專利名稱：Led像素點均勻擴散的透光面罩的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及LED屏幕，特別涉及一種具有霧化效果的LED像素點均勻擴 散的透光面罩。
背景技術(shù)：
隨著LED技術(shù)的飛速進步，LED顯示屏幕作為演出的背景使用已經(jīng)非 常的成熟，但是卻鮮見地面LED屏幕的應(yīng)用，而地面LED屏幕在演出應(yīng)用 時的特點是，演員直接站在屏幕上，就是說，演員近挨著屏幕背景，在45 度角拍攝時，背景距離演員只有3米左右，而一般作為天幕的直立LED屏 幕與演員一般相距在6米以上。由于地面LED屏幕距演員非常之近，在拍 攝近景時，沒有經(jīng)過霧化處理的LED像素強光點會嚴(yán)重干擾拍攝畫面效果 的眩光。而之前，全世界所有的LED屏幕均沒有對LED點進行徹底霧化處 理的先例。
LED點霧化與清晰度是矛盾的，因為霧化的要求是消除像素邊界，而 這其實是將數(shù)碼顯示的設(shè)備呈現(xiàn)出模擬顯示的效果，由于發(fā)光機理的截然
不同，數(shù)碼設(shè)備要呈現(xiàn)出模擬的顯示效果首先遇到的是清晰度的損傷，為 此首先需要評估霧化與清晰度之間的關(guān)系。此外霧化與發(fā)光點投射到透光 面罩之間的距離關(guān)系密切，需要評估出投射距離與像素間距之間的關(guān)系。
三是需要將得到的霧化效果實現(xiàn)最終的工業(yè)生產(chǎn)。面罩結(jié)構(gòu)需要一定 的抗壓和抗沖擊強度，而上述需要的機械強度與霧化之間也是一對矛盾， 一般面罩結(jié)構(gòu)的高度是8mm，而到達到需要的霧化效果，其高度至少需要 12mm以上，霧化效果與面罩結(jié)構(gòu)的高度密切相關(guān)，面罩結(jié)構(gòu)越高，點光源 擴散的越大，而機械性能就會越差。所以需要解決好在保證霧化效果的前 提下提高面罩結(jié)構(gòu)的機械性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有霧化處理效果的LED像素點均勻擴散的 透光面罩。
實現(xiàn)上述目的的本發(fā)明的LED象素點均勻擴散的透光面罩包括-面罩體；
位于所述面罩體之下的柵格體；以及
位于所述柵格體之下的其上裝有多個LED發(fā)光元件的電路板3。
其中，所述面罩體為灰色，并且面罩體上均勻分布由多條橫向壁和多條 縱向壁分隔形成的多個面罩單元。
其中，所述面罩單元的上表面向上凸出于橫向壁和縱向壁的上端面，以 及所述面罩單元的下表面向下凸出于橫向壁和縱向壁的下端面，從而在面 罩體上形成相對于橫向壁和縱向壁的上表面上凸、下表面下凸的面罩單元。
其中所述柵格體為淺白透明色，并且均勻分布由多個橫向隔板和多個縱 向隔板圍成多個空格單元。
其中面罩體的每個所述面罩單元為面罩體的一個像素方格，其中柵格體 的每個空格單元與相應(yīng)的面罩單元相對應(yīng)。
其中，每個面罩單元的上表面與電路板上的LED燈發(fā)光面相距像素方格 邊長的三分之二以上，其作用是將顯示屏幕上的LED像素點在經(jīng)過分割格 柵和面罩后的透射光均勻的分布在一個像素間距的方格內(nèi)。
其中，所述面罩體與柵格體固定連接在一起，使面罩體的每個面罩單元 分別對準(zhǔn)柵格體的相應(yīng)空格單元。
其中，所述面罩體的底部通過超聲波焊接方式與柵格體的上端連接在一起。
其中，所述安裝在電路板每個所述LED發(fā)光體分別置于所述多個空格單 元中相應(yīng)的一個空格單元之中。
其中，所述柵格體的下端分布有用來支撐柵格體的多個支腿。
其中，所述柵格體通過在透明PC材料(聚碳酸酯)中摻雜鈦白粉、攪 拌烘干后，注塑一次成型。
其中，所述透明PC材料與所述鈦白粉的重量份比為透明PC材料鈦白粉二l: 0. 001 0.003。
其中，所述面罩體通過在透明PC材料中摻雜擴散母粒和5種色粉、攪 拌烘干后，注塑一次成型。
其中，所述透明PC材料與擴散母粒的重量份比為透明PC材料擴散母
粒=1: 0. ()3 0. 04;以及所述透明PC材料與五種色粉的重量份比分別為 透明PC材料編號為R-TC30的色粉=1: 0.0025 0.0035 透明PC材料編號為R-2001的色粉=1: 0.00075 ~().()0085 透明PC材料編號為R-4008的色粉=1:0.00()25 0.()0035 透明PC材料編號為R-660R的色粉=1:().0()007 0.00013 透明PC材料編號為R-9103的色粉=1: 0.0029 0.0039。 本發(fā)明除了在電視轉(zhuǎn)播中，無論是近景還是遠(yuǎn)景拍攝的情況下，均能完 美呈現(xiàn)LED屏幕顯示效果外，還可以將燈飾效果和視頻顯示效果合二為一， 在不過分犧牲清晰度的前提下， 一是將像素填充率由原來的59%提高到 95%以上，并且像素分割線不明顯，即消除像素之間的暗條，二是每個像素 方格內(nèi)透光的光場均勻度在75%以上，經(jīng)過上述兩個方面的優(yōu)化之后，整 個顯示屏幕會在單色是呈現(xiàn)出一個發(fā)光面，而不是一個一個的像素點，消 除了眩光，同時能夠播放清晰的視頻影像。 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細(xì)說明。


圖1是顯示本發(fā)明的LED像素點均勻擴散的透光面罩的基本結(jié)構(gòu)的示意
圖2是本發(fā)明的面罩體的正面示意圖3是圖2的A-A剖面的示意圖4是本發(fā)明的柵格體的正面示意圖5是本發(fā)明的柵格體的背面示意圖6是本發(fā)明的面罩體與柵格體的分解示意圖7是本發(fā)明的面罩體與柵格體組合在一起的示意圖。
具體實施例方式
圖1顯示了本發(fā)明的LED象素點均勻擴散的透光面罩的基本結(jié)構(gòu)，如 圖1所示透光面罩包括.-
位于最上端的面罩體l，該面罩體極用來透射LED發(fā)射的光線，又作用 舞臺的地面；
位于所述面罩體1之下的柵格體2，該柵格體2用來把LED發(fā)射的光導(dǎo) 入面罩體l，并且有助于弱化面罩上各像素之間的黑帶；以及
位于所述柵格體3之下的其上裝有多個LED發(fā)光元件的電路板3，其中 每個LED都高于電路板的基板，以致每個LED都可以進入柵格體3的相應(yīng) 空格23中。
圖2和圖3顯示了本發(fā)明的本發(fā)明的面罩體1的結(jié)構(gòu)。如圖2所示，面 罩體1為灰色，并且面罩體1上均勻分布由多條橫向壁11和多條縱向壁12 分隔形成的多個面罩單元13。其中面罩體1的每個面罩單元13為面罩體的 一個像素方格。
如圖3所示，所述面罩單元13的上表面向上凸出于橫向壁11和縱向壁 12的上端面，以及面罩單元13的下表面向下突出于橫向壁11和縱向壁12 的下端面，從而在面罩體1上形成相對于橫向壁11和縱向壁12的上表面 上凸、下表面下凸的面罩單元13。也就是說，面罩體l上表面的每個像素 方格13略微上凸，使得面罩體1上表面在橫向壁11和縱向壁12的位置上 形成淺凹槽；而在面罩體1的下表面，由于每個像素方格的下表面向下突 出于橫向壁11和縱向壁12,因此在橫向壁11和縱向壁12的位置上形成凹 槽，以便于連接?xùn)鸥耋w2。
每個面罩單元13的上表面與電路板上的LED燈發(fā)光面相距像素方格邊 長的三分之二以上，其作用是將顯示屏幕上的LED像素點(發(fā)光點物理尺 寸5毫米見方)在經(jīng)過分割格柵和面罩后的透射光均勻的分布在一個像素 間距的方格內(nèi)。像素之間沒有明顯的分割暗帶，基本上消除了馬賽克現(xiàn)象， 且面罩上每個像素方格的光場分布不隨觀視角度而變。并且該面罩結(jié)構(gòu)可 經(jīng)受600公斤/平方米的局部負(fù)荷，以及耐人員跳躍沖擊等外力。整個顯示 屏幕達到了獨一無二的顯示效果。圖4和圖5顯示了柵格體2的形狀。如圖4和圖5所示，柵格體2為淺 白透明色，并且均勻分布由多個橫向隔板21和多個縱向隔板22圍成多個 空格單元(即，空腔)23。
柵格體2的多個空格單元23與面罩體1的多個面罩單元13形成一一對 應(yīng)關(guān)系，或者說每個空格單元23對應(yīng)于相應(yīng)的一個面罩單元或像素方格13。 每個正方形的空格單元(分割格柵)23包裹1個LED像素，格柵低參 雜鈦白粉，形成淺白透明狀，透明的作用是使得隔柵具有良好的垂直導(dǎo)光 型，隔柵壁將LED光導(dǎo)入面罩上像素方格13邊緣處，以弱化面罩上像素 之間的黑帶，并起擴散LED光點的作用，可最大限度的消除馬賽克現(xiàn)象。 鈦白粉形成的淺白具有較好的反射作用，有助于透射到方格表面上的光場 分布均勻，并且隔離像素點之間的光干擾的作用，以免引起重影。2mm或 2mm以上厚度的面罩參雜一定比例的擴散母粒、低參雜鈦白粉和各種色粉， 使得面罩在不發(fā)光時呈灰色，且透光率達到了33%以上，并且保證光場分 布不隨觀視角度而變。
面罩體1與柵格體2固定連接在一起，使面罩體1的每個面罩單元13 分別對準(zhǔn)柵格體2的相應(yīng)空格單元23。這種連接最好通過超聲波焊接完 成，即面罩體1的底部通過超聲波焊接方式與柵格體2的上端連接在一起。 由于LED發(fā)光元件高于電路板的基本，因此安裝在電路板3上的每個 所述LED發(fā)光體可以分別插入到多個空格單元23中相應(yīng)的一個空格單元 之中。
如圖5所示，柵格體2的下端分布有用來支撐柵格體的多個支腿24。 這些支腿24穿過電路板3上的相應(yīng)通孔接觸用于承載和散熱的鋁合金基 板(圖中未顯示)。
柵格體2由PC材料和鈦白粉材料構(gòu)成，它通過在透明PC材料(聚碳 酸酯)中摻雜鈦白粉、攪拌烘干后，注塑一次成型。其中透明PC材料與 所述鈦白粉的重量份比為透明PC材料鈦白粉二l: 0.001 0.003。 面罩體1由PC材料、擴散母粒和五種色粉構(gòu)成，它通過在透明PC材料 中摻雜擴散母粒和5種色粉、攪拌烘干后，注塑一次成型。
其中，所述透明PC材料與擴散母粒的重量份比為透明PC材料擴散母粒=1: 0. 03 0. 04;以及
所述透明PC材料與五種色粉的重量份比分別為
透明PC材料編號為R-TC30的色粉=1: 0.0025 0.0035 透明PC材料編號為R-2001的色粉=1: 0.00075 0.00085 透明PC材料編號為R-4008的色粉=1: 0.00025 0.00035 透明PC材料編號為R-660R的色粉=1:0.00007 0.00013 透明PC材料編號為R-9103的色粉=1: 0.0029 0.0039。 圖6顯示了面罩體1和柵格體2的分解圖，為了便于安裝，位于圖右側(cè)
的一個柵格體2上安裝圖左側(cè)的兩個面罩體1。如圖所示，柵格體2通過橫
向隔板21和縱向隔板22形成多個空格單元23。
圖7顯示了將圖6所示的兩塊面罩體1固定到一塊柵格體2上情形。 下面結(jié)合本發(fā)明在2008年夏季奧運會開幕式的應(yīng)用實例，對本發(fā)明的
透光面罩進行詳細(xì)說明。
對像素霧化的意圖是想擺脫傳統(tǒng)的LED顯示屏給人們留下的深刻印象，
配合創(chuàng)意內(nèi)容產(chǎn)生出全新的視覺效果，尤其是近景拍攝也不會使人想起是
LED顯示屏的顯示效果。彩磚像素霧化目標(biāo)在近景拍攝時，最大限度的
去除LED像素點的邊界，使顯示畫面柔和細(xì)膩，如中國傳統(tǒng)國畫般含蓄潤澤。
有鑒于此，針對奧運會開幕式地面LED屏幕的顯示特性，在像素間距 (像素方格的邊長)為20.83mm的情況下，面罩體1和柵格體2采用了壁 厚為2mm的PC材料。其中面罩體1的PC料摻入擴散劑、色粉、鈦白粉 等原料，作用是透光，呈灰色；像素方格13表面距離LED發(fā)光點表面 13.8mm，使發(fā)光中心點至光場均勻度大于75%，并且光場最亮處，即出光 的光場分布不隨觀視角度而改變。柵格體2的PC料摻入小量鈦白粉，每個 三基色LED像素點有一個空格單元23 (分割隔柵)，隔柵側(cè)面反射的LED 光投射到面罩單元或像素方格13，進一步增強了每個像素投射光的均勻度， 同時控制鈦白粉的濃度，使得其折射到相鄰像素上覆面上的光不再返回， 消除了重影現(xiàn)象。分割隔柵的2mm厚的四壁集中吸收LED像素發(fā)出的部 分光直到上覆面像素與像素之間的交接線邊界，弱化了邊界的暗條。與罩結(jié)構(gòu)的上覆面特性一起形成幾乎每頭分割線的發(fā)光面，使得整個屏幕在 顯示單色是如同一個均勻的均勻發(fā)光面，消除了馬賽克現(xiàn)象。同時又可顯 示符合播放視頻的清晰的畫面。使得該屏幕具有真正的不破壞拍攝轉(zhuǎn)播效 果的舞臺背景。
柵格體2同時起到支撐的作用，柵格體下面設(shè)計了支腿24，支腿與LED 屏幕的鋁合金骨架(未顯示)直接接觸，并用螺絲緊固。分割隔柵與上覆 面之間采用超聲波焊接，使之形成一個面罩結(jié)構(gòu)的整體，具有抗600公斤/ 平方米的承重能力，并且可抗人員在屏幕上表演的跳躍沖擊。
面罩體1上表面在橫向壁11和縱向壁12位置上形成的淺凹槽可以增 強防滑性能。
本發(fā)明己經(jīng)在北京奧運會開幕式長畫巻地面LED屏幕上成功的使用， 其完美的色彩表現(xiàn)、連貫均勻光場分布和驚艷的顯示畫面，完整的將奧運 會開幕式的視頻影像呈現(xiàn)給了全世界觀眾，使得世界為之一震，留下了美 好的記憶。
盡管上文對本發(fā)明進行了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明不限于此，本技術(shù)領(lǐng) 域技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明的原理進行各種修改。因此，凡按照本發(fā)明原 理所作的修改，都應(yīng)當(dāng)理解為落入本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1、一種LED象素點均勻擴散的透光面罩，包括具有多個面罩單元(13)的面罩體(1)；位于所述面罩體(1)之下的具有多個空格單元(23)的柵格體(2)；以及位于所述柵格體(3)之下的其上裝有多個LED發(fā)光元件的電路板(3)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的透光面罩，其中所述面罩體(1)為灰色，并 且面罩體(1)上均勻分布由多條橫向壁(11)和多條縱向壁(12)分隔形 成的所述多個面罩單元(13)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的透光面罩，其中，所述面罩單元(13)的上 表面向上凸出于所述橫向壁(11)和縱向壁(12)的上端面，以及所述面 罩單元(13)的下表面向下凸出于所述橫向壁(11)和縱向壁(12)的下端面。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的透光面罩，其中所述柵格體(2)為淺白 透明色，并且均勻分布由多個橫向隔板(21)和多個縱向隔板(22)分圍 成所述多個空格單元(23)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的透光面罩，其中所述面罩體(1)的每個所述 面罩單元(13)為面罩體的一個像素方格，以及所述柵格體(2)的每個空 格單元(23)與相應(yīng)的面罩單元(13)相對應(yīng)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的透光面罩，其中每個面罩單元(13)的上表 面與電路板上的LED燈發(fā)光面相距所述像素方格邊長的三分之二以上。
7、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的透光面罩，其中所述柵格體(2)通過在透明 PC材料中摻雜鈦白粉、攪拌烘干后，注塑一次成型。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的透光面罩，其中所述透明PC材料與所述鈦白 粉的重量份比為透明PC材料鈦白粉=1: 0.001 0.003。
9、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的透光面罩，其中所述面罩體(1)通過在透明 PC材料中摻雜擴散母粒和5種色粉、攪拌烘干后，注塑一次成型。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的透光面罩，其中所述透明PC材料與擴散母 粒的重量份比為透明PC材料擴散母粒二1:0.035 0.045;以及所述透明PC材料與五種色粉的重量份比分別為 透明PC材料編號為R-TC30的色粉=1: 0.0025 0.0()35 透明PC材料編號為R-2001的色粉=1: 0.00075 0.00085 透明PC材料編號為R-4008的色粉=1: 0.00025 0.00035 透明PC材料編號為R-660R的色粉=1:0.00007 0.00013 透明PC材料編號為R-9103的色粉=1: 0.0029 0.0039。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種LED象素點均勻擴散的透光面罩，包括面罩體；位于所述面罩體之下的柵格體；以及位于所述柵格體之下的其上裝有多個LED發(fā)光元件的電路板。其中所述面罩體為灰色，并且面罩體上均勻分布由多條橫向壁和多條縱向壁分隔形成的多個面罩單元；柵格體為淺白透明色，并且均勻分布由多個橫向隔板和多個縱向隔板分圍成多個空格單元。面罩體的每個所述面罩單元為面罩體的一個像素方格，以及柵格體的每個空格單元與相應(yīng)的面罩單元相對應(yīng)。本發(fā)明能夠使整個顯示屏幕會在單色是呈現(xiàn)出一個發(fā)光面，而不是一個一個的像素點，同時能夠播放清晰的視頻影像。
文檔編號G09F9/33GK101599238SQ20091008897
公開日2009年12月9日 申請日期2009年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月15日
發(fā)明者于建平, 俠 蘭, 周鳳廣, 超 左, 常春泉, 李文溯, 樊衛(wèi)兵, 明 白, 威 陳 申請人:總裝備部工程設(shè)計研究總院