一種led顯示器的製作方法

2023-05-05 07:07:31 1

專利名稱：一種led顯示器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種LED顯示器，尤其涉及一種具有觸摸定位功能的LED顯示器。
背景技術：
長期以來，LED顯示器集微電子技術、計算機技術、信息處理於一體，以其色 彩鮮豔、動態範圍廣、亮度高、壽命長、工作穩定可靠等優點，成為最具優勢的新一代 顯示媒體，目前，LED顯示器已廣泛應用於大型廣場、商業廣告、體育場館、信息傳 播、新聞發布、證券交易等，可以滿足不同環境的需要。但是，現有的LED顯示器多數不具備觸摸定位功能，具備觸摸定位功能的LED 顯示器多為通過加載觸控螢幕的方式來實現，加載LED顯示器無疑會導致LED顯示器厚度 的增加，業界急需一種既觸摸定位功能又能保證厚度不會發生大變化的LED顯示器。

實用新型內容針對現有技術中存在的問題，本實用新型提供了一種具有觸摸定位功能且厚度 較薄的LED顯示器，包括其上顯示圖像的顯示面板和與所述顯示面板相連的處理電路， 在所述顯示面板中包含有矩陣排列的顯示單元，在每個所述顯示單元中包含有至少能夠 發射出一種顏色光的LED單元，在所述顯示單元中還包含有不可見光源和光學傳感器， 所述不可見光源發射的不可見光從所述顯示面板的上方射出，所述光學傳感器能夠捕獲 被位於所述顯示面板上方的觸摸物所反射的不可見光。可選地，在所述LED單元中包含有紅光LED、藍光LED和綠光LED。可選地，所述不可見光源為紅外光源所述光學傳感器為紅外傳感器。可選地，在所述LED單元中包含有紅光LED、藍光LED和綠光LED。可選地，在所述LED單元中包含有能夠發射出低於藍光波長的光的LED，在所 述LED的前方設置有紅色像素區、綠色像素區和藍色像素區，在所述紅色像素區中含有 能被所述LED所發射的光激發的紅色螢光粉，在所述綠色像素區中含有能被所述LED所 發射的光激發的綠色螢光粉，在所述藍色像素區中含有能被所述LED所發射的光激發的 藍色螢光粉。可選地，在所述LED單元中包含有能夠發射出藍光的LED，在所述LED的前方 設置有紅色像素區、綠色像素區和藍色像素區，在所述紅色像素區中含有能被藍光激發 的紅色螢光粉，在所述綠色像素區中含有能被藍光激發的綠色螢光粉，在所述藍色像素 區中含有能直接透過藍色背光的透光介質。本實用新型還提供了另一種具有觸摸定位功能且厚度較薄的LED顯示器，包 括其上顯示圖像的顯示面板和與所述顯示面板相連的處理電路，在所述顯示面板中包 含有矩陣排列的顯示單元，在每個所述顯示單元中包含有至少能夠發射出一種顏色光的 LED,在所述顯示單元中還包含有同時具有發射和接收紅外光功能的紅外單元，所述紅外單元發射的紅外光經位於所述顯示面板上方觸摸物反射後能被所述紅外單元所接收。可選地，在每個所述紅外單元中包含有用於發射紅外光的紅外發射管芯和用於 接收紅外光的紅外接收管芯。可選地，在每個所述紅外單元中包含有用於紅外光信號和電信號轉換的紅外管 模塊。可選地，在所述顯示單元中包含有紅光LED、藍光LED和綠光LED。可選地，在所述LED單元中包含有能夠發射出低於藍光波長的光的LED，在所 述LED的前方設置有紅色像素區、綠色像素區和藍色像素區，在所述紅色像素區中含有 能被所述LED所發射的光激發的紅色螢光粉，在所述綠色像素區中含有能被所述LED所 發射的光激發的綠色螢光粉，在所述藍色像素區中含有能被所述LED所發射的光激發的 藍色螢光粉。可選地，在所述LED單元中包含有能夠發射出藍光的LED，在所述LED的前方 設置有紅色像素區、綠色像素區和藍色像素區，在所述紅色像素區中含有能被藍光激發 的紅色螢光粉，在所述綠色像素區中含有能被藍光激發的綠色螢光粉，在所述藍色像素 區中含有能直接透過藍色背光的透光介質。本實用新型提供的LED顯示器與現有技術相比，具有以下優點本實用新型提供的一種LED顯示器，通過在其內顯示面板的顯示單元中增設不 可見光源和光學傳感器，利用所述不可見光源發射不可見光以提供檢測光線；利用所述 光學傳感器接收由觸摸引發的所述檢測光線的變化以獲取觸摸數據；利用所述觸摸數據 確定觸摸位置，使所述LED顯示器具有觸摸定位功能成為可能；同時，由於增設的不可 見光源和光學傳感器位於顯示面板的顯示單元內，不佔據額外的安裝空間，使得這種具 有觸摸定位功能LED顯示器與同類型產品相比具有更薄的厚度。本實用新型提供的一種LED顯示器，通過在其內顯示面板的顯示單元中增設同 時具有發射和接收紅外光功能的紅外單元，利用所述紅外單元發射紅外光以提供檢測光 線；利用所述紅外單元接收由觸摸引發的所述檢測光線的變化以獲取觸摸數據；利用所 述觸摸數據確定觸摸位置，使所述LED顯示器具有觸摸定位功能成為可能；同時，由於 增設的紅外單元位於顯示面板的顯示單元內，不佔據額外的安裝空間，使得這種具有觸 摸定位功能LED顯示器與同類型產品相比具有更薄的厚度。本實用新型的其它方面和/或優點將在下面的說明中部分描述，並且其中部分 在該說明中是顯而易見的，或者可以通過本實用新型的實踐中學習到。

通過參考以下附圖閱讀以下詳細說明，能夠更好地了解本實用新型。要注意， 附圖中的各個細節都不是按照比例畫出來的。相反，為了清楚起見，各個細節被任意地 擴大或者縮小，在這些附圖中圖1為本實用新型LED顯示器第一實施例的示意圖；圖2a為本實用新型LED顯示器中顯示單元內的LED設置方式第一實施例的示 意圖；圖2b為本實用新型LED顯示器中顯示單元內的LED設置方式第二實施例的示意圖；圖2c為本實用新型LED顯示器中顯示單元內的LED設置方式第三實施例的示 意圖；圖3為本實用新型LED顯示器第二實施例的示意圖；圖4為圖3所示LED顯示器第二實施例中的紅外單元第一實施例的示意圖；圖5為圖4所示紅外單元第一實施例的另一種實施結構的示意圖；圖6為圖4所示紅外單元第一實施例的再一種實施結構的示意圖；圖7為圖4所示紅外單元第一實施例中內部引線排布方式的一種優選實施例的示 意圖；圖8為圖3所示LED顯示器第二實施例中的紅外單元第二實施例的模塊結構示 意圖；圖9為圖8所示紅外單元第二實施例的電路結構圖；以及圖10為圖3所示LED顯示器第二實施例中的紅外單元第三實施例的電路結構 圖。
具體實施方式
下面將開始本實用新型的實施例的詳細說明，根據相應的附圖說明其實施例， 其中通篇相同的附圖標記指代相同的元件。下面將通過參照附圖說明實施例以解釋本實 用新型。如圖1所示，在本實用新型LED顯示器第一實施例中，所述LED顯示器包括外 殼100、其上顯示圖像的顯示面板101、耦接於所述顯示面板101的處理電路102，在所述 顯示面板101中包含有矩陣排列的顯示單元103，在所述顯示單元103中包含有至少能夠 發射出一種顏色光的LED單元104，在所述顯示單元103中還包含有不可見光源105和光 學傳感器106，所述不可見光源105發射不可見光以提供檢測光線，當在顯示面板101的 上方有觸摸物(如圖1中所示的觸摸物A、B)執行觸摸操作時，所述光學傳感器106會接 收由觸摸引發的所述檢測光線(如圖1中所示的光線1、2)的光學參數變化以獲取發生於 所述顯示面板101上方的觸摸數據，處理電路102利用所述觸摸數據以確定觸摸位置，顯 示面板101、處理電路102都容納於所述外殼100內。其中，所述不可見光源105可為紅 外光源，所述紅外光源可為紅外發光二級管；所述光學傳感器106可為紅外傳感器，所 述紅外傳感器可為紅外接收管或紅外攝像頭；所述LED單元103能夠發出三基色光(紅 光、綠光、藍光)至少之一或由所述三基色光混合而成的其他顏色光，結合圖2a、圖2b 和圖2c所示，S卩，LED單元104內的LED107可為紅光LED R(如磷砷化鎵LED)、綠 光LED G (如磷化鎵LED)、藍光LED B (如碳化矽LED)至少之一；另，所述LED單元 104內的LED107能夠發射出低於藍光波長的光(如紫外光)，可在所述LED107的前方 設置有紅色像素區、綠色像素區、藍色像素區至少之一，在所述紅色像素區中含有能被 所述LED107所發射的光激發的紅色螢光粉(如二元鹼土硫化物MS:Eu2+，M為鹼金屬 離子Mg，Ca, Sr, Ba的一種或多種)，在所述綠色像素區中含有能被所述LED所發射 的光激發的綠色螢光粉(如矽酸鋅錳螢光粉)，在所述藍色像素區中含有能被所述LED所 發射的光激發的藍色螢光粉(如氯矽酸鹽螢光粉)；又，所述LED單元104內的LED107
5能夠發射出藍光，可在所述LED的前方設置有紅色像素區、綠色像素區和藍色像素區， 在所述紅色像素區中含有能被藍光激發的紅色螢光粉(如二元鹼土硫化物MS:Eu2+，M 為鹼金屬離子Mg，Ca, Sr, Ba的一種或多種)，在所述綠色像素區中含有能被藍光激發 的綠色螢光粉(如矽酸鋅錳螢光粉)，在所述藍色像素區中含有能直接透過藍色背光的透 光介質(如玻璃、透明膠層)；所述處理電路102不僅可以利用來自所述光學傳感器所獲 得的觸摸數據以確定觸摸位置，還具有為所述顯示面板提供直流開關電源、控制顯示面 板所顯示的圖像的灰度等LED顯示器所必需的系統功能。需要說明的是，雖然在圖1中每個所述顯示單元103被示為包含有3個LED單 元104、1個不可見光源105和1個光學傳感器106，但本實用新型LED顯示器第一實施 例的保護範圍並不局限於此，在每個顯示單元103中只需要包括至少一個LED單元、至 少一個不可見光源、至少一個光學傳感器即可，LED單元、不可見光源、光學傳感器的 數量不受限制，可為一個或多個，不同顯示單元所具有的LED單元、不可見光源、光學 傳感器的數量可以不相同。如圖3所示，在本實用新型LED顯示器第二實施例中，所述LED顯示器包括外 殼100、其上顯示圖像的顯示面板101、耦接於所述顯示面板101的處理電路102，在所述 顯示面板101中包含有矩陣排列的顯示單元103，在所述顯示單元103中包含有至少能夠 發射出一種顏色光的LED單元104，在所述顯示單元103中還包含有同時具有發射和接收 紅外光功能的紅外單元201，所述紅外單元201發射紅外光以提供檢測光線，當在顯示面 板101的上方有觸摸物(如圖3中所示的觸摸物C、D、E)執行觸摸操作時，所述紅外單 元201會接收由觸摸引發的所述檢測光線(如圖3中所示的光線3、4、5)的光學參數變 化以獲取發生於所述顯示面板101上方的觸摸數據，處理電路102利用所述觸摸數據以確 定觸摸位置，顯示面板101、處理電路102都容納於所述外殼100內。其中，所述LED 單元104能夠發出三基色光(紅光、綠光、藍光)至少之一或由所述三基色光混合而成的 其他顏色光，繼續結合圖2a、圖2b和圖2c所示，S卩，LED單元104內的LED107可為 紅光LED R(如磷砷化鎵LED)、綠光LED G (如磷化鎵LED)、藍光LED B (如碳化矽 LED)至少之一；另，當所述LED能夠發射出低於藍光波長的光(如紫外光)時，可在所 述LED的前方設置有紅色像素區、綠色像素區、藍色像素區至少之一，在所述紅色像素 區中含有能被所述LED所發射的光激發的紅色螢光粉(如二元鹼土硫化物MS:Eu2+，M 為鹼金屬離子Mg，Ca, Sr, Ba的一種或多種)，在所述綠色像素區中含有能被所述LED 所發射的光激發的綠色螢光粉(如矽酸鋅錳螢光粉)，在所述藍色像素區中含有能被所述 LED所發射的光激發的藍色螢光粉(如氯矽酸鹽螢光粉)；又，所述LED能夠發射出藍 光，可在所述LED的前方設置有紅色像素區、綠色像素區和藍色像素區，在所述紅色像 素區中含有能被藍光激發的紅色螢光粉(如二元鹼土硫化物MS:Eu2+，M為鹼金屬離子 Mg，Ca, Sr, Ba的一種或多種)，在所述綠色像素區中含有能被藍光激發的綠色螢光粉 (如矽酸鋅錳螢光粉)，在所述藍色像素區中含有能直接透過藍色背光的透光介質(如玻 璃、透明膠層)；所述處理電路102不僅可以利用來自所述光學傳感器所獲得的觸摸數據 以確定觸摸位置，還具有為所述顯示面板提供直流開關電源、控制顯示面板所顯示的圖 像的灰度等LED顯示器所必需的系統功能。需要說明的是，雖然在圖3中每個所述顯示單元103被示為包含有3個LED單元104和2個紅外單元201，但本實用新型LED顯示器第二實施例的保護範圍並不局限 於此，在每個顯示單元103中只需要包括至少一個LED單元、至少一個紅外單元即可， LED單元、紅外單元的數量不受限制，可為一個或多個，不同顯示單元所具有的LED單 元、紅外單元的數量可以不相同。結合圖4所示，在所述紅外單元201第一實施例中，所述紅外單元201包括一個 用於發射紅外光的紅外發射管芯301 (在其它實施例中，紅外發射管芯301的數量可為兩 個或兩個以上)和一個用於接收紅外光的紅外接收管芯302(在其它實施例中，紅外接收 管芯301的數量可為兩個或兩個以上)，在紅外發射管芯301的前方安裝有凸透鏡303a， 作為一種優選，紅外發射管芯301位於凸透鏡303a的焦點處，紅外發射管芯301所發射 的紅外光105a經凸透鏡303a折射後形成一束射向紅外單元201外部的平行的紅外光；在 紅外接收管芯302的前方安裝有凸透鏡303b，作為一種優選，紅外接收管芯302位於凸透 鏡303b的焦點處，射向該紅外單元201的紅外光105b經凸透鏡303b折射後匯聚到紅外 接收管芯302上並被紅外接收管芯302所接收。兩個管芯和兩個凸透鏡都安裝在殼體300 的內部，在兩管芯的正負兩極連接有與延伸到殼體300外部的用於接通電源的引線304。其中，在管芯與凸透鏡之間還可以設置有可透過紅外光的封裝材料，為了充分 發揮凸透鏡的聚焦能力，選取的封裝材料對紅外光的折射率最好低於製造凸透鏡的光學 材料對紅外光的折射率。封裝材料可以選用液態(包括膠體材料)或氣態材料，可以根 據各種材料手冊來選取合適性能、價格的材料。如果是固體材料，如環氧樹脂，因其具 有一定的強度，所以可將殼體和凸透鏡都由固體封裝材料製成，可以降低生產成本。此外，如使用本實用新型LED顯示器的用戶不需要該LED顯示器具有很高檢測 精度，則紅外單元201還可以被實施為圖5和圖6所示結構，在圖5中，凸透鏡303a和 凸透鏡303b部分重疊，在圖6中凸透鏡303a和凸透鏡303b合為一個凸透鏡303，圖5和 圖6所示紅外單元與圖11所示紅外單元相比具有更小的尺寸。特別地，在圖4所示的紅外單元中的每個管芯的正負兩極各連接有兩根延伸到 殼體300外部的用於接通電源的引線304，如需要該紅外單元能夠發射或接收更多束的紅 外光時，則需要具有更多的管芯及管芯數量兩倍的引線304，大量的引線304不利於紅外 單元的安裝。結合圖7所示，紅外發射管芯301和紅外接收管芯302的負極分別通過導 線1200與同一根引線304相連接，紅外發射管芯301和紅外接收管芯302的正極各與一 根引線304相連接，也可令兩管芯的正極分別通過導線與同一根引線相連接，兩管芯的 負極各與一根引線相連接。這種通過將所有管芯的正極或所有管芯的負極同時與同一根 引線進行並聯的優化方案能夠有效降低圖4所示紅外單元中的引線的數量。其中，圖4至圖7中所示管芯的「 + 」極和「_」極(「 + 」極為正極，「_」 極為負極)的結構只是為了便於理解，其結構並不局限於圖示結構。結合圖8所示，在所述紅外單元201第二實施例中，該紅外單元包括用於紅外信 號和電信號轉換的紅外管模塊701、用於對接收的信號進行放大的接收放大模塊702和用 於對發射信號進行放大的發射放大模塊703，所述接收放大模塊702具有接收輸出端712 和控制接收放大模塊702是否工作的接收使能端722，所述發射放大模塊703具有發射輸 入端913和控制發射放大模塊703是否工作的發射使能端723。下面結合圖9對圖8所示 紅外單元如何實現發射接收紅外光進行具體說明，在圖9中，紅外發射管D1和上拉電阻
7R1構成了紅外管模塊701，PNP三極體Q1和NPN三極體Q2及其周邊分立器件構成了接 收放大模塊702，NPN三極體Q3和電阻R3構成了發射放大模塊703，receive pin埠為 接收輸出端712，enable pin埠為接收使能端722，remote pin埠為發射輸入端913並 兼做發射使能端723。在紅外發射狀態時，通過軟體編程使enablepin埠輸出高電平， 三極體仏和^不工作，然後remotepin埠輸出紅外發射信號，通過三極體(^放大後， 紅外發射管D1S射出紅外信號(如紅外光)；在紅外接收狀態時，通過軟體編程使remote pin埠輸出低電平，enable pin埠輸出低電平，此時三極體Q3截止。當有紅外光照射 紅外發射管D1時，因為半導體的光電效應，使紅外發射管0工產生微弱的脈衝電流，經過 三極體Q1和Q2放大後，在receive pin埠輸出紅外發射管Dl所獲取的紅外接收信號。結合圖10所示，在所述紅外單元201第三實施例中，所述紅外單元201包括由 紅外發射管D1所構成的紅外發射管模塊、雙電源(正負電源)供電的比較器Cp放大器 A1和相關電路組件(如電阻等)，比較器C1的同向輸入端(「 + 」端)為該紅外單元的 控制端control pin，比較器C1的反向輸入端(「_」端)接參考電位VREF，比較器C1的 輸出端通向紅外發射管D115當通過軟體編程使control pin埠輸出高於參考電位VREF 的電平時，雙電源供電的比較器C1輸出正電平，驅動紅外發射管D1S射出紅外信號(如 紅外光)，此時該紅外單元處於紅外發射狀態；當通過軟體編程使control pin埠輸出低 於參考電位VREF的電平時，雙電源供電的比較器C1輸出負電平，無法驅動紅外發射管 D1發射出紅外信號，此時該紅外發射單管處於紅外接收狀態。如有紅外光照射紅外發射 管D1,因為半導體的光電效應，使紅外發射管D1產生微弱的脈衝電流，經放大器冬放 大後在接收輸出端receive pin埠輸出紅外發射管D1所獲取的紅外接收信號。需要說明的是，上述紅外單元實施例只是適用於本實用新型所述LED顯示器的 可行方案，本實用新型所述LED顯示器中的紅外單元的結構並不局限於圖4至圖10所示 實施例，只要同時具有發射和接收紅外光功能的光電模塊都可被應用為本實用新型LED 顯示器中的紅外單元。儘管已經對本實用新型的實施例作出了較為詳細的說明和描述，但是本領域的 技術人員應該明了在沒有脫離本實用新型精神和原則的情況下可以對這些實施例進行改 變，其範圍定義在權利要求中。
權利要求1.一種LED顯示器，包括其上顯示圖像的顯示面板和耦接於所述顯示面板的處理電 路，在所述顯示面板中包含有矩陣排列的顯示單元，在每個所述顯示單元中包含有至少 能夠發射出一種顏色光的LED單元，其特徵在於在所述顯示單元中還包含有不可見 光源和光學傳感器，所述不可見光源發射不可見光以提供檢測光線，所述光學傳感器接 收由觸摸引發的所述檢測光線的光學參數變化以獲取發生於所述顯示面板上方的觸摸數 據，所述處理電路利用所述觸摸數據以確定觸摸位置。
2.如權利要求1所述的LED顯示器，其特徵在於所述不可見光源為紅外光源，所 述光學傳感器為紅外傳感器。
3.一種LED顯示器，包括其上顯示圖像的顯示面板和耦接於所述顯示面板的處理電 路，在所述顯示面板中包含有矩陣排列的顯示單元，在每個所述顯示單元中包含有至少 能夠發射出一種顏色光的LED單元，其特徵在於在所述顯示單元中還包含有同時具有 發射和接收紅外光功能的紅外單元，所述紅外單元發射紅外光以提供檢測光線，所述紅 外單元接收由觸摸引發的所述檢測光線的光學參數變化以獲取發生於所述顯示面板上方 的觸摸數據，所述處理電路利用所述觸摸數據以確定觸摸位置。
4.如權利要求3所述的LED顯示器，其特徵在於在每個所述紅外單元中包含有用 於發射紅外光的紅外發射管芯和用於接收紅外光的紅外接收管芯。
5.如權利要求3所述的LED顯示器，其特徵在於在每個所述紅外單元中包含有用 於紅外光信號和電信號轉換的紅外管模塊。
6.如權利要求1至5之一所述的LED顯示器，其特徵在於在所述LED單元中包含 有紅光LED、藍光LED和綠光LED。
7.如權利要求1至5之一所述的LED顯示器，其特徵在於在所述LED單元中包含 有能夠發射出低於藍光波長的光的LED，在所述LED的前方設置有紅色像素區、綠色像 素區和藍色像素區，在所述紅色像素區中含有能被所述LED所發射的光激發的紅色螢光 粉，在所述綠色像素區中含有能被所述LED所發射的光激發的綠色螢光粉，在所述藍色 像素區中含有能被所述LED所發射的光激發的藍色螢光粉。
8.如權利要求1至5之一所述的LED顯示器，其特徵在於在所述LED單元中包 含有能夠發射出藍光的LED，在所述LED的前方設置有紅色像素區、綠色像素區和藍色 像素區，在所述紅色像素區中含有能被藍光激發的紅色螢光粉，在所述綠色像素區中含 有能被藍光激發的綠色螢光粉，在所述藍色像素區中含有能直接透過藍色背光的透光介 質。
專利摘要本實用新型公開了一種LED顯示器，包括其上顯示圖像的顯示面板和耦接於所述顯示面板的處理電路，在所述顯示面板中包含有矩陣排列的顯示單元，在每個所述顯示單元中包含有至少能夠發射出一種顏色光的LED單元，在所述顯示單元中還包含有不可見光源和光學傳感器，所述不可見光源發射不可見光以提供檢測光線，所述光學傳感器接收由觸摸引發的所述檢測光線的光學參數變化以獲取發生於所述顯示面板上方的觸摸數據，所述處理電路利用所述觸摸數據以確定觸摸位置。本實用新型提供的這種LED顯示器能夠實現觸摸定位。
文檔編號G06F3/042GK201796564SQ20102029648
公開日2011年4月13日 申請日期2010年8月18日 優先權日2010年8月18日
發明者劉建軍, 劉新斌, 葉新林 申請人:北京匯冠新技術股份有限公司, 北京匯冠觸摸技術有限公司