专利名称：Led像素点均匀扩散的透光面罩的制作方法
技术领域：
本发明涉及LED屏幕，特别涉及一种具有雾化效果的LED像素点均匀扩 散的透光面罩。
背景技术：
随着LED技术的飞速进步，LED显示屏幕作为演出的背景使用已经非 常的成熟，但是却鲜见地面LED屏幕的应用，而地面LED屏幕在演出应用 时的特点是，演员直接站在屏幕上，就是说，演员近挨着屏幕背景，在45 度角拍摄时，背景距离演员只有3米左右，而一般作为天幕的直立LED屏 幕与演员一般相距在6米以上。由于地面LED屏幕距演员非常之近，在拍 摄近景时，没有经过雾化处理的LED像素强光点会严重干扰拍摄画面效果 的眩光。而之前，全世界所有的LED屏幕均没有对LED点进行彻底雾化处 理的先例。
LED点雾化与清晰度是矛盾的，因为雾化的要求是消除像素边界，而 这其实是将数码显示的设备呈现出模拟显示的效果，由于发光机理的截然
不同，数码设备要呈现出模拟的显示效果首先遇到的是清晰度的损伤，为 此首先需要评估雾化与清晰度之间的关系。此外雾化与发光点投射到透光 面罩之间的距离关系密切，需要评估出投射距离与像素间距之间的关系。
三是需要将得到的雾化效果实现最终的工业生产。面罩结构需要一定 的抗压和抗冲击强度，而上述需要的机械强度与雾化之间也是一对矛盾， 一般面罩结构的高度是8mm，而到达到需要的雾化效果，其高度至少需要 12mm以上，雾化效果与面罩结构的高度密切相关，面罩结构越高，点光源 扩散的越大，而机械性能就会越差。所以需要解决好在保证雾化效果的前 提下提高面罩结构的机械性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有雾化处理效果的LED像素点均匀扩散的 透光面罩。
实现上述目的的本发明的LED象素点均匀扩散的透光面罩包括-面罩体；
位于所述面罩体之下的栅格体；以及
位于所述栅格体之下的其上装有多个LED发光元件的电路板3。
其中，所述面罩体为灰色，并且面罩体上均匀分布由多条横向壁和多条 纵向壁分隔形成的多个面罩单元。
其中，所述面罩单元的上表面向上凸出于横向壁和纵向壁的上端面，以 及所述面罩单元的下表面向下凸出于横向壁和纵向壁的下端面，从而在面 罩体上形成相对于横向壁和纵向壁的上表面上凸、下表面下凸的面罩单元。
其中所述栅格体为浅白透明色，并且均匀分布由多个横向隔板和多个纵 向隔板围成多个空格单元。
其中面罩体的每个所述面罩单元为面罩体的一个像素方格，其中栅格体 的每个空格单元与相应的面罩单元相对应。
其中，每个面罩单元的上表面与电路板上的LED灯发光面相距像素方格 边长的三分之二以上，其作用是将显示屏幕上的LED像素点在经过分割格 栅和面罩后的透射光均匀的分布在一个像素间距的方格内。
其中，所述面罩体与栅格体固定连接在一起，使面罩体的每个面罩单元 分别对准栅格体的相应空格单元。
其中，所述面罩体的底部通过超声波焊接方式与栅格体的上端连接在一起。
其中，所述安装在电路板每个所述LED发光体分别置于所述多个空格单 元中相应的一个空格单元之中。
其中，所述栅格体的下端分布有用来支撑栅格体的多个支腿。
其中，所述栅格体通过在透明PC材料(聚碳酸酯)中掺杂钛白粉、搅 拌烘干后，注塑一次成型。
其中，所述透明PC材料与所述钛白粉的重量份比为透明PC材料钛白粉二l: 0. 001 0.003。
其中，所述面罩体通过在透明PC材料中掺杂扩散母粒和5种色粉、搅 拌烘干后，注塑一次成型。
其中，所述透明PC材料与扩散母粒的重量份比为透明PC材料扩散母
粒=1: 0. ()3 0. 04;以及所述透明PC材料与五种色粉的重量份比分别为 透明PC材料编号为R-TC30的色粉=1: 0.0025 0.0035 透明PC材料编号为R-2001的色粉=1: 0.00075 ~().()0085 透明PC材料编号为R-4008的色粉=1:0.00()25 0.()0035 透明PC材料编号为R-660R的色粉=1:().0()007 0.00013 透明PC材料编号为R-9103的色粉=1: 0.0029 0.0039。 本发明除了在电视转播中，无论是近景还是远景拍摄的情况下，均能完 美呈现LED屏幕显示效果外，还可以将灯饰效果和视频显示效果合二为一， 在不过分牺牲清晰度的前提下， 一是将像素填充率由原来的59%提高到 95%以上，并且像素分割线不明显，即消除像素之间的暗条，二是每个像素 方格内透光的光场均匀度在75%以上，经过上述两个方面的优化之后，整 个显示屏幕会在单色是呈现出一个发光面，而不是一个一个的像素点，消 除了眩光，同时能够播放清晰的视频影像。 下面结合附图对本发明进行详细说明。
图1是显示本发明的LED像素点均匀扩散的透光面罩的基本结构的示意
图2是本发明的面罩体的正面示意图3是图2的A-A剖面的示意图4是本发明的栅格体的正面示意图5是本发明的栅格体的背面示意图6是本发明的面罩体与栅格体的分解示意图7是本发明的面罩体与栅格体组合在一起的示意图。
具体实施例方式
图1显示了本发明的LED象素点均匀扩散的透光面罩的基本结构，如 图1所示透光面罩包括.-
位于最上端的面罩体l，该面罩体极用来透射LED发射的光线，又作用 舞台的地面；
位于所述面罩体1之下的栅格体2，该栅格体2用来把LED发射的光导 入面罩体l，并且有助于弱化面罩上各像素之间的黑带；以及
位于所述栅格体3之下的其上装有多个LED发光元件的电路板3，其中 每个LED都高于电路板的基板，以致每个LED都可以进入栅格体3的相应 空格23中。
图2和图3显示了本发明的本发明的面罩体1的结构。如图2所示，面 罩体1为灰色，并且面罩体1上均匀分布由多条横向壁11和多条纵向壁12 分隔形成的多个面罩单元13。其中面罩体1的每个面罩单元13为面罩体的 一个像素方格。
如图3所示，所述面罩单元13的上表面向上凸出于横向壁11和纵向壁 12的上端面，以及面罩单元13的下表面向下突出于横向壁11和纵向壁12 的下端面，从而在面罩体1上形成相对于横向壁11和纵向壁12的上表面 上凸、下表面下凸的面罩单元13。也就是说，面罩体l上表面的每个像素 方格13略微上凸，使得面罩体1上表面在横向壁11和纵向壁12的位置上 形成浅凹槽；而在面罩体1的下表面，由于每个像素方格的下表面向下突 出于横向壁11和纵向壁12,因此在横向壁11和纵向壁12的位置上形成凹 槽，以便于连接栅格体2。
每个面罩单元13的上表面与电路板上的LED灯发光面相距像素方格边 长的三分之二以上，其作用是将显示屏幕上的LED像素点(发光点物理尺 寸5毫米见方)在经过分割格栅和面罩后的透射光均匀的分布在一个像素 间距的方格内。像素之间没有明显的分割暗带，基本上消除了马赛克现象， 且面罩上每个像素方格的光场分布不随观视角度而变。并且该面罩结构可 经受600公斤/平方米的局部负荷，以及耐人员跳跃冲击等外力。整个显示 屏幕达到了独一无二的显示效果。图4和图5显示了栅格体2的形状。如图4和图5所示，栅格体2为浅 白透明色，并且均匀分布由多个横向隔板21和多个纵向隔板22围成多个 空格单元(即，空腔)23。
栅格体2的多个空格单元23与面罩体1的多个面罩单元13形成一一对 应关系，或者说每个空格单元23对应于相应的一个面罩单元或像素方格13。 每个正方形的空格单元(分割格栅)23包裹1个LED像素，格栅低参 杂钛白粉，形成浅白透明状，透明的作用是使得隔栅具有良好的垂直导光 型，隔栅壁将LED光导入面罩上像素方格13边缘处，以弱化面罩上像素 之间的黑带，并起扩散LED光点的作用，可最大限度的消除马赛克现象。 钛白粉形成的浅白具有较好的反射作用，有助于透射到方格表面上的光场 分布均匀，并且隔离像素点之间的光干扰的作用，以免引起重影。2mm或 2mm以上厚度的面罩参杂一定比例的扩散母粒、低参杂钛白粉和各种色粉， 使得面罩在不发光时呈灰色，且透光率达到了33%以上，并且保证光场分 布不随观视角度而变。
面罩体1与栅格体2固定连接在一起，使面罩体1的每个面罩单元13 分别对准栅格体2的相应空格单元23。这种连接最好通过超声波焊接完 成，即面罩体1的底部通过超声波焊接方式与栅格体2的上端连接在一起。 由于LED发光元件高于电路板的基本，因此安装在电路板3上的每个 所述LED发光体可以分别插入到多个空格单元23中相应的一个空格单元 之中。
如图5所示，栅格体2的下端分布有用来支撑栅格体的多个支腿24。 这些支腿24穿过电路板3上的相应通孔接触用于承载和散热的铝合金基 板(图中未显示)。
栅格体2由PC材料和钛白粉材料构成，它通过在透明PC材料(聚碳 酸酯)中掺杂钛白粉、搅拌烘干后，注塑一次成型。其中透明PC材料与 所述钛白粉的重量份比为透明PC材料钛白粉二l: 0.001 0.003。 面罩体1由PC材料、扩散母粒和五种色粉构成，它通过在透明PC材料 中掺杂扩散母粒和5种色粉、搅拌烘干后，注塑一次成型。
其中，所述透明PC材料与扩散母粒的重量份比为透明PC材料扩散母粒=1: 0. 03 0. 04;以及
所述透明PC材料与五种色粉的重量份比分别为
透明PC材料编号为R-TC30的色粉=1: 0.0025 0.0035 透明PC材料编号为R-2001的色粉=1: 0.00075 0.00085 透明PC材料编号为R-4008的色粉=1: 0.00025 0.00035 透明PC材料编号为R-660R的色粉=1:0.00007 0.00013 透明PC材料编号为R-9103的色粉=1: 0.0029 0.0039。 图6显示了面罩体1和栅格体2的分解图，为了便于安装，位于图右侧
的一个栅格体2上安装图左侧的两个面罩体1。如图所示，栅格体2通过横
向隔板21和纵向隔板22形成多个空格单元23。
图7显示了将图6所示的两块面罩体1固定到一块栅格体2上情形。 下面结合本发明在2008年夏季奥运会开幕式的应用实例，对本发明的
透光面罩进行详细说明。
对像素雾化的意图是想摆脱传统的LED显示屏给人们留下的深刻印象，
配合创意内容产生出全新的视觉效果，尤其是近景拍摄也不会使人想起是
LED显示屏的显示效果。彩砖像素雾化目标在近景拍摄时，最大限度的
去除LED像素点的边界，使显示画面柔和细腻，如中国传统国画般含蓄润泽。
有鉴于此，针对奥运会开幕式地面LED屏幕的显示特性，在像素间距 (像素方格的边长)为20.83mm的情况下，面罩体1和栅格体2采用了壁 厚为2mm的PC材料。其中面罩体1的PC料掺入扩散剂、色粉、钛白粉 等原料，作用是透光，呈灰色；像素方格13表面距离LED发光点表面 13.8mm，使发光中心点至光场均匀度大于75%，并且光场最亮处，即出光 的光场分布不随观视角度而改变。栅格体2的PC料掺入小量钛白粉，每个 三基色LED像素点有一个空格单元23 (分割隔栅)，隔栅侧面反射的LED 光投射到面罩单元或像素方格13，进一步增强了每个像素投射光的均匀度， 同时控制钛白粉的浓度，使得其折射到相邻像素上覆面上的光不再返回， 消除了重影现象。分割隔栅的2mm厚的四壁集中吸收LED像素发出的部 分光直到上覆面像素与像素之间的交接线边界，弱化了边界的暗条。与罩结构的上覆面特性一起形成几乎每头分割线的发光面，使得整个屏幕在 显示单色是如同一个均匀的均匀发光面，消除了马赛克现象。同时又可显 示符合播放视频的清晰的画面。使得该屏幕具有真正的不破坏拍摄转播效 果的舞台背景。
栅格体2同时起到支撑的作用，栅格体下面设计了支腿24，支腿与LED 屏幕的铝合金骨架(未显示)直接接触，并用螺丝紧固。分割隔栅与上覆 面之间采用超声波焊接，使之形成一个面罩结构的整体，具有抗600公斤/ 平方米的承重能力，并且可抗人员在屏幕上表演的跳跃冲击。
面罩体1上表面在横向壁11和纵向壁12位置上形成的浅凹槽可以增 强防滑性能。
本发明己经在北京奥运会开幕式长画巻地面LED屏幕上成功的使用， 其完美的色彩表现、连贯均匀光场分布和惊艳的显示画面，完整的将奥运 会开幕式的视频影像呈现给了全世界观众，使得世界为之一震，留下了美 好的记忆。
尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领 域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原 理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。
权利要求
1、一种LED象素点均匀扩散的透光面罩，包括具有多个面罩单元(13)的面罩体(1)；位于所述面罩体(1)之下的具有多个空格单元(23)的栅格体(2)；以及位于所述栅格体(3)之下的其上装有多个LED发光元件的电路板(3)。
2、 根据权利要求1所述的透光面罩，其中所述面罩体(1)为灰色，并 且面罩体(1)上均匀分布由多条横向壁(11)和多条纵向壁(12)分隔形 成的所述多个面罩单元(13)。
3、 根据权利要求2所述的透光面罩，其中，所述面罩单元(13)的上 表面向上凸出于所述横向壁(11)和纵向壁(12)的上端面，以及所述面 罩单元(13)的下表面向下凸出于所述横向壁(11)和纵向壁(12)的下端面。
4、 根据权利要求1或2所述的透光面罩，其中所述栅格体(2)为浅白 透明色，并且均匀分布由多个横向隔板(21)和多个纵向隔板(22)分围 成所述多个空格单元(23)。
5、 根据权利要求4所述的透光面罩，其中所述面罩体(1)的每个所述 面罩单元(13)为面罩体的一个像素方格，以及所述栅格体(2)的每个空 格单元(23)与相应的面罩单元(13)相对应。
6、 根据权利要求5所述的透光面罩，其中每个面罩单元(13)的上表 面与电路板上的LED灯发光面相距所述像素方格边长的三分之二以上。
7、 根据权利要求3所述的透光面罩，其中所述栅格体(2)通过在透明 PC材料中掺杂钛白粉、搅拌烘干后，注塑一次成型。
8、 根据权利要求7所述的透光面罩，其中所述透明PC材料与所述钛白 粉的重量份比为透明PC材料钛白粉=1: 0.001 0.003。
9、 根据权利要求2所述的透光面罩，其中所述面罩体(1)通过在透明 PC材料中掺杂扩散母粒和5种色粉、搅拌烘干后，注塑一次成型。
10、 根据权利要求9所述的透光面罩，其中所述透明PC材料与扩散母 粒的重量份比为透明PC材料扩散母粒二1:0.035 0.045;以及所述透明PC材料与五种色粉的重量份比分别为 透明PC材料编号为R-TC30的色粉=1: 0.0025 0.0()35 透明PC材料编号为R-2001的色粉=1: 0.00075 0.00085 透明PC材料编号为R-4008的色粉=1: 0.00025 0.00035 透明PC材料编号为R-660R的色粉=1:0.00007 0.00013 透明PC材料编号为R-9103的色粉=1: 0.0029 0.0039。
全文摘要
本发明公开了一种LED象素点均匀扩散的透光面罩，包括面罩体；位于所述面罩体之下的栅格体；以及位于所述栅格体之下的其上装有多个LED发光元件的电路板。其中所述面罩体为灰色，并且面罩体上均匀分布由多条横向壁和多条纵向壁分隔形成的多个面罩单元；栅格体为浅白透明色，并且均匀分布由多个横向隔板和多个纵向隔板分围成多个空格单元。面罩体的每个所述面罩单元为面罩体的一个像素方格，以及栅格体的每个空格单元与相应的面罩单元相对应。本发明能够使整个显示屏幕会在单色是呈现出一个发光面，而不是一个一个的像素点，同时能够播放清晰的视频影像。
文档编号G09F9/33GK101599238SQ20091008897
公开日2009年12月9日 申请日期2009年7月15日 优先权日2009年7月15日
发明者于建平, 侠 兰, 周凤广, 超 左, 常春泉, 李文溯, 樊卫兵, 明 白, 威 陈 申请人:总装备部工程设计研究总院