幕罩模块的LED显示屏幕，以及用于制造幕罩模块的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于LED显示屏幕的幕罩结构，以及涉及安装有该幕罩结构的LED显示屏幕。
背景技术
LED显示屏幕是由多个LED构成，以用于显示文字、图像、视频等信息的设备。由于LED工作电压较低，能够发出可调节的光，并且其本身耐冲击并且寿命长，因此被广泛地使用。
LED显示屏幕通常包括安装有LED的线路板，以及罩设在LED上方的幕罩结构，用以保护LED免受外界环境中水汽、污物的污染或干扰。但是，现有的LED显示屏幕仍然存在一定的缺陷：单个LED像素作为点光源，发出的光线通常比较刺目，用户的观感体验可能较差；相邻LED像素的光可能相互干扰，导致画面模糊；LED像素间距较大，难以提高LED显示屏的分辨率。
因此，存在对于一种能够提供柔和清楚的光线、且能够实现较高分辨率的LED显示屏幕的需求。
呈现上述信息作为背景信息仅是为了帮助理解本发明。至于上述任何信息是否可能适于作为关于本发明的现有技术，没有做出决定，没有做出断言。
发明内容
本发明涉及一种用于LED显示屏幕的幕罩模块，该幕罩模块包括：骨架结构，骨架结构包括多个带状件并且形成多个网格，带状件由不透光的材料制成；多个填充物，多个填充物由骨架结构划分，每个填充物与相应的网格对应并且被接收在该相应的网格中，填充物的面向LED灯或LED芯片的表面形成为朝向LED灯或LED芯片的凸起表面，多个填充物的远离LED灯或LED芯片的表面共同形成幕罩模块的大致平坦的前表面。
在一个优选的实施例中，带状件由薄的金属片材制成，带状件的厚度小于0.2mm，并且带状件沿高度方向延伸超过凸起表面的最远离前表面的点一段距离。
在一个优选的实施例中，带状件的厚度约为0.1mm。
在一个优选的实施例中，骨架结构包括多个横向延伸的带状件和多个纵向延伸的带状件，带状件包括多个凹口、以用于接收相对于该带状件横向延伸的另一带状件，多个凹口将带状件划分为与LED像素单元对应的区段，使得多个凹口的相邻凹口之间的间距对应于LED像素单元的周期。
在一个优选的实施例中，凹口的深度为带状件的高度的约50％，和/或，凹口的宽度等于或略小于接收在凹口中的另一带状件的厚度。
在一个优选的实施例中，横向延伸的带状件和纵向延伸的带状件的结构完全相同。
在一个优选的实施例中，带状件上设置有多个孔，多个孔沿着带状件的长度方向、在与LED像素单元对应的区段上上下交错布置，并且多个孔距带状件的沿长度方向的中心轴线的距离大致相同。
在一个优选的实施例中，填充物由填充物材料制成，填充物材料延伸穿过至少一个孔，以将填充物固定至骨架结构。
在一个优选的实施例中，填充物由填充物材料制成，填充物材料具有大于或等于90％的雾度。
在一个优选的实施例中，填充物由填充物材料制成，填充物材料具有20％到40％之间的透光率。
在一个优选的实施例中，填充物由聚碳酸酯或添加色母的紫外线固化胶制成。
在一个优选的实施例中，前表面高于骨架结构的最上端约0.5mm的距离。
在一个优选的实施例中，填充物的凸起表面为正球形、椭球形、抛物面形、双曲线形、任意形状的弯曲拱起、梯形、其他规则或不规则的多边形中的任意一种。
在一个优选的实施例中，填充物的材料的折射率大于空气的折射率，并且填充物用作会聚透镜，使得投射到填充物的凸起表面上的所有光线都被限制在对应的LED像素单元内。
在一个优选的实施例中，幕罩模块还包括附接在幕罩模块的两个相邻侧上的边缘带状件。
本发明还涉及一种LED显示屏幕，该LED显示屏幕包括前文任一实施例所述的幕罩模块；以及基板，基板上安装有呈阵列布置的多个LED灯或LED芯片，并且每个网格接收对应的LED灯或LED芯片，形成对应的LED像素单元，骨架结构的下端直接附接至基板的上表面，并且填充物的面向LED灯或LED芯片的凸起表面距离LED灯或LED芯片一段距离。
本发明还涉及一种LED显示屏幕，该LED显示屏幕包括前文任一实施例所述的幕罩模块；基座，基座用于接收并固定幕罩模块；以及基板，基板上安装有呈阵列布置的多个LED灯或LED芯片，基座固定至基板的上表面，并且幕罩模块的填充物的面向LED灯或LED芯片的凸起表面距离LED灯或LED芯片一段距离。
在一个优选的实施例中，基座形成为网格状、并且布置为与幕罩模块的网格的阵列布置一致，基座的每个网格与幕罩模块的每个网格相对应、并用于接收相应的LED灯或LED芯片，以形成对应的LED像素单元，基座由多个横向凸缘和纵向凸缘构成，并且在横向凸缘和纵向凸缘的远离基板的表面上形成有凹槽，用于接收带状件，基座的下端直接附接至基板的上表面。
在一个优选的实施例中，在基座的最外侧边缘处的凸缘处形成有台阶。
本发明还涉及一种制造如前文任一实施例所述的幕罩模块的方法，包括以下步骤：将多个横向延伸的带状件和多个纵向延伸的带状件交叉组装构成骨架结构；将填充物材料以液态初始地结合至骨架结构，并且随后固化成型，使得填充物材料固定至骨架结构；以及在幕罩模块的相邻两侧分别附接边缘带状件。
本发明还涉及一种制造如前文的实施例所述的LED显示屏幕的方法，包括以下步骤：将多个横向延伸的带状件和多个纵向延伸的带状件交叉组装构成骨架结构；将填充物材料以液态初始地结合至骨架结构，并且随后固化成型，使得填充物材料固定至骨架结构；在幕罩模块的相邻两侧分别附接边缘带状件；以及将幕罩模块的骨架结构的下端直接附接至其上安装有呈阵列布置的多个LED灯或LED芯片的基板的上表面。
本发明还涉及一种制造如前文的实施例所述的LED显示屏幕的方法，包括以下步骤：将多个横向延伸的带状件和多个纵向延伸的带状件交叉组装构成骨架结构；将填充物材料以液态初始地结合至骨架结构，并且随后固化成型，使得填充物材料固定至骨架结构；在幕罩模块的相邻两侧分别附接边缘带状件；将幕罩模块的骨架结构固定至基座；以及将基座固定至其上安装有呈阵列布置的多个LED灯或LED芯片的基板的上表面。
本发明还涉及一种制造如前文的实施例所述的LED显示屏幕的方法，包括以下步骤：将多个横向延伸的带状件和多个纵向延伸的带状件交叉组装构成骨架结构；将填充物材料以液态初始地结合至骨架结构，并且随后固化成型，使得填充物材料固定至骨架结构；在幕罩模块的相邻两侧分别附接边缘带状件；将基座固定至其上安装有呈阵列布置的多个LED灯或LED芯片的基板的上表面；以及将幕罩模块的骨架结构固定至基座。
附图说明
图1示出了单个幕罩模块100的、从后表面看的透视图。
图2示出了单个带状件120的正视图。
图3示出了多个带状件120组装成网格状的骨架结构130的透视图。
图4示出了将幕罩模块100安装至基板200形成的组装的LED显示屏幕的一个模块单元300。
图5示出了图4的模块单元100的正视图的一部分。
图6示出了沿LED像素单元的中心轴线剖开的截面图，并且具体地示出了其光路图。
图7示出了根据另一实施例的LED像素单元内的光路图。
图8和图9示出了根据本发明的另一实施例的LED显示屏幕及其幕罩模块。
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。
具体实施方式
参考附图提供以下描述，以助于对权利要求所限定的本发明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发明的范围的情况下，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。
对本领域技术人员显而易见的是，提供对本发明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发明。
贯穿本申请文件的说明书和权利要求，词语“包括”和“包含”以及词语的变型，例如“包括有”和“包含有”意味着“包括但不限于”，而不意在(且不会)排除其他部件、特征或步骤。
结合本发明的特定的方面、实施例或示例所描述的特征、部件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。在本发明中所使用的表述“包含”和/或“可以包含”意在表示相对应的功能、操作或元件的存在，而非意在限制一个或多个功能、操作和/或元件的存在。此外，在本发明中，术语“包含”和/或“具有”意在表示申请文件中公开的特性、数量、操作、元件和部件，或它们的组合的存在。因此，术语“包含”和/或“具有”应当被理解为，存在一个或多个其他特性、数量、操作、元件和部件、或它们的组合的额外的可能性。
在本发明中，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1”、“第2”、“第一”和“第二”的表述来描述本发明的各个元件，但它们并未意于限定相对应的元件。例如，上述表述并未旨在限定相对应元件的顺序或重要性。上述表述仅用于将一个部件和另一个部件区分开。
当元件被提到为“连接”或“耦合”至另一元件时，这可以意味着其直接连接或耦合至其他元件，但应当理解的是，可能存在中间元件。可替代地，当元件被提到为“直接连接”或“直接耦合”另一元件时，应当理解的是，该两个元件之间不存在中间元件。
文中提到的“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
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。
下文讨论的图1至图9，以及在本专利文件中用于描述本发明的原理的各种实施例仅是用来说明，而不应当以被视为以任何方式限制本发明的范围。本领域技术人员将理解的是，本发明的原理可以实施在任何合适地布置的LED显示屏幕中。用于描述各种实施例的术语是示范性的。应当理解的是，提供这些仅是为了帮助理解本说明书，且它们的使用和定义不以任何方式限制本发明的范围。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。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。
图1示出了单个幕罩模块100的、从后表面看的透视图。为了更清楚地示出幕罩模块100的结构，以及凸起的填充物140的结构，图1的透视图从该幕罩模块100的后表面示出了其总体结构。
幕罩模块100用于设在LED灯或LED芯片上方，用于保护LED免受外界环境或污物的污染或干扰。在根据本发明的实施例中，幕罩模块100还适当地调节从LED发出的光，以实现更优的显示效果。在根据本发明的LED显示屏幕的完全组装结构(图4中示出了部分截面图)中，幕罩模块100翻转并罩设于安装有LED灯或LED芯片的LED线路板上，并且每个LED像素单元(即对应于每个LED灯或LED芯片)对应于由带状件120分隔开的相应的填充物140。
图2示出了单个带状件120的正视图。图3示出了多个带状件120组装成网格状的骨架结构130的透视图。骨架结构130由若干带状件120交叉组装构成，其中形成的每个网格131对应于单个LED像素单元。
带状件120可由任何不透光的材料构成，例如不透明塑料或者金属材料，用于对相邻LED像素单元间实现光隔离。在优选的实施例中，带状件120由金属材料(例如铜、钢等)构成，以易于通过冲压成型或者其他常见的机械加工手段容易地制造，并且同时保证良好的隔光性和足够的结构刚度。采用金属材料制造带状件120可以实现较优的机械稳定性和对恶劣环境的耐受性，使得该幕罩模块以及应用其的LED显示屏幕能够在多种环境下良好工作，提高其使用寿命。
带状件120的厚度(即沿着图2中垂直于纸面的方向的厚度)较薄，优选地小于0.2mm，更优选地选取为约0.1mm甚至更薄。带状件120的较薄的厚度可以实现相邻LED像素显示较窄的间隙，以提高像素填充系数，例如可以实现LED灯或LED芯片的间距小于0.2mm的应用。带状件120上设置有多个凹口121，相邻凹口121之间的间距对应于LED像素的周期，其中相邻凹口121之间的距离是通过测量两个相邻凹口的中心线之间的距离得到的。凹口121的宽度W1对应于与其组装在一起的另一带状件120的厚度，以适于将另一带状件120接收在其中。优选地，凹口121的宽度W1等于或略小于另一带状件120的厚度，以通过过盈配合将另一带状件120保持在位。凹口121的深度D1为带状件整体高度的约50％，使得当带状件120与另一带状件组装在一起时，形成高度基本一致的框架结构。
带状件120上设置有多个孔122。在根据本发明的一个优选实施例中，该多个孔122沿着带状件120的长度方向(图2中的水平方向)，在对应于形成多个网格131的区段上上下交错布置。例如，在图2中示出的实施例中，带状件120包括8个区段，对应于8个LED像素单元(即对应于8个LED周期)，该8个区段分别具有孔122-1、122-2、122-3、122-4、122-5、122-6、122-7、122-8，孔122-1、122-3、122-5、122-7布置在相应区段的上半部，并且孔122-2、122-4、122-6、122-8布置在相应区段的下半部，使得相邻区段具有的孔上下交错布置。优选地，孔122-1、122-3、122-5、122-7和孔122-2、122-4、122-6、122-8离带状件120的中心轴线123的距离大致相同，使得当多个带状件120组装成骨架结构130时，所有的孔122处于大致相同的高度上。
进一步地参考图3，示出了多个带状件120组装形成的骨架结构130的透视图。如图3中附图标记所指示的，该骨架结构130包括7个横向延伸的带状件120A和7个竖向延伸的带状件120B，从而形成了8×8＝64个网格131，即对应于8×8＝64个LED像素单元。在图3中示出的实施例中，横向延伸的带状件120A和竖向延伸的带状120B是相同的部件，并且其结构和图2中示出的带状件120相同。
在图3中示出的一个可选的实施例中，横向延伸的带状件120A布置为与图2中示出的带状件120的方向相同，即凹口121A位于该带状件120A的上半部，而纵向延伸的带状件120B则布置为将图2中示出的带状件逆时针旋转180°，使得凹口121位于该带状件120B的下半部。在将多个带状件120A、120B组装在一起时，带状件120A的凹口121A与带状件120B的相应凹口121B对准并插接在一起，使得凹口121A和121B分别接收另一带状件凹口下部的实心部分。如前文所述，凹口121A、121B的宽度等于或略小于带状件120B、120A的厚度，使得凹口下部的实心部分被紧密地配合在另一带状件的凹口中，实现多个带状件的牢固组装。
由于带状件的多个区段上的孔122-1到122-8上下交错布置，使得在将多个横向延伸、正向布置的带状件120A和竖向延伸、反转布置的带状件120B安装在一起时，在靠近骨架结构130上部的位置(即设置填充物140的位置)处具有足够的孔122用于固定和定位填充物140(图3)，而无论带状件120A、120B的延伸方向。
具体来说，填充物材料通常通过熔融或其他方式液化后结合到骨架结构130，并且然后通过例如注塑成型等方式而固化成型，从而模制至骨架结构130，以与其形成为整体结构。在填充物材料凝固成型之前，相邻网格131(图3)中的液态或熔融的填充物材料通过孔122流体连通，从而在填充物材料固化成型之后，对应于该幕罩模块100的所有网格的填充物140通过穿过孔122的填充物材料而固定至金属骨架。这样，能够将填充物140相对于骨架结构130牢固且适当地定位。特别地，即使填充物140与骨架结构130或金属带120之间的附着性能由于工艺或环境的影响而达不到预期的要求，也不会影响填充物140相对于骨架结构130的位置固定。
另外，由于对应于该幕罩模块100的所有网格的填充物140通过穿过孔122的填充物材料而连结成整体，进一步提高了填充物140的整体结构稳定性。
将带状件120沿长度方向在对应于LED像素单元的多个区段上上下交错设置孔122-1至122-8，使得带状件120可以同时用作横向延伸的带状件120A与竖向延伸的带状件120B。由于带状件120A和120B的结构相同，可以采用单个模具生产带状件120A和120B，从而简化了工艺步骤，并且降低了制造成本。交错布置的孔布置使得，存在足够的孔用于固定填充物140相对于骨架结构130的位置，同时不会过多地降低带状件120的强度。当然，基于图2公开的结构，本领域技术人员也能够容易地想到多个孔122的其他布置方式，例如设置更多或更少的孔122(例如在带状件120的每个区段的上下半部均设置孔，或者仅在第1、3、5、7区段上上下交错设置孔)。
尽管在图2-3中示出的实施例中，带状件120包括8个区段，对应于8个LED像素单元(即对应于8个LED周期)，但是本领域技术人员应当理解的是，图2和图3示出的实施例仅仅是示意性的，而非限制性的，因此带状件的长度或者其横跨的像素单元的数量是本领域技术人员可以根据具体的应用而灵活选择的。在优选的实施例中，带状件120对应的LED像素单元的数量为6到10个，更优选地为8个(如附图2-3示意性示出的)。特别地，若带状件对应的LED像素单元的数量较大(例如大于10)，会导致多个带状件组装形成骨架结构时装配困难，骨架结构扭曲变形的风险提高，对工艺精度要求较高，从而可能导致废品率升高或是成本提高；若带状件对应的LED像素单元的数量较小(例如小于6个)，则会导致罩设于单块LED平面上所需的幕罩模块的数量过多，从而导致安装过程繁琐。另一方面，将带状件对应的LED像素单元的数量设计为8也是用于更好地适配现有的LED显示屏幕分辨率标准。
返回参考图1，示出了将填充物140结合到骨架结构130后的示意图。特别地，图1示出了幕罩模块100的后表面，以更好地示出填充物140的形状。如前文所述，填充物140由填充物材料形成，该填充物材料首先以液态形式结合至骨架结构130，然后通过冷却或紫外线照射等方式而固化成型，从而与骨架结构130形成整体结构。在填充物材料固化成型之后，在该整体结构的相邻外侧分别附接(例如胶粘，或通过其他方式附接)带状件120，构成幕罩模块100。比较图1和图3的视图，图1中的幕罩模块100相比于图3中的骨架结构在左上和右上两侧分别附接了边缘带状件120’和120”，构成幕罩模块100。边缘带状件120’、120”可以与带状件120具有相同的结构，也可以形成为不包括凹口和/或孔的平面板结构。
LED显示屏幕通常包括多个LED像素单元(例如64×64个像素单元)，并且其上罩设有多个幕罩模块100(例如(64×64)÷(8×8)＝8×8个幕罩模块)。在将多个幕罩模块100罩设于较大的LED显示屏幕时，附接的带状件120’和带状件120”可将与幕罩模块最外侧的填充物140对应的LED像素单元和与相邻的另一幕罩模块的最外侧的填充物140对应的LED像素单元分隔开，而无需单独设置另外的分隔件。在将多个幕罩模块100安装于较大的LED显示屏幕后，可选地在由多个幕罩模块100组合而成的幕罩(未示出)的未被带状件120、120’、120”遮挡的一侧上(例如，幕罩模块100按照图1的布置方式沿横向和竖向方向延伸布置，则未被遮挡的一侧为左下侧和右下侧)附接(例如胶粘，或以其他方式附接)额外带状件，以实现在LED显示屏幕的所有边缘处的LED灯或LED芯片的良好的出光效果。该额外带状件可以与带状件120具有相同的结构，也可以形成为不包括凹口和/或孔的平面板结构。
填充物材料通常具有较高的雾度，使得LED灯或LED芯片发出的光线在相应的填充物140中经受强散射而呈现云雾状的视觉效果。更优选地，填充物材料的雾度大于或等于90％，使得LED发出的光线在填充物140中近乎均匀地分散，使得在单个LED像素单元中、由相应的LED发出的光在相应网格131中的填充物140中充分混合，并均匀扩散至该整个LED像素单元的像素表面，从而实现从幕罩模块100的外表面观察时、单个LED像素呈现基本均匀的光强。
填充物材料还具有低透光率，一方面使屏幕具有较高的对比度，另一方面使得LED灯或LED芯片发出的较强的光线衰减为较为柔和的光强，从而人眼观察感受更为舒适。例如对人眼有害的蓝光，使得经由幕罩结构射出的光线不会使人眼感到过度疲劳。在优选的实施例中，散射填充物的透光率可以在20％到40％之间。
填充物材料可以选择满足前述雾度和透光率，并且能够以液态方式结合至骨架结构、然后通过特定工艺凝固成型的任意材料。在可选的实施例中，填充物材料可以选择聚碳酸酯(PC)，其可以通过加热熔融结合至骨架结构，然后通过冷却而凝固成型，以形成具有特定结构的填充物以及从而形成一体的幕罩模块；或者，填充物材料还可以选择紫外线固化胶(UV胶)，其添加有色母，以实现对不同波长的光的不同的衰减率，UV胶初始为液态，在结合至骨架结构后，通过紫外线照射而凝固成型，以形成具有特定结构的填充物以及从而形成一体的幕罩模块。
图1中凝固成型的填充物的下表面141形成幕罩模块100的前表面141，即远离LED灯或LED芯片的表面。该前表面141形成为平坦的表面，并且高于骨架结构的最上端一定距离h，以弥补骨架结构100加工或组装过程中的误差而可能造成的不平整。(这里的“上”、“下”等方位名词以幕罩模块100在LED显示屏幕的最终安装位置作为基准，与图1中示出的方位存在差异)。该前表面形成为大致平坦的表面，使得其上可以容易地安装其他电子器件或装置，例如，传感器装置，触控装置等，使得罩设有该幕罩模块100的LED显示屏能够容易地和其他控制装置相兼容，或是容易地应用到其他智能显示***中。图1中用虚线142标出了骨架结构最上端(即最远离LED等的端部)形成的大致平面位置。高度h可以根据具体的应用而灵活地选择，优选地约为0.5mm的高度。
填充物材料在每个网格131中形成为凸起的填充物140。每个网格131对应于单个LED像素单元，即每个LED像素单元与相应的填充物140相对应。与单个LED像素单元对应的填充物140形成为向下凸起的结构，用于将光线汇聚，并将光线限制在自身像素单元内，同时结合填充物140的雾度特性，使得在该LED像素单元中由相应的LED灯或LED芯片发出的光均匀地分布在像素表面上，且避免相邻LED像素单元的光线的相互干扰(具体的光路图参考图6描述)。填充物140的凸起的结构可以形成向下凸起的任何结构，包括但不限于正球形、椭球形、抛物面形、双曲线形、任意形状的弯曲拱起、梯形、其他规则或不规则的多边形，只要其能够至少部分地汇聚光线，将LED灯或LED芯片发出的光线尽可能地限制在自身像素单元内。
图4示出了将幕罩模块100安装至基板200形成的组装的LED显示屏幕的一个模块单元300。图5示出了图4的模块单元100的正视图的一部分。图5中示出了划分多个像素单元的虚线150，应当理解的是，这里的划分线150仅仅是用于清楚地示出多个像素的形状，而不必然地要求存在用于将多个LED像素区分开的物理结构。
基板200可以是任何形式的线路板，其上安装有多个呈阵列布置的LED灯或LED芯片201。LED灯或LED芯片201的像素阵列的布置方式与骨架结构130(图3)中的网格131的布置方式一致(例如横向节距、纵向节距等)，使得当幕罩模块100安装至基板200时，每个网格131接收并对应于相应的LED灯或LED芯片，形成对应的LED像素单元。基板200优选地为印刷电路板。LED灯或LED芯片201可以通过多种安装工艺安装至基板200，例如但不限于贴片式安装，板上芯片安装(chip-on-board)方式等。每个LED像素单元中安装有一个LED灯或LED芯片201，该LED灯或LED芯片201可以是单基色LED，双基色LED模块或三基色LED模块，从而LED像素单元根据LED灯或LED芯片201的性质而发出单色光或可控的彩色光，形成单基色显示屏、双基色显示屏、或者全彩显示屏。
在图5示出的实施例中，填充物140形成为向下凸起的球顶结构140，并且球顶结构140的球顶中心轮廓(即球顶最下方的轮廓)144低于填充物140的一侧轮廓143。球顶中心轮廓144距LED灯或LED芯片的上表面202一段距离，使得LED灯或LED芯片发出的光线在LED灯或LED芯片的上表面202与球顶中心轮廓144之间的间隙中充分混合扩散，形成均匀一致的光线，这在双基色LED模块或全彩LED模块的情况下是特别有益的。
通过将骨架结构130(带状件120)的下端附接至基板200的上表面，幕罩模块100被相对于基板200定位和固定，形成LED显示屏平面的模块单元300。骨架结构130在基板200上安装为使得，带状件120的下端附接至基板200的上表面，例如通过胶粘或其他本领域常用的工艺。LED灯或LED芯片201在相应的网格131中居中地布置。虽然图5中示出了一个LED像素单元在沿着图4中的横向方向的对称结构(相对于中心轴线203对称)，但是可以类似地理解，LED像素单元在沿着图4中的纵向方向也为对称的结构。
图6示出了沿LED像素单元的中心轴线剖开的截面图，并且具体地示出了其光路图。具体地，图6示出了多条光线，用以描述带状件120和填充物140对光线的阻挡和/或会聚作用。LED灯或LED芯片200的发光点为O。参考图6，发散角较小的光学OB-OF在投射到球顶轮廓表面144上时发生折射，并且在填充物140中光线发生会聚。换句话说，填充物140的材料的折射率大于空气的折射率，使得填充物140用作会聚透镜。在优选的实施例中，投射到填充物140的球顶表面上的所有的光线都被限制在该LED像素单元内，而不会与相邻的LED产生的光线发生串扰。例如图6所示，与球顶轮廓表面144近似相切的光线OB/OF经由填充物140折射后的光线OB’、OF’在填充物材料的最上侧表面144处仍被限制在该像素单元内。另外，未投射到填充物140的表面上的、发散角较大的光线OA、OG则被不透光的带状件120阻挡，从而不会进入到相邻的LED像素单元中造成干扰。
不透光的带状件120对光线的阻挡作用、以及下凸的球顶结构140对光线的会聚作用相互协作，使得由LED发出的所有的光线均被限制在该对应的LED像素单元内，而不会对相邻的LED像素单元造成干扰。同时，填充物140的材料性质又使得光线能够在其中充分散射均匀。由此，根据本发明的实施例的LED像素单元发光清晰而均匀，相互之间不会造成串扰，能够实现较优的显示效果。
图7示出了根据另一实施例的LED像素单元内的光路图。图7的光路图的基本原理与图6的实施例基本类似，不同之处在于填充物140’形成为多面体的下凸结构。填充物140’的下表面并非为光滑的弯曲形状，而是由多个直线段构成的折线形状。与图6中的实施例类似地，发射角较大的部分光线被不透光的带状件120遮挡，以避免其进入相邻的LED像素单元造成干扰；而发射角较小的部分光线经由填充物140’的折射而会聚，使得发出的光线被限制在该LED像素单元内。由此，不透光的带状件120和下凸的填充物140’共同作用，使得由该LED像素单元内的LED灯或LED芯片发出的光线被限制在该LED像素单元内，而不会对相邻的LED像素单元造成干扰。
在图1-图6中示出的实施例中，提供了一种有优势的罩设于LED显示屏幕上的LED显示屏幕罩的单个幕罩模块100。该幕罩模块由骨架结构130和由骨架结构130分隔的填充物140构成。骨架结构130由多个带状件120交叉组装而成。填充物材料由骨架结构130形成的多个网格131划分为多个填充物140，并且每个填充物140对应于单个LED像素单元。填充物140的远离LED灯或LED芯片的表面为大致平坦的表面，并且高于骨架结构130的最上端一定距离，以便于在其上安装其他电子器件或装置，也同时提高操作便利性和视觉美感度。填充物140的面向LED灯或LED芯片的表面为朝向LED灯或LED芯片凸起的结构，使得填充物140形成会聚透镜，用于会聚投射在填充物凸起结构表面上的光线。带状件120由不透光的材料构成，用于阻挡投射到带状件120上的光线。带状件120的对光线的阻挡和填充140对光线的会聚共同地将LED灯或LED芯片发出的光线限制在该LED像素单元的范围内，而不会对相邻的LED像素单元造成干扰。
进一步地，由于填充物材料由薄的带状件120分隔，并且带状件120的下端直接附接至LED线路板表面，而无需用于固定幕罩模块100或划分像素单元的额外复杂结构，使得该幕罩模块100可适用于各种LED像素单元尺寸(即多种LED灯或LED芯片的间距)的应用，特别是可适用于LED灯或LED芯片间距较小(例如小于0.4mm)的LED显示屏幕的应用(传统的注塑工艺难以制造对应该尺寸数量级的LED灯或LED芯片的间距的幕罩结构)。
图8和图9示出了根据本发明的另一实施例的LED显示屏幕及其幕罩模块。图8示出了用于固定LED幕罩模块500的基座600的立体图。图9示出了组装完成的LED显示屏幕的沿LED像素单元中心轴线的示意性截面图，其中LED幕罩模块500已经安装至LED线路板700。LED幕罩模块500在结构上与LED幕罩模块100(图1)基本相同，两者的不同之处主要在于其在基座600、200上的安装方式。
基座600由不透光的材料制成，优选地由塑料材料制成。基座600形成为网格状，并且其网格阵列的布置与幕罩模块500的网格阵列的布置一致，使得基座600的每个网格与幕罩模块500的相应的网格对应，并对应于单个LED像素单元。基座600由多个横向凸缘和纵向凸缘601构成，在横向凸缘和纵向凸缘601上形成有沿着凸缘的延伸方向并相对于凸缘居中设置的凹槽602。凹槽602的深度小于带状件520的高度，使得形成骨架结构的带状件520部分地***到凹槽602中。在可选的实施例中，凹槽602的宽度优选地略小于带状件520的厚度，使得带状件520能够以干涉配合牢固地固定在凹槽602中。在替代的方案中，凹槽602的宽度也可基本等于或略大于带状件520的厚度，以弥补带状件520在组装形成骨架结构时由于制造误差或微扭曲变形而导致的未对准，并随后通过使用胶粘或其他方式将带状件520牢固地固定在凹槽602中。
优选地，在基座600的最外侧边缘处的凸缘601A-601D处形成有台阶603。当基座600与相邻的另一基座(未示出)接合在一起时，相邻的台阶603共同形成边缘凹槽602，用于接收附接在幕罩模块最外侧的带状件520’、520”(未示出，类似于图1中的带状件120’、120”)。
基板700类似于基板200(图4)，其可以是任何形式的线路板，其上安装有多个呈阵列布置的LED灯或LED芯片701。LED灯或LED芯片701的像素阵列的布置方式与基座600的网格604的布置方式一致(例如横向节距、纵向节距等)，以及和幕罩模块500的网格的布置方式一致。基座600通过胶粘或其他常见工艺而固定至基板700。在幕罩模块500和基座600安装至基板700时，每个网格604接收对应的LED灯或LED芯片701，形成对应的LED像素单元。LED灯或LED芯片701在相应的网格604中居中地布置。
在根据该实施例的LED显示屏幕的安装过程中，可选地，首先将幕罩模块500结合至基座600，然后将基座600固定至基板700，以形成LED显示屏幕。在替代的方案中，可首先将基座600固定至基板700，然后将幕罩模块500结合至基座600，以形成LED显示屏幕。具体的安装步骤可根据应用场合和工艺过程灵活地选择。
在图8到图9示出的实施例中，由于存在基座600，骨架结构或带状件620(相比于图1-6中示出的实施例)能够以较大的粘接面积更牢固地固定至基板。同时LED像素单元的划分网格由基座600实现，避免了较薄的带状件可能带来的误差或扭曲变形，从而能够更精确地划分LED像素单元，使得幕罩结构定位更为精准和牢固。但是受限于基座600的结构，相比于没有基座600的LED显示屏幕，该实施例更适用于LED灯或LED芯片的间距较大(例如，大于0.4mm)的应用。
虽然已经参考各种实施例示出和描述了本发明，但本领域技术人员应当理解的是，可以在其中做出形式和细节上的各种改变，而不背离由随附的权利要求所限定的本发明的范围。
Claims (23)
1.一种用于LED显示屏幕的幕罩模块(100)，其特征在于，
所述幕罩模块(100)包括：
骨架结构(130)，所述骨架结构(130)包括多个带状件(120)并且形成多个网格(131)，所述带状件(120)由不透光的材料制成，
多个填充物(140)，所述多个填充物(140)由所述骨架结构(130)划分，每个填充物(140)与相应的网格(131)对应并且被接收在该相应的网格(131)中，所述填充物(140)的面向LED灯或LED芯片的表面形成为朝向所述LED灯或LED芯片的凸起表面，所述多个填充物(140)的远离LED灯或LED芯片的表面共同形成所述幕罩模块的大致平坦的前表面(141)。
2.根据权利要求1所述的幕罩模块(100)，其特征在于，
所述带状件(120)由薄的金属片材制成，所述带状件(120)的厚度小于0.2mm，并且所述带状件(120)沿高度方向延伸超过所述凸起表面的最远离所述前表面(141)的点一段距离。
3.根据权利要求2所述的幕罩模块(100)，其特征在于，
所述带状件(120)的厚度约为0.1mm。
4.根据权利要求1所述的幕罩模块(100)，其特征在于，
所述骨架结构(130)包括多个横向延伸的带状件(120A)和多个纵向延伸的带状件(120B)，所述带状件(120)包括多个凹口(121)、以用于接收相对于该带状件(120)横向延伸的另一带状件(120)，所述多个凹口(121)将所述带状件(120)划分为与LED像素单元对应的区段，使得所述多个凹口的相邻凹口之间的间距对应于LED像素单元的周期。
5.根据权利要求4所述的幕罩模块(100)，其特征在于，
所述凹口(121)的深度(D1)为所述带状件(120)的高度的约50％，和/或，
所述凹口(121)的宽度(W1)等于或略小于接收在所述凹口(121)中的另一带状件(120)的厚度。
6.根据权利要求4所述的幕罩模块(100)，其特征在于，
所述横向延伸的带状件(120)和所述纵向延伸的带状件(120)的结构完全相同。
7.根据权利要求1-6的任意一项所述的幕罩模块(100)，其特征在于，
所述带状件(120)上设置有多个孔(122)，所述多个孔(122)沿着所述带状件(120)的长度方向、在与LED像素单元对应的区段上上下交错布置，并且所述多个孔(122)距所述带状件(120)的沿长度方向的中心轴线(123)的距离大致相同。
8.根据权利要求7所述的幕罩模块(100)，其特征在于，
所述填充物(140)由填充物材料制成，所述填充物材料延伸穿过至少一个所述孔(122)，以将所述填充物(140)固定至所述骨架结构(122)。
9.根据权利要求1所述的幕罩模块(100)，其特征在于，
所述填充物(140)由填充物材料制成，所述填充物材料具有大于或等于90％的雾度。
10.根据权利要求1所述的幕罩模块(100)，其特征在于，
所述填充物(140)由填充物材料制成，所述填充物材料具有20％到40％之间的透光率。
11.根据权利要求1所述的幕罩模块(100)，其特征在于，
所述填充物(140)由聚碳酸酯或添加色母的紫外线固化胶制成。
12.根据权利要求1所述的幕罩模块(100)，其特征在于，
所述前表面(141)高于所述骨架结构(130)的最上端约0.5mm的距离。
13.根据权利要求9-12任意一项所述的幕罩模块(100)，其特征在于，
所述填充物(140)的凸起表面为正球形、椭球形、抛物面形、双曲线形、任意形状的弯曲拱起、梯形、其他规则或不规则的多边形中的任意一种。
14.根据权利要求9-12任意一项所述的幕罩模块(100)，其特征在于，
所述填充物(140)的材料的折射率大于空气的折射率，并且所述填充物用作会聚透镜，使得投射到所述填充物(140)的凸起表面上的所有光线都被限制在对应的LED像素单元内。
15.根据权利要求1-6、9-12中任意一项所述的幕罩模块(100)，其特征在于，
所述幕罩模块(100)还包括附接在所述幕罩模块(100)的两个相邻侧上的边缘带状件(120’、120”)。
16.一种LED显示屏幕，其特征在于，
所述LED显示屏幕包括：
根据权利要求1-15中任意一项所述的幕罩模块(100)，以及
基板(200)，所述基板(200)上安装有呈阵列布置的多个LED灯或LED芯片(201)，并且每个网格(131)接收对应的LED灯或LED芯片(201)，形成对应的LED像素单元，
所述骨架结构(130)的下端直接附接至所述基板(200)的上表面，并且所述填充物(140)的面向所述LED灯或LED芯片的凸起表面距离所述LED灯或LED芯片一段距离。
17.一种LED显示屏幕，其特征在于，
所述LED显示屏幕包括：
根据权利要求1-15中任意一项所述的幕罩模块(500)，
基座(600)，所述基座(600)用于接收并固定所述幕罩模块(500)，以及
基板(700)，所述基板(700)上安装有呈阵列布置的多个LED灯或LED芯片(701)，
所述基座(600)固定至所述基板(700)的上表面，并且所述幕罩模块(500)的填充物(140)的面向所述LED灯或LED芯片的凸起表面距离所述LED灯或LED芯片一段距离。
18.根据权利要求17所述的LED显示屏幕，其特征在于，
所述基座(600)形成为网格状、并且布置为与所述幕罩模块(500)的网格(131)的阵列布置一致，所述基座(600)的每个网格与所述幕罩模块(500)的每个网格(131)相对应、并用于接收相应的LED灯或LED芯片(701)，以形成对应的LED像素单元，
所述基座(600)由多个横向凸缘和纵向凸缘(601)构成，并且在所述横向凸缘和纵向凸缘的远离所述基板(700)的表面上形成有凹槽(602)，用于接收所述带状件(520)，所述基座(600)的下端直接附接至所述基板(700)的上表面。
19.根据权利要求18所述的LED显示屏幕，其特征在于，
在所述基座(600)的最外侧边缘处的凸缘(601A，601B，601C，601D)处形成有台阶(603)。
20.一种制造如权利要求1-15中任一项所述的幕罩模块(100)的方法，包括以下步骤：
将多个横向延伸的带状件(120A)和多个纵向延伸的带状件(120B)交叉组装构成骨架结构(130)；
将填充物材料以液态初始地结合至所述骨架结构(130)，并且随后固化成型，使得填充物材料固定至所述骨架结构(130)；以及
在所述幕罩模块(100)的相邻两侧分别附接边缘带状件(120’，120”)。
21.一种制造如权利要求16所述的LED显示屏幕的方法，
包括以下步骤：
根据权利要求20所述方法制造幕罩模块(100)，
将所述幕罩模块(100)的骨架结构(130)的下端直接附接至其上安装有呈阵列布置的多个LED灯或LED芯片(201)的基板(200)的上表面。
22.一种制造如权利要求17-19所述的LED显示屏幕的方法，
包括以下步骤：
根据权利要求20所述方法制造幕罩模块(100)；
将所述幕罩模块(100)的骨架结构(130)固定至所述基座(600)；
将所述基座(600)固定至其上安装有呈阵列布置的多个LED灯或LED芯片(701)的基板(700)的上表面。
23.一种制造如权利要求17-19所述的LED显示屏幕的方法，
包括以下步骤：
根据权利要求20所述方法制造幕罩模块(100)；
将所述基座(600)固定至其上安装有呈阵列布置的多个LED灯或LED芯片(701)的基板(700)的上表面；
将所述幕罩模块(100)的骨架结构(130)固定至所述基座(600)。
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