用于显示屏的透镜和具有其的显示屏的制作方法

本实用新型涉及汽车领域，尤其是涉及一种用于显示屏的透镜和具有其的显示屏。

背景技术：

目前市场上流通的点阵式LED(Light Emitting Diode，发光二极管)显示屏(以下简称“显示屏”)，无论是车用或者商用，无论显示屏尺寸大小，几乎所有显示屏的出光效果都是光源本身的出光效果，从而使得显示屏光线较分散，整体亮度不高。其中，对于点阵式RGB彩色显示屏，由于同一材料对于不同波长有不同的折射率，在光源上增加微透镜会使白光状态下出现很明显的色散现象，所以光源发光面都是平面形式，这样光线就会比较分散，近似朗伯体。而且，在实际应用中，人眼观察方向相对于显示屏法线的夹角往往不大，而光源由于发光角度大，使得中心亮度相对较低。

此外，为了对显示屏进行保护，防止看到显示屏本身的内部结构以及增加科技感，显示屏外侧往往会有黑色透明灯罩，该灯罩会降低显示屏的出光光强，大大降低了显示屏的亮度，而且，黑色透明灯罩是在灯罩材料中加入黑色颗粒，黑色颗粒有吸光效果，使光源发出的光经过灯罩后被吸收一部分，出射光强会进一步降低。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种用于显示屏的透镜，当所述透镜用于显示屏时，可以增加显示屏的亮度。

本实用新型的另一个目的在于提出一种具有上述透镜的显示屏。

根据本实用新型第一方面的用于显示屏的透镜，包括：透镜本体，所述透镜本体的底部具有向上凹入的空腔，所述空腔的内表面包括顶壁面和侧壁面，所述侧壁面环绕所述顶壁面，且所述侧壁面的上端与所述顶壁面的边缘相连，所述透镜本体的上表面为出射面，其中所述空腔的下方适于放置光源，所述光源发出的至少部分光线经所述空腔的所述顶壁面折射后从所述透镜本体的上表面射出。

根据本实用新型的用于显示屏的透镜，通过使光源发出的至少部分光线经空腔的顶壁面折射后从透镜本体的上表面射出，当透镜用于显示屏时，可以增加显示屏出光的亮度，尤其可以增加显示屏法线方向上出光的亮度。

根据本实用新型的一些实施例，所述空腔的所述顶壁面形成为向下凸出的曲面。

可选地，所述空腔的所述顶壁面形成为向下凸出的平滑过渡曲面。

进一步地，所述空腔的所述顶壁面上设有向下凸出的多个凸点。

或者可选地，所述空腔的所述顶壁面包括彼此相连的多个子壁面。

根据本实用新型的一些实施例，所述透镜本体的外周面具有全反射面，所述光源发出的部分光线经所述空腔的所述侧壁面折射后到达所述透镜本体的所述外周面、经所述透镜本体的所述外周面全反射后从所述透镜本体的所述上表面折射射出。

进一步地，所述全反射面形成为从下到上、朝向远离所述透镜本体中心方向倾斜延伸的斜面。

进一步地，所述全反射面形成为斜平面或向外凸出的曲面。

根据本实用新型的一些实施例，所述透镜本体的所述上表面形成为平面或波浪面。

根据本实用新型的一些实施例，所述空腔的所述侧壁面形成为沿上下方向竖直延伸的直壁面，或从下到上朝向远离所述透镜本体中心方向倾斜延伸的斜面。

根据本实用新型的一些实施例，所述空腔的横截面形状为圆形或多边形。

可选地，所述透镜本体为PC件或PMMA件。

根据本实用新型第二方面的显示屏，包括：光源；根据本实用新型上述第一方面的用于显示屏的透镜，其中所述光源设在所述空腔的下方。

根据本实用新型的一些实施例，所述显示屏为点阵式LED显示屏。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型实施例的用于显示屏的透镜的立体图；

图2是根据本实用新型实施例的用于显示屏的透镜的侧视图；

图3是根据本实用新型实施例的用于显示屏的透镜的俯视图；

图4是根据本实用新型实施例的显示屏的示意图；

图5是根据本实用新型实施例的显示屏的矩形坎德拉分布图；

图6是传统的显示屏的矩形坎德拉分布图。

附图标记：

100：透镜；

1：透镜本体；11：空腔；111：顶壁面；112：侧壁面；

12：上表面；13：全反射面；

200：显示屏；201：光源。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面参考图1-图6描述根据本实用新型实施例的用于显示屏200的透镜100。透镜100可以用于显示屏200例如点阵式LED显示屏。进一步地，点阵式LED显示屏为点阵式RGB彩色显示屏200。在本申请下面的描述中，以透镜100用于点阵式LED显示屏为例进行说明。当然，本领域的技术人员可以理解，透镜100还可以用于其它类型的显示屏200，而不限于点阵式LED显示屏。

如图1-图3所示，根据本实用新型第一方面实施例的用于显示屏200例如点阵式LED显示屏的透镜100，包括透镜本体1。显示屏200例如点阵式LED显示屏包括光源201，光源201发出的光线可以通过该透镜本体1改变方向，从而可以增加显示屏200法线方向的亮度。

具体而言，透镜本体1的底部具有向上凹入的空腔11，空腔11的底部敞开，空腔11的内表面包括顶壁面111和侧壁面112，侧壁面112环绕顶壁面111，且侧壁面112的上端与顶壁面111的边缘相连，透镜本体1的上表面12为出射面，光源201发出的光线经过透镜本体1后最终从透镜本体1的上表面12(即出射面)射出。

其中，空腔11的下方适于放置光源201，例如，如图4所示，光源201设在空腔11的下部。可选地，光源201可以为出射面为圆形面的RGB光源201，RGB光源201包括发光芯片和设在发光芯片上的密封胶，由于密封胶具有扩散效果，发光芯片发出的光线经密封胶后会发生扩散，即光源201投射到透镜本体1上的光线实际为经过扩散的次光源201。可以理解的是，光源201的具体形状和类型等可以根据实际要求具体设置，以更好地满足实际要求。

光源201发出的至少部分光线经空腔11的顶壁面111折射后从透镜本体1的上表面12射出，例如近似垂直射出。例如，如图1-图4所示，光源201发出的至少部分光线经空腔11的顶壁面111折射后近似垂直射向透镜本体1的上表面12，由于入射光线垂直界面入射时，折射角等于入射角近似等于0°，因此上述光线可以从透镜本体1的上表面12近似垂直射出，如图4中的A光线所示，此时这些光线可以沿显示屏200例如点阵式LED显示屏的法线方向射出，从而增加了显示屏200例如点阵式LED显示屏法线方向的亮度，提高了显示屏200例如点阵式LED显示屏的中心亮度。

如图5和图6所示，图5为采用根据本实用新型实施例的透镜100的显示屏200的矩形坎德拉分布图，图6为传统的显示屏200的矩形坎德拉分布图。从图5和图6中可以明显看出，传统的显示屏200透射出的光线较分散，且亮度不高，而采用根据本实用新型实施例的透镜100的显示屏200透射出的光线多沿显示屏200法线方向，且亮度明显高出传统的显示屏200。

可选地，透镜本体1为透明件，即透镜本体1由透明材料制成。进一步地，透镜本体1为PC(Polycarbonate，聚碳酸酯)件或PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯，别称：有机玻璃)件等。例如，透明材料可以为PC或PMMA。当然，透镜本体1还可以是适合制造透镜100的其它材料。

根据本实用新型实施例的用于显示屏200例如点阵式LED显示屏的透镜100，通过使光源201发出的至少部分光线经空腔11的顶壁面111折射后从透镜本体1的上表面12近似垂直射出，当透镜100用于显示屏200例如点阵式LED显示屏时，可以增加显示屏200出光的亮度，尤其可以增加显示屏200法线方向上出光的亮度。

根据本实用新型的一些实施例，如图2和图4所示，空腔11的顶壁面111形成为向下凸出的曲面。此时空腔11的顶壁面111的作用类似凸透镜100，将投射到其上的光线沿空腔11的顶壁面111的轴向平行射出，由于空腔11的顶壁面111的轴向与透镜本体1的轴向重合，且透镜本体1的上表面12与透镜本体1的轴向垂直，从而投射到透镜本体1的上表面12的平行光线可以从透镜本体1的上表面12近似垂直射出。

可选地，空腔11的顶壁面111形成为向下凸出的平滑过渡曲面。当然，空腔11的顶壁面111还可以为表面有纹路效果的表面，例如，空腔11的顶壁面111包括彼此相连的多个子壁面，此时多个子壁面彼此连接的边缘具有棱角。其中，每个子壁面可以形成为平面或曲面(如波浪面等)。进一步地，空腔11的顶壁面111上设有向下凸出的多个凸点(图未示出)。每个凸点的外表面可以形成为向外凸出的球面等。可以理解的是，空腔11的顶壁面111的具体形状和构造等可以根据实际要求具体设置，只要能保证投射到其上的光线经其折射后能从透镜本体1的上表面12近似垂直射出即可。

根据本实用新型的一些实施例，如图2和图4所示，透镜本体1的外周面连接在透镜本体1的上表面12和底部之间，透镜本体1的外周面具有全反射面13，投射到该全反射面13上的光线可以进行全反射后射出，光源201发出的部分光线经空腔11的侧壁面112折射后到达透镜本体1的外周面、经透镜本体1的外周面全反射后从透镜本体1的上表面12折射射出，如图4中的B光线所示。由此，经全反射面13反射后的光线可以从透镜本体1的上表面12折射射出，该折射出的光线与显示屏200例如点阵式LED显示屏法线之间的夹角较小，从而可以增加与显示屏200例如点阵式LED显示屏法线夹角较小的方向的亮度。当然，从光源201发出的另一部分光线还可能经过空腔11的侧壁面112发生折射后，直接从透镜本体1的上表面12折射出射，如图4中的C光线所示。

如图2和图4所示，全反射面13形成为从下到上、朝向远离透镜本体1中心方向倾斜延伸的斜面。可选地，透镜本体1的外周面形成为斜平面或向外凸出的曲面等。由此，可以有效保证经全反射面13全反射出的光线可以很好地从透镜本体1的上表面12射出，增加了与显示屏200例如点阵式LED显示屏法线夹角较小的方向的亮度。

根据本实用新型的一些实施例，透镜本体1的上表面12可以形成为平面，以便于加工，降低成本。当然，透镜本体1的上表面12还可以形成为有纹路效果的表面，例如波浪面等，以保证显示屏200例如点阵式LED显示屏亮度的均匀性。

可选地，空腔11的侧壁面112可以形成为沿上下方向竖直延伸的直壁面(如图2所示)。当然，空腔11的侧壁面112还可以形成为从下到上、朝向远离透镜本体1中心方向倾斜延伸的斜面(图未示出)，例如，在空腔11的纵向截面上，空腔11的侧壁面112形成为斜直线、向外凸出或向内凹入的曲线。

根据本实用新型的一些实施例，空腔11的横截面形状为圆形或多边形。如图4所示，空腔11为放置光源201的地方，其形状可以为圆柱形、长方形或其它形状。

根据本实用新型的一些实施例，透镜本体1为回转体结构。此时透镜本体1为中心轴对称结构。由此，加工简单且成本低。

根据本实用新型实施例的用于显示屏200例如点阵式LED显示屏的透镜100，通过透镜100对光源201的光型进行整改，改变光源201的光线，减小了角度较大方向上的亮度，增加了显示屏200法线及其周围方向上的光强，主观上增加了显示屏200的亮度，使显示屏200可以有更远的观察距离。

如图4所示，根据本实用新型第二方面实施例的显示屏200，包括光源201和根据本实用新型上述第一方面实施例的用于显示屏200的透镜100，其中光源201设在空腔11的下方。可选地，显示屏200为点阵式LED显示屏。

根据本实用新型实施例的显示屏200，通过设置上述的透镜100，不仅增加了显示屏200的亮度，而且对于透镜100以及光源201尺寸要求不高，从而节约了成本。另外，即使在显示屏200外侧设置黑色透明灯罩，由于显示屏200本身的亮度得以提高，从而黑色透明灯罩对显示屏200的亮度影响不大，不影响用户使用。

根据本实用新型实施例的显示屏200的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。