一种光学投影屏幕及其管理系统的制作方法

本发明涉及led投影技术领域，尤其涉及一种光学投影屏幕及其管理系统。

背景技术

近年来，小间距led屏显示技术发展迅速，在多个领域中得到广泛的应用。小间距led屏根据不同的显示内容，各个模组的发热量有差异，但目前市面上的产品均采用在模块后面设置散热片的被动散热方式，无法针对各模块的发热情况进行精准处理，以致使用到一定时长后坏点频繁出现，且各模块老化程度不一，出现色差。散热方面的缺陷已成为小间距led屏的像素间距进一步缩小的最主要阻碍因素之一。小间距led显示屏亮度较高，一般高于500cd/m2，明显超过人体舒适度，通过驱动端降低其亮度时，则会出现色彩和灰度的损失。同时，小间距led显示屏的蓝光辐射很大，近距离观看时对人体健康危害较大。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明旨在提供一种光学投影屏幕及其管理系统，以led作为显示光源，采用主动式智能散热技术，并在led前端设有光学投影幕，通过多模组拼接的方式实现大屏幕的显示，可以使工作温度更加的稳定和均匀，降低了坏点率和故障率，使显示的画面光线柔和，亮度可调，适合长时间近距离使用。

具体方案如下：

一种光学投影屏幕，包括：led显示模组、散热模组和光学投影幕，所述光学投影幕通过光学无影胶与所述led显示模组黏结，并设置于所述led显示模组的发光侧，所述散热模组固定设置于所述led显示模组的背光侧。

所述散热模组包括分布在不同区域的多个散热组件，分别用于对不同区域的led显示模组进行散热，每个散热组件均包括半导体制冷模块、温度传感器和智能开关，所述智能开关分别与所述温度传感器和半导体制冷模块电性连接，所述半导体制冷模块用于对所述led显示模组进行散热，所述温度传感器用于检测所述led显示模组的温度，所述智能开关根据所述温度传感器检测到的温度来控制所述半导体制冷模块的开启和关闭。

所述光学投影幕由基板、光栅结构层、暗色粒子涂层、散光粒子层和外观成像层依次叠加构成，所述基板为一高透光性的板材，所述光栅结构层包括多个光栅单元，所述暗色粒子涂层为在所述光栅结构层上涂布的黑色感光因子，所述散光粒子层包括透光材质、设置于透光材质内部的散光粒子和设置于透光材质上的过滤有害波段的滤光膜，所述外观成像层的远离暗色粒子涂层的一侧为漫反射结构。

进一步的，所述led显示模组由等间距的led阵列组成，每两颗led之间的距离均相等，所述光学投影幕与所述led显示模组之间的距离等于led显示模组中两颗led之间的距离。

进一步的，所述暗色粒子涂层的厚度为0.4～0.6mm。

进一步的，所述散热组件按照矩阵方式排列。

进一步的，所述有害波段为400nm-450nm的波段。

进一步的，所述光栅单元的形状为锯齿形。

进一步的，所述智能开关包括控制单元和第一数据传输单元，所述控制单元分别与所述温度传感器、半导体制冷模块和第一数据传输单元电性连接，所述温度传感器将采集到的温度数据传输至控制单元，所述控制单元根据温度的大小来控制所述半导体制冷模块的开启和关闭，所述控制单元通过第一数据传输单元进行数据的发送或接受。

一种光学投影屏幕管理系统，基于本发明实施例上述的光学投影屏幕，其特征在于：还包括远程管理模块，所述远程管理模块包括远程控制单元、温度显示单元、报警单元、参数修改单元和第二数据传输单元，所述远程控制单元分别与温度显示单元、报警单元、参数修改单元和第二数据传输单元电性连接，所述远程控制单元通过第二数据传输单元接收来温度数据，所述远程控制单元接收温度数据后，所述远程控制单元对该温度数据进行判断，同时，将该温度数据传输至所述温度显示单元进行显示，当其高于温度阈值时，输出报警信号至报警单元，所述报警单元接收到报警信号后进行警报提醒，所述参数修改单元接收用户输入的温度阈值数据后，发送至远程控制单元，远程控制单元通过第二数据传输单元将该温度阈值数据发送至所有智能开关的控制单元，控制单元根据接收到的温度阈值数据对温度阈值进行更改。

进一步的，所述温度显示单元包括与散热组件位置一一对应的显示区块，每个显示区块显示该位置对应的散热组件中的智能开关传输至远程控制单元的温度数据。

本发明采用如上技术方案，并具有有益效果：

(1)、通过分别控制led显示模组中各区域的温度，可确保大屏幕各拼接模组工作温度平衡，大幅度降低坏点发生率。

(2)、通过微距光学投影，可以消除发光二极管显示屏的蓝光危害，并且可以调低大屏幕亮度至对人眼健康的范围而无需损失画面灰度、色彩，消除发光二极管显示屏始终存在的像素颗粒感，使画面像素更加柔和连贯。

(3)、支持各种像素规格的led显示模组，可拼接成所需的任意大屏幕尺寸。

附图说明

图1所示为本发明实施例一中单个散热模块对应的结构示意图。

图2所示为本发明实施例一中光学投影幕的结构示意图。

图3所示为本发明实施例一的光线路径示意图。

图4所示为本发明实施例一中光学投影幕与led显示模组不同距离的光路示意图。

图5所示为本发明实施例二的电性连接示意图。

图6所示为本发明实施例二的另一电性连接示意图。

图7所示为本发明实施例二的整体结构示意图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

实施例一：

如图1～4所示，本发明实施例一提供了一种光学投影屏幕，包括：led显示模组1、散热模组和光学投影幕3，所述光学投影幕3通过光学无影胶2与所述led显示模组1黏结，并设置于所述led显示模组1的发光侧，所述散热模组固定设置于所述led显示模组1的背光侧。

与常用的led显示屏幕相同，所述led显示模组1由等间距的led阵列组成，每两颗led之间的距离均相等。为了最大限度的提升光学投影屏幕的显示效果，该实施例中，优选设定所述光学投影幕3与所述led显示模组1之间的距离等于led显示模组1中两颗led之间的距离，如图4所示，图4(a)中为所述光学投影幕3与所述led显示模组1之间的距离等于led显示模组1中两颗led之间的距离，通过图示可以看出，光学投影幕3的光栅结构层32对投影光线的最大折射角度为60°，当led与光学投影幕3之间距离ac等于led像素间距ab时，两个led像素点之间的投影光线刚好填满中间空隙，画面将不会出现颗粒感；图4(b)中为所述光学投影幕3与所述led显示模组1之间的距离小于led显示模组1中两颗led之间的距离，通过图示可以看出，当led与光学投影幕3之间距离ac小于led像素间距ab时，两个像素点之间的空隙de段无法由投影光线填满，且ac与ab之间距离越大，画面颗粒感越明显；图4(c)中为所述光学投影幕3与所述led显示模组1之间的距离大于led显示模组1中两颗led之间的距离，通过图示可以看出，当led与光学投影幕3之间距离ac大于led像素间距ab时，两个像素点的投射光线产生交叉，fg段的投影画面将模糊不清，且ac与ab之间距离越大，画面模糊部分越多。因此，通过实施例的设置方式可以使光学投影屏幕获得最佳微距投影效果。

所述光学无影胶2采用紫外光固化型的胶粘剂，led显示模组1发出的光线透过光学无影胶2后光路无折射、画质未受损，因此对所画面的画质、色彩等属性无任何影响；属无挥发性、无致癌物材料。

所述光学投影幕3的面积与led显示模组1的显示面积相同，以便多组显示模组拼接成更大规模的显示屏，并能够便捷包装、运输、安装、维护。

所述光学投影幕3的材质为透光材质，如透光的高分子材质，如聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等，其具有透光率高的优点。

如图2所示，所述光学投影幕3由基板31、光栅结构层32、暗色粒子涂层33、散光粒子层34和外观成像层35依次叠加构成。

所述基板31为一高透光性的板材，可以使用玻璃或者塑料材料支撑，该实施例中，为了使其具有较高的韧性和化学稳定性，优选使用高透光性的pvc材料制成。

所述光栅结构层32设置于所述基板31的一侧，所述光栅结构层32的内部或表面包括多个光栅单元，所述光栅单元的形状可以为圆弧形、椭圆形、锯齿形等等，该实施例中选用在光栅结构层32内部设置锯齿形的光栅单元，通过所述的光栅单元来调整光路，入射光线经过锯齿形的光栅单元的后，光路趋于平行。

所述暗色粒子涂层33设置于所述光栅结构层32的远离基板31的一侧，其通过在光栅结构层32上涂布黑色感光因子来设置，通过该暗色粒子涂层33可以降低光线强度，并加强投影画面对极致黑色的表现力。本领域技术人员可以通过调节暗色粒子涂层33的厚度，来实现对光学投影幕3透光度的改变，进而调节光学投影屏幕的亮度。该实施例中，优选设置所述暗色粒子涂层33的厚度为0.4～0.6mm，通过实验结果，该厚度的暗色粒子涂层33可以使光学投影屏幕得亮度减少一半。

所述散光粒子层34设置于所述暗色粒子涂层33的远离光栅结构层32的一侧，其包括透光材质和设置于透光材质内部的散光粒子，所述透光材质可以为高分子材料如聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等，所述散光粒子可以为聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或二氧化硅，所述散光粒子可以对光线进行干涉，使光束的角变为趋于180度，从而消除led显示模组1显示的颗粒感。另外，所述散光粒子层34还包括设置于透光材质上的过滤有害波段的滤光膜，由于常用的有害光为蓝光，因此，该实施例中优选设置所述有害波段为400nm-450nm的波段，通过该滤光膜可以消除led显示模组1的蓝光危害。本领域技术人员也可使用过滤其他有害波段的滤光膜。

所述外观成像层35设置于所述散光粒子层34的远离暗色粒子涂层33的一侧，其材料高透光性的材料，如高分子pvc材料，所述外观成像层35的原理散光粒子层34的一侧设置漫反射结构，所述漫反射结构可以为规则或不规则的凸起，当灯光等外界光线照射在上面将产生漫反射，从而起到屏幕的防眩光效果。

该实施例中，所述光学投影幕3通过微距光学投影，可以消除发光二极管显示屏的蓝光危害，并且可以调低大屏幕亮度至对人眼健康的范围而无需损失画面灰度、色彩，消除发光二极管显示屏始终存在的像素颗粒感，使画面像素更加柔和连贯。

所述散热模组包括分布在不同区域的多个散热组件4，分别用于对不同区域的led显示模组1进行散热，所述散热组件4的位置可以随机设置，也可以按照一定的规律进行设置，该实施例中，优选设置所述散热组件4按照矩阵方式排列，每个散热组件4对应的led显示模组1的区域大小相同。

每个散热组件4均包括半导体制冷模块41、温度传感器42和智能开关43，所述智能开关43分别与所述温度传感器42和半导体制冷模块41电性连接，所述半导体制冷模块41用于对所述led显示模组1进行散热，所述温度传感器42用于检测所述led显示模组1的温度，所述智能开关43根据所述温度传感器42检测到的温度来控制所述半导体制冷模块41的开启和关闭。

所述半导体制冷模块41采用半导体制冷原理，所述半导体制冷模块41与所述led显示模组1之间包括一中空区域，所述温度传感器42设置于该中空区域内。

由多组led显示模组1拼接而成的大屏幕，因各区域显示内容的色调不一致导致各模组的发热量不一致，通过以上反馈调节机制，可精准、实时控制各led显示模组1的工作温度使其始终处于相对平衡状态，进而大幅度降低led显示模组1的坏点发生率。

为了能够对所述光学投影屏幕的温度进行监控，该实施例中，优选设置所述智能开关43包括控制单元431和第一数据传输单元432，所述控制单元431分别与所述温度传感器42、半导体制冷模块41和第一数据传输单元432电性连接，所述温度传感器42将采集到的温度数据传输至控制单元431，所述控制单元431根据温度的大小来控制所述半导体制冷模块41的开启和关闭，所述控制单元431通过第一数据传输单元432进行数据的发送或接受。

所述第一数据传输单元432可以是有线传输单元，如串口、usb等，或无线传输单元，如rf无线收发模块等，该实施例中，为了能远距离的进行控制，优选设定所述第一数据传输单元432为无线传输单元。

本发明实施例一的实验结果：

以p1.667的led显示模组1为测试媒体，在全功率工作时，其白色画面的亮度典型值为900cd/m²，透过光学投影幕3后，亮度值变为405cd/m²，属于人体健康范围之内。

同样以p1.667的led显示模组1为测试媒体，在同样27℃的环境下分别测试两套模组，模组一采用典型的被动散热方式，模组二采用本发明中的主动式散热方式，并让两模组显示同样灰阶画面。经过5小时后测得模组一高亮部分温度为41.3℃，低亮部分温度为29.8℃，模组二高亮部分与低亮部分温度均为28.7℃；模组一和模组二之后的温度均保持在该水平极小幅度的偏差范围之内。经过720小时运行后，模组一显示高亮部分出现3个坏点，低亮部分未发现坏点，模组二高亮部分与低亮部分均未发现坏点。

同时，在另一实验室内同样以p1.667的led显示模组1为测试媒体，在同样27℃的环境下分别测试两套模组，模组一采用典型的被动散热方式，模组二采用本发明中的主动式散热方式，并让两模组同样显示灰阶画面，设置灰阶的高亮和低亮每10分钟自动更替。经过5小时后，测得模组一温度随着其显示画面灰阶等级的变化而起伏变化，模组二温度始终保持在28.5℃上下极小范围内浮动。经过720小时运行后，模组一出现5个坏点，模组二未发现坏点。

通过实验数据可以得出：led显示模组1工作温度越高、温度变化越大，其坏点发生率越高。当其工作温度低于30℃且保持稳定时，坏点率将大幅度降低。

因此，本发明实施例一通过分别控制led显示模组1中各区域的温度，可确保大屏幕各拼接模组工作温度平衡，大幅度降低坏点发生率；通过微距光学投影，消除发光二极管显示屏的蓝光危害，可调低大屏幕亮度至对人眼健康的范围而无需损失画面灰度、色彩，消除发光二极管显示屏始终存在的像素颗粒感，画面像素柔和连贯；支持各种像素规格的led显示模组1，可拼接成所需的任意大屏幕尺寸。

实施例二：

如图5～7所示，本发明实施例二提供了一种光学投影屏幕管理系统，基于实施例一所述的光学投影屏幕，还包括远程管理模块5，所述远程管理模块5包括远程控制单元51、温度显示单元52、报警单元53、参数修改单元54和第二数据传输单元55，所述远程控制单元51分别与温度显示单元52、报警单元53、参数修改单元54和第二数据传输单元55电性连接，所述远程控制单元51通过第二数据传输单元55接收来温度数据，所述远程控制单元51接收温度数据后，所述远程控制单元51对该温度数据进行判断，同时，将该温度数据传输至所述温度显示单元52进行显示，当其高于温度阈值时，输出报警信号至报警单元53，所述报警单元53接收到报警信号后进行警报提醒，所述参数修改单元54接收用户输入的温度阈值数据后，发送至远程控制单元51，远程控制单元51通过第二数据传输单元55将该温度阈值数据发送至所有智能开关43的控制单元431，控制单元431根据接收到的温度阈值数据对温度阈值进行更改。

所述报警单元53的警报类型可以是声音提醒或视觉提醒等常见的警报类型。

所述温度显示单元52包括与散热组件4数量相同且位置一一对应的显示区块，每个显示区块显示该位置对应的散热组件4中的智能开关43传输至远程控制单元51的温度数据。为了方便人员观察异常温度数据，该实施例中，优选设定将高于温度阈值的温度数据与其他温度数据使用不同的颜色、字体等方式来进行突出显示。

所述第二数据传输单元55与第一数据传输单元432相同，可以是有线传输单元，如串口、usb等，或无线传输单元，如rf无线收发模块等，该实施例中，为了能远距离的进行控制，优选设定所述第二数据传输单元55为无线传输单元，所述第二数据传输单元55与第一数据传输单元432之间通过无线网络进行数据传输。

该实施例中，用户可以通过远程管理模块5中的温度显示单元52观察光学投影屏幕中对应区域的温度，当温度过高时得到提醒，可以根据需求设定温度阈值，从而实现对光学投影屏幕的集中监视、远程控制和故障报警，后台操控人员可非常便捷的管理大屏幕。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。